1/2 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013) HEFT 1/2Bild 2: Strömungsberechnung einer zweigeteilten Spule; linksNormaleinspeisung, rechts phasenverschobene EinspeisungBeeinflussung der Metallbewegung im TiegelofenTechnische LösungMulti-Frequenz-TechnikUmschalten z.B. von 250/125 HzPower-Focus-TechnikLeistungskonzentration im oberenoder unteren SpulenbereichNiederfrequenztechnikArbeitsfrequenz 100 Hzbis kleiner 30 HzProzessorientierte IGBT-TechnikVariable Frequenz (z.B. 250, stufenlos 100-33Hz)und Einsatz von Teilspulen mit phasenverschobenerEinspeisungTabelle 1: Beeinflussung der Metallbewegung im Tiegelofen4Aufkohlen von GusseisenLegierungsarbeitenINDULADLE –Induktiv beheiztes PfannensystemZiel dieser Entwicklung war es, ein transportables, induktivbeheizbares Gefäß zu konstruieren und zu bauen,welches von der Grundkonzeption her sowohl als Transport-und Warmhaltegefäß, aber auch als metallurgischesZusatzaggregat für Legierungsarbeiten und andere metallurgischeProzesse eingesetzt werden kann. Daraus ergibtsich die Anforderung, dass die Konzeption dieses Gefäßeseine über den reinen Warmhaltebedarf hinausgehendeLeistungsaufnahme des flüssigen Metalls und eineausreichende Badbewegung ermöglichen muss. Fernersoll prinzipiell auch das Arbeiten unter Vakuum möglichsein.An die elektrische Einspeisung ergeben sich darausdifferenzierte Anforderungen: Im einfachsten Fall wird essich um einen mit Netzfrequenz betriebenen Pfannenheizstandmit geringer Nennleistung handeln, im anderenFall wird eine leistungsstärkere Mittelfrequenzschaltanlagemöglichst in IGBT-Technik mit der Möglichkeit derFrequenzveränderung zum Einsatz kommen.Die bisher auf diesem Gebiet entwickelten Heizsystemefür Pfannen (Calidus [1], Fuji) haben aus unterschiedlichenGründen keine größere industrielle Anwendung gefunden.Eine Entwicklung neueren Datums stellt das SystemINDUREF (Induction Ladle Refining Furnace) dar,welches insbesondere für sekundärmetallurgische Anwendungenin der Stahlindustrie konzipiert wurde [2].Allerdings lassen die veröffentlichen Zahlen über den Gesamtwirkungsgradeiner 15-t-Einheit –er liegt bei 40 % –Zweifel an der Energieeffizienz aufkommen. Außer demBericht über einen Anwendungsfall im Jahre 2002 liegenkeine weiteren Informationen über den industriellen Einsatzdieses Systems vor.Basis des neuen Konzeptes von OTTO JUNKER ist dasinduktive Heizsystem für Transportpfannen der FirmaINDUGA [3], welchesweiterentwickeltund optimiertwurde. Dabeiwurde davonausgegangen, dassdurch entsprechendekonstruktiveÄnderungenübliche Transportpfannenfür dieseAufgabe umgerüstetwerden können,also keineneuen PfannenAnwendungsbeispieleSpäneschmelzen mit hohem Durchsatz,z.B. von Al-SpänenIntensive Legierungsarbeit, z.B. bei Al-LegierungenSpäneschmelzen, Schmelzen von feinkörnigenEinsatzstoffen, Metallpulver etc. z.B. Cr, FeMn, FeSiOberflächenreaktion zum ReinigenSchrottaufbereitung durch Recycling und Veredelungdito NiederfrequenztechnikKombination von hoher Durchsatzleistung und intensiverDurchmischung des gesamten Tiegels bei niedriger LeistungPilotanlagen zur Ermittlung des optimalen Arbeitspunktes inBezug auf Wärmeeintrag und Strömungsgeschwindigkeitunbedingt erforderlichsind. DieUmrüstung betrifftinsbesondere denEinbau eines sogenanntenmagnetischenFensters imunteren Teil derPfanne, um eineLeistungsaufnahmedes Pfannenmantelszu vermeiden.Damitwird erreicht, dass der Leistungseintrag aufgrund deselektromagnetischen Wechselfeldes wirkungsvoll direktin das Metallbad erfolgt und eine Erwärmung des Pfannenmantelsminimiert wird.Die Transportpfanne wird über Kran oder Stapler inden Heizstand positioniert. Der Heizstand ist so aufgebaut,dass die Induktionsspule die untere Hälfte des Pfannenmantelsumschließt. Der Aufbau ist also einem Kurzspulen-Tiegelofensehr ähnlich, allerdings bilden Pfanneund Heizstand zwei völlig separate Baueinheiten. Bild 3zeigt schematisch das Prinzip des Pfannenheizsystems.Bevor mit dem Pfannenumbau begonnen wurde, erfolgtenumfangreiche numerische Berechnungen unterschiedlichsterkonstruktiver Ausführungen zur Optimierungdes elektromagnetischen Feldes, um den Leistungseintragin das Metallbad zu maximieren, dies bei gleich-