CN109789476B

CN109789476B - 电渣重熔的方法及熔化容器

Info

Publication number: CN109789476B
Application number: CN201780032608.4A
Authority: CN
Inventors: 亨利克·法兰兹; 乌里奇·布里希; 哈拉德·史可兹
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: EP3268149B1; TR201904907T4; JP2019516559A; US10563286B2; EP3268149A1; US20190144969A1; CN109789476A; WO2017202857A1; JP7018405B2; SI3268149T1

Abstract

本发明提出一种用于施行电渣熔化方法的熔化容器及如此的方法。测量位于相异的高度的温度的测量装置可得出在此方法期间在熔化容器中熔渣区域的位置和高度的结论。

Description

电渣重熔的方法及熔化容器

技术领域

本发明涉及一种用于金属及金属合金的重熔方法。本发明还涉及一种适当的熔化容器，特别是涉及一种模具，及此熔化容器的用途。

背景技术

为了得到高纯度的材料，由此材料制成的主体(bodies)被重熔。众所周知的重熔方法是被称为电渣重熔方法。在此重熔方法中，熔化电极通常在所提供熔化容器中重熔。施行电极的重熔藉由流经电极的电流，通常藉由流动在相对低的电压下的非常大的电流。为了避免直流电可能产生的电解效应，通常使用交流电。在电渣重熔中，熔渣作为加热组件及精炼槽。电流经由电极流经熔渣区域及锭。由于熔渣的阻力(resistance)，其加热电极的尖部并将其熔化。产生的熔化的金属或金属合金的液滴在通过熔渣区域时被精炼。电极的尖部浸入熔渣区域内。熔渣区域浮动在熔化的金属或金属合金之上。熔渣区域也因此确保液态金属与周遭大气隔绝。通常，氟化钙、氧化钙及氧化铝之混合物作为熔渣。然而，氧化钙、氧化镁、氧化铝或二氧化硅的纯粹的混合物亦可被使用。熔渣必须具有低熔点、高稳定性、低挥发性及良好的精炼反应性。在电极材料中的不纯物被熔渣中的溶液及熔渣的化学反应去除。

在电渣重熔方法中，锭从开启的熔化容器或熔化容器向上移动而被抽出，在此过程中，相对于模具，熔渣及锭之间(或在熔渣及液态金属之间)的边界面的位置为保持几乎恒定具有决定性的重要性，除了其他事项之外，以避免热过载或设备损坏。在此之挑战为抵销在锭上取决于熔化速度的增加的体积，相对应地取决于锭的抽出速度或模具的升起速度。由于在电极及锭方面熔化的材料的相异的(部分未定的)密度，由熔化速率简单计算的体积不够准确，可能最终导致偏移效应。可靠的位置确定及控制对过程及操作安全具有决定性的重要性。否则，存在有熔渣泄漏(假如此位置太深入熔化容器之中)或熔渣溢流(假如在熔化容器中此位置太高)的风险。

电渣重熔方法明显地与其他过程相异，例如连续铸造，在电渣重熔中不只具有锭及金属熔化物之间及熔化物及气相之间的两个边界面，而是锭/金属熔化物、金属熔化物/熔渣及熔渣/气相三个边界面。由于熔渣区域的高度不是恒定的，过程控制不足以决定三个边界面之一的位置。相反地，熔渣连续地从熔渣区域排出，在所生成的锭上形成熔渣膜(slag skin)。再者，熔化的金属的高度不是恒定的。因此，在电渣重熔期间，熔渣区域的位置及高度的确定极度复杂，且尤其是比只有两个边界面的方法更加的复杂。

为了克服这个问题，采取了实质上依赖在重熔方法期间监控熔渣高度的不同的解决方法。运用了光学测量方法及基于雷达的距离测量方法。EP 2 386 366 A2揭露熔渣高度基于雷达的距离测量。用在早期的同位素辐射的距离测量不再是最新的。

除了体积计算造成的困难之外，在过程进行期间，确定位置更被从系统中永久地抽出的固化在锭的熔渣层复杂化，且因此熔渣的质量(或高度)可能发生变化。根据先前技术的方法，只有熔渣区域的表面的位置可被直接确定，但并非其长度(extent)，即其在熔化容器中的高度。

