DE69124123T2 - Induktionsbeheizter Ofen für das Schmelzen von Metall - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bau eines Induktiansofens gemäß dem Oberbegriff van Anspruch 1 (siehe EP-A- 69094).
• Die Verwendung von elektrischem Hochfrequenzwechselstrom zum Schmelzen bestimmter Metalle ist ein allgemein anerkanntes Verfahren, und einer dieser Öfen ist der kernlose Typ, bei dem ein wassergekühltes Kupferrohr um die Außenseite eines Schmelztiegels gewickelt ist, das den elektrischen Wechselstrom führt, wobei das zu schmelzende Metall in dem Schmelztiegel gehalten wird, der in der Spule zentriert ist. Der Hochfrequenzstrom, der in der gekühlten Spule fließt, induziert einen Strom in dem Metall im Schmelztiegel, der das Metall schmilzt.
• Eine andere Form eines Induktionsofens zum Schmelzen von Metall ist ein Ofen, der ein oberes Gehäuse verwendet, das über einem Induktor angeordnet ist, der einen Metallkern mit einer in der Mitte des Kerns angeordneten Spule umschließt. Der Kern steht in einer senkrechten Position und eine längliche stromführende Spule ist in einer waagerechten Position innerhalb des Kerns zentriert. Der Kern und seine Spule sind in einem körnigen feuerfesten Stampfbehältnis am Boden des Ofens eingebettet und ein elektrischer Wechselstrom wird in dem Kern induziert, wenn die Spule erregt wird, wodurch der Kern in einem ausreichenden Grad zum Schmelzen des Metalls erwärmt wird. Wenn der Ofen in Betrieb ist, fließt geschmolzenes Metall durch den Kanal und wird durch seinen Widerstand gegenüber dem induzierten Stromfluß erwärmt. Das heiße Geschmolzene wird in dem oberen Gehäuse gesammelt, aus dem anschließend das geschmolzene Metall aus dem Ofen entfernt wird.
• Wenn zu schmelzendes festes Metall in das obere Gehäuse eingebracht wird, strömt ein Großteil der Wärme, die in dem geschmolzenen Metall im Kern induziert wird, mit dem geschmolzenen Metall aufwärts, das in dem Induktor stark erwärmt wird, so daß das feste Metall geschmolzen wird, und das Verfahren wird kontinuierlich, da flüssiges Metall aus der Ausgußrinne des oberen Gehäuses ausgegossen wird. Das feuerfeste Behältnis selbst, das in dem Induktor gehalten wird, wobei das Behältnis den Kanal hält, in dem das geschmolzene Metall dem induzierten elektrischen Stromfluß ausgesetzt wird, wird offensichtlich stark erwärmt, da die Induktionserwärmung des geschmolzenen Metalls in dem Kanal fortgesetzt wird. Bei dieser Art von Schmelzführung ist es nicht praktisch, ein Kühlmittel für den Kern und die Spule vorzusehen, und somit kann der Kern oder der Kanal, in dem der induzierte elektrische Strom in Wärme umgewandelt wird, wie eine Heizvorrichtung in der Mitte des Behältnisses wirken.
• Das typische feuerfeste Behältnis, das bei dem Ofen vom Kernund Spulentyp verwendet wird, besteht aus feuerfesten Körnern, die festgestampft und an der Verwendungsstelle verdichtet werden, um ein etwas poröses Behältnis zu bilden, welches diese Elemente umgibt, um sie in ihren entsprechenden relativen isolierten und beabstandeten Positionen zu halten. Wenn die Spule, welche die Primärspule eines elektrischen Transformers simuliert, erregt wird, bewirkt sie, daß ein Hochfrequenzstrom in dem Metall im Kern oder Kanal fließt, der wie der Kern des Transformers wirkt, und ein festes oder geschmolzenes Metall im Kern wird durch den darin induzierten Wechselstromfluß erwärmt. Wenn daher der Ofen in Betrieb genommen werden soll, wird das Metall im Kanal oder in der Schleife des Ofens zunächst durch den Hochfrequenzwechselstrom, welcher der Einheit zugeführt wird, auf seinen Schmelzpunkt erwärmt und der induzierte elektrische Stromfluß in dem geschmolzenen Metall in dem Kanal erzeugt, wie zuvor erklärt wurde, während des anhaltenden Betriebs des Ofens die Wärme, die mit dem stark erwärmten Schmelzfluß aufwärts in das obere Gehäuse strömt, um das feste Metall zu schmelzen, das anschließend in das obere Gehäuse eingebracht wird.
• Der Kern oder die Schleife dieser Art von Ofen wird für gewöhnlich gebildet, indem eine Metallschleife geformt und dann in ihrer festen Form in einer senkrechten Position in dem Behältnis für den Induktor angeordnet ist, wobei die Spule waagerecht in der Mitte der Schleife angeordnet wird, während das feuerfeste Behältnis, das zur Halterung der Schleife und Spule verwendet wird, um den festen Metallkern und seine waagerecht angeordnete Spule an der Verwendungsstelle festgestarnpft wird. Wenn eine oder mehrere solcher Schleifen und deren Spulen in ihren entsprechenden Positionen angeordnet sind und in dem feuerfesten Stampfbehältnis eingebaut sind, wird der Ofen gefeuert und während die Temperatur und Wärme im Kernmittel steigen, schmilzt das feste Metall und das geschmolzene Metall fließt anschließend aus dem Kanal, der auf diese Weise in dem Behältnis gebildet wurde, indem die feuerfesten Körner fest um die geformte Metalischleife zur Vollendung der Anordnung festgestampft wurden. Während das Behältnis gebaut wird, werden die Schleifenmittel in einer senkrechten Ebene gehalten und bei fortschreitendem Einbringen von festem Metall in das obere Gehäuse, und bei fortfahrendem Schmelzverfahren fließt das geschmolzene Metall kontinuierlich aus dem Kanal oder den mehrfachen Kanälen im Behältnis, um die Wärme, die in der Schleife erzeugt wird, in das obere Gehäuse zu bringen. Da eines oder mehrere dieser Schleifenelemente in dem Kern- und Spulenofen eingebaut sein können und da das Schmelzverfahren mehr oder weniger unbestimmt fortgesetzt wird, ist offensichtlich, daß eine beachtliche Wärmemenge in das feuerfeste Behältnis abgegeben wird, welches die Schleife und Spule trägt, und in dem herkömmlichen Ofen, der gegenwärtig verwendet wird, läuft unvermeidlich etwas geschmolzenes Metall aus dem Kanalmittel aus und entweicht in die Poren des feuerfesten Stampfbehältnisses. Dieses geschmolzene Metall, das in die Poren des festgestampften feuerfesten Körpers des Behältnisses gelangt, neigt dazu, langsam immer tiefer in den erwärmten Körper des Behältnisses zu wandern. Schließlich wird durch das Füllen der Poren jenes Teils des feuerfesten Behältnisses, welcher den Kern und die Spule umgibt, mit diesem Metall, das aus dem Kernmittel ausgelaufen ist, die Fähigkeit des Induktors zerstört, seinem normalen Zweck als Halterung zur Isolierung des Kerns von der Spule und zum Befestigen und Einschließen eines Kanalmittels in dem Behältnis dieser Ofenart zu dienen. An diesem Punkt muß der Ofen abgeschaltet und neu gebaut werden, bevor mit den Schmelzverfahren fortgefahren werden kann.
• Die Patentschrift EP-A-0 069 094 offenbart eine zweiteilige Auskleidung für Induktoren, die zum Halten und Schmelzen von Metallen verwendet werden, zum Beispiel in einem Induktionsofen. Die Auskleidung wird durch hydraulisches oder chemisches Binden einer dünnen Schicht aus feuerfester Gußmasse an eine Form gebildet. Die beschichtete Oberfläche wird mit einer trockenen feuerfesten Masse in Kontakt gebracht, die um die Form in Position gerüttelt wird. Danach wird die Form durch Brennen oder Schmelzen entfernt, wodurch die Beschichtung und die trockene feuerfeste Masse an Ort und Stelle verbleiben. Der Zweck der zweilagigen Auskleidung ist die Vermeidung von auftretenden Problemen mit Rissen und Sprüngen, die sich in Auskleidungen nach dem Stand der Technik bilden. Obwohl die äußere Auskleidungsschicht eine erosionsbeständige Hülle ist, in der Risse oder Sprünge auftreten können, wandern die Risse nicht durch die zweite trockene feuerfeste Lage der Auskleidung, da die darin enthaltenen keramischen Körner nicht aneinander gebunden sind.
• US-A-3 914 527 beschreibt eine feuerfeste Auskleidung für einen Induktor zur Induktionserwärmung von geschmolzenem Metall. Diese Auskleidung umfaßt einen Kanal, der das Metall enthält, vorgefertigte feuerfeste Buchsen, die den Kern und die Windungen des Induktors umgeben, und eine feuerfeste Gußzusammensetzung, die den Raum zwischen diesen Elementen und dem Induktorgehäuse ausfüllt. Der Kanal und die Buchsen sind keramische Rohre, die aus Hartfeuerporzellan bestehen.
• Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, einen verbesserten Ofen vom Kern- und Spulentyp zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bau eines Metallschmelzofens, der in dem unabhängigen Anspruch 1 definiert ist, gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
• Die Kern- und Spulenelemente, die in den Ofen dieser Erfindung eingebaut werden, sind dazu ausgebildet, in einem feuerfesten Starnpfbehältnis auf dieselbe Weise gehalten zu werden, wie solche Kern- und Spulenmittel in der Vergangenheit immer gehalten wurden. In diesem Behältnis wird die Schleife in einem angemessen beabstandeten Verhältnis zu der Spule gehalten, wobei sich das Schleifenmittel in einer senkrechten Ebene befindet. Das verbesserte Schleifen- oder Kanalmittel zur Bildung des Kanals in der feuerfesten Halterung für das geschmolzene Metall in diesem Ofen ist jedoch derart konstruiert, daß eine Auskleidung in dem gesamten Kanalmittel geschaffen wird, die sich aus dem Schmelzen der ursprünglichen Schleifenstruktur ergibt, wobei die Auskleidung im wesentlichen das geschmolzene Metall in dem Kanal vor jedem Kontakt mit der porösen feuerfesten Halterung für den Kanal trennt. Die Auskleidung in dem Kanal ist vorgesehen, um das geschmolzenen Metall im wesentlichen vollständig in dem Kanal zu halten und dient dazu, das schädliche Auslaufen des geschmolzenen Metalls aus dem Kanal in das leicht poröse, feuerfeste Stampfbehältnis zu verhindern, das den Kanal und die Spule umgibt und hält.
• Die Auskleidung für den Kanal besteht aus einem feuerfesten Material, das in bezug auf das geschmolzene Metall inert ist und auch im wesentlichen jedes Auslaufen von geschmolzenem Metall aus dem Kanal in die Poren des feuerfesten Starnpfbehältnisses beseitigt. Das Verfahren zur Erzeugung der Auskleidung und zu deren Anbringung in dem Behältnis wie auch die ausgekleidete Kanalkonstruktion selbst, die in diesem Kern- und Spulenofen vorgesehen ist, werden in dieser Anmeldung als einzigartig erachtet.
• Fig. 1 ist ein Seitenriß, welcher den Ofen vom Kern- und Spulentyp zeigt, in dem der verbesserte Kern dieser Erfindung befestigt ist;
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Induktor vor dessen Zusammenbau mit dem oberen Gehäuse, nachdem das Kernelement in seiner feuerfesten Halterung eingebettet wurde; und
• Fig. 3 ist eine vordere Schnittansicht des Schleifenmittels entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 dieser Erfindung.
• Ein typischer Kern- und Spulen-Hochfrequenzmetallschrnelzofen dieser Erfindung ist in Figur 1 dargestellt, worin der Ofen mit einem oberen Gehäuse 10 und einem Induktor 12 dargestellt ist. Der Induktor weist, wie hier dargestellt, zwei integrierte Kernelemente 14 und 16 mit einem darin eingebauten, gemeinsamen mittleren Schenkel 18 auf, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei die Kernelemente die elektrischen Spulenmittel 20 und 22 umgeben, die ein geeiguetes Kunststoffgehäuse enthalten. Die Kerne sind Metallelernente, die im Prinzip Kernelemente von elektrischen Transformermitteln sind, welche die Spulen 20 und 22 enthalten, wobei die Kerne erwärmt werden, wenn ein elektrischer Hochfrequenzstrom induziert wird, der in dem Kern fließt, während ein elektrischer Hochfrequenzstrorn durch die Spule fließt, wenn der Ofen in Betrieb gesetzt wird, um die Wärme zum Schmelzen des Metalls zur Verfügung zu stellen, das in das obere Gehäuse 10 des Ofens eingebracht wird. Die Kernmittel sind in einem feuerfesten Stampfbehältnis oder -bett 24 in einer senkrecht angeordneten Position befestigt und wenn sie in den Ofen eingebaut werden, sind sie vorzugsweise ein festes Metallschleifenmittel, welches die waagerecht angeordneten Spulen umgibt, die in der Mitte angeordnet sind.
• Wenn der Ofen in Betrieb gesetzt wird, wird der feste Metallkern durch einen elektrischen Stromfluß erwärmt, der darin induziert wird, wenn Strom in der Spule fließt, und das feste Metall des Kerns schmilzt. Dieses geschmolzene Metall zirkuliert in das obere Gehäuse 10 des Ofens. Während der Schmelzvorgang fortgesetzt wird, wird weiteres geschmolzenes Metall in das obere Gehäuse gefüllt, um ein Schmelzbad zu schaffen, und es kann dann mehr festes Metall in das Bad eingebracht werden, sobald das Verfahren ein kontinuierlicher Vorgang ist. Wenn das Schmelzbad in dem oberen Gehäuse gebildet ist, wird dieses Bad teilweise durch einen induzierten Hochfrequenzstromfluß erwärmt, der sich aus dem elektrischen Stromfluß in einem herkömmlich verwendeten, wassergekühlten, elektrisch leitenden Kupferrohr (nicht dargestellt) ergibt, das um die äußere Oberfläche des oberen Gehäuses angeordnet ist. Während das Schmelzverfahren fortgesetzt wird, fließt stark oder übermäßig erwärmtes geschmolzenes Metall vom Kern aufwärts in das obere Gehäuse, um das feste Metall zu schmelzen, das in das obere Gehäuse eingebracht wurde.
• Wie zuvor angedeutet, werden in den Öfen nach dem Stand der Technik und auch in diesem Ofen, sobald der Ofen für einen Durchlauf eingerichtet ist, der feste Metallkern oder das Schleifenmittel 14 und 16, wie in Fig. 2 dargestellt, von dem feuerfesten Stampfbett oder -behältnis 24 in der senkrechten Position gehalten, das an der Verwendungsstelle um die Kunststoffgehäuse der Spulenmittel 20 und 22 und der Kernmittel 14 und 16 an der Verwendungsstelle verdichtet ist. Wenn ein elektrischer Hochfrequenzstromfluß in den Spulen ausgelöst wird, wird ein entsprechender Stromfluß induziert, der in dem Kern fließt und dieses Metallelement schmilzt, und dann wird, während der Ofenbetrieb fortgesetzt wird, ein Wärmestrom in dem Metall in dem Kanal erzeugt, der das geschmolzene Metall aufwärts in das obere Gehäuse durch den mittleren Kanal 18 des zweifachen Kernrnittels fließen läßt. Wie zuvor erklärt, machte man in der Vergangenheit die Erfahrung, daß etwas von diesem geschmolzenen, im Kern fließenden Metall nach außen läuft und in den Poren des etwas porösen, feuerfesten, stützenden Stampfbetts oder -behältnisses 24 aufgesaugt wird. Während sich dieses Auslaufen fortsetzt, verfestigt sich das eingeschlossene Metall in dem Bett 24 derart, daß der Ofen langsam inaktiviert wird.
• Obwohl dies nicht als Einschränkung in Verbindung mit dieser Erfindung anzusehen ist, kann festgestellt werden, daß bei dem Ofenbetrieb nach dem Stand der Technik bei fortgesetztem Schmelzvorgang geringe Mengen von Siliciumdioxid- und Kalkunreinheiten, die fast immer in den handelsüblichen Metallbeschickungen vorhanden sind, in dem Metall mitgeführt wurden, das in die Öfen eingebracht wurde, und diese Unreinheiten in das Induktorkanalmittel gelangten. Wenn Siliciumdioxid und Kalk mit dem leicht porösen Stampfbehältnis in Kontakt kommen, welches die Spule trägt und den Kanal für geschmolzenes Metall definiert, bilden diese Unreinheiten gemeinsam mit etwaigen anderen Oxiden des geschmolzenen Metalls einen Oxidschichtvorläufer. Es wird angenommen, daß diese Vorläuferkomponente in Kontakt mit der porösen Oberfläche des feuerfesten Stampfmaterials den Kon- taktbenetzungswinkel des feuerfesten Materials beeinflußt. Diese Schicht wird im Prinzip ein Benetzungsmittel, welches das Auslaufen des geschmolzenen Metalls in die Poren des feuerfesten Stampfmaterials begunstigt. Während der Oxid vorläufer in die feuerfeste Halterung strömt, folgt das geschmolzene Metall, bis eine derartige Isotherme erreicht ist, daß das Metall unter seinen Soliduspunkt abgekühlt wird. An diesem Punkt wird ein weiteres Eindringen von Metall in das feuerfeste Material beendet, bis ein weiterer Anstieg in der Wärmeenergiezufuhr zum Schmelzen des Metalls und der Oxidschicht führt. Es wurde beobachtet, daß ein derartiges Eindringen des Oxids und Metalls in das poröse feuerfeste Material das endgültige Härten des keramischen feuerfesten Materials verhindert, welches das geschmolzene Metall in dem Kanal, der in dem Induktor ausgebildet ist, unmittelbar umgibt.
• Ohne sich mit Analysen zu beschäftigen, die für den Nachweis dieser Aktivität durchgeführt wurden, kann eindeutig festgestellt werden, daß das feuerfeste Stampfrnaterial neben dem Kanal stark mit Metall über etwa ein Drittel der Strecke von der warmen Fläche am Kanal nach außen zu der kühleren Außenwand infiltriert war und die feuerfeste Zusammensetzung des feuerfesten Stampfrnaterials etwas verändert war. Eine Zwischen- oder Mittelzone ist erkennbar, die auch stark mit Metall infiltriert ist, das sich bis zu einem gewissen Grad als schädlich für die Bindung der porösen feuerfesten Halterung erwies. Das äußere Drittel des feuerfesten Materials in dem Induktor schien ziemlich rein und gut gebunden zu sein.
• Zur Abschaffung der Metallinfutration vom Kern in das feuerfeste Stampfrnaterial, wie hierin gelehrt wird, wird ein Kern- und Spulen-Induktionsofen auf dieselbe Weise wie die Öfen nach dem Stand der Technik gebaut, wobei ein festes Metallschleifenmittel 14 und 17 in einer senkrechten Position in dem feuerfesten Starnpfbett 24 befestigt wird, wobei die zusammenwirkenden Spulenmittel 20 und 22 in der Mitte waagerecht gehalten werden. Das Schleifenmittel, um welches des feuerfeste Material in dieser Erfindung verdichtet wird, unterscheidet sich jedoch von jenem nach dem Stand der Technik, indem ein Guß in Form der festen Metalischleife oder einer hohlen Metallform vor dem Einbau in das feuerfeste Behältnis mit einer dünnen feuerfesten Beschichtung 26 überzogen wird.
• In der bevorzugten Form dieser Erfindung wird das Schleifenmittel 14, 16 und 18 zum Beispiel, das in Fig. 3 alleinstehend dargestellt ist, welches das Kernelement dieses Ofens bildet, zunächst vorzugsweise als feste Metallform gebildet, die aus dem Metall besteht, welches in dem Ofen geschmolzen werden soll. Die feste Schleife wird mit einer dünnen, undurchlässigen, feuerfesten Schicht 26 beschichtet, wobei die Beschichtung einen Schmelzpunkt aufweist, der deutlich über jenem des in dem Ofen zu schmelzenden Metalls liegt. Die Beschichtung 26 wird vorzugsweise aus einem aufgesprühten geschmolzenen feuerfesten Material gebildet, das in situ an der Oberfläche des festen Kerns erstarrt wird. Eine derartige feuerfeste Beschichtung kann auf die Oberfläche des Kerns mit einem Plasmabogensprühverfahren oder mit dem Rokide- (TM von Norton Co.) Verfahren oder mit jedem entsprechenden Verfahren aufgebracht werden, das eine dünne zusammenhängende, im wesentlichen nicht poröse, feuerfeste Beschichtung an der Oberfläche der festen geformten Metallkernform erzeugt.
