DE2302205A1 - CIRCULAR CONSTRUCTION MADE OF REFRACTORY STONE - Google Patents
CIRCULAR CONSTRUCTION MADE OF REFRACTORY STONEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Wandung eines im wesentlichen kreisförmigen Gefäßes für-geschmolzenes Metall. Dabei betrifft die Erfindung insbesondere einen induktiv geheizten kreisförmigen Cfen und dergleichen.The invention relates to the wall of a substantially circular vessel for molten metal. It concerns the invention particularly an inductively heated circular Cfen and the like.
In einem Ofen oder Schmelzgefäß dieser Art ist eine Induktionsspule vorgesehen, Vielehe die feuerfeste Auskleidung des Ofens umgibt. Fließt ein wechselstrom durch die Spule, so durchsetzen magnetische Kraftlinien die feuerfeste Ofenwandung, welche Wirbelströme in dem im Ofen aufgenommenenIn a furnace or melting vessel of this type there is an induction coil Provided polygamy surrounds the refractory lining of the furnace. If an alternating current flows through the coil, magnetic lines of force penetrate the refractory furnace wall, which eddy currents in the one recorded in the furnace
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Metall erzeugen. Die Wirbelströme dienen zur schnellen Erhitzung und Schmelzung der Ketallcharge.Create metal. The eddy currents are used for rapid heating and melting the ketallic charge.
Bisher sind die feuerfesten Wandungen eines Schmelzgefäßes dieser Art aus gewölbten oder bogenförmig gekrümmten" feuerfesten Steinen hergestellt worden, deren aneinanderstoßende Kanten sich längs des Radius des Schmelzgefäßes erstreckten. Das bedeutet, daß die Kanten der Steine im wesentliehen stumpf aneinanderstießen. Werden Steine dieser Art erhitzt, so unterliegen sie einer Wärmedehnung, welche Tangential- oder Umfangkräfte erzeugt, die den Radius des Ofens in derSo far, the refractory walls of a melting vessel of this type are made of curved or curved "refractories" Stones were made whose abutting edges extended along the radius of the melting vessel. This means that the edges of the stones are essentially butt against each other. If stones of this type are heated, they are subject to thermal expansion, which tangential or circumferential forces generated that reduce the radius of the furnace in the
. gle±clieii_3ißise_ivergrQ.ßcrt ,_JWjLe_ .d'leses bei de.m-Jte.clin β eines. . gle ± clieii_3ißise_ivergrQ.ßcrt, _JWjLe_ .d'leses bei de.m-Jte.c lin β e in es.
jeden erhitzten ringförmigen Gebildes der EaIl ist. Dadurch · wird das Stampf- und Isolationsmaterial gegen die dasselbe umgebende Induktionsspule gedrückt, wodurch die Induktionsspule bleibend verformt und Risse in dem Ofengefäß hervorgerufen v/erden können, welche einen Ausfluß des geschmolzenen Metalls gestatten.every heated ring-shaped structure is the EaIl. Through this · the ramming and insulation material is pressed against the induction coil surrounding it, causing the induction coil permanently deformed and caused cracks in the furnace vessel v / ground, which allow an outflow of the molten metal.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Wandung für einen im wesentlichen kreisförmigen Ofen zu schaffen, die eine Erhitzung des Ofens ohne schädliche Auswirkungen der Wärineausdehnung der einzelnen Feuerfeststeine der Wendung gestattet.The invention is therefore based on the object of creating a wall for an essentially circular furnace, the heating of the furnace without damaging effects of the thermal expansion of the individual refractory bricks of the turn allowed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandung aus aufeinander geschichteten bocer.forr.ir ^ewölbT-e:- Feuerfeststeinen besteht, deren aneinanderstoßende Kantenflächen an beiden einander gegenüberliegenden Enden gleichmäßige, spitze Winkel mit dem Radius des Gefäßes bilden, so daß die durch Wärmedehnung in den Steinen entstehenden Kräfte das Gleiten der Kantenoberfläche wenigstens eines derAccording to the invention, this object is achieved in that the wall consists of bocer.forr.ir ^ ewölbT-e: - Refractory bricks, the abutting edge surfaces of which at both opposite ends are uniform, Form acute angles with the radius of the vessel, so that the forces created by thermal expansion in the stones sliding the edge surface of at least one of the
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Steine auf der angrenzenden Ilaratenfläche eines Kachbarsteines hervorrrufen, ohne dabei den Radius der Wandung spürbar zu vergrößern.Stones on the adjacent Ilaraten surface of a Kachbarstein without noticing the radius of the wall to enlarge.
