EP0005838A1 - Induktionstiegelofen - Google Patents

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EP0005838A1
EP0005838A1 EP79101680A EP79101680A EP0005838A1 EP 0005838 A1 EP0005838 A1 EP 0005838A1 EP 79101680 A EP79101680 A EP 79101680A EP 79101680 A EP79101680 A EP 79101680A EP 0005838 A1 EP0005838 A1 EP 0005838A1
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EP
European Patent Office
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electrode
coil
crucible
melt
inductor coil
Prior art date
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Granted
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EP79101680A
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English (en)
French (fr)
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EP0005838B1 (de
Inventor
Fritz Dipl.-Ing. Hegewaldt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Germany
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Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical BBC Brown Boveri AG Germany
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Publication of EP0005838A1 publication Critical patent/EP0005838A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0005838B1 publication Critical patent/EP0005838B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • H05B6/28—Protective systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces

Definitions

  • the invention relates to an induction crucible furnace with a crucible made of refractory material, an inductor coil attached to the outside of the crucible and a spiral wound electrode inserted into the crucible wall for monitoring the crucible for melt penetrating through cracks.
  • the melt and the inductor coil which generates the alternating field that heats the melt, are separated only by a relatively thin-walled crucible made of oxidic refractory material.
  • the crucible wall thickness is made as thin as possible, since with increasing crucible wall thickness the electrical reactive power of the furnace increases significantly, which then has to be compensated for by larger capacitor banks.
  • the melt escaping through the crack can bridge the insulating space between two coil turns, which creates a short circuit. Larger currents then flow from one turn to the other, resulting in arcing, melting on the conductors, local destruction of the conductors and leakage of the cooling water flowing in the inductor coil. Apart from the danger that liquid metal and water then mix, the coil also becomes inoperable.
  • a known measure is that electrodes are used in the bottom of the refractory crucible, which produce an electrically conductive connection from the melt to the earth.
  • the power supply to the inductor coil is carried out potential-free by a transformer.
  • a measuring device which essentially contains a direct current source, a direct current measuring device and a choke, which acts as a barrier for the alternating voltage of the energy supply circuit of the inductor coil, the insulation resistance of the coil against earth and thus simultaneously against the melt is monitored. If melt penetrates to the coil through a crack in the crucible, the electrical resistance between the melt and the coil is greatly reduced, which is in the ammeter is recognized and triggers an alarm message and possibly also an automatic shutdown of the system to avoid the dangers mentioned above.
  • a disadvantage of this known system is the fact that the melt must have reached the coil before an indication is given.
  • a measurement of the reduction in the electrical resistance between the coil and the melt approaching in a crack, which seems to be possible per se, is practically not feasible because this elec.
  • trical resistance is still large compared to the leakage resistance between coil and earth caused by the water cooling of the coil.
  • the connection from the melt to the earth which is a prerequisite for this type of monitoring, can also become insecure under certain conditions.
  • a monitoring device which indicates that melt is escaping before an electrically conductive connection to the coil is established.
  • shield electrodes are used in the crucible wall, which cover the entire height of the inductor coil and are made of electrically conductive material. These electrodes are slotted in the axial direction to avoid short-circuit currents that would be induced by the electromagnetic field generated by the inductor coil. Now you monitor in the previously be. wrote the electrical resistance between the melt and this shield electrode, it is ready; an indication when the melt has reached this Elektror. This leaves more time to take countermeasures or to finish a melting process before the furnace has to be switched off. Because of the temperature conditions in the crucible wall, these electrodes must be installed close to the cold inductor.
  • an induction crucible furnace is known, in the crucible wall of which a bifilar, spiral winding made of resistance wire is wrapped.
  • the bifilar arrangement is intended to achieve an induction-free structure.
  • the penetrating melt destroys the insulation between the two wires or interrupts one of the two wires, this is recognized and displayed as a change in resistance in an evaluation circuit designed as a resistance bridge.
  • this version too, there is a risk of: electrical short circuit due to the high voltages between the monitoring electrode and the induction coil.
  • the present invention has for its object to provide an electrode for monitoring an induction crucible furnace, which covers the entire height of the inductor coil, but at no point assumes a potential difference compared to the inductor coil, which is more than about 20% of the coil voltage, so that the risk of Short circuit is reduced or eliminated.
