DE102006030480A1 - Melting device for melting a metal alloy comprises a melting crucible having a casting nozzle arranged in a thermocouple - Google Patents

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Abstract

Melting device comprises a melting crucible (1) having a casting nozzle (17) arranged in a thermocouple (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen einer im festen Aggregatzustand vorliegenden Metalllegierung mit einem Schmelztiegel, mit einer Induktionsheizung mit mehreren, den Schmelztiegel umgebenden Induktionswicklungen, sowie mit mindestens einem Thermoelement zur kontinuierlichen Überwachung der Temperatur der Schmelze während des Gießprozesses.The The present invention relates to a device for melting a solid state metal alloy with a crucible, with an induction heater with several surrounding the crucible Induction windings, as well as with at least one thermocouple for continuous monitoring the temperature of the melt during the casting process.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der Patentschrift DD 214 924 B bekannt. Bei der vorbekannten Anordnung ist ein Elektrodenpaar, bestehend aus zwei unterschiedlichen hochschmelzenden Materialien, derartig in die Schmelztiegelwand eingebettet, dass einerseits ein Kontakt der Elektroden mit der Schmelze besteht und andererseits ein Anschluss an eine Auswerteeinheit erfolgt, die die in dem Stromkreis, der durch die erste Elektrode, die Schmelze und die zweite Elektrode gebildet ist, entstehende Thermospannung in ein Signal zur Temperaturanzeige und/oder Temperaturregelung umwandelt.Such a device is z. B. from the patent DD 214 924 B known. In the known arrangement, a pair of electrodes, consisting of two different refractory materials, embedded in the crucible wall such that on the one hand there is a contact of the electrodes with the melt and on the other hand, a connection to an evaluation, which in the circuit, by the first Electrode, the melt and the second electrode is formed, resulting thermoelectric voltage in a signal for temperature display and / or temperature control converts.

Als nachteilig ist bei der vorbekannten Vorrichtung die Tatsache anzusehen, dass die Temperaturmessung in einem relativ kleinen Bereich des Schmelztiegels erfolgt, so dass Temperaturschwankungen, die in von der Messstelle entfernten Bereichen auftreten, bei der Schmelzleistungsregelung nicht berücksichtigt werden können.When disadvantageous in the prior art device is the fact that that the temperature measurement in a relatively small area of the crucible takes place, allowing temperature fluctuations in from the measuring point remote areas do not occur in the melt rate control considered can be.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die eine kontinuierliche Temperaturmessung in mehreren Bereichen des Schmelztiegels ermöglicht und bei der eine Verbesserung der Regelungsgüte erreicht wird.It is therefore an object of the present invention, a device of to propose the genus mentioned above, which is a continuous Temperature measurement in several areas of the crucible allows and in which an improvement of the control quality is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelztiegel eine Gießschnauze aufweist, in der ein weiteres Thermoelement angeordnet ist. Durch die Erfindung wird erreicht, dass bei Einsatz einer derartigen Vorrichtung in einem Induktionsschmelzofen eine automatisierte Steuerung des Schmelzvorgangs entsprechend einem vorgegebenen Temperatur-Zeit-Verhalten und damit eine verbesserte Qualität der Schmelze bei gleichzeitiger Einsparung von Schmelzenergie möglich wird.These Task is inventively characterized solved, that the crucible is a spout has, in which a further thermocouple is arranged. By the invention is achieved that when using such a device in an induction melting furnace an automated control of the melting process according to a given temperature-time behavior and thus an improved quality the melt is possible with simultaneous saving of melting energy.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das erste oder ein weiteres Thermoelement im Boden des Schmelztiegels angeordnet ist.A advantageous development of the subject invention provides that the first or another thermocouple in the bottom of the crucible is arranged.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung weist die Vorrichtung eine Gießrinne auf, in der das erste oder ein weiteres Thermoelement angeordnet ist.at another advantageous embodiment the device a runner on, in which the first or another thermocouple is arranged.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Gießkasten auf, in dem das erste oder ein weiteres Thermoelement angeordnet ist.at a further embodiment of the invention, the device a casting box in which the first or another thermocouple is arranged is.

Um die von den Thermoelementen bereit gestellten Informationen über die Temperatur der Schmelze insbesondere zum Zweck einer Regelung der der Induktionsheizung zugeführten elektrischen Energie zu verwenden, ist nach einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, dass die weiteren Thermoelemente an ein Datenerfassungssystem angeschlossen sind.Around the information provided by the thermocouples about the Temperature of the melt, in particular for the purpose of regulating the fed to the induction heater Using electrical energy is another development of the subject invention provided that the other thermocouples connected to a data acquisition system.

Um das vorhin erwähnte Datenerfassungssystem vor den bei einem Gießvorgang auftretenden hohen Temperaturen wirksam zu schützen, ist das Datenerfassungssystem als eine hitzebeständige Datenbox ausgebildet.Around the previously mentioned Data acquisition system before the occurring during a casting process high To effectively protect temperatures, the data acquisition system is designed as a heat-resistant data box.

