DE2824590A1 - INDUCTION CRUCIBLE FURNACE - Google Patents
INDUCTION CRUCIBLE FURNACEInfo
- Publication number
- DE2824590A1 DE2824590A1 DE19782824590 DE2824590A DE2824590A1 DE 2824590 A1 DE2824590 A1 DE 2824590A1 DE 19782824590 DE19782824590 DE 19782824590 DE 2824590 A DE2824590 A DE 2824590A DE 2824590 A1 DE2824590 A1 DE 2824590A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrode
- coil
- crucible
- melt
- induction
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
- H05B6/24—Crucible furnaces
- H05B6/28—Protective systems
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
- H05B6/24—Crucible furnaces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
2 8 2 4 5 9 Q2 8 2 4 5 9 Q
BBCBBC
BROWN, BOVERI & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFTBROWN, BOVERI & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT
MANNHEIM BRÖWixTBOVERIMANNHEIM BRÖWixTBOVERI
Mp.-Nr. 572/78 Mannheim, den 31. Mai 1978 Mp.no. 572/78 Mannheim, May 31, 1978
ZFE/P 2, Bi/HzZFE / P 2, Bi / Hz
InduktionstiegelofenInduction crucible furnace
Die Erfindung betrifft einen Induktionstiegelofen mit einem Tiegel aus Feuerfestmaterial, einer am Tiegel außen angebrachten Induktorspule und in die Tiegelwand eingesetzten Elektroden zur Überwachung des Tiegels auf Risse durchdringende Schmelze.The invention relates to an induction crucible furnace with a crucible made of refractory material, one attached to the outside of the crucible Inductor coil and electrodes inserted into the crucible wall to monitor the crucible for cracks penetrating Melt.
Bei Induktionstiegelöfen sind die Schmelze und die Induktorspule, die das die Schmelze erwärmende Wechselfeld erzeugt, nur durch einen verhältnismäßig dünnwandigen Tiegel aus oxidischem Feuerfestmaterial getrennt. Die Tiegelwandstärke wird so dünn wie möglich ausgeführt, da mit zunehmender Tiegelwanddicke die elektrische Blindleistung des Ofens wesentlich zunimmt, die dann durch größere Kondensatörbatterxen kompensiert werden muß.In induction crucible furnaces, the melt and the inductor coil, which generates the alternating field that heats the melt, separated only by a relatively thin-walled crucible made of oxidic refractory material. The crucible wall thickness is made as thin as possible, as the greater the thickness of the crucible wall, the more important the electrical reactive power of the furnace increases, which must then be compensated for by larger capacitors batteries.
Bei solch dünnen Tiegelwänden besteht jedoch die Gefahr, daß durch Risse im Tiegel Schmelze bis zur Spule vordringt. So kann dann eine leitende Verbindung zwischen der Schmelze und der Induktorspule, an der Spannungen von mehreren tausend Volt liegen können, entstehen. Dadurch kann das Bedienungspersonal bei Manipulationen in der Schmelze z.B. bei einer Probenentnahme, bei Temperaturmessungen usw., erheblich gefährdet werden.With such thin crucible walls, however, there is a risk that melt penetrates through cracks in the crucible up to the coil. So can then create a conductive connection between the melt and the inductor coil, carrying voltages of several thousand volts can lie. This allows the operating personnel to manipulate the melt, e.g. when taking a sample, during temperature measurements, etc., are considerably endangered.
$09850/0189$ 09850/0189
1I A a 72 3MOiKU 1 I A a 72 3MOiKU
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
M 282459QM 282459Q
Zusätzlich kann die durch den Riß ausgetretene Schmelze den isolierenden Zwischenraum zwischen zwei Spulenwindungen überbrücken, wodurch ein WindungsSchluß entsteht. Dabei fließen dann größere Ströme von der einen Windung zur anderen, es kommt zur Lichtbogenbildung, zu Anschmelzungen an den Leitern, zu einer örtlichen Zerstörung der Leiter und zum Ausfließen des in der Induktorspule fließenden Kühlwassers. Abgesehen von der Gefahr, daß sich dann flüssiges Metall und Wasser mischen, wird auch die Spule betriebsunfähig.In addition, the melt that has escaped through the crack can bridge the insulating space between two coil windings, which creates a winding short. In doing so, larger currents then flow from one turn to the other, es arcing occurs, melting on the conductors, local destruction of the conductors and leakage of the cooling water flowing in the inductor coil. Apart from the risk of liquid metal and water mix, the coil will also become inoperable.
