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Vakuum-Schmelz- und -Giessverfahren und
Vorrichtung zur Durchführung derselben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen, Reinigen und Giessen von Metallen, insbesondere von chemisch hochreaktionsfähigen Metallen, wie Titan, Niob und Tantal u. dgl., mit Hilfe von Elektronenstrahlen im Vakuum, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung eignet sich zwar für verschiedene Giess- und Reinigungsverfahren, wird aber nachstehend an Hand des Stranggussverfahrens beschrieben.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch verschiedene Schritte des erfindungsgemässen Giessverfahrens, Fig. 2 schematisch im Schnitt einen erfindungsgemäss verwendbaren Ofen und Fig. 3 ebenfalls schematisch und im Schnitt einen andern erfindungsgsgemäss verwendbaren Ofen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird ein fester metallischer Einsatz durch Beschuss mit einem energiereichen Elektronenstrahl hoher Geschwindigkeit in regelbarer Weise geschmolzen.
Der Elektronenstrahl wird in eine Kokille gerichtet, die direkt unterhalb des Schmelzgut-Einsatzes angeordnet ist und das geschmolzene Metall aufnimmt. In der Kokille wird die Schmelze durch den Elek-
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werden bei diesem Verfahren aus dem Metall weitgehend entfernt. Erfindungsgemäss kann zwar ein einziger energiereicher Elektronenstrahl das Schmelzen und die weitere Erhitzung des zu giessenden Metalls bewirken, doch ist es-wie noch näher erläutert werden wird-vorteilhaft, mehrere Elektronenstrahlen zu verwenden.
Zum Giessen wird das Schmelzgut in Form eines Stabes (11, Fig. 1A) od. dgl. verwendet, der vertikal in geeignetem Abstand über einer offenen Kokille 12 angeordnet ist. Der Raum zwischen Stab 11 und Kokille 12 wird beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe 13 kontinuierlich auf Hochvakuum gehalten. Das Verfahren kann zwar mit verschiedenen Vakuumwerten durchgeführt werden, doch soll ein relativ hohes Vakuum aufrechterhalten werden, beispielsweise in einer Grössenordnung von 1,0 Mikron Quecksilbersaule oder weniger. Das Schmelzen und das anschliessende Erhitzen des geschmolzenen Metalls wird durch einen energiereichen Elektronenstrahl 14 (Fig. 1B) bewirkt, der schräg abwärts in das offene obere Ende der Kokille 12 gerichtet ist.
Zu diesem Zweck wird der Schmelzeinsatz 11 mit geregelter Geschwindigkeit vertikal abwärts in den energiereichen Elektronenstrahl vorgeschoben (Fig. 1C). Dabei trifft der Rand des Strahls auf den Schmelzeinsatz auf und führt ihm eine zum Schmelzen genügende Energie zu. Der geschmolzene Einsatz tropft vertikal in das obere Ende der Kokille 12, wo ihm der energiereiche Elektro nenstrahl weitere Wärme zuführt. Der Elektronenstrahl wird im beträchtlichen Abstand von der Kokille 12 erzeugt und besteht aus schnellen Elektronen, die im wesentlichen ihre ganze Energie an ihrer Ursprungsstelle erhalten, so dass die Strahlenergie nicht von einem bestimmten Potential der Kokille oder des darin enthaltenen Metalls abhängig ist.
Damit wird erreicht, dass auch einem ein grosses Volumen besitzenden Schmelzguteinsatz, beispielsweise einem Strang mit einem Durchmesser von etwa 15 bis 45 cm, die zu seiner Verflüssigung erforderliche Wärme zugeführt werden kann. In der offenen Kokille 12 ist ein Anfahrstück, z. B. Stöpsel, vorgesehen, auf den das geschmolzene Metall tropft ; die Kokille 12 ist gekühlt so dass die Schmelze in ihr erstarrt.
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Durch den Elektronenbeschuss wird dem flüssigen Metall im oberen Teil der Kokille 12 Wärme zuge- führt, so dass dieses auf eine erhöhte Temperatur gebracht und gegebenenfalls überhitzt wird. Während des Schmelzens des Schmelzguteinsatzes 11 und des anschliessenden weiteren Erhitzens der Schmelze durch Elektrcnenbeschuss geht eine beträchtliche Entgasung des Schmelzgutes vor sich, so dass eine vom
Schmelzeinsatz und dem in der Kokille 12 befindlichen flüssigen Metall wegführende Gasströmung ent- steht. Die kontinuierliche Evakuierung des Raumes zwischen Schmelzeinsatz und Kokille bewirkt eine ra- sche und wirksame Entfernung der aus dem geschmolzenen Metall freigesetzten Gase.