Damit wird eine kreisförmige Konstruktion aus feuerfesten Steinen vorgeschlagen, die aus bogenförmig gekrümmten Feuerfeststeinen besteht, deren aneinanderstoßende Kanten gleichmäßige spitze Winkel mit dein Radius des Ofens bilden. Damit ist es jedem Stein möglich auf der anstoßenden Kante des Nachbarsteines zu gleiten, so daß Umfangs- oder langentialkräfte aufgrund der Wärmedehnung zu keiner spürbaren Vergrößerung des Ofenradius fuhren._This creates a circular construction made of refractory Stones proposed made from arcuately curved refractory bricks consists, the abutting edges of which form even acute angles with the radius of the furnace. In order to it is possible for every stone to slide on the abutting edge of the neighboring stone, so that circumferential or longitudinal forces do not lead to a noticeable increase in the furnace radius due to thermal expansion.
Nach der Erfindung wird ein im wesentlichen kreisförmiger Ofen oder Schmelztiegel, aus "bogenförmig gekrümmten feuerfesten Steinen vorgeschlagen, bei dem die Ausbildung von Rissen in der Ofenwandung und das Auftreten einer Ausdehnung in radialer Richtung infolge der Wärmedehnung im wesentlichen ausgeschaltet ist. Dieser Erfolg wird durch die "Verwendung von feuerfesten Steinen erzielt, deren aneinanderstoßende Kanten mit dem Ofenradius gleichmäßige, spitze Winkel, bilden.According to the invention, a substantially circular furnace, or crucible, is made of "arcuately curved refractories Stones proposed in which the formation of cracks in the furnace wall and the occurrence of expansion is essentially switched off in the radial direction due to the thermal expansion. This success is made possible by the "Use of refractory bricks achieved their abutting Form edges with the furnace radius at even, acute angles.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäS aufgebaute Gefäß zur Aufnahme von geschmolzenem Metall oder dergleichen und verfügt über eine Wandung aus bogenförmig gekrümmten Feuerfeststeinen, die aufeinandergeschichtet angeordnet sind. Die aneinanderstoßenden Kantenflächen der Feuerfeststeine an den gegenüberliegenden Enden bilden gleichförmige, spitze Winkel mit dem Radius des Gefäßes, wodurch die in den Steinen erzeugten Wärmedehnungskräfte ein Gleiten der Oberfläche wenigstens eines der Steine auf der angrenzenden Kantenfläche eines ITachbarsteines hervorrufen, ohne daß dabei eine spürbar Vergrößerung des Wandungsradius auftritt. Die KantenThe vessel constructed according to the invention is particularly suitable for receiving molten metal or the like and has a wall made of curved Refractory bricks that are stacked on top of one another. The abutting edge surfaces of the refractory bricks at the opposite ends form uniform, acute angles with the radius of the vessel, creating the in the stones generated thermal expansion forces a sliding of the surface of at least one of the stones on the adjacent edge surface of an IT neighbor stone without causing a noticeable enlargement of the wall radius occurs. The edges
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an einander gegenüberliegenden Enden der bogenförmit ge- '
!krümmten Steine sind in die gleiche Sichtung geneigt oder abgeschrägt, wobei jede Kantenfläche durch eine Linie bestimmt
ist, die von dem inneren radialen Ende einer Kantenfläche eines Steines zu einem Punkt auf einem Kreis gezogen
wird, welcher zwischen dem Mittelpunkt des 'Gefäßes und dem inneren Umfang der Wandung liegt. Dabei ist der genannte
Punkt auf dem Kreise durch den Schnittpunkt mit einem Radius bestimmt, welcher das innere radiale Ende der anderen
Kantenflächen des Steines schneidet.at opposite ends of the curved stones are inclined or beveled in the same direction, each edge surface being defined by a line drawn from the inner radial end of an edge surface of a stone to a point on a circle which lies between the center of the 'vessel and the inner circumference of the wall. Here is the one mentioned
Point on the circle determined by the intersection with a radius which intersects the inner radial end of the other edge faces of the stone.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be-
-sitzt der "üb"gn genannte Kreis eiiren Durchmesser, der"halb
so groß ist, wie der Durchmesser des inneren Umfanges des -Gefäßes. Der Durchmesser dieses Kreises muß jedoch größer
sein als O und kleiner sein als der innere Durchmesser der
Ofen- oder Schmelzgefäßwandung.According to a preferred embodiment of the invention
The circle mentioned above has a diameter which is half the diameter of the inner circumference of the vessel. The diameter of this circle must, however, be greater than 0 and smaller than the inner diameter of the furnace or Melting vessel wall.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It
demonstrate:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Induktionsofen
nach dem Stande der Technik,Fig. 1 is a plan view of an induction furnace
according to the state of the art,
JB"ig. 2 einen Schnitt durch einen Ofen nach
dem Stand der Technik gemäß Fig. 1,JB "Fig. 2 shows a section through an oven
the prior art according to FIG. 1,
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen entsprechend der
Erfindung zugestellten Ofen,Fig. 3 is a plan view of a corresponding to the
Invention supplied furnace,
Fig. 4- die Art und Weise, in welcher die Neigung
oder Abschrägung an den einander gegenüber
liegenden Enden der gewölbten Steine inner-Fig. 4- the manner in which the slope
or bevel on the opposite one another
lying ends of the curved stones inside
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halb des Ofens "bestimmt wird undhalf of the oven "is determined and
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 4-Fig. 5 is an enlarged view of the in Fig. 4-
dargestellten Anordnung, welche die Kräfte zeigt, die in den aneinanderstoßenden Kantenflächen der gewölbten Steine nach der Erfindung infolge der^Wärmedehnung auftreten.illustrated arrangement, which the forces shows the in the abutting edge surfaces of the curved stones according to the invention due to the ^ thermal expansion appear.
