WO2020163889A1 - Melting furnace and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt - Google Patents

Melting furnace and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt Download PDF

Info

Publication number
WO2020163889A1
WO2020163889A1 PCT/AT2020/060046 AT2020060046W WO2020163889A1 WO 2020163889 A1 WO2020163889 A1 WO 2020163889A1 AT 2020060046 W AT2020060046 W AT 2020060046W WO 2020163889 A1 WO2020163889 A1 WO 2020163889A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cavity
melting furnace
foundation
furnace
receiving space
Prior art date
Application number
PCT/AT2020/060046
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian PUMBERGER
Harald SEHRSCHÖN
Original Assignee
Fill Gesellschaft M.B.H.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fill Gesellschaft M.B.H. filed Critical Fill Gesellschaft M.B.H.
Publication of WO2020163889A1 publication Critical patent/WO2020163889A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • B22D41/01Heating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B5/14Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/12Working chambers or casings; Supports therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B5/08Arrangements of linings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces

Definitions

  • the invention relates to a melting furnace and a method for melting and / or tempering molten metal.
  • DE 202017105293 Ul discloses a device for low-pressure casting which includes a furnace wall delimiting a furnace chamber, a crucible device arranged in the furnace chamber, a heating device for heating the crucible device and at least one pressure device for applying an overpressure to the crucible gel device.
  • the heating device comprises several electrical heating rods extending in the area of the floor wall in the horizontal direction.
  • the casting furnace comprises a furnace pan for receiving a melt and a housing with a chamber for receiving a melt.
  • the housing comprises a first valve for controlling a flow of melt from the furnace pan into the chamber, a riser pipe for supplying melt from the chamber into a casting mold and a channel for supplying and removing gas into or from the chamber.
  • the furnace trough has heating elements, in particular immersion heaters, the heating elements being arranged in the area of a trough bottom.
  • the arrangement of the immersion heater on a floor of the furnace pan creates an uneven distribution of heat within the melt. This creates a vertical circulation within the melt. The circulation prevents heavier constituents of the melt from settling on the bottom of the furnace pan.
  • the disadvantage of the arrangement of the heating elements directly in the furnace chamber known from the prior art is that access during cleaning or maintenance activities is made more difficult.
  • the heating rods must also be provided with suitable protective devices such as jackets after they are in direct contact with the molten metal.
  • An industrial furnace is known from DE 102011014249 A1, which is a metering or holding furnace for a material melt, in particular for liquid aluminum alloys.
  • the industrial furnace in particular a metering furnace, comprises a housing which has at least one floor area and one wall area and at least one heating element.
  • a refractory lining On an inside of the housing, a refractory lining, which forms a trough for the material melt, is provided.
  • the at least one heating element is received by the lining in the floor and / or wall area.
  • EP 0993234 A2 shows a device for melting, tempering and conveying liquid metal.
  • rod-shaped or helical heating wires are arranged in U-shaped or fully enclosing channels, which are formed by the vessel wall and heat-conducting interconnected walls and the heating wires are spaced from the channel walls by electrically non-conductive brackets.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a device and a method by means of which high-quality metallic workpieces can be produced.
  • Another object of the invention is to provide a device and a method by means of which a high degree of automation can be achieved in the course of metal processing with high process reliability.
  • the invention relates to a melting furnace for melting and / or tempering Me tallschmelze comprising a furnace housing with a foundation and a side wall which delimits a receiving space for receiving molten metal.
  • the foundation comprises a standing surface and a base plate inner surface facing the receiving space, the side wall being formed adjoining the foundation and comprising an inner lateral surface facing the receiving space and an outwardly facing outer lateral surface.
  • the side wall further comprises a lower wall area facing the foundation and an upper wall area.
  • the melting furnace according to the invention comprises at least one heating device which comprises at least one heating element, at least one cavity being provided in the foundation, which cavity is delimited by at least one cavity bottom surface, at least one circumferential cavity side surface and at least one cavity top surface, and the heating device is arranged in the cavity.
  • a melting furnace can be a tank furnace or a crucible furnace, which are used in a wide variety of areas in metal processing.
  • the melting furnace according to the invention can thus also comprise a cover plate in order to form a pressure-tight envelope.
  • a crucible furnace can be arranged in a pressure-tight chamber in order to form the pressure-tight envelope.
  • the fact that the heating device is arranged in the foundation creates a natural, thermal stirring function through convection. From the outside, the side wall of the melting furnace is exposed to a minimum temperature which essentially corresponds to the ambient temperature. A temperature maximum arises on the inner surface of the bottom plate of the melting furnace. The temperature differences between the temperature minimum and temperature maximum now cause a convection flow.
  • the metal melt is advantageously set in motion or kept in motion by the convection flow, as a result of which a uniform, homogeneous mixing of the metal melt is improved. It can be prevented or largely prevented that metal particles located in the molten metal sink.
  • the arrangement of the heating device in the foundation in the melting furnace according to the invention also facilitates access during maintenance work in the receiving space.
  • the scraping off potentially required in the course of metal processing which involves the removal of a slag from the surface of the molten metal, can hereby be made easier, since the receiving space for the molten metal does not include any obstacles in the form of heating devices or heating elements.
  • a lower overall height of the melting furnace can also be achieved with this measure.
  • the space for receiving molten metal becomes smaller, as a result of which the receiving space has to be made larger.
  • the receiving space can be made smaller after the heating elements or the heating device are received in the foundation.
  • the indirect heating of the metal melt from below also minimizes the formation of slag or the formation of an oxide layer on the surface of the metal melt.
  • the arrangement of the heating elements or the heating device in the foundation and the associated unobstructed design of the receiving space can also enable the free positioning of riser pipes, stirring devices, measuring sensors, etc. in the Recording space is made possible.
  • a riser pipe array can also simply be positioned in the melt furnace according to the invention, a high-quality metal melt being available for low-pressure or counter-pressure casting.
  • the heating device is advantageously arranged in a cavity in the foundation, which promotes an even temperature distribution on the inner surface of the floor slab, after a uniform temperature distribution or a uniform temperature gradient also prevails in the cavity.
  • a base plate to be formed between the inner surface of the base plate and the top surface of the cavity, which base plate can be made of a material that conducts heat well and has good load-bearing properties.
  • the side wall of the melting furnace can be made of fireclay or concrete and the base plate of heavy concrete, silicate concrete or fiber-reinforced concrete, which is a good conductor of heat and good temperature resistance.
  • the materials mentioned for the base plate also have a high load-bearing capacity.
  • an emergency outlet can be provided in the cavity, which can optionally be activated automatically, for example in the event of a leakage being detected in the base plate.
  • the base plate can be designed to be exchangeable and can be easily exchanged as a result of wear. It is also conceivable here that the base plate for a specific application can be exchanged for a base plate made of a base plate made of a specific material that is particularly suitable for the application.
  • projections or hooking elements can be provided on the base plate, for example, which form a form fit or force fit with the foundation. This means that good heat conduction and load transfer can continue to be ensured.
  • a gap can be provided in the connection area between the base plate and the foundation, in which a sealing or insulating compound can be introduced.
  • heating elements are taken up within the cavity, which can expand freely in the cavity, which promotes improved heat output and durability of the heating elements. Compared to the arrangement of heating elements directly in the receiving space, there is also no need to encase heating elements with protective tubes.
  • the other heating elements provided in the cavity maintain the heating function, whereby an overall uniform heat distribution in the cavity is maintained. There is thus no temperature drop in an individual area of the inner surface of the floor slab, and a potentially critical temperature drop is largely prevented.
  • the heating elements can be designed as electrical heating elements to each of which a phase of a three-phase current is applied, whereby a high efficiency of the heating device can be achieved.
  • individual of the heating elements are arranged offset from one another by an angle within at least one cavity, so that a rotating magnetic field can be generated.
  • the molten metal can continue to move or be kept in motion, which in turn promotes the continuous, homogeneous mixing of the molten metal.
  • One phase of a three-phase current can be applied to the heating elements.
  • the heating elements can be arranged in the form of a star connection 54 in order to generate the rotating magnetic field.
  • An embodiment is also advantageous, according to which it can be provided that a cavity ceiling is formed between the cavity top surface and the inner surface of the floor slab, where the cavity ceiling has different wall thicknesses in different floor slab areas.
  • the wall thickness in a floor plate area has a minimum, which leads to a concentration of the heat input on the molten metal in the floor plate area with the smallest wall thickness.
  • the increased temperature difference can increase the formation of a convection flow and the mixing of the melt can be improved by the natural stirring function.
  • the wall thickness in a central base plate area and / or in a central cavity ceiling area has a minimum.
  • the central cavity ceiling area is essentially the center point of the floor slab in a plan view of the foundation, or essentially the center point of a cavity cover surface in a plan view of the foundation, with one or more cavities in the off-center arrangement.
  • this can lead to a targeted concentration of the heat input at a specific point on the inner surface of the base plate, in order to continue to promote the homogeneous mixing of the melt with regard to heat and particle distribution.
  • the cavity ceiling is dome-shaped, conical, tent-shaped or pyramid-shaped.
  • the concentration of the heat radiation of the heating device or the heating elements can be further promoted.
  • a specific heat hotspot can be created on the inner surface of the base plate, in the area of the apex of the hotspot, whereby a high temperature difference between the heat hotspot and the temperature minimum on the side wall is achieved and the natural convection or stirring function can be increased.
  • the inventive geometric configuration of the cavity ceiling can also be used to achieve an improved load transfer or load support downwards, which is to be regarded as being advantageous in the absorption of heavy molten metal.
  • a reflective layer to be provided on the side of the cavity floor surface facing the heating device, which can contribute to increasing the heat output of the heating device and to concentrating the thermal radiation, which subsequently results in the formation of a heat hotspot on the inner surface of the floor slab cheap can.
  • the reflective layer has at least one concave area which is arranged below the heating device or below a respective heating element.
  • the concave area can promote the bundling of the thermal radiation, whereby high temperatures can be achieved in the area of the most thermally effective focal point.
  • An active or targeted steering of the thermal radiation can also be supported by providing at least one concave area.
  • the concave area can act like a kind of parabolic mirror.
  • the cavity floor area comprises an insulation element opposite the base of the foundation.
  • a gas feed line is led into the receiving space to increase the internal pressure of the receiving space through the cavity, whereby preheated gas or preheated compressed air enters the receiving space can be initiated in order to apply pressure to the interior during low-pressure or counter-pressure casting.
  • the preheating of a gas or compressed air introduced into the receiving space can also lead to an increase in the energy efficiency of the melting furnace, after the temperature of the molten metal is maintained.
  • At least one second hollow space is provided in the foundation.
  • Different cavities with different cavity geometries can be provided here.
  • several heat hotspots can be provided in the inner surface of the floor slab, depending on the application, whereby convection currents can be increased or can also be directed in a targeted manner.
  • the formation of several cavities can, for example, be part of a multi-zone oven, with different temperature inputs or hotspots can be realized in the different zones.
  • the base plate inner surface has at least one depression, in particular that the depression or a sump in the floor plate inner surface is formed by at least one gradient.
  • the depression can be positioned as desired or freely in the inner surface of the floor slab and can thus be used for a wide variety of requirements or applications. Provision can also be made for a plurality of slopes to be formed, with an arched or dome-shaped configuration of the base plate also being able to improve good load transfer of the molten metal downwards.
  • the sink or the sump can also be formed by a recess in the foundation.
  • a stirring device is provided in the region of the depression, with which metal particles which have sunk into the region of the depression can advantageously be stirred and a uniform, homogeneous mixing of the metal melt is improved.
  • stirring devices By providing the heating device in the foundation, free positioning of stirring devices is possible, with several stirring devices also being able to be provided in the receiving space. Stirring devices can also be introduced temporarily through an access opening in order to mix the molten metal in a targeted manner.
  • the position of the stirring device can also be selected in such a way that it is not in the way when scraping off a metal slag or does not hinder the scraping process.
  • the stirring by means of a stirring device is advantageously an additional stirring function to the convection flow in order to improve the homogeneous mixing of the metal melt with regard to temperature and particle distribution.
  • the metal melt can also be a metal matrix composite, which is set in motion or kept in motion with the inventive stirring devices or natural stirring functions in order to improve homogeneous mixing, which in turn can improve the quality of a metallic workpiece.
  • the stirring device comprises a mechanical stirrer and / or a magnetic and / or electromagnetic stirring device, whereby the flexibility with regard to different applications can be increased.
  • a stirring effect is generated via a magnetic field, or a magnetic or electromagnetic stirring device acts as a magnetic field pump, for which purpose an electric coil can be provided in the region of the sink.
  • an additional heater in particular an electric heating rod, is provided in the receiving space in order to apply an additional targeted heat input to the molten metal.
  • the additional heater can be flexibly positioned in the receiving space and exchanged during operation, which can improve the flexibility of a melting furnace overall.
  • the furnace housing has at least one viewing opening which is closed ver with a transparent window for electromagnetic radiation, in particular is closed in a pressure-tight manner.
  • the window is not necessarily designed to be optically transparent, but can also be designed to be transparent for radiation or a measuring device.
  • a measurement can thus be carried out from the outside via the viewing opening, with measuring means advantageously not being contaminated by a molten metal.
  • measuring the degree of mixing of the melt is also conceivable.
  • a transmitting and / or receiving unit for electromagnetic radiation is provided on the window.
  • the invention also relates to a method for melting and / or tempering metal melt with a melting furnace, the method comprising the following method steps:
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a melting furnace in the form of a tank furnace
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a melting furnace in the form of a crucible furnace
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a melting furnace for use in counter-pressure or low-pressure casting
  • Fig. 5 a to c different schematic representations of different forms of execution, which show melting furnaces with at least one depression in the Bodenplattenin nenthesis;
  • FIG. 6 shows an embodiment of a star-shaped arrangement of heating elements.
  • Melting furnaces 1 are used in metal processing to melt or temperature-control metal melts 3.
  • Metal melts 3 can here also be transported in the melting furnace 1, or conveyed from the melting furnace 1 for further processing by means of a conveying device not shown in detail.
  • a first embodiment of a melting furnace 1 in the form of a furnace 2 is shown.
  • the melting furnace 1 for melting and / or tempering molten metal 3 comprises a furnace housing 4 with a foundation 5 and a side wall 6 which delimits a receiving space 7 for receiving molten metal 3.
  • the receiving space 7 has a fire-resistant seal 8 in order to seal the heat-resistant furnace housing 4 against the molten metal 3 and to create a surface of the receiving space 7 that is as easy to clean as possible.
  • the seal 8 also serves as protection for the brick lining of the furnace housing 4.
  • the seal 8 is in particular a refractory brick lining, a ceramic material, a refractory ramming or spraying compound or a refractory concrete.
  • the seal 8 is exchangeable, designed as an interchangeable insert or interchangeable tub, for example in order to be able to easily exchange or replace it in the event of wear or tear of the seal 8.
  • the foundation 5 has a standing surface 9 and a bottom plate inner surface 10 facing the receiving space 7, whereby feet or a base, not shown in detail, can optionally also be provided on the standing surface 9 in order to ensure sufficient stability of the melting furnace 1 or adequate load transfer to guarantee.
  • the side wall 6 is formed, which comprises an inner circumferential surface 11 facing the receiving space 7 and an outer surface 12 facing outward.
  • a seal 8 can in turn be provided on the inner lateral surface 11.
  • the side wall 6 further comprises a lower wall area 13 facing the foundation 5 and an upper wall area 14.
  • a cover plate 15 is provided in the upper wall area 14 to close the receiving space 7 for the molten metal 3, in particular around the receiving space 7 as a largely airtight or gas-tight container or space. Largely airtight or gas-tight means that leakages can also occur to a small extent.
  • an access opening 16 is provided in the exemplary embodiment shown, which is designed to be closable with an access cover 17. Cleaning and maintenance work on the melting furnace 1 can also be carried out via the access opening 16, such as scraping, with the oxide layer or slag layer formed on the molten metal 3 being removed by means of a slag pusher.
  • access openings 16 can be provided on the furnace housing 4, the positioning not being restricted to the cover plate 15 and one or more access openings 16, which can be closed with access covers 17, also being arranged in the side wall 6 can.
  • the melting furnace 1 shown in FIG. 1 comprises a heating device 18 which comprises three heating elements 19.
  • the heating elements 19 can be connected to a multiphase, preferably three-phase alternating voltage network.
  • an electromagnetic heating device 18 can be provided instead of an electrical heating device 18.
  • a cavity 20 is provided in the foundation 5, which surface 23 is delimited by a cavity bottom surface 21, cavity side surfaces 22 and a Hohlraumdeckflä.
  • the heating device 18 with a plurality of heating elements 19 is arranged in the cavity 20 in order to form a floor heating system for the melting furnace 1.
  • the arrangement of several heating elements 19 in a common cavity 20 favors a concentrated heat input in the form of a local heat maximum 24 or hot spots on the inner surface 10 of the base plate and subsequently on the molten metal 3.
  • a reflective layer 28 is provided in the melting furnace 1 shown in FIG. 1 on the side of the cavity bottom surface 21 facing the heating device 18. By means of the reflection layer 28, the thermal radiation of the heating elements 19 is reflected, bundled or scattered.
  • the reflection layer 28 in each case has a concave area below a heating element 19.
  • the concave region of the reflection layer 28 can also be arranged below the entire heating device 18.
  • the cavity floor surface 21 comprises an insulation element 29, in particular vacuum insulation, with respect to the standing surface 9 of the foundation 5.
  • a bottom plate 51 is formed between the bottom plate inner surface 10 and cavity top surface 23, which is made according to one embodiment of egg nem highly thermally conductive and good load-bearing material, such as heavy concrete or silicate concrete.
  • the base plate 51 can easily be replaced here, for example in the event of wear, after it has been arranged as a separate component in the foundation 5.
  • a first electrode 52 and a second electrode 53 can also be provided in the receiving space 7, which are positioned in such a way that they engage in the molten metal 3 in order to generate a rotating field.
  • Fig. 2 a further and possibly independent embodiment of the melting furnace 1 is shown, again with the same reference numerals or construction part designations as in the previous Fig. 1 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding Fig. 1 or reference is made.
  • the melting furnace 1 shown in FIG. 2 is designed in the form of a crucible furnace 30, which is crucible-shaped, that is to say with a circumferential side wall 6, whereby in turn a receiving space 7 for receiving molten metal 3 is delimited.
  • a cavity 20 is provided, wherein a plurality of heating elements 19 of a Schuellrich device 18 are received in the cavity.
  • the foundation 5 of the crucible furnace 30 is designed as a base 31 for the load-bearing support of the crucible furnace 30.
  • the crucible furnace 30 can be arranged in a pressure-tight envelope 32.
  • FIGS. 3a to 3f show a further and possibly independent embodiments of the melting furnace 1, the same reference symbols or component designations being used for the same parts as in the previous FIGS. 1 and 2. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 and 2.
  • 3a to 3f show various schematic representations of different embodiments of cavities 20 or cavity arrangements which are provided within the foundation 5.
  • FIGS. 3a to 3f have Cavity ceilings 33 with different wall thicknesses 35.
  • the cavity ceilings 33 are each easilybil det between the cavity cover surface 23 and base plate inner surface 10 and have different wall thicknesses 35 in different base plate areas 34.
  • Fig. 3a shows a cavity 20 with a dome-shaped or arched cavity ceiling 33, wherein the wall thickness 35 in a central base plate area 34 has a minimum.
  • the heating device 18 comprises three heating elements 19.
  • FIG. 3b shows the arrangement of a first cavity 20 and a second cavity 20 'each with a dome-shaped or arched cavity ceiling 33, 33', the wall thickness 35 having a minimum in a central cavity ceiling area 36.
  • the heating device 18 comprises three heating elements 19 in each case.
  • 3c shows the arrangement of two cavities 20, 20 ', the first cavity 20 having a dome-shaped or arched cavity ceiling 33 and the second cavity 20' having a tent-shaped or conical or pyramidal cavity ceiling 33 '.
  • the wall thickness 35 in turn has a mini mum in each case in a central cavity ceiling area 36.
  • the heating device 18 comprises three heating elements 19 in the first cavity 20 and six heating elements 19 in the second cavity 20.
  • FIG. 3d shows a cavity 20 with a tent-shaped or conical or pyramid-shaped cavity ceiling 33, the wall thickness 35 having a minimum in a central base plate region 34.
  • the heating device 18 comprises three heating elements 19.
  • the heating device 18 comprises six heating elements 19.
  • 3f shows an elliptical cavity 20, the center of the cavity ceiling area 36 being eccentric in the foundation 5, or the center of the cavity ceiling area 36 not being in the central floor slab area 34.
  • the wall thickness 35 has a minimum in a central cavity ceiling area 36.
  • the heating device 18 comprises three heating elements 19. In the case of an elliptical cavity 20, cavity bottom surface 21, Hohlrauminflammatoryflä surface 22 and cavity top surface 23 are to be transferred analogously to the cavity surface areas of an ellipse.
  • cavities 20, 20 '' or cavity ceilings 33 shown in the figures, but also the number of cavities 20, 20 '' within a single foundation 5 should by no means be viewed as restrictive.
  • a large number of cavities 20, 20 'with polygonal, round or combined geometries within a single foundation 5 are conceivable here.
  • the type and number of heating devices 18 or heating elements 19 can also be different depending on the application.
  • the number and geometries of cavities 20, 20 'and the type and number of heating devices 18 or heating elements 19 a variety of possible combinations are conceivable.
  • FIGS. 1 to 3 shows a further and possibly independent embodiment of the melting furnace 1, again with the same reference numerals or construction part designations as in the preceding FIGS. 1 to 3 being used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 3.
  • FIG 4 shows a further exemplary embodiment of the melting furnace 1 for use in counter-pressure or low-pressure casting.
  • Low-pressure or counter-pressure casting is an industrial casting process for the production of castings.
  • molten metal 3 in particular aluminum, but also magnesium, copper, iron and / or steel is pressed from below by means of at least one riser pipe 37 into a mold cavity (not shown in detail) of a casting mold, usually a permanent mold, or a sand mold.
  • a corresponding upward movement of the molten metal 3 out of the receiving space 7 against the force of gravity takes place here by the application of gas pressure via a gas feed line 38 of the molten metal 3.
  • the gas supply line 38 is guided through the cavity 20 in the foundation 5 in order to increase the internal pressure of the receiving space.
  • the gas While the gas is passed through the cavity 20, it is heated or heated until it reaches the receiving space 7. After a preheated gas or a preheated compressed air has reached the receiving space 7, the formation of slag on the surface of the molten metal 3 is minimized or largely prevented.
  • a riser pipe array (not shown in more detail) of several riser pipes 37 can be provided in order to introduce the molten metal 3 into several locations of the mold cavity at the same time.
  • the heating device 18 is in turn arranged in the foundation 5, the molten metal 3 can be heated from below, the receiving space 7 being able to be loaded with the molten metal 3 via an access opening 16.
  • the heating device 18 only has to provide that heat which is given off by the metal melt 3 during the dwell time in the receiving space 7.
  • additional heating 39 can optionally also be provided according to the embodiment shown in FIG. 4.
  • This can be at least one electric heating rod 40, by means of which the molten metal 3 can additionally be heated from above.
  • an additional heater 39 can also be introduced directly into the melt.
  • An electric heating rod 40 can be guided through the side wall 6 into the receiving space 7.
  • a convection flow 26 arises within the molten metal 3, which sets the molten metal 3 in motion and contributes to the homogeneous distribution of the molten metal 3, as a result of which a lowering of metal particles 27 and the formation of slag on the surface of the molten metal 3 are tested prevented or held back.
  • a homogeneously mixed metal melt 3 via the riser pipe 37, a high quality of the casting process is achieved.
  • the embodiment of a melting furnace 1 shown in FIG. 4 has a viewing opening 41 in the furnace housing 4.
  • the viewing opening 41 is closed with a viewing pane 43 that is continuous for electromagnetic radiation 42.
  • a transmitting or receiving unit 44 for electromagnetic radiation 42, in particular a radar probe 45, is also provided on the window 43.
  • the length of time measured and evaluated by the radar probe 45 between the transmission and reception of the reflected signals or radiation 42 is a direct measure of the distance between the process input and the surface of the molten metal 3. This enables a maintenance-free measurement of the molten metal 3, can also be carried out in the event of turbulence caused by the convection flow 26.
  • a sensor (not shown) can be provided which engages or is inserted into the molten metal 3 to measure the level or other properties of the molten metal 3 .
  • FIGS. 5a and 5c further and possibly independent embodiments of the melting furnace 1 are shown, the same reference numerals or component designations being used for the same parts as in the preceding FIGS. 1 to 4. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 5a to 5c show various schematic representations of different embodiments which show melting furnaces 1 with at least one depression 46, 46 ′ in the base plate inner surface 10.
  • the depression 46, 46 'in the base plate inner surface 10 is formed by at least one slope 47, 47'.
  • a stirring device 48 is provided in the region of the depression 46, 46 ′ in order to stir up sunk metal particles 27 and mix them with the molten metal 3.
  • FIG. 5 a a melting furnace 1 with a slope 47 and a depression 46 is shown, the agitating device 48 being designed as a mechanical agitator 49.
  • the agitator 49 engages in the receiving space 7 via the cover plate 15.
  • FIG. 5b shows a melting furnace 1 with a first gradient 47 and a second gradient 47 ‘and a depression 46, the stirring device 48 being designed as a magnetic or electromagnetic stirring device 50 in the region of the depression 46.
  • Another mechanical agitator 49 engages in the receiving space 7 via the access opening 16.
  • a stirring effect is generated via a magnetic field, or a magnetic or electromagnetic stirring device 50 acts as a magnetic field pump.
  • 5c shows a melting furnace 1 with a first gradient 47 and a second gradient 47 'and a first depression 46 and a second depression 46', with a stirring device 48 in the form of a mechanical in each case in the region of the depressions 46, 46 ' Agitator 49 is formed.
  • the foundation 5 is dome-shaped in the embodiment shown in FIG. 5c, whereby the load transfer of the molten metal 3 in the receiving space 7 is promoted.
  • FIG. 6 a further and possibly independent embodiment of the arrangement of heating elements 19 is shown, in turn, the same reference characters or component names as in the preceding FIGS. 1 to 5 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 5.
  • Fig. 6 individual of the heating elements 19 are seen in plan view at an angle ver is arranged within the cavity 20 so that a rotating magnetic field can be generated.
  • the arrangement of the heating elements 19 in the cavity 20 of a melting furnace 1 is star-shaped according to the illustrated embodiment, a phase (LI, L2, L3) of a three-phase current is applied to each heating element 19, which are interconnected at a center point.
  • the rotating magnetic field in turn creates a natural stirring function for the molten metal 3.
  • the heating elements 19 can also be arranged in several cavities 20, 20 ', with a phase (LI, L2, L3) of a three-phase current being applied to each heating element 19 in order to generate a rotating magnetic field.
  • All information on value ranges in the objective description are to be understood in such a way that they include any and all sub-ranges, e.g.
  • the indication 1 to 10 is to be understood in such a way that all sub-areas, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, are included, i.e. all subranges start with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
  • Access opening 44 Transmitter / receiver unit Access cover 45 Radar probe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

