NL192274C - Apparatus and method for induction melting of an amount of metal without a holder. - Google Patents
Apparatus and method for induction melting of an amount of metal without a holder. Download PDFInfo
- Publication number
- NL192274C NL192274C NL9001005A NL9001005A NL192274C NL 192274 C NL192274 C NL 192274C NL 9001005 A NL9001005 A NL 9001005A NL 9001005 A NL9001005 A NL 9001005A NL 192274 C NL192274 C NL 192274C
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- metal
- melting
- amount
- coil
- filling
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/12—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces with electromagnetic fields acting directly on the material being heated
Description
1 1922741 192274
Inrichting en werkwijze voor het inductiesmelten van een hoeveelheid metaal zonder een houderApparatus and method for induction melting of an amount of metal without a holder
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het inductiesmelten van een hoeveelheid metaal zonder een houder, welke inrichting voorzien is van een inductiespoel met een aantal windingen die een 5 volume bepalen voor het daarin opnemen van een hoeveelheid metaal, waaibij de inductiespoel is ingericht voor het uitoefenen van een elektromagnetische kracht op het metaal die toeneemt naar het onderste gedeelte van het metaal en van een orgaan voor het bekrachtigen van de spoel.The invention relates to a device for induction melting of an amount of metal without a holder, which device is provided with an induction coil with a number of turns defining a volume for receiving an amount of metal, the induction coil being designed for exerting an electromagnetic force on the metal which increases towards the lower part of the metal and of a coil energizing member.
Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 2.686.864. In deze inrichting neemt de diameter van de windingen van de inductiespoel naar beneden toe af, waardoor de elektromagnetische 10 kracht die op het metaal uitgeoefend wordt naar beneden toe toeneemt. Hierdoor wordt de hoeveelheid metaal die moet worden gesmolten in de ruimte zwevend gehouden terwijl het metaal wordt verhit. Op deze wijze wordt bij de vervaardiging van metalen gietstukken verontreiniging van het metaal met insluitingen die niet een metaal zijn, vermeden. Echter verbruikt het zwevend smelten een grote hoeveelheid energie, mede doordat het zwevende metaal een grote oppervlaktegebied heeft, hetgeen een bron van warmteverlies door 15 straling is. Hierdoor is er extra energie nodig voor het in stand houden van de temperatuur van het metaal.Such a device is known from U.S. Pat. No. 2,686,864. In this device, the diameter of the coils of the induction coil decreases downwards, so that the electromagnetic force exerted on the metal increases downwards. This keeps the amount of metal to be melted floating in the space while the metal is heated. In this way, contamination of the metal with non-metallic inclusions is avoided in the manufacture of metal castings. However, the floating melting consumes a large amount of energy, partly because the floating metal has a large surface area, which is a source of heat loss due to radiation. This requires extra energy to maintain the temperature of the metal.
Het is een doel van de onderhavige uitvinding een inrichting voor het inductiesmelten van een metaal zonder een houder te verschaffen, welke inrichting relatief weinig energie vereist voor het smelten van het metaal, waarbij tevens verontreiniging van het gesmolten metaal voorkomen wordt.It is an object of the present invention to provide a device for induction melting of a metal without a holder, which device requires relatively little energy for melting the metal, while also preventing contamination of the molten metal.
Hiertoe wordt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding gekenmerkt 20 doordat de inrichting verder voorzien is van een steunorgaan voor het van onder af steunen van het metaal, en van een orgaan voor het op een tevoren gekozen temperatuur houden van het steunorgaan, waarbij het steunorgaan voorzien is van een opening daardoorheen voor het afvoeren van gesmolten metaal. Doordat de hoeveelheid metaal voordat deze is gesmolten vrij op het steunorgaan rust en opgesloten wordt door het elektromagnetische veld, is er minder energie nodig om het metaal in positie te houden dan om het metaal 25 te laten zweven. Omdat het steunorgaan op een tevoren gekozen temperatuur gehouden wordt, die betrekkeiijk laag is in vergelijking met die van het gesmolten metaal, zal het metaal dicht bij het steunorgaan in vaste vorm blijven. In de loop van het inductief smelten zal een hoeveelheid slakken en verontreinigingen door het opgewekte elektromagnetische veld naar het oppervlak van het gesmolten metaal migreren. Wanneer het vloeibare metaal door de bodem van de hoeveelheid metaal in vaste vorm heenbreekt en door 30 de opening heengaat, zullen de geconcentreerde slakken zich afzetten langs de buitenomtrek van het steunorgaan, waardoor het door de opening heengaande gesmolten metaal gezuiverd is.To this end, a device of the type mentioned in the opening paragraph according to the invention is characterized in that the device is further provided with a support member for supporting the metal from below, and with a member for keeping the support member at a preselected temperature the support member having an opening therethrough for discharging molten metal. Because the amount of metal before it melts rests freely on the support member and is trapped by the electromagnetic field, less energy is required to hold the metal in position than to float the metal. Since the support member is held at a preselected temperature, which is relatively low compared to that of the molten metal, the metal will remain solid near the support member. In the course of inductive melting, an amount of slag and impurities will migrate to the surface of the molten metal through the generated electromagnetic field. As the liquid metal breaks through the bottom of the solid metal amount and passes through the opening, the concentrated slag will deposit along the outer circumference of the support member, thereby purifying the molten metal passing through the opening.
