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Verfahren und Ofenanlage zum Ingangsetzen von eisengeschlossenen Niederfrequenzöfen
In der Schmelztechnik benutzt man seit langem Öfen, bei welchen durch Induktionsströme
die Wärme im Material selbst erzeugt wird. Die verwendeten Frequenzen betragen dabei
zwischen 5 bis 20 ooo Perioden.
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Der eisengeschlossene Niederfrequenzofen (mit etwa 5 bis 6o Perioden)
hat bekanntlich den Vorzug vor dem eisenlosen Hochfrequenzofen, daß er erheblich
geringere Anlagekosten und Betriebskosten erfordert; er hat aber andererseits den
schwerwiegenden Nachteil, daß er nicht von selbst in Betrieb gesetzt werden kann.
Es müssen besondere Mittel angewendet werden, z. B. das Einlegen eines Metallringes,
welcher vorgeschmolzen wird und den sekundären Kurzschluß bildet, der zur Erzeugung
der Wärme nötig ist. Aus diesem Grunde ist der Niederfrequenzofen trotz seiner Billigkeit
in vielen Fällen durch den eisenlosen Hoehfrequenzofen verdrängt worden, welcher
Einsätze in jeglicher Form und Gestalt zu schmelzen gestattet. Dieser Vorteil fällt
besonders da ins Auge, wo ein häufiger Wechsel der Einlsatzart und infolgedessen
eine völlige Entleerung vorgenommen werden muß und wo dann durch Verbleiben des
zum Anheizen benutzten Schmelzringes in der Schmelze unter Umständen eine ungenaue
Zusammensetzung des Endproduktes nicht zu vermeiden ist. Wenn sich das feuerfeste
Material des Ofens durch eine vorangegangene Schmelzung auf hoher Temperatur befindet,
ist es sowohl im Interesse einer kurzen Schmelzungsdauer als auch wegen der Schonung
des feuerfesten Materials erwünscht, die Rinne mit vorgeschmolzenem Material so
weit zu beschicken, daß ein geschlossener, stromführender Ring entsteht, anstatt
einen Metallring einzulegen. Zur Durchführung dieser Maßnahme muß aber ein Hilfsofen
betrieben werden. Bisher wurden meist Kupolöfen zum Schmelzen des Einsatzes benutzt.
Solche Öfen müssen aber wegen der langen Anheizzeit dauernd in Betrieb gehalten
werden.
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Man hat schon vorgeschlagen, den Induktionsofen als kombinierten Hochfrequenz-und
Niederfrequenzofen zu bauen und dementsprechend einen Teil der Niederfrequenz-Primärspule
als Hochfrequenz-Primärspule zu benutzen und den Schrott in der Rinne zum Zweck
der- Stromschließung mit Hochfrequenzstrom vorzuschmelzen, um die eigentliche Schmelzung
mit Niederfrequenzstrom weiterzuführen. Eine derartige bauliche Vereinigung unter
Beibehaltung desselben Schmelzraumes ist jedoch wegen der verschiedenen elektrischen
Anforderungen zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades jedes der beiden Öfen nicht
vorteilhaft.
In vorliegender Erfindung wird eine Einrichtung vorgeschlagen,
welche auf einfache Art und Weise das Inbetriebsetzen von eisengeschlossenen Induktionsöfen
ermöglicht. Dies geschieht dadurch, daß man außer dem eigentlichen Hauptofen, der
mit Niederfrequenz gespeist wird, einen mit höherer Frequenz betriebenen, nichteisengeschlossenen
Hilfsofen verwendet, der das Eisen in normaler Stückform zum Schmelzen bringt. Das
geschmolzene Gut wird dann in die Schmelzrinne des Niederfrequenzofens eingegossen
und der eigentliche Schmelzprozeß von diesem durchgefiihrt. Der Vorteil liegt darin,
daß im Hochfrequenzofen wesentlich schneller eingeschmolzen werden kann als in anderen
Ofen, da die Erhitzung im Metall selbst erfolgt und nicht von außen übertragen werden
muß. Der Hochfrequenzofen braucht also immer nur kurze Zeit in Betrieb gehalten
zu werden. Er bietet gegenüber dem Kupolofen noch den Vorzug, daß besonders für
Edelstahl schädliche Bestandteile, wie Schwefel, nicht aus dem Brennmaterial (Koks)
aufgenommen werden können.
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Die Arbeitsweise des Ofens gemäß vorliegender Erfindung ist folgende:
Zunächst kann der Ofen in gewöhnlicher Weise, etwa durch Einlegen eines (später
wieder herausgenommenen) Metallringes usw., bis zur Rotwärme erhitzt werden. Sodann
wird das im nichteisengeschlossenen Induktionsofen geschmolzene Metall in solcher
Menge in die Schmelzrinne gegossen, daß ein geschlossener sekundärer Stromkreis
für die Niederfrequenz entsteht. Darauf beginnt die eigentliche Chargierung im Niederfrequenzofen.
Nach beendigter Schmelze kann nun der Ofen vollständig entleert werden, worauf sich
das Verfahren mit einem neuen Einsatz beliebiger Zusammensetzung wiederholen läßt.
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Eine solche Einrichtung gestattet auch den gleichzeitigen Betrieb
von mehreren Hauptöfen mit einem einzigen nichteisengeschlossenen Hilfsofen. Der
kleine Hilfsofen kann natürlich bequem transportabel gemacht werden mit Hilfe einer
Laufkatze u. dgl. Der für den Hilfsfrequenzofen benötigte Strom höherer Frequenz
wird zweckmäßig durch Umformen der Niederfrequenz erzeugt, z. B. mit Hilfe von rotierenden
Umformern, Lichtbogengeneratoren, Frequenzwandlern oder sonstigen bekannten Einrichtungen.
Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anordnung ist außerordentlich gut. Der mit
verhältnismäßig geringem Wirkungsgrad arbeitende nichteisengeschlossene Induktionsofen
braucht nur ganz geringe Leistung zu besitzen -und wird natürlich nach Beginn der
eigentlichen Schmelze sofort wieder abgeschaltet. Statt den Hilfsofen transportabel
zu machen, kann man natürlich auch, wenn lediglich eine einzige Einheit vorgesehen
ist, ihn mit dem Hauptofen vereinigen. Desgleichen kann der Hauptofen selbst in
beleannter Weise als Einphasen- oder aber als Mehrphasenofen ausgebildet werden,
um eine bessere Ausnutzung der Netzenergie zu ermöglichen.
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In der Abbildung ist ein Beispiel für die erfindungsgemäße Einrichtung
dargestellt. Es bedeutet i die niederfrequente Schmelzrinne, die in bekannter Weise
in Isoliermaterial e eingebettet ist und den Eisenkern 3 sowie die primäre Wicklung
q. umschließt. Ein nichteisengeschlossener Induktionsofen 5 mit der Spule 6 hängt
über der Schmelzrinne und kann seinen geschmolzenen Inhalt durch die am Boden angebrachte
Gießöffnung 7 in die Schmelzrinne i einlaufen lassen-