DE2406386A1 - Verfahren zum verlaengern der haltbarkeit des tiegels von einem induktionsofen - Google Patents

Verfahren zum verlaengern der haltbarkeit des tiegels von einem induktionsofen

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DE2406386A1
DE2406386A1 DE19742406386 DE2406386A DE2406386A1 DE 2406386 A1 DE2406386 A1 DE 2406386A1 DE 19742406386 DE19742406386 DE 19742406386 DE 2406386 A DE2406386 A DE 2406386A DE 2406386 A1 DE2406386 A1 DE 2406386A1
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DE
Germany
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crucible
extending
melt
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oxygen
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DE19742406386
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English (en)
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Otto Erdmann
Karl-Heinz Gorsler
Fritz Dipl Ing Hegewaldt
Gerhard Krause
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10Crucibles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061Induction furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B2014/002Smelting process, e.g. sequences to melt a specific material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zum Verlängern der Haltbarkeit des Tiegels von einem Induktionsofen Die Ereindung betrifft ein Verfahren zum Verlängern der Haltbarkeit des von einer stromdurchflossenen Spule umgebenen, aus einer sauren Zustellung bestehenden zylindrischen tiegels eines Induktionsofens, in dem bei jeder Charge iLticklaufmaterial mit aufgeschmolzen wird, das Spuren von metallischen Legierungselementen enthält, welche die Zustellung des Tiegels reduzieren.
  • Der in der GieBerei aufgestellte Induktions-Tiegelofen ist normalerweise aus Eosten- und Betriebssicherheitsgründen sauer zugestellt. Die Quarzit-Stampfmasse (Si °2) wird vor Inbetriebnahme des Ofens durch ein Sintermittel, normalerweise Borsäure, an der der Schmelze zugekehrten Seite in einen gesinterten Zustand überführt. Dabei treten zwischen dem Sintermittel und der Qiiarzit-Stampfmasse bekanntlich Reaktionen ein, welche die Feuerfestigkeit der Quarzit-Stampfmasse herabsetzen.
  • Die gesinterte, aus Quarzit bestehende Stampfmasse ist gegen Eisen und die beim Schmelzen von Gußeisen in der Eisengießerei auftretenden sauren Schlacken weitgehend beständig, solange die Temperatur eine Höhe von etwa 16000 C nicht überschreitet.
  • Wenn weitere Stoffe mit der Stampfmasse reagieren, kann es zu einem erheblichen Absinken der Feuerfestigkeit kommen. Dic Stampfniasse wird bei auftretenden höheren Temperaturen an der Innenseite des Tiegels mehr oder weniger zähflüssig, so daß sie durch das im Tiegel vorhandene flüssige Eisen weggespült wird. Wenn dieser Zustand eintritt, kommt es zu einem erheblichen größeren Verschleiß der Stampfmasse, so daß die Tiegel-! standzeit untragbar kurz wird und damit die Kosten für die erforderlichen Betriebsunterbrechungen zum Neuzustellen des Ofens die wirtschaftlich tragbaren Grenzen überschreiten.
  • Häufig tritt dieser Zustand beim Induktionsofen im oberen Teil des Tiegels bevorzugt über den Badspiegel durch die Einwirkung von Eisenoxyd auf, das aus an der iegelwand haftendem Eisen infolge Oxydation durch den Luftsauerstoff entsteht.
  • Aber auch im unteren zylindrischen Teil des Tiegels vornehmlich in einem Bereich nahe dem Tiegelboden tritt in bestimmten Fällen ein erheblicher Verschleiß an der Quarzit--Stamp£-masse auf. Dieser ist dann besonders groß, wenn über das Ohargenmaterial Metalle in die Schmelze eingeschleppt werden, die im Stande sind, die aus Si 02 bestehende Quarzit-Stampfmasse zu reduzieren. Ein besonders gravierender Fall ist das Einschleppen von Magnesium, wenn Gußeisen mit Kugelgraphit als Räcklaufmaterial verwendet wird, weil dieses allgemein als Sphäroguß bekannte Eisen nach dem Schmelzen zum Entschwefeln und zur Bildung des Kugelgraphites mit Magnesium behandelt wird.
  • In Gießereien für Sphäroguß fällt allgemein 50 % und mehr greislaufmaterial an, das wieder eingeschmolzen wird, so daß die Schmelzchargen 50 ß und mehr Kreislaufmaterial enthalten.
  • Dieses Kreislaufmaterial besteht im wesentlichen aus den Steigern und dem Material, das sich in den Eingußöffnungen der Pormen befindet.
  • Das spezifische Gewicht des Kreislaufmaterials ist größer als das der Schmelze. Deshalb sinkt es in dieser in den unteren Teil des Tiegels hinab. Dort schmilzt das Kreislaufmaterial auf, wobei das in diesem enthaltene Magnesium in die Schmelze übergeht. Es kommt dann zu den oben geschilderten heftigen Reaktionen mit der Quarzitzustellung. Auf diese Weise entstehen die erwähnten starken Auswaschungen 1 im unteren Teil des ?segels.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an Verfahren vorzuschlagen, mit dem die schnelle Auflösung der sauren Zustellung des Tiegels durch die in der Schmelze befindlichen schädlichen Legierungsbestandteile verlangsamt und dadurch über die Zeit gesehen hinausgeschoben wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schmelze ein die Zustellung des Tiegels schützendes Schmelzhilfsmittel in äquivalenter Menge zum Rücklaufmaterial zugeführt wird.
  • Für den speziellen Anwend-ungsfall, wenn Gußeisen mit Kugelgraphit als Rücklaufmaterial in die Schmelze gegeben worden ist, wird erfindungsgemäß der Schmelze ein Schmelzhilfs-;mittel zugesetzt, das schneller das Magnesium bindet als dieses die saure Zustellung des Tiegels reduziert.
  • Es Es wird nach der Erfindung eine sauerstoffhaltige Verbindung zugegeben, bei der die Bindungsenergie des Sauerstoffes gerfnger ist als bei dem Si O2 der Tiegelzustellung.
  • Dadurch wird erreicht, daß das eingeschleppte Magnesium den Sauerstoff zur Bildung von Mg 0 bevorzugt aus dem Schmelzhilfsmittel herauslöst, so daß das Reduzieren des aus Si °2 bestehenden Zustellmaterials weitgehend vermindert wird.
  • Um zu verhindern, daß durch das Schmelzhilfsmittel in die Schmelze fremde Materialien eingeschleppt werden, welche das Analysenergebnis ändern würden, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Schmelzhilfsmittel eine Eisen-Sauerstoff-Verbindung ist.
  • Zur vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin noch empfohlen, daß es sich bei dem Schmelzhilfsmittel um Erz, Zunder oder nur teilweise reduziertem Eisenschwamm handelt.
  • aufgrund ihrer Zusammensetzung haben die als Schmelzhilfsmittel vorgeschlagenen Materialien durchweg ein wesentlich kleineres spezifisches Gewicht als die Schmelze.
  • Nun werden diese Materialien zwar infolge der starken Badbewegung im Induktions-Tiegelofen in die Schmelze hineingezogen. Jedoch war zunächst zu befürchten, daß diese Materialien im wesentlichen im oberen der beiden Wirbeltoroide des Bades aufschmelzen und auch da verbleiben würden. Wäre dies der Fall, so könnten die als Schmelzhilfsmittel verwendeten Materialien natürlich nicht zur schnellen Reduzierung der aus dem Kreislaufmaterial freiwerdenden schädlichen Legierungsbestandteile, s.B. Magnesium, in der Schmelze herangezogen werden.
  • Überraschenderweise zeigt sich jedoch, daß durch die Zugabe der empfohlenen Schmelzhilfsmittel die Auswaschungen am unteren Teil des Tiegels erheblich vermindert werden. Dies beweist, daß die Schmelzhilfsmittel durch die Bewegung der Schmelze sehr schnell im Tiegel nach unten gespült und dort wirksam werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zaigt die einzige Figur der Zeichnung schematisch die Bewegungsvorgänge der Schmelze in einem im Schnitt in seinen wesentlichen Teilen dargestelltsnlnduktionsofen, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
  • Der in der Induktionsspule 1 fließende Strom induziert in der im zylindrischen Tiegel 2 befindlichen Schmelze 3 eine elektrische Leistung. Da die durch Pfeile angezeigten radialen Druckkräfte nicht über die ganze Tiegelhöhe gleich sind, ergeben sich die angedeuteten Badbewegungen. Die metallische Schmelze folgt den Wirbeltoroiden, die mit 4 bezeichnet sind.
  • Nahe dem Tiegelboden 5 ist ein größeres, noch nicht geschmolzenes Rücklaufmaterialstück 6 angedeutet, das aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.
  • Zur Entfernung des, eine hohe Sauerstoff-Affinität aufwelsenden, vom geschmolzenen Rücklaufmaterial 6 stammenden Magnesiums ist auf die Schmelzgutoberfläche als Schmelzhilfsmittel eine Eisen-Sauerstoff-Verbindung in Ps Form von pulverförmigem Eisenschwamm 7 gegeben6, Dieser wird durch die dargestellte Bewegung der Schmelze an der Tiegalwand nach unten befördert0 Nach dem Aufschmelzen des Eisenschwammes bindet der frei gewordene Sauerstoff das Magnesium, so daß dieses die Quarzitzustellung des Tiegels 2 im unteren Bereich nahe dem Boden 5 nicht mehr so stark angreift.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Verwendung eines Schmelzhilfsmittels die Zustellung des Tiegels nicht mehr so stark wie bisher von aggressiven Legierungselementen angegriffen wird und sich dadurch die Lebensdauer des Tiegels wesentlich verlängert.

Claims (5)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e
1. Verfahren zum Verlängern der Haltbarkeit des von einer stromdurchflossenen Spule umgebenen, aus einer sauren Zustellung bestehenden zylindrischen Tiegels von einem Induktionsofen, in dem bei jeder Charge Rücklaufmaterial mit aufgeschmolzen wird, das Spuren von metallischen Legierungselementen enthält, welche die Zustellung des Tiegels reduzieren, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schmelze ein die Zustellung des Tiegels schützendes Schmelzhilfsmittel in äquivalenter Menge zum Bücklaufmaterial zugeführt wird.
2. Verfahren zur Verlängerung der Tiegelhaltbarkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze ein Schmelzhilfsmittel zugesetzt wird, das schneller das Magnesium bindet als dieses die saure Zustellung des Tiegels reduziert.
3. Verfahren zur Verlängerung der Tiegelhaltbarkeit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine sauerstoffhaltige Verbindung zugegeben wird, bei der die Bindungsenergie des Sauerstoffes geringer ist als bei dem Si 02 der Tiegelzustellung.
4. Verfahren zur Verlängerung der Tiegelhaltbarkeit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzhilfsmittel eine Eisen-Sauerstoff-Verbindung ist.
5. Verfahren zur Verlängerung der Tiegelhaltbarkeit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem aus einer Eisen-Sauerstoff-Verbindung bestehenden Schmelzhilfsmittel um Erz, Zunder oder nur teilweise reduziertem Eisen schwamm handelt.
DE19742406386 1974-02-11 1974-02-11 Verfahren zum verlaengern der haltbarkeit des tiegels von einem induktionsofen Pending DE2406386A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432093A (en) * 1980-12-23 1984-02-14 SAPHYMO-STEL-Ste. d'Applications de la Physique Moderne et de l'Electronique Melting device by direct induction in a cold cage with supplementary electromagnetic confinement of the load
WO1987001187A1 (en) * 1985-08-17 1987-02-26 Prokon Feuerfest Gmbh Prefabricated crucible for induction melting furnace

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4432093A (en) * 1980-12-23 1984-02-14 SAPHYMO-STEL-Ste. d'Applications de la Physique Moderne et de l'Electronique Melting device by direct induction in a cold cage with supplementary electromagnetic confinement of the load
WO1987001187A1 (en) * 1985-08-17 1987-02-26 Prokon Feuerfest Gmbh Prefabricated crucible for induction melting furnace

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