DE1132171B

DE1132171B - Process for annealing, melting or casting metals in a container under vacuum and cooling by means of protective gas, as well as device for carrying out this process

Info

Publication number: DE1132171B
Application number: DEH39749A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Armbruster
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1960-06-24
Publication date: 1962-06-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Glühen, Schmelzen oder Gießen von Metallen in einem unter Vakuum stehenden beheizbaren Behälter, der mit einem mehrstufigen Vakuumpumpenaggregat verbunden ist, mit anschließendem Abkühlen des Behälters und seines Inhaltes mittels im Kreislauf durch ihn und einen Kühler mit Kondensatabscheider geführtem Schutzgas, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for annealing, melting or casting metals in a heated container under vacuum, which is equipped with a multi-stage vacuum pump unit is connected, with subsequent cooling of the container and its contents by means of in the circuit him and a cooler with a condensate separator guided inert gas, as well as a device for implementation this procedure.

Es ist bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen zu ihrer Durchführung bekannt, eine möglichst rasche Abkühlung des Gutes durch Anwendung einer Gasumwälzvorrichtung zu erzielen. Das durch den Behälter geleitete und sich dabei erwärmende Schutzgas bzw. Kühlgas wird durch einen Wärmeaustauscher geleitet und dann wieder in den Behälter eingeführt. Diese bekannten Vorrichtungen besitzen zum Umwälzen des Kühlgases ein besonders angepaßtes Pumpenaggregat und besondere Kühlgasleitungen. Zum Evakuieren des Behälters wird ein übliches, meist mehrstufiges Vakuumpumpenaggregat benutzt. Es war also zur Durchführung des Evakuier- und Abkühlprozesses ein erheblicher apparativer Aufwand bisher notwendig.It is known to carry out such methods and devices as quickly as possible To achieve cooling of the goods by using a gas circulation device. That through the container The protective gas or cooling gas that is conducted and thereby warms up is passed through a heat exchanger and then reintroduced into the container. These known devices have to circulate of the cooling gas a specially adapted pump unit and special cooling gas lines. To the A common, mostly multi-stage vacuum pump unit is used to evacuate the container. It was therefore a considerable expense in terms of equipment to carry out the evacuation and cooling process previously necessary.

Diese Nachteile werden bei einem Verfahren zum Glühen, Schmelzen oder Gießen von Metallen in einem unter Vakuum stehenden beheizbaren Behälter, der mit einem mehrstufigen Vakuumpumpenaggregat verbunden ist, mit anschließendem Abkühlen des Behälters und seines Inhaltes mittels im Kreislauf durch ihn und einen Kühler mit Kondensatabscheider geführtem Schutzgas erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zum Umwälzen des Schutzgases beim Abkühlen eine Pumpstufe des Vakuumpumpenaggregates dient. Zum Evakuieren des Ofens und Umwälzen des Kühlgases ist jetzt nur noch ein einziges Pumpenaggregat erforderlich. Auch werden keine besonderen Leitungen für den Kühlgaskreislauf mehr benötigt, da ein großer Teil der Evakuierungsleitungen gleichzeitig zum Durchleiten des Kühlgases dient.These disadvantages are addressed in a process for annealing, melting or casting metals into a heated container under vacuum, which is equipped with a multi-stage vacuum pump unit is connected, with subsequent cooling of the container and its contents by means of in the circuit According to the invention, he and a cooler with a condensate separator-guided protective gas are avoided by that a pump stage of the vacuum pump unit for circulating the protective gas during cooling serves. There is now only a single pump unit to evacuate the furnace and circulate the cooling gas necessary. There are also no longer any special lines required for the cooling gas circuit A large part of the evacuation lines is used to pass the cooling gas through.

Aus der Beschreibung einer beispielsweisen Vorrichtung ergeben sich weitere Merkmale der Erfindung. Further features of the invention emerge from the description of an exemplary device.