在此方法期间不容易目视检查熔渣高度，因为通常使用封闭系统，即熔化容器被屏蔽封闭。连续式目视监测熔渣高度并不是可行的，因为强烈的烟雾发展，使得熔渣高度的突然变化不会被立即发现。由于缺乏气体交换，封闭系统产生更多的粉尘。先前技术有时候会使用影像系统，由于粉尘及烟雾的生成，倾向于进行不正确的测量；此外，相机的视角及内壁的温度不容许明确的确定。再者，为了增加模具的使用寿命而容许熔渣区域在特定限制内变化是有用的。需要特别地小心及连续式的确定熔渣高度，且可由流动在容器墙壁上的热而确定。

JP S63-72837 A叙述了一种电渣重熔的方法，其中温度是在模具高度之上的模具墙壁测量的。由此，可以得到关于熔渣区域的高度及位置的结论。然而，此方法已经被证实为实际上不可行的，因为藉由只使用一个测量组只能施行一个温度测量，且不能建立热平衡。相较于仅仅测量温度，然而，热平衡可作为更精准地及正确地确定熔渣区域位置。为此，至少需要两个测量组，就如根据本发明所意图的。JP S63-72837 A的图3以图解的方法显示熔渣层的厚度对温度测量具有巨大的影响。

发明内容

本发明的目的为提供一种尽可能简单且具有尽可能小型设备要求的方法，在电渣重熔方法期间，在熔化容器中的熔渣区域的位置及长度(高度)可被确定。还需要可应用在此方法的熔化容器。

本发明的目的被权利要求的主题解决。

根据本发明，提供金属及金属合金的电渣重熔用的熔化容器，具有至少一内壁及以内壁为界的熔化腔室，使得在内壁及熔化腔室之间存在边界面。熔化容器的特征在于其具有测量装置，用以测量温度，且测量装置安排在至少两个测量组中，其中在测量组内的测量装置具有与在内壁及熔化腔室之间的边界面实质上相同的距离，且相异的测量组的测量装置之间的所述的距离为相异的，且测量组内的测量装置安排在模具之上的相异的高度。熔化容器尤其是模具，在此方法期间不会振动的模具为较佳的，即在此方法期间静止或不会移动的为较佳的。假如在熔化容器上安排屏蔽是特别佳的，而对本发明也是较佳的。

在电渣重熔方法中，相较于电极、液态金属及锭，熔渣区域具有最高的温度。在此方法期间，藉由冷媒散热。本发明基于检测在熔化容器中最大的热流可用来确定熔化容器中熔渣区域的位置及长度的知识。

在较佳的实施例中，熔化容器是冷媒冷却的，尤其是水冷却。较佳地，根据本发明的熔化容器具有外壁及延伸在外壁及内壁之间的冷媒通道。

安排在熔化容器的内壁中的测量温度用的测量装置为较佳地。尤其，测量装置安排在内壁中，以使不让它们暴露至熔化容器的熔化腔室的侵蚀性的状态。然而测量装置应安排尽可能靠近熔化腔室，以使温度能够被尽可能可靠地测量。内壁具有至熔化腔室的边界面，且至冷媒通道的边界面为较佳的。

热电偶是测量装置为较佳的。热电偶特别适合，因为它们能够在广泛的温度范围连续测量。

与其他测量组相比，假如具有至内壁/熔化腔室边界面的最小的距离的测量组约安排在内壁中间是有好处的，尤其是在内壁及冷媒通道的中间。另外的测量组中的每一个具有至边界面对应地较大的距离。测量装置安排成与边界面具有足够的距离的原因为，除了其他事项以外，在模具的再次加工期间，避免测量装置受到伤害。再者，应避免冷媒通道对测量结果的过度影响。较佳地，测量装置至冷媒信道的距离为至少5mm，更佳地为至少10mm。在一特别佳的实施例中，测量装置至冷媒信道的距离大于至另一个测量组的下一个测量装置的距离。

