DE2320347A1

DE2320347A1 - Crucible with electrically heated base - and resistance elements arranged across base in ceramic lining

Info

Publication number: DE2320347A1
Application number: DE19732320347
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Buerger; Paul Junghanns
Original assignee: ENGSTFELD WILH FA
Current assignee: ENGSTFELD WILH FA
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1974-11-07

Abstract

The elements may run in parallel closed cavities or in parallel open grooves along ceramic blocks, one to each block. In the case of closed cavities a ceramic mass may surround each element. Between the blocks are seals of expansion compensating matl. The elements can be graphite or SiC rods. the appts. is used for holding or melting metals esp. light metal or Zn alloy.

Description

Elektrisch beheizter Tiegel Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Tiegel zum Schmelzen und Warmhalten von Metallen, insbesondere Leichtmetall- oder Zinklegierungen. Electrically heated crucible The invention relates to an electrically heated crucible heated crucible for melting and holding metals, especially light metal or zinc alloys.

Es sind Bauformen bekannt, bei denen der die Schmelze enthaltende Eisentiegel in ein Gehäuse aus Isolationsmaterial eingelassen ist. Letzteres weist elektrische Heizwiderstände auf, deren Strahlungswärme die Tiegelwandung von außen beheizen sollen. Eine derartige Ausgestaltung hat sich nicht bewährt, und zwar bedingt durch die getrennte Anordnung von Eisentiegel und das diesen aufnehmende Gehäuse. Es tritt bei einer solchen Ausgestaltung durch das Wärme ge fälle ein hoher Energieverlust-auf, da nur Strahlungswärme auf die Außenfläche der Tiegelwandung übertragen wird. Zudem führt das hohe Wärme ge fälle zu einer großen Beanspruchung des Tiegelwerkstoffes. Sodann tritt durch die im Glühbereich liegende Erhitzung eine Verzunderung der Tiegelwand auf, so daß sich als größter Nachteil ein häufiges Auswechseln bzw. eine erhöhte Wartung des Eisentiegels herausstellt.There are known designs in which the melt containing Iron crucible is embedded in a housing made of insulation material. The latter shows electrical heating resistors, whose radiant heat penetrates the crucible wall from the outside should heat. Such a design has not proven its worth, to a limited extent by the separate arrangement of the iron crucible and the housing that accommodates it. With such a design, the heat gradient causes a high loss of energy, because only radiant heat is transferred to the outer surface of the crucible wall. In addition the high heat gradient leads to a high level of stress on the crucible material. The heating in the annealing area then causes scaling of the crucible wall so that the greatest disadvantage is frequent replacement or increased Maintenance of the iron crucible turns out.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen gattungsgemäßen Tiegel von verschleißwiderstandsfähigem, gebrauchsgünstigen Aufbau zu schaffen, welcher durch vorteilhafte Anordnung der elektrischen Beheizung mit geringerem Energiebedarf arbeitet.The invention has the task of providing a generic To create crucibles of wear-resistant, user-friendly structure, which due to the advantageous arrangement of the electrical heating with lower energy consumption is working.

Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfinderischen Lösung dar.The subclaims represent advantageous embodiments of the inventive Solution.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bestehen im wesentlichen darin, daß Tiegelgefäß und elektrische Beheizung eine zusammengehörige Baueinheit bilden. Es liegt nunmehr ein keramisch ausgekleidetes Gießgefäß vor. Das sich längs der Bodeninnenfläche erstreckende keramische Futter dient dabei noch zur Aufnahme der lleizwiderstandselemente.The advantages of the embodiment according to the invention essentially exist in the fact that the crucible vessel and electrical heating form an integral structural unit form. There is now a ceramic-lined casting vessel. The lengthways The ceramic lining extending from the inside of the floor is used to hold it the electrical resistance elements.

