Dieses kompakte Buch behandelt die Verfahrenstechnik des Schmelzens,
Warmhaltens und Gießens von Metallen mit Induktionsanlagen. Dazu werden
die Grundlagen der induktiven Energieübertragung und die industrielle
Ausführung von Induktionsöfen soweit beschrieben, wie es für das
Verständnis der Produktionsprozesse notwendig ist. Farbige Abbildungen
verdeutlichen anschaulich die Thematik. Ebenso gibt es ein Kapitel über
die Schmelztechnologie der Metalle und ihrer Legierungen. Auf dieser
Grundlage werden die Auslegung und der Betrieb der Induktionsanlagen
für den Einsatz in Eisen- und Stahlgießereien, Stahlwerken sowie
NE-Metallgießereien und -halbzeugwerken dargestellt. Schwerpunkt ist
dabei die metallurgische Verfahrenstechnik.
Inhalt:
Einleitung; Grundlagen; Induktive Energieübertragung; Bauformen von
Induktionsöfen; Induktions-Tiegelofen; Elektromagnetische Rührer und
Pumpen; Ofenauslegung für das Schmelzen im Tiegelofen;
Schmelzmetallurgie von Eisen- und Nichteisen-Werkstoffen; Betrieb von
Induktionsanlagen in Eisengießereien; Schmelzen im
Induktionstiegelofen; Duplizieren, Warmhalten und Speicherschmelzen im
Tiegelofen; Warmhalten im Rinnenofen; Gießen mit druckbetätigten
Gießöfen; Kontinuierliche Flüssigeisenversorgung; Kontinuierliche
Flüssigeisenversorgung; Schmelzen von Stahlguss im
Induktionstiegelofen; Induktionstiegelöfen im Ministahlwerk;
Induktionsanlagen in der Aluminium-Industrie; Induktionsanlagen für
Kupferwerkstoffe; Induktionsanlagen für Zink etc.
Inhaltsverzeichnis
1;Titelseite;1 2;Innentitel;4 3;Impressum;5 4;Vorwort;6 5;Geleitwort;7 6;Inhaltsverzeichnis;8 7;1. EINLEITUNG;16 8;2. GRUNDLAGEN;18 8.1;2.1 Induktive Energieubertragung;18 8.2;2.2 Bauformen von Induktionsöfen;19 8.3;2.3 Induktions-Tiegelofen;20 8.3.1;2.3.1 Elektrischer Wirkungsgrad;20 8.3.2;2.3.2 Feldverlauf;22 8.3.3;2.3.3 Badbewegung;23 8.3.3.1;2.3.3.1 Baduberhöhung;23 8.3.3.2;2.3.3.2 Badströmung;24 8.4;2.4 Induktions-Rinnenofen;26 8.4.1;2.4.1 Wirkungsgrad;26 8.4.2;2.4.2 Elektromagnetisches Feld und Schmelzeströmung;27 9;3. AUFBAU DER TIEGELOFENANLAGE;30 9.1;3.1 Ofenkörper;31 9.1.1;3.1.1 Feuerfestauskleidung;31 9.1.1.1;3.1.1.1 Quarzitische Trockenmassen;32 9.1.1.2;3.1.1.2 Spinellbildende Trockenmassen;35 9.1.1.3;3.1.1.3 Zustelltechnik;36 9.1.2;3.1.2 Spule und Blechpaket;39 9.1.3;3.1.3 Kippgestell und Ofendeckel;41 9.2;3.2 Stromversorgung;43 9.2.1;3.2.1 Netz- und Mittelfrequenzanschluss;44 9.2.2;3.2.2 Parallel- und Serienschwingkreisumrichter;46 9.2.3;3.2.3 Netzruckwirkungen;47 9.2.4;3.2.4 Optimierung der Leistungsnutzung durch Tandemanordnung;49 9.2.5;3.2.5 Frequenzumschaltung;50 9.2.6;3.2.6 Magnetische Streufelder;51 9.3;3.3 Peripherie;53 9.3.1;3.3.1 Ruckkuhleinrichtungen;53 