较佳地，测量装置安排在距离内壁及熔化腔室之间的边界面为至少5mm，尤其是至少10mm。已经表明，距离一方面不会损害测量装置，另一方面对测量的高的信息值(informative value)为有用的。假如测量装置及熔化腔室的距离太大，会损害测量结果的意义。

较佳地，在操作熔化容器时，在熔渣区域处，测量组内相邻的测量装置的彼此的距离为最小的。尤其是，相邻的测量装置的距离将随着至熔渣区域的距离(预期)增加而增加。根据本发明，熔渣区域较佳地位于距离低于熔化容器上缘100至600mm，200至400mm为较佳的，约300mm为较佳的。如此安排在相关区域(即熔渣区域被定位之处)中达到可能的最精准的测量。在替代的实施例中，在测量组内相邻的测量装置分别实质上具有至彼此相同的距离。

在另一替代的实施例中，在操作熔化容器时，在测量组内相邻的测量装置的最大距离为熔渣区域被安排之处。尤其是，各别的相邻的测量装置之间的距离随着至(预期)熔渣区域的距离增加而减少。在一特别佳的实施例中，在操作熔化容器期间，在测量组内测量装置的最小距离为熔渣/金属槽及熔渣/气相的边界面所预期之处。这考虑了熔渣区域的高度或位置的改变要被测量的事实，尤其是在熔渣/金属或熔渣/气体边界区域中。

较佳地，对于测量组中的每一测量装置，在相同高度提供另一测量组的对应的测量装置。因此，在一个高度可以获得数个测量装置，它们至内壁及熔化腔室之间的边界面的距离为相异的，但无关于它们的高度。

较佳地，在测量组内之相邻的测量装置之距离为至少5mm，且更佳地为至少10mm或至少30mm。低于此最小距离会增加熔化容器的成本，而不会显著地提升测量结果的质量。在测量组内相邻的测量装置之间之距离应最多为100mm。此距离特别是测量装置之间的垂直距离。在测量组内测量装置为较佳地安排在实质上垂直的一排中。然而，它们可被相异地安排，特别是螺旋地围绕熔化腔室。

内壁的厚度较佳地为至少15mm，特别是至少25mm。不应低于特定的墙壁厚度，以避免损害熔化容器的稳定性。内壁较佳地由金属制成，特别是铜或铜合金。其他金属，特别是钢，是可设想的但较不佳的。

熔化容器特别是模具，且取决于所生成的锭的预期的形状，可具有相异的剖面形状。如熔化容器的形状，锭的形状对本发明的作用不是决定性的。熔化容器可为替代设计的坩埚，例如在DE 42 07 694 A1中。在此案例中，成形不是在熔化容器中施行，而是在个别的模具中施行。排出液体金属或液体金属合金的方法步骤随后取代了锭的抽出。

测量装置安排在两个或更多测量组中。假如相异的测量装置至内壁及熔化腔室之间的边界面实质上具有相同的距离，则它们属于一个测量组。这特别指至所述的边界面的水平距离。较佳地，本发明的熔化容器具有至少两个测量组。较佳地，第一测量组的至内壁及熔化腔室之间的边界面的距离A小于第二测量组至相同的边界面的距离A+C。较佳地，在第一测量组的测量装置及第二测量组的测量装置之间的水平距离C为至少3mm，特别是至少5mm。测量组的测量装置较佳地安排在与内壁及熔化腔室之间的边界面平行的垂直的一排。

在过程期间，借助本发明的熔化容器中的测量装置来监控温度，特别是连续地，且由测量的温度曲线建立热平衡。热平衡用以得出熔化容器中的熔渣区域的位置的结论。在熔化容器的相关区域之上放置多个测量装置提供了整体的温度曲线，特别是在内壁之内。根据热平衡，可确定与熔渣位置相关的最大值。

透过测量装置的适当的安排，并结合几何计算及考虑熔化速率，连续地确定熔渣区域的位置及可靠地确定被设定的锭的抽出速度或熔化容器升起速度是可能的。

根据本发明，假如使用在内壁中位于相异的深度的数个测量组，同时记录多个温度曲线是可能的。考虑到已知的熔化容器的材料的热系数，可由此方法确定通过熔化容器的局部的热传导或热通量(thermal flux)密度。相较于简单的温度曲线，以此方法确定的热平衡提供改善的熔渣区域的位置叙述，且容许得到更多关于过程控制的结论，此过程控制无法以前述测量方法达成或仅能在有限的程度上以前述测量方法达成。

