DE4322463A1 - Early-warning device for induction melting furnaces - Google Patents
Early-warning device for induction melting furnacesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorwarneinrichtung für Durch brüche von Metallschmelzen an keramischen Ofenfuttern von Schmelzöfen, insbesondere Induktionsschmelzöfen, mit einer am Ofenfutter angeordneten, ersten Elektrode und einer am Tiegelboden vorgesehenen zweiten Elektrode.The invention relates to a pre-warning device for through Fractions of molten metal on ceramic furnace linings from Melting furnaces, in particular induction melting furnaces, with a arranged on the furnace lining, first electrode and one on Crucible base provided second electrode.
Bekannt ist ein Induktionstiegelofen mit Überwachungsein richtung für den Tiegel aus voneinander isolierten, mit einem elektrischen Überwachungsgerät verbundenen Elektroden, wobei das bei Tiegelbruch aus dem Tiegel ausfließende Metall das Überwachungsgerät beeinflussende elektrische Impulse bewirkt, wobei zwischen Arbeitsspule und Tiegel eine Elek trode angeordnet ist, die aus einem den Tiegel rings umge benden, in elektrisch nicht leitende Schutz- bzw. Isolier ungsschichten eingebetteten elektrisch leitenden Mantel aus Graphit besteht (DAS 2 005 240). An induction crucible furnace with a monitoring unit is known direction for the crucible from isolated from each other, with electrodes connected to an electrical monitoring device, the metal flowing out of the crucible when the crucible breaks electrical pulses influencing the monitoring device causes, with an elec trode is arranged, the one from the crucible all around end, in electrically non-conductive protective or insulating layers of embedded electrically conductive sheath Graphite exists (DAS 2 005 240).
Weiterhin ist ein Induktionstiegelofen mit einem Tiegel aus Feuerfestmaterial, einer am Tiegel außen angebrachten Induk torspule und in die Tiegelwand eingesetzten Elektroden zur Überwachung des Tiegels auf Risse durchdringende Schmelze bekannt (DOS 2 824 590), wobei die Elektrode spiralförmig mit der gleichen Steigung wie die Windungen der Induktor spule ausgeführt ist und wobei im Boden des Tiegels eine zweite Elektrode als Erdleiter vorgesehen ist.Furthermore, an induction crucible furnace with a crucible is made Refractory material, an induc attached to the outside of the crucible gate coil and electrodes used in the crucible wall Monitoring the crucible for crack-penetrating melt known (DOS 2 824 590), the electrode being spiral with the same pitch as the turns of the inductor Coil is executed and one in the bottom of the crucible second electrode is provided as an earth conductor.
Es ist auch eine Anordnung an Induktionsöfen bekannt, die anzeigt, ob die im Ofen befindliche Charge vollständig in den geschmolzenen Zustand übergegangen ist, wobei die Öfen mit einem Strom fester Frequenz gespeist werden, und wobei Meßgeräte vorgesehen sind, die den Leistungsfaktor oder die Impedanz des Ofens während des Ofenbetriebes messen, wobei die Meßgeräte an Signalgebern gekoppelt sind, die ein Signal abgeben, wenn der Leistungsfaktor oder die Impedanz während des Schmelzverlaufs für eine vorgegebene, vorzugsweise ein stellbare Zeitspanne im wesentlichen unverändert geblieben ist (DOS 2 904 516).An arrangement of induction furnaces is also known which indicates whether the batch in the furnace has completely transitioned to the molten state, the furnaces being fed with a current of fixed frequency, and providing measuring devices which measure the power factor or the impedance of the Measure the furnace during furnace operation, the measuring devices being coupled to signal transmitters which emit a signal when the power factor or the impedance has remained essentially unchanged for a predetermined, preferably adjustable, period of time during the melting process (DOS 2 904 516).
