DD214629A1

DD214629A1 - Verfahren zum schmelzen im elektronenstrahlofen

Info

Publication number: DD214629A1
Application number: DD24950783A
Authority: DD
Inventors: Bernd-Dieter Wenzel; Harry Foerster; Reiner Eisold
Original assignee: Ardenne Forschungsinst
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-04-04
Publication date: 1984-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen grosser Schmiedebloecke und schwerer Gussstuecke im Elektronenstrahlofen. Das Ziel ist die Verbesserung der Qualitaet der Bloecke, und die Aufgabe besteht darin, mit geringem Aufwand Beschaedigungen der Blockoberflaeche beim Abzug zu vermeiden. Erfindungsgemaess wird die Oberflaeche des Schmelzbades mit synthetischer Schlacke abgedeckt und darauf der Elektronenstrahl so abgelenkt, dass ein Teil der Oberflaeche frei bleibt und Oberflaechenwellen staendig einen Teil der Schlacke in die Randzone bewegen.

Description

Verfahren zum Schmelzen im Elektronenstrahlofen Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren findet Anwendung zum Erschmelzen von Schmiedeblöcken großer Masse oder schweren Gußstücken im Elektronen-Strahlofen aus stückigem Vormaterial.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Schmiedeblöcke mit hohen Anforderungen an die Reinheit des Materials im Elektronenstrahlofen herzustellen. Durch Elektronenstrahlleistung wird das zugeführte Material aufgeschmolzen und tropft in einen unter der Aufschmelzstelle angeordneten Kristallisator. Das Material wird durch Entgasung und durch Verdampfung von Verunreinigungen in derSchmelzzone am zugeführten Material und aus dem Schmelzbad im Kristallisator gereinigt, wozu letzterer zusätzlich durch Elektronenstrahlleistung aufgeheizt wird. Durch kontinuierliches Abziehen des erstarrenden Materials wird ein Block formiert. Da der Block im Erstarrungsbereich der Kristallisatorvvandung fest anliegt, wirken auf die Blackoberfläche beim Abziehen große Kräfte, die zu einer Rissigkeit in der oberflächennahen Schicht führen können. Vor der Weiterverarbeitung muß daher die Blockoberfläche mechanisch überarbeitet werden.

Es ist auch üblich, aus stückigem Material, wie z.B. Schwamm und Schrott, durch das Elektronenstrahlschmelzen bei einmaligem Aufschmelzen kompakte Blöcke und Gußstücke herzustellen. Bei Titan werden jedoch die mechanischen Eigenschaften durch die Aufnahme von Stickstoff und Sauerstoff aus dem Restgas

verschlechtert. Bei legierten Stählen findet beim Umschmelzen' nicht nur eine Verdampfung metallischer Verunreinigungen statt, sondern durch die unterschiedlichen Dampfdrücke der Legierungskomponentenbei der Schmelztemperatur des Stahls kommt es zur relativen Anreicherung oder Verminderung von Legte rungsbestandteilen, der durch Einsatz einer entsprechenden Vorlegierung oder durch Verwendung von Legierungen mit anderen Legierungs-v bestandteilen jedoch für den Einsatzzweck gleichen Eigenschaften Rechnung getragen werden muß.

Es ist auch beim Elektronenstrahlschmelzen bekannt, den Elektronenstrahl auf der Schmelzbadoberfläche des Kristallisators auf einer vom Kristallisatorihnenbereich zum Kristallisatorrand führenden auslaufenden Spiralbahn in bestimmten Zeitabständen so zu bewegen/ daß eine Oberflächenwelle größer Amplitude erzeugt wird (DO-PS 152667). Dieses Verfahren hat den Zweck, das Einfrieren großer Schlackeansammlungen in der Randschale des Blockes zu verhindern, indem die Schlacketeilchen aus der Randzone herausgeschlagen und in das Schmelzbad zurücktransportiert werden.