Op zich is het gebruik van een gekoeld steunorgaan voor het van onderaf steunen van een hoeveelheid metaal, waarbij het steunorgaan voorzien is van een opening bekend uit het Duitse "Offenlegungsschrift” 2.907.020. De hierin beschreven inrichting is echter een inrichting voor het verdampen van elektrisch 35 geleidende materialen, in het bijzonder te gebruiken bij halfgeleidertechnieken. De opening in het steunorgaan dient daarbij uitsluitend voor het in de inductiespoel toevoeren van te verdampen materiaal.The use per se of a cooled support member for supporting an amount of metal from below, wherein the support member is provided with an opening known from the German "Offenlegungsschrift" 2,907,020. However, the device described herein is a device for evaporating electrically conductive materials, in particular for use in semiconductor techniques, the opening in the support member serving only for the supply of material to be evaporated into the induction coil.
Volgens de uitvinding heeft het steunorgaan bij voorkeur de vorm van een ring.According to the invention, the support member is preferably in the form of a ring.
Een voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de inrichting een smeltring bevat geplaatst langs de rand van de opening in het steunorgaan, waarbij de smeltring van 40 een materiaal is dat identiek is aan dat van de hoeveelheid metaal. Op deze wijze wordt voorkomen dat, wanneer het in de bodem van de hoeveelheid metaal gesmolten ”gat” groter is dan de diameter van de opening, het gesmolten metaal dat door de opening stroomt in contact komt met het materiaal van het steunorgaan en aldus daarmee verontreinigd wordt.A preferred embodiment of a device according to the invention is characterized in that the device contains a melting ring placed along the edge of the opening in the support member, the melting ring of 40 being a material identical to that of the amount of metal. In this way, when the molten "hole" in the bottom of the amount of metal molten exceeds the diameter of the opening, the molten metal flowing through the opening is prevented from coming into contact with the material of the support member and thus contaminated therewith is going to be.
Wanneer de inrichting een oigaan bevat voor het verhinderen van het in zweving komen van het metaal, 45 dan wordt voorkomen dat het door een gedeeltelijke zweving gecreëerde overmatige oppervlak een bron van warmteverlies door straling woidt, hetgeen het smeltrendement van de inrichting zou doen afnemen. Bij voorkeur wordt het orgaan gevormd door de bovenste windingen van de inductiespoel die gewonden zijn in een richting tegengesteld aan die van de overige windingen.If the device contains an ogant to prevent the metal from floating, 45 then the excessive surface created by a partial floating is prevented from generating a source of heat loss from radiation, which would decrease the melting efficiency of the device. Preferably, the member is formed by the top windings of the induction coil wound in a direction opposite to that of the other windings.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het inductief smelten van een hoeveelheid 50 metaal zonder een houder, bevattende de stappen van het plaatsen van de hoeveelheid metaal in een inductiespoel, het produceren van een elektromagnetisch veld binnen de inductiespoel voor het opwekken van een elektromagnetische kracht die toeneemt naar het onderste gedeelte van de spoel voor het doen smelten van de hoeveelheid metaal, die op een steunorgaan wordt geplaatst, waarbij het steunorgaan voorzien is van een opening voor het afvoeren van het gesmolten metaal, dat het steunorgaan op een 55 tevoren gekozen temperatuur gehouden wordt, dat de stap van het plaatsen van de hoeveelheid metaal in de inductiespoel het eerst plaatsen van een gedeelte van de hoeveelheid metaal binnen het elektromagnetische veld en het vervolgens plaatsen van de gehele hoeveelheid metaal binnen het elektromagnetische veld 1192274 2 omdat nadat het gedeelt van de hoeveelheid metaal een tevoren gekozen temperatuur heeft bereikt. Door de hoeveelheid metaal slechts gedeeltelijk binnen de inductiespoel te plaatsen kan het gedeelte van het metaal binnen de inductiespoel worden oververhit zonder dat het onderste gedeelte van de hoeveelheid metaal smelt en zonder dat het vloeibare metaal voortijdig door de opening heen zal gaan. Pas wanneer het 5 vloeibare metaal op de gewenste temperatuur is, wordt de hoeveelheid metaal geheel binnen de inductiespoel geplaatst waarna het smelten van de rest van het metaal zeer snel plaatsvindt en kan het gesmolten metaal bij de gewenste temperatuur via de opening bijvoorbeeld in een gereedstaande gietvorm stromen. De stap van het gedeeltelijk en geheel plaatsen van de hoeveelheid metaal in de inductiespoel wordt bij voorkeur gerealiseerd door het verplaatsen van de inductiespoel.The invention also relates to a method for inductively melting an amount of 50 metal without a container, comprising the steps of placing the amount of metal in an induction coil, producing an electromagnetic field within the induction coil to generate an electromagnetic force increasing to the lower portion of the coil for melting the amount of metal placed on a support member, the support member having an opening for discharging the molten metal which the support member selects on a 55 temperature is maintained, that the step of placing the amount of metal in the induction coil first places a portion of the amount of metal within the electromagnetic field and then places the entire amount of metal within the electromagnetic field 1192274 2 because after the part of the amount of metal a preselected t temperature has reached. By placing the amount of metal only partially within the induction coil, the portion of the metal inside the induction coil can be overheated without the bottom portion of the amount of metal melting and without the liquid metal going through the opening prematurely. Only when the liquid metal is at the desired temperature, the amount of metal is placed entirely within the induction coil, after which the melting of the rest of the metal takes place very quickly and the molten metal at the desired temperature can pass through the opening, for example in a ready mold. flow. The step of placing the amount of metal in the induction coil partially and completely is preferably accomplished by displacing the induction coil.