Wie aiii besten den Fig. 1 und 2 zu entnehmen, besitzt der dargestellte Ofen eine aus feuerfesten Steinen 12 bestehende zylindrische V/a η dung 10 und einen Boden, der aus einer Platte 14 aus feuerfesten Material hergestellt ist. Der Wandung 10 folgend ist eine Induktionsspule 16 vorgesehen, welche mit einer nicht dargestellten Wechselstromquelle verbunden werden kann. Die Spule 16 ist von einer Stützkonstruktion umgeben, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Mantel 18 umfaßt, welcher auf einer Bodenplatte 20 ruht. Zwischen den Steinen 12 und der Induktionsspule 16 befindet sich eine Schicht 15 aus gestampften Mörtel. Wie Fig. 1. zeigt, besitzen die Steine 12 eine gewölbte oder gekrümmte Gestalt und haben einander gegenüberliegende Endoberflächen, welche sich längs des Radius der kreisförmigen Wandung 10 gegenseitig berühren. Dadurch liegen die sich gegenseitig be- ^ rührenden Oberflächen auf Linien, welche durch den Mittelpunkt des kreisförmigen Gebildes verlaufen. Bei einer derartigen Anordnung führt die innerhalb des Ofens oder Schnelzgefäßes erzeugt Hitze zu V/ärmeausdehnungskräften in den Steinen 12. Da die Endkanten der Steine im wesentlichen miteinander fluchten oder in der gleichen Ebene verlaufen, führen die Tangential- oder Umfangskräfte, welche an den Berührungsflächen zwischen benachbarten Steinen erzeugt werden, zu einer Durchmesservergrößerung des gesamten kreisförmigen Gebildes, wodurch die Stampfmasse 15 gegen die Spule 16 gedrückt wird. Wie bereitsAs can best be seen in FIGS. 1 and 2, the one shown has Furnace made of refractory bricks 12 cylindrical V / a η dung 10 and a bottom, which consists of a plate 14 is made of refractory material. The wall 10 following an induction coil 16 is provided, which with can be connected to an alternating current source, not shown. The coil 16 is surrounded by a support structure, which in the illustrated embodiment comprises a cylindrical jacket 18, which on a base plate 20 rests. Located between the stones 12 and the induction coil 16 a layer 15 of rammed mortar. As Fig. 1. shows the stones 12 have an arched or curved shape and have opposite end surfaces, which touch one another along the radius of the circular wall 10. As a result, they are mutually located touching surfaces on lines passing through the center point of the circular structure. With such an arrangement leads which are generated within the furnace or Schnelzgefäßes Heat to thermal expansion forces in the stones 12. Since the end edges of the stones are essentially flush with one another or run in the same plane, the tangential or circumferential forces that act on the contact surfaces between adjacent stones are generated, to an enlargement of the diameter of the entire circular structure, whereby the Tamping mass 15 is pressed against the coil 16. As already
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erläutert,kann dieses zu einer ständigen Verformung der umgebenden Induktionsspule 16, zu einer Beschädigung der Stampfmasse und gegebenenfalls zu'Rissen in der Ofenwandung führen, was ein Ausfließen von Metall zur Folge hat.explained, this can lead to constant deformation of the surrounding Induction coil 16, to damage the rammed earth and possibly to cracks in the furnace wall lead, which results in a leakage of metal.
