DE9421837U1 - Furnace for firing ceramic molded parts - Google Patents
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Description
Wiesbaden, den 12.08.1996 ZG/GA/KR-PA4151Wiesbaden, 12.08.1996 ZG/GA/KR-PA4151
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Ofen zum Brennen von keramischen Formteilen BeschreibungOven for firing ceramic moldings Description
Die Erfindung betrifft einen Ofen zum insbesondere reduzierenden Brennen von keramischen Formteilen, die gegebenenfalls nach einer Vorerhitzung induktiv an ein elektromagnetisches Feld ankoppeln.The invention relates to a furnace for the particularly reducing firing of ceramic molded parts, which, optionally after preheating, are inductively coupled to an electromagnetic field.
In der DE 36 40 213 C1 ist ein gasbeheizter Durchschubofen beschrieben. Bei solchen Durchschubofen ist der Verlauf der Aufheizung schwer regelbar. Nachteilig ist bei gasbeheizten Öfen auch, daß ein Brennen in reduzierender Atmosphäre aufwendig ist. Nach dem Stand der Technik werden hierfür die Formteile in Koksgrus eingebettet, der aus den Verbrennungsabgasen oder einer sonstigen Zufuhr stammenden Sauerstoff aufnimmt.DE 36 40 213 C1 describes a gas-heated pusher furnace. In such pusher furnaces, the heating process is difficult to control. Another disadvantage of gas-heated furnaces is that firing in a reducing atmosphere is complex. According to the state of the art, the molded parts are embedded in coke breeze, which absorbs oxygen from the combustion exhaust gases or other sources.
Bekannte Durchschubofen sind zum Brennen großer Losgrößen ausgelegt. Hierfür werden die Formteile mittels Brennhilfsmitteln auf einem Ofenwagen aufgebaut. Kleine Losgrößen zu brennen, ist unwirtschaftlich.Known pusher furnaces are designed for firing large batch sizes. For this purpose, the molded parts are mounted on a kiln car using kiln furniture. Firing small batch sizes is uneconomical.
In der DE 41 25 916 A1 ist ein Verfahren zum induktiven Aufheizen von keramischen Formteilen in einem Induktor beschrieben. Als Abwandlung ist vorgeschlagen, die Vorheizung des grünen Formteils in einem Mantel (Suszeptor) durchzuführen, der induktiv aufheizbar ist und der durch Konvektion und/oder Strahlung Wärme an das Formteil abgibt. Der Mantel wird danach entfernt, so daß das vorerhitzte Formteil an das Feld induktiv ankoppelt und gebrannt wird. Für einen Ofenaufbau ist dieses Verfahren unpraktisch, da es mehrere Relativbewegungen erforderlich macht; zum einen muß der Suszeptor relativ zum Induktor bewegt werden und zum anderen muß das Formteil wenigstens relativ zum Induktor bewegt werden.DE 41 25 916 A1 describes a method for inductively heating ceramic molded parts in an inductor. As a modification, it is proposed to preheat the green molded part in a jacket (susceptor) that can be inductively heated and that releases heat to the molded part by convection and/or radiation. The jacket is then removed so that the preheated molded part is inductively coupled to the field and fired. This method is impractical for a furnace structure because it requires several relative movements; firstly, the susceptor must be moved relative to the inductor and secondly, the molded part must at least be moved relative to the inductor.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ofen vorzuschlagen, der bei einfachem Aufbau das Brennen von Formteilen verb'-essertThe object of the invention is to propose a furnace that improves the firing of molded parts with a simple structure
Erfindungsgemäß weist der Ofen eine Vorheizzone und eine an diese in Ofenlängsrichtung anschließende Brennzone auf. Die Vorheizzone und gegebenenfalls die Brennzone ist von einem Suszeptor gebildet, der induktiv aufheizbar ist und der durch Konvektion und/oder Wärmestrahlung Wärme an das Formteil abgibt. Die Brennzone und gegebenenfalls die Vorheizzone ist von einem Induktor gebildet, der das Formteil induktiv auf Brenntemperatur bringt. Es ist eine Fördervorrichtung vorgesehen, die entweder das Formteil durch den Ofen oder den Ofen über das Formteil bewegt, wobei das Formteil vom Suszeptor in den Induktor gelangt.According to the invention, the furnace has a preheating zone and a firing zone adjoining it in the longitudinal direction of the furnace. The preheating zone and optionally the firing zone are formed by a susceptor that can be heated inductively and that releases heat to the molded part by convection and/or thermal radiation. The firing zone and optionally the preheating zone are formed by an inductor that inductively brings the molded part to firing temperature. A conveyor device is provided that either moves the molded part through the furnace or the furnace over the molded part, with the molded part passing from the susceptor into the inductor.
