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Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von chemisch hoch reaktionsfähigem Schmelzgut
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tropfschmelzen von festem (oder verfestigtem) Schmelze 6 gut im Vakuum, insbesondere von hoch reaktionsfähigen Metallen, wie Titan, Tantal u. dgl. Beim Schmelzen oder Umschmelzen derartiger Metalle kann das zu schmelzende Gut Verunreinigungen enthalten oder auch Lunker, Poren sowie Oberflächenfehler aufweisen. Das Schmelzgut kann beispielsweise eine poröse, durch Druck od. dgl. agglomerierte Masse sein. Zum Zweck der Reinigung oder fUr die Herstellung von Gussstücken, wie Stangen u. dgl., welche für eine weitere Verarbeitung bestimmt sind, muss dieses Material eingeschmolzen werden.
Die für weniger aktive Metalle üblichen Schmelz- und Gussverfahren können dafür nicht verwendet werden, denn die hoch aktiven Metalle greifen in geschmolzenem Zustand gewöhnliche Tiegel und Kokillen an.
Bei den meisten bisher industriell angewandten Verfahren zum Schmelzen und Giessen der hoch reaktionsfähigen Metalle wird mit Hilfe eines Lichtbogens geschmolzen, der zwischen einer selbstverzehrenden Elektrode und de : in einer ringförmigen Kokille befindlichen Schmelze übergeht. Das Schmelzgut schmilzt vom unteren Ende der sich verbrauchenden Elektrode ab und tropft in den im oberen Teil der ringförmigen Gussform ausgebildeten Metallsumpf. Das in der Gussform befindliche Metall verfestigt sich von der Peripherie nach innen und bildet oben eine Art Schüssel, in welcher sich ein Sumpf aus ge- schmolzenem Metall ansammelt. Auf diese Art wird eine Berührung zwischen dem äusserst aktiven geschmolzenen Metall und der Kupferform auf ein Minimum beschränkt.
Das erstarrte Metall wird konti- nuierlich oder halbkontinuierlich aus der unten offenen Kokille gezogen, so dass ein praktisch konstanter Schmelzspiegel in der Gussform aufrecht bleibt.
Dieses Verfahren weist beträchtliche Nachteile auf. So sollte die Wärmezufuhr an die sich verbrauchende Elektrode gerade hinreichen, um die gewünschte Geschwindigkeit des Schmelzens und Abtropfen aufrechtzuerhalten und die Wärmezufuhr an den Metallsumpf in der Kokille gerade genügen, um den Sumpf in geeigneter Grösse bzw. die Erstarrung in gewünschtem Ausmasse aufrechtzuerhalten. Eine unrichtige Verteilung der Heizenergie zwischen den beiden Elektroden oder ein unrichtiges Verhältnis zwischen Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr innerhalb der Gussform kann entweder eine zu starke Verkleinerung oder eine zu starke Vergrösserung des Metallsumpfes bewirken.
Die Verkleinerung bewirkt die Ausbildung von Hohlräumen, Poren und Oberflächenfehlern, während durch eine zu starke Vergrösserung des Sumpfes die chemische Wechselwirkung zwischen Schmelze und Kokille erhöht wird, wodurch die Gussform schnell zerstört und das gegossene Metall verunreinigt wird.
Beim Lichtbogenschmelzen hangt also der Verlauf des Giessvorganges davon ab, in welchem Verhältnis der selbstverzehrenden Elektrode einerseits und dem Metallsumpf anderseits Wärme zugeführt wird.
Eine genaue Regelung dieses Verhältnisses ist aber praktisch nicht möglich. Ausserdem muss das Verfahren chargenweise durchgeführt werden, da die sich verbrauchende Elektrode, welche unter dem Einfluss von enormen lokalisierten Stromdichten im Lichtbogen zwischen der sich verbrauchenden Elektrode und der geschmolzenen Metalloberfläche am Oberteil des Gussstückes schmilzt, relativ stark spratzt und dadurch ihre Umgebung mit verspritztem Metall verunreinigt. Zusätzlich müssen gute Führ- bzw. Befestigungseinrichtungen für die sich verbrauchende Elektrode vorgesehen sein, da diese auch in die Gussform reichen muss.
Hiebei ist die Gefahr von Kurzschlüssen mit den Kupferwänden der Gussform beträchtlich und beim Arbeiten in grossem Massstab können Explosionen auftreten, wenn infolge eines Kurzschlusses die Seitenwand der Gussform stellenweise schmilzt und die Kühlflüssigkeit in Berührung mit dem geschmolzenen Metall kommt.
