DE1046212B

DE1046212B - Continuous vacuum arc melting plant for metals

Info

Publication number: DE1046212B
Application number: DEH30343A
Authority: DE
Inventors: Helmut Gruber; Helmut Scheidig
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1957-06-08
Filing date: 1957-06-08
Publication date: 1958-12-11

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche Vakuum-Lichtbogen-Schmelzanlage für Metalle.The invention relates to a continuous vacuum arc melting plant for metals.

Es sind eine Reihe von Anlagen bekannt, die im Lichtbogen das Metall entweder einmal oder auch zweimal schmelzen, ehe es aus der Vakuumkammer entfernt und weiterbearbeitet wird. Bei den bekannten Anlagen wird der kontinuierlich aufgebaute endgültige Ingot aus dem Vakuum an die Atmosphäre herausgeführt. Der endgültige Ingot wurde bei diesen Anlagen in einem durchgängigen wassergekühlten Tiegel mittels des Lichtbogens aufgebaut und nach unten aus dem Tiegelende in die Atmosphäre befördert. Derartige Anlagen haben große Nachteile, da die Vakuumdichtigkeit nicht gewährleistet ist. Der Ingot baut sich im ganzen Querschnitt des Tiegels auf, kühlt sich aber später ab und besitzt dann einen etwas geringeren Querschnitt als der durchgängige Tiegel selbst. Bei den bekannten Apparaturen ist nicht gewährleistet, daß die Vakuumdichtigkeit an dieser Stelle während des ganzen Schmelzprozesses aufrechterhalten wird.There are a number of systems known that the metal either once or in an electric arc Melt twice before removing it from the vacuum chamber for further processing. With the known Systems, the continuously built up final ingot is removed from the vacuum to the atmosphere. In these systems, the final ingot was placed in a continuous water-cooled crucible built up by means of the arc and transported downwards from the end of the crucible into the atmosphere. Such Systems have major disadvantages as the vacuum tightness is not guaranteed. The ingot builds up in the whole cross-section of the crucible, but cools down later and then has a slightly smaller cross-section Cross-section than the continuous crucible itself. With the known apparatus it is not guaranteed that the vacuum tightness is maintained at this point during the entire melting process.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine kontinuierliche Vakuum-Lichtbogen-Schmelzanlage zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet.The object of the present invention is to provide a continuous vacuum arc melting system to create that avoids these disadvantages.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anlage vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine erste Schleusenanlage, durch die die Metallstäbe in den Vakuumraum eingeführt werden, in dem sie elektrisch mit einem Teil der Lichtbogenstromstärke der Reihe nach zu einer ersten Abschmelzelektrode aneinandergeschweißt werden, und daß der im ersten Schmelz vorgang laufend weitertransportierte Ingot wiederum eine Abschmelzelektrode für den nächsten Schmelzvorgang bildet und daß der im zweiten Schmelzvorgang erzeugte Ingot endgültigen Durchmessers durch eine zweite Schleusenanlage aus dem Vakuumraum herausgeführt wird.To solve this problem, a system is proposed which is characterized by a first Lock system through which the metal rods are introduced into the vacuum space, in which they are electrically operated with part of the arc current strength welded together in sequence to form a first consumable electrode and that the ingot continuously transported further in the first melting process in turn a consumable electrode for the next melting process and that in the second melting process The ingot produced with the final diameter is led out of the vacuum chamber through a second lock system will.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die zweite Schleusenanlage mit mindestens einer Druckstufenanordnung ausgerüstet ist. In Abwandlung des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, statt der Druckstufenanordnung eine innerhalb des Vakuumsraumes angebrachte Säge vorzusehen, mit der von dem endgültigen Ingot Abschnitte abgetrennt werden, wobei die abgetrennten Abschnitte durch die zweite Schleusenanlage aus dem Vakuumraum entfernt werden.Another embodiment of the invention is that the second lock system with at least is equipped with a pressure stage arrangement. It is also a modification of the inventive concept possible to use a saw attached to the vacuum chamber instead of the pressure stage arrangement, with which sections are severed from the final ingot, the severed sections can be removed from the vacuum chamber through the second lock system.

In den Zeichnungen sind vorteilhafte Ausführungen der neuen Anlage als Beispiele dargestellt.In the drawings, advantageous designs of the new system are shown as examples.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Anlage mit Druckstufenanordnung, Fig. 2 eine Anlage mit einer Absägevorrichtung.1 shows a system with a pressure stage arrangement, FIG. 2 shows a system with a sawing device.

