EP0755740B1 - Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils - Google Patents

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EP0755740B1
EP0755740B1 EP96110899A EP96110899A EP0755740B1 EP 0755740 B1 EP0755740 B1 EP 0755740B1 EP 96110899 A EP96110899 A EP 96110899A EP 96110899 A EP96110899 A EP 96110899A EP 0755740 B1 EP0755740 B1 EP 0755740B1
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EP
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interior
article
inductor
insulation
refractory
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Daniel Grimm
Steve Lee
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Didier Werke AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/38—Coil arrangements specially adapted for fitting into hollow spaces of workpieces

Definitions

  • the invention relates to a method for inductive heating a refractory molded part according to the preamble of the claim 1.
  • Such molded parts are in particular part of a melt outlet device or melt feed device at one metallurgical vessel. They are preheated to an unwanted one Cooling the flowing melt, in particular to avoid their freezing.
  • DE-A-3 842 690 describes a refractory spout for one Continuous caster known, the pouring channel outside of one Induction coil is surrounded, with which the inner outer wall is controlled inductively heated. Since the coil is part of the Pouring component, it is a complex and expensive solution because such refractory pouring moldings Are wearing parts.
  • Fireproof molded parts are usually used Gas burners heated up. This has the disadvantage of being there carbon can burn out Material component of the molding is. It is unfavorable also that when it heats up to an uneven Temperature distribution in the molded part comes. For example, Differences in temperature of about 400 K were observed. About that in addition, the heating up takes a considerable amount of time Claim.
  • a method of the type mentioned is from EP-A-0 487 924 known.
  • a heating device is used the completion of the manufacture of an immersion nozzle thermal treatment.
  • the heating device can also be used to heat the immersion nozzle so that this is preheated to a desired temperature in a Chill mold can be used.
  • From US-A-2 806 117 is an inductor for the heat treatment known metallic workpieces, whose magnetic coil arranged in the interior of the circular cylindrical workpiece can be. Again, only the inner surface areas of the tubular workpiece is heated.
  • the object of the invention is to provide a quick and uniform To allow the refractory molded part to be recorded.
  • this object is in a method of initially mentioned type with the measures of claim 1 solved.
  • the invention increases plant availability achieved because cracking and freezing problems are avoided.
  • the process is not only suitable for heating up Casting on, but also for heating up in the event of interruptions in casting, to keep the molding at an appropriate temperature.
  • a special embodiment of the method is characterized by this that an inner inductor is used, which consists of a or a plurality of cooled induction coils is formed.
  • the figure shows a fireproof molded part as a feed channel for a twin roll caster with an inserted internal inductor.
  • a feed channel known in its form is a Refractory molded part (1) made of a ceramic, carbon-containing Material that is inductive to an alternating electrical field can be coupled with the consequence of heating.
  • the Feed channel has a channel-shaped interior (2) rectangular cross section.
  • the feed channel is in one outer part with a metallic outer jacket (3) provided, as is often the case when using so-called ETA changers used.
  • the metallic outer jacket (3) shields electromagnetic fields from the supply channel, so the feed channel with an outer induction coil would not be heated evenly.
  • the inner inductor (4) is in its Dimensions, in particular the length of the interior (2) adjusted so that it extends over the entire length if possible of the interior (2) extends. In addition, its outer geometry adapted to the dimensions of the interior (2).
  • the inner inductor (4) has a number of cooled induction coils (5) a generator (6) are connected.
  • the interior (2) is opposite Internal inductor (4) with a layer (12), for example a ceramic glaze, electrically and / or thermally insulated so that the refractory molded part (1) does not electrical parts come into contact and / or no zonal Overheating occurs.
  • the outer surface of the Internal inductor (4) by means of an insulation molding (7) against the surfaces of the interior (2) electrically and / or thermally insulated.
  • the internal inductor (4) has different geometries or Adjust wall thicknesses in such a way that different distances between the Internal inductor (4) and the surfaces of the areas to be heated exist. With This measure produces different energy densities in the molded part (1), what the uniformity of heating with different wall thicknesses improved.
  • the molded insulation part (7) is to be designed accordingly.
  • the molded insulation part (7) also serves to center the inner inductor (4) in the Interior (2).
  • the molded insulation part (7) is on the induction coil (5) slid in place so that it can be replaced if necessary.
  • the outer geometry of the molded insulation part (7) is adapted to the interior (2), that it can be easily inserted and removed with the inner inductor (4) into the interior (2) the interior (2) can be pulled out.
  • the design can also be so be taken that first the molded insulation part (7) in the interior (2) and then the inner inductor (4) is to be inserted into the molded insulation part (7).
  • the molded insulation part (7) has a top to limit insertion Flange (8). It's open below. In other applications, e.g. at The insulation molding (7) can be provided with supply channels with lateral outflow openings. be closed by means of a base.
  • the molded insulation part (7) consists of a highly heat-resistant, ceramic Fiber material or ceramic foam material.
  • the molded insulation part (7) or the molded insulation parts do not have to be removed from the Interior (2) can be pulled out. It is also possible to isolate the molded part (7) or to design the molded insulation parts as the lining of the interior (2).
  • the supply duct can, preferably with an external insulation (11) ceramic fiber material or ceramic foam material. This improves the rapid and even heating of the feed channel.
  • the inner inductor (4) is connected to the Insulation molded part (7) inserted into the interior (2) and the generator (6) is switched on.
  • the feed channel is essentially above its entire cross section heated quickly and evenly inductively.
  • the target temperature is the internal inductor (4) from the supply channel pulled out. This is then pre-heated and ready for the casting operation.
  • the Internal inductor (4) can be used for many heating processes on many supply channels use. Its use is therefore due to the wear of the feed channel independently.
  • the molded insulation part (7) can, if it is worn, by the Pull off the inner inductor (4) and replace it with a new molded insulation part. at different cross-sections of supply channels can be used to form insulation parts (7) with different dimensions. It is This makes it possible to use the inner inductor (4) even with different Insert interior geometries centered.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Formteile sind insbesondere Teil einer Schmelzenauslassvorrichtung bzw. Schmelzenaufgabevorrichtung bei einem metallurgischen Gefäß. Sie werden vorgeheizt, um ein unerwünschtes Abkühlen der durchfließenden Schmelze, insbesondere deren Einfrieren, zu vermeiden.
Aus der DE-A-3 842 690 ist ein feuerfester Ausguss für eine Stranggießanlage bekannt, dessen Ausgusskanal außen von einer Induktionsspule umgeben ist, mit welcher die innere Außenwand geregelt induktiv aufheizbar ist. Da die Spule Bestandteil des Ausgussbauteils ist, handelt es sich um eine aufwendige und teure Lösung, weil solche feuerfesten Ausgussformteile Verschleißteile sind.
Üblicherweise werden feuerfeste Ausgussformteile mittels Gasbrennern aufgeheizt. Dies hat den Nachteil, dass es dabei zu einem Ausbrennen des Kohlenstoffs kommen kann, der Materialbestandteil des Formteils ist. Ungünstig ist dabei außerdem, dass es beim Aufheizen zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Formteil kommt. Es wurden bspw. Temperaturunterschiede von etwa 400 K beobachtet. Darüber hinaus nimmt das Aufheizen eine beträchtliche Zeit in Anspruch.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der EP-A-0 487 924 bekannt. Hierbei dient eine Aufheizvorrichtung der Beendigung der Herstellung eines Eintauchausgusses durch thermische Behandlung. Die Aufheizvorrichtung, kann auch dem Beheizen des Eintauchausgusses dienen, so dass dieser auf eine gewünschte Temperatur vorgeheizt in eine Kokille eingesetzt werden kann.
Aus der US-A-2 237 866 ist eine Wärmebehandlungsspule bekannt, welche in eine Bohrung des Artikels eingeführt werden kann, um die inneren Oberflächenteile des Artikels durch einen hochfrequenten Magnetfluss zu erhitzen.
Aus der US-A-2 806 117 ist ein Induktor für die Wärmebehandlung metallischer Werkstücke bekannt, dessen Magnetspule in dem Innenraum des kreiszylindrischen Werkstückes angeordnet werden kann. Auch hierbei werden nur die inneren Oberflächenbereiche des rohrförmigen Werkstückes erhitzt.
Aus der US-A-1 607 264 sind ein Verfahren und Mittel zum elektrischen Aufheizen von Scheiben oder Platten bekannt, wobei eine Magnetspule so in die zentrale Öffnung eingeführt wird, dass nur der die Öffnung unmittelbar begrenzende Scheiben- oder Plattenbereich erhitzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein rasches und gleichmäßiges Aufzeizen des feuerfesten Formteils zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei erfolgt ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen des feuerfesten Formteils, das bspw. ein Zufuhr- und Dosiersystem für einen Belt- oder Twin-Roll-Caster ist, mit dem der Schmelzenausfluss unterbrechbar und/oder steuer- bzw. regelbar ist.