De uitvinding wordt hierna toegelicht in een beschrijving aan de hand van een tekening. De tekening toont een uitvoeringsvorm die op dit tijdstip de voorkeur heeft.The invention is explained below in a description with reference to a drawing. The drawing shows a preferred embodiment at this time.
Figuur 1 is een schematisch aanzicht van een vulling van vast metaal die is geplaatst binnen de inductiespoel volgens de uitvinding en die wordt gedragen door een steun.Figure 1 is a schematic view of a solid metal fill placed within the induction coil of the invention and carried by a support.
15 Figuur 2 en figuur 3 tonen opeenvolgende stappen van het smelten van de vulling in de inductiespoel. In deze figuren is doorarcering het metaal in vaste toestand aangegeven.Figure 2 and Figure 3 show successive steps of melting the filling in the induction coil. In these figures solidification of the metal in solid state is indicated.
Figuur 4 is een schematisch aanzicht van het gesmolten metaal binnen in de inductiespoel volgens de uitvinding terwijl het in een gietvorm wordt geschonken.Figure 4 is a schematic view of the molten metal inside the induction coil of the invention as it is poured into a mold.
Figuur 5 is een schematisch aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de 20 vulling die moet worden gesmolten, is geplaatst op een verhoging die ten opzichte van de inductiespoel verplaatsbaar is.Figure 5 is a schematic view of another embodiment of the invention in which the fill to be melted is placed on an elevation movable relative to the induction coil.
Figuur 6 en figuur 7 zijn aanzichten met bijzonderheden van de steun.Figures 6 and 7 are views with details of the support.
Figuur 8 toont een andere uitvoeringsvorm van een steun volgens de uitvinding.Figure 8 shows another embodiment of a support according to the invention.
Figuur 9 en figuur 10 tonen andere uitvoeringsvormen van de uitvinding.Figure 9 and Figure 10 show other embodiments of the invention.
Figuur 1 is een schematisch aanzicht van de inductie-oven volgens de uitvinding. Een vulling 12 van vast metaal is geplaatst binnen een inductiespoel 10 met een aantal windingen 14. Bij bekrachtiging op bekende wijze genereert de spoel 10 een magneetveld dat wervelstromen in de vulling 12 induceert om daardoor de vulling te verhitten. De algemene beginselen van inductieverwarming en smelten zijn algemeen bekend en 30 behoeven hier niet in bijzonderheden te worden beschreven.Figure 1 is a schematic view of the induction furnace according to the invention. A solid metal fill 12 is disposed within an induction coil 10 having a plurality of turns 14. When energized in known manner, the coil 10 generates a magnetic field that induces eddy currents in the fill 12 to thereby heat the fill. The general principles of induction heating and melting are well known and need not be described in detail here.
De spoel 10 genereert tevens een elektromagnetische kracht op de vulling 12 bij bekrachtiging van de spoel 10. De windingen 14 zijn zo geschikt dat de elektromagnetische kracht die zij produceren, zal zijn geconcentreerd naar het onderste gedeelte van de vulling 12 toe. In de voorkeursuitvoering zijn de onderste windingen yerdubbeld, yerdrievoudigd of op andere wijze vermenigvuldigd naar de onderzijde van de spoel 35 toe. Anders kunnen de windingen 14 zo zijn geschikt dat de windingen naar de onderzijde van de vulling ......The coil 10 also generates an electromagnetic force on the fill 12 upon energization of the coil 10. The windings 14 are so suitable that the electromagnetic force they produce will be concentrated towards the bottom portion of the fill 12. In the preferred embodiment, the bottom turns are double, triple or otherwise multiplied toward the bottom of the coil 35. Otherwise, the windings 14 may be such that the windings towards the bottom of the filling ......
dicht bij de vulling 12 liggen dan de bovenaan gelegen windingen. Een ander alternatief is het verschaffen van een aantal afzonderlijke energiebronnen die elk overeenkomen met een ander gedeelte van de vulling 12 en de spoel 14 zodat met de onderste windingen een grotere elektrische energietoevoer is verbonden.the windings located at the top are close to the filling 12. Another alternative is to provide a number of separate energy sources, each corresponding to a different portion of the charge 12 and the coil 14 so that a larger electrical power supply is connected to the lower turns.
De vulling 12 rust voordat deze is gesmolten, op een steun 18 die is voorzien van een daardoorheen 40 lopende opening 20. De steun 18 is weergegeven als een ronde ring, maar behoeft niet rond te zijn. Echter verdient het de voorkeur dat de opening 20 rond is. De steun 18 is voorzien van middelen voor het in stand houden van een tevoren gekozen temperatuur die betrekkelijk laag is in vergelijking met de vulling 12 wanneer deze is gesmolten. Een kenmerkend middel voor het koelen van de steun 18 bestaat uit inwendige holtes 22 waardoorheen een vloeibaar koelmidde), toegevoerd door een pijp 24, circuleert. Voor de steun 18 45 is koper een materiaal dat de voorkeur heeft.The filling 12, before it has melted, rests on a support 18 which has an opening 20 passing therethrough. The support 18 is shown as a round ring, but need not be round. However, it is preferred that the opening 20 be round. The support 18 is provided with means for maintaining a preselected temperature which is relatively low compared to the filling 12 when it is melted. A typical means for cooling the support 18 consists of internal cavities 22 through which a liquid coolant supplied through a pipe 24 circulates. For support 18 45, copper is a preferred material.