  • This object is achieved in that the electrode is designed with the same pitch as the turns of the inductor coil.
  • the electrode according to the invention represents a precise image of the inductor coil, with only its diameter deviating slightly from the diameter of the coil. Because of this design, the electrode is linked with practically the same alternating magnetic fields as the inductor coil itself. In this way, practically the same voltage is induced at every point as in the coil. Since the magnetic field strength is essentially constant in the space between the coil and the melt, the ratio of the voltage induced in the electrode designed according to the invention to the voltage in the inductor coil depends on the distance between the electrode and the inductor coil and the melt and can therefore be determined by a suitable position can be controlled as desired.
  • the electrode is preferably arranged as close as possible to the inductor coil. The closer the electrode is to the inductor coil, the lower the voltage between the electrode and the coil and the thermal load on the electrode, and the less the insulation between the electrode and the coil is loaded. The distance between the electrode and the coil is practically only determined by how early a crack in the crucible wall should be detected.
  • the turns of the electrode are advantageously arranged at the same height as the turns of the inductor coil (15 in FIG. 2). This provides optimal protection against an unnoticed metallic connection between the melt and the inductor coil, which could lead to a dangerously high voltage potential.
  • the turns of the electrode are arranged at the level of the insulation spaces between two adjacent turns of the inductor coil (16 in FIG. 2). This results in an optimal protection against interturn turns due to escaping melt.
  • the electrode can consist of one or two individual wires spaced next to one another. If two adjacent individual wires are used, they are not connected to one another at their end facing away from the electronic monitoring device; they therefore do not form a current loop. In this case, the occurrence of an electrical short circuit between the two individual wires can be used to signal the passage of melt, so that an electrically conductive connection to the melt, e.g. via a bottom electrode, is not necessary.
  • the electrode must be arranged at a certain distance from the coil. Since the temperature rises rapidly with the distance from the coil to values which are above approximately 250 ° C., the electrode is preferably surrounded with inorganic insulation material, which in turn is surrounded by a closed tubular metal jacket. Such electrodes can be used up to temperatures of about 1000 ° C with appropriate material selection.
  • Fig. L shows schematically a cross section through an induction crucible furnace with a device for monitoring the penetration of melt through a crack according to the prior art.
  • the crucible 1 is made up of an inner layer 1.1, an outer layer 1.3 and an intermediate thin thermal insulation layer 1.2 made of asbestos.
  • an electrode 4 is inserted, which produces an electrically conductive connection from the melt 3 to the earth.
  • An inductor coil 2 is placed around the outside of the crucible 1. At the two ends of the inductor coil 2, the supply voltage is applied, which: by a rule baren three-phase transformer 8 is supplied.
  • the reactive power requirement of the furnace is compensated by a capacitor battery.
  • the LC combination 6, 7 serves to symmetrize the single-phase load of the coil compared to the three-phase Ne
  • a monitoring device 10 is used, consisting of a blocking choke 11, a DC voltage source 12 and a DC indicator 13. As soon as melt 3 hits the inductor coil 2 through a crack 9 in the crucible wall , the electrical resistance decreases, as a result of which the direct current measuring device 13 indicates a noticeable deflection.
  • the inductor coil 2 Due to the fact that the inductor coil 2 has to be constantly cooled by flowing water inside it, there is a constant current path from the inductor coil 2 to earth, which is represented by a resistor 14. For this reason, a small current constantly flows through the resistance measuring device 10. Resistance changes that are not significantly greater than the constant resistance 14 can therefore not be reliably detected by the resistance monitoring device 10.
  • FIG. 2 shows a section of a crucible wall, electrodes according to the invention being provided.
  • the inner crucible layer 1.1, the heat insulating layer 1.2 and the outer crucible layer 1.3 which, as usual, is designed as a ceramic spreading layer covering the inside of the coil.
  • the inductor coil 2 On the outer side of the crucible is the inductor coil 2, the conductors of which have an inner cavity 2.1 through which cooling water flows.
  • spirally wound electrodes 15 and 16 are arranged. Either only the electrode 15 or the electrode 16 or both can be used. The slope of these electrodes 15, 16 corresponds to the slope of the In Ductor coil 2.