Trotzdem erfolgt eine gewisse Ionisierung des Gases oberhalb der Kokille, hauptsächlich durch vom Metall emittierte Se- kundärelektronen. Es wird somit oberhalb des in der Kokille befindlichen schmelzflüssigen Metalls ein
Plasma erzeugt, welches trachtet, den Elektronenstrahl oder die Elektronenstrahlen in die Metallache zu fokussieren. Da die Elektronenstrahlquelle an einer von dem Schmelzguteinsatz und der Schmelzlache verhältnismässig weit entfernten Stelle liegt, wird der Elektronenstrahl vom Schmelzguteinsatz, von den ihm entströmenden Gasen und von dem ihn fallweise umgebenden Plasma nicht oder nur wenig abgelenkt und trifft daher zur Gänze auf die Schmelzlache auf. Eine Ablenkung durch Gase, Dämpfe oder Ionen er- fahren nur Elektronenstrahlen niedriger Energie, die aber erfindungsgemäss nicht zum Schmelzen verwen- detwerden.
Da nur Hochspannungselektronenstrahlen verwendet werden, können auch die Elektronenstrah- len selbst leicht gesteuert werden.
An der Oberfläche des in der Kokille 12 erstarrten Metalls bildet sich eine muldenförmige Vertie- fung, die eine Lache aus geschmolzenem Metall enthält. Diese Lache wird durch die Energie des sie beschiessenden Strahls flüssig gehalten. Da die Aufrechterhaltung der Lache von der SchmelzgeschwindigkeitdesEinsatzstabes unabhängig ist, können in ihr auch langsam verlaufende Reinigungsreaktionen praktisch vollständig durchgeführt werden. Ausserdem kann auch in jenen Fällen, in denen sich ein Metall nur langsam in einem andern auflöst, in der Lache eine vollständige Legierungsbildung erzielt werden. Da das Metall in dem Masse abgezogen wird, in dem es in der Kokille erstarrt, erhält man ein kontinuierliches Verfahren ; der Strang 16 tritt durch das untere Ende der Kokille aus.
Er kann kontinuierlich oder schrittweise abgezogen werden, wobei Stränge jeder gewünschten Länge erhalten werden können. In jenen Fällen, in denen der Schmelzeinsatz denselben Durchmesser hat wie die Kokillenöffnung, beispielsweise beim Umgiessen von Strängen, ist es erwünscht, nicht nur einen vertikalen Vorschub des Schmelzeinsatzes, sondern auch eine seitliche Einstellung desselben vorzusehen.
Der Grund hiefür geht aus Fig. ID hervor, welche zeigt, dass während des Absenkens der Stab 11 zum Elektronenstrahl hin seitlich verschoben werden muss, um zu erreichen, dass das geschmolzene Gut stets in die am oberen Ende des Stranges 16 befindliche Lache tropft. Vorzugsweise soll das geschmolzene Metall stets etwa in die Mitte der Lache abtropfen ; wenn der Schmelzeinsatz denselben Durchmesser hat wie die Öffnung der Kokille 12, kann dies nur durch seitliche Verschiebung des Schmelzeinsatzes bewirkt werden. Bei Verwendung eines Schmelzeinsatzes, der im Durchmesser kleiner ist als die Kokillenöffnung, ist diese seitliche Verschiebung nicht erforderlich.
In einer abgeänderten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Giessverfahrens kann man an Stelle des in Fig. 1 dargestellten einzelnen Elektronenstrahls mehrere solche Strahlen verwenden, deren Quellen seitlich vom Schmelzeinsatz im Abstand voneinander angeordnet sind. Durch Fokussieren dieser Strahlen im oberen Ende der Kokille 12 kann man eine sehr wirksame Energieübertragung auf das in der Lache am oberen Ende des Stranges 16 befindliche Metall erzielen und gleichzeitig die erforderliche Ausgangsenergie jeder einzelnen Elektronenstrahlquelle beschränken. Dies ist besonders wünschenswert, weil man dann übliche Elektronenstrahlquellen verwenden kann.
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wie erwähnt, mit solchen hohen Elektronengeschwindigkeiten gewisse Vorteile verbunden sind.
Der durch die Verwendung mehrerer Elektronenstrahlquellen erzielte Vorteil ist teilweise darauf zurückzuführen, dass dadurch die von einer einzelnen Quelle abgegebene Elektronendicfite herabgesetzt werden kann, während angesichts der Tatsache, dass sich an der Oberfläche der Schmelzlache eine grosse Anzahl von Strahlen kreuzt, dort eine beträchtliche Gesamtelektronendichte vorhanden ist. Wie bei den üblichen Verfahren ist es bei Verwendung mehrerer, einander kreuzender Elektronenstrahlen erwünscht, dass sich diese Strahlen unter einem relativ grossen Winkel kreuzen, damit der Kreuzungsbereich der Strahlen möglichst klein ist. Es hat sich gezeigt, dass ein Strahleneinfallwinkel von 450 gegenüber der Vertikalen zweckmässig ist.
Durch diese Massnahme und durch die Verwendung einer sehr hohen Elektronenstrahlgeschwindigkeit (wodurch die gegenseitige Ablenkung der Strahlen auf ein Minimum herabgesetzt wird), wird die Wechselwirkung zwischen den Elektronenstrahlen minimal. Ein weiterer, durch die Verwendung mehrerer
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energiereicher Elektronenstrahlen erzielter Vorteil ist, dass die Notwendigkeit einer Seitwärtsbewegung des Schmelzeinsatzes entfällt, der Schmelzguteinsatz also nur vertikal abwärts zu der Kokille 12 hin vor- geschoben zu werden braucht.
Es hat sich gezeigt, dass sich bei dem nach den vorstehenden Angaben durchgeführten Giessverfahren auf der Oberseite des gegossenen Stranges eine Lache aus geschmolzenem Metall bildet, die eine ruhige
Oberfläche hat. Diese Tatsache ist beim Giessen sehr vorteilhaft, weil sie einen Strangguss ermöglicht.
Die kontinuierlich durchgeführte Evakuierung entfernt auch die während des Schmelzens aus dem Metall freigesetzten Gase und Dämpfe ; die Schmelzlache enthält daher bereits beträchtlich weniger okkludierte
Gase als der Schmelzguteinsatz. Die in dem geschmolzenen Metall eventuell noch enthaltenen Gase wer- den freigesetzt, indem die auf die Lache gerichteten energiereichen Elektronen dem flüssigen Metall weitere Wärme zuführen.
Infolge des relativ geringen Gasgehaltes der Lache geht ihre Entgasung ruhig, d. h. ohne Gasausbrüche vonstatten, so dass dabei kein flüssiges Metall verspritzt wird. Dadurch werden
Betriebsunterbrechungen vermieden ; ausserdem ermöglicht die relativ ruhige Oberfläche der Lache ein
Aufschwimmen von schwer löslichen Verunreinigungen zur Oberfläche der Schmelze, so dass diese nicht in den Strang eintreten. Ferner führt der relativ hohe Temperaturunterschied zwischen der gekühlten Ko- kille und der erhitzten Oberfläche der Lache zu einem beträchtlichen Wärmegefälle in der Schmelze und damit zu einer intensiven Rührwirkung, welche das Aufsteigen von flüchtigen Verunreinigungen zur Ober- fläche der Schmelze unterstützt.
Wenn derartige flüchtige Verunreinigungen die Oberfläche der Schmelze erreichen, werden sie durch die dort herrschende hohe Temperatur verflüchtigt, so dass der erhaltene
Strang im wesentlichen frei ist von Gasen und von Verunreinigungen mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur.
Nach dem vorstehend beschriebenen Giessverfahren erhält man gegossene Materialien mit hervorragenden Eigenschaften. Die Erfindung ermöglicht nicht nur ein wirtschaftliches Giessen von schwer schmelzbaren Materialien, wie Niob, Molybdän, Tantal und Wolfram, sondern auch eine derartige Reinigung dieser Materialien, dass ihr Gebrauchswert wesentlich verbessert wird. Beispielsweise sind die erfindungsgemäss gegossenen und gereinigten schwer schmelzbaren Metalle wesentlich besser verformbar als die auf andere Weise gegossenen Metalle. Ausserdem hat es sich gezeigt, dass die Beständigkeit gegenüber Umgebungseinwirkungen und die physikalischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen durch die erfindunggemässe Verarbeitung derartiger Metalle beträchtlich verbessert werden.