Man hat deshalb versucht, Einrichtungen zu erstellen, die einerseits eine Gefährdung des Betriebspersonals verhindern und andererseits beim Vordringen von Schmelze rechtzeitig ein Warnsignal geben, bevor größere Schäden an der Induktorspule entstehen.Attempts have therefore been made to create facilities which, on the one hand, prevent the operating personnel from being endangered and on the other hand, give a warning signal in good time when the melt penetrates, before major damage to the inductor coil develop.
Eine bekannte Maßnahme besteht darin, daß im Boden des feuerfesten Tiegels Elektroden eingesetzt sind, die eine elektrisch' leitende Verbindung von der Schmelze zur Erde herstellen. ! Die Energieversorgung der Induktorspule ist durch einen Trans-' formator potentialfrei ausgeführt. Mit Hilfe einer Meßeinrichtung', die im wesentlichen eine Gleichstromquelle, ein ! Gleichstrommeßgerät und eine Drossel, welche als Sperre für ! die Wechselspannung des Energieversorgungskreises der Induktorspule wirkt, enthält, wird der Isolationswiderstand der Spule gegen Erde und damit gleichzeitig gegenüber der Schmelze überwacht. Falls nun durch einen Riß im Tiegel Schmelze bis zur Spule vordringt, wird der elektrische Widerstand zwischen Schmelze und Spule stark verringert, was im Strommeßgerät erkannt wird und eine Alarmmeldung sowie evtl. auch eine automatische Abschaltung der Anlage zur Vermeidung der oben erwähnten Gefahren auslöst.A known measure is that in the bottom of the refractory Crucible electrodes are used, which create an electrically 'conductive connection from the melt to the earth. ! The energy supply of the inductor coil is carried out potential-free by a transformer. With the help of a measuring device ', which is essentially a DC power source, a! DC current meter and a choke, which acts as a lock for! the alternating voltage of the power supply circuit of the inductor coil acts, contains, the insulation resistance of the Coil against earth and thus monitored against the melt at the same time. If now through a crack in the crucible melt up penetrates to the coil, the electrical resistance between the melt and the coil is greatly reduced, which is reflected in the ammeter is recognized and an alarm message and possibly also an automatic shutdown of the system to avoid the above mentioned dangers.
• * · j i • * · ji
909850/0189909850/0189
ZFE/P4F1 (67eC000/KE)ZFE / P4F1 (67eC000 / KE)
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
Nachteilig bei diesem bekannten System ist die Tatsache, daß die Schmelze bis zur Spule vorgedrungen sein muß, bevor eine Anzeige erfolgt. Eine an und für sich möglich erscheinende Messung der Verringerung des elektrischen Widerstandes zwischen der Spule und der sich ihr in einem Riß nähernden Schmelze ist praktisch nicht durchführbar, weil dieser elektrische Widerstand noch groß ist gegenüber dem durch die Wasserkühlung der Spule bedingten Ableitwiderstand zwischen Spule und Erde. Dazu kommt, daß unter manchen Bedingungen auch die Verbindung von der Schmelze zur Erde, die ja Voraussetzung für diese Art der Überwachung ist, unsicher werden kann.The disadvantage of this known system is the fact that the melt must have penetrated to the coil before a Display takes place. A measurement of the reduction in electrical resistance between the coil and the melt approaching it in a crack is practically not feasible because this is electrical Resistance is still high compared to the leakage resistance caused by the water cooling of the coil between Coil and earth. In addition, under some conditions the connection from the melt to the earth, which is a prerequisite for this type of surveillance it can become unsafe.