  • One electrode 15 lies exactly in the middle between two neighboring windings of the inductor coil 2; Therefore, it is particularly suitable for the early Signalisier ist of advancing through a crack 9 melt, which could result in their further advance to a W-making domestic circuit.
  • the turns of the electrode 16 lie exactly at the level of the turns of the inductor coil 2; It is therefore particularly suitable for early warning of a connection between the molten pool and the coil, which can lead to a dangerous voltage between the melt and earth if the bottom electrode is not fully functional.
  • the distance between the melt and the electrode is denoted by d E
  • the distance between the melt and the inductor is denoted by d s . Since the field strength between the coil and the melt is essentially constant, the ratio of the voltage U E induced in the electrode 15, 16 to the voltage U s induced in the coil 2 is the same
  • the voltage at the electrode is also only about 10% less than the voltage of the coil. If there is a voltage of 3000 V on the coil, for example, then there is a maximum potential difference of 300 V between the coil and the electrode. It is easy to see that the risk of an electrical flashover between the coil and the electrode is thus considerably less than in the case of the Known electrodes, in which a potential difference of about 3000 V would occur between the coil and the electrode in the present example.
  • Fig. 3 shows a cross section through a high temperature resistant electrode.
  • the electrode is formed with two wires 17 running in parallel.
  • the two wires 17 are surrounded by inorganic insulating material 18, which in turn is surrounded by a closed tubular metal jacket 19.
  • inorganic insulating material 18 With a corresponding design of the outer jacket, such electrodes can be used up to temperature ranges of approximately 1000 ° C., for example also on the side of the insulation layer facing the weld pool. Since the potential differences between the electrode and the inductor coil remain small, the continuous metal jacket of the electrode does not have to be insulated separately from the spit. With this configuration of the electrode, the change in resistance can be monitored either between the melt and the electrode, or between the two electrode wires and the electrode jacket.
  • the electrode according to the invention can also be used to measure the moisture released when starting up a new crucible.
  • This moisture comes to the surface in the form of water vapor between the coil turns.
  • the steam condenses to water on the water-cooled coil conductors.
  • This water reduces the electrical creep resistance of the coil insulation, so that considerable creeping currents can occur between the turns when the nominal coil voltage is applied, to mica phenomena and to flashovers with subsequent turns.
  • the oven must therefore be operated with reduced voltage until the moisture is sufficiently reduced. In the absence of an objective measurement method, one has so far only relied on empirical values. Using the spiral electrode according to the invention, however, it can be concluded from the measured insulation resistance between the electrode and the coil or between two electrodes that the water content of the crucible wall.

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Abstract

Bei einem Induktionstiegelofen, dessen Wand aus einer inneren Tiegelschicht (1.1), einer Wärmeisolierschicht (1.2) sowie einer äußeren Tiegelschicht (1.3) besteht, sind an einer geeigneten Stelle innerhalb der Wand (1.3) spiralförmig gewickelte Elektroden (15, 16) angeordnet. Die Steigung der Elektroden (15, 16) entspricht der Steigung der Induktorspule (2). Sobald durch einem Riß (9) metallische Schmelze aus dem Tiegel bis zu einer der Überwachungselektroden (15) vorgedrungen und damit eine elektrische Verbindung zu der Überwachungselektrode hergestellt hat, wird dies in einem externen Überwachungsgerät angezeigt. Aufgrund der Tatsache, daß die Steigung von Überwachungselektroden (15, 16) und Induktorspule (2) übereinstimmt, ist die in der Überwachungselektrode (15, 16) induzierte spannung allein abhängig von dem Verhältnis des Abstandes Schmelze/Überwachungselektrode (dE) zum Abstand Schmelze/Induktorspule (dS).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Induktionstiegelofen mit einem Tiegel aus Feuerfestmaterial, einer am Tiegel außen angebrachten Induktorspule und einer spiralförmig gewickelten, in die Tiegelwand eingesetzten Elektrode zur Überwachung des Tiegels auf Risse durchdringende Schmelze.