In Fig. 1 wird der metallische Elektrodenstab 1, der außerhalb der Apparatur aus Spänen, Pulver od. dgl. gepreßt worden ist, durch die Schleuseneinrichtung 2 Kontinuierliche Vakuum-Lichtbogen-Schmelzanlage für MetalleIn Fig. 1, the metallic electrode rod 1, which is made of chips, powder or the like outside the apparatus. has been pressed through the lock device 2 Continuous vacuum arc melting system for metals

Anmelder:Applicant:

W. C. HeraeusW. C. Heraeus

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Hanau/M., Heraeusstr. 12/14Company with limited liability,
Hanau / M., Heraeusstr. 12/14

Helmut Gruber und Helmut Scheidig, Hanau/M.,
sind als Erfinder genannt wordenHelmut Gruber and Helmut Scheidig, Hanau / M.,
have been named as inventors

eingeführt. Diese Schleuseneinrichtung besteht aus dem Körper 2, dem Deckel 3, der die Schleuse nach außen abschließt, dem Deckel 4, der die Schleuse gegenüber dem Apparatinnern verschließen oder in die Tasche 5 ausgeschwenkt werden kann, sowie der Pumpanlage 6, die die Schleuse vor Öffnung des Deckels 4 evakuiert. Der eingeführte Stab wird durch die Transportrollen 7, die von dem Motor 8 angetrieben werden, weitergefördert. Die Transportrollen 7 und der Motor 8 können aber auch durch eine irgendwie anders geartete Transporteinrichtung ersetzt werden.introduced. This lock device consists of the body 2, the cover 3, which the lock after closes the outside, the lid 4, which closes the lock opposite the interior of the apparatus or in the Pocket 5 can be swiveled out, as well as the pumping system 6, which closes the sluice before opening the cover 4 evacuated. The inserted rod is driven by the transport rollers 7, which are driven by the motor 8, further promoted. The transport rollers 7 and the motor 8 can also be somehow different type of transport device must be replaced.

Der nächste Ofenteil 9 enthält den Stab 10, der schon durch die Schleuse 2 hindurch eingeführt worden ist, und in diesem Ofenteil 9 zu der Elektrode aufgebaut werden soll. Der Elektrodenstab 10 wird durch die Transportrollen 11 und den Motor 12 weitergefördert bis er mit der Elektrode 13 in mechanischen Kontakt kommt. Diese Elektrode 13 befindet sich in dem nächsten wassergekühlten Teil 14 des Ofens, der durch die Isolierschicht 15 von dem Teil 9 des Ofens getrennt ist. In Teil 9 befinden sich außerdem noch die Stromzuführungsrollen 16.The next furnace part 9 contains the rod 10, which has already been introduced through the lock 2, and in this furnace part 9 the electrode is to be built up. The electrode rod 10 is through the Transport rollers 11 and the motor 12 are further conveyed until it comes into mechanical contact with the electrode 13 comes. This electrode 13 is located in the next water-cooled part 14 of the furnace, which is through the Insulating layer 15 is separated from part 9 of the furnace. Part 9 also contains the power supply rollers 16.

In Teil 14 wird die Elektrode 13 durch die Rollen 17 mit Hilfe des Motors 18 weitergefördert. Diese Vorrichtung dient gleichzeitig der Regelung der Bogenlänge des Bogens 19. In diesem Teil befinden sich auch die Stromzuführungsrollen 20, die zusammen mit den Zuführungsrollen 16 den Schweißstrom an die Elektrode 13 bzw. den Elektrodenstab 10 überleiten, der zum Verschweißen des Elektrodenstabes mit der Elektrode dient.In part 14 the electrode 13 is conveyed further by the rollers 17 with the aid of the motor 18. This device serves at the same time to regulate the arc length of the arc 19. In this part are also the power supply rollers 20, which together with the supply rollers 16 apply the welding current to the electrode 13 or the electrode rod 10, which is used to weld the electrode rod to the electrode serves.

An diesem dritten Ofenteil 14 befindet sich die Pumpanlage 21, die dem Evakuieren des ersten Vakuumraumes 22 dient.At this third furnace part 14 is the pumping system 21, the evacuation of the first Vacuum space 22 is used.

809 698/401809 698/401

Der nächste Ofenteil 22 ist durch die Isolier- zwischenlage 23 von dem Ofenteil 14 isoliert. In diesem wassergekühlten Ofenteil 22 schmilzt die Elektrode 13 ab und baut mit Hilfe des Bogens 19 den ersten Ingot 24 auf.The next furnace part 22 is insulated from the furnace part 14 by the insulating intermediate layer 23. The electrode 13 melts in this water-cooled furnace part 22 and builds up the first ingot 24 with the aid of the arc 19.