Für das keramische Futter ist ein gut leitendes Material verwendet, so daß in Verbindung mit der unmittelbaren Beheizung der Schmelze ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet ist,das heißt, die erfindungsgemäße Ausgestaltungarbeitet mit geringerem Energiebedarf. Die keramische Auskleidung einschließlich Futter ist so beschaffen, daß sie von der flüssigen Schmelze, insbesondere einer Leichtr.etallegierung, kaum benetzbar ist. Demzufolge erhöht sich auch die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Tiegels. Durch Ausbildung vorzugsweise der Bodeninnenfläche als ineinandergefugte Fassonsteine liegt auch eine günstig montierbare Bauform des erfindungsgemäßen Tiegels vor. Hierzu trägt noch die Tatsache bei, daß die entsprechenden Fassonsteine Hohlräume zur Aufnahme der Heizelemente aufweisen. Bei letzteren handelt es sich vorzugsweise um Chromnickelmaterial. Zwecks einer stabilen und lagensicheren Anordnung der Heizelemente sind die diese aufnehmenden Hohlräume mit einer entsprechenden Keramikmasse ausgefüllt. Wie gefunden wurde, eignet sich insbesondere hierfür Aluminiumoxyd (A1203).Etwaige Spannungen zufolge der auftretenden hohen Temperaturunterschiede werden durch die in die entsprechenden Verbundfugen eingelegten Isolations- und Dehnungsausgleich-Dichtungen gefahrlos aufgenommen.A highly conductive material is used for the ceramic lining, so that in connection with the direct heating of the melt a high degree of efficiency is guaranteed, that is, the embodiment according to the invention operates with less Energy requirements. The ceramic lining, including the lining, is designed in such a way that that they hardly come from the liquid melt, especially a light metal alloy is wettable. As a result, increases also the life of the invention Crucible. By preferably designing the inner surface of the floor as interlocking Facing bricks are also a favorably mountable design of the crucible according to the invention before. The fact that the corresponding facade stones have cavities also contributes to this have for receiving the heating elements. The latter are preferably to chrome nickel material. For the purpose of a stable and secure arrangement of the heating elements the cavities receiving these are filled with a corresponding ceramic mass. As has been found, aluminum oxide (A1203) is particularly suitable for this Stresses due to the high temperature differences that occur are caused by the Insulation and expansion compensation seals inserted in the corresponding connection joints safely recorded.

Dieselben verhindern auch, daß Schmelzmaterial in die Verbundfugen eintreten kann. Indem den Fassonsteinen eine aus geeignetem Material bestehende Unterfütterungsschicht zugeordnet ist, wird einerseits der Vorteil eines erhöhten Wirkungsgrades und andererseits der eines festen Sitzes der Fassonsteine erzielt. Diese Unterfütterungsschicht gestattet es sogar, die Fassonsteine mit zur Unterfütterung hin offenen Längskanälen zur Aufnahme der Heizelemente auszugestalten. Dies erlaubt eine vereinfachte Herstellung der Fassonsteine.They also prevent melt material from getting into the joint can occur. By adding a suitable material to the facade stones Associated relining layer is on the one hand the advantage of increased Efficiency and on the other hand that of a tight fit of the facade stones achieved. This relining layer even allows the Facade stones to be designed with longitudinal channels open towards the lining for receiving the heating elements. This allows a simplified production of the facade stones.

Durch die Anordnung der mit den Hohlräumen der Fassonsteine fluchtenden Durchführungsöffnungen in den Tiegelseitenwänden können die Heizelemente nach nahezu beendigter Montage des Tiegels in die Hohlräume eingesetzt werden. Auch ist dadurch die Möglichkeit gegeben, ein defektes Heizelement gegen ein anderes einfach auszutauschen. Anstelle der vorbeschriebenen Heizelemente lassen sich auch geeignete keramische Heizstäbe einsetzen. Dieselben können dabei zusammen mit der Futterauskleidung verlegt werden. Vorzugsweise eignen sich für diese Heizstäbe Graphit- oder SiC-Heizelemente, die sich durch den elektrischen Strom bis auf ca. 2000 Grad C erwärmen lassen.By arranging the ones that are aligned with the cavities in the facade stones Feed-through openings in the crucible side walls can be used by the heating elements after almost Completed assembly of the crucible can be used in the cavities. Also is by it given the possibility of simply exchanging a defective heating element for another. Instead of the heating elements described above, suitable ceramic ones can also be used Insert heating elements. The same can be laid together with the lining will. Graphite or SiC heating elements are preferably suitable for these heating rods, which can be heated up to approx. 2000 degrees C by the electric current.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht gegen eine mit dem-erfindungsgemäßen Tiegel bestückte Kokillen-Gießmaschine, Fig. 2 einen Vertikal-Querschnitt durch den Tiegel, Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Fassonsteine.An embodiment of the invention is illustrated in FIGS. 1 to 4 explained. Show it: Fig. 1 is a side view against one with the inventive Mold casting machine equipped with crucibles, FIG. 2 shows a vertical cross section through the crucible, FIG. 3 the section along the line III-III of FIG. 2 and FIG modified embodiment of the facade stones.

Die den er£ifldungsgemäßen Tiegel 1 aufnehmende Gießmaschine besitzt das Maschinengestell 2. Um dessen obere Drehzapfen 3 ist der Tiegel 1 schwenkbar angeordnet.The casting machine accommodating the crucible 1 according to the invention has the machine frame 2. The crucible 1 can be pivoted about its upper pivot 3 arranged.

Zum Schwenken des gemäß Fig. 1 in der Ruhelage befindlichen Tiegels 1 dient der Hubzylinder 4, welcher durch Ausfahren.For pivoting the crucible located in the rest position according to FIG. 1 1 is used by the lifting cylinder 4, which by extending.

seiner Kolbenstange 5 das Schwenken des Tiegels 1 veranlaßt.its piston rod 5 causes the crucible 1 to pivot.

An seiner vorderseitigen sind 6 trägt der Tiegel 1 die Gießschnauze 7, der eine Halbkokille 8 zugeordnet ist.The crucible 1 carries the pouring spout on its front 6 7, to which a half-shell 8 is assigned.

Diese Halbkokille 8 bildet mit der zugehörigen anderen Halbkokille 9 die Gießform. Die Halbkokille 9 sitzt an einem Schwenkarm 10, der von einem nicht dargestellten Hubzylinder in die strichpunktierte Lage gemäß Fig. 1 verschwenkt werden kann. Das Verschwenken des Armes 10 geschieht jedoch vor den Kippen des Tiegels 1 durch den Hubyzlinder 4.This half-shell 8 forms with the associated other half-shell 9 the mold. The half shell 9 sits on a swivel arm 10, which is not of one The lifting cylinder shown is pivoted into the dot-dash position according to FIG. 1 can be. However, the pivoting of the arm 10 takes place before the crucible is tilted 1 by the Hubyzlinder 4.

Der Schmelzspiegel x erstreckt sich bei in Ruhelage befindlichem Tiegel 1 bis in den Bereich der Gießschnauze 7.The melting level x extends when the crucible is in the rest position 1 to the area of the pouring spout 7.

Im einzelnen besitzt der erfindungsgemäße Tiegel im Querschnitt eine muldenform, die von Seitenwänden abgegrenzt ist. Die Bestandteile des Tiegels sind die äußere, aus Stahlblech bestehende Ummantelung 11. Innenseitig dieser Ummar.-elung erstreckt sich eine aus Asbest bei stehende Isolierschicht 12. Gegen diese legt sich die die Gefäßmantelwand 13 bildende Wärmeisolationsschicht an.In detail, the crucible according to the invention has a cross section trough shape, which is delimited by side walls. The components of the crucible are the outer casing made of sheet steel 11. Inside this casing extends an asbestos standing insulating layer 12. Against this lays the thermal insulation layer forming the vessel jacket wall 13 adjoins.

Die Gefäßmantelwand 13 nimmt die keramischen Tiegelseitenwände 14 und das sich längs der Bodeninnenfläche erstreckende keramische Futter 15 auf. Die Tiegelseitenwände 14 und das Futter 15 bestehen aus einer solchen Keramik, die von der flüssigen Schmelze, insbesondere Aluminiumlegierungen, kaum benetzbar ist.The vessel jacket wall 13 accommodates the ceramic crucible side walls 14 and the ceramic liner 15 extending along the bottom inner surface. the Crucible side walls 14 and the lining 15 are made of such a ceramic that of the liquid melt, in particular aluminum alloys, is hardly wettable.