9.3.1.1;3.3.1.1 Ofenkuhlkreis;53 9.3.1.2;3.3.1.2 Elektrikkuhlkreis;55 9.3.1.3;3.3.1.3 Frostsicherheit und Einstellung der Wasserqualität;56 9.3.1.4;3.3.1.4 Abwärmenutzung;57 9.3.2;3.3.2 Chargiereinrichtungen;58 9.3.3;3.3.3 Abschlackeinrichtungen;61 9.3.4;3.3.4 Leitsysteme fur die Prozesssteuerung;63 9.4;3.4 Gesamtanlage;65 10;4. AUFBAU DES INDUKTIONSRINNENOFENS;70 10.1;4.1 Ofenkessel;70 10.1.1;4.1.1 Bauformen zum Warmhalten;70 10.1.2;4.1.2 Bauform zum dosierten Gießen;73 10.1.3;4.1.3 Bauformen zum Schmelzen;76 10.1.4;4.1.4 Feuerfestauskleidung;77 10.2;4.2 Induktoren;78 10.2.1;4.2.1 Bauformen;79 10.2.2;4.2.2 Feuerfestzustellung;82 10.3;4.3 Stromversorgung;83 10.3.1;4.3.1 Netzfrequenz-Einspeisung;83 10.3.2;4.3.2 Umrichter-Stromversorgung;84 10.3.3;4.4 Kuhleinrichtungen;84 11;5. ELEKTROMAGNETISCH
E RÜHRER UND PUMPEN;86 12;6. OFENAUSLEGUNG UND ENERGIEAUFWAND;88 12.1;6.1 Kenndaten fur das Schmelzen im Tiegelofen;88 12.1.1;6.1.1 Ofenleistung;88 12.1.1.1;6.1.1.1 Spezifische Enthalpie;88 12.1.1.2;6.1.1.2 Elektrische Verluste;91 12.1.1.3;6.1.1.3 Thermische Verluste;92 12.1.1.4;6.1.1.4 Ofenwirkungsgrad;93 12.1.1.5;6.1.1.5 Auslegung der Ofenleistung;93 12.1.2;6.1.2 Leistungsdichte und Ofengrenzleistung;94 12.1.3;6.1.3 Frequenz des Spulenstroms;96 12.1.4;6.1.4 Energiebedarf;97 12.1.5;6.1.5 Strompreisgestaltung und Lastmanagement;99 12.2;6.2 Kenndaten fur den Rinnenofen;101 12.2.1;6.2.1 Schmelzen von NE-Metallen;101 12.2.2;6.2.2 Warmhalten und Überhitzen von Eisenschmelzen;102 13;7. SCHMELZMETALLURGIE VON EISEN- UND NICHTEISEN-WERKSTOFFEN;104 13.1;7.1 Gusseisen;104 13.1.1;7.1.1 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm;104 13.1.2;7.1.2 Eisenguss-Sorten;107 13.1.3;7.1.3 Sauerstoffhaushalt der Schmelze und C/Si-Isothermen;111 13.1.4;7.1.4 Impfung und Keimbildung;115 13.1.5;7.1.5 Magnesiumbehandlung;118 13.1.5.1;7.1.5.1 Überschutt- und Sandwichverfahren;120 13.1.5.2;7.1.5.2 Cover-Tundish-Verfahren;120 13.1.5.3;7.1.5.3 GF-Konverter-Verfahren;121 13.1.5.4;7.1.5.4 Drahteinspul-Verfahren;123 13.1.5.5;7.1.5.5 Inmold-Verfahren;123 13.1.5.6;7.1.5.6 Weitere Mg-Behandlungsverfahren;123 13.1.6;7.1.6 Entschwefelung;124 13.1.7;7.1.7 Schmelzekontrolle;125 13.1.7.1;7.1.7.1 Gießkeilprobe;125 13.1.7.2;7.1.7.2 Thermische Analyse;125 13.2;7.2 Stahlguss;127 13.3;7.3 Aluminium;129 13.3.1;7.3.1 Primär- und Sekundäraluminium;129 13.3.2;7.3.2 Guss- und Knetlegierungen;131 13.3.3;7.3.3 Qualität der Aluminiumschmelze;134 13.3.4;7.3.4 Schmelzebehandlung;136 13.4;7.4 Kupferwerkstoffe;137 13.4.1;7.4.1 Kupfergewinnung;138 13.4.2;7.4.2 Kupfersorten und -legierungen;138 13.4.3;7.4.3 Oxidierendes und reduzierendes Schmelzen;140 14;8. BETRIEB VON INDUKTIONSANLAGEN IN EISENGIESSEREIEN;144 14.1;8.1 Schmelzen im Induktionstiegelofen;145 14.1.1;8.1.1 Verfahrenstechnische Merkmale;145 14.1.2;8.1.2 Induktionsofen gegenuber