在处理期间，透过局部热平衡，可比透过简单温度曲线更详细的被记录及监控，增加的热输入至模具内的区域。这样容许直接得到无法透过其他方法或仅能非常有限程度达到的关于处理的操作条件(例如熔渣温度、熔渣区域的高度)的结论。同时，模具中的确定的性能曲线的推断(extrapolation)可被用来确定在模具边界面至熔化腔室的热传导的当前的边界条件，假如需要的话，在冷却通道。在此方法中，可有效的辨别在过程控制中的临界操作条件(例如气泡沸腾(bubble boiling))及发生的异常。再者，此测量方法提供可直接用来验证过程模型及仿真的数据。因此，基于模型的过程管理成为可能。较佳地，热平衡在此方法期间被确定，特别是连续地。取决于热平衡，特别是可调整电极的浸入深度及/或投放的熔渣数量。

熔化容器较佳地具有至少两个测量装置，更佳地至少三个测量装置，更佳地至少四个测量装置及更佳地至少六个测量装置。已经显示，透过不太少量的测量装置可能良好的确定在熔化容器内的熔渣区域的位置。随着测量装置的数量的增加，获得的数据的意义性及准确度也增加，熔化容器的制造成本也是。较佳地，熔化容器具有最多100个测量装置，特别是最多60个测量装置及较佳为最多40个或最多25个测量装置。测量组中的每一个应较佳地具有至少两个，特别是至少三个、至少四个、或至少五个，较佳地至少六个测量装置或至少八个测量装置。较佳地，每个测量组的测量装置的数量不应多于25，特别是不多于18，且特别是较佳的不多于14。使用非常大量的测量装置会增加系统的成本及其操作的复杂性，而不提供与测量的信息值相关的显著的益处。

因为测量装置位于载流(current-carrying)的熔化容器中，它们为电性绝缘的是较佳的。较佳地，测量装置胶合至内壁之内，特别是由冷媒通道开口的方向。电性绝缘为较佳地由使用的胶黏剂所提供。胶黏剂亦避免冷媒进入开口。

根据本发明，还有一种金属或金属合金的电渣重熔的方法，此方法具有下列步骤：

A.在本发明的熔化容器中提供待熔化的金属或金属合金的至少一电极，

B.在熔化容器中提供熔渣，

C.熔化电极，使得熔化的金属或熔化的金属合金通过熔渣区域并固化为锭，

藉由经由测量装置获得的信息，特别是连续地，建立热平衡。较佳地，在熔化期间，由测量装置确定熔化容器中的熔渣区域的位置，特别是其高度，且以此方法确定熔化容器中的热分布。

根据本发明的方法及根据本发明的熔化容器的特别益处是借助测量装置进行的温度测量不仅容许对熔渣区域的位置作出说明，还可以可靠地确定在其高度方向上的范围。此外，模具的热分布可被看到并用以考虑熔化容器中熔渣高度的位置。因为在一些实施例中，在处理期间，经由被抽出的锭连续地去除熔渣成分，所以能够确定呈现的(present)熔渣的数量是有意义的。在熔化期间，从熔化容器中抽出锭的方法的可能性为特别有益的。根据本发明，在电流流动期间的同轴性的原因为较佳的。

在此方法中待重熔的金属或金属合金较佳地选自钢(高或低合金(high or lowalloyed))、超合金(superalloys)和镍基合金。

在根据本发明的方法的较佳的实施例中，将确定的熔渣区域的位置或高度与标靶位置或标靶高度进行比较，且在熔渣区域的位置或高度偏离标靶位置或目标高度的情况下，将影响熔渣区域的位置或高度。这特别适用于浸入熔渣区域的电极的深度。

