DE2243275A1

DE2243275A1 - Keramische schablone fuer induktionstiegeloefen

Info

Publication number: DE2243275A1
Application number: DE19722243275
Authority: DE
Inventors: Hans Guenter Feldhus
Original assignee: Venska Silika Feuerfeste GmbH
Current assignee: Venska Silika Feuerfeste GmbH
Priority date: 1972-09-02
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1974-03-14
Also published as: JPS5413097Y2; JPS4979246U

Description

Keramische Schablone für InduktionstieeIöfen Die überwiegende Zahl der Induktionstiegelöfen zum Erschmelzen und Warmhalten von Eisen, Stahl und Nichteisenschwermetallen wird mit Trockenstampfmassen aus feuerfesten Materialien auf der Basis Quarzit, Quarz, Korund, Schamotte, Magnesit,Chrommagnesit usw. ausgefuttert bzw. zugestellt, wobei es erforderlich ist, die trockenen pulverförmigen Rohstoffe unter Verwendung von Sintermitteln, vorwiegend Borsäure, mit Hilfe einer Schablone aus Stahlblech oder bei Metallschmelzöfen aus Metallen wie Kupfer oder Nickel einzusintern.
Die Kosten für eine Stahlblech- oder Metallschablone liegen im Verhältnis zu dem übrigen Materialaufwand bei einer Ofenzustellung sehr hoch. So machen Sie beispielsweise für Öfen zum Erschmelzen von Gußeisen und Stahl etwa das Doppelte des Aufwands für die quarzitische Trockenstampfmasse aus Aus diesem Grund sind in den letzten Jahren Überlegungen angestellt worden, die Zustellung dieser Öfen nicht mit sogenannten verlorenen Schablonen, auch als Einschmelzzylinder bezeichnet, zu starten; sondern die Zustellung mit Dauerschablonen vorzunehmen. Diese Schablonen dienen, wenn sie als Dauerform verwendet werden, entweder nur zum Verdichten der feuerfesten Masse, oder sie werden sowohl zum Verdichten als auch zum teilweisen Aufheizen verwendet. Bei dieser Methode wird die Schablone entweder induktiv oder mit einem Brenner auf Temperaturen von etwa 600° C erwärmt, wodurch sich die Trockenstampfmasse ausreichend verfestigt. Anschließend wird der gesamte Ofen wieder abgekühlt, die Schablone gezogen und der Ofen nochmals gestartet.
Die Nachteile dieser Methode liegen zunächst darin, daß die Stahlblech- oder Metallschablone durch das mehrfache Aufheizen verzundert und deshalb im allgemeinen nur etwa zehn Behandlungen aushält. Außerdem geht für den Start des Ofens sehr viel Zeit verloren, da das erste Aufheizen und das anschließende Abkühlen hohe Energiekosten und Lohnkosten verursacht. Schließlich besteht die Gefahr, daß die Stahlblech- oder Metallschablone bzw. der sich an der Oberfläche bildende Zunder mit den Stampfmassen reagiert und ein einwandEreies Ziehen der Dauerschablone nicht mehr möglich ist.
