DE2127333C3 - Tiegel für das induktive Erwärmen von Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tiegel für induktives Erwärmen von Metallen mit einer mit einem inneren feuerfesten Überzug versehenen metallischen, Hnmagnetischen, zylindrischen, eine Ringeinfassung für den Zylinderboden aufweisenden, innerhalb der Induktionsspule gelagerten Hülle, bestehend aus geraden, am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilten, parallel lur Zylinderachse angeordneten, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Spannstangen, die mit finer oberen Ringeinfassung und dem metallischen, lichtmagnetischen Zylinderboden verspannt sind und deren Querschnitt im Verhältnis zur Spulenfläche sehr Hein ist, sowie aus wendelförmig die Spannstangen in iJmfangsrichlung korbartig miteinander verbindenden, mit einer isolierenden Schicht versehenen, langgestreckten Metallelementen.

Ein solcher Tiegel ist % B. tut der US-PS 3 320 348 bekannt und dort als fester Bestandteil einer induktiven Erhitzungseinrichtung beschrieben, der nur in seinem unteren Teil von der Induktionsspule umgeben ist. Die wendelförmig die Spannstangen in Umfangsrichtung korbartig miteinander verbindenden Metallelemente laufen mit wenigen fsoliertrennstellen praktisch jeweils um den gesamten Umfang des Spannstangenzylinders. Da der Tiegel stationär ausgebildet ist, sind bei seinem Aufbau keine erhöhten Festigkuiisanforderungem berücksichtigt Für den Transport des im Tiegel erhiitzien Materials sind besondere Behälter erforderlich.

Aw ^Chemisches Zentralblatt« (28.3. 1962). S. 4695, ist es bekannt, die Wände von induktionsbeheizten Tiegeln in voneinander elektrisch isolierte Segmente zu unterteilen, um die Anwendung höherer Frequenzen zu

ermöglichen. . ^- 1 - α -λ ^

Analoge Unterteilungen der Tiegelwande sind auch aus den FR-PS 1 091 08! und 1 492 063 bekannt.

Durch Isolierstreifen getrennte Metallelemente zur Bildung einer Tiegelwand sind ferner in der US-PS 3 461 215 beschrieben, wo zusätzlich eine Umwicklung des Tiegels mit feuerfesten Isolierfasern aus Glas oder Aluminiumoxid angegeben ist.

Aus der FR-PS 1 509 043 ist weiter ein induktiv beheizter Tiegel bekannt, der aus einem feuerfesten Überzug auf der Innenseite einer zylindrischen unmagnetischen Hülle aus metallischen, gegeneinander isolierten Formelementen besteht, jedoch nur für Induktionsströme bis etwa 60 Hz geeignet ist.

Außerdem sind induktiv beheizte Tiegel stationärer Bauart bekannt, bei denen in die Wand Metallteile eingefügt s.ind, die dazu dienen, eventuelle Leckverluste von Metallschmelze zu erfassen und zu verhindern, daß das aussickernde Metall in Kontakt mit der Induktionsspule gelangt. Die^e Metallteile können gerade oder ringförmige Elemente (DT-PS 533 449), geschlitzte Hohlmäntel (DT-AS t 092 575) oder mittels eines Asbestfade ngeflechrs verbundene gerade Drähte (GB-PS 704 960) sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tiegel für induktives Erwärmen von Metallen, wie er eingangs definiert ist, so auszubilden, daß er im gefüllten Zustand transportierbar ist und in die Induktionsspule eingesetzt werden kann. Gleichzeitig ist seine Brauchbarkeit für Frequenzen bis etwa 2500 Hz zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Drähte ausgebildeten langgestreckten Metallelemente wendelförmig um jeweils zwei nebeneinanderhegende Spannstangen gewickelt sind und daß zv/ei benachbarte Drahtwendeln jeweils eine beiden gemeinsame Spannstange mit einander entgegengesetztem Wicklungssinn fortlaufend so umfassen, daß die Windungen der einen Drahtwendel jeweils in den Zwischenräumen der benachbarten liegend zusammen mit den Spannstangen eine Armierung für eine zylindrische Wand aus feuerfestem Beton bilden, der mit den Spannstangen vorgespannt ist.

Die erfindungsgemäße Art der Bewicklung der Spannstangen mit den Drähten und der Ausnutzung dieser Einheit als Armierung für die zylindrische Wand aus mit den Spannstangen vorgespanntem feuerfesten Beton ergibt eine äußerst gute Festigkeit des Tiegels und ermöglicht es, den Tiegel im gefüllten Zustand zu transportieren und in eine Induktionsspule einzusetzen oder daraus zu entnehmen, um ihn anderen metallurgischen Verfahrensschritten zuzuführen, so daß besondere TransportgefäBe überflüssig sind. Der erfindumgsgemäße Aufbau des Tiegels läßt auch die gewünschten Frequenzen bis etwa 2500 Hz zu.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

F i g. I eine zum Teil schematische Perspektivansicht des zylindrischen Teils des Tiegels,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab den Aufbaut des

ι/

metallischen Flechtwerk« aus Spannstangen und Drähten und

F i g. S einen Schnitt nach der Linie HMII in F i g. 2.

Nach den F i g I bis 3 besteht die metallische Armatur des Tiegels aus einer Anzahl von Spannstangen II), s die gleiche Abstände untereinander aufweisen und nach den Erzeugungslinien des Zylinders angeordnet sind, der die Zylinderwand des Tiegels bildet.

