SE437726B

SE437726B - Oven for smelting and heating of metal

Info

Publication number: SE437726B
Application number: SE8205898A
Authority: SE
Inventors: L Halen
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1985-03-11
Also published as: SE8205898L; JPS5989979A; JPH0346756B2; SE8205898D0

Description

i 8205898-3 intensiv kylning, vanligtvis med hjälp av ett genom kylkanaler drivet kylmedel. Den uppgift som sökes löst genom uppfinningen är att utan stora merkostnader åstadkomma en ugnsanordning, som under bibehållande av den för smältningsändamål mycket fördelaktiga induktorn, har ett lågt KS effektbehov vid varmhållning. Detta uppnås genom att en för varmhållning särskilt avsedd värmekälla användes. and 8205898-3 intensive cooling, usually by means of a cooling duct driven refrigerant. The object sought to be solved by the invention is that without large additional costs provide a furnace device, which while maintaining of the inductor very advantageous for melting purposes, has a low KS power requirement for keeping warm. This is achieved by keeping it warm specially designed heat source was used.

Enligt en vidare utveckling av uppfinningen utföres och anordnas induktorn på sådant sätt, att man med relativt liten varmhållningseffekt hos ovan- nämnda värmekälla skall kunna undvika ett stelnande av den i induktorns 10 kanaler befintliga metallsmältan, samt på sådant sätt att man uppnår en minskning av de i induktorns omgivning uppstående vivelströmsförlusterna och alltså en ökning av induktorns verkningsgrad. Konventionella ugns- induktorer är försedda med ett hölje av metalliskt material, varvid in- duktorns anslutning till ett ugnskärl sker genom att höljet fastflänsas. 15 Ovannämnda enligt en vidare utveckling av uppfinningen utförd induktor har inget dylikt hölje, varvid man undviker de virvelströmsförluster som annars skulle uppstå i detta.According to a further development of the invention, the inductor is designed and arranged in such a way that with a relatively small heating effect of the above said heat source must be able to avoid a solidification of that in the inductor 10 channels of existing molten metal, and in such a way that one achieves one reduction of the alternating current losses occurring in the environment of the inductor and thus an increase in the efficiency of the inductor. Conventional oven inductors are provided with a casing of metallic material, the inductor The duct's connection to an oven vessel is made by fastening the housing. The above-mentioned inductor according to a further development of the invention has no such casing, avoiding the eddy current losses which otherwise would occur in this.

Enligt denna vidare utveckling utföres ovannämnda keramiska kropp som en självbärande sten utförd i ett material som tål relativt höga tryckspän- 20 ningar, varvid induktorn fixeras genom att nämnda sten fastklämmes mellan två ugnskärl. Montering och demontering kan då utföras mycket snabbt, vilket är fördelaktigt, eftersom ugnsinduktorer för rännugnar i allmänhet måste bytas med relativt korta mellanrum, t ex varje år.According to this further development, the above-mentioned ceramic body is made as one self-supporting stone made of a material that can withstand relatively high compressive stresses Wherein the inductor is fixed by clamping said stone between two oven dishes. Assembly and disassembly can then be performed very quickly, which is advantageous, as furnace inductors for gutter furnaces generally must changed at relatively short intervals, eg every year.

Med "kontraktionssträcka" avses generellt en i induktorn befintlig kanal- 25 sträcka längs vilken, vid avslagning av ugnseffekten, en kropp av stelnad metall bildas. Denna kropp spricker lätt vid ytterligare avkylning efter- som dess kontraktion i någon grad hindras av kanalen. Sprickbildningen med- för ofta att induktorns sekundärkrets bryts. En induktor enligt uppfinningen har även den fördelen att den i jämförelse med en konventionell induktor 30 har kortare kontraktionssträcka, vilket framgår av det faktum att induktorns kanaler är öppna mot två ugnskammare. Kontraktionssträckan har därigenom reducerats till ca en tredjedel i förhållande till en konventionell induktor. ._Vad som kännetecknar uppfinningen framgår av nedanstående patentkrav. .àüppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade 35 -'schematiska ritningar, varvid: 15 20 30 35 8205898-3 Fig 1 visar en första utföringsform av en ugnsutrustning enligt uppfinningen i vy ovanifrån; Fig 2 visar samma utrustning i vy vinkelrätt mot ett vertikalplan genom II-II på fig 1; Fig 3 visar ett horisontalsnitt längs III-III på fig 2; Fig 4 visar ett partiellt vertikalsnitt längs IV~IV på fig 1, 2 och 3; Fig 5 visar en andra utföringsform av uppfinningen dels i vertikalsnitt, dels i sidovy.By "contraction distance" is generally meant a channel present in the inductor. Stretch along which, when the oven power is switched off, a body of solidified metal is formed. This body cracks easily on further cooling after as its contraction is to some extent hindered by the canal. Cracking with too often the secondary circuit of the inductor is broken. An inductor according to the invention also has the advantage that compared to a conventional inductor 30 has a shorter contraction distance, which is evident from the fact that the inductor ducts are open to two furnace chambers. The contraction distance has thereby reduced to about one-third relative to a conventional inductor. What characterizes the invention is apparent from the following claims. The invention will be described in the following with reference to the accompanying 35 schematic drawings, in which: 15 20 30 35 8205898-3 Fig. 1 shows a first embodiment of an oven equipment according to the invention in top view; Fig. 2 shows the same equipment in view perpendicular to a vertical plane through II-II in Fig. 1; Fig. 3 shows a horizontal section along III-III in Fig. 2; Fig. 4 shows a partial vertical section along IV-IV in Figs. 1, 2 and 3; Fig. 5 shows a second embodiment of the invention partly in vertical section, dels i sidovy.