Es ist auch schon eine Überwachungseinrichtung bekannt, die ein Austreten von Schmelze anzeigt, bevor eine elektrisch leitende Verbindung zur Spule hergestellt ist. Hierzu werden in die Tiegelwand Schirmelektroden eingesetzt, die die ganze Höhe der Induktorspule überdecken und aus elektrisch leitendem Material bestehen. Diese Elektroden sind in axialer Richtung geschlitzt, um Kurzschlußströme zu vermeiden, die durch das von der Induktaspule erzeugte elektromagnetische Feld induziert werden wurden. Überwacht man nun in der zuvor beschriebenen Weise den elektrischen Widerstand zwischen Schmelze und dieser Schirmelektrode, so ergibt sich bereits eine Anzeige, wenn die Schmelze erst bis zu dieser Elektrode vorgedrungen ist. So verbleibt mehr Zeit, um Gegenmaßnahmen ergreifen zu können oder um einen Schmelzvorgang noch beenden zu können, bevor der Ofen abgeschaltet werden muß. Wegen der Temperaturverhältnisse in der Tiegelwand müssen diese Elektroden nahe bei der kalten Induktorspule eingebaut werden. j Bei Spulen, die so gebaut sind, daß aus der Auskleidung her- ; rührender Wasserdampf durch die Spule hindurch austreten kann,; müßte eine Isolation zwischen dieser Elektrode und der SpuleA monitoring device is also known which indicates the leakage of melt before an electrical conductive connection to the coil is established. For this purpose, shield electrodes are used in the crucible wall, which cover the whole Cover the height of the inductor coil and made of electrically conductive Material. These electrodes are slotted in the axial direction in order to avoid short-circuit currents that through the electromagnetic field generated by the inductor coil would be induced. One now monitors in the previously described If the electrical resistance between the melt and this shielding electrode is correct, there is already one Display when the melt has only penetrated to this electrode. This leaves more time to take countermeasures to be able to or to be able to finish a melting process before the furnace has to be switched off. Because of the Temperature conditions in the crucible wall, these electrodes must be installed close to the cold inductor coil. j For coils that are built so that from the lining; stirring water vapor can escape through the coil; would have to have an insulation between this electrode and the coil
5CT195CT19
ZFE/P4F 1 (67BBO0O/KE)ZFE / P4F 1 (67BBO0O / KE)
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
ebenfalls wasserdampfdurchlässig sein. In feuchtem Zustand könnte somit ihr Isolationswiderstand nicht hoch sein. Da die Elektrode von ihrer Aufgabenstellung her die ganze Höhe der Spule überdeckt, ist dann die Gefahr groß, daß sie die Spannung zwischen Anfang und Ende der Induktorspule, die mehrere tausend Volt betragen kann, kurzschließt.also be permeable to water vapor. In a moist state, their insulation resistance could not be high. There If the electrode covers the entire height of the coil from its task, then there is a great risk that it will Voltage between the beginning and the end of the inductor coil, the can be several thousand volts, shorts.
Es ist auch schon bekannt, konzentrische oder abwechselnd nebeneinanderliegende Elektroden durch eine dazwischen liegende elektrische Isolation zu trennen und die Zerstörung der Isolation bzw. die Überbrückung der beiden Elektroden durch die vordringende Schmelze zur Anzeige auszuwerten. Auch bei dieser Ausgestaltung besteht die Gefahr des elektrischen Kurzschlusses aufgrund der hohen Spannungen zwischen Elektrode und Spule.It is also already known to replace concentric or alternating electrodes lying next to one another with one lying in between to separate electrical insulation and the destruction of the insulation or the bridging of the two electrodes to be evaluated by the advancing melt for display. In this configuration, too, there is a risk of electrical damage Short circuit due to the high voltages between the electrode and the coil.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überwachung eines Induktionstiegelofens der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Elektrode verwendet wird, die einerseits die gesamte Höhe der Induktorspule überdeckt, andererseits jedoch gegenüber der Induktorspule an keiner Stelle eine Potentialdifferenz annimmt, welche mehr als etwa 20 % der Spulenspannung beträgt, so daß die Gefahr eines Kurzschlusses verringert oder ganz beseitigt wird.The present invention is based on the object of improving the monitoring of an induction crucible furnace of the type mentioned in that an electrode is used which on the one hand covers the entire height of the inductor coil, but on the other hand does not assume a potential difference at any point with respect to the inductor coil which is more than is about 20 % of the coil voltage, so that the risk of a short circuit is reduced or eliminated entirely.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elektrode spiralförmig mit der gleichen Steigung wie die Windungen der Induktorpsule ausgeführt ist.This object is achieved in that the electrode is spirally shaped with the same pitch as the turns of the Induktorpsule is executed.
Die erfindungsgemäße Elektrode stellt ein genaues Abbild der Induktorspule dar, wobei lediglich ihr Durchmesser geringfügig vom Durchmesser der Spule abweicht. Aufgrund dieserThe electrode according to the invention represents an exact replica of the inductor coil, only its diameter being slight differs from the diameter of the coil. Based on these
9Q9850/0189 9Q9850 / 018 9
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
Ausbildung ist die Elektrode mit praktisch den gleichen magnetischen Wechselfeldern verkettet wie die Induktorspule selbst. In ihr wird somit an jeder Stelle praktisch die gleiche Spannung induziert wie in.der Spule. Da im Raum zwischen Spule und Schmelze die magnetische Feldstärke im wesentlichen konstant ist, ist das Verhältnis der Spannung, die in der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrode induziertTraining is the electrode with practically the same magnetic Alternating fields are concatenated like the inductor coil itself same voltage induced as in the coil. Since in the space between the coil and the melt the magnetic field strength im is essentially constant, is the ratio of the voltage which is induced in the electrode designed according to the invention
wird, zu der Spännung in der Induktorspule abhängig vom Abstand der Elektrode zur Induktorspule und zur Schmelze und kann deshalb durch eine geeignete Lage wunschgemäß gesteuert werden.becomes, to the voltage in the inductor coil depending on the distance the electrode to the inductor coil and to the melt and can therefore be controlled as required by a suitable position will.