De bovenste winding 16 van de inductiespoel 10 is gewonden in een richting tegengesteld aan die van de overige windingen 14 van de inductiespoel. Deze omgekeerde winding heeft het effect dat wordt verhinderd dat de vulling 12 gedeeltelijk in zweving komt of een ’’opper” vormt. Indien het metaal gedeeltelijk in zweving zou zijn, zou het door de gedeeltelijke zweving gecreëerde overmatige oppervlak een bron 50 van warmteverlies door straling zijn hetgeen het smeltrendement van de spoel zou doen af nemen. Deze soort spoel waarin de naar boven gerichte zwevingskracht wordt tegengewerkt door een kracht in de tegengestelde richting vanuit de bovenzijde van de spoel, is bekend als een ”opsluit”-spoel, in tegenstelling tot een zwevingsspoei als is beschreven in de Amerikaanse octrooien 2.686.864 en 4.578.552. Zonodig kunnen meer dan één van de bovenste windingen van de inductiespoel effectief worden gewikkeld in de 55 richting tegengesteld aan die van de resterende windingen in de spoel teneinde een voldoende naar beneden gerichte opsluitkracht te verschaffen om de naar boven gerichte zwevingskracht van de rest van u»i«Wir\rtAr> ί« Wa ααλο! tfinon Ia u/cri/on Mof ir» 7iMDt/irui Ifnmon Iran nr%Ir u/nnrlon unnrfcrtmon rl<w HAhniik 3 192274 te maken van een geschikt uitgevoerde passieve inductor, zoals een schijf, ring of dergelijke constructie die boven de vulling 12 is geplaatst en die de zwevingskrachten onderdrukt.The top turn 16 of the induction coil 10 is wound in a direction opposite to that of the other turns 14 of the induction coil. This reverse winding has the effect of preventing padding 12 from partially floating or forming a "stacker". If the metal were partially floating, the excess surface created by the partial floating would be a source 50 of heat loss from radiation which would decrease the melting efficiency of the coil. This type of coil in which the upwardly directed beating force is counteracted by a force in the opposite direction from the top of the coil is known as a "confinement" coil, as opposed to a beating spool as described in U.S. Patents 2,686,864 and 4,578,552. If necessary, more than one of the top windings of the induction coil can be effectively wound in the 55 direction opposite that of the remaining windings in the coil to provide a sufficient downwardly trapping force to provide the upwardly directed buoyancy of the rest of you. i «Wir \ rtAr> ί« Wa ααλο! tfinon Ia u / cri / on Mof ir »7iMDt / irui Ifnmon Iran nr% Ir u / nnrlon unnrfcrtmon rl <w HAhniik 3 192274 to make a suitably designed passive inductor, such as a disc, ring or similar construction above the filling 12 is placed and that suppresses the floating forces.
De vulling 12 in vaste vorm wordt binnen de spoel 10 geplaatst onmiddellijk naast de windingen 14 maar zonder daarmee in aanraking te komen. Benadrukt wordt nog eens dat er geen kroes wordt gebruikt. De 5 windingen 14 van de spoel zijn zo geplaatst dat de magnetische kracht die wordt opgewekt, het metaal steunt wanneer het is gesmolten, en het metaal opsluit in een cilindervormig volume dat concentrisch is met de hartlijn van de spoel, terwijl het in zweving komen van de smelt wordt verhinderd door de hierboven beschreven voorziening.The solid fill 12 is placed within the coil 10 immediately adjacent to the windings 14 but without contacting it. It is emphasized again that no crucible is used. The 5 windings 14 of the coil are positioned so that the magnetic force that is generated supports the metal when it is melted and traps the metal in a cylindrical volume that is concentric to the axis of the coil, while floating the melt is prevented by the above-described feature.
Bij het aanleggen van een spanning over de spoel 10 begint het metaal te smelten vanaf de bovenkant 10 van de vulling (het metaal 12 in vaste vorm is gearceerd aangegeven en het vloeibare metaal 12a is met stippels aangegeven) zoals getoond in figuur 2. Naar mate het smelten verder gaat, zoals getoond in figuur 3, neemt het vloeibare gedeelte 12a toe en verplaatst het zich naar beneden in de vulling. Vanwege de sterke magnetische krachten die worden geleverd door de extra windingen aan de voet van de inductiespoe! 10, loopt het vloeibare gedeelte 12a niet over de zijkanten van de vulling 12 maar blijft opgesloten in de 15 oorspronkelijke ruimte die door de vulling 12 in vaste vorm werd ingenomen.When a voltage is applied across the coil 10, the metal begins to melt from the top 10 of the fill (the metal 12 in solid form is indicated by hatching and the liquid metal 12a is indicated by dots) as shown in Figure 2. As the melting continues, as shown in Figure 3, the liquid portion 12a increases and moves down into the fill. Due to the strong magnetic forces supplied by the additional windings at the base of the induction coil! 10, the liquid portion 12a does not run over the sides of the filling 12 but remains confined in the original space occupied by the filling 12 in solid form.