  • Bei Induktionstiegelöfen sind die Schmelze und die Induktorspule, die das die Schmelze erwärmende Wechselfeld erzeugt, nur durch einen verhältnismäßig dünnwandigen Tiegel aus oxidischem Feuerfestmaterial getrennt. Die Tiegelwandstärke wird so dünn wie möglich ausgeführt, da mit zunehmender Tiegelwanddicke die elektrische Blindleistung des Ofens wesentlich zunimmt, die dann durch größere Kondensatorbatterien kompensiert werden muß.
  • Bei solch dünnen Tiegelwänden besteht jedoch die Gefahr, daß durch Risse im Tiegel Schmelze bis zur Spule vordringt. So kann dann eine leitende Verbindung zwischen der Schmelze und der Induktorspule, an der Spannungen von mehreren tausend Volt liegen können, entstehen. Dadurch kann das Bedienungspersonal bei Manipulationen in der Schmelze z.B..bei einer Probenentnahme, bei Temperaturmessungen usw., erheblich gefährdet werden.
  • Zusätzlich kann die durch den Riß ausgetretene Schmelze den isolierenden Zwischenraum zwischen zwei Spulenwindungen überbrücken, wodurch ein Windungsschluß entsteht. Dabei fließen dann größere Ströme von der einen Windung zur anderen, es kommt zur Lichtbogenbildung, zu Anschmelzungen an den Leitern, zu einer örtlichen Zerstörung der Leiter und zum Ausfließen des in der Induktorspule fließenden Kühlwassers. Abgesehen von der Gefahr, daß sich dann flüssiges Metall und Wasser mischen, wird auch die Spule betriebsunfähig.
  • Man hat deshalb versucht, Einrichtungen zu schaffen, die einerseits eine Gefährdung des.Betriebspersonals verhindern und andererseits beim Vordringen von Schmelze rechtzeitig ein Warnsignal geben, bevor größere Schäden an der Induktorspule entstehen.
  • Eine bekannte Maßnahme besteht darin, daß im Boden des feuerfesten Tiegels Elektroden eingesetzt sind, die eine elektrisch leitende Verbindung von der Schmelze zur Erde herstellen. Die Energieversorgung der Induktorspule ist durch einen Transformator potentialfrei ausgeführt. Mit Hilfe einer Meßeinrichtung, die im wesentlichen eine Gleichstromquelle, ein Gleichstrommeßgerät und eine Drossel, welche als Sperre für die Wechselspannung des Energieversorgungskreises der Induktorspule wirkt, enthält, wird der Isolationswiderstand der Spule gegen Erde und damit gleichzeitig gegenüber der Schmelze überwacht. Falls nun durch einen Riß im Tiegel Schmelze bis zur Spule vordringt, wird der elektrische Widerstand zwischen Schmelze und Spule stark verringert, was im Strommeßgerät erkannt wird und eine Alarmmeldung sowie evtl. auch eine automatische Abschaltung der Anlage zur Vermeidung der oben erwähnten Gefahren auslöst.
  • Nachteilig bei diesem bekannten System ist die Tatsache, das die Schmelze bis zur Spule vorgedrungen sein muß, bevor eine Anzeige erfolgt. Eine an und für sich möglich erscheinende Messung der Verringerung des elektrischen Widerstandes zwischen der Spule und der sich ihr in einem Riß nähernden, Schmelze ist praktisch nicht durchführbar, weil.dieser elek. trische Widerstand noch groß ist gegenüber dem durch die Wa serkühlung der Spule bedingten Ableitwiderstand zwischen Spule und Erde. Dazu kommt, daß unter manchen Bedingungen auch die Verbindung von der Schmelze zur Erde, die ja Voraussetzung für diese Art der Überwachung ist, unsicher werden kann.