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Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Das Verfahren gemäss der Erfindung betrifft ebenfalls ein Tropfzzhmelzen, wobei das Schmelzgut in einen Sumpf tropft, welraer am oberen Ende des erstarrten Gussstückes innerhalb einer gekühlten Kokille aufrechterhalten wird. Dieses Verfahren wird im Hochvakuum bei einem absoluten Druck von nicht mehr als ungefähr 1 Mikron Quecksilber durchgeführt.
Sowohl das sich verbrauchende Schmelzgut als auch der Schmelzgutsumpf sind als Anode geschaltet, welche durch Elektronen1Jombardement unter Hochspannung von einer oder mehreren Kathoden erhitzt werden. Die Erhitzung jeder Anode kann durch Regulierung des Elektronenstroms mschgemäss kontrolliert werden. Die Kathoden können aus einem vom Schmelzgut verschiedenen Material bestehen, ohne dass die Gefahr einer Verunreinigung des Giessgutes besteht. Im Gegensatz zum Bogenschmelzverfahren schmelzen die Kathoden nicht und es besteht auch keine Gefahr, dass sie mit den Anoden in Berührung kommen.
Infolge des Hochvakuums ist der Strom zwischen den Elektroden im wesentlichen ein Elektronenstrom, welcher die Anoden erhitzt, wenn die Elektronen auftreffen.
Die selbstverzehrende Anode ist vorzugsweise eine vertikal angeordnete Stange, welche oberhalb einer ringförmigen Gussform und koaxial mit dieser in gleiche Höhe angeordnet ist. In der Gussform befindet sich das Gussstück, an dessen oberem Ende ein Sumpf au em geschmolzenen Material ausgebildet ist. Nach einer Ausführungsform wird eine einzige ringförmige Kathode zum Beschuss sowohl des Schmelzgutes als auch des Sumpfes verwendet. Gemäss einer andern Ausführungsform werden zwei ringförmige Kathoden verwendet, eine über der andern, um so eine bessere Kontrolle der Wärmezufuhr zu erzielen.
In beiden Fällen werden Fckussierungselektroden verwendet, um die Elektronenstiahlen in die gewünschten Richtungen zu lenken.
Beim Verfahren gemäss der Erfindung kann die Erhitzung durch Regulierung des Elektronenstroms ge- nau kontrolliert werden ; insbesondere bei der Vorrichtung mit zwei Kathoden kam die Wärmezufuhr zu jeder Anode unabhängig reguliert und so jegliches gewünschtes Heizverhältnis aufrechterhalten werden.
Das Verfahren kann kontinuierlich über lange Zeiträume durchgeführt werden, ohne starkes Spratzen des geschmolzenen Metalles. Die Gefahr von Kurzschlüssen und Explosionen ist praklisch vermieden und das Verfahren arbeitet mit einem hohen Mass an Sicherheit.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung körnnen hoch reaktionsfähige MeM. lle auch durch sogenannte Zonenraffination gereinigt werden. Die Zonenraffination von solchen Metallen war bisher auf das Raffinieren von Stangen beschränkt, welche einen so geringen Durchmesser aufweisen, dass die Oberflä-
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Wenn sich das Material am Boden und an den Seiten des Sumpfes wiedeiverfestigt, so neigen die Verunreinigungen dazu, im Sumpf zu verbleiben und das wiederverfestigte Material ist reiner als das Schmelzgut. Das Verfahren kann so oft als gewünscht wiederholt werden, um so eine schrittweise Reinigung einer Stange oder eines Gussblockes zu bewirken.
Infolge der relativ geringen Geschwindigkeit des Schmelz-und Erstarrungsvorganges bei der Zonenraffination ist es wichtig, den Sumpf zusätzlich zu erhitzen, um stets eine hinreichende Materialmenge in geschmolzenem Zustand zu erhalten. Ausserdem können die Geschwindigkeit des Tropfschmelzens und die Wärmezufuhr an den Sumpf individuell genau reguliert werden. Überdies wird durch dieses Verfahren eine zusätzliche Reinigung durch das Freiwerden von Verunreinigungen in Gasform erzielt. Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung können Gussstücke und Stangen mit grossem Durchmesser der Behandlung unterworfen werden und es wird dadurch ein Zonenraffinationsverfahren in grossem Massstab auch für Materialien möglich, welche in geschmolzenem Zu- stand starke chemische Aktivität besitzen.
Die Zeichnungen dienen zu einer näheren, beispielsweisen Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung.