Tenslotte smelt de warmte-overdracht vanuit het vloeibare metaal 12a naar de resterende vulling 12 in vaste vorm de gehele vulling 12 behalve een metalen rand die rechtstreeks rust op de steun 18. Wanneer het gedeelte van de vulling 12 in vaste vorm dat grenst aan de opening 20, tenslotte doorsmelt, zal het vloeibare metaal door de opening 20 heengaan en in de opening 30 van de gietvorm 32 vallen of in een 20 andere houder. De vulling 12 kan zo zijn bemeten dat deze hetzelfde volume heeft als de gietvorm 32. Omdat de steun 18 op een betrekkelijk lage temperatuur wordt gehouden door middel van de koeling met de pijp 24 en de inwendige holtes 22, zal het metaal dicht bij de steun 18, in figuur 4 aangegeven met 26, in vaste vorm blijven.Finally, the heat transfer from the liquid metal 12a to the remaining solid fill 12 melts the entire fill 12 except for a metal rim that rests directly on the support 18. When the portion of the fill 12 solid adjacent the opening 20, eventually melting through, the liquid metal will pass through the opening 20 and fall into the opening 30 of the mold 32 or into another container. The filling 12 may be sized to have the same volume as the mold 32. Since the support 18 is kept at a relatively low temperature by cooling with the pipe 24 and the internal cavities 22, the metal will be close to the support 18, denoted by 26 in Figure 4, remain in solid form.
De inductiesmeltwerkwijze volgens de uitvinding is gebleken het bijkomende voordeel te hebben dat 25 slakken en andere verontreinigingen voor de vulling 12 van metaal worden verwijderd wanneer de vulling 12 smelt en het gesmolten metaal 12a door de opening 20 heengaat. In de loop van het inductief smelten van de vulling 12 zal een hoeveelheid slakken en verontreinigingen migreren naar het oppervlak van de gesmolten vulling 12a. Deze hoeveelheid slakken is in figuur 3 aangegeven als een gearceerd gebied 13. Omdat de opening 20 bij voorkeur is aangebracht in de as van de cilindervormige vulling 12, is de opening 30 20 verwijderd van de zone slakken 13. Wanneer het vloeibare gedeelte 12a door de bodem van de vulling 12 in vaste vorm heen breekt en door de opening 20 heengaat, zullen de geconcentreerde slakken 13 zich afzetten langs de buitenomtrek van de steun 18. Het metaal dicht bij de steun 18, dat afkoelt tegen het oppervlak van de steun 18 terwijl het grootste deel van het gesmolten metaal 12a door de opening 20 heen wegloopt, bestaat daarom voor het grootste deel uit slakken en andere verontreinigingen. Deze hoeveelheid 35 metaal, aangegeven in figuur 4 met 26, zal niet in de gietvorm 32 binnenkomen. De werkwijze volgens de uitvinding heeft dus het effect de vulling 12 van metaal verder te zuiveren terwijl deze in de gietvorm 32 wordt geschonken.The induction melting method according to the invention has been found to have the additional advantage of removing slag and other impurities from the metal filling 12 as the filling 12 melts and the molten metal 12a passes through the opening 20. In the course of the inductive melting of the filling 12, an amount of slag and impurities will migrate to the surface of the melted filling 12a. This amount of slag is indicated in Figure 3 as a hatched area 13. Since the opening 20 is preferably arranged in the axis of the cylindrical filling 12, the opening 30 is removed from the zone of slag 13. When the liquid portion 12a passes through the bottom of the filling 12 breaks in solid form and passes through the opening 20, the concentrated slags 13 will deposit along the outer circumference of the support 18. The metal close to the support 18, which cools against the surface of the support 18 while therefore, the major part of the molten metal 12a running out through the opening 20 consists, for the most part, of slag and other contaminants. This amount of metal, indicated in Figure 4 by 26, will not enter the mold 32. The method according to the invention thus has the effect of further purifying the metal filling 12 while it is poured into the mold 32.
Het dient te worden herhaald dat het doel van het veld dat wordt geleverd door de extra windingen 14 van de spoel naar het onderste gedeelte van de vulling 12 toe, het opsluiten van de vloeibare vulling 12a in 40 de ruimte binnen de spoel 10 is, alsmede het verschaffen van een steike geforceerde convectiestroming binnenin de vloeibare vulling en niet het laten zweven daarvan of het dragen van zijn gewicht. Het gewicht van het vloeibare metaal 12a wordt gedragen door het metaal 12 in vaste vorm dat ongesmolten blijft aan de onderzijde van de vulling totdat de juiste uitschenktemperatuur is bereikt. Omdat de kracht die nodig is voor het opsluiten van de vloeibare vulling 12a alleen de functie is van de hoogte en de dichtheid van het 45 metaal kunnen grotere vullingen worden gesmolten door alleen maar de diameter van de vulling en van de steunring te vergroten.It should be repeated that the purpose of the field provided by the additional turns 14 of the coil toward the bottom portion of the fill 12 is to trap the liquid fill 12a in 40 within the coil 10, as well as providing a steep forced convection flow within the liquid filling and not floating or carrying its weight. The weight of the liquid metal 12a is carried by the metal 12 in solid form which remains unmelted at the bottom of the filling until the correct pouring temperature is reached. Since the force required to trap the liquid fill 12a is only a function of the height and density of the metal, larger fillings can be melted by simply increasing the diameter of the fill and the support ring.
