Vakuuminduktionsofen

Abstract

 Ein Vakuuminduktionsofen, bestehend aus einem stationären Teil (1), der außer dem tragenden Ofen­gestell (9), die an diesem angeordnete, gekühlte Induktionsspule (14) und die diese außen umschließenden Magnetjoche (15) umfaßt, sowie aus einem im Ofenge­stell (9) auswechselbar gelagerten, für sich transportfähigen, formstabilen Schmelzgutgefäß (3) mit Deckel (5) aus feuerfestem Material und aus einer für den vakuumdichten Abschluß der Gefäßmündung bestimmten, letztere samt Deckel (5) mit Abstand über­greifenden Haube (19), die sich an einem mit Dicht­schneiden (17) bestückten, das Schmelzgutgefäß (3) um­fassenden Kranz dichtschließend abstützt, soll derart verbessert werden, daß eine einfachere und billigere Herstellung erreichbar ist, die auch eine Wirkungsgradverbesserung ergibt.
Hierzu wird vorgeschlagen, daß ein topf­förmiges, oben offenes, gestellfestes, das Schmelzgefäß (3) quasi spiellos umfassendes Außen­gefäß (10) aus feuerfestem, unmagnetisierbarem, wärmeisolierendem Material angeordnet ist, das Außengefäß (10) von der Induktionsspule (14) spiellos umfaßt ist, der Kranz (16) mit axialem Abstand von der Induktionsspule (14) außen an den Mündungsrandteil des Außengefäßes (10) dicht­schließend angelegt ist, und daß das Außengefäß (10) eine gasdichte Umhüllung (13) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Vakuuminduktions­ofen für die Beheizung und Behandlung metallischer Schmelzen, bestehend aus einem stationären Teil, der außer dem tragenden Ofengestell, die an diesem angeordnete, gekühlte Induktionsspule und die diese außen umschließenden Magnetjoche umfaßt, sowie aus einem im Ofengestell auswechselbar ge­lagerten, für sich transportfähigen, formstabilen Schmelzgutgefäß mit Deckel aus feuerfestem Material und aus einer für den vakuumdichten Abschluß der Gefäßmündung bestimmten, letztere samt Deckel mit Abstand übergreifenden Haube, die sich an einem mit Dichtschneiden bestückten, das Schmelzgut­gefäß umfassenden Kranz dichtschließend abstützt.

[0002] Ein Vakuuminduktionsofen dieser Art, von dem die Erfindung ausgeht, ist aus der DE-AS 22 43 769 bekannt.

[0003] Bei diesem bekannten Vakuuminduktionsofen ist das als Pfanne oder Tiegel ausgebildete Schmelzgut­gefäß mit einem gasdichten Kunststoffmantel umfaßt und mit relativ großem Spiel in die Induktions­spule eingesetzt.
Ferner ist der die Haube tragende Kragen am oberen Ende des Schmelzgutgefäßes gasdicht be­festigt.

[0004] Außerdem ist in den Mantel des aus Stampf­masse hergestellten Schmelzgutgefäßes ein mit gasförmigen Kühlmittel, insbesondere Luft, be­aufschlagbares Kühlrohrsystem eingebettet, welches aus einer Vielzahl längs des Schmelzgutgefäßes verlaufender und auf den Umfang verteilt angeord­neter sowie miteinander verbundener Külhrohre besteht und welches vorallem dazu bestimmt ist, den gasdichten Kunststoffmantel und die Induk­tionsspule vor Überhitzung zu schützen.

[0005] Die Herstellung eines derartigen Schmelzgutgefäßes ist aber relativ kompliziert und aufwendig. Zudem sind die Betriebskosten zur Kühlung des Schmelzgutgefäßes beträchtlich.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Vakuum­induktionsofen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art mit einfachen Mitteln und Maß­nahmen derart zu verbessern, daß eine einfachere und billigere Herstellung erreichbar ist, die auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Vakuum­induktionsofens und seiner Funktionssicherheit er­gibt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein gestellfest gehaltertes, lediglich oben offenes, das Schmelzgutgefäß quasi spiellos um­fassendes Außengefäß aus feuerfestem, unmagnetisier­barem, wärmeisolierendem Material angeordnet ist, das Außengefäß von der gekühlten Induktions­spule spiellos umfaßt ist, der Kranz mit axialem Abstand von der Induktionsspule außen an den Mündungsrandteil des Außengefäßes dichtschließend angelegt ist, und daß das Außengefäß eine gas­dichte Umhüllung aufweist.

[0007] Durch das gestellfeste Außengefäß wird eine solche Wärmeisolierung erzielt, daß sich das bislang in den Mantel des Schmelzgutgefäßes einzubettende Kühlrohrsystem erübrigt, woraus eine erhebliche Minderung der Herstellungskosten und auch der Betriebskosten resultiert.