The invention relates to a melting furnace (1) and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt (3). The melting furnace (1) according to the invention comprises a furnace housing (4) having a foundation (5) and a side wall (6), which delimits a receiving chamber (7) for receiving metal melt (3). The foundation (5) comprises a platform (9) and a floor plate inner surface (10) facing the receiving chamber (7), wherein the side wall (6) is formed connected to the foundation (5) and comprises an inner shell surface (11) facing the receiving chamber (7) and an outer shell surface facing outward. The side wall (6) further comprises a lower wall region facing the foundation (5) and an upper wall region. The melting furnace (1) according to the invention comprises at least one heating device (18), which comprises at least one heating element (19), wherein at least one cavity (20) is provided in the foundation (5), which cavity (20) is delimited by at least one cavity floor surface (21), at least one peripheral cavity side surface (22) and at least one cavity ceiling surface (23) and wherein the heating device (18) is arranged in the cavity (20).

Description

SCHMELZEOFEN SOWIE EIN VERFAHREN ZUM SCHMELZEN UND/ODER TEMPE MELTING FURNACE AND A METHOD FOR MELTING AND / OR TEMPE
RIEREN VON METALLSCHMELZE RINGES OF METAL MELT
Die Erfindung betrifft einen Schmelzeofen sowie ein Verfahren zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metallschmelze. The invention relates to a melting furnace and a method for melting and / or tempering molten metal.
Zum Schmelzen und/oder Temperieren von Schmelze, insbesondere von Metallschmelze, ge hen aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen wie Schmelzeöfen oder Tie gelöfen hervor, wobei unterschiedliche Anordnungen von Heizelementen bekannt sind. For melting and / or temperature control of melt, in particular of metal melt, ge hen from the prior art different devices such as melting furnaces or tie ovens, different arrangements of heating elements are known.
In der DE 202017105293 Ul wird eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen offenbart, wel che eine einen Ofenraum begrenzende Ofenwandung, eine im Ofenraum angeordneten Schmelztiegeleinrichtung, eine Heizeinrichtung zum Erhitzten der Schmelztiegeleinrichtung und zumindest eine Druckeinrichtung zum Anlegen eines Überdrucks an die Schmelztie geleinrichtung umfasst. Die Heizeinrichtung umfasst dabei mehrere, sich im Bereich der Bo denwandung in horizontaler Richtung erstreckende elektrische Heizstäbe. DE 202017105293 Ul discloses a device for low-pressure casting which includes a furnace wall delimiting a furnace chamber, a crucible device arranged in the furnace chamber, a heating device for heating the crucible device and at least one pressure device for applying an overpressure to the crucible gel device. The heating device comprises several electrical heating rods extending in the area of the floor wall in the horizontal direction.
Aus der DE 102016123595 B4 ist ein Gießofen für den Niederdruckguss bekannt. Der Gieß ofen umfasst eine Ofenwanne zur Aufnahme einer Schmelze und ein Gehäuse mit einer Kam mer zur Aufnahme einer Schmelze. Das Gehäuse umfasst ein erstes Ventil zur Steuerung ei nes Durchflusses von Schmelze aus der Ofenwanne in die Kammer, ein Steigrohr zum Zufüh ren von Schmelze aus der Kammer in eine Gussform und einen Kanal zum Zu- und Abführen von Gas in die oder aus der Kammer. In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Ofen wanne Heizelemente, insbesondere Tauchheizkörper auf, wobei die Heizelemente im Bereich eines Wannenbodens angeordnet sind. Durch die Anordnung der Tauchheizkörper auf einem Boden der Ofenwanne entsteht innerhalb der Schmelze eine ungleichmäßige Wärmevertei lung. Dadurch entsteht eine vertikale Zirkulation innerhalb der Schmelze. Die Zirkulation ver hindert, dass sich schwerere Bestandteile der Schmelze auf dem Boden der Ofenwanne abset zen. From DE 102016123595 B4 a casting furnace for low-pressure casting is known. The casting furnace comprises a furnace pan for receiving a melt and a housing with a chamber for receiving a melt. The housing comprises a first valve for controlling a flow of melt from the furnace pan into the chamber, a riser pipe for supplying melt from the chamber into a casting mold and a channel for supplying and removing gas into or from the chamber. In one embodiment of the invention, the furnace trough has heating elements, in particular immersion heaters, the heating elements being arranged in the area of a trough bottom. The arrangement of the immersion heater on a floor of the furnace pan creates an uneven distribution of heat within the melt. This creates a vertical circulation within the melt. The circulation prevents heavier constituents of the melt from settling on the bottom of the furnace pan.
Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung der Heizelemente direkt in dem Ofenraum ist, dass der Zugriff bei Reinigungs- oder Wartung Stätigkeiten erschwert wird. Auch müssen die Heizstäbe mit geeigneten Schutzeinrichtungen wie Ummantelungen versehen sein, nachdem diese in direktem Kontakt mit der Metallschmelze stehen. Im Stand der Technik wird auch vorgeschlagen, Heizelemente innerhalb einer Ofenwandung aufzunehmen. The disadvantage of the arrangement of the heating elements directly in the furnace chamber known from the prior art is that access during cleaning or maintenance activities is made more difficult. The heating rods must also be provided with suitable protective devices such as jackets after they are in direct contact with the molten metal. In the prior art, it is also proposed to accommodate heating elements within a furnace wall.
Aus der DE 102011014249 Al ist ein Industrieofen bekannt, wobei es sich um einen Dosier oder Warmhalteofen für eine Materialschmelze, insbesondere für flüssige Aluminium-Legie rungen handelt. Der Industrieofen, insbesondere Dosierofen umfasst ein Gehäuse, welches zu mindest einen Bodenbereich und einen Wandbereich aufweist und zumindest ein Heizele ment. An einer Innenseite des Gehäuses, ist eine feuerfeste, eine Wanne für die Material schmelze bildende Auskleidung vorgesehen. Das zumindest eine Heizelement ist dabei im Boden- und/oder Wandbereich von der Auskleidung aufgenommen. An industrial furnace is known from DE 102011014249 A1, which is a metering or holding furnace for a material melt, in particular for liquid aluminum alloys. The industrial furnace, in particular a metering furnace, comprises a housing which has at least one floor area and one wall area and at least one heating element. On an inside of the housing, a refractory lining, which forms a trough for the material melt, is provided. The at least one heating element is received by the lining in the floor and / or wall area.
Nachteilig bei der direkten Aufnahme von Heizelementen innerhalb des Wandbereichs ist, dass die Ausdehnung der Heizelemente eingeschränkt wird. Zusätzlich kommt es zu einer er höhten Wärmeabfuhr über die Seitenwandung, nachdem im Stand der Technik keine Isolation von Heizelementen gegenüber der Standfläche des Ofens vorgesehen ist. The disadvantage of the direct mounting of heating elements within the wall area is that the expansion of the heating elements is restricted. In addition, there is increased heat dissipation via the side wall, since the prior art does not provide any insulation of heating elements with respect to the standing surface of the furnace.
In der EP 0993234 A2 wird eine Vorrichtung zum Schmelzen, Temperieren und Fördern von Flüssigmetall gezeigt. Gemäß der Erfindung sind stab- oder schraubenförmigen Heizdrähte in U-förmig oder voll umschließenden Kanälen angeordnet, die von der Gefäßwand und wärme leitend miteinander verbundenen Wänden gebildet werden und die Heizdrähte durch elektrisch nichtleitende Halterungen gegen die Kanalwände distanziert sind. EP 0993234 A2 shows a device for melting, tempering and conveying liquid metal. According to the invention, rod-shaped or helical heating wires are arranged in U-shaped or fully enclosing channels, which are formed by the vessel wall and heat-conducting interconnected walls and the heating wires are spaced from the channel walls by electrically non-conductive brackets.
Nachteilig bei der im Stand der Technik vorgeschlagenen, separierten Anordnung von Heiz elementen ist, dass im Boden der Ofenwandung Bereiche mit größerem Wärmeeintrag und Bereiche mit wesentlich geringerem Wärmeeintrag entstehen. Weiters ist die Herstellung ei nes Ofens mit einer Vielzahl von Heizkanälen als grundsätzlich aufwändig anzusehen und der Austausch bzw. die Wartung von einzelnen Heizelementen wird dadurch erschwert, dass im Zuge von Reparaturarbeiten in jeden Heizkanal einzeln zugegriffen werden muss. The disadvantage of the separate arrangement of heating elements proposed in the prior art is that areas with greater heat input and areas with significantly lower heat input arise in the bottom of the furnace wall. Furthermore, the production of a furnace with a large number of heating channels is generally considered to be complex and the replacement or maintenance of individual heating elements is made more difficult because each heating channel has to be accessed individually in the course of repair work.
Nachteilig ist auch, dass es bei einem Ausfall eines einzelnen Heizelements zu einem Total ausfall der Heizung in einem gesamten Bereich des Bodens kommt, wodurch wiederum ein Bereich mit wesentlich geringerem Wärmeeintrag entsteht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer hoch qualitative metallische Werkstücke hergestellt werden können. It is also disadvantageous that if an individual heating element fails, the heating will fail completely in an entire area of the floor, which in turn creates an area with a significantly lower heat input. The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a device and a method by means of which high-quality metallic workpieces can be produced.
Weiters ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein hoher Automatisierungsgrad im Zuge einer Metallverarbeitung bei hoher Prozesssicherheit erreicht werden kann. Another object of the invention is to provide a device and a method by means of which a high degree of automation can be achieved in the course of metal processing with high process reliability.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst. This object is achieved by a device and a method according to the claims.
Die Erfindung betrifft einen Schmelzeofen zum Schmelzen und/oder Temperieren von Me tallschmelze umfassend ein Ofengehäuse mit einem Fundament und einer Seitenwandung, welche einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Metallschmelze begrenzt. Das Fundament umfasst eine Standfläche und eine dem Aufnahmeraum zugewandte Bodenplatteninnenfläche, wobei die Seitenwandung an das Fundament anschließend ausgebildet ist und eine dem Auf nahmeraum zugewandte Innenmantelfläche und eine nach außen gewandte Außenmantelflä che umfasst. Die Seitenwandung umfasst ferner einen dem Fundament zugewandten unteren Wandbereich und einen oberen Wandbereich. Der erfindungsgemäße Schmelzofen umfasst zumindest eine Heizeinrichtung, welche zumindest ein Heizelement umfasst, wobei in dem Fundament zumindest ein Hohlraum vorgesehen ist, welcher Hohlraum durch zumindest eine Hohlraumbodenfläche, zumindest eine umlaufende Hohlraumseitenfläche und zumindest eine Hohlraumdeckfläche begrenzt ist und wobei die Heizeinrichtung im Hohlraum angeordnet ist. The invention relates to a melting furnace for melting and / or tempering Me tallschmelze comprising a furnace housing with a foundation and a side wall which delimits a receiving space for receiving molten metal. The foundation comprises a standing surface and a base plate inner surface facing the receiving space, the side wall being formed adjoining the foundation and comprising an inner lateral surface facing the receiving space and an outwardly facing outer lateral surface. The side wall further comprises a lower wall area facing the foundation and an upper wall area. The melting furnace according to the invention comprises at least one heating device which comprises at least one heating element, at least one cavity being provided in the foundation, which cavity is delimited by at least one cavity bottom surface, at least one circumferential cavity side surface and at least one cavity top surface, and the heating device is arranged in the cavity.
Die genannten Flächen, welche den Hohlraum begrenzen, sind dabei nicht als getrennte Ein zelflächen zu verstehen, sondern vielmehr als Flächenbereiche einer beliebigen geometrischen Form. The surfaces mentioned, which delimit the cavity, are not to be understood as separate individual surfaces, but rather as surface areas of any geometric shape.
Bei einem Schmelzeofen kann es sich dabei um einen Wannenofen oder Tiegelofen handeln, welche in der Metallverarbeitung unterschiedlichste Einsatzbereiche finden. Je nach Einsatz bereich kann somit der erfindungsgemäße Schmelzeofen auch eine Deckplatte umfassen, um eine druckdichte Hülle auszubilden. Alternativ dazu kann ein Tiegelofen in einer druckdich ten Kammer angeordnet sein, um die druckdichte Hülle auszubilden. Dadurch dass die Heizeinrichtung im Fundament angeordnet ist, entsteht eine natürliche, ther mische Rührfunktion durch Konvektion. Von außen wird die Seitenwandung des Schmelze ofens mit einem Temperatur-Minimum beaufschlagt, welches im Wesentlichen der Umge bungstemperatur entspricht. An der Bodenplatteninnenfläche des Schmelzeofens entsteht ein Temperatur-Maximum. Durch die Temperaturunterschiede zwischen Temperatur-Minimum und Temperatur-Maximum wird nun eine Konvektionsströmung hervorgerufen. Je größer der Temperaturunterschied zwischen Temperatur-Minimum und Temperatur-Maximum ist, desto stärker ist dabei die hervorgerufene Konvektionsströmung. Durch die Konvektionsströmung wird vorteilhafterweise die Metallschmelze in Bewegung versetzt bzw. gehalten, wodurch eine gleichmäßige, homogene Durchmischung der Metallschmelze verbessert wird. Dabei kann verhindert, bzw. weitgehend hintangehalten werden, dass in der Metallschmelze befind liche Metallpartikel absinken. A melting furnace can be a tank furnace or a crucible furnace, which are used in a wide variety of areas in metal processing. Depending on the area of use, the melting furnace according to the invention can thus also comprise a cover plate in order to form a pressure-tight envelope. Alternatively, a crucible furnace can be arranged in a pressure-tight chamber in order to form the pressure-tight envelope. The fact that the heating device is arranged in the foundation creates a natural, thermal stirring function through convection. From the outside, the side wall of the melting furnace is exposed to a minimum temperature which essentially corresponds to the ambient temperature. A temperature maximum arises on the inner surface of the bottom plate of the melting furnace. The temperature differences between the temperature minimum and temperature maximum now cause a convection flow. The greater the temperature difference between the temperature minimum and temperature maximum, the stronger the convection flow. The metal melt is advantageously set in motion or kept in motion by the convection flow, as a result of which a uniform, homogeneous mixing of the metal melt is improved. It can be prevented or largely prevented that metal particles located in the molten metal sink.
Durch die Anordnung der Heizeinrichtung im Fundament wird bei dem erfindungsgemäßen Schmelzeofen auch der Zugriff bei Wartungsarbeiten in dem Aufnahmeraum erleichtert. Auch das im Zuge einer Metallverarbeitung potentiell erforderliche Abkrätzen, wobei es sich um das Entfernen einer Schlacke auf der Oberfläche der Metallschmelze handelt, kann hiermit er leichtert werden, da der Aufnahmeraum für die Metallschmelze keine Hindernisse in Form von Heizeinrichtungen bzw. Heizelementen umfasst. The arrangement of the heating device in the foundation in the melting furnace according to the invention also facilitates access during maintenance work in the receiving space. The scraping off potentially required in the course of metal processing, which involves the removal of a slag from the surface of the molten metal, can hereby be made easier, since the receiving space for the molten metal does not include any obstacles in the form of heating devices or heating elements.
Auch kann mit dieser Maßnahme eine niedrigere Bauhöhe des Schmelzeofens erreicht wer den. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung von Heizelementen direkt im Aufnahmeraum, wird der Platz für die Aufnahme von Metallschmelze kleiner, wodurch der Aufnahmeraum größer ausgeführt werden muss. Erfindungsgemäß kann der Aufnahmeraum kleiner ausgeführt werden, nachdem die Heizelemente bzw. die Heizeinrichtung im Funda ment aufgenommen sind. A lower overall height of the melting furnace can also be achieved with this measure. In the case of an arrangement of heating elements directly in the receiving space known from the prior art, the space for receiving molten metal becomes smaller, as a result of which the receiving space has to be made larger. According to the invention, the receiving space can be made smaller after the heating elements or the heating device are received in the foundation.
Durch die indirekte Beheizung der Metallschmelze von unten wird auch die Schlackebildung bzw. die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschmelze minimiert. The indirect heating of the metal melt from below also minimizes the formation of slag or the formation of an oxide layer on the surface of the metal melt.
Auch kann mittels der Anordnung der Heizelemente bzw. der Heizeinrichtung im Fundament und der damit verbundenen hindernisfreien Ausgestaltung des Aufnahmeraums erreicht wer den, dass eine freie Positionierung von Steigrohren, Rühreinrichtungen, Messfühlern, etc. im Aufnahmeraum ermöglicht wird. Somit kann neben einem Steigrohr auch einfach ein Steig rohr- Array im erfindungsgemäßen Schmelzeofen positioniert werden, wobei für das Nieder druck- oder Gegendruckgießen eine hoch qualitative Metallschmelze zur Verfügung steht. The arrangement of the heating elements or the heating device in the foundation and the associated unobstructed design of the receiving space can also enable the free positioning of riser pipes, stirring devices, measuring sensors, etc. in the Recording space is made possible. Thus, in addition to a riser pipe, a riser pipe array can also simply be positioned in the melt furnace according to the invention, a high-quality metal melt being available for low-pressure or counter-pressure casting.