Bei Stahlblech- oder Metalischablonen, die nicht als ziehbare Dauerschablonen ausgebildet sind, also im Ofen verbleiben, ist ein besonders großer Nachteil darin zu erblicken, daß die Stahlblech- oder Metallschablone abschmilzt, sobald der Ofen mit flüssigem Eisen beschickt wird. bzw. das kalt eingesetzte Material flüssig wird. Dies geschieht bei dem Erschmelzen von Kupfer bis 1.100 ° C und von Gußeisen im Temperaturbereich um 1.3000 C, also bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, wenn man davon ausgeht, daß die spätere Betriebstemperatur des Ofens im Bereich zwischen 1.500 und 1.6000 C liegt. Auf diese späteren Betriebstemperaturen ist die Sintermittelzugabe für die Trockenstampfmasse durch Borsäure oder Fritten abgestellt, so daß ßine Versinterung mit dichter Oberfläche erst bei diesen Temperaturen eintritt, während die Metallinfiltrationen bereits bei 1.100° bzw.
1.3000 C beginnen. Daher zeigen alle Induktionsöfen, die mit Stahlblech- oder Metallschablonen gefahren werden, im Tiegelfutter an der Badseite eine sogenannte Infiltrationszone, in der die feuerfeste Masse stark mit Eisen oder Metallen durchsetzt ist, dadurch bedingt vorzeitig abschmilzt und die Lebensdauer des Futters ungünstig beeinflußt.
Die vorliegende Erfindung kennzeichnet sich darin, daß als Schablone zum Verdichten der Stampfmasse und zum Aufheizen eine Form aus Keramik, und zwar aus feuerfesten Beton, gewählt wird, die gegenüber den bisher verwendeten Stahlblech- oder Metallschablonen, seien sie im Ofen verbleibbar, seien es ziehbare Dauerschablonen, wesentliche Vorteile bietet. Sie besteht aus hochfeuerfestem Material mit chemischer, keramischer oder hydraulischer Abbindung von gleicher bis größerer Feuerfestigkeit als die hinter ihr liegenden Ofenfutterbereiche, und besitzt eine Wandstärke von 10 bis 30 mm.
Als im Tiegel verbleibbare Schablone, sowohl beim Aufheizen wie auch bei der späteren Inbetriebnahme des Ofens, wird sie ein Bestandteil des feuerfesten Futters und schützt smit die noch ungenügend gesinterte fuerfeste Masse des Futters für einen bestimmten Zeitraum vot den Angriffen durch Schmelze, Schlacke und mechanischen Beschädigungen.
Die keramische Schablone wird dabei in ihrer Zusammensetzung so gewählt und hergestellt, daß sie in ihrer Festigkeit, d.h. Feuerfestigkeit und Schlackenbeständigkeit, genau so gut bis besser ist, als das hinter ihr liegende Futter aus Trockenstampfmasse, wobei die angegebene Wandstärke von 10 bos 30 mm ausreichend ist.
Die Nachteile des vorstehend geschilderten Abschmelzens der Stahlblech- oder Metallschablone werden dadurch vermieden. Die Metallinfiltration kann nicht eintreten und die Lebensdauer des feuerfesten Futters des Induktionsofens kann beträchtlich erhöht werden.
Die Kosten für die Herstellung einer solchen keramischen Schablone entsprechen etwa den Kosten für die Anfertigung einer Stahlblech- oder Metallschablone. Die Möglichkeit des Einbringens und Verdichtens der Stampfmasse im Boden und in den Seitenwänden des Tiegels sind glech gut. Es kann von Hand gestampft werden, es lassen sich aber auch mechanische Zustellungen durch das Anbringen von Elektro-Vibratoren oder