  • Es ist auch schon eine Überwachungseinrichtung bekannt, die ein Austreten von Schmelze anzeigt, bevor eine elektrisch leitende Verbindung zur Spule hergestellt ist. Hierzu werde in die Tiegelwand Schirmelektroden eingesetzt, die die ganz Höhe der Induktorspule überdecken und aus elektrisch leiter dem Material bestehen.Diese Elektroden sind in axialer Rict tung geschlitzt, um Kurzschlußströme zu vermeiden, die durc das von der Induktorspule erzeugte elektromagnetische Feld induziert werden würden. Überwacht man nun in der zuvor be. schriebenen Weise den elektrischen Widerstand zwischen Schmelze und dieser Schirmelektrode, so ergibt sich bereit; eine Anzeige, wenn die Schmelze erst bis zu dieser Elektror vorgedrungen ist. So verbleibt mehr Zeit, um Gegenmaßnahme ergreifen zu können oder um einen Schmelzvorgang noch been zu können, bevor der Ofen abgeschaltet werden muß. Wegen d Temperaturverhältnisse in der-Tiegelwand müssen diese Elek troden nahe bei der kalten Induktorspule eingebaut werden. Bei Spulen, die so gebaut sind, daß aus der'Auskleidung he rührender Wasserdampf durch die Spule hindurch austreten kann, müßte eine Isolation zwischen dieser Elektrode und der Spule ebenfalls wasserdampfdurchlässig sein. In feuchtem Zustand könnte somit ihr Isolationswiderstand nicht hoch sein. Da die Elektrode von ihrer Aufgabenstellung her die ganze Höhe der Spule überdeckt, ist dann die Gefahr groß, daß sie die Spannung zwischen Anfang und Ende der Induktorspule, die mehrere tausend Volt betragen kann, kurzschließt.
  • Aus der FR-PS 675 969 ist ein Induktionstiegelofen bekannt, in dessen Tiegelwand eine bifilare, spiralförmige Wicklung aus Widerstandsdraht eingewickelt ist. Durch die bifilare Anordnung soll ein induktionsfreier Aufbau erreicht werden. Sobald die vordringende Schmelze die Isolation zwischen den beiden Drähten zerstört oder einen der beiden Drähte unterbricht, wird dies als Widerstandsänderung in einer als Widerstandsbrücke ausgebildeten Auswerteschaltung erkannt und angezeigt. Auch bei dieser Ausführung besteht die Gefahr des : elektrischen Kurzschlusses aufgrund der hohen Spannungen zwischen Überwachungselektrode und Induktionsspule.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zur Überwachung eines Induktionstiegelofens anzugeben, die die gesamte Höhe der Induktorspule überdeckt, jedoch gegenüber der Induktorspule an keiner Stelle eine Potentialdifferenz annimmt, welche mehr als etwa 20 % der Spulenspannung beträgt, so daß die Gefahr eines Kurzschlusses verringert oder ganz beseitigt wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elektrode mit der gleichen Steigung wie die Windungen der Induktorspule ausgeführt ist.
  • Die erfindungsgemäße Elektrode stellt ein genaues Abbild der Induktorspule dar, wobei lediglich ihr Durchmesser geringfügig vom Durchmesser der Spule abweicht. Aufgrund dieser Ausbildung ist die Elektrode mit praktisch den gleichen magnetischen Wechselfeldern verkettet wie die Induktorspule selbst. In ihr wird somit an jeder Stelle praktisch die gleiche Spannung induziert wie in der Spule. Da im Raum zwischen Spule und Schmelze die magnetische Feldstärke im wesentlichen konstant ist, ist das Verhältnis der Spannung die in der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrode induziert wird, zu der Spannung in der Induktorspule abhängig vom Abstand der Elektrode zur Induktorspule und zur Schmelze und kann deshalb durch eine geeignete Lage wunschgemäß gesteuert werden.
  • Vorzugsweise wird die Elektrode möglichst nahe an der Induktorspule angeordnet. Je näher die Elektrode an der Induktorspule liegt, desto kleiner werden die Spannung zwischen Elektrode und Spule sowie die thermische Belastung der Elektrode und desto weniger wird die Isolation zwischen Elektrode und Spule belastet. Der Abstand zwischen Elektrode und Spule wird praktisch nur noch davon bestimmt, wie frühzeitig ein Riß in der Tiegelwand erkannt werden soll.
  • Vorteilhafterweise sind die Windungen der Elektrode in gleicher Höhe mit den Windungen der Induktorspule angeordnet (15 in Bild 2). Dadurch ergibt sich ein optimaler Schutz gegen eine unbemerkte metallische Verbindung zwischen Schmelze und Induktorspule, durch die das Schmelzbad ein gefährlich hohes Spannungspotential annehmen könnte.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Windungen der Elektrode in Höhe der Isolationszwischenräume zwischen zwei benachbarten Windungen der Induktorspule angeordnet (16 in Bild 2). Dies ergibt einen optimalen Schutz gegen Windungsschlüsse durch austretende Schmelze.
