DE540708C - Induktionsofen zum kontinuierlichen Schmelzen von Aluminium - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
4. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Ve 540708 KLASSE 21h GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Mai 1928 ab

Schon seit langer Zeit geht das Bestreben

der Technik dahin,, einen Ofen zu schaffen, in dem Aluminium in kontinuierlichem Betriebe geschmolzen werden kann und der zugleich mit einem guten Wirkungsgrad arbeitet.

Aluminium besitzt bekanntlich eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit, so daß bei induktiver Beheizung große Stromstärken bzw. große Stromdichten auftreten. Da Aluminium

ίο andererseits ein recht geringes spezifisches Gewicht besitzt, treten bei den großen Stromdichten sehr leicht Einschnürungen des Schmelzbades nach Art des Pincheffektes ein und damit Zerreißungen des Schmelzbades, die ihrerseits eine Unterbrechung des elektrischen Stromes zur Folge haben. Es ist deshalb erforderlich, mit Öfen zu arbeiten, deren Schmelzraum, einen möglichst großen Querschnitt besitzt; dabei wird die abstrahlende Oberfläche im Verhältnis zum Badvolumen klein und infolgedessen auch die spezifische Stromdichte; dies ist aber nur bei einer sehr kompendiösen Bauart des Ofens möglich. Schließlich kann man die störenden Effekte sehr erheblich verringern, wenn man dafür sorgt, daß das induzierende Feld möglichst homogen ist.

Es sind bereits Öfen bekannt geworden, bei denen ein homogenes Feld dadurch erzeugt wird, daß eine kreisförmige Schmelzrinne samt der Primärspule allseitig vom Transformatoreisen umgeben ist. Da als Primärspule zweckmäßig wasserdurchströmte Kupferrohre verwendet werden, ist es möglich, das Transformatoreisen dicht an die Primärspule heranzubringen, ohne daß es irgendwelche unzulässigen Erwärmungen erfährt. Infolgedessen ist neben der Bedingung, daß das Feld möglichst homogen sein soll, bei diesen Öfen auch die Bedingung erfüllt, daß der Ofen möglichst kornpendiös gestaltet ist und damit die Gefahr von Einschnürungen weitgehend herabgesetzt ist. Um nun mit Anlehnung an diese bekannte Ofenkonstruktion zu einem Ofen zu gelangen, der das kontinuierliche Schmelzen von Aluminium durchzuführen erlaubt, muß auf folgende Umstände besondere Rücksicht genommen werden: Der Ofen muß das kontinuierliche Durchsetzen von Aluminium erlauben; es muß Rücksicht auf die hohe Schmelzwärme des Aluminiums genommen werden, und es muß schließlich beachtet werden, daß sich in der Praxis des Aluminiumschmelzens als notwendig herausgestellt hat, daß das Material eine gewisse Zeit lange möglichst ruhig liegen soll. Diesen Erfordernissen ist bei einem Ofen nach der Erfindung auf folgende Weise Rechnung getragen: Um das kontinuierliche Durchsetzen des Aluminiums zu erlauben, ist bei Öfen bekannter Konstruktion die kreisrunde Rinne befahrbar ausgestaltet, d. h. sie ist lang und

rechteckig ausgebildet, wobei die Langseiten erheblich länger .sind als die Querseiten. Die Primär spüle' wifd~~zw3elaiiäßig aus wassergekühlten Kupferrohren gebildet; die dadurch erreichte, sehr~gedrängte"Bauart erlaubt, der Schmelzrinne für ein vorgeschriebenes Quantum einzusetzendes Aluminium einen großen Querschnitt zu geben, so daß keine Einschnürungen auftreten. Die- in Fig. ι der ίο Zeichnung schematisch dargestellte Anordnung der Transformatorjoche gewährleistet ein sehr gleichförmiges Feld am Ort des Schmelzbades und erlaubt doch an den Punkten./!, B, C und D große Türen anzubringen, durch die die Rechteckseiten α und δ bequem zugänglich sind und leicht in ihrer vollen Ausdehnung bearbeitet werden können. Der Einsatz netten Schmelzgutes erfolgt beispielsweise an den Türen A und B, das geschmolzene Aluminium wird an den Türen C und D entnommen und abgegossen. Dein zweiten Punkt, daß das Aluminium eine hohe Schmelzwärme besitzt, wird dadurch Rechnung getragen, däß man an der Stelle, an der das Aluminium geschmolzen'.; wird, eine wesentlich-höhere Energie entwickelt, wie an der Stelle des Ofens, an" der das Aluminium nur flüssig gehalten werden soll, Dieses wird dadurch erreicht, daß man den Querschnitt der Schmelzrinne an der Eintragseite kleiner gestaltet als an der Austragseite. An der Austragseite ist es nun nötig, soviel Energie zuzuführen', um Wärmeverluste durch Leitung und Strahlung zu kompensieren. Ein anderer Weg, um das gleiche- Ziel zu erreichen, besteht gemäß Fig. 3 darin, daß man zwar den ursprünglichen Querschnitt des Schmelzbades über den ganzen Umfang der Rinne gleich macht, aber den Ofen während des Einschmelzens etwas neigt, eine Arbeitsweise, die bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden ist,' Es ist dann möglich, durch veränderte Neigung des Ofens die Badquerschnitte der jeweils geforderten Einschmelzleistung genau anzupassen. Auch eine Kombination beider Arbeitsweisen ist möglich.