Durch die Erfindung ist eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht, weil Riss- und Einfrierprobleme vermieden werden. Das Verfahren eignet sich nicht nur zum Aufheizen beim Angießen, sondern auch zum Aufheizen bei Gießunterbrechungen, um das Formteil auf einer geeigneten Temperatur zu halten.
Eine besondere Ausführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein Inneninduktor verwendet wird, welcher aus einer oder mehreren gekühlten Induktionsspulen gebildet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Figur zeigt ein feuerfestes Formteil als Zufuhrkanal für einen Twin-Roll-Caster mit einem eingesetzten Inneninduktor.
Ein in seiner Form an sich bekannter Zufuhrkanal ist ein feuerfestes Formteil (1) aus einem keramischen, kohlenstoffhaltigen Material, das induktiv an ein elektrisches Wechselfeld mit der Folge einer Aufheizung ankoppelbar ist. Der Zufuhrkanal weist einen kanalförmigen Innenraum (2) mit rechteckigem Querschnitt auf. Der Zufuhrkanal ist in einem äußeren Teilbereich mit einem metallischen Außenmantel (3) versehen, wie man ihn häufig beim Einsatz von sogenannten ETA-Wechslern verwendet. Der metallische Außenmantel (3) schirmt also elektromagnetische Felder gegenüber dem Zufuhrkanal ab, so dass der Zufuhrkanal mit einer äußeren Induktionsspule nicht gleichmäßig aufheizbar wäre.
In dem in der Figur dargestellten Zustand ist in den Innenraum (2) mit rechteckigem Querschnitt ein Inneninduktor (4) eingeschoben. Der Inneninduktor (4) ist dabei in seinen Abmessungen, insbesondere in seiner Länge dem Innenraum (2) so angepasst, dass er sich möglichst über die gesamte Länge des Innenraums (2) erstreckt. Außerdem ist seine Außengeometrie den Abmessungen des Innenraumes (2) angepasst.
Der Inneninduktor (4) weist mehrere gekühlte Induktionsspulen (5) auf, die an einen Generator (6) angeschlossen sind. Der Innenraum (2) ist gegenüber dem Inneninduktor (4) mit einer Schicht (12), beispielsweise einer keramischen Glasur, elektrisch und/oder thermisch isoliert, damit das feuerfeste Formteil (1) nicht mit elektrische Spannung führenden Teilen in Berührung kommt und/oder keine zonale Überhitzung erfolgt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenfläche des Inneninduktors (4) mittels eines Isolationsformteils (7) gegenüber den Oberflächen des Innenraumes (2) elektrisch und/oder thermisch isoliert.
Vorteilhaft ist auch, den Inneninduktor (4) unterschiedlichen Geometrien oder Wandstärken anzupassen, dergestalt, daß verschiedene Abstände zwischen dem Inneninduktor (4) und den Oberflächen der aufzuheizenden Bereiche bestehen. Mit dieser Maßnahme werden unterschiedliche Energiedichten im Formteil (1) erzeugt, was die Gleichmäßigkeit der Aufheizung bei unterschiedlichen Wandstärken verbessert. Das Isolationsformteil (7) ist entsprechend zu gestalten.
Das Isolationsformteil (7) dient auch der Zentrierung des Inneninduktors (4) im Innenraum (2). Das Isolationsformteil (7) ist auf die Induktionsspule (5) reibschlüssig aufgeschoben, so daß es im Bedarfsfall auswechselbar ist. Die Außengeometrie des Isolationsformteils (7) ist so an den Innenraum (2) angepaßt, daß es mit dem Inneninduktor (4) leicht in den Innenraum (2) einschiebbar und aus dem Innenraum (2) herausziehbar ist. Die Gestaltung kann jedoch auch so getroffen sein, daß zunächst das Isolationsformteil (7) in den Innenraum (2) und dann der Inneninduktor (4) in das Isolationsformteil (7) einzuschieben ist.
Das Isolationsformteil (7) weist oben zur Begrenzung des Einschiebens einen Flansch (8) auf. Unten ist es offen. Bei anderen Anwendungen, z.B. bei Zufuhrkanälen mit seitlichen Ausströmöffnungen kann das Isolationsformteil (7) mittels eines Bodens verschlossen sein.
Um den Zufuhrkanal auch in seinem erweiterten Kopfbereich (9) aufzuheizen, ist der Inneninduktor (4) oberhalb des Flansches (8) mit einer zusätzlichen Windung (10) versehen.
Das Isolationsformteil (7) besteht aus einem hochhitzebeständigen, keramischen Fasermaterial oder keramischen Schaummaterial .