  • Die Elektrode kann aus einem oder auch aus zwei mit Abstand nebeneinander liegenden Einzeldrähten bestehen. Falls zwei nebeneinander liegende Einzeldrähte verwendet werden, sind diese an ihrem von der elektronischen Überwachungsvorrichtung abgewandten Ende nicht miteinander verbunden; sie bilden somit keine Stromschleife. In diesem Fall kann das Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den beiden Einzeldrähten zur Signalisierung des Durchtretens von Schmelze benutzt werden, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zur Schmelze, z.B. über eine Bodenelektrode, nicht nötig ist.
  • Soll eine möglichst frühzeitige Erkennung einer Rißbildung im Tiegel erreicht werden, so muß die Elektrode in einem gewissen Abstand von der Spule angeordnet werde. Da die Temperatur mit dem Abstand von der Spule schnell ansteigt zu Werten, die über etwa 250° C liegen, wird die Elektrode vorzugsweise mit anorganischem Isolationsmaterial umgeben, das seinerseits von einem geschlossenen rohrförmigen Metallmantel umgeben ist. Derartige Elektroden können bei entsprechender Materialauswahl bis zu Temperaturen von etwa 1000° C eingesetzt werden.
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
  • Fig. l zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Induktionstiegelofen mit einer Einrichtung zur Überwachung des Durchdringens von Schmelze durch einen Riß gemäß dem Stand der Technik. Der Tiegel 1 ist aus einer inneren Schicht 1.1, einer äußeren Schicht 1.3 und einer dazwischenliegenden dünnen Wärmeisolierschicht 1.2 aus Asbest aufgebaut. Im Boden des Tiegels 1 ist eine Elektrode 4 eingesetzt, die eine elektrisch leitende Verbindung von der Schmelze 3 zur Erde herstellt. Außen um den Tiegel 1 ist eine Induktorspule 2 herumgelegt. An den beiden Enden der Induktorspule 2 wird die Versorgungsspannung angelegt, die:von einem regelbaren Drehstromtransformator 8 geliefert wird. Der Blindleistungsbedarf des Ofens wird von einer Kondensatorbatte: kompensiert. Die LC-Kombination 6, 7 dient zur Symmetrier der Einphasenlast der Spule gegenüber dem dreiphasigen Ne
  • Zur Überwachung des elektrischen Widerstandes zwischen de: Schmelzbad 3 und der Induktorspule"2 dient eine Überwachu vorrichtung 10, bestehend aus einer Sperrdrossel 11, eine Gleichspannungsquelle 12 und einem Gleichstromanzeigegerä 13. Sobald durch einen Riß 9 in der Tiegelwand Schmelze 3 auf die Induktorspule 2 trifft, verringert sich der elekt: sche Widerstand, wodurch das Gleichstrommeßgerät 13 einen merkbaren Ausschlag anzeigt.
  • Infolge der Tatsache, daß die Induktorspule 2 ständig dur in ihrem Inneren fließendes Wasser gekühlt werden muß, be steht ein ständiger Strompfad von der Induktorspule 2 zur Erde, der durch einen Widerstand 14 dargestellt ist. Aus diesem Grund fließt über die Widerstandsmeßeinrichtung 10 ständig ein geringer Strom. Widerstandsänderungen, die nicht wesentlich größer sind als der ständig vorhandene Widerstand 14, können deshalb von der Widerstandsüberwachungseinrichtung 10 nicht sicher erkannt werden.
  • Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Tiegelwand, wobei erfindungsgemäße Elektroden vorgesehen sind. Man erkennt wiederum die innere Tiegelschicht 1.1, die Wärmeisolierschicht 1.2 sowie die äußere Tiegelschicht 1.3, die hier, wie üblich, als eine die Spuleninnenseite bedeckende kera mische Ausstreichschicht ausgebildet ist. An der Außensei des Tiegels befindet sich die Induktorspule 2, deren Leiter einen inneren Hohlraum 2.1 besitzen, durch den Kühlwasser fließt. An einer geeigneten Stelle der Wand sind spiralförmig gewickelte Elektroden 15 bzw. 16 angeordnet. Dabei kann wahlweise nur die Elektrode 15 oder die Elektrode 16 oder auch beide eingesetzt werden. Die Steigung dieser Elektroden 15, 16 entspricht der Steigung der Induktorspule 2. Die eine Elektrode 15 liegt genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten.Windungen der Induktorspule 2; sie eignet sich deshalb besonders zur frühzeitigen Signalisierierung von durch einen Riß 9 vordringende Schmelze, die bei ihrem weiteren Vordringen zu einem Win- dungsschluß führen könnte. Die Windungen der Elektrode 16 liegen genau in Höhe der Windungen der Induktorspule 2; sie eignet sich deshalb besonders zur frühzeitigen Warnung vor einer Verbindung zwischen Schmelzbad und Spule, die bei'nicht voll funktionsfähiger Bodenelektrode zu einer gefährlichen Spannung zwischen Schmelze und Erde führen kann.
  • In Fig. 2 ist der Abstand zwischen der Schmelze und der Elektrode mit dE, der Abstand zwischen der Schmelze.und der Induktorspule mit ds bezeichnet. Da die Feldstärke zwischen Spule und Schmelze im wesentlichen konstant ist, ist das Verhältnis der -in der Elektrode 15, 16 induzierten Spannung UE zu der in der Spule 2 induzierten Spannung Us gleich
    Figure imgb0001
  • Beträgt beispielsweise der Abstand zwischen der Elektrode und der Spule nur 10% der Tiegelwandstärke, so ist die Spannung an der Elektrode auch nur etwa 10% kleiner als die Spannung der Spule. Liegt an der Spule beispielsweise eine Span- ' nung 3000 V, so ergibt sich dann zwischen Spule und Elektrode eine maximale Potentialdifferenz von 300 V. Es ist leicht einzusehen, daß damit die Gefahr eines elektrischen Überschlags zwischen Spule und Elektrode wesentlich geringer ist als bei den bekannten Elektroden, bei denen sich im vorliegenden Beispiel eine Potentialdifferenz von etwa 3000 V zwischen Spule und Elektrode einstellen würde.
  • Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine hochtemperaturfeste Elektrode. Dabei ist die Elektrode mit zwei parallellaufenden Drähten 17 ausgebildet. Die beiden Drähte 17 sind von anorganischem Isoliermaterial 18 umgeben, das seinerseits wieder von einem geschlossenen rohrförmigen Metallmantel 19 umgeben ist. Derartige Elektroden können bei entsprechender Ausführung des Außenmantels bis zu Temperaturbereichen von etwa 1000°C eingesetzt werden, beispielsweis auch noch auf der dem Schmelzbad zugewandten Seite der a isolationsschicht. Da die Potentialdifferenzen zwischei a trode und Induktorspule klein bleiben, muß der durchgehende Metallmantel der Elektrode nicht gesondert gegen die Sptie isoliert werden. Die Überwachung auf Widerstandsänderung kann bei dieser Ausgestaltung der Elektrode entweder zwischen Schmelze und Elektrode, oder zwischen den beiden Elektrodendrähten und Elektrodenmantel erfolgen.
  • Falls die erfindungsgemäße Elektrode von einem wasserdurchlässigen Isoliermantel umhüllt ist, kann sie auch dazu verwendet werden, die beim Anfahren eines neuen Tiegels freiwerdende Feuchtigkeit zu messen. Diese Feuchtigkeit tritt in Form von Wasserdampf zwischen den Spulenwindungen an die Oberfläche. An den wassergekühlten Spulenleitern kondensiert der Dampf zu Wasser. Dieses Wasser vermindert die elektrische Kriechfestigkeit der Spulenisolation, so daß es beim Anlegen der Spulennennspannung zu erheblichen Kriechströmen zwischen den Windungen kommen kann, zu Glimmerscheinungen und zu Überschlägen mit anschließendem Windungsschluß. Der Ofen muß deshalb so lange mit verminderter Spannung betrieben werden, bis die Feuchtigkeit weit genug abgebaut ist. In Ermangelung einer objektiven Meßmethode ist man bisher nur auf Erfahrungswerte angewiesen. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spiralelektrode kann jedoch aus dem gemessenen Isolationswiderstand zwischen Elektrode und Spule oder zwischen zwei Elektroden auf den Wassergehalt der Tiegelwand geschlossen werden.