Die Spannstangen (8 sind zu zweit durch je einen Draht 19 - erbunden, der als offene Spirale um die beiden benachbarten Spannstungen 18 aufgewickelt ist. Die Spiralengänge jedes Drahtes 19 sind mit den Spiralengängen der benachbarten Drähte überkreuzt und bilden so ein elastisches Geflecht, das sich ineinander in Form eines Zylinder schließt Die Spannstangen 18 und die Drähte 19 bestehen aus einer sehr feuerfesten unmagnetischen Legierung auf Basis Nickel, Kobalt. Chrom. Titan und Aluminium mit Strukturhärtung und hohem elektrischen Widerstand. Jede Spannstange 18 ist van einer Hülle 20 aus Silicoaluminiumoxydfasern als isolierstoff umgeben, während die Drähte 19 elektrisch durch Chromoxydüberzug isoliert sind.

Das aus den Spannstangen 18 und ^en Drähten 19 besiehende Geflecht ist in eine Schicht a'is feuerfestem Beton 21 eingebettet. Erfindungsgemäß wird der ZyIm- »5 der aus Beton 21 mil dem metallischen Geflecht als Armatur mit Vorspannung hergestellt. Hierfür wird das Geflecht am Umfang eines ausdehnbaren Dorns angeordnet und unter Spannung gesetzt, -.vobei das Ganze in einer Form angeordnet ist, in die man den feuerfesten Beton gießt. Nach dem Erhärten des Betons und Herausnehmen des ausdehnbaren Dorns sichert dte elastische Schrumpfung des Geflechts die Vorspannung des Betons.

Der so zusammengesetzte Zylinderring wird anschließend durch einen Boden vervollständigt, der aus nebeneinanderliegenden, elektrisch isolierten, unmagnetischen Bändern bestehen kann, die von einer ebenen Ringeinfassung festgelegt werden, und man verwendet für die Befestigung des Bodens einige etwas längere Spannstangen 18, deren Enden über den eigentlichen Zylinderring vorragen.

Selbstverständlich betrifft diese Erläuterung nur die metallische Hülle des Tiegels, der in allen Fällen noch eine feuerfeste Innenauskleidung erhält, die in bekannter Weise zusammengesetzt ist.

Die metallischen Elemente, die den mechanisch beständigen Teil des Tiegels darstellen, weisen stets einen sehr geringen Querschnitt im Verhältnis zur Spulenfläche auf und bilden niemals eine geschlossene elektrische Schleife. Die direkt in der Armatur induzierten Ströme sind also Null, und die Wirbelsiröme sind durch die Verkleinerung des Querschnitts des Induktionsflusses in den die Armatur bildenden metallischen Teilen auf einen sehr geringen Wert reduziert Außerdem stören die metallischen Armaturen, da sie unmagnetisch sind, nicht die Wirkung der Induktion auf die im Tiegel enthaltene Beschickung.

Der Wert eines so gemäb der Erfindung ausgebildeten Tiegels ist einen beweglichen Tiegel so zu fertigen, daß er bei einem Induktionsofen leicht ersetzbar ist. wo nur die Induktivwicklung ein feststehendes Element ist. wobei ein solcher Ofen trot/ der Anwesenheit einer metallischen Armatur im Tiegel mit Stromfrcquenzen von verhältnismäßig hohen Werten (bis zu 25GO Hz) arbeiten kann. Die Verwendung eines solchen Tiegels ermöglicht gleichfalls die Trenr.ang von aufeinanderfolgenden metallurgischen Verfahrensschi tuen (Schmelzen unter Vakuum. ÜDerhitzung. Halten) durch aufeinanderfolgende Trasispor'.vorgänge des Tiegels zu festen Arbeiisplai/en, die jeweils einer festen Induktionsspe/ialbehnndlung des Materials entsprechen. Er kann bei Bedarf auch ein Gießloch und oben einen Bund mit Tragösen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Tiegel for induktives Erwärmen von Metallen mit einer mit einem inneren feuerfesten Überzug versehenen metallischen, unmagnetischen, zylindrischen, eine Ringeinfassung für den Zylinderboden aufweisenden, innerhalb der Induktionsspule gelagerten Hülle, bestehend aus geraden, am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilten, parallel zur Zylinderachse angeordneten, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Spannslangen, die mit einer oberen Ringeiafassung und dem metallischen, nichtmagnetischen Zylinderboden verspannt sind und deren Querschnitt im Verhältnis zur Spuilenfläche sehr klein ist, sowie aus wendelförmig die Spannstangen in Umfangsrichtung korbartig miteinander verbindenden, mit einer isolierenden Schicht versehenen, langgestreckten Metallelementen, dadurcii gekennzeichnet, daß die als ao Drähte (19) ausgebildeten langgestreckten Metallelemente wendelförmig um jeweils zwei nebeneinanderliegende Spannstangen (18) gewickelt sind und daß zwei benachbarte Drahtwendeln jeweils eine beiden gemeinsame Spannstange mit einander as entgegengesetztem Wicklungscinn fortlaufend so umfassen, daß die Windungen der einen Drahtwendel jeweils in den Zwischenräumen der benachbarten liegend zusammen mit den Spannstangen eine Armierung fii: eine zylindrische Wand (21) aus feuerfestem Beton bilden, der mit den Spannslangen (18) vorgeipannt ist.

2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zylinderboden bildende, nebeneinanderliegende, elektrisch isolierte, unmagnetische Bänder festlegende ebene Ringeinfassung mit einigen Spannstangen (18) der zylindrischen Wand (21) verbunden ist, die die Länge des eigentlichen Zylinders übertreffen.

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