Kugel ffi

-Vibratoren innerhalb der keramischen Schablone vornehmen.
Die Schablone wird in bekannter Weise hohlzylindrisch mit gleichbleibendem ringförmigen Profil ausgebildet.
Sie kann mit einem flachen bis gewölbten Boden ausgerüstet werden.
Wird die keramische Schablone als sogenannte ziehbare Dauerschablone verwendet, dann wird die Schablone nach dem Verdichten der Stampfmasse entweder in kaltem Zustand unmittelbar nach Beendigung des Verdichtens oder nach einem zwischenzeitlichen Aufheizen und Abkühlen oder im heissen Zustand gezogen.
Vorzugsweise im Falle der Verwendung der keramischen Schablone als Dauerschablone wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine durch die Keramik abgedeckte Armierung aus Stahl oder Metall in die Schablone eingebracht. Dadurch wird einmal die mechanische Festigkeit der Schablone erhöht. Außerdem ist die mittels der Armierung eine induktive elektrische Aufheizung vorzunehmen. Da die Armierung geschützt innerhalb der keramischen Schablone angeordnet ist, ist der Zutritt von Luftsauerstoff nicht möglich. Es kann also eine Verzunderung beim Erhitzen nicht eintreten. Die Lebensdauer einer solchen Schablone ist daher nahezu unbegrenzt.
Die Möglichkeit des induktiven Aufheizens einer keramischen Schablone bietet noch den Vorteil, daß beim Starten des Indukkionsofens eine langsamere und gut regulierbare Erwärmung der Schablone und damit der dahinterliegenden feuerfesten Masse erreicht wird.
Beim Aufheizen einer Indutkionsofenschablone sollte eine bestimmte Anfahrkurve, die etwa 1000 C/Stunde ausmacht, eingehalten werden. Beim elektrischen Start eines Tiegelofens mit Stahlblech- oder Metallschablone ist festzustellen, daß diese sehr schnell erwärmt werden und innerhalb weniger Minuten Temperaturen von 400 bis 6000 C erreichen. Um die vorgeschriebene Anfahrkurve einhalten zu können, müssen die Ofen deshalb ständig ein- und ausgeschaltet werden, wobei die Stahlblech- oder Metallschablone nach dem Abschalten aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit ihre Wärme schnell an das feuerfeste Futter abgibt. Durch das ständige Ein-und Ausschalten ist das feuerfeste Futter einem dauernden Temperaturwechsel unterworfen, wodurch es schon beim Starten dieser Öfen zu Spannungen und Abplatzungen im Futter kommen kann. Dagegen ermöglicht die induktive Aufheizung einer keramischen Schablone mit der vorgesehenen metallischen Armierung eine gleichmäßige und langsame Erwärung, und die Schablone hat eine bessere Wärmespeicherung. Spannungen und Abplatzungen im Futter werden vermieden.
Bei der Ausbildung der keramischen Schablone als ziehbare Dauerschablone sieht die Erfindung vor, daß der Schablonenzylinder auch nach unten konisch verlaufend ausgebildet werden kann, und zwar mit oder ohne Bodenausrüstung. Das Ziehen der Schablone wird dadurch gegenüber einer Schablone mit gleichbleibendem ringförmigen Profil erleichtert. Die Schablone kann aber auch nur im unteren Drittel bis Viertel konisch ausgebildet sein, im übrigen aber ein gleichbleibend zylindrisches Profil aufweisen. Dadurch kann im unteren Bereich die Tiegelwandstärke vergrößert hergestellt werden.
Schließlich sieht die Erfindung vor, daß die Schablone eine die Tiegelhöhe übersteigende Längenausbildung erhält. Durch einen derartigen um etwa 5 bis 10 cm höher ausgeführten, über den oberen Tiegelabschluß überstehenden Teil, der mit Handhaben für das Eingreifen von Hebeeinrichtungen ausgerüstet ist, kann bei großen Indu tionsöfen mit hohem Fassungsvermögen sichergestellt werden, daß einmal die Schablone an der Ofenkonstruktion befestigt werden kann, damit sie sich beim Rütteln nicht heben oder seitlich verschieben kann.
Außerdem kann die Schablone, z.B. mit Hilfe eines Krans, der in mehrere Löcher in dem überstehenden Bereich einfaßt, einfach herausgezogen werden.
Die Zeichnung zeigt zwei beispielsweise Ausbildungsformen der Schablone, links mit weitgehend zylindrischem, und rechts mit konisch verlaufendem Profil der keramischen Schablone.
Mit 1 ist die keramische Schablone bezeichnet, mit 2 die trockene Stampfmasse und mit 3 die Armierung innerhalb der Schablone Gegenüber der Hintermauerung 5 und der Induktionsspule 6 ist das Futter des Ofens mit einer Asbestisolierung 4 geschützt. Mit 7 ist die Bodenausmauerung bezeichnet.

Claims

A n 8 p r ü c h e :

1. Keramische Schablone für InduRkionstiegelöfen, gekennzeichnet durch hochfeuerfestes Material mit chemischer, keramischer oder hydraulischer Abbindung von gleicher bis größerer Feuerfestigkeit als die hinter ihr liegenden Ofenfutterbereiche (2) und von einer Wandstärke zwischen 10 und 30 mm.

2. Keramische Schablone nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch für Metallschablonen bekannte hohlzylindrische Ausbildung von gleichbleibendem ringförmigen Profil.

3. Keramische Schablone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem flachen bis gewölbten Boden ausgerüstet ist.

4. Keramische Schablone nach Anspruch 1 als ziehbare Dauerschablone, gekennzeichnet durch nach unter konisch verlaufende Hohlzylinderausbildung mit oder ohne Bodenausrüstung.

5. Keramische Schablone nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konisch verlaufende Teil der im übrigen zylindrisch ausgebildeten Schablone sich nur im unteren Drittel bis Viertel der Schablone befindet.

6. Keramische Schablone nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Tiegelhöhe übersteigende Längenausbildung aufweist und im überstehenden Teil mit Handhaben für das Eingreifen vonvHebeeinrichtungen ausgerüstet ist.

7. Keramische Schablone nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Keramik abgedeckte Armierung (3) aus Stahl oder Metall in die Schablone eingebracht ist.

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