DE3229276A1 - Melting furnace - Google Patents

Abstract

The refractory lining of an induction melting furnace (1) consists of two components (9,7). The component (9) is a prefabricated crucible which was produced outside the furnace by pressing to shape and sintering a fine refractory powder (SiO2). The component (7) is at first a loose, refractory, coarse-grained lining between the inner surface of the furnace and the crucible (9) and is mechanically compacted, with the crucible (9) partially acting as a mould. Due to the substantial freedom of the crucible (9) from pores and the fineness of the pores which are present, penetration of the molten metal into the crucible material is largely prevented and hence the life of the refractory lining of the melting furnace is extended. The coarse-grained component (7) of the lining also has a buffering function, which increases the resistance of the prefabricated crucible (9) to mechanical stresses. <IMAGE>

Description

SchmelzofenMelting furnace

Schmelzofen Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen mit einem Behälter aus feuerfestem Material für zu schmelzendes, bzw. Melting furnace The invention relates to a melting furnace with a container made of refractory material for melted or

schmelzflüssiges Metall, und einer um diesen Behälter gewundenen Induktions-Heizspule.molten metal, and an induction heating coil wound around this container.

Bei Schmelzöfen soll ganz allgemein vermieden werden, dass flüssiges Metall oder Metalldämpfe in den feuerfesten Körper des Ofentiegels eindringen. Nach dem Stand der Technik besteht der Tiegel dieser Schmelzofenbauart aus einem feuerfesten Granulat mit einer maximalen Körnung von drei bis fünf Millimeter , welches formgepresst und gesintert wird. Bei diesem verwendeten Ausgangsmaterial ist di Porosität dieses feuerfesten Tiegels jedoch verhältnismässig hoch, rund zwanzig Prozent, so dass schmelzflüssiges Metall und Metalldämpfe leicht in die Poren eindringen können. In einem Tiegelschmelzofen zum Schmelzen von Zink bespielsweise, kann das in die Poren des feuerfesten Tiegelkörpers eingedrungene Zink aussen heraustreten und die Isolation der um den Tiegel gewundenen Induktions-Heizspirale verbrennen. In the case of smelting furnaces, it should generally be avoided that liquid Metal or metal vapors penetrate the refractory body of the furnace crucible. To In the prior art, the crucible of this type of melting furnace consists of a refractory one Granules with a maximum grain size of three to five millimeters, which are compression molded and is sintered. In the case of this starting material used, this is the porosity refractory crucible, however, relatively high, around twenty percent, so that Molten metal and metal fumes can easily penetrate the pores. In a crucible melting furnace for melting zinc, for example, this can be done in the Pores of the refractory crucible body, penetrated zinc emerge from the outside and the Burn the insulation of the induction heating coil wound around the crucible.

Wenn deshalb das Zink bis nahe an die Spule hin eingedrungen ist, muss bei Feststellung dieses Umstandes der feuerfeste Tiegelkörper erneuert werden. Die Lebensdauer des Tiegelkörpers wird also in dem Masse verringert, je leichter schmelz flüssiges Metall in die Poren eindringen kann , so dass der Betrieb eines solches Schmelzofens mit hohen Kosten belastet ist.Therefore, if the zinc has penetrated close to the coil, the refractory crucible body must be replaced if this is discovered. The service life of the crucible body is therefore reduced to the extent that it is lighter molten metal can penetrate into the pores, allowing the operation of a such a melting furnace is burdened with high costs.

Desweiteren wird das in den feuerfesten Tiegelkörper eingedrungene schmelzflüssige Metall nach dem Prinzip der Induktionsheizung aufgeheizt , wodurch es sich ausdehnt und Risse im Tiegelkörper hervorrufen kann. Bei diesem Eindringen des schmelzflüssigen Metalls in die Poren des feuerfesten Tiegelkörpers entstehen hohe Temperaturen in Richtung der Tiegelperipherie wodurch das Eindringen von schmelzflüssigem Metall wiederum begünstigt wird auch dies kann zu einem vorzeitigen Ausfallen des Tiegels führen. Setzt sich desweiteren das Eindringen des schmelzflüssigen Metalls in den feuerfesten Tiegelkörper fort, so entsteht eine Zone hoher Temperatur in der Nähe der wassergekühlten Induktionsheizspule , wodurch ein grosser Teil der Wärme vom Ofenkorper abgeführt wird und dementsprechend die zum Schmelzen notwendige elektrische Energie grösser wird. Furthermore, that which has penetrated into the refractory crucible body will be molten metal heated on the principle of induction heating, whereby it expands and can crack the body of the crucible. With this intrusion of the molten metal into the pores of the refractory crucible body high temperatures in the direction of the crucible periphery thereby preventing molten liquid from penetrating Metal in turn is favored this can also lead to premature failure of the Lead crucible. Also sits down the penetration of the molten liquid Metal continues into the refractory crucible body, a zone of high temperature is created near the water-cooled induction heating coil, which means that a large part of the Heat is dissipated from the furnace body and accordingly the necessary for melting electrical energy increases.

Zur Vermeidung dieses Nachteils des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ausgehend von einem Schmelzofen der eingangserwähnten Gattung, eine Bauart für einen solchen Ofen vorzuschlagen , bei welchem das Eindringen von schmelzflüssigem Metall und Metalldämpfen in den feuerfesten Behälterkörper ganz wesentlich erschwert wird. The task is to avoid this disadvantage of the prior art of the invention, based on a melting furnace of the type mentioned, a To propose a design for such a furnace in which the penetration of molten liquid Metal and metal vapors in the refractory container body made much more difficult will.

Diese Aufgabe wird , ausgehend von einem Schmelzofen der eingangs erwähnten Gattung , durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmale gelöst. Starting with a melting furnace, this task is performed as described in the introduction mentioned genus, by the features listed in the characterizing part of the main claim solved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung , welche einen Schnitt durch den vorgeschlagenen Ofen zeigt, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is shown in the drawing, which shows a section through the proposed furnace, represented and is in the following described in more detail.

Ein Schmelzofen 1 ist mit einer Mehrzahl von Jochen 3 versehen, welche mittels Teilen 3a an der inneren Peripherie eines Rahmens 2 befestigt sind. Durch ein isolierendes Material 4 ist eine Induktionsheizspule 5 rund herum in Kontakt mit der inneren Peripherie des Joches 3 . Weiteres isolierendes Material 6 ist rund herum in Kontakt mit der inneren Peripherie der Spule 5 . Vor dem Einsetzen eines vorgeformten Silikattiegels 9 wird ein Boden 7a eines hitzebeständigen Futters 7 aus zunächst granuliertem Material an einer Bodenkomponente 8 des Schmelzofens 1 festgestampft. A melting furnace 1 is provided with a plurality of yokes 3, which are attached to the inner periphery of a frame 2 by means of parts 3a. By an insulating material 4 is in contact around an induction heating coil 5 with the inner periphery of the yoke 3. Another insulating material 6 is round around in contact with the inner periphery of the coil 5. Before inserting a The preformed silica crucible 9 becomes a bottom 7 a of a heat-resistant lining 7 made of initially granulated material on a bottom component 8 of the melting furnace 1 stomped on.

Anschliessend wird der Dilikattiegel 9 eingesetzt und der zylindrische Teil 7b des Futters 7 durch Einstampfen von granuliertem, hitzebeständigern Material zwischen dem Aussenmantel 9a des Silikattiegels 9 und der inneren Peripherie 6a einer Isolierschicht 6 hergestellt. Hierbei dient der Silikattiegel 9 also gewissermassen als Form für die erstellung des Futters 7b.Then the dilicate crucible 9 is inserted and the cylindrical one Part 7b of the feed 7 by pulping granular, heat-resistant material between the outer jacket 9a of the silica crucible 9 and the inner periphery 6a an insulating layer 6 is produced. Here, the silica crucible 9 is used to a certain extent as a form for the creation of the lining 7b.

Tafel 1 Stand der Technik Erfindung Material Al203 , SiC, 2 3 SiO2 SiO2 und andere Granulation Körner von 3-5 mm Feines Pulver Durchmesser Ofenherstellung Tiegel geformt Einsetzen eines -durch Stampfen vorgeformten und Sintern Silikattiegels Porosität zirka 20 ° zirka 10 E Durchlässigkeit zirka 30 1 Wärmeleitfähigkeit zirka 3,5 1 Wie aus Tafel 1 hervorgeht, ist bei der erfindungsyemässen Verwendung eines Silikattiegels die Porosität des feuerfesten Körpers etwa die Hälfte und die Durchlässigkeit etwa 30 der Werte bei einem herkömmlichen feuerfesten Körper , wodurch das Eindringen von schmelzflüssigem Metall und Metalldämpfen im Vergleich zu letzterem beträchtlich vermindert wird. Der Grund für die niedrige Porosität des Silikattiegels ist der dass ein feines Silikatpulver durch Formpressen gesintert wird , wodurch ein hoher Pressdruck angewandt werden kann. Desweiteren ist im Falle des Silikattiegels die Wärmeleitfähigkeit etwa 3,5 mal kleiner als bei einem herkömmlichen Tiegel , wodurch die verlorengehende Wärme minimiert und der Leistungsverbrauch für den Schmelzvorgang verkleinert werden.Table 1 Prior art invention Material Al203, SiC, 2 3 SiO2 SiO2 and other Granulation grains of 3-5 mm fine powder diameter Furnace making inserting a shaped crucible -preformed by tamping and sintering silica crucibles Porosity approx. 20 ° approx. 10 E Permeability approx. 30 1 Thermal conductivity about 3.5 1 As can be seen from Table 1, when using a silica crucible according to the invention, the porosity of the refractory body is about half and the permeability about 30 of the values in a conventional refractory body, whereby the penetration of molten metal and metal vapors is considerably reduced compared to the latter. The reason for the low porosity of the silicate crucible is that a fine silicate powder is sintered by compression molding, whereby a high compression pressure can be applied. Furthermore, in the case of the silica crucible, the thermal conductivity is about 3.5 times smaller than that of a conventional crucible, which minimizes the heat lost and the power consumption for the melting process.

Sodann ist bei der Verwendung eines Silikattiegels, welcher durch Formpressen und Sintern eines feinen Puders hergestellt wurde , die Oberflächenporosität kleiner als bei den herkömmlichen Tiegeln mit einer groben Granulation ; dies hat im Gefolge, dass schmelzflüssiges Metall aufyrund der Oberflächenspannuny kaum in die Poren eindringen kann , wodurch das Eindringen von geschmolzenem Metall in dieser Hinsicht minimiert wird. Then when using a silica crucible, which through Compression molding and sintering of a fine powder was made, the surface porosity smaller than with the conventional crucibles with a coarse granulation; this has in the wake, that molten metal hardly penetrates the pores due to the surface tension can penetrate, reducing the penetration of molten metal in this regard is minimized.

Desweiteren ist erfindungsgemäss für den Silikattiegel ein feuerfestes , granuliertes Futter mit einer stossdämpfenden Wirkung vorgesehen, wodurch der Tiegel viel grössere mechanische Beanspruchungen aushält. Furthermore, according to the invention, a refractory one is for the silica crucible , granulated feed provided with a shock-absorbing effect, reducing the Crucible withstands much greater mechanical loads.

Ferner wird der Tiegel durch eine wassergekühlte Induktionsheizspule mit dem Futter als Medium gekühlt, so dass eventuell in Poren oder Risse des Tiegels eingedrungenes schmelzflüssiges Metall oder Metalldämpfe gekühlt werden und erstarren. The crucible is also powered by a water-cooled induction heating coil with the feed as the medium cooled, so that possibly in pores or cracks of the crucible Penetrated molten metal or metal vapors are cooled and solidify.

Wie aus vorstehenden Ausführungen hervorgeht,besteht eine Behälterkomponente für schmelzflüssiges Metall eines Schmelzofens aus einem vorgeformten Tiegel aus Silikat beispielsweise, zu dessen Herstellung ein feines Pulver aus einem Silikat-oder feuerfesten Material der Mullit- , oder Tonerdegruppen, usw. As can be seen from the foregoing, there is a container component for molten metal of a melting furnace from a preformed crucible For example, silicate, for its production a fine powder from a silicate or refractory material of mullite or alumina groups, etc.

gesintert wird ; der Silikattiegel erhält allseits ein Futter aus einem gekörnten, hitzebeständigen Material und wird gekühlt durch eine wassergekühlte Induktionsheizspule , welche um dieses Futter aus feuerfestem Material herumgewunden ist, wodurch in den feuerfesten Körper des Tiegels für das schmelzflüssige Metall eingedrungenes schmelzflüssiges Metall oder Metalldämpfe gekühlt werden und erstarren, so dass das schmelzflüssige Metall oder die Metalldämpfe weitgehend daran gehindert werden, in das feuerfeste Material des Tiegels einzudringen und die Lebensdauer des feuerfesten Tiegels vergrössert wird ; es wird schliesslich vermieden dass die am Ofen verlorengehende Wärme im Laufe der Betriebszeit immer grösser wird , wodurch elektrische Energie für den Schmelzvorgang eingespart wird.is sintered; the silica crucible receives a lining on all sides a granular, heat-resistant material and is cooled by a water-cooled Induction heating coil wound around this refractory lining is whereby in the refractory body of the crucible for the molten metal penetrated molten metal or metal vapors are cooled and solidify, so that the molten metal or metal vapors are largely prevented from doing so penetrate the refractory material of the crucible and extend the service life of the refractory crucible is enlarged; it is ultimately avoided that the The heat lost in the furnace increases in the course of the operating time, which means electrical energy for the melting process is saved.

Claims (2)

"Schmelzofen" Patentansprüche 1. Schmelzofen mit einem Behälter aus feuerfestem Material für zu schmelzendes, bzw. schmelzflüssiges Metall, und einer um diesen Behälter gewundenen Induktions-Heizspule (5) , dadurch yekennzeichnet, dass der Behälter aus feuerfestem Material aus zwei Komponenten besteht, und zwar aus einem vorgeformten Tiegel (9) hergestellt durch Formpressen und Sintern eines feuerfesten, feinpulverförmigen Materials , und aus einem nicht vorgeformten Futter (7) aus einem feuerfesten, grobkörnigen Pulver oder Granulat, welches in Zwischenräume zwischen den Ofeninnenflächen , bzw. Heizspuleninnenseiten und dem Tiegel (9) eingebracht und dort kompaktiert wird. "Melting furnace" claims 1. Melting furnace with a container refractory material for molten or molten metal, and one induction heating coil (5) wound around this container, characterized in that that the refractory material container consists of two components, namely made from a preformed crucible (9) by compression molding and sintering one refractory, finely powdered material, and from a non-preformed lining (7) made of a refractory, coarse-grained powder or granulate, which in interstices placed between the inner surfaces of the furnace or the inner sides of the heating coil and the crucible (9) and is compacted there. 2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu schmelzende, bzw. schmelzflüssige Metall Zink ist. 2. Melting furnace according to claim 1, characterized in that the The metal to be melted or molten is zinc.