DE20119657U1

DE20119657U1 - Induction heatable vessel for metallic melting material

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Publication number: DE20119657U1
Application number: DE20119657U
Authority: DE
Original assignee: INDUGA INDUSTRIEOEFEN und GIES
Current assignee: INDUGA INDUSTRIEOEFEN und GIES
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2011-12-05

Description

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Beschreibung
Induktiv heizbares Gefäß für metallisches SchmelzgutDescription
Inductively heated vessel for metallic melting material

Die Erfindung betrifft ein induktiv heizbares Gefäß für metallisches Schmelzgut, insbesondere für Aluminiumschmelzen, mit einem Füllvolumen von mehr als 1 Tonne.The invention relates to an inductively heatable vessel for metallic melting material, in particular for aluminium melting material, with a filling volume of more than 1 ton.

Um ein Metall bzw. eine Metalllegierung in einen gießfähigen Zustand zu bringen, müssen die Metalle zunächst erschmolzen, anschließend ggf. einer metallurgischen Zwischenbehandlung und schließlich dem Gießvorgang selbst zugeführt werden. Das Erschmelzen der metallischen Rohstoffe geschieht zumeist in einem großvolumigen Schmelzofen, von wo aus die Schmelzen in eine Pfanne und von dort aus in eine Gießanlage überführt werden. Viele Metalle bzw. Metalllegierungen sind jedoch empfindlich gegen Temperaturschwankungen, neigen dazu, mit Sauerstoff und Wasserstoff oder anderen über die Luft oder durch Kontaktberührung mit den verwendeten Gefäßen in die Schmelze übertretenden anderen Stoffen, wie z.B. Eisen, unerwünschte Reaktionen einzugehen, die zu ungewollten Begleitstoffen in der Schmelze führen. Z.T. bilden sich, ebenfalls über unerwünschte chemische Reaktionen an dem jeweiligen Metallschmelzespiegel Krätzen aus. Viele der vorgenannten Reaktionen werden durch ein- oder mehrmaliges Umfüllen der Metallschmelze begünstigt.In order to make a metal or metal alloy suitable for casting, the metals must first be melted, then subjected to intermediate metallurgical treatment if necessary, and finally subjected to the casting process itself. The melting of the metallic raw materials usually takes place in a large-volume melting furnace, from where the melts are transferred to a ladle and from there to a casting plant. However, many metals and metal alloys are sensitive to temperature fluctuations and tend to enter into undesirable reactions with oxygen and hydrogen or other substances that enter the melt via the air or through contact with the vessels used, such as iron, which lead to unwanted accompanying substances in the melt. In some cases, dross forms on the respective molten metal surface, also as a result of undesirable chemical reactions. Many of the aforementioned reactions are promoted by decanting the molten metal once or several times.

Dies gilt insbesondere auch für den Werkstoff Aluminium oder seine Legierungen, bei dem eine Oxidation weitestgehend zu verhindern und jegliche Gasaufnahme möglichst vollständig zu unterbinden ist. Die beim Schmelzvorgang vorliegenden Temperaturen bis etwa 770⁰C begünstigen die Oxidation des Aluminiums, die sich insbesondere deshalb gravierend auswirkt, weil das Aluminiumoxid eine dem ,. Grundwerkstoff Aluminium gleiche Dichte besitzt, so dass sich entstandenes AI2O3 weder in der Schmelze absetzt, noch durch den Auftrieb an die Badoberfläche gespült wird. Die in der Aluminiumschmelze verbleibenden Oxide liegen im Guß als Schaum oder dünne Haut vor und können das Gefüge des fertiggegossenen TeilesThis is particularly true for the material aluminium or its alloys, where oxidation must be prevented as far as possible and any gas absorption must be prevented as completely as possible. The temperatures of up to about 770 ⁰ C during the melting process promote the oxidation of the aluminium, which has a particularly serious effect because the aluminium oxide has a density equal to that of the base material aluminium, so that the AI2O3 that is formed neither settles in the melt nor is washed to the bath surface by buoyancy. The oxides remaining in the aluminium melt are present in the casting as foam or a thin skin and can affect the structure of the finished cast part.

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im Sinne einer Verminderung der Festigkeit und der Dichtheit der Gußstücke beeinträchtigen. Besonders groß ist die Gefahr einer Aluminiumoxidbildung beim Umfüllen der Aluminiumschmelze in ein nachgeordnetes Transport- oder Behandlungsgefäß oder beim Abgießen in die Formen. Da unter normalen Gießereibedingungen das Oxid nicht weiter reduziert werden kann, sind besondere Vorsorgen zu treffen, um den als Abrand bezeichneten Oxidationsvorgang möglichst zu unterbinden.in the sense of a reduction in the strength and tightness of the castings. The danger of aluminium oxide formation is particularly high when the aluminium melt is transferred to a downstream transport or treatment vessel or when pouring it into the moulds. Since the oxide cannot be reduced further under normal foundry conditions, special precautions must be taken to prevent the oxidation process, known as burn-off, as far as possible.

Negative Auswirkungen treten ebenso auf, wenn die Aluminiumschmelze mit Feuchtigkeit in Berührung kommt. Aufgrund der hohen Temperaturen spaltet sich das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff auf, wobei sich gelöster Wasserstoff in der Schmelze beim Erstarrungsprozeß in Form von eingeschlossenen Gasbläßchen wieder ausscheidet; die durch Wasserstoffausscheidung gebildeten Poren unterbrechen das Gefüge im Gußstück.Negative effects also occur when the aluminum melt comes into contact with moisture. Due to the high temperatures, the water splits into its components hydrogen and oxygen, with dissolved hydrogen in the melt being released again during the solidification process in the form of trapped gas bubbles; the pores formed by hydrogen precipitation interrupt the structure of the casting.

In bestehenden Gießereibetrieben ist es häufig nach dem Stand der Technik üblich, dass aus einem großvolumigen Schmelzofen stammende Aluminium oder Aluminiumlegierungen in Pfannen umzufüllen, die als Transportmittel für die Schmelze zu einer Zwischenstation mit einem oder mehreren Warmhalteöfen dienen. Hiernach wird das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung nach Bedarf mittels eines weiteren Transportgefäßes in eine Gießanlage überführt, so dass bis zum eigentlichen Gießprozeß mehrere Umfüllvorgänge stattfinden.In existing foundries, it is often common practice, according to the state of the art, to transfer aluminum or aluminum alloys from a large-volume melting furnace into ladles that serve as a means of transporting the melt to an intermediate station with one or more holding furnaces. The aluminum or aluminum alloy is then transferred to a casting plant using another transport vessel as required, so that several transfer processes take place before the actual casting process.

Abhilfe können zwar sogenannte Induktionsförderrinnen liefern, die beispielsweise aus einem Schmelzofen in einen kippbaren Behandlungs- und Gießofen das flüssige Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung überführen. Durch Induktion eines magnetischen Wechselfeldes im flüssigen Metall werden Wirbelströme erzeugt, wodurch in Wechselwirkung auf das Metall eine mechanische Kraft ausgeübt werden kann, die das Metall bewegt. Zudem heizen die induzierten Wirbelströme das flüssige Metall auch auf, so dass Temperaturverluste ausgeglichen werden können.A solution can be found in so-called induction conveyors, which transfer the liquid aluminum or aluminum alloy from a melting furnace into a tiltable treatment and casting furnace, for example. By inducing an alternating magnetic field in the liquid metal, eddy currents are generated, which can interact with the metal to exert a mechanical force that moves it. In addition, the induced eddy currents also heat up the liquid metal, so that temperature losses can be compensated.

Derselbe induktive Effekt wird auch in sogenannten Induktionstiegelöfen ausgenutzt, bei denen mittels der vorhandenen Magnetspule sowohl eine Schmelzbadbewegung erzeugt als auch eine Warmhaltung gewährleistet ist. Bei den genannten Induktionsrinnen wie auch den Öfen ist es erforderlich, dass die Innenwandung aus unmagnetischem, elektrisch nicht leitendem feuerfestem Material besteht, so dass die Magnetfelder nicht beeinträchtigt und die Wärmeentwicklung direkt im Schmelzgut eintritt.The same inductive effect is also used in so-called induction crucible furnaces, in which the magnetic coil is used to generate a melting pool movement and to ensure that it is kept warm. In the induction channels and furnaces mentioned above, it is necessary that the inner wall is made of non-magnetic, electrically non-conductive refractory material so that the magnetic fields are not affected and the heat is generated directly in the melting material.

Induktionsrinnen zum Fördern von Metallschmelzen zwischen zwei metallurgischen Gefäßen sind jedoch konstruktions- und kostenaufwendig. Zudem benötigen diese Rinnen Raum und lassen keinerlei Flexibilisierung zu.However, induction troughs for conveying molten metal between two metallurgical vessels are complex to construct and expensive. In addition, these troughs require space and do not allow for any flexibility.

Die in der Gießereitechnik daher nach wie vor verwendeten Transportgefäße haben den Nachteil, dass mangels der eigenen Heizung ein nicht unerheblicher Temperaturverlust der Schmelze während des Transports in Kauf zu nehmen ist. Grundsätzlich wäre es zwar möglich, auch die Transportgefäße mit einer induktiv arbeitenden Heizung zu versehen, jedoch hat dies den Nachteil, dass dann die Stromversorgungsleitung einschließlich der Kühlvorrichtungen für die Spule mitgeführt werden muß. Zudem würde eine im unteren Bereich eines Transportgefäßes installierte Heizvorrichtung das Gewicht und das Volumen dieses Transportgefäßes erheblich vergrößern und damit seine Handhabbarkeit erheblich erschweren.The transport vessels that are still used in foundry technology have the disadvantage that, due to the lack of their own heating, a not inconsiderable loss of temperature of the melt during transport must be accepted. In principle, it would be possible to equip the transport vessels with an inductive heating system, but this has the disadvantage that the power supply cable including the cooling devices for the coil would then have to be carried along. In addition, a heating device installed in the lower part of a transport vessel would significantly increase the weight and volume of this transport vessel and thus make it considerably more difficult to handle.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein induktiv heizbares Gefäß zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und flexibel sowohl als Warmhalte- und/oder Entgasungsofen als auch als Transportgefäß und unter Umständen auch als Gießgefäß einsetzbar ist.It is therefore an object of the present invention to provide an inductively heatable vessel which avoids the aforementioned disadvantages and can be used flexibly both as a holding and/or degassing furnace and as a transport vessel and, under certain circumstances, also as a pouring vessel.

Diese Aufgabe wird durch das induktiv heizbare Gefäß nach Anspruch 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gefäß lösbar auf einem stationären Heizstand mit einer Magnetspule aufgesetzt ist.This object is achieved by the inductively heatable vessel according to claim 1, which is characterized in that the vessel is detachably placed on a stationary heating stand with a magnetic coil.

Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass dieses Gefäß sowohl als Transportgefäß als auch als Warmhalte- und/oder Entgasungsgefäß und ggf. auch alsThe advantage of this design is that this vessel can be used as a transport vessel as well as a warming and/or degassing vessel and, if necessary, also as

Claims

1. Inductively heatable vessel for metallic melting material, in particular for aluminum melting, with a filling volume of more than 1000 kg, characterized in that the vessel ( 1 ) is detachably placed on a stationary heating stand ( 2 ) with a magnetic coil ( 5 ).

2. Vessel according to claim 1, characterized in that the heating element ( 2 ) has a magnetic coil ( 5 ), which preferably contains at least two windings, and is surrounded by an iron core ( 7 ).

3. Vessel according to claim 1 or 2, characterized in that the heating stand ( 2 ) is height-adjustable, preferably hydraulically height-adjustable.

4. Vessel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating stand consists of an annular base in which the magnetic coil ( 5 ) is integrated and that the vessel ( 1 ) has an outer shape in its lower region which is adapted to the inner casing of the annular base ( 8 ).

5. Vessel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transition of the vessel from the lower region into the upper region of the vessel with a larger cross section is designed as a collar-shaped support surface corresponding to the roof surface of the annular base ( 8 ).