DE2906815A1

DE2906815A1 - Induktionstiegelofen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2906815A1
Application number: DE19792906815
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Florian; Albert Herrmann
Original assignee: Doerentruper Sand & Thonwerk
Current assignee: Doerentruper Sand & Thonwerk
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: ATA59680A; JPS55123981A; IT1136130B; US4351058A; BE881877A; FR2449861A1; GB2043221A; GB2043221B; IT8012447A0; SE8001369L; ES8102340A1; ES488804A0

Description

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Dörentruper Sand- und Thonwerke GmbH, 4926 Porentrup

Induktionstiegelofen und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Induktionstiegelofen mit einer aus Trockenstampfmasse und einem Sintermittel hergestellten feuerfesten Auskleidung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bei den bislang bekannten Induktionstiegelöfen wird die feuerfeste, nach ihrer Herstellung etwa tiegelförmige Auskleidung dadurch hergestellt, daß in das Ofengerüst eine Schablone eingebracht wird, die einen Freiraum zum Ofengerüst läßt. In den Freiraum wird dann an Ort und Stelle die Trockenstampfmasse, die mit einem Sintermittel versetzt ist, eingerüttelt. Entweder nach Ziehen der Schablone oder unter Belassen der Schablone im Ofen mit deren nachfolgender Zerstörung wird der Ofen dann auf Temperaturen angefahren, die ein Sintern der eingerüttelten Trokkenstampfmasse bewirken» Nachteilig ist dabei, daß das Einrütteln der Trockenstampfmasse ein mühsamer, zeitaufwendiger Arbeitsvorgang ist, der darüber hinaus, weil die Trockenstampfmasse üblicherweise aus Quarz

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oder Quarzit besteht, zu einer erheblichen Belastung des Bedienungspersonals mit silikogenen Stäuben führt. Auch die Neuerstellung einer Auskleidung nach Verschleiß der alten Auskleidung ist ein sehr mühsamer Vorgang, da die alte, verschlissene Auskleidung in mühsamer, körperlich schwerer Arbeit herausgebrochen werden muß, wobei die Gefahr der Beschädigung der Spulen des Ofens besteht. Um dies durchführen zu können, muß man naturgemäß den Ofen weitgehend abkühlen lassen.

Bei sogenannten Tiegelschmelzöfen ist es bekannt, vorgefertigte Tiegel in den herzustellenden Ofen einzubringen. Es handelt sich um tongebundene Graphittiegel, die jedoch bei Induktionstiegelöfen nur dann Einsatz finden können, wenn der Ofen in nachteiliger Verwendungsbindung ausschließlich Nichteisenmetalle verarbeitet. Der Einsatz von vorgefertigten Tiegeln aus einem derartigen Material ist bei Induktionstiegelöfen, die auch Eisen und Stahl verarbeiten, auch aus metallurgischen Gründen nicht möglich.

Man hat ferner bereits versucht, auch bei Induktiostiegelofen vorgefertigte Tiegel einzusetzen. Diese sind außerhalb des Induktionsofens aus Stampfmasse und einem Sintermittel gebildet und gesintert worden. Die Sinterung außerhalb des Ofens hat sich jedoch als kaum beherrschbar erwiesen. Bis zur definitiven Durchsinterung macht der Quarz der Trockenstampfmasse mehrere Umwandlungen mit starkem Kornwachstum durch, Vor-

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gänge, die teilweise reversibel sind, wodurch ein derartiger Tiegel viel zu stark aufgelockert wird, brüchig und sehr spröde wird, so daß er dann kaum noch transport- und handhabungsfähig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionstiegelofen der gattungsgemäßen Art zu schaffen und ein Verfahren zu seiner Herstellung aufzuzeigen, mit dem ein Induktionsofen besonders schnell und einfach hergestellt und bei Verschleiß der feuerfesten Auskleidung auch insoweit wieder erneuert werden kann.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind in den kennzeichnenden Teilen der betroffenen Ansprüche gekennzeichnet.

