DD231580A1

DD231580A1 - PROCESS FOR MELTING IN ELECTRON BEAM OVEN

Info

Publication number: DD231580A1
Application number: DD27292884A
Authority: DD
Inventors: Bernd-Dieter Wenzel; Harry Foerster
Original assignee: Ardenne Forschungsinst
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1986-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen im Elektronenstrahlofen von hochschmelzenden Metallen, insbesondere von Tantal. Das Ziel ist es, ohne hohen apparativen Aufwand qualitativ einwandfreie Schmelzen zu erreichen. Die Aufgabe ist es, zu Presslingen gepresstes Pulver reststueckfrei umzuschmelzen. Erfindungsgemaess werden die in den Rezipienten eingeschleusten Presslinge an der Oberflaeche vom Elektronenstrahl mit verminderter Leistung programmiert beaufschlagt und am Stoss durch Anschmelzen miteinander verbunden.The invention relates to a method for melting in the electron beam furnace of refractory metals, in particular of tantalum. The goal is to achieve high-quality melts without high expenditure on equipment. The task is to remelt to compacts pressed powder reststueckfrei. According to the invention, the injected into the recipient compacts are subjected to programmed on the surface of the electron beam with reduced power and connected to each other by fusing together.

Description

Verfahren zum Schmelzen im Elektronenstrahlofen Anwendungsgebiet der Erfindung; Method for melting in the electron beam furnace Field of application of the invention;

Das Verfahren dient, zum Schmelzen von stückigem Gut, insbesondere von hochschmelzenden Metallen, die als Preßlinge aus stark verunreinigtem Schlamm oder Pulver vorliegen, wie z. B. Tantal.The method is used for melting particulate material, in particular refractory metals, which are present as compacts of heavily contaminated sludge or powder, such as. Tantalum.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist üblich, metallische und nichtmetallische Verunreinigungen durch ein- und mehrmaliges Umschmelzen des Materials im Vakuum mittels Elektronenstrahl zu reinigen.It is common to clean metallic and non-metallic contaminants by single and multiple remelting of the material in a vacuum by means of electron beam.

Um einen homogenen Block zu erhalten, dürfen bei einmaligem Umschmelzen keine unaufgeschmolzenen Stücke des Materials in das Schmelzbad im Kristallisator fallen. Bas Material wird deshalb in stückiger Form einem Schmelzgefäß zugeführt und darin aufgeschmolzen, aus dem es dann kontinuierlich in den Kri3taliisator läuft· Bei hohem Schmelzpunkt des Materials erhöht sich dabei die benotigte Elektronenstrahlleistung um 50 bis 100 %.In order to obtain a homogeneous block, no unmelted pieces of the material should fall into the molten bath in the crystallizer after a single remelting. Bas material is therefore supplied in a lumpy form a melting vessel and melted therein, from which it then runs continuously in the Kri3taliisator · At high melting point of the material thereby increases the required electron beam power by 50 to 100%.

Es ist auch bekannt, aus dem Schlamm oder Pulver in Hochdruckpressen Preßlinge herzustellen. Diese Preßlinge werden zu langen Stäben kompaktiert und über dem Schmelzbad abgeschmolzen. Das Kompaktieren erfolgt durch Bündeln der Stäbe auf einer Schiene aus dem umzuschmelzenden Material oder durch Verschweißen der aneinandergereihten Preßlinge am Umfang mittels Elektronenstrahlschwelßkanonen.It is also known to produce compacts from the sludge or powder in high-pressure presses. These compacts are compacted into long rods and melted over the molten bath. The compacting is carried out by bundling the rods on a rail of the material to be remelted or by welding the juxtaposed compacts to the periphery by means of electron beam welding guns.

Es ist weiterhin bekannt, die Preßlinge lose in die Schmelzanlage einzulegen, vor dem Umschmelzen die Stücke nacheinander mittels einer Schweißkanone zu verbinden, indem die Preßlinge an den aneinanderliegenden Flächen durch den Tiefschweißeffekt über die Fläche miteinander verbunden v/erden. Diese Verfahren haben gemeinsam den Nachteil, daß der apparative Aufwand sehr hoch ist, indem zusätzliche Schmelzgefäße und Elektronenkanonen erforderlich sindIt is also known to insert the compacts loosely in the melter, before joining the pieces to connect successively by means of a welding gun by the compacts connected to the adjacent surfaces by the deep-welding effect on the surface together v / ground. These methods have the common disadvantage that the expenditure on equipment is very high, by additional melting vessels and electron guns are required

sowie die dazugehörigen Hilfseinrichtungen. Ziel der Erfindung; and the associated auxiliary equipment. Aim of the invention;

Es ist ein Schmelzverfahren zu schaffen, welches keinen zusätzlichen apparativen Aufwand erfordert und qualitativ einwandfreie Schmelzen ermöglicht, ohne daß durch in die Schmelze fallende Heststücke Fehlstellen im Block entstehen.It is a melting process to create, which requires no additional expenditure on equipment and allows high-quality melts, without resulting in the melt falling pieces of heat in the block.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schmelzen im Elektronenstrahlofen zu schaffen, welches ohne zusätzliche Einrichtungen- kontinuierlich ein direktes Umschmelzen von Preßlingen reststückfrei ermöglicht.The invention has for its object to provide a method for melting in the electron beam furnace, which allows reststückfrei continuously without additional Einrichtungen- a direct remelting of compacts.

Erfindungsgemäß wird, die Aufgabe dadurch gelöst, indem vor dem Schmelzprozeß in bekannter Weise Preßlinge hergestellt und diese auf einer horizontalen Bahn in den Hezipienten nacheinander Stoß an Stoß eingeschleust v/erden. Der Elektronenstrahl der Schmelzkanone wird mit geringer Leistung kurze Zeit auf den Eirst der Preßlinge über die Stoßstelle zwischen den Preßlingen programmiert entlanggeführt und schmilzt diesen Bereich in geringer Tiefe auf.. Dadurch werden die einzelnen Preßlinge miteinander verbunden und können so in den Abschmelzbereich der Elektronenkanone über den Kristallisator geschoben werden.According to the invention, this object is achieved by producing compacts in a known manner prior to the melting process and introducing them in succession on a horizontal path into the heights in succession. The electron beam of the melt gun is with low power for a short time along the Eirst of the compacts programmed along the joint between the compacts along and melts this area at a shallow depth .. This interconnects the individual compacts and can thus in the Abschmelzbereich the electron gun on the Be pushed crystallizer.

Erfahrungsgemäß bildet sich beim Schmelzen im Abschmelzbereich am Preßling eine schräge Abschmelzfläche, deren Basislänge dem Durchmesser des Elektronenstrahls entspricht. Überraschenderweise wurde gefunden, daß nach dem Abschmelzen der Verbindungsstelle zwisehen den beiden Preßlingen das der Dachschräge entsprechende prismatische Heststück des Preßlings nicht in das Schmelzbad fällt. Als Ursache wurde gefunden, daß beim Abschmelzen des ersten Preßlings der zweite langsam: vorgewärmt wird und, wenn der Elektronenstrahl im Stoßbereich, von oben beginnend, abschmilzt, ein Bruchteil des schmelzflüssigen. Materials in die Fuge zwischen den beiden Preßlingen ein-Experience has shown that when melting in the Abschmelzbereich the compact an oblique Abschmelzfläche whose base length corresponds to the diameter of the electron beam. Surprisingly, it was found that after melting the joint Zwisehen the two compacts of the sloping roof corresponding prismatic Heststück the compact does not fall into the molten bath. As a cause, it has been found that when the first compact is melted, the second is slowly preheated and, when the electron beam in the abutting area, starting from above, melts, a fraction of the molten one. Material into the joint between the two briquettes

fließt,- in die Poren beider Preßlinge eindringt, dort wieder erstarrt und dadurch in dem IKaBe, wie die Verbindungsstelle zwischen den beiden Preßlingen von oben abgeschmolzen wird, diese im unteren Bereich wieder miteinander verbunden werden. Durch weiteres Hineinschieben des. Materials in den Abs.chinelzbereich des Elektronenstrahls wird also der erste Preßling ständig mit dem zweiten Preßling durch in der Fuge erstarrendes Material verbunden und vollständig abgeschmolzen. Durch aufeinanderfolgendes Verbinden der Preßlinge werden diese reststückfrei vollständig abgeschmolzen. und ein fehlerfreier Block hergestellt.flows, - penetrates into the pores of both compacts, there again solidified and thereby in the IKaBe, as the junction between the two compacts is melted from above, they are connected to each other in the lower area again. As a result of further insertion of the material into the absorber region of the electron beam, the first compact is thus permanently connected to the second compact by solidifying material in the joint and completely melted off. By successively connecting the compacts they are completely remelted without residue. and a good block made.

Der Elektronenstrahl kann zum Zweck des Verbindens der Preßlinge so programmiert v/erden, daß er jeweils im Bereich einer Stoßfuge senkrecht und quer pendelt und somit einen annähernd rechteckigen Bereich aufschmilzt. Dieses Verfahren ist dann vorteilhaft, wenn die Preßlinge gleiche Länge haben.The electron beam can be programmed for the purpose of connecting the compacts so that it oscillates vertically and transversely in each case in the area of a butt joint and thus melts an approximately rectangular area. This method is advantageous when the compacts have the same length.

Sind die Längen der Preßlinge unterschiedlich, ist es zweckmäßig, den Elektronenstrahl in einer Spur entlang der gesamten Oberfläche zu führen und evtl. geringfügig seitlich abzulenken, damit diese Aufschmelzspur eine dem Material entsprechende Breite erlangt·If the lengths of the compacts are different, it is expedient to guide the electron beam in a track along the entire surface and possibly deflect it slightly laterally, so that this melting track achieves a width corresponding to the material.

Ausfuhr uns: sbe i sm. elExport us: sbe i sm. el

In der zugehörigen Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Prinzip dargestellt.In the accompanying drawing, a device for carrying out the method is shown in principle.

Die Preßlinge T, aus Tantalpulver hergestellt, von ca. 80 mm Durch messer werden auf einer Führungsbahn 2 in den Hezipienten (nicht gezeichnet} eingeschleust und in bekannter Weise über den Kristallisator J geschoben. Der Elektronenstrahl 4 wird nach Zeitinterval len Λ T₁, die sich aus der Länge 1 der Preßlinge T und der Zuführgeschwindigkeit τ zuThe compacts T, made of tantalum powder, of about 80 mm diameter are introduced (not shown) on a guideway 2 in the Hezipienten and pushed in a known manner on the crystallizer J. The electron beam 4 is len after time interval Λ T ₁ , the from the length 1 of the compacts T and the feed rate τ to

ergeben, mit 120 kW Leistung kurzzeitig auf den Stoß 5 zwischen denyielded, with 120 kW power for a short time on the shock 5 between the

Preßlingen 1 gerichtet. Dabei wird der Elektronenstrahl 4' mit der Amplitude 4 3C in x-Richtung auf den Stoß 5 abgelenkt und in einer Zeit Λ T₀ in Stoßrichtung über den Stoß 5 geführt. Der Aufschmelz-Presslings 1 directed. In this case, the electron beam 4 'with the amplitude 4 3C is deflected in the x-direction to the shock 5 and guided in a time Λ T ₀ in the direction of impact on the shock 5. The melting

2 bereich hat eine Große von ca.. 4 x 5 cm bei einer Tiefe von ca. 5 mm. Der Elektronenstrahl 4* wird nach dem Aufschmelzen des Stoßes, 5 wieder mit voller Leistung von 250 kV/ auf den vordersten Preßling 1 gelenkt und schmilzt diesen über den Kristallisator 3 ab _r wo die Schmelze zum Block β erstarrt·2 area has a size of approx. 4 x 5 cm at a depth of about 5 mm. The electron beam 4 * is after the melting of the shock, 5 again with full power of 250 kV / directed to the foremost compact 1 and melts this on the crystallizer 3 from _r where the melt solidifies to block β ·

Claims

claims

T. A method for melting in the electron beam furnace by the material to be melted into compacts prepared in the Hezipienten on a horizontal path shock is introduced in shock, characterized in that the electron beam with reduced power on the surface of the compacts in the longitudinal direction programmed so programmed is that the hangings are joined together by fusion,

2. The method according to claim X _1, characterized in that the electron beam is commuted transversely and perpendicular to the butt joint in each case in the region of a shock,

3. The method according to claim T, characterized in that the electron beam is guided on a track whose width is determined by the lateral beam deflection along the compacts.

For this 1 sheet drawings.