熔渣区域上部位于低于熔化容器上缘约100至600mm，较佳地200至400mm，较佳地约300mm。取决于熔化容器及电极的直径，数字可以略有不同，因为必须考虑向上的辐射。“熔渣区域”是熔化腔室的区域，在操作期间，填充有熔渣。其位于金属槽/熔渣及熔渣/气相之边界面之间。熔渣区域的位置和高度是可变化的。“熔渣高度”是所述两个边界面之间的垂直距离，其中此距离为最大的。根据本发明，与其他方法相比，因为建立的热平衡容许非常精确地确定熔渣区域的位置和高度，熔渣高度在50至500mm的范围内，特别是可使用75mm至400mm或100mm至300mm。特别是，假定熔渣高度值太低为没有危险的。不应低于最小熔渣高度，以产生足够的阻力，且因此保持经济的功率消耗。假如熔渣高度变得太小，可重新投入熔渣。随着熔渣高度的减少及熔渣的相关较低的热含量(heat content)及增加的电流，熔渣突破(breakoff)的风险或金属流失(run-off)的风险将增加。因此，精确的检查熔渣区域对于此方法为特别重要的。

较佳地，假如熔渣区域的位置向下偏差，将导致锭从熔化容器中抽出的减速。根据本发明，在此方法中较佳地不会发生冷媒剂量或冷媒流速的调整。此参数的变化将导致液态金属槽的形状发生改变。然而，根据本发明，槽的形状和槽的高度应较佳地尽可能保持恒定。经由功率输入(熔化电极的熔化能量)调节的槽高度。熔化速率实质上较佳地保持恒定。换句话说，虽然可经由功率输入调节熔化速率，但是根据本发明，恒定的熔化速率为较佳的，以获得恒定的扁平金属槽。

根据本发明，熔渣材料较佳地选自氟化钙、氧化钙、氧化镁、氧化铝、二氧化硅及其混合物。假如必须的话，可以在熔渣材料中加入小量的氧化钛或低氧化钛(suboxides oftitanium)、氧化硼、氧化镧或其它稀土氧化物。相对于此方法开始时熔渣材料的总量，小量特别是为小于重量百分比10％，较佳地为小于重量百分比5％。

假如熔渣区域的位置向上偏差，则会加速锭从熔化容器中抽出。由于在此方法期间发生的经由测量装置的温度测量或准备热平衡，所以灵活地对熔渣区域的状态作出反应为可能的。

在较佳的实施例中，根据本发明的方法所生成的锭具有大于600mm的剖面直径，特别是大于700mm或大于800mm。相较于连续铸造，藉由本发明的方法所得到的锭直径特别地大。

根据本发明的方法的益处是可使用相对扁平的金属槽。这可藉由改善锭/金属槽及金属槽/熔渣边界面的检查来达成。“槽深”是所述边界面之间的垂直距离，即距离最大之处。这通常位于熔化腔室的中间。槽深较佳地为最多2×D，特别是最多1.5×D或最多1×D(D＝以毫米为单位的没有熔渣层的所生成的锭的剖面直径)。然而，槽深应较佳地不少于0.1×D，更佳地至少0.2×D或至少0.25×D。保持有益的槽深以避免锭中的误差。这些槽深相对地小。特别是在连续铸造中，在那使用的高的铸造速率导致实质上更大的槽深。相反地，在根据本发明的方法中，以熔化速率形式的熔化的金属的供应是低的。在一个较佳的实施方案中，在根据本发明的方法中，以kg/h表达的熔化速率不超过2.5*D的值，较佳地2.0*D，特别佳的1.5*D或1.0*D。范例：具有锭剖面直径D＝800mm，最大熔化速率为2.5*800＝2000kg/h。由于低的熔化速率，达成有利的浅槽深度及预期的锭质量。藉由称重电极可轻易地测量熔化速率。

由于锭的熔化速率非常低，特别是相较于与连续铸造中的铸造速率，在所生成的锭上形成所谓的「熔渣层」。此熔渣层为位于所生成的锭之外的一层固化的熔渣。因此，在根据本发明的方法中，所生成的熔化物及锭不与熔化容器的墙壁接触。熔渣层影响散热。根据本发明建立的热平衡亦容许对熔渣层的厚度作说明。

在根据本发明的方法中，平均的抽出及升起速度较佳地为最大10mm/min，最大8mm/min，特别佳地最大5mm/min。特别地，它们至少为0.1mm/min，较佳地至少0.5mm/min。尺寸变得越大，抽出及升起速度就越低。在较佳的实施例中，抽出或升起速度及熔化容器的内径的乘积为至少1000且最大5000mm²/min，或2000至3500mm²/min。举例来说，已经显示，由直径为1000mm的坩埚以3mm/min(3mm/min*1000mm＝3000mm²/min)的速度抽出为有益处的。

熔化容器的内径较佳地为至少500mm，特别是至少800mm或至少1000mm。在较佳的实施例中，此直径为最大4000mm或至多3000mm。特别是在较大的直径的情况下，根据本发明的方法是有益处的。

在较佳的实施例中，在此方法中运用至少两个、至少三个或至少四个电极。这具有假如替换其中一个电极可继续使用其他电极的益处。本发明的方法亦可随后运用于电极的定位和选择，此为显著的益处。

假如在本说明书中使用术语“金属”，则其还包括金属合金。

总之，根据本发明的方法容许施行下列步骤中的一个、数个或全部：

-检测熔渣区域的位置及高度，

-在熔渣区域的预定位置开始抽出锭(缓慢生长的块状物将熔渣区域推至其前方)，

-在替换电极期间优化能量输入，以保持恒定的熔渣层的厚度(在替换电极期间，新电极的过量功率输入可被熔化容器中负载的热限制)，

-监控熔渣高度(熔渣高度在过程期间降低)，

-控制熔渣成分的添加，例如在较高温下加入氧化成分及/或在较低温下加入萤石(fluorspar)，以影响熔渣的黏度，

-藉由添加熔渣成分以保持熔渣层恒定(以改善对热平衡的控制)，

-监控熔渣的边缘壳(edge shell)，

-在成杯加热(cupping heating)期间检测熔渣的流失，

-避免边缘壳弱化，

-测量熔渣的移动，

-达到均匀的热负载(例如经由控制电极的浸入深度)，

-在成杯加热期间，取决于所散失的热负载而调节功率输入。

检测熔渣流失的可能性及对应的功率输入调节使有效及低风险的成杯加热成为可能的，从而可以进一步改善所生成的锭的质量。因此，具有成杯加热的步骤的本发明的方法为较佳地。

熔化腔室(或熔化池)中的剩余的热可经由测量装置的安排及熔化容器上方的热负载的计算来计算，且位于边缘壳(熔化容器/熔渣)的熔渣厚度可经由可变化的过程条件(例如熔化电极浸入熔渣中的深度及/或增加输出以熔化电极)而影响，且可确定最佳操作点(最大散热)而不弱化熔渣的边缘壳。以此方法，避免了不想要的炉渣流出。假如熔渣的边缘壳太厚或太薄，则存在熔渣流失的风险。

此外，可以经由精确记录位于熔渣区域及熔渣区域分离点的熔渣区域设定抽出速度/升起速度，并容许增加干舷(freeboard)(位于熔化容器的顶部及上缘的熔渣区域)。

根据本发明在电渣重熔方法中的熔化容器的使用亦为根据本发明。

附图说明

在此图标代表简化的图标，其并非依真实比例绘制，在此图标显示了：

图1绘示现有技术的熔化容器的剖面图。

图2绘示根据本发明的熔化容器的墙壁的剖面图。

图3绘示根据本发明的熔化容器的内壁的一部分的放大的剖面图。

图4绘示根据本发明的熔化容器的剖面图。

图5绘示(A)靠近熔化腔室的测量的温度、(B)位于至熔化腔室更远的距离、及(C)热通量密度的三个图。

具体实施方式

图1显示了用于电渣重熔方法的熔化容器的主要组件，如同现有技术中所使用的。熔化容器以垂直剖面图显示。容器设计为模具，且具有外壁3、内壁4及安排在外壁3及内壁4之间的冷媒通道5。冷媒，特别是水，流经冷媒通道5，较佳地从底部至顶部流动穿过冷媒通道5(以箭头表示)。在熔化容器中施行电渣重熔方法，其中将电极1从上方引入至熔化容器内，并将其尖部浸入熔渣区域6中。由于电流流动，由于熔渣区域6的高电阻，熔渣区域6被强力加热，且熔化电极1的尖部，使得熔化的金属通过熔渣区域6并在固化为锭2之前在熔化容器中以液态金属或液态金属合金7的状态被捕集。锭2可以向下抽出至熔化容器外或熔化容器可被向上移动。电极1可从上方更进一步地供应至熔化容器中。图1所示的特征亦较佳地在本发明的熔化容器或方法中被发现。