På figurerna 1-H visas en ugnsanordning som innehåller två ugnskärl 1 och 1' som är inbördes lika, bortsett från att ugnskärlet 1 har en urtappnings- öppning 2 för smält metall, medan motsvarande öppning hos ugnskärlet 1' är tillsluten, eller utelämnad. Vart och ett av ugnskärlen 1 och 1' har ett kärl 3 resp 3' av stålplåt, vilket är försett med ett foder H resp H' av keramiskt material och innehåller en ugnskammare 5 resp 5'. En ugnsinduktor 6 är anordnad mellan de båda ugnskärlen 1 och 1'. Ugnsinduktorn 6 innehåller ett induktorblock 7 som är utfört som en enda, i keramiskt material utformad sten. Induktorblocket 7 är i huvudsak utformat som ett parallellepipediskt block med tre genomgående hål 8, 9 och 15. Två av dessa, 8 resp 9, är hori- sontellt förlöpande, i huvudsak lineära, och inbördes parallella induktor- kanaler. Induktorkanalerna 8 och 9 bildar var sin hydraulisk förbindelse mellan de båda ugnskamrarna 5 och 5', vilket sker via två öppningar 10 resp 10' i de båda ugnskärlen 1 och 1'. Det genomgående hålet 15, som i huvudsak är církulärcylindriskt med en vertikal cylinderaxel 15', är anordnat mellan de båda horisontella induktorkanalerna 8 och 9, och omsluter ett ben 11 tillhörande en transformatorkärna 12, samt en primärlindning 13 som omsluter benet 11. Induktorblocket 7 är försett med ett skikt IH av värmeisolerande material, t ex keramisk filt, varvid värmeavgivningen från induktorn till om- givande luft reduceras. Induktorblocket 7 vilar på en på utsidan av var sitt ugnskärl placerad profilbalk 16, och är fixerat i korrekt läge med hjälp av ett par övre dragstänger 17 och ett par nedre dragstänger 18. Dragstängerna 17 och 18 är vid ändarna införda i öron 19 fästade vid ugnskärlen 5 och 5' och försedda med muttrar 20. Muttrarna 20 är hårt åtdragna, varvid kontakt~ ytor 21 hos induktorblocket T är pressade mot motsvarande ytor hos ugns- kärlen 5 och 5' med så stor kraft, att en trycktät förbindning mellan öppning- arna 10 resp 10' och induktorkanalerna 8 och 9 uppnås. 8295898-3 Genom att induktorn 6 är anordnad och fixerad som ovan angivet kan montering och demontering av denna utföras på ett mycket arbets- och tidsbesparande sätt. Vid demontering, t ex, lossar man helt enkelt fyra av muttrarna 20 något, varefter induktorn 6 kan lyftas rakt upp eller avlägsnas medelst en 5 horisontell rörelse.Figures 1-H show an oven device containing two oven vessels 1 and 1 'which are mutually equal, except that the oven vessel 1 has a drain opening 2 for molten metal, while the corresponding opening of the furnace vessel 1 'is closed, or omitted. Each of the oven vessels 1 and 1 'has one vessel 3 and 3 ', respectively, of sheet steel, which is provided with a lining H or H' of ceramic material and contains an oven chamber 5 and 5 'respectively. An oven inductor 6 is arranged between the two oven vessels 1 and 1 '. The oven inductor 6 contains an inductor block 7 which is made as a single, formed in ceramic material Stone. The inductor block 7 is substantially designed as a parallelepiped blocks with three through holes 8, 9 and 15. Two of these, 8 and 9 respectively, are horizontal contiguous, substantially linear, and mutually parallel inductors. channels. The inductor channels 8 and 9 each form a hydraulic connection between the two oven chambers 5 and 5 ', which takes place via two openings 10 resp 10 'in the two oven vessels 1 and 1'. The through hole 15, which is substantially is circular-cylindrical with a vertical cylinder axis 15 ', is arranged between the two horizontal inductor channels 8 and 9, and enclosing a leg 11 belonging to a transformer core 12, and a primary winding 13 which encloses the leg 11. The inductor block 7 is provided with a layer 1H of heat insulating material, such as ceramic felt, whereby the heat dissipation from the inductor to the rewarding air is reduced. The inductor block 7 rests on one on the outside of each oven vessel placed profile beam 16, and is fixed in the correct position by means of a pair of upper drawbars 17 and a pair of lower drawbars 18. The drawbars 17 and 18 are attached at the ends to ears 19 attached to the oven vessels 5 and 5 ' and provided with nuts 20. The nuts 20 are tightened, contact ~ surfaces 21 of the inductor block T are pressed against the corresponding surfaces of the furnace block vessels 5 and 5 'with such force that a pressure-tight connection between the opening 10 and 10 'and the inductor channels 8 and 9 are achieved. 8295898-3 Because the inductor 6 is arranged and fixed as indicated above, it can be mounted and disassembly of this is performed on a lot of labor and time saving way. When disassembling, for example, simply loosen four of the nuts 20 slightly, after which the inductor 6 can be lifted straight up or removed by means of a 5 horizontal movement.