Kupolofen;146 14.1.3;8.1.3 Netzfrequenz (NF)- oder Mittelfrequenz (MF)-Tiegelofen;148 14.1.4;8.1.4 Einsatzstoffe;150 14.1.4.1;8.1.4.1 Stahlschrott;150 14.1.4.2;8.1.4.2 Roheisen;152 14.1.4.3;8.1.4.3 Kreislaufmaterial;153 14.1.4.4;8.1.4.4 Gussbruch;153 14.1.4.5;8.1.4.5 Späne;153 14.1.4.6;8.1.4.6 Zuschlagstoffe;154 14.1.5;8.1.5 Herstellen der Schmelze;154 14.1.5.1;8.1.5.1 Gattierung und Beschickung;154 14.1.5.2;8.1.5.2 Einstellung der Sollzusammensetzung der Schmelze;156 14.1.5.3;8.1.5.3 Heizen auf Abstichtemperatur;158 14.1.5.4;8.1.5.4 Prozessgesteuerter Schmelzablauf;158 14.1.5.5;8.1.5.5 Ansatz- und Bruckenbildung;161 14.1.6;8.1.6 Absaugen der Rauchgase;162 14.1.7;8.1.7 Schmelzen von zinkbeschichteten Blechen;164 14.1.8;8.1.8 Späneschmelzen;167 14.1.8.1;8.1.8.1 Einsatz von losen Spänen;167 14.1.8.2;8.1.8.2 Schmelzen von Spänebriketts;169 14.1.9;8.1.9 Schmelzen von Eisenschwamm;169 14.1.9.1;8.1.9.1 Herstellung;169 14.1.9.2;8.1.9.2 Charakteristische Eigenschaften;170 14.1.9.3;8.1.9.3 Schmelzverfahren;171 14.1.9.4;8.1.9.4 Wirtschaftlichkeit;173 14.1.10;8.1.10 Verfahrensweise während Stillstandzeiten;174 14.1.11;8.1.10 Feuerfestverhalten;175 14.1.11.1;8.1.11.1 Chemischer Abtrag;175 14.1.11.2;8.1.11.2 Infiltration uber die Flussig- oder Dampfphase;176 14.1.11.3;8.1.11.3 Tiegeluberwachung;177 14.2;8.2 Duplizieren, Warmhalten und Speicherschmelzen im Tiegelofen;180 14.3;8.3 Warmhalten im Rinnenofen;183 14.3.1;8.3.1 Einordnung in den Fertigungskreislauf;183 14.3.2;8.3.2 Charakteristische Merkmale des Rinnenofens;185 14.3.3;8.3.3 Ofenfahrweise;187 14.3.3.1;8.3.3.1 Inbetriebnahme;187 14.3.3.2;8.3.3.2 Betriebsablauf;188 14.3.3.3;8.3.3.3 Automatische Prozessuberwachung;189 14.3.3.4;8.3.3.4 Induktorwechsel;190 14.3.3.5;8.3.3.5 Vorgehen bei Störfällen;190 14.3.4;8.3.4 Induktoruberwachung;191 14.3.5;8.3.5 Verschleißverhalten der Feuerfestauskleidung;194 14.3.5.1;8.3.5.1 Auswaschen;195 14.3.5.2;8.3.5.2 Infiltration;195 14.3.5.3;8.3.5.3 Rissbildung;196 14.3.5.4;8.3.5.4 Ansatzbildung;
197 14.3.6;8.3.6 Energieverbrauch und Wirtschaftlichkeit;198 14.4;8.4 Gießen mit druckbetätigten Gießöfen;199 14.4.1;8.4.1 Varianten und Merkmale der Teapot-Gießeinrichtung;199 14.4.2;8.4.2 Einsatz von beheizten und unbeheizten Gießeinrichtungen;201 14.4.3;8.4.3 Gießen von Mg-behandelter Schmelze;203 14.4.3.1;8.4.3.1 Ansatzbildung durch suspendierte Oxide;203 14.4.3.2;8.4.3.2 Magnesiumverdampfung;204 14.4.3.3;8.4.3.3 Magnesiumreaktionen mit Metalloxiden und Schwefel;204 14.4.3.4;8.4.3.4 Betriebserfahrungen;206 14.4.4;8.4.4 Gießen mit