图2显示根据本发明的熔化容器的墙壁的垂直剖面图，此熔化容器具有外壁3、内壁4及安排在外壁3及内壁4之间的冷媒通道5。在内壁4中，多个测量装置8安排在相异的高度，即在与熔化腔室的内壁的边界面平行的垂直排中。

图3显示相较于图2的通过根据本发明的熔化容器的内壁的一部分的放大的垂直剖面图。在此显示的根据本发明的熔化容器的内壁具有多个测量装置8。测量装置安排在测量组中，测量组内的测量装置8具有至内壁及熔化腔室之间的边界面9实质上相同的距离。在此显示的第一测量组具有测量装置8，此测量装置8具有至内壁及熔化腔室之间的边界面9的距离A。此第一测量组至内壁及熔化腔室之间的边界面9之距离小于第二测量组至相同边界面的距离A+C。

图4显示以模具形式的根据本发明的熔化容器的垂直剖面图。显示了电极1及锭2及熔渣区域6及熔化的金属或金属合金7。再者，在此显示多个测量装置8，此测量装置8安排在内壁4中相异的高度，且以小圆圈表示。箭头表示根据较佳的实施例的电极1的重新定位或锭2的抽出。外壁及冷媒信道并未显示。显示具有在垂直排中的测量装置8的测量组的实施例，以确定熔渣区域6的位置和高度(H)。根据本发明，测量组中具有几个排是可设想的。这些排不必垂直延伸，而是亦可分布地安排在熔化容器上的相异高度，且至熔化腔室的距离为相同的。

图5显示从左到右标记为(A)、(B)及(C)的三个图。所有的图都显示X轴上以小时为单位的时间及在Y轴上以毫米为单位的模具高度。所有的三个图表都显示单一熔化过程的测量结果。(A)显示测量组的测量装置的测量温度，此测量装置与熔化腔室的距离为小的。(B)显示测量组的测量温度，此测量组与熔化腔室的距离略大。较明亮的区域显示比较暗区域更高的温度。与(A)及(B)相比，(C)显示在模具高度之上的以热通量密度形式表达的热平衡。热通量密度较高的区域比热通量密度较低的区域更为明亮。(C)的热通量密度由(A)及(B)中所示的测量值计算而来。两条水平延伸线表示熔渣区域的实际位置。可以看出，(A)及(B)的温度测量并未显示熔渣区域的范围的最高温度，但指出熔渣区域位于比实际高的位置。

【符号说明】

1 电极

2 锭

3 外壁

4 内壁

5 冷媒通道

6 熔渣区域

7 液态金属或金属合金

8 测量装置

9 至熔化腔室的边界面

10 至冷媒通道的边界面

Claims

1.一种多个金属或多个金属合金的电渣重熔的方法，所述电渣重熔的方法施行在一熔化容器中，所述熔化容器具有至少一个内壁及以所述内壁为界的熔化腔室，使得在所述内壁及所述熔化腔室之间存在一边界面；

其中所述熔化容器具有一外壁及安排在所述外壁及所述内壁之间的冷媒通道；

其中所述熔化容器具有多个测量装置，用以测量温度，且所述测量装置安排在至少两个测量组中；

其中在一测量组内的所述测量装置中的每一个具有与在所述内壁及所述熔化腔室之间的所述边界面实质上相同的距离；以及

相异的测量组的所述测量装置与在所述内壁及所述熔化腔室之间的所述边界面的所述距离为相异的；以及

在相同的所述测量组内的所述测量装置安排在相异的多个高度，

其中与其他测量组相比，具有与所述内壁/熔化腔室的边界面的最小距离的测量组安排在所述内壁及所述冷媒通道的中间，

包括以下步骤：

A.提供将被熔化的所述金属或所述金属合金的至少一个电极至所述熔化容器中；

B.提供熔渣至所述熔化容器中；

C.熔化所述电极，使得被熔化的所述金属或所述金属合金通过一熔渣区域，且固化成一锭；

其特征在于：

藉由经由所述测量装置获得的信息连续地建立一热平衡。

2.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中在熔化期间，从所述熔化容器抽出所述锭及/或所述熔化容器在相对于增长的所述锭的相对运动而升起。