Bij inductiesmelten is het soms noodzakelijk vloeibaar metaal in een kort temperatuurtraject te leveren of het metaal te oververhitten, dat wil zeggen verhitten tot een temparatuur boven zijn smeltpunt. Door de vulling 12 slechts gedeeltelijk binnen de spoel 10 te plaatsen kan het gedeelte van de vulling 12 binnenin de 50 spoel worden oververhit zonder dat het onderste gedeelte van de vulling 12 smelt en zonder dat het vloeibare metaal voortijdig door de opening 20 heen zal gaan. Pas wanneer het vloeibare metaal 12a op de gewenste temperatuur is, wordt de vulling geheel binnenin de spoel 10 geplaatst waarna het smelten van de rest van de vulling snel plaatsvindt en de gesmolten legering 12a bij de gewenste temperatuur in de gereedstaande gietvorm loopt.In induction melting, it is sometimes necessary to supply liquid metal in a short temperature range or overheat the metal, i.e., heat to a temperature above its melting point. By placing the filling 12 only partially within the coil 10, the portion of the filling 12 inside the coil can be overheated without the bottom portion of the filling 12 melting and without the liquid metal passing through the opening 20 prematurely. Only when the liquid metal 12a is at the desired temperature, the filling is placed entirely inside the coil 10, after which the melting of the rest of the filling takes place quickly and the molten alloy 12a enters the ready mold at the desired temperature.
55 Deze nauwkeurige regeling van het smeltproces kan worden verkregen door middel van het in figuur 5 getoonde uitvoeringsvoorbeeld. Hier is de steunring 18 bevestigd aan een heforgaan dat een verticaal verplaatsbare verhoging 40 omvat die op zijn beurt is gemonteerd op pilonen 42. Het heforgaan kan worden Η 192274 4 bekrachtigd met pneumatische, hydraulische, mechanische, elektrische of andere middelen. Wanneer de ^B vulling 12 begint te smelten worden de vulling 12 en de steunring 18 iets onder de inductiesmeltspoel 10 geplaatst zodat het onderste deel van de vulling 12 niet door het inductieveld wordt beïnvloed. In deze lage H stand zal alleen het bovengedeelte van de vulling 12 binnenin de spoel 10 worden gesmolten. Wanneer het 5 gesmolten gedeelte aan de bovenzijde van de vulling 12 de gewenste uitschenktemperatuur bereikt, wordt het heforgaan bekrachtigd en voert dit de vulling geheel in de inductiespoel. Het smelten van het resterende gedeelte van de vulling vindt snel plaats en de gesmolten legering 12a op de gewenste temperatuur loopt in de gereedstaande gietvoim. Voor een nauwkeurige regeling van het smeltproces is het noodzakelijk te zorgen voor een relatieve verplaatsing tussen de vulling 12 en de spoel 10. De vulling kan verplaatsbaar 10 zijn ten opzichte van een vast opgestelde spoel, zoals in figuur 5, of de spoel kan verplaatsbaar zijn ten opzichte van een vast opgestelde vulling in vaste vorm.This precise control of the melting process can be obtained by means of the exemplary embodiment shown in figure 5. Here, the support ring 18 is attached to a lifting member which includes a vertically displaceable elevation 40 which in turn is mounted on pillars 42. The lifting member can be actuated by pneumatic, hydraulic, mechanical, electrical, or other means. When the filler 12 begins to melt, the filler 12 and the support ring 18 are placed slightly below the induction melting coil 10 so that the lower part of the filler 12 is not affected by the induction field. In this low H position, only the top portion of the filling 12 inside the coil 10 will be melted. When the molten portion at the top of the filling 12 reaches the desired pouring temperature, the lifting member is energized and feeds the filling completely into the induction coil. The remaining portion of the filling melts quickly and the molten alloy 12a at the desired temperature passes into the ready casting void. For accurate control of the melting process, it is necessary to ensure relative displacement between the fill 12 and the coil 10. The fill may be movable relative to a fixed coil, as in Figure 5, or the coil may be movable relative to a fixed filling in solid form.
De uitstroom van gesmolten metaal door de opening 20 in de steun 18 heen, is met meer bijzonderhe- ^B den getoond in figuur 6. Zoals hiervoor beschreven, wordt de steun 18 op een temperatuur gehouden die ligt onder het smeltpunt van de te smelten vulling, bijvoorbeeld door een koelfluïdum te laten circuleren door 15 doorgangen 22 in de steun 18. Omdat de steun 18 op een temperatuur onder het smeltpunt van de vulling ------ wordt gehouden, zal een geringe hoeveelheidΎβη de vulling-12 in vaste vona blijven en zal dit een ringvormige rand 26 vormen die op de steun 18 ligt en daarmee concentrisch is. Bovendien zal wanneer eenmaal de vulling 12 doorsmelt en gesmolten metaal door de opening 20 heen begint te stromen enig ^B metaal 26a op het binnenoppervlak van de opening 20 stollen.The outflow of molten metal through the opening 20 in the support 18 is shown in more detail in Figure 6. As described above, the support 18 is maintained at a temperature below the melting point of the fill to be melted , for example, by circulating a cooling fluid through 15 passages 22 in the support 18. Since the support 18 is maintained at a temperature below the melting point of the charge ------, a small amount of βη will charge the charge-12 in solid form. and will form an annular rim 26 which rests on the support 18 and is concentric therewith. In addition, once the fill 12 melts and molten metal begins to flow through the opening 20, some metal 26a will solidify on the inner surface of the opening 20.