Um die vorhin erwähnte Regelung der der Induktionsheizung zugeführten elektrischen Leistung durchzuführen, sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die Thermoelemente an den Regelkreis eines Mittelfrequenzumformers angeschlossen sind, der der Energieversorgung der Induktionswicklungen dient.Around the previously mentioned To perform regulation of the induction heating supplied electrical power, sees another embodiment the invention that the thermocouples to the control circuit of a Medium frequency converter connected to the power supply the induction windings is used.

Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine Vorrichtung zum Schmelzen einer im festen Aggregatzustand vorliegenden Metalllegierung mit einem Schmelztiegel, mit einer Induktionsheizung mit mehreren, den Schmelztiegel umgebenden Induktionswicklungen, sowie mit mindestens einem Thermoelement zur kontinuierlichen Überwachung der Temperatur der Schmelze während des Gießprozesses, die durch die Kombination mindestens zweier Thermoelemente nach den Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichnet ist.The The invention finally relates to a device for melting a solid state present metal alloy with a crucible, with a Induction heating with several induction coils surrounding the crucible, and at least one thermocouple for continuous monitoring the temperature of the melt during the casting process, by the combination of at least two thermocouples after the claims 1 to 4 is marked.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wird diese im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine stark vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzen von Metallen zeigt. Der Fachbegriff „Thermoelement" wird stellvertretend für sämtliche, zum gegebenen Zweck geeigneten Temperaturmesseinrichtungen verwendet.to Clarification of the invention, this will be described below with reference to a embodiment explained in more detail in connection with the accompanying drawings, whose only figure a greatly simplified representation of the device according to the invention for melting metals. The technical term "thermocouple" becomes representative for all, used for the given purpose suitable temperature measuring devices.

In der Zeichnung wird mit dem Bezugszeichen 1 ein Schmelztiegel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzen von Metallen bezeichnet, die beispielsweise als ein Induktionsschmelzofen ausgeführt sein kann, der nach dem VIM- oder VDIP-Verfahren arbeitet. Obwohl der Schmelztiegel 1 im gezeigten Beispiel durch ein metallisches Gehäuse 2 sowie eine im Inneren des Gehäuses 2 an geordnete, vorzugsweise an dessen Innenwand angebrachte feuerfeste Auskleidung 3 gebildet wird, ist die Verwendung beispielsweise eines Keramiktiegels denkbar. Zum Abguss wird der Schmelztiegel 1 um eine Achse 15 gekippt, wodurch die Schmelze über eine im oberen Bereich des Gehäuses 2 ausgebildete Gießschnauze 17 in eine Gießrinne 14 gelangt, in der sie beispielsweise zu einer nicht gezeigten Kokillenkammer fließt. Die Schmelze im Schmelztiegel 1 wird induktiv beheizt. Dazu ist eine Induktionsheizung 4 vorgesehen, die durch z. B. fünf nebeneinander angeordnete einzelne Spulen 5–9 gebildet ist, die den Schmelztiegel 1 radial umgreifen. Der Versorgung der Spulen 5–9 mit elektrischem Strom dient ein lediglich schematisch angedeuteter Mittelfrequenzumformer 10, der die elektrische Leistung liefert, die erforderlich ist, um die im Schmelztiegel 1 enthaltene Metallschmelze auf dem gewünschten Temperaturniveau zu halten.In the drawing, the reference numeral 1 a crucible of the metal melting apparatus according to the invention, which may for example be designed as an induction melting furnace, which operates according to the VIM or VDIP method. Although the crucible 1 in the example shown by a metallic housing 2 as well as one inside the case 2 at ordered, preferably mounted on the inner wall refractory lining 3 is formed, the use of, for example, a ceramic crucible is conceivable. The crucible is turned into a casting 1 around an axis 15 tilted, causing the melt over one in the upper part of the housing 2 trained spout 17 into a trough 14 passes, for example, in which it flows to a mold chamber, not shown. The melt in the crucible 1 is heated inductively. This is an induction heating 4 provided by z. B. five juxtaposed individual coils 5 - 9 is formed, which is the crucible 1 encompass radially. The supply of the coils 5 - 9 with electric current is used only schematically indicated medium frequency converter 10 that supplies the electrical power that is needed to those in the crucible 1 to keep contained molten metal at the desired temperature level.

Um eine kontinuierliche Kontrolle der Temperatur während des gesamten Gießprozesses durchzuführen, werden mehrere Thermoelemente verwendet, die an diversen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung installiert werden. So sind der Zeichnung ein erstes Thermoelement 11, ein zweites Thermoelement 12 sowie ein drittes Thermoelement 13 zu entnehmen, wobei noch weitere, nicht dargestellte Thermoelemente verwendet werden können. Dabei sind das erste Thermoelement 11 im Boden des Schmelztiegels 1 und das zweite Thermoelement 12 in der vorhin erwähnten Gießschnauze 17 des Schmelztiegels 1 angeordnet, während das dritte Thermoelement 13 in der Gießrinne 14 platziert ist. Ein weiteres, nicht dargestelltes Thermoelement kann z. B. in einem ebenfalls nicht dargestellten Gießkasten angeordnet werden. Das erste, im Boden des Schmelztiegels 1 eingebaute Thermoelement 11 dient zusätzlich zur Überwachung des Tiegelzustandes, so dass ein wirksamer Schutz des Induktionsschmelzofens gegen Überhitzung ge währleistet ist, die zu einer Tiegelerosion oder sogar einer Explosion führen könnte.In order to carry out a continuous control of the temperature during the entire casting process, several thermocouples are used, which are installed at various points of the device according to the invention. So the drawing is a first thermocouple 11 , a second thermocouple 12 and a third thermocouple 13 can be found, with even more, not shown thermocouples can be used. Here are the first thermocouple 11 in the bottom of the crucible 1 and the second thermocouple 12 in the aforementioned spout 17 of the crucible 1 arranged while the third thermocouple 13 in the trough 14 is placed. Another, not shown thermocouple z. B. are arranged in a casting box, also not shown. The first, in the bottom of the crucible 1 built-in thermocouple 11 additionally serves to monitor the crucible condition so that effective protection of the induction melting furnace against overheating is ensured, which could lead to crucible erosion or even explosion.

Schließlich ist aus der Zeichnung erkennbar, dass sämtliche genannten Thermoelemente 11–13 an eine Datenerfassungseinrichtung 16 angeschlossen sind, die ihre die Temperatur der Schmelze repräsentierenden Signale in Steuersignale umwandelt, die dem Regelkreis des Mittelfrequenzumformers 10 zur Verfügung gestellt werden, wodurch eine optimale Führung des Metallgießprozesses sowie eine Erhöhung der Produktivität ohne Beeinträchtigung der Qualität der gegossenen Teile gewährleistet wird.Finally, it can be seen from the drawing that all the mentioned thermocouples 11 - 13 to a data acquisition device 16 are connected, which converts their temperature representing the melt signals into control signals that the control circuit of the medium-frequency converter 10 be provided, whereby an optimal guidance of the metal casting process and an increase in productivity without compromising the quality of the cast parts is ensured.

Claims (8)

Vorrichtung zum Schmelzen einer im festen Aggregatzustand vorliegenden Metalllegierung mit einem Schmelztiegel, mit einer Induktionsheizung mit mehreren, den Schmelztiegel umgebenden Induktionswicklungen, sowie mit mindestens einem ersten Thermoelement zur kontinuierlichen Überwachung der Temperatur der Schmelze während des Gießprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelztiegel (1) eine Gießschnauze (17) aufweist, in der ein weiteres Thermoelement (12) angeordnet ist.Apparatus for melting a solid state metal alloy with a crucible, induction heating with a plurality of induction coils surrounding the crucible, and at least one first thermocouple for continuously monitoring the temperature of the melt during the casting process, characterized in that the crucible ( 1 ) a spout ( 17 ), in which a further thermocouple ( 12 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder ein weiteres Thermoelement (11) im Boden des Schmelztiegels (1) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the first or another thermocouple ( 11 ) in the bottom of the crucible ( 1 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Gießrinne (14) aufweist, in der ein weiteres Thermoelement (13) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the device is a runner ( 14 ), in which a further thermocouple ( 13 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Gießkasten aufweist, in dem ein weiteres Thermoelement angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized that the device has a casting box has, in which a further thermocouple is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Thermoelemente (11, 12, 13) an ein Datenerfassungssystem (16) angeschlossen sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the further thermocouples ( 11 . 12 . 13 ) to a data acquisition system ( 16 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenerfassungssystem (16) als eine hitzebeständige Datenbox ausgebildet ist.Device according to claim 5, characterized in that the data acquisition system ( 16 ) is formed as a heat-resistant data box. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelemente (11, 12, 13) an den Regelkreis eines Mittelfrequenzumformers (10) angeschlossen sind, der der Energieversorgung der Induktionswicklungen (5–9) dient.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thermocouples ( 11 . 12 . 13 ) to the control circuit of a medium frequency converter ( 10 ) connected to the power supply of the induction windings ( 5 - 9 ) serves. Vorrichtung zum Schmelzen einer im festen Aggregatzustand vorliegenden Metalllegierung mit einem Schmelztiegel, mit einer Induktionsheizung mit mehreren, den Schmelztiegel umgebenden Induktionswicklungen, sowie mit mindestens einem Thermoelement zur kontinuierlichen Überwachung der Temperatur der Schmelze während des Gießprozesses, gekennzeichnet durch die Kombination mindestens zweier Thermoelemente nach den Ansprüchen 1 bis 4.Device for melting a solid state present metal alloy with a crucible, with a Induction heating with several induction coils surrounding the crucible, and at least one thermocouple for continuous monitoring the temperature of the melt during the casting process, characterized by the combination of at least two thermocouples according to claims 1 to 4.
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