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lzontalschnitt entlang der Linie 2 - 2 von Fig. l und Fig. 3 ein schematischer Vertikalschnitt einer andern Ausführungsform.
Gemäss Fig. l wird das Gussverfahren innerhalb einer geschlossenen Kammer 1 durchgeführt, welche über eine Leitung 2, die mit einer üblichen Vakuumpumpe verbunden ist (nicht gezeigt) auf ein Hochvakuum evakuiert ist. Das Schmelzgut wird in Form einer Stange 3 durch eine übliche Vakuumdichtung 4 in die Vakuumkammer eingeführt. Die Stange 3 ist mit Hilfe der Leitung 5 geerdet. Die geerdeten
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Teile sind mit einer elektrischen Verbindung niederen Widerstandes mit der Erde, riem Ofen oder dem Rahmenwerk des Baustückes verbunden.
Die Stange 3 bildet eine selbstverzehrende Elektrode, welche mit ihrem unteren Ende über der ring- förmigen, oben und unren offenen Kupfergussform 6 und koaxial mit dieser angeordnet ist. Die Gussform 6 wird von einem Wassermantel 7 umgeben, welcher mit einem Einlassrohr 8 und einem Auslassrohr 9 versehen ist. Das von der Stange 3 geschmolzene. Material tropft in das obere Ende der Form 6 und bildet einen schmelzflüssigen Sumpf 10. Da vom geschmolzenen Material an die wassergekühlte Form 6 Wärme abgeleitet wird, verfestigt sich das Material von der Peripherie noch innen und vom Sumpfbodenaufwärts und bildet an seinem oberen Ende eine Mulde, welche den Materialsumpf aufnimmt und die Berührung zwischen dem geschmolzenen Material und der Gussform 6 auf ein Minimum beschränkt.
In dem Masse als das Schmelzen und Wiedererstarren fortschreiten, wird die Stange 3 kontinuierlich oder halbkontinuierlich gesenkt, um so ihr unteres Ende stets praktisch in gleicher Stellung innerhalb der Vakuumkammer zu halten ; das Gussstück 11 wird ebenfalls kontinuierlich oder halbkontinuierlich gesenkt, um den Spiegel der Schmelze im oberen Teil der Form 6 auf konstanter Höhe zu halten. Das Gussstück 11 wird dabei unten aus der Form 6 herausgezogen und kann aus der Vakuumkammer über eine Vakuunl- dichtung 12 üblicher Bauart ausgebracht werden.
Das Schmelzgut kann Verunreinigungen enthalten und Lunker, Poren oder Oberflächenfehler Bitwei- sen. Es kann ein poröser Formling sein, wie er beispielsweise durch Verpressen von gepulvertem oder granuliertem Material erhalten werden kann. Wenn das Verfahren auf geeignete Art reguliert wird, ist das Gussstück 11 relativ frei von Hohlräumen, Rissen, Poren und Oberflächenunregelmässigkeiten. Die Stange 3 kann auch aus einer Mischung von Pulvern oder Granulaten verschiedener Materialien bestehen, so dass der Gussblock 11 demgemäss eine Legierung dieser Materialien bildet.
Das Verfahren kann, wie erwähnt, auch zur Raffinierung verwendet werden, u. zw. zur Entfernung von flüchtigen Verunreinigungen, welche in das Hochvakuum entweichen, und auch zur Entfernung von Vemiueinigungen, welche im geschmolze- nen Sumpf verbleiben, wenn das vergossene Material wieder erstarrt.
Die für den Schmelz-und Giessvorgang erforderliche Wärme muss teils der selDstverzehrenden Elek- trode 3, teils dem Sumpf in der Kokille zugeführt werden. Das Mass der Wärmezufuhr zu der sich ver- brauchenden Elektrode bestimmt deren Schmelzgeschwindigkeit. Dem Sumpf muss so viel Wärme zugeführt werden, dass er in dem für den richtigen Ablauf des Erstarrungsvorganges erforderlichen Ausmass flüssig bleibt. Das Ausmass dieser Wärmezufuhr an den Sumpf hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere auch von der Kühlung der Gussform 6 ; es bestimmt die Tiefe des Sumpfes.
Wenn dem Sumpf 10 zu wenig Wärme zugeführt wird, so wird dieser zu klein werden und jeder von der Elektrode 3 abfallende Tropfen wird sich auf dem oberen Ende des Gussblockes schnell und unreelmässig verfestigen. Das Ergebnis wird dann ein Gussstück mit Hohlräumen, Rissen, Oberflächenunregel- mässigkeiten und andern unerwünschten Eigenschaften sein.
