DE679824C - Procedure for avoiding flashover between the individual coil windings when operating high-frequency induction vacuum ovens - Google Patents

Description

Verfahren zur Vermeidung von überschlägen zwischen den einzelnen Spulenwndungen beim Betrieb von Hochfrequenz-Induktionsvakuumöfen Das Schmelzen und Gießen von Metallen und Legierungen im Vakuum ist bekannt. Der im Vakuurpraum erzielbare Gasdruck hängt von verschiedenen Faktoren ab. In erster Linie von dem Gasgehalt der Schmelze, von eventuell entstehenden Reaktionsgasen, von der Menge des feuerfesten Materials usw. Während man in Laboratoriumsöfen infolge der begrenzten Menge an feuerfestem Material und infolge des geringen Metallgewichtes der zu entgasenden Schmelze mit normalen Mitteln, d. h. selbst mit kleineren Vakuumpumpen, hohe Vakua unter o,oi mm Hg erzielen und aufrechterhalten kann, ist dies bei größeren Öfen, die bis zu einigen Tonnen flüssiges Metall enthalten, nicht mehr möglich.Procedure for avoiding flashovers between the individual coil turns in the operation of high frequency induction vacuum furnaces The melting and casting of Metals and alloys in a vacuum are known. The gas pressure that can be achieved in the vacuum chamber depends on various factors. Primarily on the gas content of the melt, of any reaction gases that may arise, of the amount of refractory material etc. While in laboratory furnaces due to the limited amount of refractory Material and due to the low metal weight of the melt to be degassed with normal means, d. H. even with smaller vacuum pumps, high vacuums under o, oi mm Hg, this is the case with larger ovens that can achieve up to contain a few tons of liquid metal is no longer possible.

Bei den kleineren Öfen sind nun die Hochfrequenzspulen, die zur Erzeugung der Wärme in dem Schmelzgut dienen, meist außerhalb des eigentlichen Vakuummantels angebracht, weil sich auf diese Weise eine gute Möglichkeit ergibt, z. B. durch ein gasdichtes Quarzrohr unmittelbar innerhalb der Hochfrequenzspule einen dichten Vakuumbehälter herzustellen. Bei größeren Öfen ist diese Anordnungsweise nicht mehr möglich, und es muß die eigentliche Ofenspule, die zur Induktion der Schmelzwärme dient, reit in den Vakuumbehälter hineingenommen werden.In the case of the smaller ovens, the high-frequency coils are now used to generate them serve the heat in the melting material, mostly outside the actual vacuum jacket appropriate because in this way there is a good possibility, z. B. by a gas-tight quartz tube directly inside the high-frequency coil a tight one Manufacture vacuum containers. This arrangement is no longer applicable to larger ovens possible, and it must be the actual furnace coil that induces the heat of fusion serves, rides to be taken into the vacuum container.

Infolge der aus dem Metall frei werdenden Gase und Dämpfe stellen sich; wie oben angedeutet, bei Öfen technischen Ausmaßes vorübergehende Drucke ein, die zwischen i und i oo mm Hg liegen.As a result of the gases and vapors released from the metal themselves; as indicated above, temporary prints in ovens of a technical size, which are between i and i oo mm Hg.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß bei Drucken, die ja nach der Natur des Gases oder der Dämpfe in diesem Gebiet liegen, sich Überschläge zwischen den Spulenteilen oder zwischen der Spüle und den Teilen :der Ofenkonstruktion ausbilden, die selbst große Entfernungen zu überbrücken imstande sind. Es läßt sich sehr deutlich zeigen, daß gewisse kritische Drucke je nach der Art des Gases vorhanden sind, bei denen derartige Überschläge sofort zusammenbrechen bzw. nicht auftreten, wenn man den Druck durch Einlassen von weiterem Gas oder durch Abstellen der Vakuumpumpe erhöht.Experience has now shown that with prints, yes, according to nature the gas or vapors are in this area, rollover between the coil parts or between the sink and the parts: the oven construction train people who are able to cover large distances. It can be show very clearly that certain critical pressures exist, depending on the nature of the gas in which such flashovers collapse immediately or do not occur, if the pressure is reduced by letting in more gas or by switching off the vacuum pump elevated.

Zur Metallraffinatiön; insbesondere von Zink im Vakuum, wurde vorgeschlagen, einen indifferenten Gasstrom von niedrigem Druck über die Badoberfläche zu führen und diesen in möglichst geringer Höhe über dem Bad abzusaugen. Durch diesen Gasstrom sollen Metalldämpfe mitgerissen werden, so daß sich über dem Bad ständig eine ungesättigte Atmosphäre befindet, :die neue Dampfmoleküle aus der Schmelze aufnehmen kann.For metal refining; especially of zinc in a vacuum, it has been suggested to lead an inert gas stream of low pressure over the bath surface and suck it off at the lowest possible height above the bath. Through this gas flow metal vapors should be carried away, so that there is always an unsaturated one above the bath Atmosphere: which can absorb new vapor molecules from the melt.