Bei einer anderen Vorrichtung zur Anzeige beginnender und zur Verhütung vollständiger Schmelztiegeldurchbrüche, insbe sondere bei Induktionsöfen, bestehend aus mindestens einer in die Isolierung zwischen der Tiegelaußenwand und der In duktionsspule eingebetteten, axial geschlitzten Mantelelek trode, die über eine Spannungsquelle und ein Anzeigeinstru ment mit dem Tiegelinneren in leitender Verbindung steht, ist die Mantelelektrode im Randbereich der Induktionsspule entlang des gesamten Umfanges unterteilt (DE 1.220.086), wobei eine zweite Elektrode am Tiegelboden vorgesehen ist die unmittelbar mit der Spannungsquelle in Verbindung steht. In another device for displaying starting and to prevent complete crucible breakthroughs, esp especially for induction furnaces consisting of at least one into the insulation between the outer wall of the crucible and the In induction coil, axially slotted sheath elec trode, which has a voltage source and a display instru is in a conductive connection with the inside of the crucible, is the jacket electrode in the edge area of the induction coil divided along the entire circumference (DE 1.220.086), wherein a second electrode is provided on the crucible bottom which is directly connected to the voltage source.
Bekannt ist auch eine Anordnung zur Feststellung von Fehlern in der bzw. in den Spulen und auch im Tiegel eines Induk tionsofens vorgeschlagen (DOS 1 565 284), bei dem der Spulen leiter von einer von diesem isolierten, den Spulenleiter ganz oder teilweise umschließenden Metallhülle umgeben ist, wobei die den Spulenleiter ganz oder teilwiese umschließende metallische Hülle und der Leiter an einem Spulenende elek trisch verbunden und am anderen Spulenende direkt oder über einen Isoliertransformator über ein Relais und/oder ein spannungsmessendes Organ verbunden sind.An arrangement for detecting errors is also known in or in the coils and also in the crucible of an Induk tion furnace proposed (DOS 1 565 284), in which the coils conductor of one isolated from this, the coil conductor completely or partially surrounding metal shell is surrounded, the whole or part of the coil conductor enclosing metallic sheath and the conductor at one end of the coil elek trisch connected and at the other end of the coil directly or over an isolation transformer via a relay and / or a tension-measuring organ are connected.
Schließlich ist eine Vorwarneinrichtung für Durchbrüche von Metallschmelzen an keramischen Ofenfuttern von Schmelzöfen, insbesondere von Induktiosschmelzöfen bekannt (DE 41 20 205), mit einem auf der Außenseite des jeweiligen Ofenfutters anzuordnenden Netzwerk von Elektroden, die in zwei Gruppen unterschiedlicher Polarität unterteilt sind, welche in Abständen voneinander angeordnet sind und die zur Erinnerung des elektrischen, temperaturabhängigen Widerstandes des Ofenfutters zwischen den beiden Elektrodengruppen mit einer Auswerteinheit verbindbar sind, wobei das Elektrodennetzwerk einseitig auf einer keramischen Folie angeordnet ist, die entweder mit der mit dem Elektrodennetzwerk versehenen Seite oder mit der diesem abgewandten Seite an der Außenseite des Ofenfutters anzuordnen ist, wobei die Folie im ersten Fall eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit sowie eine geringere elektrische Leitfähigkeit und im zweiten Fall eine etwa gleiche oder höhere Wärmeleitfähigkeit sowie eine etwa gleiche oder höhere elektrische Leitfähigkeit gegenüber dem keramischen Material des Ofenfutters hat. Finally, a pre-warning device for breakthroughs by Metal melting on ceramic furnace linings of melting furnaces, especially known from induction melting furnaces (DE 41 20 205), with one on the outside of the respective oven lining to be arranged network of electrodes in two groups different polarity, which are divided into Distances are arranged from each other and are for memory of the electrical, temperature-dependent resistance of the Oven lining between the two electrode groups with one Evaluation unit can be connected, the electrode network is arranged on one side on a ceramic film either with the side provided with the electrode network or with the side facing away from it on the outside of the Furnace lining is to be arranged, the film in the first case a lower thermal conductivity and a lower electrical conductivity and in the second case approximately same or higher thermal conductivity as well as a same or higher electrical conductivity than that ceramic material of the furnace lining.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorwarneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaf fen, die einen möglichen Tiegeldurchbruch weit früher er kennt und anzeigt, als die bekannten Vorrichtungen; insbe sondere soll die Vorwarneinrichtung unempfindlich gegenüber Polarisationseffekten und orginär verursachten Spannungsab fällen sein. Schließlich soll die Standzeit des Tiegels erhöht werden.The present invention is based on the object to create a warning device of the type mentioned open a possible crucible breakthrough much earlier knows and displays as the known devices; esp in particular, the pre-warning device should be insensitive to Polarization effects and original voltage drop to be felled. After all, the life of the crucible should be increase.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zweite Elektrode über einen Stromleiter an den einen Pol eines Ohmmeters angeschlossen ist, wobei der andere Pol des Ohmmeters mit dem einen Anschluß einer Wechselspannungs quelle verbunden ist, deren anderer Anschluß mit der ersten Elektrode in Verbindung steht.According to the invention this object is achieved in that the second electrode via a current conductor to one pole an ohmmeter is connected, the other pole of the Ohmmeters with the one connection of an AC voltage source is connected, the other connection of which to the first Electrode is connected.
Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Patentansprü chen näher beschrieben und gekennzeichnet.Further details and features are in the claims Chen described and labeled in more detail.
Die Erfindung lädt die verschiedensten Ausführungsmöglich keiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen wiedergegeben, die das Schema eines Induktionsschmelztiegels mit Vorwarneinrichtung und einen Stromlaufplan zeigen.The invention loads a wide variety of designs possible to; one of them is in the attached drawings reproduced which is the scheme of an induction crucible show with warning device and a circuit diagram.
Der Tiegel besteht aus einem Dauerfutter 2, einem das Dauer futter umschließenden Spulenglattstrich 3, dem im Spulen glattstrich eingeschlossenen Draht-Netzwerk 4 der Boden platte 5, der den Spulenglattstrich umschließenden Induk tionsspule 6 der im Bodenteil des Dauerfutters angeordneten Referenzelektrode 7, der Wechselspannungsquelle 8 und dem Ohmmeter 9. The crucible consists of a permanent chuck 2 , the permanent chuck wrapping 3 , the wire network 4 enclosed in the spool smooth wire network 4 of the bottom plate 5 , the inductor surrounding the chunk smooth induction coil 6 of the reference electrode 7 arranged in the bottom part of the chuck, the AC voltage source 8 and the ohmmeter 9 .
Wie die Zeichnung zeigt, steht die Referenzelektrode 7 in direktem Kontakt mit der Schmelze, wobei der direkte Wider stand auf der Strecke zwischen Schmelze und Dauerfutter 2 mit dem Ohmmeter 9 gemessen wird.As the drawing shows, the reference electrode 7 is in direct contact with the melt, the direct resistance being measured on the route between the melt and the permanent feed 2 using the ohmmeter 9 .
Die bekannten Vorrichtungen benutzen als Energieversorgung eine Gleichstromquelle. Neueste Erkenntnisse zeigen, daß aber gerade durch eine Gleichstromquelle ganz oder teilweise eine Polarisation der keramischen Ofenauskleidung oder der Tiegelzustellung erfolgen kann. Dieser unerwünschte Polari sationseffekt und der dadurch originär verursachte Span nungsabfall verfälschen die zur Auswertung notwendige Mes sung, so daß keine zuverlässige Auswerteinformation gewonnen werden kann, so daß im schlimmsten Fall ein bevorstehender Tiegeldurchbruch zu spät erkannt wird.The known devices use as energy supply a DC power source. The latest findings show that but completely or partially through a direct current source a polarization of the ceramic furnace lining or Crucible delivery can take place. That unwanted polar sationseffekt and the originally caused chip drop in measurement falsify the measurement required for evaluation solution so that no reliable evaluation information is obtained can be, so that in the worst case an upcoming Crucible breakthrough is recognized too late.
Lediglich die bereits oben erwähnte Vorrichtung nach der (DE 41 20 205) benutzt eine wechselfrequente Energieversor gung, die ein fingerförmig ineinandergreifendes Elektroden netzwerk versorgt.Only the above-mentioned device according to the (DE 41 20 205) uses an alternating frequency energy supply gung, which is a finger-shaped interlocking electrodes network supplied.
