Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils

Abstract

 Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum induktiven Aufheizen eines mit einem rohrförmigen Innenraum (2) versehenen feuerfesten Formteils (1), insbesondere für ein metallurgisches Gefäß, soll ein rasches, gleichmäßiges Aufheizen des Formteils (1) ermöglichen. Es ist hierfür in den Innenraum (2) ein Inneninduktor (4) einbringbar, mit dem das Formteil (1) von innen her aufheizbar ist und der dann aus dem Innenraum (2) herausnehmbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils, das einen rohrförmigen Innenraum aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Solche Formteile sind insbesondere Teil einer Schmelzenauslaßvorrichtung bei einem metallurgischen Gefäß. Sie werden vorgeheizt, um ein unerwünschtes Abkühlen der durchfließenden Schmelze, insbesondere deren Einfrieren, zu vermeiden.

[0003] In der DE 38 42 690 A1 ist ein feuerfester Ausguß für eine Stranggießanlage gezeigt. Der Ausgußkanal ist außen von einer Induktionsspule umgeben, mit der die innere Außenwand geregelt induktiv aufheizbar ist. Die Spule ist Bestandteil des Ausgußbauteils. Dieses ist dadurch aufwendig und teuer, was insbesondere ins Gewicht fällt, weil solche feuerfesten Ausguß-Formteile Verschleißteile sind.

[0004] Üblicherweise werden feuerfeste Ausguß-Formteile, insbesondere Eintauchausgüsse, mittels Gasbrennern aufgeheizt. Dies hat den Nachteil, daß es dabei zu einem Ausbrennen des Kohlenstoffs kommen kann, der Materialbestandteil des Formteils ist. Ungünstig ist dabei außerdem, daß es beim Aufheizen zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Formteil kommt. Es wurden beispielsweise Temperaturunterschiede von etwa 400 K festgestellt. Darüber hinaus nimmt das Aufheizen eine beträchtliche Zeit in Anspruch.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen des feuerfesten Formteils zu ermöglichen.

[0006] Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in den Innenraum ein Inneninduktor eingebracht wird, daß mittels des Inneninduktors das Formteil aufgeheizt wird und danach der Inneninduktor aus dem Innenraum herausgenommen wird.

[0007] Dabei erfolgt ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen des feuerfesten Bauteils, das beispielsweise ein Eintauchausguß oder ein Rohr eines Rohr-in-Rohr-Auslaßsystems ist, mit dem der Schmelzenausfluß unterbrechbar und/oder steuerbar bzw. regelbar ist.

[0008] Durch die Erfindung ist eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht, weil Einfrierprobleme vermieden werden. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich nicht nur zum Aufheizen beim Angießen, sondern auch zum Aufheizen bei Gießunterbrechungen, um das Formteil auf einer geeigneten Temperatur zu halten.

[0009] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Inneninduktor aus einer gekühlten, vorwiegend wendelförmigen Induktionsspule gebildet ist.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

[0011] Die Figur zeigt einen Eintauchausguß für ein metallurgisches Gefäß mit einem eingesetzten Inneninduktor.

[0012] Ein in seiner Form an sich bekannter Eintauchausguß (Tauchgießrohr) ist ein feuerfestes Formteil (1) aus einem keramischen, kohlenstoffhaltigen Material, das induktiv an ein elektrisches Wechselfeld mit der Folge einer Aufheizung ankoppelbar ist. Der Eintauchausguß weist einen rohrförmigen, zylindrischen Innenraum (2) auf. Der Eintauchausguß ist in einem äußeren Teilbereich mit einem metallischen Außenmantel (3) versehen. Der metallische Außenmantel (3) schirmt also elektromagnetische Felder gegenüber dem Eintauchausguß ab, so daß der Eintauchausguß mit einer äußeren Induktionsspule nicht gleichmäßig aufheizbar wäre.

[0013] In dem in der Figur dargestellten Zustand ist in den rohrförmigen, zylindrischen Innenraum (2) ein Inneninduktor (4) eingeschoben. Der Inneninduktor (4) weist eine gekühlte, wendelförmige Induktionsspule (5) auf, die an einen Generator (6) angeschlossen ist. Die Induktionsspule (5) ist dabei in ihren Abmessungen, insbesondere in ihrer Länge dem Innenraum (2) so angepaßt, daß sie sich möglichst über die gesamte Länge des Innenraums (2) erstreckt. Außerdem ist ihr Durchmesser an den Durchmesser des Innenraumes (2) angepaßt.

[0014] Der Innenraum (2) ist gegenüber der Induktionsspule (5) mit einer Schicht (13), beispielsweise einer keramischen Glasur, elektrisch und/oder thermisch isoliert damit der Eintauchausguß nicht mit elektrische Spannung führenden Teilen in Berührung kommt und/oder keine zonale Überhitzung erfolgt.

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenfläche der Induktionsspule (5) mittels eines Rohrabschnitts (7) gegenüber den Oberflächen des Innenraumes (2) elektrisch und/oder thermisch isoliert.

[0016] Vorteilhaft ist auch, die Induktionsspule (5) unterschiedlichen Geometrien oder Wandstärken anzupassen, dergestalt, daß verschiedene Abstände zwischen der Induktionsspule (5) und den Oberflächen der aufzuheizenden Bereiche bestehen. Mit dieser Maßnahme werden unterschiedliche Energiedichten im Formteil (1) erzeugt, was die Gleichmäßigkeit der Aufheizung bei unterschiedlichen Wandstärken verbessert. Der Rohrabschnitt (7) ist entsprechend zu gestalten.