Vart och ett av de båda ugnskärlen 1 och 1' är försett med ett lock 22 resp 22' i form av en metallisk plåtlåda med ett foder av värmebeständigt och värmeisolerande material. Varje lock är försett med en värmekälla i form av elektriskt mostånd 23 resp 23' som är anslutet till ett ej visat växelströms- 10 nät via en motsvarande, ej visad brytare, och som alltså kan kopplas in eller ut oberoende av om induktorn tillföres ström eller ej.Each of the two oven vessels 1 and 1 'is provided with a lid 22 resp 22 'in the form of a metallic tin box with a lining of heat-resistant and heat insulating material. Each lid is provided with a heat source in the form of electrical resistor 23 and 23 ', respectively, which is connected to an AC power (not shown) 10 networks via a corresponding switch, not shown, and which can thus be connected or out regardless of whether the inductor is supplied with power or not.

Vart och ett av de båda värmeelementen 23 och 23' har en maximieffekt som är mindre än 15 % av induktorns 6 maximieffekt, företrädesvis mindre än 5 % av denna. Den effekt som de båda värmeelementen 23 och 23' ger tillsammans 15 är tillräcklig för att vid urkopplad induktor hålla smältan flytande i ett _flertal timmar, företrädesvis i ett flertal dagar- Induktorñs 5 maximieffekt är tillräcklig för att induktorn ensam skall kunna ge erforderlig smält- kapacitet, men denna kan ökas ytterligare genom att minst ett av värme- elementen 23 och 23' användes samtidigt med induktorn 20 Vid normal drift ligger metallsmältans ytnivå så högt, att de mängder av metallsmälta som finns i de båda ugnskamrarna 5 och 5', i de båda öppning- arna 10 och 10' och i de båda induktorkanalerna 8 och 9 tillsammans bildar en transformatorbenet 11 omslutande sekundärkrets.Each of the two heating elements 23 and 23 'has a maximum power that is less than 15% of the maximum power of the inductor 6, preferably less than 5% of this. The effect that the two heating elements 23 and 23 'give together 15 is sufficient to keep the melt liquid in one with the inductor disconnected Several hours, preferably for several days - Maximum power of the inductor 5 is sufficient for the inductor alone to be able to provide the required melting capacity, but this can be further increased by at least one of the elements 23 and 23 'are used simultaneously with the inductor During normal operation, the surface level of the molten metal is so high that they amount to molten metal present in the two furnace chambers 5 and 5 ', in the two orifices 10 and 10 'and in the two inductor channels 8 and 9 together form a transformer leg 11 enclosing secondary circuit.