Die Erfindung eignet sich zwar insbesondere für die Reinigung und das Giessen von schwer schmelzbaren Metallen, doch werden sehr wünschenswerte Ergebnisse erfindungsgemäss auch beim Giessen verschiedener Legierungen erzielt. Beispielsweise hat es sich gezeigt, dass beim Elektronenstrahlschmelzen von Legierungen auf der Grundlage von Eisen, Nickel und Kobalt bestimmte kritische Verunreinigungen, wie Schwefel und Phosphor, entfernt und in aus solchen Legierungen bestehenden Strängen die Unterschiede zwischen den Eigenschaften in der Quer- und der Längsrichtung beseitigt werden. Derartige erfindungsgemäss verarbeitete Legierungen zeigen gegenüber den auf andere Weise erzeugten eine bessere Verformbarkeit und wesentlich höhere Festigkeit, so dass sie beispielsweise für die Geschosserzeugung verwendet werden können.
Eine weitere Beschränkung der bisherigen Verfahren wird erfindungsgemäss insofern überwunden, als es jetzt möglich wird, auch aus schwer schmelzbaren Metallen und ihren Legierungen, aus welchen bisher nur Werkstücke kleiner Abmessungen gegossen werden konnten, grosse Gussstücke herzustellen.
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt : Fig. 2 zeigt einen Elektronenstrahlofen 21, dessen Gehäuse 22 mit einer Evakuierungseinrichtung 23 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 22 ist eine z. B. aus Kupfer bestehende und von einer zentralen Öffnung 26 durchsetzte Kokille 24 vorgesehen. Diese Kokille wird mit Wasser gekühlt, das durch den mit einer Zu-und Abflussleitung 28,29 versehenen Doppelmantel 27 fliesst. Vertikal im Abstand über der Kokille 24 ist ein Schmelzguteinsatz 31 angeordnet, der beispielsweise aus einem zylindrischen Stab aus schwer schmelzbarem Metall besteht.
Der Schmelzguteinsatz ist in einem Antriebsmechanismus 32 gehaltert, der geeignet ist, den Einsatz mit geregelter Geschwindigkeit vertikal abwärts zu der Kokille 24 hin vorzuschieben und gegebenenfalls auch die gewünschte seitliche Verstellung des Schmel insat7es zu bewirken. Dichtungsmittel 33 verhindern einen Lufteintritt in das Gehäuse 22. Durch wenigstens einen energiereichen Elektronenstrahl wird im Ofen 21 die zum Schmelzen des Schmelzeinsatzes und zur anschliessenden zusätzlichen Erhitzung der Schmelze in der Kokille 24 erforderliche Wärme erzeugt. Zu diesem Zweck ist eine Elektronenstrahlquelle 34 vorgesehen, die sich wenigstens teilweise in das Innere der Kammer 22 erstreckt und gegen deren Wand abgedichtet ist.
Die Elektronenstrahlquelle 34 kann von einer üblichen Stromquelle mit Regeleinrichtung 36 gespeist werden, die beispielsweise ausserhalb des Gehäuses angeordnet ist. Sie erzeugt einen fokussierten Elektronenstrahl 37, der in das
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offene Ende der Kokille 24 gerichtet ist. Der erzeugte Hochspannungselektronenstrahl 37 wird von einer Gas- atmosphäre oder Ionenwolken, die er auf seinem Weg zum oberen Ende der Kokille 24 durchsetzt, praktisch nicht beeinflusst.
Im Betrieb des vorstehend beschriebenen Ofens wird der Schmelzguteinsatz vertikal abwärts zu der Ko- kille 24hin vorgeschoben, so dass er in die Bahn des Elektronenstrahles eintritt. Durch die Wirkung des Elektronenstrahles 37 wird der Schmelzguteinsatz 31 verflüssigt und die Schmelze tropft in das obere Ende der Kokille 24. Zu Beginn des Betriebes ist in der Kokillenöffnung 26 ein nicht gezeigtes Anfahrstück, z. B. ein Stopfen od. dgl., vorgesehen, auf dem das von dem Schmelzeinsatz 31 kommende geschmolzene Metall abgelagert wird. In dem Masse, in dem das Metall in der Kokille durch die Wirkung des durch den Doppelmantel 27 strömenden Kühlmittels erstarrt, wird es als Strang 38 durch das un- tere Ende der Kokille 24 abgezogen.
Der Elektronenstrahl, mit dem das in die Öffnung 26 der Kokille'24 getropfte Metall beschossen wird, bewirkt eine weitere Erhitzung dieses Metalls, so dass sich am oberen Ende des Stranges 38 eine Schmelzlache 39 bildet, die allgemein durch eine konkave Bodenfläche 41 be- grenztist, welche die Erstarrungsgrenze des Metalls darstellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Schmelz- guteinsatz 31 bei seinem Vorschub in den Elektronenstrahl 37 im Winkel abgeschmolzen. Mit Hilfe des Antriebsmechanismus 32 kann der Schmelzeinsatz 31 auch seitlich so verstellt werden, dass das geschmolzene Einsatzmaterial stets in die Öffnung 26 der Kokille 24 tropft.