Da an der an der Austragsseite gelegenen Querverbindung der 'beiden langen Rechtecksseiten keine Schmelzarbeit zu leisten ist, ist dieser Querverbindung ein größerer Quer-So schnitt zu geben als den langen Rechtecksseiten. Ebenso ist der Querschnitt der an der Eintragsseite gelegenen Querverbindung größer als der der langen Rechteckseiten zu wählen, sofern in dieser Querverbindung das Niederschmelzen noch nicht stattfinden soll.

Um schließlich ein genügend langes Ruhigliegen des Aluminiums zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß der Weg von der Schmelzsteile bis zur Entnahmestelle möglichst groß ist, wobei die Wärmezufuhr nach der Entnahmestelle zu abnimmt. Bei einer Ausgestal·-' ■ tuhg des Ofens, in der oben beschriebenen Weise mit langen Längsseiten, ist dieser Bedingung Genüge geleistet. Für das Abruhen ist es ferner noch besonders wichtig, daß das Feld homogen ist und keine Wirbelungen eintreten. Auch dieses ist bei dem beschriebenen Ofen nach der Erfindung der Fall.

TJm vor dem Abruhen eine möglichst gleichmäßige Durchmischung des Bades zu erzielen, wie dies namentlich' für die vergütbaren Aluminiumlegierungen erforderlich ist, bieten sich zwei Wege: Einmal kann man die Primärspule des Ofens passend unterteilen. Wenn man dann nur Teile der Primärspule vom Strom durchfließen läßt, so treten am Ort des Bades Verzerrungen des magnetischen Feldes ein, die sich in motorischen Effekten äußern und dadurch eine Umwälzung und Mischung des Bades bewirken. Dabei sind die Speiseverhältnisse der Primärspule naturgemäß so zu wählen, daß die Inhomogenitäten des Feldes nicht so groß werden, daß Einschnürungseffekte auftreten können, die ja gerade durch die angegebene Konstruktion vermieden werden sollen. Um auch eine Durchmischung längs des Umfanges der Schmelzrinne von A nach C nach D nach B und wieder nach A zurück zu bewirken, lcann man gewissermaßen in Wände und Boden der Schmelzrinne Teile eines fortlaufenden go Schraubengewindes eingraben; es genügt hierfür bereits, wenn man beispielsweise, wie in Fig. a dargestellt ist,-an der Innenseite der Schmelzrinne Hervorragungen oder Vertiefungen anbringt, die, im Umlauf sinn um die Schmelzrinne angesehen, vorwärts geneigt sind und auf der Außenseite der Schmelzrinne umgekehrt Hervorragungen oder Vertiefungen, die rückwärts geneigt sind. Da in einem induktiv beheizten Ofen stets eine geringe Um- wälzbewegung des Bades um eine horizontale Achse vorhanden ist, bewirken diese Hervorragungen oder Schraubengänge eine fortschreitende Bewegung des Bades um eine vertikale Achse.

Mit einem solchen Ofen wird - es erstmalig möglich, Aluminium auf induktivem Wege kontinuierlich mit gutem Wirkungsgrad zu erschmelzen. Zum Vergleich mag erwähnt sein, daß man bei elektrischer Beheizung in den bis- n₀ her bekannten Aluminiumschrnelzöfen einen Stromverbrauch von 600 kWh pro Tonne aufzuwenden hatte, während man mit einem Ofen der geschilderten Art mit 400 bis 450 kWh pro Tonne auskommt. . H5

Claims (3)

1. ". ..Patentansprüche;

   i. Induktionsofen zum kontinuierlichen Schmelzen von Aluminium, dessen Primärspule und Schmelzrinne allseitig vom Trans- -- formator eisen umgeben _sind, -dadurch ge-

   54Ö708

   kennzeichnet, daß die Schmelzrinne eine nahezu rechteckige Grundform hat und ihr Querschnitt .an der Austragseite des Schmelzgutes größer ist als an der Eintragseite.
2. 2. Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungen der längen Rechteckseiten einen größeren Querschnitt besitzen als die langen Rechteckseiten selbst.
3. 3. Verfahren⁴- z^im- Betriebe von Induktionsöfen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,, daß. eine Umwälzung des Bades dadurch erzielt wird> daß in gewissen Betriebsphasen nur ein Teil der Primärspule gespeist wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen