DE9109386U1 - Induction crucible furnace - Google Patents
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Description
ABB Patent GmbHABB Patents GmbH
Mannheim 17. JuIi 1991Mannheim 17 July 1991
Mp.-Nr. 91/601 PAT 2-Pn/BtMp. No. 91/601 PAT 2-Pn/Bt
Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionstiegelofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a crucible induction furnace according to the preamble of claim 1.
Ein solcher Induktionstiegelofen ist aus der ABB-Druckschrift Nr. D ME/D 118289 D bekannt und eignet sich zum induktiven Schmelzen von Gußeisen, Stahl, Leichtmetall, Schwermetall und Legierungen, wobei der Betrieb bei Ausbildung als Mittelfrequenz-Induktionstiegelofen beispielsweise bei Frequenzen von 100 bis 1000 Hz erfolgt. Zur Einstellung einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz wird ein Stromrichter eingesetzt.Such a crucible induction furnace is known from ABB publication no. D ME/D 118289 D and is suitable for the inductive melting of cast iron, steel, light metals, heavy metals and alloys, whereby operation takes place when designed as a medium-frequency crucible induction furnace, for example, at frequencies of 100 to 1000 Hz. A power converter is used to set an alternating voltage of a specified frequency.
Der aktive Teil des Induktionstiegelofens ist die Ofenspule, deren Innenraum ein keramischer Tiegel auskleidet. Der durch die Ofenspule fließende Wechselstrom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, das innerhalb des Ofentiegels durch das metallene Einsatzmaterial und außerhalb der Spule durch die Eisenblechpakete der magnetischen Rückschlüsse geführt wird. Das magnetische Wechselfeld induziert im metallischen Einsatzmaterial Wir-The active part of the induction crucible furnace is the furnace coil, the interior of which is lined with a ceramic crucible. The alternating current flowing through the furnace coil generates an alternating magnetic field, which is guided inside the furnace crucible through the metal feed material and outside the coil through the iron sheet packages of the magnetic return loops. The alternating magnetic field induces an effect in the metal feed material.
Mp.-Nr. 91/601 2 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 2 17 July 1991
beiströme, d. h. elektrische Energie, die in Wärme umgesetzt wird. Der Ofen nimmt aufgrund des transformatorischen Prinzips aus dem speisenden Netz Leistung auf, so daß unter ständiger Energiezufuhr das Einsatzmaterial zum Schmelzen gebracht wird. Die auf die Schmelze wirkenden elektromagnetischen Kräfte führen zu einer intensiven Badbewegung, die für einen schnellen Wärme- und Stoffausgleich sorgt.incoming currents, i.e. electrical energy that is converted into heat. The furnace takes power from the supply network due to the transformer principle, so that the feed material is melted with a constant supply of energy. The electromagnetic forces acting on the melt lead to an intensive bath movement, which ensures rapid heat and material balance.
Oberhalb des Ofenkörpers ist üblicherweise eine begehbare Ofenbühne vorhanden, die eine mittels eines Ofendekkels schließbare öffnung oberhalb der Tiegelöffnung aufweist. Ofenbühne und Ofenkörper sind üblicherweise kraftschlüssig miteinander verbunden, da sich dann die Ofenkippung besonders einfach ausführen läßt. Daneben ist es möglich, Ofenbühne und Ofenkörper schalltechnisch zu entkoppeln, um die von der Ofenbühne abgestrahlte Schallenergie zu reduzieren.Above the furnace body there is usually a walk-in furnace platform, which has an opening above the crucible opening that can be closed using a furnace lid. The furnace platform and furnace body are usually connected to one another in a force-locking manner, as this makes it particularly easy to tilt the furnace. It is also possible to acoustically decouple the furnace platform and furnace body in order to reduce the sound energy emitted by the furnace platform.
In der Grundstellung (Ofenkörper ist nicht gekippt) wird das im Tiegel des Ofenkörpers befindliche Material bei geschlossenem Ofendeckel geschmolzen, indem der Ofen mit der größten Leistung, der Schmelzleistung, beaufschlagt wird. Zur verfahrensmäßig optimalen Durchführung des Einschmelzens bei satzweise arbeitenden Induktionstiegelöfen kann es erforderlich sein, daß auch bei voller Ofenleistung chargiert (und damit metallenes Einsatzmaterial eingefüllt) wird, d. h. der Ofenkörper befindet sich dabei in Grundstellung bei offenem Deckel.In the basic position (furnace body is not tilted), the material in the crucible of the furnace body is melted with the furnace lid closed by applying the highest power, the melting power, to the furnace. In order to carry out the melting in batch-operated induction crucible furnaces in an optimal manner, it may be necessary to charge (and thus fill in metal feedstock) even at full furnace power, i.e. the furnace body is in the basic position with the lid open.
Bei offenem Deckel ist es nachteilig, daß die beim Schmelzen entstehenden Emissionen, wie Rauchgas, Qualm und Staub über die Tiegelöffnung und die Öffnung in der Ofenbühne in die Raumluft der Ofenhalle entweichen. Dies stellt innerhalb der Ofenhalle eine erhebliche Belästigung des Bedienungspersonals des Ofens dar, was u. a. zu Gesundheitsschäden führen kann.When the lid is open, it is disadvantageous that the emissions produced during melting, such as flue gas, smoke and dust, escape through the crucible opening and the opening in the furnace platform into the air in the furnace hall. This represents a considerable nuisance for the furnace operating personnel within the furnace hall, which can lead to, among other things, health damage.
Mp.-Nr. 91/601 3 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 3 17 July 1991
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionstiegelofen der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die beim Schmelzen entstehenden Emissionen, wie Rauchgas, Qualm und Staub, soweit vermindert sind, daß akzeptable Arbeitsbedingungen rund um den Induktionstiegelofen herrschen.The invention is based on the object of specifying an induction crucible furnace of the type mentioned at the beginning, in which the emissions generated during melting, such as flue gas, smoke and dust, are reduced to such an extent that acceptable working conditions prevail around the induction crucible furnace.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention in conjunction with the features of the preamble by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die unmittelbare Absaugung der beim Schmelzen entstehenden und durch die Tiegelöffnung austretenden Emissionen ein arbeitsplatzfreundlicher und umweltfreundlicher Induktionstiegelofen geschaffen wird. Die Mittel zur Absaugung der beim Schmelzen entstehenden Emissionen können beispielsweise durch einen in der Ofenbühne rund um die Tiegelöffnung integrierten Ringkanal mit entsprechenden Absaugöffnungen oder durch auf der Ofenbühne rund um die Tiegelöffnung montierte Schallschutzwände mit entsprechenden Absaugöffnungen realisiert sein.The advantages that can be achieved with the invention are in particular that a workplace-friendly and environmentally friendly induction crucible furnace is created through the direct extraction of the emissions that arise during melting and that exit through the crucible opening. The means for extracting the emissions that arise during melting can be implemented, for example, by an annular channel integrated into the furnace platform around the crucible opening with corresponding extraction openings or by soundproof walls mounted on the furnace platform around the crucible opening with corresponding extraction openings.
Die Belüftungsanlage der Ofenhalle und der notwendige Luftwechsel müssen sich vorteilhaft nicht mehr primär an den Ofenemissionen orientieren, d. h. die Luftwechselrate kann reduziert werden und die Leistungsfähigkeit der Belüftungsanlage der Ofenhalle kann herabgesetzt werden. Das Eindringen von Staub in die Ofenhalle und folglich auch in die elektrischen und elektronischen Einrichtungen wird wirksam verhindert. Die abgesaugten Emissionen können über eine Sammelleitung in eine externe Filteranlage geführt werden. Diese externe Filteranlage reinigt die abgesaugte Luft und gibt die gereinigte Luft an die Umwelt ab.The ventilation system of the furnace hall and the necessary air exchange no longer have to be primarily geared to the furnace emissions, i.e. the air exchange rate can be reduced and the performance of the ventilation system of the furnace hall can be reduced. The penetration of dust into the furnace hall and consequently also into the electrical and electronic equipment is effectively prevented. The extracted emissions can be fed into an external filter system via a collecting line. This external filter system cleans the extracted air and releases the cleaned air into the environment.
Mp.-Nr. 91/601 4 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 4 17 July 1991
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Figur 1, 2 eine in die Ofenbühne integrierte Rauchgasabsaugung im seitlichen Schnitt und in Aufsicht bei abgenommener Deckplatte,Figure 1, 2 a flue gas extraction system integrated into the furnace platform in a side section and in top view with the cover plate removed,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer mitFigure 3 is a perspective view of a
Schallschutzwänden versehenen Ofenbühne, wobei eine zusätzliche Rauchgasabsaugung über die Schallschutzwände erfolgt,Furnace platform fitted with soundproof walls, with additional flue gas extraction through the soundproof walls,
Figur 4, 5 eine vertikal durch Schallschluckbauelemente mit zusätzlicher Rauchgasabsaugung begrenzte Tiegelöffnung in Aufsicht und mit in der Ofenbühne integrierten Abluftleitungen. Figure 4, 5 a crucible opening vertically limited by sound-absorbing components with additional smoke gas extraction in plan view and with exhaust air ducts integrated in the furnace platform.
In Figur 1 ist eine in die Ofenbühne integrierte Rauchgasabsaugung im seitlichen Schnitt dargestellt. Es ist der kippbare Ofenkörper 1 mit Gießschnauze 2 im Stirnbereich, Tiegel 3, Tiegelöffnung 4 und begehbarer Ofenbühne 7 zu erkennen. Die Ofenbühne 7 ist kastenartig aus einer Deckplatte 8, einer Bodenplatte 9 und Seitenplatten 10 zusammengesetzt. Unmittelbar über der Tiegelöffnung 4 befindet sich eine Öffnung 11 in der Ofenbühne 7, die mittels eines nicht dargestellten Deckels verschließbar ist. Da die Ofenbühne 7 zweckmäßig vom kippbaren Ofenkörper schalltechnisch entkoppelt ist, wird ein Zwischenraum zwischen Ofenoberfläche und Bodenplatte 9 der Ofenbühne 7 ausgebildet.Figure 1 shows a flue gas extraction system integrated into the furnace platform in a side section. The tiltable furnace body 1 with pouring spout 2 in the front area, crucible 3, crucible opening 4 and walk-on furnace platform 7 can be seen. The furnace platform 7 is made up of a box-like cover plate 8, a base plate 9 and side plates 10. Immediately above the crucible opening 4 there is an opening 11 in the furnace platform 7, which can be closed using a cover (not shown). Since the furnace platform 7 is suitably acoustically decoupled from the tiltable furnace body, a gap is formed between the furnace surface and the base plate 9 of the furnace platform 7.
Mp.-Nr. 91/601 5 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 5 17 July 1991
Um die Öffnung 11 in der Ofenbühne ist ein Ringkanal 12 mit mehreren Absaugöffnungen 13 in seiner der öffnung 11 zugewandten Seitenwandung und mehreren Absaugöffnungen 14 in seiner der Ofenoberfläche zugewandten Bodenwandung ausgebildet. Über die Öffnungen 13, 14 werden aus der Tiegelöffnung 4 aufsteigende und beim Schmelzen entstehende Emissionen 6, wie Rauchgas, Qualm und Staub, abgesaugt und über eine in Figur 2 gezeigte Abluftleitung 20 fortgeleitet. Die im Tiegel befindliche Schmelze ist mit Ziffer 5 bezeichnet.An annular channel 12 with several suction openings 13 in its side wall facing the opening 11 and several suction openings 14 in its bottom wall facing the furnace surface is formed around the opening 11 in the furnace platform. Emissions 6 rising from the crucible opening 4 and arising during melting, such as flue gas, smoke and dust, are extracted via the openings 13, 14 and conducted away via an exhaust air line 20 shown in Figure 2. The melt in the crucible is designated with number 5.
In Figur 2 ist eine in die entkoppelte Ofenbühne integrierte Rauchgasabsaugung in Aufsicht bei abgenommener Deckplatte dargestellt. Es sind die Bodenplatte 9 der Ofenbühne mit öffnung 11 über der Tiegelöffnung 4, der um die öffnung 11 ausgebildete Ringkanal 12 mit Absaugöffnungen 13 in seiner Seitenwandung und Absaugöffnungen 14 in seiner Bodenwandung zu erkennen. Die aus dem Tiegel 3 aufsteigenden Emissionen 6 werden über die öffnungen 13, 14 in den Ringkanal 12 gesaugt und über die mit dem Ringkanal 12 verbundene Abluftleitung 20 fortgeleitet. Figure 2 shows a smoke gas extraction system integrated into the decoupled furnace platform in a top view with the cover plate removed. The base plate 9 of the furnace platform with opening 11 above the crucible opening 4, the ring channel 12 formed around the opening 11 with extraction openings 13 in its side wall and extraction openings 14 in its bottom wall can be seen. The emissions 6 rising from the crucible 3 are sucked into the ring channel 12 via the openings 13, 14 and carried away via the exhaust air line 20 connected to the ring channel 12.