Die Kathode wird aus einer horizontalen ringförmigen Schleife aus Wolframdraht 13 gebildet,- Ihr Durchmesser ist etwas grösser als jener der Stange 3 und der des Gussstückes 11. Sie ist koaxial mit der Stange 3 und dem Gussstück 11, u. zw. zwischen der Stange 3 und der Form 6 angeordnet, so dass die von ihr emittierten Elektroden beide Anoden beschiessen können. Die beiden Enden 13'und 13"des Wolframdrahtes 13 führen über Isolatoren 14 und 15 durch eine Seitenwand der Vakuumkammer l. Die Isolatoren werden von kondensierenden Metalldämpfen durch Schutzschilder 16, 17 od. dgl. geschützt.
Ein Transformator 18, dessen Primärwicklung mit irgendeiner Wechselstromquelle und dessen Sekundärwicklung mit den beiden Enden 13'und 13"des Drahtes 13 verbunden ist, versorgt die Kathode mit dem für die thermionische Elektronenemission erforderlichen Heizstrom. Eine Gleichstromquelle 19 ist zwischen Erde und der Sekundärwicklung des Transformators 18 geschaltet und hält die Kathode auf negativem Potential gegenüber den beiden Anoden. Die Elektronen, welche das untere Ende der Stange 3 beschiessen, schmelzen nach und nach die sich verbrauchende Elektrode und geschmolzenes Metall tropft in den Sumpf 10, wie dies durch Tropfen 20 angedeutet wird. Die Elektronen, welche die Oberfläche des Sumpfes 10 beschiessen, halten eine hinreichende Menge des Materials in geschmolzenem Zustand, um so die Herstellung eines dichten Gusses sicherzustellen.
Eine wichtige Funktion erfüllt die ringförmige Fokussierungselektrode 21, welche die Kathode 13 umgibt. Eine Metallklammer 22 trägt die Kathode 13 und verbindet diese elektrisch leitend mit der Fokussierungselektrode 21, wodurch die letztere auf Kathodenpotential gehalten wird. Die ringförmige Fokussierungselektrode 21 hat einen nach innen offenen rinnenförmigen Querschnitt und schirmt die ringförmige Kathode ab. Die Elektrode 21 wird z. B. von Streifen 23 und 24 getragen, welche vom Oberteil der Vakuumkammer 1 herabhängen und von dieser durch Isolatoren 25,26 isoliert sind. Die Isolatoren
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werden gegen kondensierende Metalldämpfe z. B. durch Schilde 27,28 od. dgl. geschützt.
Die Fokussierungselektrode 21 wird auf Kathodenpotential gehaiten und inlolge des starken elektrischen Feldes zwischen Kathode und Anode besteht wenig Tendenz füi die von der Kathode emittierten Elektronen zur Fokussierungselektrode zu wandern. Die meisten der durch die Kathode 13 emittierten Elektronen bewegen sich von der Kathode einwärts und dann aufwärts zum unteren Ende der Elektrode 3 und'abwärts auf die Oberfläche des Sumpfes 10. Es werden die Elektronen nach ihrer Emittierung sofort konzentriert und es findet fast kein Beschuss der Gussform 6 statt, ebenso nicht der Seiten der Stange 3 und anderer Teile, welche nicht beschossen werden sollen.
Infolge des aufrechterhaltenen Hochvakuum ist der zwischen der Kathode und den beiden Anoden herrschende Stromfluss im wesentlichen ein Elektronenstrom. Der Widerstand der Raumladungsstrecke ist hoch und es wird eine Entladung mit relativ hoher Spannung und niedriger Stromstärke aufrechterhalten.
Diese Art der Elektronenentladung gestattet die Regulierung und Kontrolle der entwickelten Wärmeenergie mit einer Genauigkeit, welche beispielsweise mit einem elektrischen Lichtbogen oder allgemein mit einer Entladung mit geringem Widerstand gänzlich unmöglich wäre. In der unmittelbaren Nachbarschaft der beiden Anoden haben das geschmolzene und das schmelzende Metall genügend Dampfdruck, um einen ionisierbaren Dampf zu bilden und ausserdem kann das schmelzende Metall beträchtliche Mengen von absorbierten und adsorbierten ionisierbaren Gasen entwickeln, wodurch eine lonenwolke gebildet werden kann, welche bis zu einem gewissen Grad die elektronische Raumladung neutralisiert und so eine Entladungszone niedrigen Widerstandes unmittelbar an jeder Anode bildet.