Dieser Ingot hat am oberen Teil genau den Querschnitt des Schmelztiegels 22, zieht sich aber infolge seiner Abkühlung zusammen und löst sich im unteren Teil von der Innenwand des Tiegels 22.This ingot has exactly the same cross-section as the crucible 22 on the upper part, but is drawn out as a result its cooling together and separates in the lower part from the inner wall of the crucible 22.

Der nächste Ofenteil 25 umschließt den Vakuumraum 26, der mit Hilfe der Pumpanlage 27 evakuiert wird. Hier wird der erste Ingot 24 mit Hilfe der Transportrollen 28 und des Motors 29 weitergefördert. Diese Förderung dient einerseits dem zeitlich konstant gehaltenen Nachschub des unten abschmelzenden Ingots 24.The next furnace part 25 encloses the vacuum space 26, which evacuates with the aid of the pumping system 27 will. Here the first ingot 24 is conveyed further with the aid of the transport rollers 28 and the motor 29. These On the one hand, conveyance serves to keep the supply of the ingot 24 melting at the bottom constant over time.

Der für den Bogen 30 nötige Strom wird mit Hilfe der Stromzuführungsrollen 43 dem ersten Ingot 24 zugeführt. An dem Teil 25 des Ofens schließt sich der Teil 31 an, der durch die Isolierlage 32 von dem darübergehenden Teil isoliert ist. Dieser Teil 31 ist wiederum ein durchgängiger wassergekühlter Schmelztiegel, in dem sich mit Hilfe des erwähnten Bogens 30 der endgültige Ingot 32 aufbaut. Auch dieser Ingot legt sich in seinem oberen Teil fest an die Innenwand des wassergekühlten Schmelztiegels 31 und löst sich infolge der Abkühlung weiter unten von dieser Innenwand ab.The current required for the sheet 30 is supplied to the first ingot 24 with the aid of the current supply rollers 43. On the part 25 of the furnace, the part 31 connects, which is separated by the insulating layer 32 from the overlying Part is isolated. This part 31 is in turn a continuous water-cooled crucible, in which the final ingot 32 is built up with the aid of the aforementioned arch 30. This ingot too attaches itself in its upper part firmly to the inner wall of the water-cooled crucible 31 and loosens as a result of the cooling down from this inner wall.

An diesen wassergekühlten Schmelztiegel 31 schließt sich die erste Druckstufe 33 an, die durch die Pumpanlage 34 evakuiert wird und die Transportroilen 35 enthält, die mit Hilfe des Motors 36 den endgültigen Ingot 32 mit entsprechender Geschwindigkeit durch die Druckstufe 37, die mit Hilfe der Pumpe 38 evakuiert wird, hinausbefördert.This water-cooled crucible 31 is followed by the first pressure stage 33, which by the Pump system 34 is evacuated and contains the transport rollers 35, which with the help of the motor 36 the final Ingot 32 at a corresponding speed through the pressure stage 37, which with the aid of the pump 38 evacuated.

Die Generatoren 39 und 40, das Schaltgerät 61 regeln und liefern die Ströme für die Verschweißung des Elektrodenstabes 10 mit der Elektrode 13 für den Bogen 19 und den Bogen 30. Außerdem sind noch Geräte 41 und 42 vorgesehen, die die Länge der Schmelzbögen 19 und 30 auf einen gewissen Wert einregeln und durch ihre Einwirkung auf ihre Motoren 18 und 36 die geometrischen und elektrischen Bogendaten in dem gewünschten Sinne einregeln. Der erste Ingot 24 bewegt sich mit zeitlich konstanter Geschwindigkeit. Geregelt wird durch die gezeigte Anordnung der Abstand der Elektrode 13 bzw. des zweiten Ingots 32 relativ zum ersten Ingot 24.The generators 39 and 40 regulate the switching device 61 and supply the currents for welding the electrode rod 10 to the electrode 13 for the Arch 19 and the arch 30. In addition, devices 41 and 42 are provided that the length of the melting arcs 19 and 30 to a certain value and by their action on their motors 18 and 36 adjust the geometric and electrical arc data in the desired sense. The first ingot 24 moves at a constant speed over time. The arrangement shown regulates the distance of the electrode 13 or of the second ingot 32 relative to the first ingot 24.

Die Anlage arbeitet voll kontinuierlich. Am Anfang wird immer wieder ein Elektrodenstab 1 eingeführt, mit der Elektrode selbst verschweißt, zweimal geschmolzen und unten der endgültige Ingot laufend an die Äußere Atmosphäre herausgeführt.The system works completely continuously. At the beginning, an electrode rod 1 is repeatedly inserted, welded to the electrode itself, melted twice and the final ingot continuously starts at the bottom brought out the outer atmosphere.

Die Querschnittsverringerung des ersten Ingots 24 und des endgültigen Ingots 32 sind im Maßstab der Zeichnung übertrieben dargestellt, um die Verhältnisse deutlich zu machen.The reduction in area of the first ingot 24 and the final ingot 32 are on the scale of FIG Drawing exaggerated to make the relationships clear.

Eine solche Apparatur arbeitet über größere Zeiten vollkommen kontinuierlich und besitzt nicht die üblichen Unterbrechungen durch Entfernen des Ingots, Einsetzen einer neuen Schmelzelektrode usw.Such an apparatus works completely continuously over long periods of time and does not have the usual ones Interruptions caused by removing the ingot, inserting a new melting electrode, etc.

In Fig. 2 ist der untere Teil einer gleichen Apparatur dargestellt, bei dem das Herausführen aus dem Vakuum in anderer Weise geschieht. Der im unteren Schmelztiegel 31 gebildete zweite oder endgültige Ingot 32 läuft weiterhin durch einen dritten Vakuumraum 44, der durch das Pumpenaggregat 45 evakuiert wird. In diesem Vakuumraum befinden sich die vom Motor 45 getriebenen Transportrollen 47, die den Ingot weiter abwärts transportieren. In einer Seitentasche des Vakuumraums 44 befindet sich eine Absägeeinrichtung 49 (in der dargestellten Variante eine fliegende Kreissäge) mit einem nichtgezeichneten Auffangeraum für die Späne, die so bewegt werden kann, daß sie den Block 32 an der Stelle 50 quer absägen kann. Das abgesägte "Stück wird dann durch die Rollen 51 und den Motor 52 weiterbefördert in die Schleuse 53, die durch die Pumpeneinrichtung; 54 evakuiert werden kann. Die Schleuseneinrichtung, wird durch den beweglichen Deckel 55, der in die Tasche 56 geschwenkt werden kann, gegenüber dem Vakuumraum 44 abgeschlossen und nach außen durch den Deckel 57 gegen die Atmosphäre geschützt. Das abgesägte. Stück des Ingots 58 wird weiterhin durch die Rollen 59 und den Motor 60 in die Schleuse gezogen und dort gehalten, solange, bis die Schleuse 53 geflutet ist und der Deckel 57 geöffnet worden ist. Dann, kann das Stück 58 des Ingots herausgenommen werden. Auch diese Apparatur arbeitet voll kontinuierlich,, denn an ihrem oberen Ende werden laufend Elektrodenstangen zugeführt durch die Schleuse 2 und unten durch die Schleuse 53 laufend die abgesägten Enden des Ingots herausgeführt. In Fig. 2 the lower part of the same apparatus is shown, in which the removal from the vacuum happens in a different way. The second or final ingot 32 formed in the lower crucible 31 continues to run through a third vacuum chamber 44, which is evacuated by the pump assembly 45. In This vacuum space contains the transport rollers 47 driven by the motor 45, which carry the ingot further transport downwards. A sawing device is located in a side pocket of the vacuum chamber 44 49 (in the variant shown, a flying circular saw) with a not shown collecting space for the chips, which can be moved so that they can saw off the block 32 at the point 50 transversely. That The sawn-off "piece is then conveyed further by the rollers 51 and the motor 52 into the lock 53, which by the pump device; 54 can be evacuated. The lock device is moved by the Cover 55, which can be pivoted into the pocket 56, is closed off from the vacuum space 44 and protected to the outside by the cover 57 from the atmosphere. The sawed off. Piece of Ingots 58 are still drawn into the lock by rollers 59 and motor 60 and held there, until the lock 53 has been flooded and the cover 57 has been opened. Then, the piece 58 of the Ingots are taken out. This apparatus also works fully continuously, because on its upper one At the end, electrode rods are continuously fed through the lock 2 and down through the lock 53 the sawn-off ends of the ingot are continuously brought out.

Claims

Patent claims:

1. Continuous vacuum arc melting plant for metals, characterized by a first lock system through which the metal rods in the Vacuum space can be introduced in which they are electrically operated with part of the arc current are welded to one another in sequence to form a first consumable electrode, and that the im In the first melting process, the ingot that was continuously transported on again produced a consumable electrode for the next melting process and that the one generated in the second melting process Ingot of the final diameter is led out of the vacuum chamber through a second lock system will.

2. Vacuum arc melting system according to claim I _1, characterized in that the second lock system is equipped with at least one pressure stage arrangement.

3. Vacuum arc melting system according to claim 1, characterized by one within the Saw arranged in the vacuum chamber, with which sections are separated from the final ingot, wherein the separated sections through the second lock system from the vacuum space removed.

1 sheet of drawings