3.如权利要求2所述的电渣重熔的方法，其中抽出速度或升起速度为至少0.01cm/min至最多1.0cm/min。

4.如权利要求3所述的电渣重熔的方法，其中抽出速度或升起速度与所述熔化容器的内径的乘积为至少1000mm²/min至最多5000mm²/min。

5.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中所述熔渣区域的确定的位置与一标靶位置相比，且在所述熔渣区域的该位置从所述标靶位置发生偏差的情况下，将影响所述熔渣区域的该位置。

6.如权利要求5所述的电渣重熔的方法，其中在所述熔渣区域的该位置发生向下偏差的情况下，导致熔化速率增加及/或所述锭从所述熔化容器的抽出或所述熔化容器的升起减速。

7.如权利要求5所述的电渣重熔的方法，其中在所述熔渣区域的该位置发生向上偏差的情况下，导致熔化速率减少及/或所述锭从所述熔化容器抽出或所述熔化容器的升起加速。

8.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中熔渣高度与标靶高度相比，且在所述熔渣区域的该高度向下偏差的情况下，重新配给熔渣材料。

9.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中在熔化期间，所述熔渣区域在所述熔化容器内的位置经由所述测量装置而决定。

10.如权利要求9所述的电渣重熔的方法，其中根据所述热平衡校正所述电极进入所述熔渣区域的浸入深度及/或熔渣的配给量。

11.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中锭/金属槽及金属槽/熔渣的边界面的垂直距离最多为所生成的所述锭的剖面直径的两倍。

12.如权利要求1所述的电渣重熔的方法，其中熔化速率不超过2.5kg/h与所生成的所述锭的以毫米计算的该剖面直径的乘积。

13.一种用于多个金属或多个金属合金的电渣重熔的熔化容器，该熔化容器具有至少一内壁及以所述内壁为界的熔化腔室，使得在所述内壁及所述熔化腔室之间存在一边界面，

其特征在于：

所述熔化容器具有多个测量装置，用以测量温度，且所述测量装置安排在至少两个测量组中，

其中在一测量组内的所述测量装置具有与在所述内壁及所述熔化腔室之间的所述边界面实质上相同的距离，以及

相异的所述测量组的所述测量装置与在所述内壁及所述熔化腔室的间的所述边界面的所述距离为相异的，以及

其中与其他测量组相比，具有与所述内壁/熔化腔室的边界面的最小距离的测量组安排在所述内壁及所述冷媒通道的中间，且

其中所述测量装置配置以能够藉由经由所述测量装置获得的信息建立一热平衡。

14.如权利要求13所述的熔化容器，其中所述测量装置安排在所述熔化容器的所述内壁中。

15.如权利要求13所述的熔化容器，其中所述测量装置为多个热电偶。

16.如权利要求13所述的熔化容器，其中第一测量组与在所述内壁及所述熔化腔室之间的所述边界面的距离A小于第二测量组与相同的所述边界面的距离A+C。

17.如权利要求13所述的熔化容器，其中在操作所述熔化容器时，在金属槽/熔渣及/或熔渣/气相的边界面的区域之中，在相同的所述测量组内的相邻的所述测量装置的该距离为最小的。

18.如权利要求13所述的熔化容器，其中在第一测量组的所述测量装置及第二测量组的所述测量装置之间的水平距离C为至少3mm。

19.如权利要求13所述的熔化容器，其中在相同的该高度下，在相同的测量组内的所述测量装置的每一个，提供对应的另一测量组的所述测量装置。

20.如权利要求13所述的熔化容器，其中每个测量组的所述测量装置的数量为至少5个。

21.一种如权利要求13所述的熔化容器在一种电渣重熔方法中的用途。