Während des ganzen Giessverfah- rens wird kontinuierlich ein hohes Vakuum aufrechterhalten, um die während des Schmelzens und der an-
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des gegossenen Materials freigesetzten Gase zu entfernen. Die Freisetzung von Dämp-wirkte lonisierungwenigstens eines Teiles dieser Dämpfe und Gase führt dazu, dass zusammen mit den Elek- tronen im Bereich der Oberseite der Lache ein elektrisches Plasma gebildet wird, so dass zusätzliche Elek- tronen in die Lache fokussiert werden. Da dem Elektronenstrahl 37 in einem beträchtlichen Ab- stand von dem Schmelzeinsatz eine hohe Geschwindigkeit erteilt wird, wird der Strahl durch Gase, Io- nen oder das relative Potential des Schmelzguteinsatzes 31 nicht oder nur sehr wenig abgelenkt.
Der Elek- tronenstrahl 37 wird also nur dadurch beeinflusst, dass der Schmelzguteinsatz 31 einen kleinen Teil ab- fängt, wenn er in den Strahl hinein vorgeschoben wird.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens ist in Fig. 3 dargestellt. Das vakuumdich- te Gehäuse 22 ist wieder mit geeigneten Evakuierungsleitungen 23 versehen, die an eine schnell laufen- de Pumpe angeschlossen werden können. Ferner ist eine offene Kokille 24 vorgesehen, die vertikal un- ter einem langgestreckten Schmelzguteinsatz 31 angeordnet ist, der vertikal abwärts zu dem offenen oberen Ende der Kokille 24 hin vorgeschoben werden kann und gegen die Wände des Gehäuses abgedich- tetist. Eine erste Elektronenstrahlquelle 34 ist ähnlich wie die vorstehend beschriebene angeordnet und erzeugt einen Elektronenstrahl 37, der in das offene obere Ende der Kokille 24 fokussiert wird.
Durch die Wand des Gehäuses 22 erstreckt sich eine zweite Elektronenstrahlquelle 34', die bei Speisung durch eine geeignete übliche Stromquelle mit einer Regel einrichtUng 36'einen schnellen Elektronenstrahl 37'erzeugt, der auf das offene obere Ende der Kokille 24 gerichtet ist. Bei der dargestellten Verwendung von zwei Elektronenstrahlquellen sind diese vorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten des Schmelzeinsatzes 31 angeordnet. Wenn dagegen eine grössere Zahl von Elektronenstrahlquellen verwendet wird, können diese beispielsweise im Kreis um den Schmelzeinsatz herum verteilt und so angeordnet sein, dass die von ihnen abgegebenen Strahlen in das offene Ende der Kokille fokussiert werden.
Gemäss Fig. 3 sind die Elektronenstrahlen genau in das obere Ende der Kokille hinein gerichtet und kreuzen einander vollständig. Dies wird jedoch durch das unmittelbar über der Lache gebildete Plasma in gewissemMasse beeinflusst, da dort eine gewisse Strahlablenkung und eine Fokussierung der Strahlen in die Lache erfolgt. In diesem Ofen wird der Schmelzguteinsatz 31 vertikal abwärts zu der Kokille 24 hin vorgeschoben und dadurch in die Bahn beider Elektronenstrahlen 37 und 37'bewegt.
Die Elektronenstrahlenquellen 34 und 34'sind vorzugsweise in gleichen Abständen von der Achse des Schmelzguteinsatzes 31 angeordnet, so dass die auf die Kokille 24 fokussierten Elektronenstrahlen 3J und 37'gleichmässig auf dem in den Strahl herabgesenkten Schmelzguteinsatz auftreffen und von den gegenüberliegenden unteren Randteilen desselben gleiche Mengen abgeschmolzen werden.
Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Giessverfahren beschrieben, wird am oberen Ende des erstarrten'Stranges 38 in der Kokille 24 eine Schmelzlache 39 erzeugt, die durch die auftreffenden energiereichen Elektronenstrahlen zusätzlich erhitzt wird, so dass dort eine weitere Entfernung von flüchtigen Stoffen erfolgt. In den mit mehreren Elektronenstrahlsystemen versehenen Ofen nach Fig. 3 werden die Anforderungen an jede einzelne Quelle durch die Anordnung mehrerer Elektronenstrahlquellen wesentlich herabgesetzt. Zwar muss jedes Elektronenstrahlsystem einen Strahl von relativ hoher Elektronen-
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geschwindigkeit erzeugen, doch braucht der Strahlstrom in dem einzelnen System nicht stark zu sein.