In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer mit Schallschutzwänden versehenen Ofenbühne dargestellt, wobei eine zusätzliche Rauchgasabsaugung über die Schallschutzwände erfolgt. Zur optimalen Lärmdämmung sind auf der Ofenbühne senkrechte Schallschutzwände aufgebaut. Es sind drei Schallschutzwände 15, 16, 19 zu erkennen. Der Ofendeckel ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die aus der Tiegelöffnung 4 bzw. Öffnung 11 in der Ofenbühne 7 bei geöffnetem Ofendeckel abgestrahlte Schallintensität wird durch die Schallschutzwände 15, 16, 19 und den Ofendeckel 17 erheblich reduziert.Figure 3 shows a perspective view of a furnace platform equipped with soundproof walls, whereby additional flue gas extraction takes place via the soundproof walls. Vertical soundproof walls are installed on the furnace platform for optimal noise insulation. Three soundproof walls 15, 16, 19 can be seen. The furnace lid is not shown for reasons of clarity. The sound intensity emitted from the crucible opening 4 or opening 11 in the furnace platform 7 when the furnace lid is open is significantly reduced by the soundproof walls 15, 16, 19 and the furnace lid 17.
Mp.-Nr. 91/601 &bgr; 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 &bgr; 17 July 1991
Die Schallschutzwände dienen darüberhinaus zum Absaugen der beim Schmelzen entstehenden Emissionen 6, wie Rauchgas, Qualm und Staub, wozu eine Vielzahl Absaugöffnungen 18 in den der Tiegelöffnung 4 zugewandten Seitenflächen der Schallschutzwände 15, 16 vorgesehen sind. In Figur sind ferner die Absaugöffnungen 13 in der Seitenwandung des Ringkanals 12, die Deckplatte 8 und Seitenplatte 10 der Ofenbühne 7 sowie die Gießschnauze 2 gezeigt.The soundproof walls also serve to extract the emissions 6 that arise during melting, such as flue gas, smoke and dust, for which purpose a large number of extraction openings 18 are provided in the side surfaces of the soundproof walls 15, 16 facing the crucible opening 4. The figure also shows the extraction openings 13 in the side wall of the ring channel 12, the cover plate 8 and side plate 10 of the furnace platform 7 and the pouring spout 2.
In Figur 4 ist eine allseitig vertikal durch Schallschutzbauelemente mit zusätzlicher Rauchgasabsaugung begrenzte Tiegelöffnung in Aufsicht dargestellt. Wie bereits unter Figur 3 angedeutet, ist zusätzlich zu den beiden Schallschutzwänden 15, 16 und dem Deckel 17 eine weitere Schallschutzwand 19 im Stirnbereich des Induktionstiegelofens vorgesehen. Diese Schallschutzwand 19 kann fest auf der Ofenbühne 7 montiert sein. Falls die Befüllung des Tiegels mit metallischem Einsatzmaterial mittels einer Chargiermaschine erfolgt, die im rückenseitigen Bereich der Ofenbühne angeordnet ist, entfällt die Schallschutzwand 19. Vorzugsweise ist dann die Chargiereinrichtung selbst mit einem Bauelement zur zusätzlichen Rauchgasabsaugung versehen. Bei der in Figur 4 gezeigten Variante ergibt sich neben einer optimalen Behinderung der bei offenem Deckel 17 auftretenden Schallabstrahlung auch eine optimale Absaugung der beim Schmelzen aus der Tiegelöffnung 4 bzw. der öffnung 11 in der Ofenbühne austretenden Emissionen, wenn die Schallschutzwand 19 zusätzlich ebenfalls mit öffnungen zur Rauchgasabsaugung versehen ist, wie dies für die Schallschutzwände 15, 16 in Figur 3 beschrieben ist.Figure 4 shows a top view of a crucible opening that is vertically delimited on all sides by soundproofing components with additional smoke gas extraction. As already indicated in Figure 3, in addition to the two soundproofing walls 15, 16 and the cover 17, a further soundproofing wall 19 is provided in the front area of the induction crucible furnace. This soundproofing wall 19 can be permanently mounted on the furnace platform 7. If the crucible is filled with metallic feed material using a charging machine that is arranged in the rear area of the furnace platform, the soundproofing wall 19 is omitted. The charging device itself is then preferably provided with a component for additional smoke gas extraction. In the variant shown in Figure 4, in addition to an optimal obstruction of the sound radiation that occurs when the lid 17 is open, there is also an optimal extraction of the emissions that emerge from the crucible opening 4 or the opening 11 in the furnace platform during melting if the soundproofing wall 19 is also provided with openings for the smoke gas extraction, as is described for the soundproofing walls 15, 16 in Figure 3.
In Figur 5 ist eine vertikal durch Schallschutzbauelemente mit zusätzlicher Rauchgasabsaugung begrenzte Tiegelöffnung mit in der Ofenbühne integrierten Abluftleitungen dargestellt. Bei dieser Variante dienen dieFigure 5 shows a crucible opening that is vertically limited by soundproofing elements with additional smoke extraction with exhaust air ducts integrated into the furnace platform. In this variant, the
91 09 385.91 09 385.
Mp.-Nr. 91/601 7 17. Juli 1991Mp. No. 91/601 7 17 July 1991
Schallschutzwände 15, 16 (und ggf. 19) ebenfalls nicht nur zur Behinderung der Schallabstrahlung, sondern darüberhinaus als Absaugelemente der beim Schmelzen entstehenden Emissionen 6, die bei geöffnetem Ofendeckel 17 aus dem Tiegel 3 aufsteigen, wie bereits vorstehend erläutert. Hierzu sind die Schallschutzwände 15, 16 (und ggf. 19) an ihren der Tiegelöffnung 4 bzw. der Öffnung 11 in der Ofenbühne 7 zugewandten Seitenflächen mit Absaugöffnungen 18 versehen, durch die Emissionen 6 angesaugt und über Abluftkanäle 21, 22 fortgeleitet werden. Die Abluftkanäle 21, 22 für die Schallschutzwände befinden sich vorteilhaft in der Ofenbühne 7 und können sich mit der Abluftleitung 20 des Ringkanals 12 zu einer ebenfalls in die Ofenbühne integrierten Sammelleitung vereinigen.Soundproof walls 15, 16 (and possibly 19) also not only serve to prevent sound radiation, but also as suction elements for the emissions 6 that arise during melting and that rise from the crucible 3 when the furnace lid 17 is open, as already explained above. For this purpose, the soundproof walls 15, 16 (and possibly 19) are provided with suction openings 18 on their side surfaces facing the crucible opening 4 or the opening 11 in the furnace platform 7, through which the emissions 6 are sucked in and carried away via exhaust air ducts 21, 22. The exhaust air ducts 21, 22 for the soundproof walls are advantageously located in the furnace platform 7 and can combine with the exhaust air line 20 of the ring channel 12 to form a collecting line that is also integrated into the furnace platform.
Der Einsatz der Schallschutzwände 15, 16 (und ggf. 19) als Emission-Absaugelemente ist vor allem bei größeren Ofendurchmessern sehr wirkungsvoll, da die Schallschutzwände eine vergleichsweise große vertikale Ausdehnung aufweisen, die zur Absaugung herangezogen werden kann.The use of soundproof walls 15, 16 (and possibly 19) as emission extraction elements is particularly effective for larger furnace diameters, since the soundproof walls have a comparatively large vertical extension that can be used for extraction.
Die Sammelleitung 23 führt vorzugsweise zu einer externen Filteranlage zur Reinigung der abgesaugten Luft. Die von der externen Filteranlage an die Umwelt abgegebene Luft ist von Staubpartikeln und giftigen Gasen befreit.The collecting line 23 preferably leads to an external filter system for cleaning the extracted air. The air released into the environment by the external filter system is free of dust particles and toxic gases.
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Cited By (2)
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| CN109692865A (en) * | 2019-01-29 | 2019-04-30 | 湖州先净环保科技有限公司 | A kind of casting finish station dust-extraction unit |
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1991
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