In der Zeichnung ist die Bezugsziffer 1 dem evakuierbaren beheizbaren Behälter zugeordnet, der in dem Ausführungsbeispiel einen Vakuum-Induktionsglühofen darstellt. Der Körper 2 wird mittels der Induktionsheizspule 3 auf Glühtemperatur erhitzt. Zum Evakuieren des Behälters 1 ist ein mehrstufiges, im Ausführungsbeispiel zweistufiges Vakuumpumpenaggregat vorgesehen, das aus einer Rootspumpe 4 und einer Vorpumpe 5 besteht. Der Rootspumpe 4 ist ein Verfahren zum Glühen, SchmelzenIn the drawing, the reference number 1 is assigned to the evacuable, heatable container, which in the exemplary embodiment represents a vacuum induction annealing furnace. The body 2 is heated to the annealing temperature by means of the induction heating coil 3. To evacuate the container 1, a multi-stage, in the exemplary embodiment two-stage vacuum pump unit is provided, which consists of a Roots pump 4 and a backing pump 5. The Roots pump 4 is a process for annealing, melting

oder Gießen von Metallen in einemor casting metals in one

unter Vakuum stehenden Behältercontainer under vacuum

und Abkühlen mittels Schutzgas,and cooling by means of protective gas,

sowie Vorrichtung zur Durchführungas well as device for implementation

dieses Verfahrensthis procedure

Anmelder:
W. C. HeraeusApplicant:
WC Heraeus

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

Dipl.-Phys. Werner Armbruster, Hanau/M.,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Werner Armbruster, Hanau / M.,
has been named as the inventor

Wärmeaustauscher 6 vorgeschaltet. In diesem wird das abgepumpte Gas, falls der Körper 2 während des Glühprozesses gast, abgekühlt.Heat exchanger 6 connected upstream. In this, the pumped out gas, if the body 2 during the Annealing process gas, cooled.

Der geglühte Körper 2 kühlt sich in dem evakuierten Behälter 1 nur sehr langsam ab, da im Vakuum nur relativ geringe Wärmeverluste durch Wärmeleitung und praktisch keine Wärmeverluste durch Konvektion auftreten. Um ein schnelles Abkühlen des Körpers 2 nach dem Glühprozeß zu erwirken, leitet man in den Behälter 1 Schutzgas ein, das während des Abkühlprozesses umgewälzt wird. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Kühlgas aus dem Vorratsbehälter 7 über den Ventilstutzen 8 in den Behälter 1 eingeführt. Zum Umwälzen des als Kühlmittel dienenden Schutzgases wird die eine Pumpstufe des Vakuumpumpenaggregates, die Rootspumpe 4, benutzt. Zwischen den beiden Pumpstufen 4 und 5 des Vakuumpumpenaggregats ist eine Abzweigleitung 9 mit Ventil 10 vorgesehen, die zur Rückführung des Kühlgases in den Behälter 1 dient. In dem der Rootspumpe 4 vorgeschalteten Wärmeaustauscher 6 wird jetzt während des Abkühlprozesses das erwärmte Kühlgas abgekühlt. Das eventuell entstehende Kondensat wird in üblicher Weise über die Leitung 11 abgeleitet. Der Kühlgaskreislauf besteht also bis auf die Abzweigleitung 9 aus dem gleichen Leitungssystem wie die Evakuierungsleitungen.The annealed body 2 cools down very slowly in the evacuated container 1 because it is in a vacuum only relatively low heat losses through conduction and practically no heat losses through convection appear. In order to achieve rapid cooling of the body 2 after the annealing process, conducts one in the container 1 protective gas, which is circulated during the cooling process. In the embodiment the invention, the cooling gas from the storage container 7 via the valve connector 8 in the container 1 inserted. To circulate the protective gas serving as a coolant, one The pump stage of the vacuum pump unit, the Roots pump 4, is used. Between the two pump stages 4 and 5 of the vacuum pump unit, a branch line 9 with valve 10 is provided for the return of the cooling gas in the container 1 is used. In the heat exchanger connected upstream of the Roots pump 4 6 the heated cooling gas is now cooled down during the cooling process. The possibly arising Condensate is drained off in the usual way via line 11. The cooling gas circuit exists So except for the branch line 9 from the same line system as the evacuation lines.

Nach Beendigung des Abkühlprozesses kann das Kühlgas entweder mittels einer oder beider Pump-After the cooling process has ended, the cooling gas can either be pumped into one or both of the

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stufen des Vakuumpumpenaggregats über den Auslaß 12 in die freie Atmosphäre abgepumpt werden, oder vorzugsweise wird das Kühlgas über die Leitungen 13 oder 14 wieder in den Vorratsbehälter 7 gepumpt und damit zurückgewonnen.stages of the vacuum pump unit via the outlet 12 are pumped out into the open atmosphere, or preferably the cooling gas is via the lines 13 or 14 pumped back into the storage container 7 and thus recovered.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind selbstverständlich nicht nur auf Glühöfen beschränkt, sondern sie können überall dort eingesetzt werden, wo es sich darum handelt, einen in einem evakuierbaren Behälter geglühten, geschmolzenen oder gegossenen Körper mittels Gas möglichst rasch abzukühlen. Hauptsächlich werden das Verfahren und die Vorrichtung bei Vakuumglüh-, Vakuumschmelz- und Vakuumgießöfen zum Einsatz gelangen, unabhängig davon, ob der Körper mittels Widerstands-, Induktions-, Lichtbogen- oder Strahlungserhitzung oder mittels Bombardement durch Ladungsträgerstrahlen erhitzt wird.The method and the device according to the invention are of course not limited to annealing furnaces limited, but they can be used wherever it is, one in one evacuable container annealed, melted or cast body by means of gas as quickly as possible to cool off. The method and the device are mainly used for vacuum annealing, vacuum melting and vacuum casting furnaces are used, regardless of whether the body is Induction, arc or radiation heating or by means of bombardment by charge carrier beams is heated.

Dieselbe Vorrichtung kann auch zur Vakuumtrocknung von empfindlichen feuchtigkeitshaltigen Stoffen unter Schutzgasatmosphäre, beispielsweise durch Schutzgasspülung, benutzt werden. Die dabei anfallende größere Kondensatmenge erfordert nur bekannte Änderungen am Wärmeaustauscher 6 und der Kondensatableitung 11. Es ist weiterhin bekannt, vor den Wärmeaustauscher in die Evakuierungsleitung bei solchen Vorrichtungen noch eine weitere Pumpe, insbesondere eine Rootspumpe, einzuschalten, um die Kondensatbildung durch höheren Druck zu erleichtern. The same device can also be used for vacuum drying of sensitive moisture-containing substances be used in a protective gas atmosphere, for example by means of protective gas purging. The resulting larger amount of condensate only requires known changes to the heat exchanger 6 and the Condensate drainage 11. It is also known in front of the heat exchanger in the evacuation line in such devices yet another pump, in particular a Roots pump, to turn on to the Facilitate the formation of condensation through higher pressure.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A process for annealing, melting or casting metals in a heated container under vacuum, which is connected to a multi-stage vacuum pump unit, with subsequent cooling of the container and its contents by means of protective gas circulated through it and a cooler with condensate separator, characterized that a pump stage of the vacuum pump unit is used during cooling to circulate the inert gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the protective gas after completion of the cooling process by means of the entire vacuum pump unit or one of its stages is pumped into a storage tank.

3. Device for carrying out the method according to claim 1 to 2, characterized in that that the evacuation line, which at the same time forms part of the cooling gas line, from the container (1) is passed through a heat exchanger (6), with between the stages of the vacuum pump unit (4, 5) a return line (9) with valve control (10) is provided for the cooling gas.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the first stage of the vacuum pump unit, which serves as a circulation pump during the cooling process, from a Roots pump (4) exists.

5. Device according to spoke 3 to 4, characterized in that the vacuum pump unit (4, 5) or one of its stages via a line (13, 14) with a storage container (7) for protective gas connected is.

Considered publications:
Austrian patent specification No. 201865.

For this purpose, 1 sheet of drawings