Dieser Ofenaufbau führt zu einer gleichmäßigen und gut steuerbaren Aufheizung des Formteils sowohl im Suszeptor als auch im Induktor. Zwischen dem Suszeptor und dem Induktor ist das Formteil keinen großen Temperatursprüngen ausgesetzt. All dies verringert die Gefahr von Rißbildungen im Formteil.This furnace design leads to uniform and easily controllable heating of the molded part in both the susceptor and the inductor. Between the susceptor and the inductor, the molded part is not exposed to large temperature jumps. All of this reduces the risk of cracks forming in the molded part.
Der Ofenaufbau läßt sich leicht an das jeweilige Format der zu brennenden Formteile anpassen. Es sind kein aufwendiges Aufsteilen der Formteile und keine Brennhilfsmittel auf einem Durchschubwagen nötig. Da die Formteile einzeln direkt durch den Ofen geführt werden können, ist der Ofenbetrieb auch bei kleinen Losgrößen wirtschaftlich und flexibel an die jeweiligen Bedürfnisse anpaßbar.The furnace structure can be easily adapted to the respective format of the molded parts to be fired. No complex sizing of the molded parts and no firing aids on a push-through trolley are required. Since the molded parts can be fed individually directly through the furnace, furnace operation is economical and can be flexibly adapted to the respective needs, even with small batch sizes.
Ein Brennen in reduzierender Atmosphäre ergibt sich leicht, da im Ofen keine Verbrennungs-Abgasströme aus Flammen auftreten. Die aus den Formteilen, insbesondere wegen Verbrennens ihres organischen Bindemittels, austretenden Gase wirken reduzierend. Im Ofen läßt sich auf einfache Weise ein geringer Überdruck aufrechterhalten, der ein Eintreten von Sauerstoff aus der Umgebung verhindert.Firing in a reducing atmosphere is easy because no combustion exhaust gases from flames occur in the furnace. The gases that escape from the molded parts, particularly due to the burning of their organic binder, have a reducing effect. A slight overpressure can easily be maintained in the furnace, which prevents the entry of oxygen from the environment.
Es sind verschiedene Ausführungen möglich. In einer Ausführung ist die Vorheizzone als Suszeptor und die Brennzone als Induktor ausgebildet. Diese Ausführung eignet sich, wenn die zu tempernden keramischen Formteile aus harzgebundenen CGA oder Grasanit bestehen.Various designs are possible. In one design, the preheating zone is designed as a susceptor and the firing zone as an inductor. This design is suitable if the ceramic molded parts to be tempered are made of resin-bonded CGA or Grasanit.
In einer zweiten Ausführung sind sowohl die Vorheizzone als auch die Brennzone als Induktor ausgebildet. Dieser Aufbau eignet sich, wenn Formteile aus Carburai oder kohlenstoffgebundenem SiC gebrannt werden.In a second design, both the preheating zone and the firing zone are designed as inductors. This design is suitable when molded parts made of carburai or carbon-bonded SiC are fired.
Bei einer dritten Ausführung sind sowohl die Vorheizzone als auch die Brennzone als Suszeptor gestaltet. Es lassen sich in diesem Fall insbesondere Formteile aus SSiC, RSiC, SiSiC oder aus Werkstoffen mit Kohlenstoffgehalten kleiner als 5% brennen.In a third version, both the preheating zone and the firing zone are designed as a susceptor. In this case, molded parts made of SSiC, RSiC, SiSiC or materials with carbon contents of less than 5% can be fired.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims and the following description of embodiments. In the drawing show:
Figur 1 einen Durchschubofen schematisch, undFigure 1 shows a pusher furnace schematically, and
Figur 2 einen Ofen mit vertikaler Bewegungsrichtung des Ofens oder desFigure 2 shows a furnace with vertical movement of the furnace or
Formteils.molded part.
In ein Gehäuse (1) eines Ofens ist ein induktor (2) eingebaut. Dieser kann aus einer oder mehreren Induktionsspulen bestehen. Durch die Verwendung mehrerer Induktionsspulen läßt sich die Leistungsabgabe in den einzelnen Bereichen in Durchschubrichtung steuern. In dem Gehäuse (1) ist nahe bei einer Einschuböffnung (3) ein Suszeptor (4) festgelegt. Der Suszeptor (4) bildet eine Vorheizzone (5). Er liegt innerhalb eines Teils des Induktors (2). Dieser Teil kann auch von einer eigenen, separat regelbaren Induktionsspule gebildet sein.An inductor (2) is built into a housing (1) of a furnace. This can consist of one or more induction coils. By using several induction coils, the power output in the individual areas can be controlled in the direction of passage. A susceptor (4) is fixed in the housing (1) close to a feed opening (3). The susceptor (4) forms a preheating zone (5). It is located within a part of the inductor (2). This part can also be formed by its own, separately controllable induction coil.
An die Vorheizzone (5) schließt sich innerhalb des Induktors (2) eine Brennzone (6) an. Diese endet bei einer Ausschuböffnung (7) des Gehäuses (1).The preheating zone (5) is followed by a combustion zone (6) within the inductor (2). This ends at a discharge opening (7) of the housing (1).
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Der Suszeptor (4) besteht aus einem bei Raumtemperatur induktiv ankoppelbaren Material, beispielsweise aus einem feuerfesten keramischen Material, wie CSiC, CGA, Carbural, Graphit. Der Suszeptor (4) ist beispielsweise aus Platten oder Schalen oder aus einem oder mehreren Ringen aufgebaut.The susceptor (4) consists of a material that can be inductively coupled at room temperature, for example a refractory ceramic material such as CSiC, CGA, carbural, graphite. The susceptor (4) is constructed, for example, from plates or shells or from one or more rings.
Bei der Ausführung nach Figur 1 ist eine nicht näher dargestellte Fördervorrichtung, beispielsweise eine Rollenbahn, vorgesehen, die sich in Längsrichtung durch das Gehäuse von der Einschuböffnung (3) bis zur Ausschuböffnung (7) erstreckt. Mittels der Fördervorrichtung werden die Formteile (F) in horizontaler Richtung (B) durch den Suszeptor (4), d.h. die Vorheizzone (5), und anschließend durch die Brennzone (6) bewegt.In the embodiment according to Figure 1, a conveyor device (not shown in detail), for example a roller conveyor, is provided, which extends longitudinally through the housing from the insertion opening (3) to the ejection opening (7). By means of the conveyor device, the molded parts (F) are moved in a horizontal direction (B) through the susceptor (4), i.e. the preheating zone (5), and then through the firing zone (6).
Am Ofen ist ein Ventil (8) angeordnet, über das die aus den Formteiien austretenden Gase gezielt abgezogen werden können und über das im Gehäuse (1) ein geringer Überdruck gegenüber der Umgebung aufrechterhaltbar ist, so daß keine Umgebungsluft in das Gehäuse (1) eintritt.A valve (8) is arranged on the furnace, through which the gases escaping from the molded parts can be specifically extracted and through which a slight overpressure in the housing (1) compared to the environment can be maintained so that no ambient air enters the housing (1).
Die Arbeitsweise des beschriebenen Ofens ist im wesentlichen folgende:The operation of the described oven is essentially as follows:
Die Formteile (F) werden im grünen Zustand in den Suszeptor (4) eingeschoben. Dieser ist induktiv aufgeheizt und gibt Wärme an die Formteile (F) ab. Diese werden dadurch vorgeheizt. Sind die Formteile (F) nicht von selbst schon bei Raumtemperatur induktiv an ein elektromagnetisches Feld ankoppelbar, dann werden sie im Suszeptor (4) auf eine solche Temperatur vorerhitzt, bei der sie induktiv ankoppelbar werden.The molded parts (F) are inserted into the susceptor (4) in the green state. This is heated inductively and gives off heat to the molded parts (F). These are thereby preheated. If the molded parts (F) cannot be inductively coupled to an electromagnetic field at room temperature, then they are preheated in the susceptor (4) to a temperature at which they can be inductively coupled.
Die vorgeheizten Formteile (F) verlassen dann den Suszeptor (4) und treten in die Brennzone (6) ein. in dieser werden sie durch induktive Ankopplung vom Induktor (2) auf Brenntemperatur aufgeheizt. Durch bereichsweises Steuern der Leistungsabgabe des Induktors (2) läßt sich die Temperatur definiert erhöhen und nach Erreichen des Maximums absenken.The preheated molded parts (F) then leave the susceptor (4) and enter the firing zone (6). In this zone they are heated to the firing temperature by inductive coupling from the inductor (2). By controlling the power output of the inductor (2) in certain areas, the temperature can be increased in a defined manner and reduced after reaching the maximum.
Bei der Erhitzung zersetzen sich organische Bestandteile, beispielsweise ein als Bindemitte! verwendetes organisches Harz, der Formteiie. Die dabei austretenden ' Gase bilden in der Vorheizzone (5) und der Brennzone (6) eine reduzierende Atmosphäre, was das Brennergebnis günstig beeinflußt. Entsteht nicht aus den Formteilen (F) eine reduzierende Atmosphäre, dann kann durch das Ventil (8) Inertgas in das Gehäuse (1) eingeleitet werden. Eine Inertgaseinleitung kann auch vorgesehen sein, um im Gehäuse (1) einen gewissen Überdruck zu erzeugen.When heated, organic components of the molded parts, such as an organic resin used as a binding agent, decompose. The gases that are released form a reducing atmosphere in the preheating zone (5) and the firing zone (6), which has a positive effect on the firing result. If a reducing atmosphere does not arise from the molded parts (F), inert gas can be introduced into the housing (1) through the valve (8). An inert gas inlet can also be provided in order to generate a certain excess pressure in the housing (1).
Nachdem die Formteile (F) in der Brennzone (6) der Brenntemperatur hinreichend lang ausgesetzt sind, werden sie durch die Ausschuböffnung (7) gefördert.After the molded parts (F) have been exposed to the firing temperature in the firing zone (6) for a sufficient period of time, they are conveyed through the discharge opening (7).
Bei dem Ofen nach Figur 1 ist ein kontinuierlicher Verfahrensablauf gegeben. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erfolgt das Brennen diskontinuierlich.The furnace according to Figure 1 has a continuous process sequence. In the embodiment according to Figure 2, the firing is discontinuous.
Bei der Ausführung nach Figur 2 sind die Figur 1 gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das zu brennende Formteil (F), das hier insbesondere ein Rohr ist, ist stehend auf einem Ständer (9) angeordnet. Das Ofengehäuse (1) ist an einer Fördervorrichtung, beispielsweise einem Hebezeug, angeordnet, mit dem der Ofen in Richtung (C) vertikal über das Formteil (F) absenkbar und nach dem Brand in Richtung (D) vertikal anhebbar ist. In Umkehrung der Bewegungen ist es auch möglich, den Ofen fest zu installieren und den Ständer (1) mit dem Formteil (F) in vertikaler Richtung (D1) in den Ofen einzuschieben und ihn nach dem Brand in Richung.(C') aus dem Ofen abzusenken.In the embodiment according to Figure 2, the parts which are the same as in Figure 1 are given the same reference numerals. The shaped part (F) to be fired, which here is in particular a pipe, is arranged upright on a stand (9). The furnace housing (1) is arranged on a conveyor device, for example a hoist, with which the furnace can be lowered vertically over the shaped part (F) in direction (C) and raised vertically in direction (D) after firing. By reversing the movements, it is also possible to install the furnace permanently and push the stand (1) with the shaped part (F) into the furnace in the vertical direction (D 1 ) and lower it out of the furnace in direction (C') after firing.
Die Arbeitsweise des Ofens nach Figur 2 ist im wesentlichen folgende:The operation of the furnace according to Figure 2 is essentially as follows:
Bei der Bewegung in Richtung (C bzw. D') kommt das Formteil (F) zunächst in den Suszeptor (4) und wird dort in der beschriebenen Weise vorgeheizt. Bei der weiteren Bewegung gelangt dann das Formteil (F) in die Brennzone(6) des Induktors (2) und wird nun, wie beschrieben, gebrannt. Danach wird das Formteil (F) aus dem Ofen entfernt, entweder dadurch, daß er in Richtung (D) oder es in Richtung (C) bewegt wird.When moving in direction (C or D'), the molded part (F) first comes into the susceptor (4) and is preheated there in the manner described. When moving further, the molded part (F) then comes into the firing zone (6) of the inductor (2) and is now fired as described. The molded part (F) is then removed from the furnace, either by moving it in direction (D) or in direction (C).
Auch bei dieser Ausführung kann der Induktor (2) so gestaltet sein, daß seine Leistung in Einschubrichtung bzw. Ausschubrichtung des Formteiis (F) steuerbar ist.In this embodiment, the inductor (2) can also be designed so that its power can be controlled in the insertion or ejection direction of the molded part (F).
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characterized,
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Cited By (1)
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| WO2008119416A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Sms Siemag Ag | Device for introducing metal bars into a metal bath |
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1994
- 1994-11-30 DE DE9421837U patent/DE9421837U1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| WO2008119416A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Sms Siemag Ag | Device for introducing metal bars into a metal bath |
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