Dies bewirkt, dass die Entladung ziemlich gleichförmig über beide Anoden verteilt wird, wodurch lokale Stromkonzenirationen praktisch vermieden werden, welche bei den bisherigen Tropfschmelzverfahren unter Verwendung von Lichtbögen die Ursache für ungleichmässige Erhitzungen, für das Spratzen von Metall und fur andere Schwierigkeiten sind.
Die gesamte Energiezufuhr kann durch Regulieren des durch die Gleichmomquelle 19 zugeführten Stromes kontrolliert werden, wodurch der gesamte, den Elektronenbeschuss verursachende, Strom reguliert wird. Die entwickelte Wärme ist gleich dem Quadrat des Elektronenstromes mal dem Widerstand des Raumladungsweges. Die Hochvakuumentladungsstrecke weist einen hohen Widerstand auf. Der ge-
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der Wärmezufuhr zur Elektrode 3 und der Wärmezufuhr zum Sumpf 10 kann durch Einstellen der Abstände der beiden Anoden von der Kathode 13 reguliert werden. Wird die Stange 3 etwas aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung gehoben, wird ein geringerer Anteil der durch die Kathode 13 emittierten Elektronen das untere Ende der Stange 3 und ein grösserer Anteil den Sumpf 10 beschiessen und damit die Wärmezufuhr an die Elektrode 3 gegenüber der Wärmezufuhr zum Sumpf 10 verkleinert werden.
Wird umgekehrt die Stange 3 etwas gesenkt, so wird ein grösserer Anteil der Elektronen das untere Ende der Stange 3 treffen und die Wärmezufuhr an die Stange 3 wird gegenüber der Wärmezufuhr an den Sumpf 10 erhöht.
Die in Fig. l gezeigte Anordnung mit einer einzigen Kathode arbeitet zufriedenstellend, wenn bei der relativen Verteilung der Wärmeenergie zwischen den beiden Anoden geringfügige Schwankungen als irreguläre Funktion der Zeit toleriert werden können. Wenn eine genauere Regulierung der Energieverteilung benötigt wird, z. B. zum Giessen von Gussstücken mit weniger Oberfläehenunregelmässigkeiten oder beispielsweise zum Zonenraffinieren, sollte die in Fig. 3 dargestellte Anordnung mit zwei Kathoden angewandt werden.
Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung ist im wesentlichen ähnlich der in Fig. l dargestellten, nur weist sie einen grösseren Abstand zwischen der selbstverzehrenden Elektrode 3 und dem Sumpf 10 auf und es wird je eine Kathode zum Beschuss je einer der beiden Anoden vorgesehen. In Fig. 3 sind die mit den entsprechenden Teilen der Fig. l übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In der Vorrichtung gemäss Fig. 3 sind die obere Kathode 13 und die Fokussierungselektrode 21 im wesentlichen identisch mit der Kathode und der Fokussierungselektrode der in Fig. l gezeigten Vorrichtung, nur ist in der Vorrichtung nach Fig. 3 die obere Kathode in einem relativ grossen Abstand vom Sumpf 10 angeordnet, wodurch die meisten der durch die Kathode 13 emittierten Elektronen das untere Ende der sich verbrauchenden Elektrode 3 beschiessen und erhitzen. Es ist daher die Schmelzgeschwindigkeit der Elektrode 3 im wesentlichen eine direkte Funktion der durch die Gleichstromquelle 19 zugeführten Energie und kann durch Regulierung der von der Kathode gelieferten Elektronen genau eingestellt werden.
Eine zweite ringförmige Kathode 29 und Fokussierungselektrode 30 sind im wesentlichen identisch mit der Kathode 13 und der Fokussierungselektrode 21, nur dass die zweite Kathode koaxial mit und unmittelbar über dem Sumpf 10 und in einem relativ grossen Abstand vom unteren Ende der sich verbrau-
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chenden Elektrode 3 angeordnet ist. Die meisten der von der unteren Kathode 29 emittierten Elektronen bombardieren daher die Oberfläche des Sumpfes 10 und erhitzen diesen. Die Kathode 29 wird durch einen Transformator 31 gespeist, welcher mit seiner Sekundärwicklung mit den beiden Enden 29'und 29"verbunden ist und dessen Primärwicklung mit irgendeiner Wechselstromquelle in Verbindung steht. Eine zweite Gleichstromquelle 32 ist zwischen die Sekundärwicklung des Transformators 31 und Erde geschaltet.