Chargeringen sker genom att det material som skall smältas, t ex aluminium, 25 magnesium eller legeringar där dessa metaller eller några av dem ingår, tillföres ugnskammaren 5' när locket 22' står i det med streckade linjer antydda läget. Närsmältan når upp till urtappningsöppningen 2 medför en ytterligare chargering att smält metall strömmar ut ur denna. Den på rit- ningarna 1-Å visade ugnsanordningen användes lämpligen tillsammans med en 30 särskild, ej visad, i och för sig känd varmhållningsugn, hos vilken ugns-I kammarens volym är minst dubbelt så stor som volymen av ugnskammaren 5, företrädesvis minst fem gånger så stor. Urtappningsöppningen 2 är då lämp- ligen försedd med en urtappningssnyt med vars hjälp utströmmande metall- smälta tillföres nämnda särskilda varmhållningsugn. 8205898-3 I sådana fall då en särskild varmhållningsugn redan finns, är det fördel- aktigt att på liknande sätt som vid den ovan beskrivna ugnsanordningen använda två praktiskt taget lika ugnskärl, eftersom detta är fördelaktigt i tillverkningsavseende. I andra fall är det fördelaktigt att i stället an- 5 skaffa den på fig 5 visade anordningen, som endast skiljer sig från den på fig 1-U visade genom att ugnskärlet 1 är utbytt mot ett beträffande storlek och konstruktion annorlunda ugnskärl 25. Detta har ett värmeisolerande lock 26 på vars undersida ett värmeelement 27 i form av ett elektriskt motstånd är anordnat. Ugnskärlet 25 innehåller en ugnskammare 28 som uppåt avgränsas 10 av locket 26. Ugnskammare 28 är medelst en vertikal skiljevägg 30' uppdelad i två bredvid varandra anordnade, med varandra kommunicerande avdelningar 29 och 30. Det enda sätt på vilket en smälta i avdelningen 29 kan ta sig till avdelningen 30 är genom att passera en överloppskant 32 hos skilje- väggen 30'. Aluminium i fast form chargeras i ugnskammaren 5'. Figuren 15 visar en situation då hela den chargerade aluminiummängden har smält och ugnskamrarna 5 och 28 endast innehåller smält metall, vilket innebär, att ytnivân 34 i avdelningen 29 ligger i samma höjd som ytnivån 35 i ugnskammaren 5'. När chargeringen fortsätter flyter smält aluminium över överloppskanten 32 för att uppsamlas i avdelningen 30, varvid ytnivån 33 hos den där befint- 20 liga smältan stiger. Avdelningen 30 har en vid bottnen befintlig urtappnings- öppning 36. Avdelningen 30 rymmer maximalt minst dubbelt så mycket, före- trädesvis minst tre gånger så mycket smält metall som avdelningen 29. Av- delningen 29 kommunicerar med induktorns 6 induktorkanaler via en öppning 31 i ugnskärlets 25 vägg. Det vertikala avståndet mellan överloppskanten 32 25 och locket 26 är företrädesvis mindre än H0 % av ugnskammarens 28 genom- snittliga höjd. a 4 I' Induktorn 6 är luftkyld medelst en fläkt driven av en fläktmotor 37.The charging takes place by the material to be melted, eg aluminum, Magnesium or alloys containing these metals or any of them, is supplied to the oven chamber 5 'when the lid 22' is in it with dashed lines hinted mode. The near melt reaches the discharge opening 2 entails one additional charging that molten metal flows out of it. The one on the drawing 1-Å, the oven device is suitably used in conjunction with a A special, not shown, per se known heating holding furnace, in which furnace-I the volume of the chamber is at least twice as large as the volume of the oven chamber 5, preferably at least five times as large. The discharge opening 2 is then suitable provided with a discharge chute by means of which outflowing metal melt is added to said special convection oven. 8205898-3 In cases where a special convection oven already exists, it is advantageous similar to the oven device described above use two practically equal oven dishes, as this is advantageous in terms of manufacturing. In other cases, it is advantageous to use 5, obtain the device shown in Fig. 5, which differs only from that on Figs. 1-U are shown in that the oven vessel 1 is replaced by a corresponding size and construction different oven vessels 25. This has a heat insulating lid 26 on the underside of which a heating element 27 in the form of an electrical resistor is arranged. The oven vessel 25 contains an oven chamber 28 which is delimited upwards 10 of the lid 26. Oven chamber 28 is divided by means of a vertical partition 30 ' in two adjacent, communicating compartments 29 and 30. The only way in which a melt in compartment 29 can recover to the compartment 30 is by passing an overflow edge 32 of the partition the wall 30 '. Solid aluminum is charged in the oven chamber 5 '. The figure 15 shows a situation where the entire amount of charged aluminum has melted and furnace chambers 5 and 28 contain only molten metal, which means that surface level 34 in compartment 29 is at the same height as surface level 35 in the oven chamber 5 '. As charging continues, molten aluminum floats over the overflow edge 32 to be collected in the compartment 30, the surface level 33 of the existing 20 league melt rises. The compartment 30 has a drain at the bottom opening 36. Section 30 holds a maximum of at least twice as much, at least three times as much molten metal as section 29. the division 29 communicates with the inductor channels of the inductor 6 via an opening 31 in the wall of the oven vessel 25. The vertical distance between the overflow edge 32 And the lid 26 is preferably less than H0% of the diameter of the furnace chamber 28. average height. a 4 IN' The inductor 6 is air-cooled by means of a fan driven by a fan motor 37.