Die Möglichkeit, einen vorgefertigten Tiegel einzusetzen, bedeutet eine außerordentliche Zeitersparnis bei der Herstellung des Induktionstiegelofens. Dabei ist ein derartiger vorgefertigter Tiegel einwandfrei und gut zu handhaben, weil das kalthärtende Bindemittel eine zuverlässige sichere Einbindung der Trockenstampfmasse und des Sintermittels gewährleistet. Einem derartig vorgefertigten Tiegel fehlt dabei die außerordentliche Sprödigkeit zuvor gesinterter oder gebrannter Tiegel. Die Einbettung des vorgefertigten Tiegels in dem Bett im Ofengerüst gewährleistet dabei ferner, daß der Tiegel sicher und einwandfrei im Gerüst gehalten wird, wenn der Ofen zwecks Sinterung des Tiegels angefahren wird. Hierbei ist nämlich zu berücksichtigen, daß das eingebrachte Metall durch die Induktionskräfte stark bewegt wird und erhebliche mechanische Vibrationsbeanspruchungen auf den noch nicht gesinterten Tiegel einwirken können. Die Ein-

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bettung verhindert ein Reißen des Tiegels in der Phase, in der er durch das Sintern seine Endfestigkeit erreicht, wobei während des Sinterns das kalthärtende Bindemittel sich zersetzt.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich daraus, daß zur Einbettung nichtsinterndes, körniges Material verwendet wird. Ist nämlich ein derartiger Tiegel verschlissen, kann der Ofen in denkbar einfacher Weise dadurch mit einem neuen Tiegel ausgerüstet werden, daß man durch Kippen des Ofens etwas über die Waagerechte hinaus das körnige Material einfach aus dem Ofen herausrinnen läßt, nachdem man den für die Betriebsphase vorgesehenen Randverschluß geöffnet hat. Nach Herausrinnen des körnigen Materials, das sich während der üblichen Betriebstemperaturen des Induktionstiegelofens nicht durch Sintern verfestigt hat, liegt der verschlissene Tiegel praktisch frei und lose im Ofengerüst und kann dort leicht herausgehoben werden. Diese Vorgänge können bei Einsatz eines entsprechenden Hebezeuges auch bei noch erheblichen Ofentemperaturen durchgeführt werden, so daß die bislang übliche lange Wartezeit, um den Ofen abkühlen zu lassen, beim Tiegelwechsel entfällt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Induktionstiegelofen gemäß der Erfindung im schematisierten Querschnitt.

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Das Gerüst des Induktionstiegelofens besteht in der üblichen Weise aus einem Bodenteil 1 aus Feuerbeton, das die Joche 2 und die Induktionsspulen 3 trägt» Über den Jochen befindet sich ein Ring 4 aus Feuerbeton. Nach innen sind insbesondere die Spulen 3 durch eine Dämmlage 5 gegen zu große Wärmebeaufschlagung geschützt. Die Dämmlage hat üblicherweise eine Stärke von 1 bis 5 mm und kann beispielsweise aus Mikanit und/oder Asbest bestehen.

Bei der Herstellung des Induktionstiegelofens wird nun in das insoweit vorbereitete Ofengerüst zunächst am Boden ein Bett aus einem nichtsinternden, körnigen Material gebildet. Nach dieser Vorbereitung wird ein zuvor gefertigter Tiegel 7 in das Ofengerüst auf das bodenseitige Bett gesetzt, wobei die Dimensionierung so getroffen ist, daß zwischen dem Ofengerüst und dem vorgefertigten Tiegel 7 ein schmaler Freiraum verbleibt. Dieser Freiraurn wird nun wiederum mit dem nichtsinternden, körnigen Material hinterfüllt, woraufhin das Material 6 durch einen Rüttelvorgang verdichtet wird, dergestalt, daß der vorgefertigte Tiegel 7 allseitig fest und sicher in das Material 6 eingebettet ist.

Der Tiegel 7 wird dabei aus der für die Feuerfestauskleidung derartiger Induktionstiegelöfen üblichen Trockenstampfmasse gebildet, der ein Sintermittel zugefügt ist. Um dem vorgefertigten Tiegel für die Handhabung die erforderliche Festigkeit zu geben, wird ein kalthärtendes Bindemittel eingesetzt, das die Trockenstampfmasse einbindet.

Eine derartige Trockenstampfmasse besteht üblicherweise aus Quarz und/oder Quarzit in einer Körnung von 0 bis 7 mm«

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Übliche Bindemittel sind Borsäure und Borsäure-Anhydrid,

Als kalthärtendes Bindemittel haben sich sowohl Kunstharze wie z.B. Phenolharze oder Furanharze, aber auch Wasserglas, organische Siliciumverbindungen und Phosphate als gut geeignet erwiesen.

Als nichtsinterndes, körniges Material für die feste Einbettung des vorgefertigten Tiegels haben sich Sand in einer Spezialkörnung, Trockenstampfmasse als solche, Splitt und auch feinkröniger Kies als gut geeignet gezeigt.

Dadurch, daß bei der Erstellung des Induktionsofens nicht mehr für die Herstellung der Feuerfestauskleidung Trockenstampfmasse eingerüttelt werden muß, entfällt die Belastung des Personals mit silikogenen Stäuben entweder vollständig oder ist, bei Verwendung von Trockenstam'pfmasse als nichtsinterndes, körniges Material für die Einbettung des vorgefertigten Tiegels, auf ein Minimum herabgesetzt.

Der Raum zur Aufnahme des nichtsinternden, körnigen Materials 6 wird zweckmäßig nicht vollständig mit diesem gefüllt. Man läßt am oberen Außenrand einen kleinen freien Raum, den man dann durch Einschmieren von Patchmasse verschmiert, einem gängigen, bei den üblichem Betriebstemperaturen derartiger Induktionstiegelöfen aushärtenden Material, das das nichtsinternde, körnige Material 6 während des Ofenbetriebes, insbesondere wenn dieser gekippt wird, unter Verschluß halt.

Ist der Induktionstiegelofen so weit fertiggestellt, wird der Ofen in der üblichen Weise entweder mittels

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eines Änfahrblockes angefahren ©der aber durch Einfießen flüssigen Metalls in den kalten Ofen angefahren, und zwar auf Temperaturen, die ein Sintern des vorgefertigten Tiegels 7 bewirken. Danach hat der Tiegel 7 seine definitive Härte und Festigkeit. Während der vorgefertigte Tiegel 7 infolge des Zusatzes des Sintermittels durch Sintern seine Bädfestigkeit erreicht, zersetzt sich bei diesen Temperaturen das kalthärtende Bindemittel.

In dieser Sinterphase des Tiegels ist er durch die feste Einbettung in das nichtsinternde, körnige Material 6 sicher gegenüber den durch die Induktionskräfte hervorgerufenen mechanischen Beanspruchungen, auch Vibrationsbeanspruchungen, abgestützt.

Ist der Tiegel 7 verschlissen und soll der Induktionstiegelofen mit einer neuen feuerfesten Auskleidung versehen werden, genügt es in denkbar einfacher Weise, den Ofen ein wenig über die Waagerechte hinaus zu kippen, an der entsprechenden Stelle die das Material 6 unter Verschluß haltende Patchraasse 8 zu zerstören, so daß das Material 6 einfach aus dem Ofen herausrinnt. Der verschlissene Tiegel wird jetzt mittels eines Hebezeuges herausgenommen. Das Herausnehmen des verschlissenen Tiegels kann praktisch bei noch heißem Ofen durchgeführt werden. Ein neuer vorgefertigter Tiegel wird dann auf die vorstehend beschriebene Weise eingesetzt.

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Leerseite

Claims

Dörentruper Sand- Patentanwälte und Thonwerke GinliK Dr. O. Loesenbeck DipK-Jng. Slracke - . . . - DipUing. L-ssanbedk hü Bielefeld, Heriorder Sircije Paten tansprüche

1. Induktionstiegelofen mit einer aus Trockenstampfmasse und einem Sintermittel hergestellten feuerfesten Auskleidung, gekennzeichnet durch einen vorgefertigten, aus Trockenstampfmasse, dem Sintermittel und einem kalthärtenden Bindemittel gebildeten Tiegel (7), der in dem Ofengerüst in einem Bett aus nichtsinterndem, körnigem Material (6) eingebettet ist.

2. Induktionstiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das nichtsinternde, körnige Material

(6) aufnehmende Raum zwischen dem Ofengerüst und dem vorgefertigten Tiegel (7) am oberen Rand geschlossen ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Induktionstiegelofens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiegel

(7) aus Trockenstampfmasse, einem Sintermittel und einem kalthärtenden Bindemittel vorgefertigt wird, in dem Ofengerüst bodenseitig ein Bett aus einem nichtsin ternden, körnigen Material (6) gebildet wird, der vorgefertigte Tiegel (7) in das Ofengerüst auf das bodenseitige Bett gestellt wird, ein sich ergebender verbleibender Raum zwischen der Tiegelwand und dem

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Ofengerüst mit dem nichtsinternden, körnigen Material (6) hinterfüllt und dieses verfestigt wird und dann der Ofen auf Temperaturen) die ein Sintern des Tiegelmaterials bewirken, angefahren wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das nichtsinternde, körnige Material (6) aufnehmende Raum zwischen der Tiegelwand und dem Ofengerüst nur bis kurz unterhalb des oberen Außenrandes gefüllt wird und er dann hier mit Patchmasse verschlossen wird.

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