Vorzugsweise wird die Elektrode möglichst nahe an der Induktorspule angeordnet. Je näher die Elektrode an der Induktorspule liegt, desto kleiner werden die Spannung zwischen Elektrode und Spule sowie die thermische Belastung der Elektrode und desto weniger wird die Isolation zwischen Elektrode und Spule belastet. Der Abstand zwischen Elektrode und Spule wird praktisch nur noch davon bestimmt, wie frühzeitig ein Riß in der Tiegelwand erkannt werden soll.The electrode is preferably as close as possible to the inductor coil arranged. The closer the electrode is to the inductor coil, the lower the voltage between the electrodes and coil as well as the thermal load on the electrode and the less the insulation between the electrode and Coil loaded. The distance between the electrode and the coil is practically only determined by how early a crack occurs is to be recognized in the crucible wall.
Vorteilhafterweise sind die Windungen der Elektrode in gleicher Höhe mit den Windungen der Induktorspule angeordnet (15 in Bild 2). Dadurch ergibt sich ein optimaler Schutz gegen eine unbemerkte metallische Verbindung zwischen Schmelze und Induktorspule, durch die das Schmelzbad ein.gefährlich hohes Spannungspotential annehmen könnte.The turns of the electrode are advantageously arranged at the same height as the turns of the inductor coil (15 in picture 2). This provides optimal protection against an unnoticed metallic connection between the melt and Inductor coil through which the weld pool reaches a dangerously high level Could assume voltage potential.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Windungen der Elektrode in Höhe der Isolationszwischenräume zwischen zwei benachbarten Windungen der Induktorspule angeordnet (16 in Bild 2). Dies ergibt einen optimalen Schutz gegen WindungsSchlüsse durch austretende Schmelze.In a further advantageous embodiment, the turns of the electrode are at the level of the insulation spaces arranged between two adjacent turns of the inductor coil (16 in Figure 2). This results in optimal protection against winding shorts caused by escaping melt.
909850/0189 ····/.·.909850/0189 ···· /. ·.
ZFE/FMF 1 (67GB000/KH)ZFE / FMF 1 (67GB000 / KH)
■■■■>.*■■■■>. *
31.5.1978May 31, 1978
572/78572/78
Die Elektrode kann aus einem oder auch aus zwei mit Abstand nebeneinander liegenden Einzeldrähten bestehen. In letzterem Fall kann eine Überwachung des elektrischen Widerstandes zwischen diesen beiden Einzeldrähten zur Signalisierung des Durch· tretens von Schmelze benutzt werden, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zur Schmelze z.B. über eine Bodenelektrode nicht nötig ist.The electrode can consist of one or two individual wires lying next to one another at a distance. In the latter In this case, the electrical resistance between these two individual wires can be monitored to signal the through step of the melt, so that an electrically conductive connection to the melt e.g. via a bottom electrode is not necessary.
Soll eine möglichst frühzeitige Erkennung einer Rißbildung im Tiegel erreicht werden, so muß die Elektrode in einem gewissen Abstand von der Spule angeordnet werden. Da die Temperatur mit dem Abstand von der Spule schnell ansteigt zu Werten, die über etwa 250° C liegen, wird die Elektrode vorzugsweise mit anorganischem Isolationsmaterial umgeben, das seinerseits von einem geschlossenen rohrförmigen Metallmantel umgeben ist. Derartige Elektroden können bei entsprechender Materialauswahl bis zu Temperaturen von etwa 1000° C eingesetzt werden.If the earliest possible detection of crack formation in the crucible is to be achieved, the electrode must be in a certain position Distance from the coil can be arranged. Since the temperature increases rapidly with the distance from the coil to values that are above about 250 ° C, the electrode is preferably surrounded with inorganic insulating material, which in turn is surrounded by a closed tubular metal jacket. Such electrodes can be used with appropriate material selection can be used up to temperatures of about 1000 ° C.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen erläutert werden.Based on the drawing, the invention is intended to be in the form of exemplary embodiments explained.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Induktionstiegelofen mit einer Einrichtung zur Überwachung des Durchdringens von Schmelze durch einen Riß gemäß dem Stand der Technik. Der Tiegel 1 ist aus einer inneren Schicht 1.1,Fig. 1 shows schematically a cross section through an induction crucible furnace with a device for monitoring the penetration of melt through a crack according to the prior art of the technique. The crucible 1 is made of an inner layer 1.1,
einer äußeren Schicht 1.3 und einer dazwischenliegenden dünnen Wärmeisolierschicht 1.2 aus Asbest aufgebaut. Im Boden des Tiegels 1 ist eine Elektrode 4 eingesetzt, die eine elektrisch leitende Verbindung von der Schmelze 3 zur Erde herstellt. Außen um den Tiegel 1 ist eine Induktorspule 2 herumgelegt.an outer layer 1.3 and a thin one in between Heat insulating layer 1.2 made up of asbestos. In the bottom of the crucible 1, an electrode 4 is used, which is an electrical Establishes a conductive connection from the melt 3 to the earth. An inductor coil 2 is placed around the outside of the crucible 1.