Den bekannten Verfahren haftet der Mangel an, daß beim Erschmelzen von ©locken großer Masse die Oberflächengüte ungenü-"· gend ist und daß ein Stofftransport durch die Oberfläche des schmelzflüssigen Materials erfolgt, die zu unerwünschten stofflichen Veränderungen führen,

Ziel der Erfindung

Es sollen die Mängel des Standes der Technik beseitigt werden, insbesondere die Qualität der Blöcke verbessert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches ohne wesentlichen zusätzlichen apparativen Aufwand verhindert» daß eine Beschädigung der Oberfläche beim Abzug des Blockes erfolgt bzw, eine unerwünschte stoffliche

Veränderung des umgeschmolzenen Materials erfolgt. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche des Schmelzbades durch Zuführung von synthetischer Schlacke abgedeckt, aber Bereiche dieser Abdeckung zur Zuführung des Elektronenstrahles freigehalten. Das Freihalten erfolgt derart, daß die synthetische Schlacke durch an sich bekannte auslaufende Oberflächenwellen, die durch einen programmiert abgelenkten Elektronenstrahl in bekannter Weise erzeugt werden, in die Randzone des Schmelzbades bewegt »werden. Beim Abzug des Blockes umhüllen sie die Blockoberfläche als dünnen Film, In jedem Moment läuft ein Wellenberg auf der Schmelzbadoberfläche, bzw, in einem Bereich derselben, um einen Teil schlackenfrei zu halten, damit der Elektronenstrahl auf die Schmelzbadoberfläche gelangt. Es ist möglich, die auslaufenden Oberflächenwellen nach außen oder nach innen laufen zu lassen. Es können auch die auslaufenden Öberflächenwellen alternierend durch zwei Elektronenstrahlen erzeugt werden. * ' .'ν: ' -' . '. -.- _; :* .. ⁱ ...,. *

Überraschenderweise ist es möglich, synthetische Schlacke zum Abdecken des Schmelzbades zu nutzen und sie zielgerichtet an den Rand des Schmelzsees zu befördern, um die Blockoberfläche zu verbessern und andererseits die Schmelzbadoberfläche bis auf einen kleinen Bereich zum Durchtritt des Elektronenstrahles freizuhalten,

Ausfuhrungsbeispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch einen Kristallisator im Schnitt. In einem wassergekühlten Kristallisator 1 aus Kupfer wird ein Block 2 formiert. Auf seiner schmelzflüssigen Oberfläche schwimmt synthetische Schlacke 3. Nahe dem Rand des Kristallisators 1 wird in einem Bereich auf der Schmelzbadoberfläche durch den umlaufenden programmierten Elektronenstrahl 4 mit in dem Winkelbereich ö6 und β periodisch zunehmender und abnehmender Amplitude der Ablenkung eine nach innen laufende und eine nach außen laufende Welle erzeugt, durch welche dieser Bereich frei von Schlacke 3 gehalten wird. Beim Abziehen des Blockes 2 bildet sich zwischen der- Kristall!-*

satorwand und dem Block 2 ein dünner Film 5 aus Schlacke 3. Der auf dem Schmelzsee die Wellenbewegung erzeugende Elektronenstrahl 4 dient zugleich der 0rwä|rmung des Schmelzbades, da er in dem schlackefreien Bereich auftrifft.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Schmelzen im Elektronenstrahlofen mittels mindestens eines auf der Schmelzbadoberfläche programmiert abgelenkten Elektronenstrahles» der auslaufende Oberflächenwellen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schmelzbades mit synthetischer Schlacke abgedeckt wird, und der Elektronenstrahl so abgelenkt wird, daß ein Bereich der Oberfläche zur Zuführung der Elektronenstrahlleistung frei bleibt und die entstehenden Oberflächenwellen ständig einen Teil der Schlacke in die Randzone des Kristallisators

bewegen. ;'.: .' _: :..' '..''. . '/' . : . . .' . '-..' ,..; ..! ' . ..

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2, verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Elektronenstrahl nach innen oder außen laufende Oberflächenwellen erzeugt werden, ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen