DE2424805C3 - Feststehender Induktionsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen feststehenden Induktionsofen mit einem Tiegel für flüssiges Metall und Beheizung durch einen Ringinduktor sowie einem offenen Magnetleiter mit Wicklungen an seinen Polschuhen zur elektrodynamischen Förderung des Metalls.

Aus der DE-AS 19 05412 ist ein Induktionsrinnenofen dieser Art bekannt, bei dem ebenso wie bei dem aus CPI-Basic-Abstracts-Journal 1973 Nr. 27 961 U-M, M 24 bekannten Ofen eine elektrodynamische Metallförderung vorgesehen ist, wodurch der Ofen feststehend ausgebildet werden kann, während bei den beispielsweise aus der CH-PS 2 26 112 bekannten Niederfrequenzöfen das Abgießen des Metalls durch dessen Kippen erfolgt. Um bei diesem Kippen zu vermeiden, daß beim unmittelbaren Vergießen aus dem Ofen in den Gußstücken Einschlüsse vom im Bad herumschwim- *5 menden Metalloxiden und anderen Verunreinigungen in Folge der durch den Pinch-Effekt erzeugten Badbewegung gebildet werden, ist dort vorgesehen, daß der Ofen wenigstens einen Schmelzherd und einen vom Schmelzherd durch eine Zwischenwand getrennten Abstehherd so aufweist, wobei die Verbindung zwischen Schmelzherd und Abstehherd in den unteren Teil des Ofens verlegt ist. Zur Verminderung der Badbewegung beim Betrieb von Induktionsöfen ist es auch aus der DE-PS 5 19 648 bekannt, senkrecht zur Richtung der Stromlinien der Badströmung stehende Trennwände, welche von der Herdsohle bis zum Badspiegel reichen, vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den bekannten feststehenden Induktionsöfen der eingangs erwähnten Art die elektrodynamische Gießeinrichtung «> so zu verbessern, daß die Ofendurchsatzleistung erhöht und eine größere Betriebssicherheit des Ofens bei vereinfachter Konstruktion und erleichterter Bedienung sichergestellt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der ^h"> Tiegel senkrecht zum Badspiegel angeordnete Zwischenwände enthält, die den Tiegel in mindestens drei Kammern unterteilen und der Boden des Tiegels als durchgehende Mulde ausgebildet ist, die die Kammern verbindet, wobei die außenliegenden Kammern zusätzlich durch den Innenraum des U-förmigen Kanals des Rinneninduktors verbunden sind, der den elektrischen Stromkreis, der über die rinnenfönnige Mulde verläuft, schließt und die Polschuhe des offenen Magnetleiters den Abschnitt des Bodens der mittleren Kammer umfassen.

Durch die in dem Tiegelhohlraum vorgesehenen senkrecht zum Badspiegel angeordneten Zwischenwände wird mindestens eine getrennte mittlere Kammer gebildet, aus der das Metall direkt in die Gießform durch elektrodynamische Förderung mittels des den Abschnitt des Bodens dieser Kammer umfassenden offenen Magnetleiters gegossen werden kann, in dem es durch die an der Oberseite dieser mittleren Kammer angeordnete Gießschnauze austritt Dadurch entfällt das sonst erforderliche Ansetzen eines Abflußrohres in diesem Bereich, wodurch die mit der Vorwärmung und dem Einsetzen des Abflußrohres verbundenen Bedienungsvorgänge eingespart werden können. Gleichzeitig wird durch die Möglichkeit eines Abgießens ohne Abflußrohr direkt aus dem Tiegel, nämlich aus dessen mittlerer Kammer, die Betriebssicherheit des Ofens erhöht Die Ausbildung des Ofenherdes in Form einer Mulde gestattet es, die Kammern miteinander zu verbinden und Ober das flüssige Metall den elektrischen Stromkreis des U-förmigen Kanals des Rinneninduktors zu schließen. Dies begünstigt das gleichzeitige Erwärmen des Metalls in allen Kammern. Der in Form einer Mulde ausgeführte Herd ermöglicht es, den Spalt zwischen den Polschuhen des offenen Magnetleiters zu vermindern und folglich auch die elektrische Leistung zu senken, welche zum Erzeugen der elektromagnetischen Kraft erforderlich ist, mit deren Hilfe das Metall aus der mittleren Kammer des Tiegels in die Gießform gegossen wird.

Wenn mehrere mittlere Kammern vorgesehen sind, kann aus diesen Kammern gleichzeitig in mehrere Gießformen gegossen werden. Dies ermöglicht es, die Induktionsofendurchsatzleistung und die Leistung der automatischen Gießstraßen, die mit dem Ofen zusammenarbeiten, weiter zu steigern.

Vorteilhaft ist der Herd des Tiegels abnehmbar und am unteren Abschnitt des Tiegels befestigbar ausgeführt. Dies ermöglicht es, den Herd durch einen anderen im Voraus vorbereiteten zu ersetzen sowie den Herd während kurzfristiger Stillstände, die nur unbedeutend die Wärmehaltung des Ofens beeinflussen, zu lösen und anzuschließen. Ein abnehmbarer und leicht auswechselbarer Herd vermindert die Zeit, welche zum Ausbessern der Herdauskleidung erforderlich ist und gestattet es, feuerfeste Werkstoffe einzusparen, da beispielsweise beim Ausfall der Herdauskleidung die Ofentiegelauskleidung nicht gewechselt werden muß.

Vorzugsweise ist im oberen Abschnitt der Zwischenwand, welche die außenliegenden Kammern von der mittleren trennt, eine Durchgangsöffnung ausgeführt, welche außenliegende und mittlere Kammer miteinander verbindet.

Hierdurch wird es möglich, bei einem solchen Ofen gleichzeitig mit dem Gießen des Metalls in die Gießformen dieses mit Reaktionsmitteln zu durchmischen, wodurch die Zeit, welche zum Aufbereiten des Metalls zum Gießen erforderlich ist, verkürzt wird. Außerdem kann in einer Anlage das Metall in zwei Kammern mit in bezug auf ihre chemische Zusammensetzung verschiedenen Reaktionsmitteln gemischt wer-

den, wodurch die Effektivität des Mischens erhöht und der Verbrauch an Reaktionsmitteln gesenkt werden Uann,

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt in der Senkrechtebene durch einen Induktionsofen mit einer mittleren Kammer,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 11—II der F i g. 1, Fig.3eine?Schnitt nach Linie 111—HI derFig. 1,

Fig.4 die Vorderansicht auf einen Induktionsofen mit zwei mittleren Kammern und an der Tiegelwand angeordneter Gießschnauze, wobei der Ofen teilweise aufgeschnitten ist, is

Fig.5 einen Schnitt nach Linie V—V der Fig.4 durch denselben Ofen mit Teilausschnitt,

Fig.6 Draufsicht auf denselben Ofen mit Teilausschnitt in der Zone, in der die Gießschnauze an den Tiegel angeschlossen ist,

Fig. 7 einen Längsschnitt in der Senkrechiebene durch einen Induktionsofen mit drei mittleren und zwei außen liegende Kammern sowie

Fig.8 die Draufsicht auf denselben Ofen mit Teilausschnitt längs der Schnittlinie VIII-VIlI der Fig. 7.

Der Induktionsofen besitzt einen Tiegel 1 (Fig. 1), dessen Hohlraum durch senkrecht zum Bandsp-iegel angeordnete Zwischenwände 2 und 3 in Kammern 4, 5 und 6 unterteilt ist. Die beiden außenliegenden Kammern 4 und 6 umgeben die zwischen ihnen befindliche, mittlere Kammer 5. Die letztere besitzt am oberen Wandabschnitt eine Gießscrmauze 7 (F i g. 2} für das flüssige Metall. Der Boden 8 des Tiegels 1 ist als durchgehende Mulde 9 ausgeführt. Der Innenraum der Mulde 9 (Fig. 1) wird durch Wände IO (Fig. 2) und einen Boden U begrenzt. Der letztere besitzt in der Zone der außenliegenden Kammern 4 und 6 (F i g. 3) je eine Durchgangsöffnung 12 bzw. 13 (Fig. 1). Am Herd des Tiegels 1 ist ein abnehmbarer, U-förmiger Kanal 14 4» angeschlossen, dessen Enden 15 und 16 an den Durchgangsöffnungen 12 und 13 des Rinneninduktors am Boden U anliegen. Der Kanal 14 umfaßt die Wicklung 17 eines geschlossenen Magnetleiters 18.

Die Kammern 4, 5 und 6 (F i g. 3) sind miteinander über den Innenraum der Mulde 9 (Fig. 1) verbunden. Das in diesem Innenraum befindliche Metall schließt während des Ofenbetriebs den elektrischen Stromkreis über das Metall m dem U-förmigen Kanal 14. Ein offener Magnetleiter 19 (Fig.2) hat an seinen so Polschuhen 20 und 21 Wicklungen 22 und 23. Die Polschuhe 20 und 21 umfassen von beiden Seiten her und überdecken den Abschnitt 24 (F i g. 3) der Mulde 9. Dieser Abschnitt liegt unter der mittleren Kammer 5.