In einem mit mehreren Elektronenstrahlsystemen versehenen Ofen der vorstehend beschriebenen Art können verschiedenartige Elektronenstrahlsysteme verwendet werden, beispielsweise Elektronenstrahlsysteme der allgemein in Elektronenmikroskopen verwendeten Art oder Elektronenstrahlsysteme der in Oszillographen und Fernsehbildröhren verwendeten Art mit geeigneter Fokussierung.
Wie bereits erwähnt, wird durch die Anordnung des Elektronenstrahlsystems oder der Elektronenstrahl- systeme in beträchtlichem Abstand von der Kokille ein besonderer Vorteil erzielt, weil damit die beim
Fokussieren des Elektronenstrahls innerhalb der erforderlichen engen Grenzen bisher auftretenden Schwie- rigkeiten vermieden werden. Bei nahe der Kokille angeordneten Kathoden können die sich entwickelnden
Dämpfe die Richtung des Elektronenflusses beeinflussen, ehe die Elektronen ihre volle kinetische Energie erhalten haben, weil diese Dämpfe die Raumladung zwischen Kathode und Anode verändern.
Erfindungs- gemäss erhält der Elektronenstrahl seine volle Energie in einem vollkommen evakuierten, nicht durch Gas verunreinigten Bereich, weil der beträchtliche Abstand der Elektronenstrahlquelle von der Kokille einen
Eintritt der Elektronen, solange sie noch nicht ihre volle kinetische Energie erhalten haben, in die beim Schmelzen entwickelten Gase ausschliesst. Ferner ist die Richtung der Bahn des Elektronenstrahls gegenüber der Fliessrichtung des geschmolzenen Metalls zu beachten. Man kann zwar auch in andern Ofenkonstruk- tionen eine Elektronenstrahlquelle verwenden, doch treten dabei immer Schwierigkeiten auf, weil diese
Strahlenquelle nicht imstande ist, den Schmelzguteinsatz zu schmelzen und die ganze Schmelzlache wei- ter zu erhitzen.
Erfindungsgemäss wird eine Brückenbildung (durch das Schmelzgut) zwischen dem Schmelzguteinsatz und dem Strang verhindert, indem der oder die unter einem Winkel zur Vertikalen einfallenden Elektro- nenstrahlen die ganze Querschnittsfläche des Raumes zwischen Schmelzguteinsatz und Strang bestreichen.
Auch wenn der Elektronenbeschussofen nicht bei hoher Temperatur im Bereich zwischen Schmelzguteinsatz und Strang arbeitet, so dass es nicht genügt, das schon geschmolzene Material zwischen Einsatzstabende und Kokille flüssig zu halten, verhindert das erfindungsgemässe Verfahren eine Brückenbildung dadurch, dass die etwa noch vorhandenen herabfallenden festen Bestandteile durch das Antreffen energiereicher Elektronen auf alle Fälle noch geschmolzen werden, bevor sie die Schmelzlache in der Kokille erreicht haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schmelzen, Reinigen und Giessen von Materialien beliebiger Art, insbesondere von Metallen und Legierungen z. B. von chemisch hochreaktionsfähigen Metallen, wie Titan, Niob, Tantal u. dgl., im Vakuum, bei dem ein energiereicher Elektronenstrahl in die obere Öffnung einer Kokille gerichtet und der Schmelzguteinsatz in Stabform in den Strahl hinein vorgeschoben wird, so dass das untere Stabende kontinuierlich abschmilzt und in die Kokille tropft, wobei der Strahl auch das Metall in der gekühlten Kokille so weit erhitzt, dass eine Lache aus geschmolzenem Metall am oberen Ende des Gussstückes dauernd aufrecht erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (37) von einer vom Schmelzguteinsatz (31) und von der Schmelzlache (39) beträchtlich entfernten Elektronenquelle (34)
aus schräg auf die Oberfläche des Gussstückes in die Kokille (24) gerichtet wird und das stabformige Schmelzgut (31) so zugeführt wird, dass der Elektronenstrahl mit seinem oberen Randbereich auf das untere Stabende trifft und dort das Metall im Masse des Stabvorschubes abschmilzt.