Claims (6)

1. Induktionstiegelofen mit einem Tiegel (1) aus Feuerfestmaterial, einer am Tiegel (1) außen angebrachten Induktorspule (2) und einer spiralförmig gewickelten, in die Tiegelwand eingesetzten Elektrode (15, 16) zur Überwachung des Tiegels (1) auf Risse (9) durchdringende Schmelze (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15, 16) mit der gleichen Steigung wie die Windungen der Induktorspule (2) ausgeführt ist.
2. Induktionstiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15, 16) möglichst nahe an der Induktorspule (2) angeordnet ist.
3. Induktionstiegelofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Elektrode (16) in gleicher Höhe mit den Windungen der Induktionsspule (2) angeordnet sind.
4. Induktionstiegelofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Elektrode (15) in Höhe der Isolationszwischenräume zwischen zwei benachbarten Windungen der Induktorspule (2) angeordnet sind.
5. Induktionstiegelofen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15, 16) aus zwei Einzeldrähten besteht, die mit einigem .Abstand nebeneinander laufen.
6. Induktionstiegelofen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15, 16) mit einem anorganischen Isoliermaterial (18) umhüllt und von einem Metallmantel (19) umgeben ist.
EP79101680A 1978-06-05 1979-05-31 Induktionstiegelofen Expired EP0005838B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT79101680T ATE120T1 (de) 1978-06-05 1979-05-31 Induktionstiegelofen.

Applications Claiming Priority (2)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0781785B2 (ja) * 1989-03-13 1995-09-06 富士電機株式会社 誘導加熱による金属溶湯炉
JP2722794B2 (ja) * 1990-08-01 1998-03-09 富士電機株式会社 低融点金属対策を施したるつぼ形誘導炉
JP3407749B2 (ja) * 1992-09-03 2003-05-19 富士電機株式会社 誘導炉の棚吊り保護装置
US10598439B2 (en) 2011-05-23 2020-03-24 Inductotherm Corp. Electric induction furnace lining wear detection system
MX338810B (es) 2011-05-23 2016-04-29 Inductotherm Corp Horno de induccion electrico con sistema de deteccion de desgaste de forro.

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR675969A (fr) * 1928-06-05 1930-02-17 Perfectionnements aux fours électriques à induction
FR741578A (de) * 1933-02-14
FR836760A (fr) * 1937-10-06 1939-01-25 Swift Levick & Sons Ltd Four électrique à induction
DE742270C (de) * 1940-01-20 1943-11-26 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrischen kabelaehnlichen Heizkoerpers
DE1127034B (de) * 1959-05-29 1962-04-05 Bbc Brown Boveri & Cie Vorrichtung zur Signalisierung einsetzender und Verhuetung vollstaendiger Schmelztiegeldurchbrueche
FR1298096A (fr) * 1961-08-17 1962-07-06 Asea Ab Améliorations aux procédés pour indiquer les défauts dans les creusets des fours de fusion à induction
DE2005240B2 (de) * 1970-02-05 1971-08-05 Norddeutsche Affinerie, 2000 Hamburg Induktionstiegelofen mit ueberwachungseinrichtung fuer den tiegel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR741578A (de) * 1933-02-14
FR675969A (fr) * 1928-06-05 1930-02-17 Perfectionnements aux fours électriques à induction
FR836760A (fr) * 1937-10-06 1939-01-25 Swift Levick & Sons Ltd Four électrique à induction
DE742270C (de) * 1940-01-20 1943-11-26 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrischen kabelaehnlichen Heizkoerpers
DE1127034B (de) * 1959-05-29 1962-04-05 Bbc Brown Boveri & Cie Vorrichtung zur Signalisierung einsetzender und Verhuetung vollstaendiger Schmelztiegeldurchbrueche
FR1298096A (fr) * 1961-08-17 1962-07-06 Asea Ab Améliorations aux procédés pour indiquer les défauts dans les creusets des fours de fusion à induction
DE2005240B2 (de) * 1970-02-05 1971-08-05 Norddeutsche Affinerie, 2000 Hamburg Induktionstiegelofen mit ueberwachungseinrichtung fuer den tiegel

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