Vorteilhafterweise ist in dem erfindungsgemäßen Schmelzeofen die Heizeinrichtung in einem im Fundament befindlichen Hohlraum angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Temperatur verteilung auf der Bodenplatteninnenfläche begünstigt wird, nachdem im Hohlraum auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung bzw. ein gleichmäßiger Temperaturgradient vorherrscht. In the melting furnace according to the invention, the heating device is advantageously arranged in a cavity in the foundation, which promotes an even temperature distribution on the inner surface of the floor slab, after a uniform temperature distribution or a uniform temperature gradient also prevails in the cavity.
Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, dass zwischen Bodenplatteninnenfläche und Hohl raumdeckfläche eine Bodenplatte ausgebildet ist, welche aus einem gut wärmeleitenden und gut tragfähigen Material hergesteht sein kann. Die Seitenwandung des Schmelzeofens kann aus Schamott oder Beton hergesteht sein und die Bodenplatte aus gut wärmeleitendem und gut temperaturbeständigem Schwerbeton, Silikatbeton oder einem faserarmierten Beton. Ne ben der guten Wärmeleitbarkeit ist hierbei auch eine hohe Tragfähigkeit der für die Boden platte genannten Materialien von Vorteil. Furthermore, it can be expedient for a base plate to be formed between the inner surface of the base plate and the top surface of the cavity, which base plate can be made of a material that conducts heat well and has good load-bearing properties. The side wall of the melting furnace can be made of fireclay or concrete and the base plate of heavy concrete, silicate concrete or fiber-reinforced concrete, which is a good conductor of heat and good temperature resistance. In addition to good thermal conductivity, the materials mentioned for the base plate also have a high load-bearing capacity.
Sollte bei einer Beschädigung bzw. eines Bruchs der Bodenplatte Metallschmelze in den Hohlraum gelangen, so kann dies vorteilhafterweise über einen Sensor detektiert werden und eine Benachrichtigung an eine Bedienperson erfolgen, bzw. der Schmelzeofen in einen Notzu stand versetzt werden. Should molten metal get into the cavity in the event of damage or breakage of the base plate, this can advantageously be detected via a sensor and an operator can be notified, or the melting furnace can be placed in an emergency.
Zusätzlich kann in einer weiteren Ausführungsform ein Notauslauf im Hohlraum vorgesehen sein, welcher optional automatisch, beispielsweise im Falle der Detektion einer Leckage in der Bodenplatte betätigt werden kann. In addition, in a further embodiment, an emergency outlet can be provided in the cavity, which can optionally be activated automatically, for example in the event of a leakage being detected in the base plate.
Von großem Vorteil ist dabei auch, dass die Bodenplatte auswechselbar ausgeführt sein kann und in Folge einer Abnützung einfach ausgetauscht werden kann. Denkbar ist hierbei auch, dass die Bodenplatte für einen spezifischen Anwendungsfall gegen eine Bodenplatte, aus eine für den Anwendungsfall besonders gut geeignete Bodenplatte aus einem spezifischen Mate rial, ausgetauscht werden kann. Hierzu können an der Bodenplatte beispielsweise Vorsprünge oder Einhakelemente vorgesehen sein, welche einen Formschluss bzw. Kraftschluss mit dem Fundament bilden. Somit können weiterhin eine gute Wärmeleitung und Lastabtragung si chergestellt werden. Optional bzw. ergänzend dazu kann im Verbindungsbereich zwischen Bodenplatte und Fun dament ein Spalt vorgesehen sein, in welchen eine dichtende bzw. isolierende Masse einge bracht werden kann. It is also of great advantage that the base plate can be designed to be exchangeable and can be easily exchanged as a result of wear. It is also conceivable here that the base plate for a specific application can be exchanged for a base plate made of a base plate made of a specific material that is particularly suitable for the application. For this purpose, projections or hooking elements can be provided on the base plate, for example, which form a form fit or force fit with the foundation. This means that good heat conduction and load transfer can continue to be ensured. Optionally or in addition to this, a gap can be provided in the connection area between the base plate and the foundation, in which a sealing or insulating compound can be introduced.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Heizelemente innerhalb des Hohlraums aufge nommen sind, welche sich im Hohlraum frei dehnen können, was eine verbesserte Wärme leistung und Haltbarkeit der Heizelemente begünstigt. Auch entfällt, gegenüber der Anord nung von Heizelementen direkt im Aufnahmeraum, die Notwendigkeit, Heizelemente mit Schutzrohren zu ummanteln. Furthermore, it can be provided that several heating elements are taken up within the cavity, which can expand freely in the cavity, which promotes improved heat output and durability of the heating elements. Compared to the arrangement of heating elements directly in the receiving space, there is also no need to encase heating elements with protective tubes.
Vorteilhaft kann hierbei auch sein, dass bei Ausfall eines Heizelements, die weiteren im Hohl raum vorgesehenen Heizelemente die Heizfunktion aufrechterhalten, wodurch insgesamt eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Hohlraum aufrechterhalten wird. Es kommt somit zu kei nem Temperaturabfall in einem Einzelbereich der Bodenplatteninnenfläche, bzw. wird ein po tentiell kritischer Temperaturabfall weitgehend hintangehalten. It can also be advantageous here that, in the event of failure of a heating element, the other heating elements provided in the cavity maintain the heating function, whereby an overall uniform heat distribution in the cavity is maintained. There is thus no temperature drop in an individual area of the inner surface of the floor slab, and a potentially critical temperature drop is largely prevented.
Die Heizelemente können hierbei als elektrische Heizelemente ausgebildet sein, an welche je weils eine Phase eines Drehstroms angelegt wird, wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit der Heizeinrichtung erreicht werden kann. The heating elements can be designed as electrical heating elements to each of which a phase of a three-phase current is applied, whereby a high efficiency of the heating device can be achieved.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass einzelne der Heizelemente in Draufsicht gesehen um einen Winkel versetzt zueinander innerhalb zumindest eines Hohlraums angeordnet sind, sodass ein drehendes Magnetfeld erzeugbar ist. In addition, it can be provided that individual of the heating elements, viewed in plan view, are arranged offset from one another by an angle within at least one cavity, so that a rotating magnetic field can be generated.
Durch das drehende Magnetfeld, durch welche eine natürliche Rührfunktion hervorgerufen werden kann, kann die Metallschmelze weiterhin in Bewegung versetzt bzw. gehalten wer den, was wiederum die kontinuierliche, homogene Durchmischung der Metallschmelze be günstigt. Auf die Heizelemente kann hierbei jeweils eine Phase eines Drehstroms angelegt werden. Due to the rotating magnetic field, which can produce a natural stirring function, the molten metal can continue to move or be kept in motion, which in turn promotes the continuous, homogeneous mixing of the molten metal. One phase of a three-phase current can be applied to the heating elements.
Die Heizelemente können hierbei in Form einer Sternschaltung 54 angeordnet sein, um das drehende Magnetfeld zu erzeugen. Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass eine Hohl raumdecke zwischen Hohlraumdeckfläche und Bodenplatteninnenfläche ausgebildet ist, wo bei die Hohlraumdecke in unterschiedlichen Bodenplattenbereichen unterschiedliche Wand stärken aufweist. The heating elements can be arranged in the form of a star connection 54 in order to generate the rotating magnetic field. An embodiment is also advantageous, according to which it can be provided that a cavity ceiling is formed between the cavity top surface and the inner surface of the floor slab, where the cavity ceiling has different wall thicknesses in different floor slab areas.
Mit dieser Maßnahme kann erreicht werden, dass die Wandstärke in einem Bodenplattenbe reich ein Minimum aufweist, wodurch es zu einer Konzentrierung des Wärmeeintrags auf die Metallschmelze in dem Bodenplattenbereich mit der geringsten Wandstärke kommt. Dabei entsteht ein sogenannter Wärme-Hotspot im Bodenplattenbereich, wodurch der Temperatur unterschied zwischen Temperatur-Minimum an der Seitenwandung und Wärme-Hotspot ver größert werden kann. Durch den vergrößerten Temperaturunterschied kann die Bildung einer Konvektionsströmung verstärkt werden und die Durchmischung der Schmelze durch die na türliche Rührfunktion verbessert werden. With this measure it can be achieved that the wall thickness in a floor plate area has a minimum, which leads to a concentration of the heat input on the molten metal in the floor plate area with the smallest wall thickness. This creates a so-called heat hotspot in the base plate area, whereby the temperature difference between the temperature minimum on the side wall and the heat hotspot can be increased. The increased temperature difference can increase the formation of a convection flow and the mixing of the melt can be improved by the natural stirring function.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Wandstärke in einem zentralem Boden plattenbereich und/oder in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich ein Minimum aufweist. According to a further development, it is possible that the wall thickness in a central base plate area and / or in a central cavity ceiling area has a minimum.
Bei dem zentralen Hohlraumdeckenbereich handelt es sich in einer Draufsicht auf das Funda ment im Wesentlichen um den Mittelpunkt der Bodenplatte, oder in einer Draufsicht auf das Fundament im Wesentlichen um den Mittelpunkt jeweils einer Hohlraumdeckfläche, bei der Außermittigen Anordnung eines oder mehrerer Hohlräume. The central cavity ceiling area is essentially the center point of the floor slab in a plan view of the foundation, or essentially the center point of a cavity cover surface in a plan view of the foundation, with one or more cavities in the off-center arrangement.
Vorteilhafterweise kann es hierbei zu einer gezielten Konzentrierung des Wärmeeintrags an einer bestimmten Stelle der Bodenplatteninnenfläche kommen, um die homogene Durchmi schung der Schmelze, in Hinblick auf Wärme- und Partikelverteilung, weiterhin zu fördern. Advantageously, this can lead to a targeted concentration of the heat input at a specific point on the inner surface of the base plate, in order to continue to promote the homogeneous mixing of the melt with regard to heat and particle distribution.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Hohlraumdecke kuppelförmig, kegelförmig, zelt förmig oder pyramidenförmig ausgebildet ist. Furthermore, it can be expedient if the cavity ceiling is dome-shaped, conical, tent-shaped or pyramid-shaped.
Grundsätzlich sind hierbei auch sämtliche weitere geometrische Formen denkbar, mit welchen ein Minimum der Wandstärke in einem zentralen Hohlraumdeckenbereich ausgebildet werden kann. In principle, all other geometric shapes with which a minimum of the wall thickness can be formed in a central cavity ceiling area are also conceivable here.
Durch eine kuppelförmige, kegelförmige, zeltförmige, ellipsenförmige, kugelförmige bzw. pyramidenförmige Ausbildung der Hohlraumdecke, kann die Konzentrierung der Wärme strahlung der Heizeinrichtung bzw. der Heizelemente weiterhin begünstigt werden. Dadurch kann gezielt ein Wärme-Hotspot auf der Bodenplatteninnenfläche, im Bereich des Scheitel punkts des Hotspots, erzeugt werden, wodurch ein hoher Temperaturunterschied zwischen Wärme-Hotspot und Temperatur- Minimum an der Seitenwandung erzielt wird und die natür liche Konvektion bzw. Rührfunktion verstärkt werden kann. By means of a dome-shaped, conical, tent-shaped, elliptical, spherical or pyramidal design of the cavity ceiling, the concentration of the heat radiation of the heating device or the heating elements can be further promoted. Thereby a specific heat hotspot can be created on the inner surface of the base plate, in the area of the apex of the hotspot, whereby a high temperature difference between the heat hotspot and the temperature minimum on the side wall is achieved and the natural convection or stirring function can be increased.
Auch kann durch die erfindungsgemäße geometrische Ausgestaltung der Hohlraumdecke eine verbesserte Lastabtragung bzw. Lastabstützung nach unten erreicht werden, welche als vor teilhaft bei der Aufnahme von schwerer Metallschmelze anzusehen ist. The inventive geometric configuration of the cavity ceiling can also be used to achieve an improved load transfer or load support downwards, which is to be regarded as being advantageous in the absorption of heavy molten metal.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass auf der der Heizeinrichtung zugewandten Seite der Hohlraumbodenfläche eine Reflexionsschicht vorgesehen ist, welche zur Steigerung der Wär meleistung der Heizeinrichtung und zur Konzentrierung der Wärmestrahlung beitragen kann, was in weiterer Folge die Bildung eines Wärme-Hotspots auf der Bodenplatteninnenfläche be günstigen kann. In addition, provision can be made for a reflective layer to be provided on the side of the cavity floor surface facing the heating device, which can contribute to increasing the heat output of the heating device and to concentrating the thermal radiation, which subsequently results in the formation of a heat hotspot on the inner surface of the floor slab cheap can.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsschicht zumindest einen konkaven Bereich aufweist, welcher unterhalb der Heizeinrichtung oder unterhalb jeweils eines Heizele ments angeordnet ist. Furthermore, it can be provided that the reflective layer has at least one concave area which is arranged below the heating device or below a respective heating element.
Der konkave Bereich kann hierbei die Bündelung der Wärmestrahlung begünstigen, wodurch sich im Bereich des thermisch wirksamsten Brennpunktes hohe Temperaturen erzielen lassen. Auch kann durch Vorsehen zumindest eines konkaven Bereichs eine aktive bzw. gezielte Len kung der Wärmestrahlung unterstützt werden. Der konkave Bereich kann hierbei wie eine Art Parabolspiegel wirken. The concave area can promote the bundling of the thermal radiation, whereby high temperatures can be achieved in the area of the most thermally effective focal point. An active or targeted steering of the thermal radiation can also be supported by providing at least one concave area. The concave area can act like a kind of parabolic mirror.
Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die Hohlraumbodenfläche ein Isola tionselement gegenüber der Standfläche des Fundaments umfasst. According to a particular embodiment, it is possible that the cavity floor area comprises an insulation element opposite the base of the foundation.
Hiermit kann erzielt werden, dass die Wärmestrahlung nach oben hin, also auf die Bodenplat teninnenfläche, konzentriert wird. Auch können durch das Vorsehen eines Isolationselementes Wärmeverluste nach unten minimiert werden, wodurch die Energieeffizienz des erfindungs gemäßen Schmelzeofens verbessert werden kann. This means that the thermal radiation is concentrated upwards, i.e. on the inner surface of the floor slab. By providing an insulation element, downward heat losses can also be minimized, whereby the energy efficiency of the melting furnace according to the invention can be improved.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass eine Gaszuleitung in den Aufnahmeraum zur Erhöhung des Aufnahmeraum- Innendrucks durch den Hohlraum geführt ist, wodurch vorgewärmtes Gas bzw. vorgewärmte Druckluft in den Aufnahmeraum eingeleitet werden kann, um den Innenraum beim Niederdruck- bzw. Gegendruckgießen mit Druck zu beaufschlagen. According to an advantageous further development it can be provided that a gas feed line is led into the receiving space to increase the internal pressure of the receiving space through the cavity, whereby preheated gas or preheated compressed air enters the receiving space can be initiated in order to apply pressure to the interior during low-pressure or counter-pressure casting.
Hiermit wird ein großer Temperaturabfall einer ebenfalls in dem Aufnahmeraum befindlichen Metallschmelze verhindert bzw. weitgehend hintangehalten. Zusätzlich kann durch das Zu führen eines vorgewärmten Gases die Schlackebildung auf der Oberfläche der Metall schmelze minimiert bzw. ebenfalls weitgehend hintangehalten werden, was insgesamt zu ei ner Qualitätssteigerung der Metallschmelze führt. In this way, a large drop in temperature of a metal melt also located in the receiving space is prevented or largely prevented. In addition, by supplying a preheated gas, the formation of slag on the surface of the metal melt can be minimized or also largely prevented, which overall leads to an increase in the quality of the metal melt.
Ebenso kann das Vorwärmen eines in den Aufnahmeraum eingeleiteten Gases bzw. einer Druckluft zu einer Erhöhung der Energieeffizienz des Schmelzeofens führen, nachdem der Erhalt der Temperatur der Metallschmelze begünstigt wird. The preheating of a gas or compressed air introduced into the receiving space can also lead to an increase in the energy efficiency of the melting furnace, after the temperature of the molten metal is maintained.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Fundament zumindest ein zweiter Hohl raum vorgesehen ist. Hierbei können unterschiedliche Hohlräume mit unterschiedlichen Hohl raumgeometrien vorgesehen sein. In particular, it can be advantageous if at least one second hollow space is provided in the foundation. Different cavities with different cavity geometries can be provided here.
Durch die Anordnung mehrerer Hohlräume im Fundament können je nach Anwendungsfall mehrere Wärme-Hotspots in der Bodenplatteninnenfläche vorgesehen werden, wodurch einer seits Konvektionsströme verstärkt werden können, bzw. auch gezielt gelenkt werden können. Die Ausbildung mehrerer Hohlräume kann beispielsweise in einem Mehrzonenofen von Vor teil sein, wobei in den unterschiedlichen Zonen unterschiedliche Temperatureinträge bzw. Hotspots realisiert werden können. By arranging several cavities in the foundation, several heat hotspots can be provided in the inner surface of the floor slab, depending on the application, whereby convection currents can be increased or can also be directed in a targeted manner. The formation of several cavities can, for example, be part of a multi-zone oven, with different temperature inputs or hotspots can be realized in the different zones.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bodenplatteninnenfläche zumindest eine Senke auf weist, insbesondere dass die Senke bzw. ein Sumpf in der Bodenplatteninnenfläche durch zu mindest ein Gefälle gebildet werden. Furthermore, it can be provided that the base plate inner surface has at least one depression, in particular that the depression or a sump in the floor plate inner surface is formed by at least one gradient.
Vorteilhaft hierbei ist, dass die Senke beliebig bzw. frei in der Bodenplatteninnenfläche posi tioniert werden kann und somit für unterschiedlichste Anforderungen bzw. Anwendungen ein- setzbar ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass mehrere Gefälle ausgebildet sind, wobei durch eine bogen- bzw. kuppelförmige Ausgestaltung der Bodenplatte auch eine gute Lastabtragung der Metallschmelze nach unter verbessert werden kann. The advantage here is that the depression can be positioned as desired or freely in the inner surface of the floor slab and can thus be used for a wide variety of requirements or applications. Provision can also be made for a plurality of slopes to be formed, with an arched or dome-shaped configuration of the base plate also being able to improve good load transfer of the molten metal downwards.
Die Senke bzw. der Sumpf können hierbei auch durch eine Ausnehmung im Fundament aus gebildet werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Senke eine Rührvorrichtung vorge sehen ist, womit vorteilhafterweise in den Bereich der Senke abgesunkene Metallpartikel auf gerührt werden können und eine gleichmäßige, homogene Durchmischung der Metall schmelze verbessert wird. The sink or the sump can also be formed by a recess in the foundation. In addition, it can be provided that a stirring device is provided in the region of the depression, with which metal particles which have sunk into the region of the depression can advantageously be stirred and a uniform, homogeneous mixing of the metal melt is improved.
Hierbei ist durch das Vorsehen der Heizeinrichtung im Fundament, eine freie Positionierung von Rührvorrichtungen möglich, wobei auch mehrere Rührvorrichtungen im Aufnahmeraum vorgesehen sein können. Rührvorrichtungen können hierbei auch durch eine Zugriffsöffnung temporär eingebracht werden, um die Metallschmelze gezielt zu durchmischen. By providing the heating device in the foundation, free positioning of stirring devices is possible, with several stirring devices also being able to be provided in the receiving space. Stirring devices can also be introduced temporarily through an access opening in order to mix the molten metal in a targeted manner.
Auch kann die Position der Rührvorrichtung derart gewählt sein, dass diese beim Abkrätzen einer Metallschlacke nicht im Weg ist, bzw. den Abkrätzvorgang nicht behindert. The position of the stirring device can also be selected in such a way that it is not in the way when scraping off a metal slag or does not hinder the scraping process.
Vorteilhafterweise handelt es sich beim Rühren mittels einer Rührvorrichtung um eine zur Konvektionsströmung zusätzliche Rührfunktion um die homogene Durchmischung der Me tallschmelze in Hinblick auf Temperatur- und Partikelverteilung zu verbessern. The stirring by means of a stirring device is advantageously an additional stirring function to the convection flow in order to improve the homogeneous mixing of the metal melt with regard to temperature and particle distribution.
Bei der Metallschmelze kann es sich hierbei auch um ein Metal Matrix Composite handeln, welches mit den erfindungsgemäßen Rühreinrichtungen bzw. natürlichen Rührfunktionen in Bewegung versetzt bzw. gehalten wird um eine homogene Durchmischung zu verbessern, wodurch wiederum die Qualität eines metallischen Werkstücks verbessert werden kann. The metal melt can also be a metal matrix composite, which is set in motion or kept in motion with the inventive stirring devices or natural stirring functions in order to improve homogeneous mixing, which in turn can improve the quality of a metallic workpiece.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Rühr vorrichtung ein mechanisches Rührwerk und/oder eine magnetische und/oder elektromagneti sche Rühreinrichtung umfasst, wodurch die Flexibilität in Hinblick auf unterschiedliche An wendungsfälle gesteigert werden kann. Bei einer magnetischen bzw. elektromagnetischen Rühreinrichtung wird eine über ein Magnetfeld eine Rührwirkung erzeugt, bzw. wirkt eine magnetische bzw. elektromagnetische Rühreinrichtung als Magnetfeldpumpe, wofür im Be reich der Senke eine elektrische Spule vorgesehen sein kann. An embodiment is also advantageous, according to which it can be provided that the stirring device comprises a mechanical stirrer and / or a magnetic and / or electromagnetic stirring device, whereby the flexibility with regard to different applications can be increased. In the case of a magnetic or electromagnetic stirring device, a stirring effect is generated via a magnetic field, or a magnetic or electromagnetic stirring device acts as a magnetic field pump, for which purpose an electric coil can be provided in the region of the sink.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass im Aufnahmeraum eine Zusatzheizung, ins besondere ein Elektro-Heizstab vorgesehen ist, um einen zusätzlichen gezielten Wärmeeintrag auf die Metallschmelze aufzubringen. According to a further development, it is possible that an additional heater, in particular an electric heating rod, is provided in the receiving space in order to apply an additional targeted heat input to the molten metal.
Nach dem Befüllen des Aufnahmeraums eines Schmelzeofens kann es vorteilhaft sein, die Metallschmelze möglichst schnell aufzuheizen. Eine Zusatzheizung kann hierbei zusätzlich zu der Heizeinrichtung im Fundament einen schnellen Temperaturanstieg in der Schmelze bis zu einer gewünschten Temperatur beschleunigen, um möglichst zeitnah einen Bearbeitungspro zess aufnehmen zu können. After the receiving space of a melting furnace has been filled, it can be advantageous to heat up the molten metal as quickly as possible. Additional heating can be added to the heating device in the foundation accelerate a rapid temperature rise in the melt up to a desired temperature in order to be able to start a machining process as soon as possible.
Vorteilhafterweise ist die Zusatzheizung flexibel im Aufnahmeraum positionierbar und wäh rend dem Betrieb tauschbar, was die Flexibilität eines Schmelzeofens insgesamt verbessern kann. Advantageously, the additional heater can be flexibly positioned in the receiving space and exchanged during operation, which can improve the flexibility of a melting furnace overall.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Ofengehäuse zumindest eine Sichtöffnung auf weist, welche mit einer für elektromagnetische Strahlung durchgängigen Sichtscheibe ver schlossen, insbesondere druckdicht verschlossen ist. Furthermore, it can be expedient if the furnace housing has at least one viewing opening which is closed ver with a transparent window for electromagnetic radiation, in particular is closed in a pressure-tight manner.
Die Sichtscheibe ist hierbei nicht zwingend optisch durchsichtig ausgebildet, sondern kann auch für Strahlung oder ein Messmittel durchsichtig ausgebildet sein. The window is not necessarily designed to be optically transparent, but can also be designed to be transparent for radiation or a measuring device.
Über die Sichtöffnung kann somit eine Messung von außen durchgeführt werden, wobei vor teilhafterweise Messmittel nicht durch eine Metallschmelze verschmutzt werden. Neben der Messung des Füllstandes ist hierbei auch die Messung des Durchmischungsgrades der Schmelze denkbar. A measurement can thus be carried out from the outside via the viewing opening, with measuring means advantageously not being contaminated by a molten metal. In addition to measuring the fill level, measuring the degree of mixing of the melt is also conceivable.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass an der Sichtscheibe eine Sende- und/oder Emp fangseinheit für elektromagnetische Strahlung, insbesondere eine Radarsonde vorgesehen ist. In addition, it can be provided that a transmitting and / or receiving unit for electromagnetic radiation, in particular a radar probe, is provided on the window.
Hiermit kann eine zuverlässige, kontinuierliche Messung des Füllstandes der Metallschmelze im Schmelzeofen durchgeführt werden, wodurch die Prozesssicherheit beispielsweise beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen verbessert werden kann. This enables reliable, continuous measurement of the fill level of the metal melt in the melting furnace, whereby the process reliability can be improved, for example in low-pressure or counter-pressure casting.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Heizeinrichtung im Fundament des Schmelze ofens, werden vorteilhafterweise Störungen der Radarsonde verhindert bzw. weitgehend hint angehalten. The inventive arrangement of the heating device in the foundation of the melt furnace, interference with the radar probe is advantageously prevented or largely stopped.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metall schmelze mit einem Schmelzeofen, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:The invention also relates to a method for melting and / or tempering metal melt with a melting furnace, the method comprising the following method steps:
- Befüllen eines Aufnahmeraums des Schmelzeofens mit einer Metallschmelze; - Filling a receiving space of the melting furnace with a molten metal;
- Aktivieren der zumindest einen Heizeinrichtung; - Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums auf der Bodenplatteninnenfläche, wodurch eine Strömung und/oder eine Turbulenz innerhalb der Metallschmelze erzeugt wird. - activating the at least one heating device; - Generating a local heat maximum on the inner surface of the base plate, whereby a flow and / or turbulence is generated within the molten metal.
Bei der unterseitigen Beheizung der Bodenplatteninnenfläche herrscht aufgrund auftretender Konvektion in der Materialschmelze eine gleichmäßigere Wärmeverteilung innerhalb der Me tallschmelze bzw. im Schmelzebad, was letztlich zur Qualitätsverbesserung der aus der Schmelze erzeugten Gießereiprodukte führt. When the inner surface of the bottom plate is heated, convection in the material melt results in a more even distribution of heat within the metal melt or in the melt pool, which ultimately leads to an improvement in the quality of the foundry products produced from the melt.
Zusätzlich kann durch Aktivierung einer weiteren Rühreinrichtung, wodurch die Strömung und/oder die Turbulenz innerhalb der Schmelze erhöht wird, die homogene Durchmischung der Metallschmelze in Hinblick auf Wärme- und Partikelverteilung weiterhin verbessert wer den. In addition, by activating a further stirring device, which increases the flow and / or the turbulence within the melt, the homogeneous mixing of the metal melt with regard to heat and particle distribution can be further improved.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: They each show in a greatly simplified, schematic representation:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens in Form eines Wannenofens; 1 shows a first exemplary embodiment of a melting furnace in the form of a tank furnace;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens in Form eines Tiegelofens; 2 shows a further exemplary embodiment of a melting furnace in the form of a crucible furnace;
Fig. 3 a bis f verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungs formen, welche Schmelzeöfen mit unterschiedlichen Hohlraumanordnungen zei gen; 3 a to f different schematic representations of different execution forms, which show melting furnaces with different cavity arrangements;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens für den Einsatz beim Ge gendruck- oder Niederdruckgießen; 4 shows a further embodiment of a melting furnace for use in counter-pressure or low-pressure casting;
Fig. 5 a bis c verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungs formen, welche Schmelzeöfen mit zumindest einer Senke in der Bodenplattenin nenfläche zeigen; Fig. 5 a to c different schematic representations of different forms of execution, which show melting furnaces with at least one depression in the Bodenplattenin nenfläche;
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer sternförmigen Anordnung von Heizelementen. 6 shows an embodiment of a star-shaped arrangement of heating elements.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. At the outset, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names. the, the disclosures contained in the entire description can be transferred accordingly to the same parts with the same reference numerals or the same component names. The position details chosen in the description, such as above, below, side, etc., refer to the figure immediately described and shown and these position details are to be transferred to the new position in the event of a change in position.
Schmelzeöfen 1 werden in der Metallverarbeitung dazu verwendet, Metallschmelzen 3 zu schmelzen oder zu temperieren. Metallschmelzen 3 können hierbei auch im Schmelzeofen 1 transportiert werden, oder aus dem Schmelzeofen 1 mittels einer nicht näher dargestellten Fördereinrichtung zu einer weiteren Verarbeitung gefördert werden. Melting furnaces 1 are used in metal processing to melt or temperature-control metal melts 3. Metal melts 3 can here also be transported in the melting furnace 1, or conveyed from the melting furnace 1 for further processing by means of a conveying device not shown in detail.
In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens 1 in Form eines Wannen ofens 2 gezeigt. Der Schmelzeofen 1 zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metall schmelze 3 umfasst ein Ofengehäuse 4 mit einem Fundament 5 und einer Seitenwandung 6, welche einen Aufnahmeraum 7 zur Aufnahme von Metallschmelze 3 begrenzt. Der Aufnah meraum 7 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine feuerfeste Versiegelung 8 auf, um das warmfeste Ofengehäuse 4 gegenüber der Metallschmelze 3 zu versiegeln und um eine möglichst leicht zu reinigende Oberfläche des Aufnahmeraums 7 zu schaffen. Die Versiege lung 8 dient gleichzeitig als Schutz der Ausmauerung des Ofengehäuses 4. In Fig. 1, a first embodiment of a melting furnace 1 in the form of a furnace 2 is shown. The melting furnace 1 for melting and / or tempering molten metal 3 comprises a furnace housing 4 with a foundation 5 and a side wall 6 which delimits a receiving space 7 for receiving molten metal 3. In the exemplary embodiment shown, the receiving space 7 has a fire-resistant seal 8 in order to seal the heat-resistant furnace housing 4 against the molten metal 3 and to create a surface of the receiving space 7 that is as easy to clean as possible. The seal 8 also serves as protection for the brick lining of the furnace housing 4.
Bei der Versiegelung 8 handelt es sich insbesondere um eine feuerfeste Ausmauerung, ein ke ramisches Material, eine feuerfeste Stampf- oder Spritzmasse oder einen feuerfesten Beton. The seal 8 is in particular a refractory brick lining, a ceramic material, a refractory ramming or spraying compound or a refractory concrete.
In einer vorteilhaften nicht näher dargestellten Ausführungsform ist die Versiegelung 8 aus wechselbar, als Wechseleinsatz bzw. austauschbare Wanne ausgeführt, um beispielsweise im Falle einer Abnützung oder eines Verschleißes der Versiegelung 8, diese einfach auszutau schen bzw. ersetzen zu können. In an advantageous embodiment, not shown, the seal 8 is exchangeable, designed as an interchangeable insert or interchangeable tub, for example in order to be able to easily exchange or replace it in the event of wear or tear of the seal 8.
Das Fundament 5 weist eine Standfläche 9 und eine dem Aufnahmeraum 7 zugewandten Bo denplatteninnenfläche 10 auf, wobei an der Standfläche 9 optional auch nicht näher darge stellte Standfüße bzw. ein Sockel vorgesehen sein kann, um eine ausreichende Standfestigkeit des Schmelzeofens 1 bzw. eine ausreichende Lastabtragung zu gewährleisten. An das Fundament 5 anschließend ist die Seitenwandung 6 ausgebildet, welche eine dem Auf nahmeraum 7 zugewandte Innenmantelfläche 11 und eine nach außen gewandte Außenman telfläche 12 umfasst. An die Innenmantelfläche 11 anschließend kann wiederum eine Versie gelung 8 vorgesehen sein. Die Seitenwandung 6 umfasst weiterhin einen dem Fundament 5 zugewandten unteren Wandbereich 13 und einen oberen Wandbereich 14. In dem oberen Wandbereich 14 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Deckplatte 15 vorgesehen, um den Aufnahmeraum 7 für die Metallschmelze 3 zu verschließen, insbesondere um den Auf nahmeraum 7 als weitgehend luft- bzw. gasdichten Behälter bzw. Raum auszubilden. Weitge hend luft- bzw. gasdicht bedeutet, dass auch Leckagen in geringem Ausmaß auftreten können. Um den Zugriff zu dem Aufnahmeraum 7 zu ermöglichen und um den Schmelzeofen 1 mit einer Metallschmelze 3 zu beladen ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zugriffsöff nung 16 vorgesehen, welche mit einem Zugriffsdeckel 17 verschließbar ausgeführt ist. Über die Zugriffsöffnung 16 können auch Reinigungs- und Wartungsarbeiten des Schmelzeofens 1 durchgeführt werden, wie zum Beispiel das Abkrätzen, wobei mittels einem Schlackenschie ber die auf der Metallschmelze 3 entstandene Oxidschicht bzw. Schlackeschicht entfernt wird. The foundation 5 has a standing surface 9 and a bottom plate inner surface 10 facing the receiving space 7, whereby feet or a base, not shown in detail, can optionally also be provided on the standing surface 9 in order to ensure sufficient stability of the melting furnace 1 or adequate load transfer to guarantee. Subsequently to the foundation 5, the side wall 6 is formed, which comprises an inner circumferential surface 11 facing the receiving space 7 and an outer surface 12 facing outward. A seal 8 can in turn be provided on the inner lateral surface 11. The side wall 6 further comprises a lower wall area 13 facing the foundation 5 and an upper wall area 14. In the embodiment shown, a cover plate 15 is provided in the upper wall area 14 to close the receiving space 7 for the molten metal 3, in particular around the receiving space 7 as a largely airtight or gas-tight container or space. Largely airtight or gas-tight means that leakages can also occur to a small extent. To enable access to the receiving space 7 and to load the melting furnace 1 with a molten metal 3, an access opening 16 is provided in the exemplary embodiment shown, which is designed to be closable with an access cover 17. Cleaning and maintenance work on the melting furnace 1 can also be carried out via the access opening 16, such as scraping, with the oxide layer or slag layer formed on the molten metal 3 being removed by means of a slag pusher.
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel können auch mehrere Zugriffsöffnun gen 16 am Ofengehäuse 4 vorgesehen sein, wobei die Positionierung nicht auf die Deckplatte 15 eingeschränkt ist und auch in der Seitenwandung 6 eine oder mehrere Zugriffsöffnungen 16, welche mit Zugriffsdeckeln 17 verschlossen sein können, angeordnet sein können. In an embodiment not shown in more detail, several access openings 16 can be provided on the furnace housing 4, the positioning not being restricted to the cover plate 15 and one or more access openings 16, which can be closed with access covers 17, also being arranged in the side wall 6 can.
Der in Fig. 1 dargestellte Schmelzeofen 1 umfasst eine Heizeinrichtung 18, welche drei Heiz elemente 19 umfasst. Die Heizelemente 19 können an ein mehrphasiges, vorzugsweise drei phasiges Wechselspannungsnetz angeschlossen sein. The melting furnace 1 shown in FIG. 1 comprises a heating device 18 which comprises three heating elements 19. The heating elements 19 can be connected to a multiphase, preferably three-phase alternating voltage network.
In einer weiteren nicht näher gezeigten Ausführungsform kann anstelle einer elektrischen Hei zeinrichtung 18 eine elektromagnetische Heizeinrichtung 18 vorgesehen sein. In a further embodiment not shown in detail, an electromagnetic heating device 18 can be provided instead of an electrical heating device 18.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist in dem Fundament 5 ein Hohlraum 20 vorgesehen, welcher durch eine Hohlraumbodenfläche 21, Hohlraumseitenflächen 22 und eine Hohlraumdeckflä che 23 begrenzt ist. Die Heizeinrichtung 18 mit mehreren Heizelementen 19 ist im Hohlraum 20 angeordnet, um eine Bodenheizung für den Schmelzeofen 1 auszubilden. Die Anordnung mehrerer Heizelemente 19 in einem gemeinsamen Hohlraum 20 begünstigt hierbei einen kon zentrierten Wärmeintrag in Form eines lokalen Wärme-Maximums 24, bzw. Hot-Spots auf die Bodenplatteninnenfläche 10 und in weiterer Folge auf die Metallschmelze 3. Dadurch, dass von unten ein hoher Wärmeeintrag in Form des Wärme-Maximums 24 auf die Metallschmelze 3 erfolgt und über die Außenmantelfläche 12 der Seitenwandung 6 ein gerin ger Temperatureintrag in Form eines Temperatur- Minimums 25 auf die Metallschmelze 3 er folgt, entsteht eine Strömung bzw. eine Turbulenz innerhalb der Metallschmelze 3. Über die thermische bzw. natürliche Konvektion entsteht somit eine Konvektionsströmung 26, welche die Metallschmelze 3 in Bewegung versetzt bzw. in Bewegung hält. Mittels der natürlichen Rührfunktion der Metallschmelze 3 wird eine homogene Verteilung der Metallschmelze 3 er reicht und ein Absenken von Metallpartikeln 27 wird weitestgehend verhindert bzw. hintange halten. As shown in Fig. 1, a cavity 20 is provided in the foundation 5, which surface 23 is delimited by a cavity bottom surface 21, cavity side surfaces 22 and a Hohlraumdeckflä. The heating device 18 with a plurality of heating elements 19 is arranged in the cavity 20 in order to form a floor heating system for the melting furnace 1. The arrangement of several heating elements 19 in a common cavity 20 favors a concentrated heat input in the form of a local heat maximum 24 or hot spots on the inner surface 10 of the base plate and subsequently on the molten metal 3. The fact that from below a high heat input in the form of the heat maximum 24 takes place on the molten metal 3 and a low ger temperature input in the form of a temperature minimum 25 on the molten metal 3 he follows over the outer surface 12 of the side wall 6, a flow or a turbulence within the molten metal 3. The thermal or natural convection thus creates a convection flow 26 which sets the molten metal 3 in motion or keeps it in motion. By means of the natural stirring function of the molten metal 3, a homogeneous distribution of the molten metal 3 is sufficient and a lowering of metal particles 27 is largely prevented or held back.
Um die Entstehung eines Wärme-Maximums 24 zu verstärken bzw. zu begünstigten ist in dem in Fig. 1 dargestellten Schmelzeofen 1 auf der der Heizeinrichtung 18 zugewandten Seite der Hohlraumbodenfläche 21 eine Reflexionsschicht 28 vorgesehen. Mittels der Reflexions schicht 28 wird die Wärmestrahlung der Heizelemente 19 reflektiert, gebündelt oder gestreut. In order to strengthen or promote the creation of a maximum heat 24, a reflective layer 28 is provided in the melting furnace 1 shown in FIG. 1 on the side of the cavity bottom surface 21 facing the heating device 18. By means of the reflection layer 28, the thermal radiation of the heating elements 19 is reflected, bundled or scattered.
Um die Wärmestrahlung der Heizelemente 19 verstärkt reflektieren, bündeln oder streuen zu können, weist die Reflexions Schicht 28 jeweils unterhalb eines Heizelements 19 einen konka ven Bereich auf. In order to be able to reflect, bundle or scatter the thermal radiation of the heating elements 19 to a greater extent, the reflection layer 28 in each case has a concave area below a heating element 19.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann der konkave Bereich der Reflexions schicht 28 auch unterhalb der gesamten Heizeinrichtung 18 angeordnet sein. In an embodiment not shown in detail, the concave region of the reflection layer 28 can also be arranged below the entire heating device 18.
Um den Schmelzeofen 1 nach unten bzw. zur Standfläche 9 hin zu isolieren und einen Wär meverlust aus dem Hohlraum 20 in dem Fundament 5 zu begrenzen bzw. hintanzuhalten, um fasst die Hohlraumbodenfläche 21 ein Isolationselement 29, insbesondere eine Vakuumisolie rung, gegenüber der Standfläche 9 des Fundaments 5. In order to insulate the melting furnace 1 downwards or towards the standing surface 9 and to limit or prevent any heat loss from the cavity 20 in the foundation 5, the cavity floor surface 21 comprises an insulation element 29, in particular vacuum insulation, with respect to the standing surface 9 of the foundation 5.
Wie in der Fig.l auch ersichtlich ist, ist zwischen Bodenplatteninnenfläche 10 und Hohlraum deckfläche 23 eine Bodenplatte 51 ausgebildet, welche gemäß einer Ausführungsform aus ei nem gut wärmeleitenden und gut tragfähigen Material, wie Schwerbeton oder Silikatbeton hergestellt ist. Die Bodenplatte 51 kann hierbei, beispielsweise im Falle einer Abnützung, leicht ausgetauscht werden, nachdem diese als eigenes Bauteil im Fundament 5 angeordnet ist. Optional können auch wie in Fig. 1 dargestellt, eine erste Elektrode 52 und eine zweite Elekt rode 53 im Aufnahmeraum 7 vorgesehen sein, welche derart positioniert sind, dass sie in die Metallschmelze 3 eingreifen, um ein Drehfeld zu erzeugen. As can also be seen in Fig.l, a bottom plate 51 is formed between the bottom plate inner surface 10 and cavity top surface 23, which is made according to one embodiment of egg nem highly thermally conductive and good load-bearing material, such as heavy concrete or silicate concrete. The base plate 51 can easily be replaced here, for example in the event of wear, after it has been arranged as a separate component in the foundation 5. Optionally, as shown in FIG. 1, a first electrode 52 and a second electrode 53 can also be provided in the receiving space 7, which are positioned in such a way that they engage in the molten metal 3 in order to generate a rotating field.
In der Fig. 2 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bau teilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wie derholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen. In Fig. 2, a further and possibly independent embodiment of the melting furnace 1 is shown, again with the same reference numerals or construction part designations as in the previous Fig. 1 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding Fig. 1 or reference is made.
Der in Fig. 2 dargestellte Schmelzeofen 1 ist hierbei in Form eines Tiegelofens 30 ausgeführt, welcher tiegelförmig, also mit einer umlaufenden Seitenwandung 6 ausgeführt ist, wobei wie derum ein Aufnahmeraum 7 zur Aufnahme von Metallschmelze 3 begrenzt wird. In dem Fun dament 5 ist ein Hohlraum 20 vorgesehen, wobei mehrere Heizelemente 19 einer Heizeinrich tung 18 im Hohlraum aufgenommen sind. The melting furnace 1 shown in FIG. 2 is designed in the form of a crucible furnace 30, which is crucible-shaped, that is to say with a circumferential side wall 6, whereby in turn a receiving space 7 for receiving molten metal 3 is delimited. In the Fun dament 5 a cavity 20 is provided, wherein a plurality of heating elements 19 of a Heizeinrich device 18 are received in the cavity.
Das Fundament 5 des Tiegelofens 30 ist dabei als Sockel 31 für die lastabtragende Abstüt zung des Tiegelofens 30 ausgeführt. Für den Einsatz des Tiegelofens 30 beim Druckgießen, insbesondere beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen, kann der Tiegelofen 30 in einer druckdichten Hülle 32 angeordnet sein. The foundation 5 of the crucible furnace 30 is designed as a base 31 for the load-bearing support of the crucible furnace 30. For the use of the crucible furnace 30 in die casting, in particular in the case of low-pressure or counter-pressure casting, the crucible furnace 30 can be arranged in a pressure-tight envelope 32.
In den Fig. 3a bis 3f sind eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausfüh- rungsformen des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugs zeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 und Fig. 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und Fig. 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen. FIGS. 3a to 3f show a further and possibly independent embodiments of the melting furnace 1, the same reference symbols or component designations being used for the same parts as in the previous FIGS. 1 and 2. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 and 2.
Fig. 3a bis 3f zeigen dabei verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Aus- führungsformen von Hohlräumen 20 bzw. Hohlraumanordnungen, welche innerhalb des Fun dament 5 vorgesehen sind. 3a to 3f show various schematic representations of different embodiments of cavities 20 or cavity arrangements which are provided within the foundation 5.
Um das Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums, bzw. Hot-Spots auf der Bodenplattenin nenfläche 10, wodurch eine Strömung bzw. Turbulenz innerhalb der Metallschmelze 3 ent steht, weiterhin zu begünstigen, weisen die in den Fig. 3a bis 3f dargestellten Ausführungsva- rianten Hohlraumdecken 33 mit unterschiedlichen Wandstärken 35 auf. Die Hohlraumdecken 33 sind jeweils zwischen Hohlraumdeckfläche 23 und Bodenplatteninnenfläche 10 ausgebil det und weisen in unterschiedlichen Bodenplattenbereichen 34 unterschiedliche Wandstärken 35 auf. In order to further promote the generation of a local heat maximum or hot spot on the base plate inner surface 10, which creates a flow or turbulence within the molten metal 3, the embodiment variants shown in FIGS. 3a to 3f have Cavity ceilings 33 with different wall thicknesses 35. The cavity ceilings 33 are each ausgebil det between the cavity cover surface 23 and base plate inner surface 10 and have different wall thicknesses 35 in different base plate areas 34.
Fig. 3 a zeigt einen Hohlraum 20 mit einer kuppelförmigen bzw. gewölbten Hohlraumdecke 33, wobei die Wandstärke 35 in einem zentralem Bodenplattenbereich 34 ein Minimum auf weist. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei drei Heizelemente 19. Fig. 3a shows a cavity 20 with a dome-shaped or arched cavity ceiling 33, wherein the wall thickness 35 in a central base plate area 34 has a minimum. The heating device 18 comprises three heating elements 19.
Fig. 3b zeigt die Anordnung eines ersten Hohlraums 20 und eines zweiten Hohlraums 20‘ mit jeweils einer kuppelförmigen bzw. gewölbten Hohlraumdecke 33, 33‘, wobei die Wandstärke 35 jeweils in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum aufweist. Die Heiz einrichtung 18 umfasst dabei jeweils drei Heizelemente 19. 3b shows the arrangement of a first cavity 20 and a second cavity 20 'each with a dome-shaped or arched cavity ceiling 33, 33', the wall thickness 35 having a minimum in a central cavity ceiling area 36. The heating device 18 comprises three heating elements 19 in each case.
Fig. 3c zeigt die Anordnung zweier Hohlräume 20, 20‘, wobei der erste Hohlraum 20 eine kuppelförmige bzw. gewölbte Hohlraumdecke 33 aufweist und der zweite Hohlraum 20‘ eine zeltförmige bzw. kegel- oder pyramidenförmige Hohlraumdecke 33‘ aufweist. Die Wand stärke 35 weist wiederum jeweils in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Mini mum auf. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei in dem ersten Hohlraum 20 drei Heizele mente 19 und in dem zweiten Hohlraum 20 sechs Heizelemente 19. 3c shows the arrangement of two cavities 20, 20 ', the first cavity 20 having a dome-shaped or arched cavity ceiling 33 and the second cavity 20' having a tent-shaped or conical or pyramidal cavity ceiling 33 '. The wall thickness 35 in turn has a mini mum in each case in a central cavity ceiling area 36. The heating device 18 comprises three heating elements 19 in the first cavity 20 and six heating elements 19 in the second cavity 20.
Fig. 3d zeigt einen Hohlraum 20 mit einer zeltförmigen bzw. kegel- oder pyramidenförmigen Hohlraumdecke 33, wobei die Wandstärke 35 in einem zentralem Bodenplattenbereich 34 ein Minimum aufweist. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei drei Heizelemente 19. FIG. 3d shows a cavity 20 with a tent-shaped or conical or pyramid-shaped cavity ceiling 33, the wall thickness 35 having a minimum in a central base plate region 34. The heating device 18 comprises three heating elements 19.
Fig. 3e zeigt einen Hohlraum 20 mit einer flachen Hohlraumdecke 33, wobei der Mittelpunkt des Hohlraumdeckenbereichs 36 außermittig in dem Fundament 5 liegt, bzw. der Mittelpunkt des Hohlraumdeckenbereichs 36 nicht im zentralen Bodenplattenbereich 34 liegt. Die Wand stärke 35 weist über den gesamten Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum auf. Die Heiz einrichtung 18 umfasst sechs Heizelemente 19. 3e shows a cavity 20 with a flat cavity ceiling 33, the center of the cavity ceiling area 36 being off-center in the foundation 5 or the center of the cavity ceiling area 36 not being in the central floor slab area 34. The wall thickness 35 has over the entire cavity ceiling area 36 to a minimum. The heating device 18 comprises six heating elements 19.
Fig. 3f zeigt einen ellipsenförmigen Hohlraum 20 wobei der Mittelpunkt des Hohlraumde ckenbereichs 36 außermittig in dem Fundament 5 liegt, bzw. der Mittelpunkt des Hohlraum deckenbereichs 36 nicht im zentralen Bodenplattenbereich 34 liegt. Die Wandstärke 35 weist in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum auf. Die Heizeinrichtung 18 umfasst drei Heizelemente 19. Bei einem ellipsenförmigen Hohlraum 20 sind Hohlraumbodenfläche 21, Hohlraumseitenflä che 22 und Hohlraumdeckfläche 23 sinngemäß auf die Hohlraumflächenbereiche einer Ellipse zu übertragen. 3f shows an elliptical cavity 20, the center of the cavity ceiling area 36 being eccentric in the foundation 5, or the center of the cavity ceiling area 36 not being in the central floor slab area 34. The wall thickness 35 has a minimum in a central cavity ceiling area 36. The heating device 18 comprises three heating elements 19. In the case of an elliptical cavity 20, cavity bottom surface 21, Hohlraumseitenflä surface 22 and cavity top surface 23 are to be transferred analogously to the cavity surface areas of an ellipse.
Die in den Figuren gezeigten Geometrien von Hohlräumen 20, 20‘ bzw. Hohlraumdecken 33, aber auch die Anzahl an Hohlräumen 20, 20‘ innerhalb eines einzelnen Fundaments 5 ist da bei keinesfalls als einschränkend anzusehen. Es ist hierbei eine Vielzahl von Hohlräumen 20, 20‘ mit vieleckigen, runden oder kombinierten Geometrien innerhalb eines einzelnen Funda ments 5 denkbar. Auch die Art und Anzahl an Heizeinrichtungen 18 bzw. Heizelementen 19 kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein. Überdies sind in Bezug auf Anzahl und Geometrien von Hohlräumen 20, 20‘ und Art und Anzahl an Heizeinrichtungen 18 bzw. Heiz elementen 19 eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten denkbar. The geometries of cavities 20, 20 '' or cavity ceilings 33 shown in the figures, but also the number of cavities 20, 20 '' within a single foundation 5 should by no means be viewed as restrictive. A large number of cavities 20, 20 'with polygonal, round or combined geometries within a single foundation 5 are conceivable here. The type and number of heating devices 18 or heating elements 19 can also be different depending on the application. In addition, with regard to the number and geometries of cavities 20, 20 'and the type and number of heating devices 18 or heating elements 19, a variety of possible combinations are conceivable.
Je nach Anwendungsbereich wird somit das Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums, bzw. Hot-Spots auf der Bodenplatteninnenfläche 10 begünstigt. Denkbar ist hierbei in einer nicht näher gezeigten Ausführungsform, dass in einem Mehrzonen-Schmelzeofen 1 in unterschied lichen Bereichen des Fundaments 5 unterschiedlich geformte Hohlräume 20, 20‘ vorgesehen sein können, um die einzelnen Zonen unterschiedlich beheizen zu können. Depending on the area of application, the generation of a local maximum heat or hot spots on the inner surface 10 of the floor slab is thus promoted. It is conceivable here, in an embodiment not shown in detail, that in a multi-zone melting furnace 1 differently shaped cavities 20, 20 'can be provided in different union areas of the foundation 5 in order to be able to heat the individual zones differently.
In der Fig. 4 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bau teilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 3 verwendet werden. Um unnö tige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegan genen Fig. 1 bis Fig. 3 hingewiesen bzw. Bezug genommen. 4 shows a further and possibly independent embodiment of the melting furnace 1, again with the same reference numerals or construction part designations as in the preceding FIGS. 1 to 3 being used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 3.
In der Fig. 4 ist dabei ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schmelzeofens 1 für den Einsatz beim Gegendruck- oder Niederdruckgießen gezeigt. 4 shows a further exemplary embodiment of the melting furnace 1 for use in counter-pressure or low-pressure casting.
Beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen handelt es sich um ein industrielles Gießverfah ren zur Herstellung von Gussstücken. Dabei wird Metallschmelze 3, insbesondere Alumi nium, aber auch Magnesium, Kupfer, Eisen und/oder Stahl mittels zumindest eines Steigrohrs 37 von unten in einen nicht näher dargestellten Formhohlraum einer Gussform, meist eine Kokille (Dauerform), oder eine Sandform gedrückt. Eine entsprechende Aufwärtsbewegung der Metallschmelze 3 aus dem Aufnahmeraum 7 entgegen der Schwerkraft erfolgt dabei durch Gasdruckbeaufschlagung über eine Gaszuleitung 38 der Metallschmelze 3. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, wird die Gaszuleitung 38 durch den Hohl raum 20 in dem Fundament 5 geführt, um den Aufnahmeraum- Innendruck zu erhöhen. Wäh rend das Gas durch den Hohlraum 20 geleitet wird, wird dieses erwärmt bzw. erhitzt, bis es den Aufnahmeraum 7 erreicht. Nachdem nun ein vorgewärmtes Gas bzw. eine vorgewärmte Druckluft den Aufnahmeraum 7 erreicht, wird die Schlackenbildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 minimiert bzw. weitgehend hintangehalten. Low-pressure or counter-pressure casting is an industrial casting process for the production of castings. In this case, molten metal 3, in particular aluminum, but also magnesium, copper, iron and / or steel is pressed from below by means of at least one riser pipe 37 into a mold cavity (not shown in detail) of a casting mold, usually a permanent mold, or a sand mold. A corresponding upward movement of the molten metal 3 out of the receiving space 7 against the force of gravity takes place here by the application of gas pressure via a gas feed line 38 of the molten metal 3. In the embodiment shown in Fig. 4, the gas supply line 38 is guided through the cavity 20 in the foundation 5 in order to increase the internal pressure of the receiving space. While the gas is passed through the cavity 20, it is heated or heated until it reaches the receiving space 7. After a preheated gas or a preheated compressed air has reached the receiving space 7, the formation of slag on the surface of the molten metal 3 is minimized or largely prevented.
Anstelle eines einzelnen Steigrohrs 37 kann dabei ein nicht näher gezeigtes S teigrohr array aus mehreren Steigrohren 37 vorgesehen sein, um die Metallschmelze 3 gleichzeitig in mehrere Stellen des Formhohlraums einzubringen. Instead of a single riser pipe 37, a riser pipe array (not shown in more detail) of several riser pipes 37 can be provided in order to introduce the molten metal 3 into several locations of the mold cavity at the same time.
Dadurch, dass die Heizeinrichtung 18 wiederum in dem Fundament 5 angeordnet ist, kann die Metallschmelze 3 von unten erhitzt werden, wobei der Aufnahmeraum 7 über eine Zugriffs öffnung 16 mit der Metallschmelze 3 beladen werden kann. Die Heizeinrichtung 18 muss hierbei nur lediglich jene Wärme zur Verfügung stellen, welche von der Metallschmelze 3 während der Verweildauer im Aufnahmeraum 7 abgegeben wird. Because the heating device 18 is in turn arranged in the foundation 5, the molten metal 3 can be heated from below, the receiving space 7 being able to be loaded with the molten metal 3 via an access opening 16. The heating device 18 only has to provide that heat which is given off by the metal melt 3 during the dwell time in the receiving space 7.
Dadurch dass es sich bei Bodenheizungen im Allgemeinen um eher träge Systeme handelt, kann gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform auch optional eine Zusatzheizung 39 vorgesehen sein. Dabei kann es sich um zumindest einen Elektro-Heizstab 40 handeln, mittels welchem die Metallschmelze 3 zusätzlich von oben beheizt werden kann. Um eine Schlacken bildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 zu minimieren, kann eine Zusatzheizung 39 auch direkt in die Schmelze eingebracht werden. Ein Elektro-Heizstab 40 kann hierbei durch die Seitenwandung 6 in den Aufnahmeraum 7 geführt sein. Because floor heating systems are generally rather sluggish systems, additional heating 39 can optionally also be provided according to the embodiment shown in FIG. 4. This can be at least one electric heating rod 40, by means of which the molten metal 3 can additionally be heated from above. In order to minimize slag formation on the surface of the metal melt 3, an additional heater 39 can also be introduced directly into the melt. An electric heating rod 40 can be guided through the side wall 6 into the receiving space 7.
Durch die unterschiedlich hohen Wärmeeinträge, entsteht wiederum eine Konvektionsströ mung 26 innerhalb der Metallschmelze 3, welche die Metallschmelze 3 in Bewegung versetzt und zur homogenen Verteilung der Metallschmelze 3 beiträgt, wodurch ein Absenken von Metallpartikeln 27 und eine Schlackenbildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 wei testgehend verhindert bzw. hintangehalten werden. Durch die Zuführung einer homogen durchmischten Metallschmelze 3 über das Steigrohr 37 wird somit eine hohe Qualität des Gießprozesses erreicht. Um den Füllstand der Metallschmelze 3 innerhalb des Aufnahmeraums 7 zu messen und um die Durchmischung der Schmelze zu überwachen, weist die in der Fig. 4 gezeigte Ausfüh- rungsform eines Schmelzeofens 1 im Ofengehäuse 4 eine Sichtöffnung 41 auf. Die Sichtöff nung 41 ist dabei mit einer für elektromagnetische Strahlung 42 durchgängigen Sichtscheibe 43 verschlossen. An der Sichtscheibe 43 ist weiters eine Sende- bzw. Empfangseinheit 44 für elektromagnetische Strahlung 42, insbesondere eine Radarsonde 45 vorgesehen. As a result of the different levels of heat input, a convection flow 26 arises within the molten metal 3, which sets the molten metal 3 in motion and contributes to the homogeneous distribution of the molten metal 3, as a result of which a lowering of metal particles 27 and the formation of slag on the surface of the molten metal 3 are tested prevented or held back. By supplying a homogeneously mixed metal melt 3 via the riser pipe 37, a high quality of the casting process is achieved. In order to measure the fill level of the metal melt 3 within the receiving space 7 and to monitor the mixing of the melt, the embodiment of a melting furnace 1 shown in FIG. 4 has a viewing opening 41 in the furnace housing 4. The viewing opening 41 is closed with a viewing pane 43 that is continuous for electromagnetic radiation 42. A transmitting or receiving unit 44 for electromagnetic radiation 42, in particular a radar probe 45, is also provided on the window 43.
Beim Auftreffen der Strahlung 42 auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 verändert sich der Wellenwiderstand und ein Teil der Sendeenergie wird reflektiert. Die von der Radarsonde 45 gemessene und ausgewertete Zeitdauer zwischen dem Senden und dem Empfangen der reflek tierten Signale bzw. Strahlung 42 ist ein direktes Maß für die Distanz zwischen Prozessein kopplung und der Oberfläche der Metallschmelze 3. Hiermit kann eine wartungsfreie Mes sung der Metallschmelze 3, auch bei durch die Konvektionsströmung 26 hervorgerufenen Turbulenzen durchgeführt werden. When the radiation 42 hits the surface of the molten metal 3, the characteristic impedance changes and part of the transmission energy is reflected. The length of time measured and evaluated by the radar probe 45 between the transmission and reception of the reflected signals or radiation 42 is a direct measure of the distance between the process input and the surface of the molten metal 3. This enables a maintenance-free measurement of the molten metal 3, can also be carried out in the event of turbulence caused by the convection flow 26.
Anstelle oder zusätzlich zu einer Radarsonde 45 bzw. einer Messung durch die durchgängige Sichtscheibe 43, kann auch ein nicht näher dargestellter Fühler vorgesehen sein, welcher in die Metallschmelze 3 eingreift bzw. eingeführt ist, üb den Füllstand oder sonstige Eigenschaf ten der Metallschmelze 3 zu messen. Instead of or in addition to a radar probe 45 or a measurement through the continuous viewing window 43, a sensor (not shown) can be provided which engages or is inserted into the molten metal 3 to measure the level or other properties of the molten metal 3 .
In der Fig. 5a und 5c sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsfor- men des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 4 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vo rangegangenen Fig. 1 bis Fig. 4 hingewiesen bzw. Bezug genommen. In FIGS. 5a and 5c, further and possibly independent embodiments of the melting furnace 1 are shown, the same reference numerals or component designations being used for the same parts as in the preceding FIGS. 1 to 4. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 4.
Fig. 5a bis 5c zeigen verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausfüh- rungsformen, welche Schmelzeöfen 1 mit zumindest einer Senke 46, 46‘ in der Bodenplatten innenfläche 10 zeigen. Die Senke 46, 46‘ in der Bodenplatteninnenfläche 10 ist dabei durch zumindest ein Gefälle 47, 47‘ gebildet. Um eine homogene Durchmischung der Metall schmelze 3 zu erreichen bzw. zu verbessern, ist im Bereich der Senke 46, 46‘ eine Rührvor richtung 48 vorgesehen, um abgesunkene Metallpartikel 27 aufzurühren und mit der Metall schmelze 3 zu durchmischen. In der Fig. 5a ist ein Schmelzeofen 1 mit einem Gefälle 47 und einer Senke 46 gezeigt, wobei die Rührvorrichtung 48 als mechanisches Rührwerk 49 ausgebildet ist. Das Rührwerk 49 greift dabei über die Deckplatte 15 in den Aufnahmeraum 7 ein. 5a to 5c show various schematic representations of different embodiments which show melting furnaces 1 with at least one depression 46, 46 ′ in the base plate inner surface 10. The depression 46, 46 'in the base plate inner surface 10 is formed by at least one slope 47, 47'. In order to achieve or improve homogeneous mixing of the molten metal 3, a stirring device 48 is provided in the region of the depression 46, 46 ′ in order to stir up sunk metal particles 27 and mix them with the molten metal 3. In FIG. 5 a, a melting furnace 1 with a slope 47 and a depression 46 is shown, the agitating device 48 being designed as a mechanical agitator 49. The agitator 49 engages in the receiving space 7 via the cover plate 15.
In der Fig. 5b ist ein Schmelzeofen 1 mit einem ersten Gefälle 47 und einem zweiten Gefälle 47‘ und einer Senke 46 gezeigt, wobei die Rührvorrichtung 48 im Bereich der Senke 46 als magnetische bzw. elektromagnetische Rühreinrichtung 50 ausgebildet ist. Ein weiteres me chanisches Rührwerk 49 greift über die Zugriffsöffnung 16 in den Aufnahmeraum 7 ein. Bei einer magnetischen bzw. elektromagnetischen Rühreinrichtung 50 wird eine über ein Magnet feld eine Rührwirkung erzeugt, bzw. wirkt eine magnetische bzw. elektromagnetische Rühr einrichtung 50 als Magnetfeldpumpe. 5b shows a melting furnace 1 with a first gradient 47 and a second gradient 47 ‘and a depression 46, the stirring device 48 being designed as a magnetic or electromagnetic stirring device 50 in the region of the depression 46. Another mechanical agitator 49 engages in the receiving space 7 via the access opening 16. In the case of a magnetic or electromagnetic stirring device 50, a stirring effect is generated via a magnetic field, or a magnetic or electromagnetic stirring device 50 acts as a magnetic field pump.
In der Fig. 5c ist ein Schmelzeofen 1 mit einem ersten Gefälle 47 und einem zweiten Gefälle 47‘ und einer ersten Senke 46 und einer zweiten Senke 46‘ gezeigt, wobei im Bereich der Senken 46, 46‘ jeweils eine Rührvorrichtung 48 in Form eines mechanischen Rührwerks 49 ausgebildet ist. 5c shows a melting furnace 1 with a first gradient 47 and a second gradient 47 'and a first depression 46 and a second depression 46', with a stirring device 48 in the form of a mechanical in each case in the region of the depressions 46, 46 ' Agitator 49 is formed.
Das Fundament 5 ist in der in Fig. 5c dargestellten Ausführungsform kuppelförmig ausgebil det, wodurch die Lastabtragung der Metallschmelze 3 im Aufnahmeraum 7 begünstigt wird. The foundation 5 is dome-shaped in the embodiment shown in FIG. 5c, whereby the load transfer of the molten metal 3 in the receiving space 7 is promoted.
In der Fig. 6 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Anordnung von Heizelementen 19 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugs zeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 5 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen. In Fig. 6 a further and possibly independent embodiment of the arrangement of heating elements 19 is shown, in turn, the same reference characters or component names as in the preceding FIGS. 1 to 5 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 1 to 5.
In der Fig. 6 sind einzelne der Heizelemente 19 in Draufsicht gesehen um einen Winkel ver setzt zueinander innerhalb des Hohlraums 20 angeordnet, sodass ein drehendes Magnetfeld erzeugbar ist. Die Anordnung der Heizelemente 19 in dem Hohlraum 20 eines Schmelzeofens 1 ist gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels sternförmig, wobei an jeweils einem Heiz element 19 eine Phase (LI, L2, L3) eines Drehstroms angelegt wird, welche in einem Mittel punkt zusammengeschaltet sind. Mittels des drehenden Magnetfelds entsteht wiederum eine natürliche Rührfunktion für die Metallschmelze 3. In einer alternativen nicht näher dargestellten Ausführungsform können die Heizelemente 19 auch in mehreren Hohlräumen 20, 20‘ angeordnet sein, wobei wiederum an jeweils einem Heizelement 19 eine Phase (LI, L2, L3) eines Drehstroms angelegt wird, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen. In Fig. 6, individual of the heating elements 19 are seen in plan view at an angle ver is arranged within the cavity 20 so that a rotating magnetic field can be generated. The arrangement of the heating elements 19 in the cavity 20 of a melting furnace 1 is star-shaped according to the illustrated embodiment, a phase (LI, L2, L3) of a three-phase current is applied to each heating element 19, which are interconnected at a center point. The rotating magnetic field in turn creates a natural stirring function for the molten metal 3. In an alternative embodiment, not shown in detail, the heating elements 19 can also be arranged in several cavities 20, 20 ', with a phase (LI, L2, L3) of a three-phase current being applied to each heating element 19 in order to generate a rotating magnetic field.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh- rungs Varianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. The exemplary embodiments show possible design variants, whereby it should be noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated design variants, but rather various combinations of the individual design variants are possible with each other and this possible variation is based on the teaching on technical Acting by means of an objective invention is within the ability of a person skilled in this technical field.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and the drawings should be used to interpret the claims. Individual features or feature combinations from the different exemplary embodiments shown and described can represent independent inventive solutions for themselves. The task on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. All information on value ranges in the objective description are to be understood in such a way that they include any and all sub-ranges, e.g. The indication 1 to 10 is to be understood in such a way that all sub-areas, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, are included, i.e. all subranges start with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden. Bezugszeichenaufstellung Schmelzeofen 30 Tiegelofen For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure, some elements have been shown not to scale and / or enlarged and / or reduced. List of reference signs melting furnace 30 crucible furnace
Wannenofen 31 Sockel Tub oven 31 base
Metallschmelze 32 druckdichte Hülle Ofengehäuse 33 Hohlraumdecke Melted metal 32 pressure-tight envelope furnace casing 33 cavity ceiling
Fundament 33‘ Hohlraumdecke Foundation 33 ‘hollow ceiling
Seitenwandung 34 Bodenplattenbereich Aufnahmeraum 35 Wandstärke Side wall 34 base plate area receiving space 35 wall thickness
Versiegelung 36 Hohlraumdeckenbereich Standfläche 37 Steigrohr Sealing 36 Cavity ceiling area Stand area 37 Riser pipe
Bodenplatteninnenfläche 38 Gaszuleitung Base plate inner surface 38 gas supply line
Innenmantelfläche 39 Zusatzheizung Inner jacket surface 39 additional heating
Außenmantelfläche 40 Heizstab Outer jacket surface 40 heating rod
unterer Wandbereich 41 Sichtöffnung lower wall area 41 viewing opening
oberer Wandbereich 42 Strahlung upper wall area 42 radiation
Deckplatte 43 Sichtscheibe Cover plate 43 viewing window
Zugriffsöffnung 44 Sende- / Empfangseinheit Zugriffsdeckel 45 Radarsonde Access opening 44 Transmitter / receiver unit Access cover 45 Radar probe
Heizeinrichtung 46 Senke Heater 46 sink
Heizelement 46‘ Senke Heating element 46 ‘sink
Hohlraum 47 Gefälle Cavity 47 slope
‘ Hohlraum 47‘ Gefälle ‘Cavity 47‘ slope
Hohlraumbodenfläche 48 Rührvorrichtung Cavity bottom surface 48 agitator
Hohlraumseitenfläche 49 Rührwerk Cavity side surface 49 agitator
Hohlraumdeckfläche 50 Rühreinrichtung Cavity deck area 50 agitator
Wärme-Maximum 51 Bodenplatte Heat maximum 51 base plate
Temperatur-Minimum 52 erste Elektrode Minimum temperature 52 first electrode
Konvektionsströmung 53 zweite Elektrode Convection flow 53 second electrode
Metallpartikel 54 Sternschaltung Metal particles 54 star connection
Reflexionsschicht Reflective layer
Isolationselement Isolation element