Es liegt nun im Interesse der Herstellung gasfreier Metallschmelzen, den Druck im Ofen nicht über Bruchteile von Millimetern Quecksilbersäule bzw. einige Millimeter hinaussteigen zu lassen, so daß der angedeutete Weg der Erhöhung des Druckes für ein einwandfrei gasfreies Produkt nicht gangbar ist.It is now in the interest of producing gas-free metal melts, the pressure in the furnace does not exceed a fraction of a millimeter of mercury or a few To let rise millimeters, so that the indicated way of increasing the Pressure is not feasible for a perfectly gas-free product.

Es hat sich nun ein Verfahren als gangbar erwiesen, welches :einen :einwandfreien Betrieb solcher Vakuumöfen gestattet, ohne daß Überschläge auftreten und bei dem die Möglichkeit besteht, die mit dem Metall reagierenden Gase praktisch vollkommen zu entfernen. Das Verfahren besteht darin, daß zunächst der Vakuumbehälter vor dem Anfahren des Ofens, d. h. bei noch ausgeschalteter Hochfrequenzspule, vollkommen entgast wird und dann mit inertem Gas, z. B. Argon (bei Kupferschmelzen z. B. Stickstoff), so weit gefüllt wird, daß: ein Druck von einigen zoomm Hg entsteht,, wobei der Gasdruck .das für die Entstehung von Überschlägen gefährliche Druckgebiet überschreiten soll. Der Ofen wird dann in Betrieb genommen und das Gas, welches sich bei dem Niederschmelzen des Gutes entwickelt, abgepumpt. Fällt der Gasdruck bis in :die Gegend des kritischen Druckes dadurch, daß die Gasabgabe der Schmelze bei laufender Vakuumpumpe nachläßt, so wird die Spannung für kurze Zeit vom Ofen genommen und die Gase bis zu dem durch die Pumpe erreichbaren Unterdruck entfernt. Dann wird erneut eine gewisse Menge eines inerten Gases :eingelassen und der Ofen wieder .eingeschaltet. Dieses Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden, bis die Schmelze einwandfrei entgast ist. Auf diese Weise kann man den ]#artialdruck der Reaktionsgase ebenso klein halten, als wenn man mit Hilfe der -Vakuumpumpe die Gase entfernen würde. Das inerte Schutzgas stört also die Entgasung der Schmelze nicht und verhindert andererseits die Bildung von übersc'hlägen.A process has now proven to be feasible which: a : Perfect operation of such vacuum furnaces is permitted without flashovers occurring and in which there is the possibility of the gases reacting with the metal practically to remove completely. The procedure consists in that first the vacuum container before starting the furnace, d. H. with the high-frequency coil still switched off, perfectly is degassed and then with inert gas, e.g. B. Argon (e.g. nitrogen for copper smelting), is filled so far that: a pressure of a few zoomm Hg is created, where the gas pressure .that pressure area which is dangerous for the occurrence of flashovers is to be exceeded. The furnace is then put into operation and the gas that is produced during the melting down of the good developed, pumped out. If the gas pressure falls into: the area of the critical Pressure due to the fact that the gas release of the melt decreases when the vacuum pump is running, so the voltage is removed from the furnace for a short time and the gases through to that the vacuum that can be reached by the pump is removed. Then again a certain amount an inert gas: let in and the furnace switched on again. This method can be repeated as often as required until the melt is properly degassed. on in this way one can keep the partial pressure of the reaction gases just as small as if one were to remove the gases with the help of the vacuum pump. The inert protective gas therefore does not interfere with the degassing of the melt and, on the other hand, prevents its formation of overshoots.

Das Gießen selbst geschieht zweckmäßig, wenn nach dem letzten Ausschalten des Ofens das Gas einschließlich des eingelassenen inerten Schutzgases noch einmal ganz ,entfernt worden ist, d. h. also in möglichst hohem Gesamtvakuum.The watering itself is expedient if after the last switch-off of the furnace, the gas including the inert protective gas that has been let in again has been completely removed, d. H. so in the highest possible overall vacuum.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Vermeidung von überschlagen zwischen den einzelnen Spulenwindungen beim Betrieb von Hochfrequenz-Induktionsvakuumöfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen bei ,ausgeschalteter Hochfrequenzspule zunächst vollkommen entgast und dann mit inertem Gas so weit gefüllt wird; daß der Gasdruck das für .die Entstehung von überschlagen gefährliche Druckgebiet überschreitet, worauf der Ofen in Betrieb genommen wird. PATENT CLAIMS: r. Procedure to avoid overturning between the individual coil windings when operating high-frequency induction vacuum ovens, characterized in that the furnace is initially switched off with the high-frequency coil completely degassed and then filled with inert gas so far; that the gas pressure which exceeds the pressure area that is dangerous for the occurrence of overturning, after which the furnace is put into operation. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Ofenbetriebes entstehenden Reaktionsgase zusammen mit dein eingebrachten Schutzgas entfernt werden und der Ofen ohne Spannung so lange betrieben: wird, bis das kritische Gebiet, in dem Entladungen auftreten, durchschritten ist. 2. The method according to claim r, characterized characterized in that the reaction gases formed during the furnace operation together can be removed with the protective gas you have introduced and the furnace without voltage for so long operated: is operated until the critical area in which discharges occur is passed is. 3. Verfahren nach, Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, :daß als inertes Gas Argon, Helium, Stickstoff oder Wasserstoff verwendet wird.3. The method according to claim z and 2, characterized in that: that as an inert Gas argon, helium, nitrogen or hydrogen is used.