[0008] Zudem ist es nunmehr möglich, die Induktionsspule unmittelbar an die gasdichte Umhüllung des Außen­gefäßes anzufügen, woraus sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Induktionsspule ergibt. Dabei ist aber auch sichergestellt, daß das Schmelzgut­gefäß aus dem Ofen herausgehoben und gegebenen­falls auch durch ein anderes Schmelzgutgefäß aus­getauscht werden kann, ohne daß dazu zuvor irgend­welche Demontagen des Ofens erforderlich sind.

[0009] Bei alledem ist auch eine zusätzliche Kühlung der gasdichten Umhüllung des Außengefäßes, und zwar durch die ohnehin gekühlte Induktionsspule gegeben.

[0010] Weiterhin ist die gasdichte Umhüllung des Außen­gefäßes so angeordnet, daß beim Einsetzen bzw. beim Herausheben des Schmelzgutgefäßes die Gefahr einer Beschädigung der gasdichten Umhüllung nicht gegeben ist.
Die Gasdichtheit des Außengefäßes kann durch eine außen und gegebenenfalls auch innen angefügte Glasur erzielt werden.

[0011] Eine wesentlich robustere und relativ einfach reparierbare Gestaltung des vorbeschriebenen Vakuuminduktionsofens besteht darin, daß das Außengefäß eine gasdichte Umhüllung aus Kunst­stoff aufweist.

[0012] Zur weiteren Verbesserung des Wärmegefälles von innen nach außen ist es vorteilhaft, wenn das Außen­gefäß mit einer hochwarmfesten Schicht aus Mineral­fasern, insbesondere aus Mikanit ausgekleidet ist. Zudem wird dadurch eine unlösbare Haftung des Schmelzugutgefäßes im Außengefäß zumindest er­schwert.

[0013] Weitere, die Funktionssicherheit und Lebensdauer des vorbeschriebenen Vakuuminduktionsofens ver­bessernde Merkmale sind in den Ansprüchen 6 bis 8 offenbart.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

[0015] Die Zeichnung zeigt einen Vakuuminduktionsofen im Längsschnitt.

[0016] Dieser Vakuuminduktionsofen umfaßt einen stationären Teil 1 und einen transportfähigen Teil 2. Letzterer besteht aus einem kreis­ringförmige Querschnitte aufweisenden Schmelzgut­gefäß 3 mit einer Schnauze 4 und einem dessen Mündung verschließenden Deckel 5. Das Schmelzgut­gefäß 3 samt Schnauze 4 und Deckel 5 sind aus keramischer Stampfmasse hergestellt.

[0017] Das Schmelzgutgefäß 3 ist in seinem unteren Be­reich zu seinem Boden 6 hin konisch verjüngt ausgebildet.

[0018] Im Deckel 5 ist ein Schauloch 8 angeordnet.

[0019] Das Schmelzgutgefäß 3 ist in ein am Ofengestell 9 gehaltertes Außengefäß 10 quasi spiellos und lös­bar eingestampft, welches nach oben sich bis unter die Schnauze 4 des Außengefäßes 10 erstreckt. Das topfförmige Außengefäß 10 hat ebenfalls kreisring­förmige Querschnitte, ist ebenfalls aus keramischer Stampfmasse hergestellt und stützt sich mit seinem Boden 11 auf einer Gestellplatte 12 ab.

[0020] Die Böden 6 und 11 sind jeweils dicker als die Seitenwandungen des Schmelzgutgefäßes 3 bzw. des Außengefäßes 10 ausgebildet.

[0021] Das Außengefäß 10 samt Boden 11 hat einer unlösbar angefügte und über dessen gesamte Außenseite und gegebenenfalls Innenseite sich erstreckende, gas­dichte Umhüllung 13 aus Kunststoff und ist von einer am Gestell gehalterten, zum Beispiel mit Wasser kühlbaren Induktionsspule 14 mit Magnet­jochen 15 umfaßt, wobei die Induktionsspule 14 an der Außengefäßumhüllung 13 unmittelbar und spiellos anliegt.

[0022] Zum vakuumdichten Abschluß der Gefäßmündungen ist am Außengefäß 10 oberhalb der Induktionsspule 14 und mit axialem Abstand von letzterer ein die Gefäßmündungen umfassender Kranz 16 dichtschließend befestigt.

[0023] Letzterer hat eine umlaufende Dichtschneide 17, auf der sich eine gasdichte und mit einer Ring­dichtung 18 bestückte Haube 19 abstützt.

[0024] Zur Abdichtung des Kranzes 16 ist an diesem eine umlaufende Stopfbuchsendichtung 20 ansich be­kannter Art gehaltert, deren Dichtmittel an die Umhüllung 13 des Außengefäßes 10 dichtschließend angelegt sind.
Die Stopfbuchsendichtung 20 ist unterhalb der Außengefäßmündung und mit axialem Abstand von dieser angeordnet.

[0025] Oberhalb der Stopfbuchsendichtung 20 ist inner­halb des Kranzes 16 eine ringförmige und an dessen Innenseite anliegende Kühleinrichtung 21 mit radialem Abstand vom Außengefäß 10 angeordnet. Der oberhalb der Stopfbuchsendichtung 20 be­findliche Ringraum zwischen dem Außengefäß und der Kühleinrichtung 21 ist mit Silikonver­gußmasse 22 gefüllt.

[0026] Zwischen dem Kranz 16 und der Induktionsspule 14 ist anschließend an letztere eine mit axialem Abstand vom Kranz 16 angeordnete, ringförmige, das Außengefäß 10 umfassende Kühleinrichtung 23 aus austenitischem Stahl angeordnet. Eine zu letzterer gleichartige Kühleinrichtung 24 umfaßt den unterhalb der Induktionsspule befindlichen Bereich des Außengefäßes 10.

[0027] Zudem ist unterhalb der Gestellplatte 12 eine auf den Boden 11 des Außengefäßes 10 wirksame Kühl­einrichtung 25 angeordnet. Den Kühleinrichtungen wird insbesondere gasförmiges Kühlmittel zuge­führt.
Zur weiteren Erhöhung des Wärmegefälles von innen nach außen hat das Außengefäß 10 eine Auskleidung 26 aus Mikanit.

Ansprüche

1. Vakuuminduktionsofen für die Beheizung und Behandlung metallischer Schmelzen, bestehend aus einem stationären Teil, der außer dem tragenden Ofengestell, die an diesem angeordnete, gekühlte Induktionsspule und die diese außen umschließenden Magnetjoche umfaßt, sowie aus einem im Ofengestell auswechselbar gelagerten, für sich transportfähigen, formstabilen Schmelz­gutgefäß mit Deckel aus feuerfestem Material und aus einer für den vakuumdichten Abschluß der Gefäßmündung bestimmten, letztere samt Deckel mit Abstand übergreifenden Haube, die sich an einem mit Dichtschneiden bestückten, das Schmelzgutgefäß umfassenden Kranz dicht­schließend abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein gestellfest gehaltertes, lediglich oben offenes, das Schmelzgutgefäß (3) quasi spiel­los umfassendes Außengefäß (10) aus feuerfestem, unmagnetisierbarem, wärmeisolierendem Material angeordnet ist, das Außengefäß (10) von der gekühlten Induktionsspule (14) spiellos umfaßt ist, der Kranz (16) mit axialem Ab­stand von der Induktionsspule (14) außen an den Mündungsrandteil des Außengefäßes (10) dichtschließend angelegt ist, und daß das Außengefäß (10) eine gasdichte Umhüllung (13) aufweist.

2. Vakuuminduktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengefäß (10) außen und gegebenenfalls auch innen glasiert ist.

3. Vakuuminduktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengefäß (10) eine gasdichte Umhüllung (13) aus Kunststoff auf­weist.

4. Vakuuminduktionsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengefäß (10) mit einer hochwarmfesten Schicht (26) aus Mineralfasern, insbesondere aus Mikanit ausgekleidet ist.

5. Vakuuminduktionsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengefäß (10) innenseitig glasiert ist.

6. Vakuuminduktionsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kranz mittels einer Stopf­buchsendichtung abgedichtet ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß die am Kranz (16) gehalterte Stopf­buchsendichtung (20) mit axialem Abstand von der Mündung des Außengefäßes (10) angeordnet ist, ferner im Kranz (16) oberhalb der Stopfbuchsen­dichtung (20) eine ringförmige, den Mündungs­randteil des Außengefäßes (10) umfassende Kühl­einrichtung (21) angeordnet ist, und daß ins­besondere ferner der oberhalb der Stopfbuchsen­dichtung (20) sowie zwischen der Kühleinrichtung (21) und dem Mündungsrandteil des Außengefäßes (10) befindliche Ringraum mit einer Dichtmasse, insbesondere mit Silikonvergußmasse (22) gefüllt ist.

7. Vakuuminduktionsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Induktionsspule (14) und dem Kranz (16) mit axialem Abstand vom Kranz (16) und anschließend an die Induktionsspule (14) eine an das Außen­gefäß (10) angelegte und dieses umfassende Kühleinrichtung (23) aus unmagnetisierbarem Werkstoff, insbesondere aus austenitischem Stahl angeordnet ist und daß eine solche Kühlein­richtung (24) auch an den unteren Endteil der Induktionsspule (14) anschließend vorge­sehen ist.

8. Vakuuminduktionsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Bodem (11) des Außengefäßes (10) eine auf letzteren wirksame Kühleinrichtung (25) ange­ordnet ist.

Zeichnung