Die untere Kathode besitzt gegenüber dem Sumpf negatives elektrisches Potential, so dass dieser durch die von der unteren Kathode emittierten Elektronen beschossen wird. Mit Hilfe dieser Anordnung ist die der Oberfläche des geschmolzenen Sumpfes 10 zugefUhrte Wärme eine direkte Funktion der durch die Gleichstromquelle 32 zugeführten Energie (Quadrat des Elektronenstroms mal Widerstand der Raum- ladungsstrecke). Somit kann die Grösse des Sumpfes durch entsprechendes Einstellen der Gleichstromquelle 22 genau reguliert werden.
Die Anordnung gemäss Fig. 3 macht es möglich, mit hohem Genauigkeitsgrad sowohl die Schmelzgeschwindigkeit der Stange 3 als auch die dem Sumpf 10 zugeführte Wärmemenge unabhängig voneinander zu regulieren. Es ist lediglich notwendig, dass die beiden Kathoden 13 und 29 einen hinreichenden Abstand voneinander aufweisen, um jeglichen unerwünschten kreuzweisen Beschuss der Anoden durch die Kathoden zu verhindern. Dies kann sehr zufriedenstellend dadurch erzielt werden, dass zwischen den beiden Kathoden ein Vertikalabstand vorgesehen wird, welcher ungefähr gleich oder grösser ist als der grö- ssere der beiden. Anodendurchmesser (Elektrode 3'und Gussblock 11).
Mit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung können Gussstücke ausgezeichneter Qualität mit einem Minimum an Oberflächenunregelmässigkeiten leicht hergestellt werden. Diese Anordnung ist auch vorteilhaft für eine Zonenraffination anzuwenden, bei welcher die Schmelzgeschwindigkeit und die Grösse des Sumpfes 10 möglichst gleichmässig und genau reguliert sein sollen. Bei weniger hohen Anforderungen kann auch die in Fig. l gezeigte Anordnung mit guten Ergebnissen verwendet werden.
Bei einem typischen Gussverfahren, wie dies gemäss der vorliegenden Erfindung möglich ist, wurde die in Fig. l gezeigte Anordnung erfolgreich verwendet. Es wurden Titanelektroden und Schmelzblöcke
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einem 2, 45 mm starken Wolframdraht und eine Gleichstromquelle von 7000 V und einer gesamten Energiezufuhr von ungefähr 15 bis 20 kW.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung wurde erfolgreich erprobt unter Verwendung von etwa 7, 5 cm starken Titanelektroden und Schmelzblöcken, ringförmigen Kathoden mit etwa 10 cm Durchmesser aus 2,54 mm starkem Wolframdraht und mit einer Gleichstromquelle von ungefähr 7000 V für jede Kathode.
Der Schmelzbeginn der sich verbrauchenden Elektrode wurde bei einer Energiezufuhr von ungefähr 5 kW durch die Quelle 19 erreicht. Bei einer Energiezufuhr von 7 und 8 kW schmolz die Elektrode 3 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 75 cm pro Stunde. Unter diesen Bedingungen wurden dichte Gussstücke mit glatter Oberfläche bei einer Energiezufuhr von 12 bis 15 kW durch die Gleichstromquelle 32 zum Beschie- ssen des Sumpfes hergestellt. Ausserdem wurde ungefähr 1 kW Wechselstromenergie für jede Kathode zum Heizen der Kathode und Hervorrufen der thermischen Emission benötigt.
Das Verfahren zum Zonenraffinieren ist im wesentlichen das gleiche wie das Gussverfahren, nur dass zum Zonenraffinieren relativ langsame Schmelz- und Wiederverfestigungsgeschwindigkeiten verwendet werden, um während des Wiedererstarrens des Materials die Verunreinigungen im geschmolzenen Sumpf zurückzuhalten. Beim Zonenraffinieren kann das Schmelz- und Gussverfahren ein- oder mehrmals wiederholt werden, wobei der unmittelbar vorher gegossene unlock die sich verbrauchende Elektrode für das folgende Schmelzverfahren bildet, um so nach und nach die Reinheit des Gussstückes zu erhöhen.
Die Zeichnungen zeigen lediglich die wesentlichen Teile der Vorrichtung. In der Praxis werden ausserdem noch Hitzeschilder verwendet, um Wärmeströmungen von den heissen Teilen der Vorrichtung zu den Wänden der Vakuumkammer zu vermindern.
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