Eine Aufsicht aif ein Schmelzgefäß oder einen Ofen, der erfingsgemäß zugestellt ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Die in Fig. 3 und Fig. 1 dargestellten Ofenkonstruktionen stimmen mit der Ausnahme üb ere in, daß bei der erfindungsgemäßen Bauweise nach Fjg. 3 die einander berührenden Oberflächen der Steine 22 nun längs Linien 23 verlaufen, v/elche mit dem Radius des kreisförmigen Gebildes einen spitzen Winkel bilden. Dieses ist am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Der Radius des Schnelzgefäßes oder Ofens ist durch die Linie 24 dargestellt. Es ist zu beachten, daß die aneinanderstoßenden Oberflächen 23 gleichförmig spitze Winkel θ mit dem Radius 24- bilden. Wenn sich die Steine infolge der Hitze ausdehnen, so erfährt jeder feuerfeste Stein eine Wärmeausdehnung, welche Tangential- oder Umfangskräfte F.(Fig. 5) und Druckbeanspruchungen zwischen den Steinen hervorruft. Die Tangentialkraft F, kann in zwei Komponenten F und F aufgeteilt werden. Die Kraft FA top view of a melting vessel or furnace, according to the invention is delivered is shown in FIG. 3. The furnace constructions shown in FIGS. 3 and 1 are correct with the exception of that in the case of the invention Construction according to FIG. 3 the touching surfaces the stones 22 now run along lines 23, which have a point with the radius of the circular structure Make angles. This is best seen in FIGS. 4 and 5 evident. The radius of the melting vessel or furnace is represented by line 24. It should be noted that the abutting surfaces 23 form uniformly acute angles θ with the radius 24-. When the stones expand as a result of the heat, every refractory brick experiences thermal expansion, which is tangential or circumferential forces F. (Fig. 5) and compressive stresses between the Stones. The tangential force F can be divided into two components F and F. The force F
·*·· * · srsr XrXr
steht senkrecht auf der Endoberfläche oder Verbindung 23 zwischen zwei Steinen, während die Kraft F längs der Berührungsfläche zwischen den beiden Steinen verläuft. Immer dann, wenn die Kraft F, einen Wert erreicht, in welchem die Kraft F größer ist als die Reibungskraft auf die Berührungsfläche zwischen den Steinen, tritt eine Gleitbewegung zwischen den Steinen auf und wird jeder Stein zur Drehung im Uhrzeigersinn veranlaßt. Das bedeutet, daß die oberen und unteren Kanten des Steines dazu veranlaßt werden, sich um eine sehr kleine Strecke in Richtung auf die gestrichelt dargestellte Lage 26 in Fig. 5 zu bewegen, in welcher dieser Vorgang zwecks besserer Erläuterung vergrößert dargestelltis perpendicular to the end surface or connection 23 between two stones, while the force F is along the contact surface runs between the two stones. Whenever the force F, reaches a value in which the Force F is greater than the frictional force on the contact surface between the stones, a sliding movement occurs between the stones and each stone is made to rotate clockwise. That means that the top and lower edges of the stone are caused to move a very small distance towards the one shown in phantom Position 26 in Fig. 5 to move in which this Process shown enlarged for the purpose of better explanation
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ist. Diese Rotation dient zur Verringerung des Spaltes zwischen den Steinen und jeglicher durchraessermäßigai oder umfangsmäßigen Vergrößerung der ursprünglichen kreisförmigen Anordnung.is. This rotation serves to reduce the gap between the stones and any diametrical or circumferential Enlargement of the original circular arrangement.
Pig. 5 ist zu entnehmen, daß herkömmliche Steine Ecken besitzen, die durch die Punkte a, b, c, d definiert sind. Unter diesen Umständen treten die Kraft F und F nicht auf, Pig. 5 it can be seen that conventional stones have corners, which are defined by the points a, b, c, d. Under these circumstances the force F and F do not occur,
P rP r
da die Kraft F, senkrecht auf der Linie b c steht, v/elche auf dem Radius des kreisförmigen Gebildes verläuft. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, eine Gestalt zu schaffen, in welcher die.Kräfte F und F -vorliegen, so daß die Steingestalt dann durch die Ecken A, B, C, D definiert ist. Außerdem ist es erforderlich, daß die Kanten der Steine an den einander gegenüberliegenden Enden des kreisförmigen Gebildes, welche durch die Linien A-D und B-C definiert sind, nicht durch den Hittelpunkt des kreisförmigen Ofens verlaufen, der in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist.since the force F, is perpendicular to the line b c, v / elche runs on the radius of the circular structure. For this reason it is necessary to create a shape in which the forces F and F present, so that the stone shape then defined by the corners A, B, C, D. It is also necessary that the edges of the stones to the opposite ends of the circular structure defined by lines A-D and B-C do not extend through the center of the circular furnace, which is designated by the reference numeral 28 in FIG.