• Eine beschichtete Schleife, die nach der Beschreibung konstruiert und in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine steife, selbsthaltende Schleife, die in dem Induktor oder dem unteren Gehäuse 12 in dem körnigen feuerfesten Stampfbett 24 angeordnet werden kann. Wenn die feste(n) Schleife(n) und ihre entsprechenden Spulen richtig in dem Induktor angeordnet sind und die herkömmliche körnige feuerfeste Einbettung 24 um die Schleife und das Spulenmittel festgestarnpft ist, wird der Induktor an das wassergekühlte obere Gehäuse 10 durch den Einbau eines Zwischendurchlaßelements 28 angekoppelt, welches das obere Ende der Schenkel der Kanalmittel 14, 16 und 18 mit dem Inneren des oberen Gehäuses verbindet. Dann wird das Isolierwandmittel für das obere Gehäuse mit herkömmlicher Konstruktion eines Kern- und Spulenofens um den Durchlaß und innerhalb der Wand des oberen Gehäuses eingebaut. Nach Vollendung dieser Struktur kann der Ofen für die Inbetriebnahme vorbereitet werden.
• Wenn ein Hochfrequenzstrom eingeschaltet wird und die Spule eine Strom induziert, der in dem Kernmittel 14, 16 und 18 fließt, beginnt der Ofen in der bekannten Weise zu arbeiten. Wenn Wärme durch die Wirkung des induzierten elektrischen Stromflusses in dem Kern zu entstehen beginnt, steigt die Temperatur in dem Kern, bis das feste Metall des Schleifenmittels schmilzt. Während der Anlaufoperationen ist das obere Gehäuse mit geschmolzenem Metall gefüllt, das von einer äußeren Quelle zugeführt wird, und während das Metall in dem Kern durch den anhaltenden Durchfluß des elektrischen Stroms erwärmt wird, dessen Fluß in dem Kern induziert wird, wird das geschmolzene Metall in dem Kern stark erwärmt und es tritt ein Wärmefluß dieses erwärmten geschmolzenen Metalls von dem mittleren Schenkel 18 des zweifachen, hier dargestellten Kernmitteis in das obere Gehäuse ein und weiteres geschmolzenes Metall fließt in die äußeren Schenkel des Kerns oder Kanals in dem Induktor und wird stärker erwärmt. Nach der Schaffung des Wärmeflußmusters in dem geschmolzenen Metall kann weiteres Metall in fester Form in das obere Gehäuse zum Schmelzen eingebracht werden. Von Zeit zu Zeit wird geschmolzenes Metall aus dem oberen Gehäuse durch die Ausgußrinne 30 ausgegossen, wenn der Ofen gekippt wird, oder es kann ein anderes Mittel zum Abschöpfen eines Teils des geschmolzenen Metalls vorgesehen sein.
• Es ist zu beachten, daß bei der Inbetriebnahme des Ofens, während das feste Metall des Schleifenmittels zunächst geschmolzen wird, die feuerfeste Beschichtung 26, die in geschmolzener Form aufgesprüht und in situ an ihrer Oberfläche erstarrt wurde, in dem feuerfesten Stampfbehältnis oder -bett 24 des Ofens eingebettet bleibt. Die Beschichtung 26, die in dem feuerfesten Stampfbett 24 verbleibt, bildet nun eine Auskleidung, die den Strömungskanal definiert, der den geschmolzenen Metallfluß lenkt, der nun die Substanz bildet, welche der Kern des Ofens ist, wie am besten in Fig. 2 ersichtlich ist. Diese Auskleidung bildet eine Schicht zur Schaffung des Strömungskanals, wobei die Schicht oder Auskleidung aus einem feuerfesten Material besteht, das bei den Temperaturen, die in dem Kanal zum Schmelzen des Metalls und Aufrechterhalten des geschmolzenen Metalls erzeugt werden, fest bleibt, und die feuerfeste Beschichtung wird so gewählt, das sie in bezug auf das zu schmelzende Metall inert ist und im wesentlichen gegenüber dem Auslaufen von geschmolzenem Metall aus dem Kanal in die Poren des feuerfesten Stampfbetts 24 undurchlässig ist.
• Die Beschichtung 26 wird vorzugsweise auf das feste Schleifenmittel als geschmolzene Sprühung aufgebracht, die dann in situ an der Oberfläche dieser Metallform erstarrt wird. Die Verwendung eines Plasmasprüh- oder Rokide -Verfahrens zum Beschichten der Schleife wurde zuvor erwähnt. Es kann jedes entsprechende Verfahren zum Beschichten des Schleifenmitteis mit einer feuerfesten Schicht verwendet werden, solange eine inerte Beschichtung an der Oberfläche der Schleife gebildet wird, welche Beschichtung nach dem Verfestigen eine verhältnismäßig nicht poröse Schicht bildet und bei den im Ofen erzeugten Temperaturen nicht schmilzt und bewirkt, daß ein Auslaufen von geschmolzenem Metall aus dem Kanalmittel 14, 16 und 18 in das poröse umgebende feuerfeste Stampfbett 24 in dem Induktor oder unteren Gehäuse 12 verhindert wird. Ein derartiges Auslaufen hat sich in der Vergangenheit als unangenehm erwiesen, wenn das Auslaufen in einem solchen Ausmaß fortschritt, daß der Ofen funktionsunfähig wurde.
• Das feuerfeste Material, das für die Beschichtung 26 gewählt wird, sollte einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt aufweisen, wie zuvor angeführt wurde, im wesentlichen in bezug auf den geschmolzenen Metallfluß in dem Kanal des Ofens inert sein. Es ist natürlich für ein richtiges Funktionieren der endgültigen Beschichtung, die auf der Schleife zum Ablegen in dem Bett als Auskleidung für den Kanal beim Schmelzen des festen Metalls in der Schleife gebildet wird, wichtig, daß die Beschichtung im wesentlichen selbsthaltend und gegenüber dem Auslaufen von geschmolzenem Metall aus dem Kanal in die Poren des Bettes undurchlässig ist.
• Aluminiumoxid, Chromoxid, Magnesiumoxid, Zirkondioxid und einige Spinelle haben sich als zufriedenstellend für diese Zweck erwiesen, abhängig von dem zu schmelzenden Metall oder der Metal legierung.
• Das festgestampfte feuerfeste Material, das für das Bett 24 verwendet wird, welches den Kern und die Spulenelemente hält, wird für gewöhnlich aus einem körnigen Material eines mullitgebundenen Aluminiumoxids, spinellgebundenen Aluminiumoxids und eines spinellgebundenen Maguesiumoxids ausgewählt. Alle diese Materialien haben, wenn sie an der Verwendungsstelle festgestampft werden, eine offene Porosität von etwa 18% mit einem mittleren Porenradius von etwa 10 µm. Die aufgesprühten feuerfesten Beschichtungen, die zuvor beschrieben wurden, haben eine offene Porosität von etwa 0,5% mit einem mittleren Porenradius im Angströmbereich. Jede der vorgeschlagenen Beschichtungen kann geschmolzen und auf das für diesen Zweck verwendete Schleifenmittel gesprüht werden und wird anschließend an eine der drei genannten feuerfesten Hauptsorten von Körnern gebunden, die zum Feststampfen zur Bildung des Betts für das Kanalmittel dieses Ofens verwendet werden. Die eigentliche Wahl von Beschichtungen beruht auf der Legierungschernie der Schmelze, der Temperatur der Schmelze, dem Leistungspegel des Ofens, der Verwendung entweder einer herkömmlichen Luft- oder wassergekühlten Ofenbuchse in dem oberen Gehäuse 10 und der Verstopfungs/Erosionstendenz des Induktors 12.