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schmelzeofen (1) zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metallschmelze (3) umfassend 1. Melting furnace (1) for melting and / or tempering molten metal (3) comprising
- ein Ofengehäuse (4) mit einem Fundament (5) und einer Seitenwandung (6), welche einen Aufnahmeraum (7) zur Aufnahme von Metallschmelze (3) begrenzt; - A furnace housing (4) with a foundation (5) and a side wall (6) which delimits a receiving space (7) for receiving molten metal (3);
- wobei das Fundament (5) eine Standfläche (9) und eine dem Aufnahmeraum (7) zugewand ten Bodenplatteninnenfläche (10) umfasst; und - wherein the foundation (5) comprises a standing surface (9) and one of the receiving space (7) facing th floor plate inner surface (10); and
- wobei die Seitenwandung (6) an das Fundament (5) anschließend ausgebildet ist und eine dem Aufnahmeraum (7) zugewandte Innenmantelfläche (11) und eine nach außen gewandte Außenmantelfläche (12) umfasst; und - wherein the side wall (6) is formed adjoining the foundation (5) and comprises an inner jacket surface (11) facing the receiving space (7) and an outwardly facing outer jacket surface (12); and
- wobei die Seitenwandung (6) einen dem Fundament (5) zugewandten unteren Wandbereich (13) und einen oberen Wandbereich (14) umfasst; - wherein the side wall (6) comprises a lower wall area (13) facing the foundation (5) and an upper wall area (14);
- zumindest eine Heizeinrichtung (18), welche zumindest ein Heizelement (19) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fundament (5) zumindest ein Hohlraum (20) vorgese hen ist, welcher Hohlraum (20) durch zumindest eine Hohlraumbodenfläche (21), zumindest eine umlaufende Hohlraumseitenfläche (22) und zumindest eine Hohlraumdeckfläche (23) be grenzt ist und wobei die Heizeinrichtung (18) im Hohlraum (20) angeordnet ist. - At least one heating device (18) which comprises at least one heating element (19); characterized in that at least one cavity (20) is provided in the foundation (5), which cavity (20) is bounded by at least one cavity bottom surface (21), at least one circumferential cavity side surface (22) and at least one cavity top surface (23) and wherein the heating device (18) is arranged in the cavity (20).
2. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bo denplatteninnenfläche (10) und Hohlraumdeckfläche (23) eine Bodenplatte (51) ausgebildet ist. 2. Melting furnace (1) according to claim 1, characterized in that a bottom plate (51) is formed between Bo denplatteninnenfläche (10) and cavity top surface (23).
3. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass meh rere Heizelemente (19) innerhalb des Hohlraums (20) aufgenommen sind. 3. Melting furnace (1) according to claim 1 or 2, characterized in that several heating elements (19) are received within the cavity (20).
4. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der Heizelemente (19) in Draufsicht gesehen um einen Winkel versetzt zueinander innerhalb zu mindest eines Hohlraums (20, 20‘) angeordnet sind, sodass ein drehendes Magnetfeld erzeug bar ist. 4. Melting furnace (1) according to claim 3, characterized in that individual heating elements (19), viewed in plan view, are arranged offset from one another by an angle within at least one cavity (20, 20 ') so that a rotating magnetic field can be generated.
5. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Hohlraumdecke (33) zwischen Hohlraumdeckfläche (23) und Bodenplat teninnenfläche (10) ausgebildet ist, wobei die Hohlraumdecke (33) in unterschiedlichen Bo denplattenbereichen (34) unterschiedliche Wandstärken (35) aufweist. 6. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke5. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cavity ceiling (33) between the cavity cover surface (23) and Bodenplat teninnenfläche (10) is formed, the cavity ceiling (33) in different Bo denplatte areas (34) different Has wall thicknesses (35). 6. melting furnace (1) according to claim 5, characterized in that the wall thickness
(35) in einem zentralem Bodenplattenbereich (34) und/oder in einem zentralem Hohlraumde ckenbereich (36) ein Minimum aufweist. (35) has a minimum in a central base plate area (34) and / or in a central cavity ceiling area (36).
7. Schmelzeofen (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlraumdecke (33) kuppelförmig, kegelförmig, zeltförmig oder pyramidenförmig ausgebildet ist. 7. melting furnace (1) according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the cavity ceiling (33) is dome-shaped, conical, tent-shaped or pyramid-shaped.
8. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass auf der der Heizeinrichtung (18) zugewandten Seite der Hohlraumbodenfläche (21) eine Reflexions Schicht (28) vorgesehen ist. 8. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a reflection layer (28) is provided on the side of the cavity bottom surface (21) facing the heating device (18).
9. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexi- onsschicht (28) zumindest einen konkaven Bereich aufweist, welcher unterhalb der Heizein richtung (18) oder unterhalb jeweils eines Heizelements (19) angeordnet ist. 9. Melting furnace (1) according to claim 8, characterized in that the reflective layer (28) has at least one concave region which is arranged below the heating device (18) or below a respective heating element (19).
10. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Hohlraumbodenfläche (21) ein Isolationselement (29) gegenüber der Stand fläche (9) des Fundaments (5) umfasst. 11. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Gaszuleitung (38) in den Aufnahmeraum (7) zur Erhöhung des Aufnahme- raum- Innendrucks durch den Hohlraum (20) geführt ist. 10. melting furnace (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cavity floor surface (21) comprises an insulation element (29) opposite the standing surface (9) of the foundation (5). 11. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a gas supply line (38) is guided into the receiving space (7) to increase the internal pressure of the receiving space through the cavity (20).
12. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass in dem Fundament (5) zumindest ein zweiter Hohlraum (20‘) vorgesehen ist. 12. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second cavity (20 ') is provided in the foundation (5).
13. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Bodenplatteninnenfläche (10) zumindest eine Senke (46) aufweist, insbeson dere dass die Senke (46) in der Bodenplatteninnenfläche (10) durch zumindest ein Gefälle (47) gebildet wird. 13. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bottom plate inner surface (10) has at least one depression (46), in particular that the depression (46) in the bottom plate inner surface (10) by at least one slope (47) ) is formed.
14. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass im Bereich der Senke (46) eine Rührvorrichtung (48) vorgesehen ist. 14. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a stirring device (48) is provided in the region of the depression (46).
15. Schmelzeofen (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührvor richtung (48) ein mechanisches Rührwerk (49) und/oder eine magnetische und/oder elektro magnetische Rühreinrichtung (50) umfasst. 15. Melting furnace (1) according to claim 14, characterized in that the Rührvor direction (48) comprises a mechanical agitator (49) and / or a magnetic and / or electro-magnetic stirring device (50).
16. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass im Aufnahmeraum (7) eine Zusatzheizung (39), insbesondere ein Elektro-Heiz- stab (40) vorgesehen ist. 16. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an additional heater (39), in particular an electric heating rod (40), is provided in the receiving space (7).
17. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ofengehäuse (4) zumindest eine Sichtöffnung (41) aufweist, welche mit ei ner für elektromagnetische Strahlung (42) durchgängigen Sichtscheibe (43) verschlossen ist. 17. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the furnace housing (4) has at least one viewing opening (41) which is closed with a window (43) which is continuous for electromagnetic radiation (42).
18. Schmelzeofen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass an der Sichtscheibe (43) eine Sende- und/oder Empfangseinheit (44) für elekt romagnetische Strahlung (42), insbesondere eine Radarsonde (45) vorgesehen ist. 18. Melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a transmitting and / or receiving unit (44) for electromagnetic radiation (42), in particular a radar probe (45), is provided on the viewing window (43).
19. Verfahren zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metallschmelze (3) mit einem Schmelzeofen (1), insbesondere mit einem Schmelzeofen (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: 19. A method for melting and / or tempering molten metal (3) with a melting furnace (1), in particular with a melting furnace (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the following method steps:
- Befüllen eines Aufnahmeraums (7) des Schmelzeofens (1) mit einer Metallschmelze (3); - Filling a receiving space (7) of the melting furnace (1) with a metal melt (3);
- Aktivieren der zumindest einen Heizeinrichtung (18); - Activating the at least one heating device (18);
- Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums auf der Bodenplatteninnenfläche (10), wodurch eine Strömung und/oder eine Turbulenz innerhalb der Metallschmelze (3) erzeugt wird. - Generating a local maximum heat on the inner surface of the base plate (10), whereby a flow and / or turbulence is generated within the molten metal (3).
PCT/AT2020/060046 2019-02-15 2020-02-14 Melting furnace and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt WO2020163889A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50114/2019A AT522098A1 (en) 2019-02-15 2019-02-15 Melting furnace and a method for melting and / or temperature control of molten metal
ATA50114/2019 2019-02-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020163889A1 true WO2020163889A1 (en) 2020-08-20

Family

ID=70005558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2020/060046 WO2020163889A1 (en) 2019-02-15 2020-02-14 Melting furnace and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT522098A1 (en)
WO (1) WO2020163889A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205812A1 (en) 2022-06-08 2023-12-14 Strikowestofen Gmbh Melting furnace and method for melting metal with electrically heatable immersion heating element
CN116118122B (en) * 2022-12-27 2023-08-11 江苏朗佑精密部件制造有限公司 Shaping slider motion and double-plastic forming die

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1260821A (en) * 1959-04-08 1961-05-12 Ct Nat De Rech S Metallurg A S Container for casting metals
EP0993234A2 (en) 1998-09-28 2000-04-12 ECM Ingenieur-Unternehmen für Energie-und Umwelttechnik GmbH Apparatus for melting, tempering and conveyance of molten metal
DE102011014249A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Feuerungsbau Bachmeier GmbH & Co. KG Industrial furnace, preferably dosing- or holding furnace, useful for material melt, preferably for liquid aluminum alloy, comprises housing exhibiting bottom region, wall region, and heating element
DE102016123595B4 (en) 2016-12-06 2018-10-31 Carsten Speckmann Casting furnace for low pressure casting
DE202017105293U1 (en) 2017-09-01 2018-12-06 Kurtz Gmbh Apparatus for low-pressure casting

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005014051A1 (en) * 2004-03-24 2005-10-13 Itb Gmbh Heat insulating system, for use in austenitizing furnaces, comprises fixed sheet and several movable sheets on mountings with tapering steps which can be pushed towards fixed sheet to reduce distance between other sheets
US20150082942A1 (en) * 2012-02-06 2015-03-26 Silicio Ferrosolar S.L. Metal or semiconductor melt refinement method, and vacuum refinement device
CN203249494U (en) * 2013-04-16 2013-10-23 陈炳昌 Induction furnace with cores
US9925591B2 (en) * 2014-08-21 2018-03-27 Molyworks Materials Corp. Mixing cold hearth metallurgical system and process for producing metals and metal alloys

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1260821A (en) * 1959-04-08 1961-05-12 Ct Nat De Rech S Metallurg A S Container for casting metals
EP0993234A2 (en) 1998-09-28 2000-04-12 ECM Ingenieur-Unternehmen für Energie-und Umwelttechnik GmbH Apparatus for melting, tempering and conveyance of molten metal
DE102011014249A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Feuerungsbau Bachmeier GmbH & Co. KG Industrial furnace, preferably dosing- or holding furnace, useful for material melt, preferably for liquid aluminum alloy, comprises housing exhibiting bottom region, wall region, and heating element
DE102016123595B4 (en) 2016-12-06 2018-10-31 Carsten Speckmann Casting furnace for low pressure casting
DE202017105293U1 (en) 2017-09-01 2018-12-06 Kurtz Gmbh Apparatus for low-pressure casting

Also Published As

Publication number Publication date
AT522098A1 (en) 2020-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020163889A1 (en) Melting furnace and a method for melting and/or controlling the temperature of metal melt
DE2736793C2 (en) Holding furnace for refining molten metal
DE3207250C2 (en)
EP0891828B1 (en) Method and apparatus for directional solidification of a metal melt
DE19906939A1 (en) Method and device for producing castings from aluminum and magnesium alloys
DE2354570A1 (en) Steel making furnace - with walls composed of cooler units
DE2333956B2 (en) Furnace for melting or holding metals
DE10002019C1 (en) Device for melting or refining inorganic substances, in particular glasses or glass ceramics
DE69004493T2 (en) Distributor for continuous casting of steel.
DE3828280C2 (en) Electric melting furnace for solidifying highly radioactive waste in glass
DE3407815C2 (en) Underburner furnace
DE69407992T2 (en) COMPACT PAN FOR TREATING METAL MELT
DE102006004637B4 (en) Inductively heatable skull crucible, melting plant and process for the continuous production of a molten glass
DE69303994T2 (en) Container for dip coating a continuous metallic strip
DE2828904A1 (en) VERTICAL MANHOLE FURNACE FOR MELTING METAL
DE3024709C2 (en)
EP0133931B1 (en) Cooling arrangement of a bottom electrode of a direct current arc furnace
DE3885011T2 (en) Casting system.
DE10223606B4 (en) Apparatus for receiving or guiding a glass melt and method of adjusting the heat balance of the apparatus
DE1792648C3 (en) Device for the production of alkali monofluorophosphates
DE726445C (en) Electrically heated hearth melting furnace for melting light metals or their alloys
EP0530932B1 (en) Metallurgical container for a DC arc installation
DE2609506A1 (en) ARC FURNACE
WO2023237692A1 (en) Melting furnace and method for melting metal by means of an electrically heatable immersion heating element
EP1088112A1 (en) Water-cooled vessel for vacuum processing of liquid steel

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20714103

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20714103

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1