Das sich längs der Bodeninnenfläche erstreckende keramische Futter 15 weist die in Verbund zueinander verlegten Fassonsteine 16 und 17 auf. Dieselben ruhen auf einer Unterfütterungsschicht 18, bspw. Hochtemperatur-Isolierstoff, welche Unterfütterungsschicht ihrerseits auf der Gefäßmantelwand 13 aufliegt. Gemäß Fig. 3 weisen die Fassonsteine 16,17, im Querschnitt gesehen, an der einen Längsseite trapezförmige Erhöhungen 19 und an der anderen gegenüberliegenden Längsseite trapezförmige Nuten 20 auf. Erhöhungen 19 und Nuten 20 bilden dabei den Verbundeingriff der Fassonsteine. Die Verbundfugen 21 zwischen den Fassonsteinen 17 sind mit aus Hochtemperatuw-Istolierstoff bestehenden Isolat tions-und Dehnungsausgleich-Dichtungen D ausgefüllt. Gleiches gilt für die Verbundfugen 22 zwischen Tiegelseitenwänden 14 und Fassonsteinen 16,17. Durch diese Dichtungen werden Spannungen ausgeglichen. Zum anderen verhindern sie das Eindringen von Schmelze.The ceramic lining extending along the inner surface of the floor 15 has the facade stones 16 and 17 laid in combination with one another. The same rest on a lining layer 18, for example high-temperature insulating material, which The lining layer in turn rests on the vessel jacket wall 13. According to Fig. 3, the facade stones 16, 17, seen in cross section, have on one long side trapezoidal elevations 19 and trapezoidal on the other opposite longitudinal side Grooves 20. Elevations 19 and grooves 20 form the composite engagement of the facade stones. The composite joints 21 between the facade stones 17 are made of high-temperature insulating material existing insulation and expansion compensation seals D filled out. Same thing is applicable for the composite joints 22 between crucible side walls 14 and facade stones 16,17. These seals compensate for tensions. On the other hand, they prevent the penetration of melt.

Beim Ausführungsbeispiel sind die Fassonsteine 16 mit im Querschnitt kreisförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Hohlräumen 23 ausgestattet. Diese Hohlräume 23 nehmen die Heizelemente 24 auf. Umgeben sind die Heizelemente 24 von die Hohlräume 23 ausfüllender Keramikmasse 25. Für letztere eignet sich vorzugsweise Aluminiumoxyd.In the exemplary embodiment, the facade stones 16 are with in cross section circular, longitudinally extending cavities 23 equipped. These Cavities 23 accommodate the heating elements 24. The heating elements 24 are surrounded by Ceramic compound 25 filling the cavities 23. The latter is preferably suitable Aluminum oxide.

In den Tiegelseitenwänden sind mit den Hohlräumen 23 der Fassonsteine 16 fluchtende Durchführungsöffnungen 26 vorgesehen. Letztere werden von mit einem Anschlagbund 27' ausgestalteten Keramikhülsen 27 durchsetzt, die um einen gewissen Betrag in die Hohlräume 23 hineinragen.Umgeben sind die Keramikhülsen 27 von aus Hochtemperatur-Isolierstoff bestehenden Dichtungen 28. Diese sind ihrerseits umfaßt von einem von der Ummantelung 11 ausgehenden Kragen 29, der die ihm zugeordnete Durchführungsöffnung 26 formschlüssig ausfüllt.In the crucible side walls with the cavities 23 of the facade stones 16 aligned feed-through openings 26 are provided. The latter are made by having a Stop collar 27 'configured ceramic sleeves 27 penetrated, which around a certain Amount protrude into the cavities 23. The ceramic sleeves 27 are surrounded by High-temperature insulating material existing seals 28. These in turn are included from one of the sheath 11 outgoing collar 29 of the it fills through opening 26 assigned to it in a form-fitting manner.

Im Bereich der Keramikhülsen 27 sind die Tiegelseitenwände mit einer nach innen hin gerichteten Abstufung 30 für den Energie-Anschluß versehen. Zwecks Erzielung eines Sehutzes und einer glatten-Bauform-ist jeder Abstufung 30 eine Deckplatte 31 zugeordnet.In the area of the ceramic sleeves 27, the side walls of the crucible are provided with a inwardly directed gradation 30 provided for the power connection. For the purpose of To achieve a visor and a smooth design, each gradation 30 is a cover plate 31 assigned.

Die Keramikhülsen 27 tragen die axial ausgerichteten Anschlußenden 32 der Elemente 24. Durch vorbeschriebene Ausgestaltung können die Elemente 24 nach beendigter Montage des Gießgefäßes eingesetzt werden . Auch ist dadurch eiein eventuelles Auswechseln der Elemente 24 gegeben.The ceramic sleeves 27 carry the axially aligned connection ends 32 of the elements 24. Due to the design described above, the elements 24 can according to can be used once the assembly of the casting vessel has been completed. This is also a possible Replacing the elements 24 given.