De i samband med ritningarna beskrivna utföringsformerna av uppfinningen utgör endast två av många möjliga utföringsformer av uppfinningen. 30 Således kan t ex de elektriska värmeelementen 23, 23' och 27 ersättas med värmekällor av annan art, t ex gasbrännare.The embodiments of the invention described in connection with the drawings constitute only two of many possible embodiments of the invention. Thus, for example, the electric heating elements 23, 23 'and 27 can be replaced with heat sources of other kinds, such as gas burners.

Claims

82058981--3 PATENT REQUIREMENTS

Oven device containing a first vessel (1) with a FÖPST chamber (5) intended for a melt and at least one inductor unit (6) connected to said first chamber, said inductor unit (6) containing a block (7) of ceramic material, a magnetic core (12) formed with at least two legs (11) and at least two yokes for a closed magnetic circuit and a primary winding (13) enclosing a magnetic core, while said block (7) is formed with a through hole (15), which encloses one of said legs (11), while said block (7) is provided with surfaces for delimiting a loop formed by said melt, acting as a secondary winding, characterized in that said furnace device also contains a second vessel (1 ') with a second chamber (5'), and that said block (7) is designed as a separate single bit with two opposite limiting surfaces (21) and two next to each other and on each side of said hole extending channels (8, 9) for molten metal, each of which extends between said confinement surfaces (21) and opens therewith, said block being arranged to be clamped by means of traction means (18) between said first vessel (1) and said second vessel (1 ') with said confinement surfaces abutting each of said vessels and with the channels (8, 9) communicating with the vessels (1, 1 ') and chambers (5, 5'), respectively.

Furnace device according to claim 1, characterized in that said first (5) and / or second chambers also contain a heat source (23 ') arranged above the melt which is activatable when the inductor is switched off and whose maximum power is less than that of the inductor (6). ) maximum power, but sufficient to keep said molten metal liquid for at least 24 hours.

Furnace device according to claim 2, characterized in that said heat source is one of a resistance (23 ') supported by a lid (22') over the vessels, which performs electrical resistance (23 ').

Furnace device according to claim 1, characterized in that the two furnace chambers are hydraulically connected to each other by means of the said inductor channels (8, 9), 1-8205898-3

Furnace device according to claim 4, characterized in that said first (5) 005 said second (5 ') furnace chambers are formed in a first (1) Pe5PekÜíVe a second (1') furnace vessel, and that each of the both furnace vessels have a furnace opening (10, 10 ') formed in a side wall, the two Uå ﬂﬁ kamf ﬂ f ﬂﬂ (5, 5') being arranged on each side of said inductor (6), while said first (5) and second (5 ') furnace chambers are hydraulically connected to each other by means of said furnace openings (10, 10') in said induction duct channel opening (5, 9). from the fact that this is substantially symmetrical about an imaginary vertical plane (IV-IV) which passes through the center of the octet (6) and intersects said inductor channels (8, 9) transversely.

Oven device according to claim 5, characterized in said ind

Furnace device according to claim 6, characterized in that at least one of said furnace vessels is provided with a tapping device (2) for molten metal connected in an upper wall portion formed in an upper wall portion, with a upper part of the furnace chamber. Furnace device according to claim 1 and H, characterized in that said second furnace chamber (5 ') is separated by means of a vertical partition (30') from a smaller section (29) directly connected to said inductor channels, and a larger compartment (30), which is provided near the bottom of the furnace chamber with a discharge opening (36) for molten metal, said partition wall (30 ') having an overflow edge (32) in the vicinity of said second furnace chamber lid (26) over which molten metal can pass from said smaller compartment (29) to said larger compartment (30), wherein supply of molten metal from said inductor channel (s) to said larger compartment (30) can only take place over said overflow edge (32) and via said smaller section (29). '_ ......_..._. s _....._._.__....._._ m -._.__ ii _ i, .JJITY