[0017] Der Rohrabschnitt (7) dient auch der Zentrierung des Induktionsspule (5) im Innenraum (2). Der Rohrabschnitt (7) ist auf die Induktionsspule (5) reibschlüssig aufgeschoben, so daß er im Bedarfsfall auswechselbar ist. Der Außendurchmesser des Rohrabschnitts (7) ist so an den Innendurchmesser des Innenraums (2) angepaßt, daß er mit der Induktionsspule (5) leicht in den Innenraum (2) einschiebbar und aus dem Innenraum (2) herausziehbar ist. Die Gestaltung kann jedoch auch so getroffen sein, daß zunächst der Rohrabschnitt (7) in den Innenraum (2) und dann die Induktionsspule (5) in den Rohrabschnitt (7) einzuschieben ist.

[0018] Der Rohrabschnitt (7) weist oben zur Begrenzung des Einschiebens einen Flansch (8) auf. In dem Ausführungsbeispiel ist er unten durch einen Boden (9) verschlossen.

[0019] Um den Eintauchausguß auch in seinem erweiterten Kopfbereich (10) aufzuheizen, ist die Induktionsspule (5) oberhalb des Flansches (8) mit einer zusätzlichen Windung (11) versehen.

[0020] Der Rohrabschnitt (7) besteht aus einem hochhitzebeständigen, keramischen Faser- oder Schaummaterial.

[0021] Es ist nicht notwendig, daß der Rohrabschnitt (7) sich über die gesamte Länge der Induktionsspule (5) erstreckt. Es können auch zwei oder mehrere Rohrabschnitte an der Länge der Induktionsspule (5) verteilt vorgesehen sein.

[0022] Der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte müssen nicht aus dem Innenraum (2) herausziehbar sein. Es ist auch möglich, den Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte als Auskleidung des Innenraums (2) zu gestalten, welche dann bei der ersten Verwendung durch die Schmelze zersetzt wird.

[0023] Um zu vermeiden, daß der Eintauchausguß beim Aufheizen Wärme nach außen abstrahlt, d.h. verliert, kann er mit einer Außenisolierung (12), vorzugsweise aus keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaum versehen sein. Dies verbessert die rasche und gleichmäßige Aufheizung des Eintauchausgusses.

[0024] Soll der Eintauchausguß aufgeheizt werden, dann wird der Inneninduktor (4) mit seinem Rohrabschnitt (7) in den Innenraum (2) eingeschoben und der Generator (6) wird eingeschaltet. Dadurch wird der Eintauchausguß im wesentlichen über seine gesamte Länge rasch und gleichmäßig induktiv aufgeheizt. Nach Erreichen der Solltemperatur wird der Inneninduktor (4) aus dem Eintauchausguß herausgezogen. Dieser steht dann vorgeheizt für den Gießbetrieb bereit. Der Inneninduktor (4) läßt sich für viele Aufheizvorgänge an vielen Eintauchausgüssen verwenden. Seine Einsatzmöglichkeit ist dadurch vom Verschleiß des Eintauchausgusses unabhängig. Der Rohrabschnitt (7) läßt sich, wenn er verschlissen ist, von der Induktionsspule (5) abziehen und durch einen neuen Rohrabschnitt ersetzen. Bei unterschiedlichen Innendurchmessern von Eintauchausgüssen können Rohrabschnitte (7) mit entsprechend unterschiedlichen Außendurchmessern bereitgehalten werden. Es ist dadurch möglich, die Induktionsspule (5) auch bei unterschiedlichen Innenraumdurchmessern jeweils koaxial zentriert einzuschieben.

Ansprüche

1. Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils, das einen rohrförmigen Innenraum aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Innenraum (2) ein Inneninduktor (4) eingebracht wird, daß mittels des Inneninduktors (4) das Formteil (1) aufgeheizt wird und danach der Inneninduktor (4) aus dem Innenraum (2) herausgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil (1) ein feuerfestes Tauchgießrohr ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Inneninduktor (4) aus einer gekühlten, vorwiegend wendelförmigen Induktionsspule (5) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abmessungen der Induktionsspule (5) den Abmessungen des Innenraums (2) des feuerfesten Formteils (1) angepaßt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Induktionsspule (5) und dem Innenraum (2) eine elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Induktionsspule (5) von den Oberflächen der aufzuheizenden Bereiche des feuerfesten Formteils (1) so eingestellt ist, daß unterschiedliche Energiemengen übertragbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktionsspule (5) im Innenraum (2) des Formteils (1) zentriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Zentrierung mindestens ein Rohrabschnitt (7) die Induktionsspule (5) umfaßt, der die Induktionsspule (5) innerhalb des Innenraums (2) des Formteils (1) zentrisch ausrichtet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte auf die Induktionsspule (5) aufschiebbar ist/sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte an der Induktionsspule (5) auswechselbar ist/sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte aus einem elektrisch und/oder thermisch isolierenden Material besteht/bestehen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte aus einem hochhitzebeständigen, keramischen Fasermaterial oder keramischen Schaummaterial besteht/bestehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte im Innenraum (2) des Formteils (1) zumindest als dessen teilweise Auskleidung angeordnet ist/sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auskleidung im Innenraum (2) des Formteils (1) nach dem Aufheizen zersetzt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil (1) eine Außenisolierung (12), vorzugsweise aus keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaummaterial, aufweist.

Zeichnung