Die winkelmäßige Beziehung der Linien A-D und B-C wird dadurch festgelegt, daß zunächst ein Kreis geschlagen wird, welcher in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist. Der Radius dieses Kreises muß größer sein als 0 und kleiner sein als der Radius R des inneren ümfangs der von den Steinen 22 gebildeten Wand. Vorzugsweise beträgt der Radius des Kreises 50 die Hälfte des Radius R am inneren Umfang des Schmelzgefäßes, womit sich die Größe des genannten Radius als R audrücken läßt. Zur Bestimmung von Größe und Gestalt der Steine wird unter der .Voraussetzung, daß 20 Steine zur Bildung der Ofenwandung verwendet werden sollen, der Kreis 30 in 20 gleiche Kreisbogenabschnitte unterteilt, von denen 4 in Fig. 4 dargestellt und mit den Bezugszeichen 32 A, 32 B, 32 C und 32 D bezeichnet sind. Durch das Zeichnen von RadienThe angular relationship of the lines A-D and B-C is determined by first drawing a circle, which is provided with the reference numeral 30 in FIG. 4. The radius of this circle must be larger than 0 and smaller than the radius R of the inner circumference of the stones 22 formed wall. The radius of the circle 50 is preferably half the radius R on the inner circumference of the melting vessel, with which the size of the radius mentioned can be expressed as R. To determine the size and shape of the With the assumption that 20 stones are to be used to form the furnace wall, the circle 30 divided into 20 equal circular arc sections, 4 of which are shown in FIG. 4 and denoted by the reference numerals 32 A, 32 B, 32 C and 32 D are designated. By drawing radii
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durch die Punkte 34- sn den Enden eines jeden gleichgroßen BogenabSchnitts 32 A, 32 B usw. können die inneren Kanten C-D eines jeden kreisbogenförmig gebogenen Steines gefunden v/erden. Anschließend wird dann die Abschrägung der Kanten 23 bestimmt, wozu eine Linie von den inneren radialen Ende D beispielsweise einer Kantenfläche eines Steines zu einem Punkt 34- auf dem Kreis 30 gezogen wird. (Dieser Punkt 34- ist durch den Schnittpunkt mit einem Radius bestimmt, der das innere radiale Ende C der anderen Kantenflächen des Steines schneidet.) Durch die Wiederholung dieses Vorganges werden beispielsweise Rasterzentren 36 und 38 geschaffen, welche auf einem Kreise 4-0 liegen, der mit dem Kreise 30 konzentrisch ist.through the points 34- sn the ends of each of the same size Arch sections 32 A, 32 B etc. can be the inner edges C-D of every stone bent in a circular arc was found. Then then the beveling of the edges 23 determines what to do with a line from the inner radial End D of an edge surface of a stone, for example, is drawn to a point 34 on the circle 30. (This point 34- is determined by the intersection with a radius, which intersects the inner radial end C of the other edge faces of the stone.) By repeating this process grid centers 36 and 38 are created, for example, which lie on a circle 4-0, the one with the circle 30 is concentric.
Wie bereits erläutert, braucht der Radius des Kreises 30 nicht gleich der Hälfte des Radius des inneren Umfanges der Ofenwandung zu sein, obgleich dieses bevorzugt wird. Wild der Radius des Kreises 30 vergrößert, so wächst damit auch· die Abschrägung oder Neigung der Kanten 23 an. Wird hingegen der Radius des Kreises 30 verringert, so verringert sich auch die Abschrägung oder Neigung des Winkels θ in Eig. 5· ■As already explained, the radius of the circle needs 30 not being equal to half the radius of the inner periphery of the furnace wall, although this is preferred. If the radius of the circle 30 increases, it grows with it also · the bevel or inclination of the edges 23. Will on the other hand, the radius of the circle 30 is reduced, so reduced the slope or inclination of the angle θ in Eig. 5 · ■
Das vox'stehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar-, ohne daß die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt wäre. Zahlreiche Abänderungen der beschriebenen Teile sind für den Fachmann ohne Verlassen des Erfindungsgedankens möglich. The exemplary embodiment described below merely represents represent a preferred embodiment of the invention, without the invention being limited to this exemplary embodiment were. Numerous modifications of the parts described are possible for the person skilled in the art without departing from the inventive concept.
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