909850/0189909850/0189
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
282459b282459b
An den beiden Enden der Induktorspule 2 wird die Versorgungsspannung angelegt, die von einem regelbaren Drehstromtransformator 8 geliefert wird. Der Blindleistungsbedarf des Ofens wird von einer Kondensatbatterie 5 kompensiert. Die LC-Kombination 6, 7 dient zur Symmetrierung der Einphasenlast der Spule gegenüber dem dreiphasigen Netz.At the two ends of the inductor coil 2, the supply voltage is applied from a controllable three-phase transformer 8 is delivered. The furnace's reactive power requirement is compensated for by a condensate battery 5. The LC combination 6, 7 is used to balance the single-phase load of the coil compared to the three-phase network.
Zur Überwachung des elektrischen Widerstandes zwischen dem : Schmelzbad 3 und der Induktorspule 2 dient eine Überwachungsvorrichtung 10, bestehend aus einer Sperrdrossel 11, einer : Gleichspannungsquelle 12 und einem Gleichstromanzeigegerät 13· Sobald durch einen Riß 9 in der Tiegelwand Schmelze 3 auf die Induktorpsule 2 trifft, verringert sich der elektrische Widerstand, wodurch das Gleichstromm^ßgerät 13 einen merkbaren Ausschlag anzeigt. jTo monitor the electrical resistance between: the molten bath 3 and the inductor coil 2, a monitoring device 10 is used, consisting of a blocking choke 11, a : direct voltage source 12 and a direct current display device 13.As soon as melt 3 hits inductor coil 2 through a crack 9 in the crucible wall, the electrical resistance decreases, whereby the DC ^ ßgerät 13 shows a noticeable deflection. j
Infolge der Tatsache, daß die Induktorspule 2 ständig durch in ihrem Inneren fließendes Wasser gekühlt werden muß, besteht ein ständiger Strompfad von der Induktorspule 2 zur Erde, der durch einen Widerstand 14 dargestellt ist. Aus diesem Grund fließt über die V/iderstandsmeßeinrichtung 10 ständig ein geringer Strom. Widerstandsänderungen, die nicht wesentlich größer .sind als der ständig vorhandene Widerstand 14, können deshalb von der Widerstandsüberwachungseinrichtung nicht sicher erkannt werden.As a result of the fact that the inductor coil 2 must be constantly cooled by water flowing inside it a constant current path from the inductor coil 2 to earth, which is represented by a resistor 14. For this Basically, a small current constantly flows through the resistance measuring device 10. Resistance changes that are not significant are greater than the permanent resistance 14, can therefore be monitored by the resistance monitoring device cannot be recognized with certainty.
Pig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Tiegelwand, wobei erfindungsgemäße Elektroden vorgesehen sind. Man erkennt wiederum die innere Tiegelschicht 1.1, die Wärmeisolierschicht 1.2 sowie die äußere Tiegelschicht 1.3, die hier, wie üblich, als eine die Spuleninnenseite bedeckende keramische Ausstreichschicht ausgebildet ist. An der AußenseitePig. 2 shows a section from a crucible wall, electrodes according to the invention being provided. One recognises again the inner crucible layer 1.1, the heat insulating layer 1.2 and the outer crucible layer 1.3, which here, as usual, is designed as a ceramic spreading layer covering the inside of the coil. On the outside
909850/0189909850/0189
TFZlP 4 F 1 (67ea000/KE) TFZlP 4 F 1 (67ea000 / KE)
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
des Tiegels befindet sich die Indukt or spill e 2, deren Leiter einen inneren Hohlraum 2.1 besitzen, durch den Kühlwasser fließt. An einer geeigneten Stelle der Wand sind spiralförmig gewickelte Elektroden 15 bzw. 16 angeordnet. Dabei kann wahlweise nur die Elektrode 15 oder die Elektrode 16 oder auch beide eingesetzt werden. Die Steigung dieser Elektroden 15,16 entspricht der Steigung der Induktorspule 2. Die eine Elek-' trode 15 liegt genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten Windungen der Induktorspule 2; sie eignet sich deshalb besonders zur frühzeitigen Signalisierung von durch einen Riß 9 vordringende Schmelze, die bei ihrem weiteren Vordringen zu einem WindungsSchluß führen könnte. Die Windungen der Elektrode 16 liegen genau in Höhe der Windungen der Induktorspule 2; sie eignet sich deshalb besonders zur frühzeitigen Warnung vor einer Verbindung zwischen Schmelzbad und Spule, die bei nicht voll funktionsfähiger Bodenelektrode zu einer gefährlichen Spannung zwischen Schmelze und Erde führen kann.of the crucible is the inductor or spill e 2, its conductor have an inner cavity 2.1 through which cooling water flows. At a suitable point on the wall are spiraled arranged wound electrodes 15 and 16, respectively. Either only the electrode 15 or the electrode 16 or else both are used. The slope of these electrodes 15,16 corresponds to the slope of the inductor coil 2. The one elec- ' Trode 15 lies exactly in the middle between two adjacent turns of the inductor coil 2; it is therefore particularly suitable for the early signaling of melt advancing through a crack 9 which, as it penetrates further, closes could lead to a coil short. The turns of the electrode 16 are exactly at the level of the turns of the inductor coil 2; it is therefore particularly suitable for early treatment Warning of a connection between the weld pool and the coil which, if the bottom electrode is not fully functional, could result in a dangerous voltage between the melt and earth.