20 In normaal bedrijf wordt verwacht dat het in de bodem van de vulling 12 gesmolten ”gat” niet groter zou zijn dan de diameter van de opening 20. Daarom zal er in normaal bedrijf steeds een hoeveelheid metaal in vaste vorm zijn die de steun 18 omgeeft zodat het gesmolten metaal nooit in rechtstreekse aanraking komt met de steun 18. Echter is het mogelijk dat dit niet altijd het geval is.20 In normal operation it is expected that the "hole" melted in the bottom of the filling 12 would not be larger than the diameter of the opening 20. Therefore, in normal operation there will always be an amount of solid metal surrounding the support 18 so that the molten metal never comes into direct contact with the support 18. However, this may not always be the case.
^B Figuur 7 toont wat gebeurt wanneer het in de bodem van de vulling gesmolten "gat” groter is dan de ^B 25 diameter van de opening 20. In dat geval zal de ringvormige rand 26 niet het gehele bovenoppervlak van de ^^B steun 18 bedekken maar zal de rand terugwijken van de zijkant van de opening 20 waardoor een scherpe ^B kant 50 van de steun 18 blootgesteld blijft. Dit betekent dat het gesmolten metaal dat door de opening 20 stroomt, in contact zal komen met de steun 18 en door het contact daaimee verontreinigd zal raken. De scherpe kant 50 kan ook door het gesmolten metaal dat door de opening 20 heenstroomt, worden H 30 gesmolten waarbij de smelt in een zodanige mate wordt verontreinigd dat het verkregen gietstuk onbruik· baar kan zijn.^ B Figure 7 shows what happens when the "hole" melted in the bottom of the filling is larger than the ^ B 25 diameter of the opening 20. In that case, the annular rim 26 will not support the entire top surface of the ^ ^ B 18 will cover but the edge will recede from the side of the opening 20, leaving a sharp side 50 of the support 18 exposed This means that the molten metal flowing through the opening 20 will come into contact with the support 18 and will become contaminated by the contact. The sharp edge 50 may also be melted by the molten metal flowing through the aperture 20, the contamination of the melt to such an extent that the resulting casting may be unusable.
Teneinde dit probleem op te lossen kan gebruik worden gemaakt van een smeltring 52 met een opening 54 daardoorheen, zoals getoond in figuur 8. De smeltring 52 is aangebracht rondom de bovenrand van de ^B opening 20 in de steun 18. De steun 18 kan zijn voorzien van een trede 19 waarop de smeltring 52 kan . 35 worden gelegd. De smettring 32-is gemaakt van een materiaal dat identiek ia aan dat*aw de vuHtHg~4#"#c—" opening 54 is kleiner dan de opening 20 zodat zelfs indien het gat in het vloeibare metaal in de ringvormige ring 26 groter is dan de opening 54, het vloeibare metaal 12a de smeltring 52 niet tot aan de steun 18 zal wegvreten. De gedachte is dat het gesmolten metaal 12a in plaats van dat het de bovenkant van de H opening 20 smelt, de smeltring 52 zal smelten. Aangezien evenwel het gesmolten metaal 12a van hetzelfde 40 materiaal is als de smeltring 52, zal het gesmolten metaal dat van de smeltring 52 afkomstig is, het gesmolten metaal 12a niet verontreinigen terwijl dit door de steun 18 heengaat.To solve this problem, use can be made of a melting ring 52 with an opening 54 therethrough, as shown in figure 8. The melting ring 52 is arranged around the top edge of the opening 20 in the support 18. The support 18 may be provided with a step 19 on which the melting ring 52 can go. 35 are laid. The blemish ring 32-is made of a material which is identical to that the awhTHg ~ 4 # "# c—" opening 54 is smaller than the opening 20 so that even if the hole in the liquid metal in the annular ring 26 is larger then the opening 54, the liquid metal 12a will not eat the melting ring 52 up to the support 18. The idea is that instead of melting the top of the H opening 20, the molten metal 12a will melt the melting ring 52. However, since the molten metal 12a is of the same material as the melting ring 52, the molten metal from the melting ring 52 will not contaminate the molten metal 12a as it passes through the support 18.
H Het hierboven beschreven proces vermijdt verontreiniging vanuit de kroes en een reactie daarmee door de kroes geheel uit het smeltproces te verwijderen. Tevens zal als gevolg van de sterke convectiestroom H die in het vloeibare metaal wordt tot stand gebracht door de elektromagnetische krachten, de vloeistof 45 uitzonderiijk homogeen zijn.H The process described above avoids contamination from the crucible and a reaction therewith by completely removing the crucible from the melting process. Also, due to the strong convection current H created in the liquid metal by the electromagnetic forces, the liquid 45 will be exceptionally homogeneous.
De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast in omgevende lucht, in een vacuüm of onder H hoge druk of in een beheerste atmosfeer. Figuur 9 toont een voorkeursuitvoering van de uitvinding waarin de metalen vullen 12' en de steun 18' vast staan en de spoel 14' verplaatsbaar is ten opzichte van de vulling 12'. De vulling 12' is geplaatst in een kamer 64 terwijl de spoel 14' op een verplaatsbaar orgaan 62 50 is aangebracht dat buiten de kamer 64 staat. De kamer 64 die de vorm kan hebben van een glazen klok of van een andere dichte houder, biedt de mogelijkheid van een beheerste atmosfeer rondom de metalen vulling 12' terwijl deze smelt. De kamer 64 kan een ruimte met een beheerste atmosfeer omgeven hetzij binnenin de spoel 14',' als getoond in figuur 9, of op alternatieve wijze mede rondom de spoel 14' en de gietvorm 32'. Opgemerkt moet worden dat welke ook de vorm van de kamer 64 is, de wanden van de 55 kamer 64 in het algemeen de metalen vulling 12' niet raken of dienen als een houder voor de metalen vulling 12'. De gebruikelijke noodzaak van een beheerste atmosfeer is het verhinderen van oxidatie van de metalen lading terwijl deze smelt en daarom zal de kamer 64 gewoonlijk hetzij zijn leeggepompt of gevuldThe method according to the invention can be applied in ambient air, in a vacuum or under H high pressure or in a controlled atmosphere. Figure 9 shows a preferred embodiment of the invention in which the metal filling 12 'and the support 18' are fixed and the coil 14 'is movable relative to the filling 12'. The filling 12 'is placed in a chamber 64 while the coil 14' is mounted on a movable member 62 50 which is outside the chamber 64. The chamber 64, which may be in the form of a glass bell or other closed container, provides a controlled atmosphere around the metal fill 12 'as it melts. Chamber 64 may surround a controlled atmosphere space either within coil 14 ',' as shown in Figure 9, or alternatively also around coil 14 'and mold 32'. It should be noted that whatever the shape of the chamber 64, the walls of the chamber 64 generally do not touch the metal padding 12 'or serve as a container for the metal padding 12'. The usual need for a controlled atmosphere is to prevent oxidation of the metal charge as it melts and therefore chamber 64 will usually be either pumped or filled
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/505,400 US5033948A (en) | 1989-04-17 | 1990-04-06 | Induction melting of metals without a crucible |
| US50540090 | 1990-04-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9001005A NL9001005A (en) | 1991-11-01 |
| NL192274B NL192274B (en) | 1996-12-02 |
| NL192274C true NL192274C (en) | 1997-04-03 |
Family
ID=24010149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9001005A NL192274C (en) | 1990-04-06 | 1990-04-26 | Apparatus and method for induction melting of an amount of metal without a holder. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL192274C (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE181683T1 (en) * | 1996-09-18 | 1999-07-15 | Bollegraaf Appingedam Maschf | SORTING CONVEYOR FOR SORTING WASTE PAPER FROM WASTE CARDBOARD |
| ATE306448T1 (en) | 2000-04-18 | 2005-10-15 | Machf Bollegraaf Appingedam B | CONVEYOR FOR CONVEYING BULK GOODS |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3819154C1 (en) * | 1988-06-04 | 1990-02-01 | Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De |
-
1990
- 1990-04-26 NL NL9001005A patent/NL192274C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL9001005A (en) | 1991-11-01 |
| NL192274B (en) | 1996-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6308767B1 (en) | Liquid metal bath furnace and casting method | |
| AU2011349038B2 (en) | Elimination of shrinkage cavity in cast ingots | |
| US5033948A (en) | Induction melting of metals without a crucible | |
| US7336692B2 (en) | Induction furnace for melting semi-conductor materials | |
| KR910007297B1 (en) | Apparatus for melting and continuous casting of metals the process involved and use of the apparatus | |
| CA2701236A1 (en) | Semi-liquid metal processing and sensing device and method of using same | |
| JP4099062B2 (en) | Treatment of molten metal by moving electrical discharge | |
| NL192274C (en) | Apparatus and method for induction melting of an amount of metal without a holder. | |
| KR930004477B1 (en) | Induction melting of metals without a crucible | |
| CN111758299B (en) | Suspension melting method using ring-shaped member | |
| RU2736273C1 (en) | Method of levitation melting | |
| JP2002327988A (en) | Induction-heating melting furnace | |
| CN111742616B (en) | Suspension melting apparatus and method using induction elements arranged in an inclined manner | |
| JP2008142717A (en) | METHOD AND APPARATUS FOR MAKING INGOT OF Ti AND Ti ALLOY OR TiAl | |
| RU2319752C2 (en) | Method for induction melting of metal and apparatus for performing the same | |
| JP5956838B2 (en) | Semi-solid metal production apparatus and production method | |
| JP4030356B2 (en) | Molten metal supply apparatus, molten metal supply method, and die casting machine | |
| JP5934671B2 (en) | Semi-solid metal production apparatus and semi-solid metal production method | |
| JP2003266166A (en) | Top-pouring ingot-making apparatus for high melting point active metal | |
| JPH07113581A (en) | Induction heating apparatus for melting | |
| JP2003062661A (en) | Molten-metal supply device, molten-metal supply method and die-casting machine | |
| JP2003001398A (en) | Molten-metal supply equipment and die-casting machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BX | A request for additional search has been filed | ||
| BY | An additional search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20001101 |