Im Gegensatz zu dieser bekannten Vorrichtung wird in der vorliegenden Erfindung auf das ineinandergreifende Elektro dennetzwerk verzichtet und mit einem Pol 7 direkt die Schmelze oder der metallisierte Bereich der Ofenzustellung kontaktiert. Der zweite Pol der Meßeinrichtung kann aus einem Umfangssegment oder mehreren Segmenten bestehen, die einzeln oder in Gruppen ausgewertet werden können. Die Segmente dieses zweiten Pols können entweder direkt in die keramische Auskleidung integriert oder aber in das Dauer futter eingegossen werden. In contrast to this known device, the intermeshing electrical network is dispensed with in the present invention and the melt or the metallized region of the furnace delivery is contacted directly with a pole 7 . The second pole of the measuring device can consist of a peripheral segment or several segments, which can be evaluated individually or in groups. The segments of this second pole can either be integrated directly into the ceramic lining or cast into the permanent lining.
Ein weiterer Unterschied zu der bekannten Vorrichtung be steht auch in der Tatsache, daß die Elektroden 7 bzw. 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf eine stützende Trägerfolie aufgebracht sind, die unweigerlich bei jedem Tiegelausbruch zerstört wird. Dadurch daß bei der vorlie genden Erfindung die Auswertesegmente in das Dauerfutter des Ofentiegels integriert sind, wird die Standzeit des Melde netzes wesentlich erhöht; bei einer Neuzustellung bleibt das Erfassungsnetzwerk erhalten und kann somit weiterverwendet werden.Another difference to the known device is also the fact that the electrodes 7 and 4 of the device according to the invention are not applied to a supporting carrier film, which is inevitably destroyed with each crucible outbreak. Characterized in that in the vorlie invention, the evaluation segments are integrated in the permanent lining of the furnace crucible, the service life of the reporting network is significantly increased; in the event of a new delivery, the acquisition network is retained and can therefore continue to be used.
Weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein anderes Erfas sungsnetzwerk und ein anderer Elektrodenaufbau benutzt wird und weil komplett auf die Trägerfolien verzichtet wird, muß auch die Wirkungsrichtung der Widerstandsmessung nicht spe ziell eingestellt werden (bei der in DE 41 20 205 A1 be schriebenen Vorrichtung wird hierzu eine Trägerfolie ver schiedener Leitfähigkeit benutzt, mit der eine Wirk-Rich tungsselektivität erreicht wird).Because in the device according to the invention a different detection solution network and another electrode structure is used and because the carrier foils are completely dispensed with, must also the direction of action of the resistance measurement is not specific be set target (in the case of DE 41 20 205 A1 Written device is a carrier film ver different conductivity with which an active rich selectivity is achieved).
Der in Fig. 2 dargestellte detailliertere Stromlaufplan zeigt, daß neben dem Ohmmesser in Form eines Reglers mit Widerstandsanzeige 9a an den Meßeingang 9b der Konstant stromquelle 9c zusätzlich noch ein 1-Kanal-Linienschreiber 9d unter Zwischenschaltung eines Knick-Umrichters 10 ange schlossen sein kann, und daß dem Transformator 8a ein Gleich richter 8b nachgeschaltet sein kann. Auch kann der jeweilige Betriebszustand der Vorrichtung über Kontroll-Lampen 11, 12, 13 angezeigt werden, wobei die Lampe 11 einen Widerstands wert von z. B. unter 5 Ω und die Lampe 12 einen Widerstands wert von z. B. 2000-20 000 Ω signalisiert. Schließlich sei noch der Stecker 14 erwähnt, der mit dem Tiegel verbunden sein muß, damit die Vorrichtung betriebsbereit ist.The detailed circuit diagram shown in Fig. 2 shows that in addition to the ohmmeter in the form of a controller with resistance display 9 a to the measuring input 9 b of the constant current source 9 c additionally a 1-channel line recorder 9 d with the interposition of a kink converter 10 is can be closed, and that the transformer 8 a rectifier 8 b can be connected downstream. The respective operating state of the device can be displayed via control lamps 11 , 12 , 13 , the lamp 11 having a resistance value of, for. B. below 5 Ω and the lamp 12 has a resistance value of z. B. 2000-20 000 Ω signals. Finally, the connector 14 should be mentioned, which must be connected to the crucible so that the device is ready for operation.
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