Von der Bodenwand der Ummantelung 11 gehen abwärts gerichtete Tragwinkel 33 aus, die zum Transport, beispielsweise mittels eines Gabelstaplers, dienen.From the bottom wall of the casing 11 go downwardly directed support brackets 33, which are used for transport, for example by means of a forklift.

Die Bodenwand der Ummantelung 11 weist eine bis zu den Fassonsteinen 16 führende Bohrung B auf, zur Aufnahme eines nicht dargestellten Thermofühlers.The bottom wall of the casing 11 has one up to the facade stones 16 leading hole B, for receiving a thermal sensor, not shown.

Bei in Betrieb befindlichem Tiegel wird diesem eine den Tiegelinnenraum abdeckende Haube 34 zugeordnet, siehe Fig. 1.When the crucible is in operation, it becomes the interior of the crucible assigned covering hood 34, see FIG. 1.

Aus der Fig. 4 geht eine abgewandelte Form der Fassonsteine hervor. Gemäß dieser Ausgestaltung besitzen die Fassonsteine 16' zur Unterfütterung 18 hin offene Längskanäle 35, die zur Aufnahme der Heizelemente 24 dienen. Ferner bilden die sich gegenüberliegenden Längsseitenwände dreieckförmige Erhöhungen 36 und entsprechende Vertiefungen 37 aus, welche zum Ineinanderfugen der Fassonsteine 16' dienen.4 shows a modified form of the facade stones. According to this embodiment, the facade stones 16 'have the lining 18 out open longitudinal channels 35 which serve to accommodate the heating elements 24. Further form the opposite longitudinal side walls triangular elevations 36 and corresponding Recesses 37, which are used to join the facade stones 16 '.

Die nicht mit einem Hohlraum versehenen Fassonsteine 17 können auch, anstatt wie dargestellt, einstückig ausgestaltet sein.The facade stones 17 not provided with a cavity can also instead of being designed in one piece as shown.

Anstelle der Elemente 24 lassen sich die Fassonsteine 16 mit Graphit- oder Sie-Heizelementen versehen, die einen entsprechenden Hohlraum der Fassonsteine ausfüllen. Diese Heizelemente werden dabei zweckmäßigerweise zusammen mit der Futterauskleidung bzw. den Fassonsteinen verlegt.Instead of the elements 24, the facade stones 16 can be made with graphite or you-provided heating elements that have a corresponding cavity fill in the facade stones. These heating elements are expediently combined laid with the lining lining or the facade stones.

Das Ausfüllen des Tiegels 1 mit der Metallschmelze erfolgt in der Regel mit schmelzflüssigem Metall. Es kann aber auch ein Schmelzen im Tiegel selbst vorgenommen werden.The crucible 1 is filled with the molten metal in the Usually with molten metal. But it can also melt in the crucible itself be made.

Claims

Expectations

1.) Electrically heated crucibles for melting and keeping metals warm, in particular light metal or zinc alloys, characterized by an electrical Resistance floor heating of the crucible vessel through into one along the inner surface of the floor extending ceramic liner (15) embedded heating elements.

2.) crucible according to claim 1, characterized in that the elements (24) formed heating in cavities (23,35) individual laid in connection with one another Fassonsteine (16,16 ') are arranged.

3.) crucible according to claims 1 and 2, characterized by a the cavities (23) of the facade stones (16) filling and the elements (24) embedding Ceramic mass (25) 4.) crucible according to claims 1 and 2, characterized in that that the composite joints (21,22) between the facade stones (16,17) with each other and the crucible side walls (14) by means of, for example, a high-temperature insulating material existing insulation and expansion compensation seal (D) are filled.

5.) crucible according to claims 1 and 2, characterized in that the facade stones (16, 17) with the interposition of a lining layer (18), the inside of a thermal insulation layer forming the vessel jacket wall (13) are held.

6.) crucible according to claims 1, 2 and 5, characterized in that that the heating element cavities as longitudinal channels open to the lining (18) (35) are formed.

7.) crucible according to claims 1 and 2, characterized in that in the crucible side walls with the cavities (23) of the facade stones (16) aligned Feed-through openings (26) are provided.

b.) Crucible according to claim 1, characterized in that the heating elements from ceramic heating rods laid together with the lining lining, preferably Graphite or SiC rods exist.

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