• Das beschichtete Schleifenmittel dieser Erfindung kann in jeder herkömmlichen Kanalform hergestellt werden. Die bekannten Formen massiver oder hohler Metaliformen können auf einfache Weise erfolgreich mit einer feuerfesten Sprühbe schichtung, wie zuvor vorgeschlagen, beschichtet werden, und ein derartiges beschichtetes Schleifenmittel dient als Träger für die Auskleidung 26, welche die Wand oder Auskleidung des Kanals für geschmolzenes Metall während des Betriebs des herkömmlichen Kern- und Spulenofens, wie hierin gelehrt, bildet. Es ist nicht wichtig, daß das Metall der Schleife dasselbe Metall ist wie jenes, das in dem Ofen geschmolzen wird, aber vorzugsweise sollte die Schleife aus demselben Metall wie dem zu schmelzenden gegossen oder auf andere Weise geformt werden, um eine Verunreinigung des Endprodukts zu verhindern. Für diesen Zweck kann jedes Material, das mit einer undurchlässigen Beschichtung, wie zuvor beschrieben, beschichtet werden kann, und das durch die Wärme, die in den Kern durch einen elektrischen Hochfrequenzstromfluß in der Spule des Ofens induziert wird, entfernt werden kann und das in die Form des gewünschten Kanals gebracht werden kann, verwendet werden. Jede solche steife Form, die mit einer inerten und undurchlässigen und vorzugsweise feuerfesten Schicht beschichtet werden kann, könnte für die beschichtete Ausgangsform des Schleifenmittels verwendet werden, das in das feuerfeste Stampfbehältnis in dem Induktor oder unteren Gehäuse 12 zur Bildung des hierin beschriebenen Kanals eingebettet werden kann.
• Zuvor wurde zwar die bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben, aber es sind Modifizierungen möglich, die für den Fachmann offensichtlich sind, welche in den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Bau eines induktionserhitzten Ofens zum Schmelzen von Metall des Kern- und Spulentyps mit einem mit Metall gefüllten Kanal (14, 16, 18) , welcher die Spule (20, 22) umgibt und das Kernelement in dem Induktor (12) des Ofens bildet, wobei der Kern in ein durch ein Feuerfeststampfverfahren gebildetes poröses feuerfestes Behältnis (24) eingebettet wird

mit den Schritten

Formen eines starren, als Schleife geformten Elements, das einen mit geschmolzenem Metall zu füllenden Raum definiert, das das Kernelement des Ofens darstellt,

Beschichten des Schleifenelements mit einer zusammenhängenden Schicht (26), welche relativ inert in bezug auf das und im wesentlichen undurchlässig gegenüber dem Entweichen des Metalls ist, welches aus dem Kanal (14, 16, 18) geschmolzen wird, wenn es in geschmolzenem Zustand ist,

Einbetten des beschichteten Elements in dem feuerfesten Starnpfbehältnis (24) des Ofens, und anschließend

Erregen der Spule (20, 22) in dem Induktor (12) des Ofens zur Erwärmung des Metalls in dem Kern zum Schmelzen des Schleifenelements unter Zurücklassung der Beschichtung als abgelegte Auskleidung für den Kanal (14, 16, 18) in dem Stampfbehältnis (24), wobei die Auskleidung zur Verhinderung des Auslaufens von geschmolzenem Metall von dem Kanal (14, 16, 18) in das poröse feuerfeste Stampfbehältnis dient,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Beschichtung in geschmolzener Form auf das als Schleife geformte Element aufgesprüht wird, wenn das Element in fester Form ist, und anschließend Erstarren der Beschichtung an Ort und Stelle zur Herstellung einer dünnen, zusammenhängenden, im wesentlichen nicht porösen feuerfesten Beschichtung (26).

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das geformte Element als festes Metall in Form des gewünschten Kanals (14, 16, 18) geformt ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem es sich bei dem Sprühschritt um eine Rokide -aufgesprühte Beschichtung handelt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem es sich bei dem Sprühschritt um ein Plasrnabogensprühverfahren handelt.