Zwischenpfannen;209 14.4.5;8.4.5 Stopfeneinrichtung fur automatisches Gießen;210 14.4.6;8.4.6 Gießen im geschlossenen Regelkreis;210 14.4.7;8.4.7 Integriertes Impfen;212 14.4.8;8.4.8 Prozesskontrolle;214 14.5;8.5 Kontinuierliche Flussigeisenversorgung;214 14.5.1;8.5.1 Schmelzzyklus einer Tandemanlage;215 14.5.2;8.5.2 Anlagenkonzepte fur die kontinuierliche Flussigeisenversorgung;215 14.5.2.1;8.5.2.1 Rinnenofen als Puffer;216 14.5.2.2;8.5.2.2 Tandemanlage als Schmelz- und Pufferaggregat;217 14.5.2.3;8.5.2.3 Gießofen als Puffer;218 14.5.3;8.5.3 Optimierte Auslegung der Schmelz- und Gießanlage;220 15;9. SCHMELZEN VON STAHLGUSS IM INDUKTIONSTIEGELOFEN;222 15.1;9.1 Frequenz und Gasaufnahme;223 15.2;9.2 Einstellen der Sollzusammensetzung;224 16;10. INDUKTIONSTIEGELÖFEN IM MINISTAHLWERK;226 16.1;10.1 Der Induktionsofen im Vergleich zum Lichtbogenofen;226 16.2;10.2 Aufgabenstellung fur den Schmelzbetrieb;227 16.3;10.3 Herstellung verschiedener Stahlsorten;228 16.3.1;10.3.1 Erschmelzen von Baustahl;228 16.3.2;10.3.2 Herstellen von legierten Stählen;230 16.4;10.4 Beispiel einer Induktions-Schmelzanlage zur Produktion von Baustahlknuppeln;231 16.4.1;10.4.1 Produktionszahlen;231 16.4.2;10.4.2 Auslegung der Induktionsanlage;231 17;11. INDUKTIONSANLAGEN IN DER ALUMINIUMINDUSTRIE;234 17.1;11.1 Einsatz des Tiegelofens in Formgießereien;234 17.1.1;11.1.1 Metallurgisch-verfahrenstechnische Vorteile;235 17.1.2;11.1.2 Duplizieren im Tiegelofen;236 17.1.3;1
1.1.3 Feuerfestverhalten;236 17.2;11.2 Schmelzen von Aluminiumspänen;237 17.3;11.3 Schmelzen in Halbzeugwerken;240 17.3.1;11.3.1 Beispiele bewährter Produktionsanlagen;241 17.3.2;11.3.2 Verhalten der Induktor-Feuerfestauskleidung;243 18;12. INDUKTIONSANLAGEN FÜR KUPFERWERKSTOFFE;246 18.1;12.1 Induktionsanlagen in Kupfer-Formgießereien;246 18.1.1;12.1.1 Schmelzen;246 18.1.2;12.1.2 Gießen von Kupferwerkstoffen mit druckbetätigten Gießöfen;247 18.2;12.2 Induktives Schmelzen in Halbzeugwerken;248 18.2.1;12.2.1 Rinnenofen mit Hochleistungsinduktoren;248 18.2.2;12.2.2 Einsatz von Tiegelöfen;251 18.2.2.1;12.2.2.1 Schmelzen von Messingspänen;251 18.2.2.2;12.2.2.2 Recycling von Kabelabfällen;253 18.2.2.3;12.2.2.3 Flexibles Schmelzen von Kupferlegierungen;254 19;13. INDUKTIONSÖFEN ZUM SCHMELZEN VON ZINK;256 19.1;13.1 Umschmelzen von Zinkkathoden;256 19.2;13.2 Schmelzen von Zinklegierungen;258 19.3;13.3 Bandverzinkung;259 20;Literatur;260 21;Stichwortverzeichnis;270 21.1;A;270 21.2;B;270 21.3;C;271 21.4;D;271 21.5;E;271 21.6;F;272 21.7;G;272 21.8;H;273 21.9;I;273 21.10;K;273 21.11;L;274 21.12;M;274 21.13;N;275 21.14;O;275 21.15;P;275 21.16;Q;276 21.17;R;276 21.18;S;276 21.19;T;277 21.20;U;278 21.21;V;278 21.22;W;278 21.23;Z;279