Der Ofen arbeitet folgendermaßen. Beim Vorhandensein von flüssigem Metall im Tiegel 1 (Fig. 1)1 entsteht um die Wicklung 17 des geschlossenen Magnetleiters 18 eine kurzgeschlossene Metallwindung. In dieser Windung wird elektrischer Strom induziert, welcher das Metall erwärmt. bo

Zwischen den elektrischen Strömen, welche durch die Wicklung 17 und durch das flüssige Metall in dem U-förmigen Kanal 14 fließen, entstehen elektrodynamische Kräfte, die eine Metallzirkulation in diesem Kanal erzeugen. Die Metallzirkulation kann durch die Wahl h> entsprechender geometrischer Kanalabmessungen verstärkt weiden. Diese Zirkulation verschiebt das Metall und begünstigt das Aufwärmen desselben sowie ein Ausgleichen der Metalltemperatur im Tiegel 1.

Beim Gießen von Metall in die (aus der Zeichnung nicht ersichtliche) Gießformen werden die Wicklungen 22 und 23 (F i g. 2) eingeschaltet, die sich am Polschuh 21 bzw. 20 des offenen Magneüeiters 19 befinden. Zwischen den Polschuhen 20 und 21 des offenen Magnetleiters 19 wird ein Magnetfeld erregt, welches das flüssige Metall mit dem elektrischen Strom im Abschnitt 24 (F i g. 3) der Mulde 9 (F i g. 1), der sich unter der mittleren Kammer 5 befindet, durchdringt Durch die Wechselwirkung von elektrischem Strom und Magnetfluß entsteht im flüssigen Metall eine elektromagnetische Kraft, durch die das Metall verschoben wird. Die Richtung des elektrischen Stroms und des Magnetfeldes zwischen den Polschuhen 20 und 21 (Fig.2) wird so gewählt, daß die elektromagnetische Kraft nach oben gerichtet ist Hierbei wird das flüssige Metall aus den äußeren Kammern 4 und 6 (F i g. 1) unter Druck in die mittlere Kammer 5 geleitet In dieser Kammer steigt das Niveau des flüssigen Metalls, bis es die Gießschnauze 7 (F i g. 2) erreicht. Weiterhin gelangt das Metall aus der Gießschnauze 7 in die Gießformen. Die elektromagnetische Kraft und die Geschwindigkeit, mit der das Metall in der mittleren Kammer 5 (Fi g. 1) hochsteigt hängen von der Stärke des elektrischen Stroms im Metall und der Größe des Magnetfeldes zwischen den Polschuhen 20 und 21 (F i g. 2) des offenen Magnetleiters 19 ab. Zum Regeln der elektromagnetischen Kraft wird die Stromstärke in den Wicklungen geändert wobei die beiden Wicklungen 22 und 23 getrennt voneinander gespeist werden. Es wird, um das Gießen von Metall in die Gießform zu beenden, der Speisestrom ausgeschaltet oder seine Richtung in bezug auf die Wicklungen 22 und 23 des offenen Magnetleiters 19 umgekehrt.

Die beschriebene Ofenkonstruktion ermöglicht ein regelbares Gießen des Metalls in eine Gießform.

Es können im Tiegel, um die Ofendurchsatzleistung zu erhöhen und gleichzeitig das Metall in Form von einzelnen Strahlen in mehrere Gießformen zu gießen, mehrere mittlere Kammern, beispielsweise zwei mittlere Kammern 5 und 5' (Fig.4). und unter ihnen zwei getrennte, offene Magnetleiter 19 und 19' vorgesehen werden.

Bei diesem Ofen wird der Kanal 14 (F i g. 5) am Tiegel 1 befestigt und der Herd 31 (Fig.4) vom Tiegel 1 abnehmbar so ausgeführt, daß er am unteren Tiegelabschnitt befestigt werden kann. Hierdurch wird der Einsatz des Herdes 31 durch einen zuvor vorbereiteten Herd erleichtert. Außerdem wird es möglich, den Herd zu lösen und ihn am Tiegel während kurzfristiger Stillstände anzuschließen, was zum Aufrechterhalten einer normalen Wärmehaltung in der Ofenauskleidung beiträgt. Durch die Ausführung eines abnehmbaren und leicht auswechselbaren Ofenherds wird es möglich, Feuerfeststoffe einzusparen, da beispielsweise beim Ausfall der Herdauskleidung die Auskleidung im Ofentiegel 1 nicht gewechselt werden muß. Jeder der mittleren Kammern 5 und 5' hat eine Gießschnauze 7, T (Fig.6), über die das Metall in zwei Gießformen gleichzeitig und mit verschiedenen Gießparametern gegossen werden kann. Die letzteren werden durch Andern des Speisestroms geregelt, der den Wicklungen jedes ."!er offenen Magnetleiter 19 und 19' (Fig.4) zugeführt wird. Der beschriebene Induktionsofen ermöglicht es, während des Gießens des Metalls in Gießformen es mit Reaktionsmitteln, die mit dem Metall gemischt werden, zu behandeln.

Der Induktionsofen kann drei mittlere Kammern 5, 5' und 5" (F i g. 7) und drei offene Magnetlciter 19, 19' und 19" (Fig. 8) enthalten. Senkrechte Zwischenwände 40 und 41 (F i g. 7) der außenliegcnden Kammern 42 und 43 besitzen in ihrem Oberteil Durchgangsöffnungen 44 und 45. Das flüssige Metall, welches unter Druck in die Kammern 5 und 5' geleitet wird, steigt bis zur Höhenlage der Durchgangsöffnungen 44 und 45, in den Zwischenwänden 40 und 41 und fließt ununterbrochen in die außenliegenden Kammern 42 und 43. Solche Öffnungen können auch in den Zwischenwänden der früher beschriebenen Ofenvarianten ausgeführt werden.

Bei drei voneinander unabhängigen Magnetleitern 19, 19' und 19'" (Fig.8) kann das Metall durchmischt und mit unterschiedlichen Geschwingdigkeiten in die Gießformen gegossen werden. Zu diesem Zweck wird der Speisestrom der Wicklungen jedes offenen Magnetleiters geändert.

Der erfindungsgemäße Induktionsofen besitzt eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu den bekannten Induktionsrinnenofen.

Der Induktionsofen mit senkrechten Zwischenwänden, durch die mehrere mittlere Kammern gebildet werden, ermöglicht gleichzeitiges Gießen von Metall in mehrere Gießformen. Hierdurch werden die Ofendurchsatzleistung und die Leistung automatischer Gießstraßen bedeutend erhöht, ferner wird ermöglicht, die Ofenkonstruktion zu vereinfachen, die Ofenbedienung zu erleichtern und die Betriebssicherheit zu erhöhen.

Die Verwendung von elektromagnetischen Feldern ermöglicht ein regelbares Gießen von Metall bei unterschiedlichen technologischen Parametern gleichzeitig in mehrere Gießformen.

Es wird dadurch, daß der Tiegelherd abnehmbar ausgeführt ist, möglich, den Aufwand an Auskleidungsstoffcn bedeutend zu vermindern. Während des Ofenbetriebs wird gleichzeitig mit dem Eingießen des Metalls dieses mit Reaktionsmitteln gemischt, wodurch die Zeit für die Aufbereitung des Metalls bedeutend vermindert wird. Das Metall wird in den beiden äußeren Kammern durchgemischt. Hierdurch kann in einem Ofen das Metall mit in bezug auf ihre chemische Zusammensetzung verschiedenen Reaktionsmitteln gemischt und der Aufwand an letzteren vermindert werden.

Beim erfindungsgemäßen Induktionsofen ist das Metall frei zugänglich, so daß es möglich ist. Metall in den Ofen zuzugießen und Schlacke zu entfernen. Dies kann sowohl während des Gießens von Metall in eine Gießform als auch in den Pausen zwischen der einzelnen Gießprozessen erfolgen.

Versuche mit dem erfindungsgemäßen Induktions· ofen haben seine hohe Arbeitsfähigkeit, erhöhte Durchsatzleistung und Betriebssicherheit sowie leichte Bedienung und Wirtschaftlichkeit beim Gießen vor Metall bestätigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Feststehender Induktionsofen mit einem Tiegel für flüssiges Metall und Beheizung durch einen Rinneninduktor sowie einem offenen Magnetleiter mit Wicklungen an seinen Polschuhen zur elektrodynamischen Förderung des Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (1) senkrecht zum Badspiegel angeordnete Zwischenwände (2,3) enthält, die den Tiegel (1) in mindestens drei Kammern (4,5,6) unterteilen und der Boden (8) des Tiegels (t) als durchgehende Mulde (9) ausgebildet ist, die die Kammern (4, 5, 6) verbindet, wobei die außenliegenden Kammern (4,6) zusätzlich durch den Innenraum (15) des U-förmigen Kanals (14) des Rinneninduktors verbunden sind, der den elektrischen Stromkreis, der über die rinnenförmige Mulde (9) verläuft, sciiließt, und die Polschuhe (20, 21) des offenen Magnetleiters (19) den Abschnitt (24) des Bodens (8) der mittleren Kammer (5) umfassen. M

2. Induktionsofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Herd (31) des Tiegels (1) abnehmbar und am unteren Abschnitt des Tiegels (1) befestigbar ausgeführt ist

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