In Fig. 2 ist der Abstand zwischen der Schmelze und der Elektrode mit d-,, der Abstand zwischen der Schmelze und der Induktorspule mit dg bezeichnet. Da die Feldstärke zwischen Spule und Schmelze im wesentlichen konstant ist, ist das Verhältnis der in der Elektrode 15, 16 induzierten Spannung Ug zu der in der Spule 2 induzierten Spannung Ug gleichIn FIG. 2, the distance between the melt and the electrode is denoted by d-, the distance between the melt and the inductor coil by d g. Since the field strength between the coil and the melt is essentially constant, the ratio of the voltage Ug induced in the electrode 15, 16 to the voltage Ug induced in the coil 2 is the same
VUS = VdS·V U S = V d S
Beträgt beispielsweise der Abstand zwischen der Elektrode und der Spule nur 10% der Tiegelwandstärke, so ist die Spannung an der Elektrode auch nur etwa 10% kleiner als die Spannung der Spule. Liegt an der Spule beispielsweise eine Spannung 3000 V, so ergibt sich dann zwischen Spule und ElektrodeFor example, if the distance between the electrode and the coil is only 10% of the crucible wall thickness, the voltage on the electrode is only about 10% smaller than the voltage of the coil. If, for example, a voltage of 3000 V is applied to the coil, this then results between the coil and the electrode
909850/0189909850/0189
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
- -greine maximale Potentialdifferenz von 300 V. Es ist leicht einzusehen, daß damit die Gefahr eines elektrischen Überschlags zwischen Spule und Elektrode wesentlich geringer ist als bei den bekannten Elektroden, bei denen sich im vorliegenden Beispiel eine Potentialdifferenz von etwa 3000 V zwischen Spule und Elektrode einstellen würde.- -gre maximum potential difference of 300 V. It's easy understand that this means that the risk of an electrical flashover between the coil and the electrode is much lower is than with the known electrodes, in which in the present example there is a potential difference of about 3000 V would set between coil and electrode.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine hochtemperaturfeste Elektrode. Dabei ist die Elektrode mit zwei parallellaufenden Drähten 17 ausgebildet. Die beiden Drähte 17 sind von anorganischem Isoliermaterial 18 umgeben, das seinerseits wieder von einem geschlossenen rohrförmigen Metallmantel 19 umgeben ist. Derartige Elektroden können bei entsprechender Ausführung des Außenmantels bis zu Temperaturbereichen von etwa 1000° C eingesetzt werden, beispielsweise auch noch auf der dem Schmelzbad zugewandten Seite der Wärmeisolationsschicht. Da die Potentialdifferenzen zwischen Elektrode und Induktorspule klein bleiben, muß der durchgehende Metallmantel der Elektrode nicht gesondert gegen die Spule isoliert werden. Die Überwachung auf Widerstandsänderung kann bei dieser Ausgestaltung der Elektrode entweder zwischen Schmelze und Elektrode, oder zwischen den beiden Elektrodendrähten oder zwischen Elektrodendrähten und Elektrodenmantel erfolgen.Fig. 3 shows a cross section through a high temperature-resistant electrode. The electrode has two parallel running electrodes Wires 17 formed. The two wires 17 are surrounded by inorganic insulating material 18, which in turn is again surrounded by a closed tubular metal jacket 19. Such electrodes can with appropriate Execution of the outer jacket can be used up to temperature ranges of about 1000 ° C, for example also on the side of the thermal insulation layer facing the weld pool. Because the potential differences between electrode and inductor coil remain small, the continuous metal jacket of the electrode does not have to separately against the coil to be isolated. In this embodiment of the electrode, monitoring for change in resistance can either be between Melt and electrode, or between the two electrode wires or between the electrode wires and the electrode sheath take place.