Es ist nicht notwendig, daß sich das Isolationsformteil (7) über die gesamte Länge des Inneninduktors (4) erstreckt. Es können auch zwei oder mehrere Isolationsformteile verteilt vorgesehen sein.
Das Isolationsformteil (7) bzw. die Isolationsformteile müssen nicht aus dem Innenraum (2) herausziehbar sein. Es ist auch möglich, das Isolationsformteil (7) bzw. die Isolationsformteile als Auskleidung des Innenraums (2) zu gestalten.
Um zu vermeiden, daß der Zufuhrkanal beim Aufheizen Wärme nach außen abstrahlt, d.h. verliert, kann er mit einer Außenisolierung (11), vorzugsweise aus keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaummaterial versehen sein. Diese verbessert die rasche und gleichmäßige Aufheizung des Zufuhrkanals.
Soll der Zufuhrkanal aufgeheizt werden, dann wird der Inneninduktor (4) mit dem Isolationsformteil (7) in den Innenraum (2) eingeschoben und der Generator (6) wird eingeschaltet. Dadurch wird der Zufuhrkanal im wesentlichen über seinen gesamten Querschnitt rasch und gleichmäßig induktiv aufgeheizt. Nach Erreichen der Solltemperatur wird der Inneninduktor (4) aus dem Zufuhrkanal herausgezogen. Dieser steht dann vorgeheizt für den Gießbetrieb bereit. Der Inneninduktor (4) läßt sich für viele Aufheizvorgänge an vielen Zufuhrkanälen verwenden. Seine Einsatzmöglichkeit ist dadurch vom Verschleiß des Zufuhrkanals unabhängig. Das Isolationsformteil (7) läßt sich, wenn es verschlissen ist, von dem Inneninduktor (4) abziehen und durch ein neues Isolationsformteil ersetzen. Bei unterschiedlichen Querschnitten von Zufuhrkanälen können Isolationsformteile (7) mit entsprechend unterschiedlichen Abmessungen bereitgehalten werden. Es ist dadurch möglich, den Inneninduktor (4) auch bei unterschiedlichen Innenraumgeometrien jeweils zentriert einzuschieben.

Claims (15)

  1. Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils (1) aus keramischem Material mit Hilfe eines Induktors, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formteil (1) verwendet wird, das einen kanalförmigen Innenraum (2) mit einem rechteckförmigen Querschnitt aufweist, dass ein Induktor verwendet wird, welcher in seinen Abmessungen und seiner Außengeometrie an die Abmessungen des Innenraums (2) angepasst ist, dass der Induktor als Inneninduktor (4) in den Innenraum (2) eingebracht wird, dass der Inneninduktor (4) gegenüber der Oberfläche des Innenraumes (2) isoliert wird, dass mittels des Inneninduktors (4) das Formteil (1) über seinen gesamten Querschnitt aufgeheizt wird und dass danach der Inneninduktor (4) aus dem Innenraum (2) herausgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Formteil (1) ein feuerfester Zufuhrkanal für flüssiges Metall, insbesondere Stahl, verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) zumindest in einem Teilbereich einen metallischen Aussenmantel (3) aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Inneninduktor (4) aus einer oder mehreren gekühlten Induktionsspulen (5) verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolation zwischen dem Inneninduktor (4) und der Oberfläche des Innenraums (2) ein elektrisch und/oder thermisch isolierendes Isolationsformteil (7) oder eine elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht (12) vorgesehen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Inneninduktors (4) von den Oberflächen der aufzuheizenden Bereiche des feuerfesten Formteils (1) so eingestellt wird, dass unterschiedliche Energiemengen übertragbar sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inneninduktor (4) in dem Innenraum (2) des Formteils (1) zentriert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung/Abstände durch das Isolationsformteil (7) vorgegeben wird/werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolationsformteil (7) aus hochhitzebeständigem, keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaummaterial verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsformteil (7) auf den Inneninduktor (4) aufgeschoben wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Inneninduktor (4) auswechselbares Isolationsformteil (7) verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsformteil (7) und das feuerfeste Formteil (1) bzw. der Inneninduktor (4) nach dem Aufheizen einfach voneinander gelöst werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsformteil (7) in dem Innenraum (2) des Formteils (1) zumindest als dessen teilweise Auskleidung angeordnet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsformteil (7) nach dem Aufheizen zerfällt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formteil (1) mit einer eine Aussenisolierung (11), vorzugsweise aus keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaummaterial, verwendet wird.
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