Falls die erfindungsgemäße Elektrode von einem wasserdurchlässigen Isoliermantel umhüllt ist, kann sie auch dazu verwendet werden, die beim Anfahren eines neuen Tiegels freiwerdende Feuchtigkeit zu messen. Diese Feuchtigkeit tritt in Form von Wasserdampf zwischen den Spulenwindungen an die Oberfläche. An den wassergekühlten Spulenleitern kondensiertIf the electrode according to the invention is from a water-permeable Insulating jacket is encased, it can also be used to measure the moisture released when a new crucible is started up. This moisture occurs in the form of water vapor between the coil turns to the surface. Condensed on the water-cooled coil conductors
909850/0189909850/0189
ZFE/fM F 1 (67CaO0O/KE>ZFE / fM F 1 (67CaO0O / KE>
31.5.1978 572/78May 31, 1978 572/78
-VS--VS-
der Dampf zu Wasser. Dieses Wasser vermindert die elektrische Kriechfestigkeit der Spulenisolation, so daß es beim Anlegen der Spulennennspannung zu erheblichen Kriechströmen zwischen .den Windungen kommen kann, zu Glimmerscheinungen und zu überschlagen mit anschließendem Windungsschluß. Der Ofen muß deshalb so lange mit verminderter Spannung betrieben werden, bis die Feuchtigkeit weit genug abgebaut ist. In Ermangelung einer objektiven Meßmethode ist man bisher nur auf Erfahrungswerte angewiesen. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spiralelektrode kann jedoch aus dem gemessenen Isolationswiderstand zwischen Elektrode und Spule oder zwischen zwei Elektroden auf den Wassergehalt der Tiegelwand geschlossen werden.the steam to water. This water reduces the electrical creep resistance of the coil insulation, so that it does so when it is applied the coil nominal voltage can lead to significant leakage currents between .the windings, to glimmer phenomena and to flashover with subsequent interturn fault. The stove must therefore operated with reduced voltage until the moisture has broken down sufficiently. In the absence of one With the objective measurement method, one has so far only been dependent on empirical values. Using the spiral electrode according to the invention can, however, from the measured insulation resistance between electrode and coil or between two electrodes conclusions can be drawn about the water content of the crucible wall.
909850/0189909850/0189
7ίΤ'Ρ<(Γ 1 (f-7>7ίΤ'Ρ <(Γ 1 (f-7>
Claims (7)
einem äußeren (1.1) und einem inneren (1.3) Topf mit dazwischenliegender Wärmeisoli. rschicht (1.2) besteht, und daß die Elektrode (15, 16) in dieser Schicht (1.2) eingelegt ist.7. induction crucible furnace according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the crucible (1) from
an outer (1.1) and an inner (1.3) pot with thermal insulation in between. r layer (1.2) consists, and that the electrode (15, 16) is inserted in this layer (1.2).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782824590 DE2824590A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | INDUCTION CRUCIBLE FURNACE |
| EP79101680A EP0005838B1 (en) | 1978-06-05 | 1979-05-31 | Induction crucible furnace |
| AT79101680T ATE120T1 (en) | 1978-06-05 | 1979-05-31 | INDUCTION FURNACE. |
| JP7051979A JPS5528488A (en) | 1978-06-05 | 1979-06-05 | Induction furnace for crucible |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782824590 DE2824590A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | INDUCTION CRUCIBLE FURNACE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2824590A1 true DE2824590A1 (en) | 1979-12-13 |
Family
ID=6041065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782824590 Withdrawn DE2824590A1 (en) | 1978-06-05 | 1978-06-05 | INDUCTION CRUCIBLE FURNACE |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0005838B1 (en) |
| JP (1) | JPS5528488A (en) |
| AT (1) | ATE120T1 (en) |
| DE (1) | DE2824590A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4008007A1 (en) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Fuji Electric Co Ltd | INDUCTION HEATER FOR MELTING METAL |
| DE4125395A1 (en) * | 1990-08-01 | 1992-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | MELTING INDUCTION OVENS WITH A PROTECTIVE MEASURE AGAINST METALS WITH A LOW MELTING POINT |
| DE4329509A1 (en) * | 1992-09-03 | 1994-03-10 | Fuji Electric Co Ltd | Bridging prevention system for induction melting furnace - has wall temp. sensors connected to alarm, preventing furnace wall damage caused by metal bridge formation |
| EP2715262B1 (en) | 2011-05-23 | 2015-11-25 | Inductotherm Corp. | Electric induction furnace with lining wear detection system |
| US10598439B2 (en) | 2011-05-23 | 2020-03-24 | Inductotherm Corp. | Electric induction furnace lining wear detection system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR741578A (en) * | 1933-02-14 | |||
| FR675969A (en) * | 1928-06-05 | 1930-02-17 | Improvements to electric induction furnaces | |
| FR836760A (en) * | 1937-10-06 | 1939-01-25 | Swift Levick & Sons Ltd | Electric induction oven |
| DE742270C (en) * | 1940-01-20 | 1943-11-26 | Siemens Ag | Process for the production of an electric cable-like heating element |
| DE1127034B (en) * | 1959-05-29 | 1962-04-05 | Bbc Brown Boveri & Cie | Device for signaling the beginning and prevention of complete breakthroughs in the crucible |
| FR1298096A (en) * | 1961-08-17 | 1962-07-06 | Asea Ab | Process Improvements to Indicate Defects in Induction Melting Furnace Crucibles |
| DE2005240B2 (en) * | 1970-02-05 | 1971-08-05 | Norddeutsche Affinerie, 2000 Hamburg | Breakout warning on induction melting furn - aces |
-
1978
- 1978-06-05 DE DE19782824590 patent/DE2824590A1/en not_active Withdrawn
-
1979
- 1979-05-31 EP EP79101680A patent/EP0005838B1/en not_active Expired
- 1979-05-31 AT AT79101680T patent/ATE120T1/en not_active IP Right Cessation
- 1979-06-05 JP JP7051979A patent/JPS5528488A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4008007A1 (en) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Fuji Electric Co Ltd | INDUCTION HEATER FOR MELTING METAL |
| DE4125395A1 (en) * | 1990-08-01 | 1992-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | MELTING INDUCTION OVENS WITH A PROTECTIVE MEASURE AGAINST METALS WITH A LOW MELTING POINT |
| DE4329509A1 (en) * | 1992-09-03 | 1994-03-10 | Fuji Electric Co Ltd | Bridging prevention system for induction melting furnace - has wall temp. sensors connected to alarm, preventing furnace wall damage caused by metal bridge formation |
| US5479437A (en) * | 1992-09-03 | 1995-12-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Bridging protection apparatus for an induction furnace |
| EP2715262B1 (en) | 2011-05-23 | 2015-11-25 | Inductotherm Corp. | Electric induction furnace with lining wear detection system |
| US10598439B2 (en) | 2011-05-23 | 2020-03-24 | Inductotherm Corp. | Electric induction furnace lining wear detection system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0005838B1 (en) | 1981-07-22 |
| EP0005838A1 (en) | 1979-12-12 |
| ATE120T1 (en) | 1981-08-15 |
| JPS5528488A (en) | 1980-02-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2157530C3 (en) | Elongated heat-generating device in the form of a tube | |
| EP0218867B1 (en) | Magnet coil | |
| EP0519231A2 (en) | Warning installation for induction smelt furnace | |
| EP0005838B1 (en) | Induction crucible furnace | |
| DE8419923U1 (en) | FIREPROOF STONE, ESPECIALLY GAS PULSE STONE | |
| DE2333956B2 (en) | Furnace for melting or holding metals | |
| DE6605816U (en) | ELECTRODE IN CONTACT WITH A MELT | |
| DD238700A5 (en) | CHANGE ELECTRODE FOR A DC ELECTRIC MELTING FURNACE | |
| DE102018203609B4 (en) | Method and device for detecting a temperature on a heating element | |
| DE496462C (en) | Electric induction furnace for melting or treating substances in heat | |
| DE4322463A1 (en) | Early-warning device for induction melting furnaces | |
| DE2847946C2 (en) | DC powered arc furnace | |
| DE1278005B (en) | Superconducting magnet coil | |
| DE697555C (en) | High frequency induction furnace | |
| DE1996595U (en) | PROTECTIVE DEVICE FOR ELECTRIC COILS | |
| DE19602249A1 (en) | Early warning system for molten metal break-through in induction furnaces | |
| DE645063C (en) | Transformer with coils isolated by molten glass | |
| DE1483039B2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATION OF ALTERNATING VOLTAGES ON A RESISTANCE HEATING DEVICE | |
| DE726445C (en) | Electrically heated hearth melting furnace for melting light metals or their alloys | |
| DE828894C (en) | Channelless induction melting furnace with a stamped crucible | |
| DE1127034B (en) | Device for signaling the beginning and prevention of complete breakthroughs in the crucible | |
| DE529243C (en) | Process for cooling the induction windings of electrical induction ovens | |
| DE3105129A1 (en) | EQUIPMENT OF TAPE HOLE OF A MELTING FURNACE FOR NON-METAL MATERIALS | |
| DE338682C (en) | Electric induction furnace and procedure for its operations | |
| DE644657C (en) | Induction furnace without iron core |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |