DE1157740B - Verfahren zum Betrieb eines Vakuumofens zum Schmelzen und Entgasen von Metallen sowie bauliche Ausbildung dieses Ofens - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Vakuumofens zum Schmelzen und Entgasen von Metallen sowie bauliche Ausbildung dieses OfensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Vakuumofens zum Schmelzen und Entgasen
von in pulverförmiger, körniger oder schwammiger Form aufzugebenden Metallen, bei dem eine
im wesentlichen in waagerechter Richtung fördernde Schnecke, Schüttelrinne od. dgl. innerhalb des Vakuumbehälters
das Schmelzgut einer elektrischen Entladung zuführt und das geschmolzene Material in
eine Kokille tropft, sowie auf die besondere bauliche Ausbildung dieses Vakuumofens.
Bei bekannten Elektroden-Schmelzöfen, wie sie z. B. zur Gewinnung von Titan verwendet werden,
wird das Material in der Form eines gesinterten Stabes oder als abschmelzbare Elektrode, also als
selbsttragender Stab, in einen Lichtbogen eingeführt. Das Material wird dabei zur Bildung des selbsttragenden
Stabes durch einen Schlaghammer oder durch hydraulische Pressung unter Stromeinwirkung nach
Art eines Sintervorganges vorbehandelt. Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß die Vorbehandlung
des Gutes durch Pressung und Stromeinwirkung aufwendige Apparaturen und komplizierte
Arbeitsgänge erfordert. Eine besondere Schwierigkeit bietet dabei auch die Synchronisation der in der
Schmelzvorrichtung vorzunehmenden Verfahrensschritte und die Abstimmung mehrerer elektrischer
Kreise mit ihren verschiedenen Schalt- und Regeleinrichtungen.
Der Erfindung liegt folgende Überlegung zugrunde: Beim Schmelzen und Gasaustreiben unter Vakuum
bewirken in dem Material enthaltene Verunreinigungen, die bei oder unterhalb der Schmelztemperatur
des zu behandelnden Materials Gasform annehmen, daß verhältnismäßig große Mengen gasförmiger Stoffe
im Verlauf des Schmalzvorganges mehr oder weniger plötzlich frei werden. Um nun sine möglichst wirksame
Gasaustreibung zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Behandlung unter einem Vakuum vorzunehmen,
das sehr hoch ist. beispielsweise 10~Imm Quecksilbersäule
oder weniger, um eine vollkommene Entfernung dieser Bestandteile aus der Schmelze zu
erreichen.
In solchen Fällen ist eine SchmeJzerhitzung durch Elektronenaufprali besonders zweckmäßig, da diese
Erhitzungsari in einem sehr hohen Vakuum erfolgt, während die bei einer bekannten, eingangs erwähnten
Vorrichtung vorgenommene Lichtbogenerhitzung oder ähnliche Erhitzungsarten bei höheren Drücken,
also geringeren Evakuierungsgraden, erfolgen, bei denen eine vollständige Gasaustreibung nur bedingt
möglich ist. Das Freiwerden größerer Mengen gasförmiger Stoffe aus der Schmelze würde nun aber be-Verfahren
zum Betrieb eines Vakuumofens
zum Schmelzen und Entgasen von Metallen sowie bauliche Ausbildung dieses Ofens
Anmelder:
Stauffer Chemical Company,
New York., N. Y. (V. St. A.)
New York., N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. F. B. Fischer, Patentanwalt,
Köln-Sülz, Remigiusstr. 41/43
Köln-Sülz, Remigiusstr. 41/43
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Juli 1956 (Nr. 600 561)
V. St. v. Amerika vom 27. Juli 1956 (Nr. 600 561)
wirken, daß die Dichte der gasförmigen Stoffe in dem Bereich der Elektronenentladung, die zur Erhitzung
und Schmelzung verwendet wird, sich erhöht. Dadurch ergibt sich eine Ionisation des Gases, die die
Stabilität der Elektronenentladung erheblich stört und die Tendenz hat, eine Degeneration der Entladung in
einen Niederspannungslichtbogen zu bewirken. Diese Unstabilität ist für den Behandlungsvorgang unerwünscht.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß beim Arbeiten mit einer Vakuum-Schmelzvorrichtung der
eingangs beschriebenen Art der volle Förderquerschnitt des Austragendes der mit einem rohrförmigen
Gehäuse versehenen Fördervorrichtung von zu schmelzendem Material angefüllt ist, daß bereits hier
mittels einer dem Austragende zugeordneten Elektrode ein Schmelzbad erzeugt wird, wobei frei werdende
Gase durch die Fördervorrichtung im Gegenstrom zum Fördergut entweichen und vom unteren
Rand des Austragendes der Fördervorrichtung schmelzüüssiges, bereits entgastes Metall zur Kokille
tropft. Durch die am Austragende des rohrförmigen Gehäuses aufrechterhaltene Flüssigkeitsdichtung wird
in vorteilhafter Weise erreicht, daß die durch das erhitzte Material hinter dieser Flüssigkeitsdichtung
(von der Abtropfzone; aus gesehen) während des Schmelzens freigegebenen Gase durch das rohrf örmige
Gehäuse und deren Eingangsöffnung abgezogen werden, so daß verhindert ist, daß die Gase in die zur
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Bei der Erfindung ist ein Kanal, ein Rohr oder eine ähnliche Zuführungseinrichtung vorgesehen,
deren lichte Weite so bemessen ist, daß der zu behandelnde Stoff durch Fördermittel von einem
5 offenen Eingangsende zu einem offenen Austragende gefördert werden kann. Beide Enden sind einem
Vakuumsystem ausgesetzt, das mit einer Pumpe verbunden ist, deren Förderleistung ausreicht, um das
erforderliche Vakuum unabhängig von der Freigabe
Erhitzung verwendete Elektronenentladung gelangen
und diese stören. Auf diese Weise wird ein hohes
Vakuum im Bereich der elektronischen Heizentladung
aufrechterhalten, so daß sich eine stets stabile Entladung ergibt und das abschmelzende Material einem
Hochvakuum ausgesetzt ist, in dem eine praktisch
vollkommene Entgasung möglich ist.
und diese stören. Auf diese Weise wird ein hohes
Vakuum im Bereich der elektronischen Heizentladung
aufrechterhalten, so daß sich eine stets stabile Entladung ergibt und das abschmelzende Material einem
Hochvakuum ausgesetzt ist, in dem eine praktisch
vollkommene Entgasung möglich ist.
Die Erfindung ist insbesondere dann mit Vorteil
anwendbar, wenn die Aufgabe gestellt ist, verhältnismäßig schwer schmelzbare, chemisch hochaktive Me- i0 von Gas aus dem behandelten Stoff aufrechtzuerhaltalle, z. B. Titan und Zirkon, in feste und praktisch ten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein gasfreie Form zu bringen. Diese Metalle hegen nach Vakuum von etwa 0,1 Mikron Quecksilbersäule einder Gewinnung aus ihren Erzen zunächst mit sehr gehalten, da ein Druck in dieser Größenordnung sich kleiner Teilchengröße vor. Je nach dem vorangegan- bei der vorgesehenen Erhitzung als vorteilhaft erwiegenen Behandlungsverfahren können die Stoffe in 15 sen hat und da außerdem die Menge des von dem pulverförmiger, granulierter oder schwammiger Form Metall zurückgehaltenen Gases eine Funktion des vorhanden sein. Selbst wenn aber im letzteren Fall Dampfdruckes in unmittelbarer Nähe der Schmelze zunächst verhältnismäßig große Stücke vorliegen, wie ist. Die Ausbildung des Kanals oder des Rohres sie z. B. bei Blockfördereinrichtungen od. dgl. ver- hängt im einzelnen weitgehend von der Stückgröße wendbar sind, erfolgt anschließend eine Zerkleine- 20 des zu behandelnden Materials und der gewählten rung auf eine solche Größe, daß das Material durch Art der Förderung ab. Wenn das Material als Pulver Schnecken- oder Rüttelförderer oder Förderer ahn- vorliegt, das dicht gepackt ist und nur geringe licher Art transportiert werden kann. Im vorliegenden Zwischenräume frei läßt, kann das Rohr senkrecht Zusammenhang spielt es keine wesentliche Rolle, angeordnet werden, und die Förderung erfolgt von welche Form das Material im einzelnen hat, solange 25 unten nach oben; wenn das Material in größeren die Zerkleinerung fein genug ist, um zu ermöglichen, oder unregelmäßig geformten Stücken gegeben ist daß das Material durch ein Rohr, einen Kanal oder wenn es in schwammiger Form vorliegt, wird od. dgl. gefördert und am Ende des Rohres derart man das Rohr zweckmäßig schräg anordnen, wobei ausgebracht werden kann, daß der Querschnitt dort man sich der Waagerechten nähern kann, obwohl im wesentlichen ausgefüllt ist. Die Zuführung kann 30 auch ein schräg abwärts oder schräg aufwärts gemit Hilfe von Schneckenförderern, Schwerkraft- oder richtetes Rohr in vielen Fällen zu günstigen Ergeb-Rüttelförderern erfolgen, soweit die Bedingung der nissen führt. Wenn das Ausgangsmaterial in Pulver-Ausfüllung des Querschnittes am Austragende er- form vorliegt und leicht beweglich ist, kann das Rohr füllt ist. auch gebogen sein, wobei es auf der Seite des Ein-
anwendbar, wenn die Aufgabe gestellt ist, verhältnismäßig schwer schmelzbare, chemisch hochaktive Me- i0 von Gas aus dem behandelten Stoff aufrechtzuerhaltalle, z. B. Titan und Zirkon, in feste und praktisch ten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein gasfreie Form zu bringen. Diese Metalle hegen nach Vakuum von etwa 0,1 Mikron Quecksilbersäule einder Gewinnung aus ihren Erzen zunächst mit sehr gehalten, da ein Druck in dieser Größenordnung sich kleiner Teilchengröße vor. Je nach dem vorangegan- bei der vorgesehenen Erhitzung als vorteilhaft erwiegenen Behandlungsverfahren können die Stoffe in 15 sen hat und da außerdem die Menge des von dem pulverförmiger, granulierter oder schwammiger Form Metall zurückgehaltenen Gases eine Funktion des vorhanden sein. Selbst wenn aber im letzteren Fall Dampfdruckes in unmittelbarer Nähe der Schmelze zunächst verhältnismäßig große Stücke vorliegen, wie ist. Die Ausbildung des Kanals oder des Rohres sie z. B. bei Blockfördereinrichtungen od. dgl. ver- hängt im einzelnen weitgehend von der Stückgröße wendbar sind, erfolgt anschließend eine Zerkleine- 20 des zu behandelnden Materials und der gewählten rung auf eine solche Größe, daß das Material durch Art der Förderung ab. Wenn das Material als Pulver Schnecken- oder Rüttelförderer oder Förderer ahn- vorliegt, das dicht gepackt ist und nur geringe licher Art transportiert werden kann. Im vorliegenden Zwischenräume frei läßt, kann das Rohr senkrecht Zusammenhang spielt es keine wesentliche Rolle, angeordnet werden, und die Förderung erfolgt von welche Form das Material im einzelnen hat, solange 25 unten nach oben; wenn das Material in größeren die Zerkleinerung fein genug ist, um zu ermöglichen, oder unregelmäßig geformten Stücken gegeben ist daß das Material durch ein Rohr, einen Kanal oder wenn es in schwammiger Form vorliegt, wird od. dgl. gefördert und am Ende des Rohres derart man das Rohr zweckmäßig schräg anordnen, wobei ausgebracht werden kann, daß der Querschnitt dort man sich der Waagerechten nähern kann, obwohl im wesentlichen ausgefüllt ist. Die Zuführung kann 30 auch ein schräg abwärts oder schräg aufwärts gemit Hilfe von Schneckenförderern, Schwerkraft- oder richtetes Rohr in vielen Fällen zu günstigen Ergeb-Rüttelförderern erfolgen, soweit die Bedingung der nissen führt. Wenn das Ausgangsmaterial in Pulver-Ausfüllung des Querschnittes am Austragende er- form vorliegt und leicht beweglich ist, kann das Rohr füllt ist. auch gebogen sein, wobei es auf der Seite des Ein-
Unabhängig von der Form, die sie im ersten Her- 35 gangsendes eine verhältnismäßig scharfe Steigung
stellungsverfahren erhalten haben, enthalten die hat, um eine Zuführung des Materials unter Einfluß
erwähnten Metalle in jedem Fall einen beträchtlichen der Schwerkraft zu erlauben und das Material zur
Anteil an gelöstem, adsorbiertem, beigemischtem Austragöffnung zu fördern; vorzugsweise wird das
oder in anderer Weise aufgenommenem Gas, das vor Rohr jedoch eine verhältnismäßig geringe Steigung
oder bei der Überführung der Stoffe in die massive 40 haben. Unabhängig von seiner Lage ist die Öffnung
Form ausgetrieben werden muß, um eine einwand- am Austragende jedoch aufwärts gerichtet und liegt
freie Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Ähnliche schräg, wobei der untere Rand der Öffnung eine Art
Aufgabenstellungen können auch bei den gebrauch- Ablaufvorsprung oder Lippe bildet, von der das
licheren und leichter schmelzbaren Metallen auftreten; Material abtropft. Ferner sind Einrichtungen zur
so ist es z. B. in vielen Fällen erforderlich, Sauerstoff 45 kontinuierlichen Zuführung des Ausgangsstoffes vom
aus Kupfer auszutreiben. Die Erfindung kann daher Eingang zum Austragende des Rohres vorgesehen,
in vorteilhafter Weise bei der Behandlung von leit- Bei den meisten Stoffen erfolgt die Förderung zweckfähigen
Substanzen, wie z. B. Metallen oder sich mäßig mit einem Schneckenförderer, dessen Ende in
metallisch verhaltenden Substanzen, angewendet wer- den Eingang des Rohres hineinragt, der jedoch nicht
den, die Gase enthalten, die die Weiterverarbeitung 50 bis zum Austragende reicht, wobei das Material am
stören, wenn sie nicht entfernt werden. Austragende durch den kontinuierlichen Vorschub
Die Erfindung bezweckt daher vor allem die des dahinter befindlichen Materials vorwärts gedrückt
Schmelzung und Gasaustreibung bei Metallen und wird. Der Förderer kann das Material aus einem
ähnlichen Stoffen, die in verhältnismäßig feinverteil- Einfülltrichter erhalten, der seinerseits über eine
ter Form vorliegen. Die Schmelzung und Gasaustrei- 55 Vakuumschleuse üblicher Bauart versorgt wird,
bung bei den feinverteilten, leitfähigen Stoffen erfolgt Am Austragende des Rohres, und nur an dieser
durch einen gesteuerten und überwachten elektrischen Stelle, sind Einrichtungen zur Schmelzung des zu be-Partikelaufprall
im Vakuum, wobei sich ein völlig handelnden Materials angeordnet; die Geschwindigstabiler
Entladungsvorgang einstellt. Das zu behan- keit der Schmelzung ist dabei der Fördergeschwindigdelnde
Material verläßt die Vorrichtung als konti- 60 keit angepaßt. Der Erhitzungsvorgang und die
nuierlicher homogener Block aus praktisch gasfreiem Menge des zeitlich zugeführten Materials sind so einMaterial.
Bei der Behandlung der Stoffe ist man da- gestellt, daß sich dort eine Zone geschmolzenen
bei weitgehend unabhängig von der Unterteilung des Materials bildet, die das offene Ende des Rohres voll-Materials,
so daß sowohl verhältnismäßig große kommen ausfüllt, wobei das Material mit im wesent-Stücke
als auch Stoffe in Pulverform verarbeitet wer- 65 liehen konstanter Geschwindigkeit vorwärts gedrückt
den können. Weitere zweckmäßige Anwendungs- wird und über die Lippen am Austragende in einen
formen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus darunter angeordneten geeigneten Aufnahmebehälter
der nachfolgenden Beschreibung. tropft. Der Aufnahmebehälter ist zweckmäßig als
Blockform ausgebildet, der Einrichtungen zur Aufnahme einer Zone geschmolzenen Materials im
oberen Teil und zur kontinuierlichen Zurückziehung eines Blockes vom Boden her aufweist.
Wenn die Zuführungsgeschwindigkeit und der Schmelzvorgang passend aufeinander eingestellt sind,
bildet das geschmolzene Material am Austragende des Rohres einen gasdichten Abschluß. Hinter der
Zone geschmolzenen Matriais befindet sich dann eine Zone, in der das Material durch Wärmeleitung von
dem vor ihm befindlichen geschmolzenen Material erwärmt wird. Bei Erhöhung der Temperatur gibt
das Material schon vor Erreichen des Schmelzpunktes in großem Umfange Gas ab, und da das Gas nicht
durch die mit dem flüssigen Metall abgeschlossene Austragöffnung austreten kann, gelangt es rückwärts
durch die Lücken des zugeführten Materials zum Eingangsende und wird in das Vakuumsystem am
Eingangsende des Rohres abgeführt. Die stärkste Gasfreigabe tritt in der Schmelzzone auf. Dieses Gas
kann an sich nach rückwärts entweichen, aber der hydrostatische Druck selbst eines Millimeters ist
groß genug, um ein Entweichen des Gases durch die Flüssigkeitsdichtung zu vermeiden. Ferner ist zu berücksichtigen,
daß geschmolzene Stoffe eine hohe Oberflächenspannung haben; das Material hinter der
Schmelzzone wird benetzt, und die Oberflächenspannung sorgt ebenfalls dafür, daß die Schicht erhalten
bleibt.
Die als Dichtung wirkende Schmelzzone am Ende des Rohres kann dabei grundsätzlich durch beliebige
Mittel hervorgerufen werden. Man kann z. B. eine Lichtbogenentladung vorsehen, eine reine Erhitzung
durch Elektronenaufprall, oder man kann auch das Rohr an dieser Stelle mit induzierenden Einrichtungen
umgeben (vorausgesetzt, daß ein elektrisch nichtleitendes Rohr verwendet wird), und das Material
kann dann durch induzierte Wirbelströme erhitzt werden. Um jedoch die Erfindung mit größtem Vorteil
einzusetzen, ist vorgesehen, die freie Fläche des Materials in dem Rohr einer gesteuerten und überwachten
Glimmentladung auszusetzen, die durch eine zu der Öffnung des Rohres im wesentlichen parallel
angeordnete Kathode eingeleitet wird. Bei dieser Art der Entladung treten größtenteils Elektronen als
Stromträger auf, und die über dem Entladungsweg auftretenden Spannungen sind verhältnismäßig hoch,
und zwar in der Größenordnung einiger tausend Volt. Wenn in dem Entladungsbereich ein Gasdruck von
einigen Mikron Quecksilbersäule aufrechterhalten und dieser Druck im wesentlichen konstant gehalten
wird, werden alle Gasmoleküle innerhalb des Entladungsweges ionisiert. Die sich verhältnismäßig langsam
bewegenden positiven Ionen bleiben über ziemlich lange Zeiträume in dem Spalt, und sie tragen nur
wenig zu dem Stromfluß bei, wobei sie vor allem die Neutralisierung der Raumladung bewirken, die durch
die Elektronen des Stromflusses hervorgerufen ist. Die Raumladung würde andernfalls den Elektronenfluß
begrenzen. Es erfolgt jedoch nur eine teilweise Neutralisierung, so daß sich kein Lichtbogen mit
negativer Widerstandscharakteristik ausbildet.
Infolge der Neutralisierung der Raumladung kann die Kathode in einem erheblich größeren Abstand
von dem durch die Anode gebildeten Schmelzbereich gehalten werden, als es bei der gleichen Potentialdifferenz
zwischen den beiden Elektronen sonst möglich wäre. Infolge des größeren Abstands ist das Feld
zwischen den beiden Elektroden verhältnismäßig gleichförmig, und es wird der Elektronenaufprall und
dementsprechend die Erhitzung des Schmelzbereiches sehr gleichmäßig vonstatten gehen. Die Kathode kann
in einer oder mehreren fokussierenden Elektroden untergebracht werden, die zur Konzentrierung der
Elektronenentladung auf den Schmelzbereich dienen, wobei vor allem die Ränder des Rohres zu schützen
sind. Dabei muß bei Erhitzung durch Elektronenaufprall wenigstens das Austragende des Rohres leitfähig
sein, um einen Stromübergang zu dem zu behandelnden Material zu erhalten. Das Rohr oder das
Austragende des Rohres kann z. B. aus Graphit bestehen; vorzugsweise wird man es jedoch aus Metall
herstellen, insbesondere aus Kupfer, und es kann wassergekühlt sein. Auf diese Weise bildet sich eine
Schutzschicht aus verfestigtem Material an denjenigen Stellen aus, in denen das geschmolzene Material
mit der gekühlten Fläche in Berührung kommt, und man erhält den Vorteil, daß diese nicht angegriffen
wird, wie es beispielsweise bei Titan oder Zirkon der Fall sein kann.
Die Ausbildung einer gesteuerten Elektronen-Ionen-Entladung
der beschriebenen Art ist nur dann möglich, wenn das dem Aufprall ausgesetzte Material
im wesentlichen gasfrei ist, da die Steuerung davon abhängt, daß nur eine verhältnismäßig geringe
Zahl von Ionen sich im Bereich der Entladung befindet. Bei der Schmelzung von Gas enthaltendem
Material in pulverförmiger oder schwammiger Form wird das Gas in örtlichen Blasen oder Ausbruchszonen
freigegeben. Wenn Gas aus der dem Aufprall ausgesetzten Oberfläche freigegeben wird, würde eine
solche örtliche Freigabe sofort zur Ausbildung einer großen Zahl ionisierter positiver Ionen führen,
welche die Raumladung in diesem Bereich noch stärker herabsetzen, jedoch würde auch eine große
Zahl zusätzlicher Elektronen erscheinen, die in diesem Punkt auf die Fläche aufprallen. Ein solcher
plötzlicher lokalisierter Aufprall hat oft zur Folge, daß das Material in dem betreffenden Bereich auf
den Verdampfungspunkt erhitzt wird, so daß weitere Ionen freigegeben werden, und es bildet sich dann
ein Lichtbogenkrater, der zu einer Entladung mit einem »harten Kern« führt. Die Spannung über dem
Entladungsweg fällt dann ab, und der Strom erreicht außerordentlich hohe Werte. Falls Schutzeinrichtungen
vorgesehen sind, wird dann der Stromkreis unterbrochen. Andernfalls kann der Lichtbogen nicht mehr
beherrscht werden, und der Stromkreis muß von Hand unterbrochen werden.
In Anbetracht der Instabilität, die durch Ausbrüche freigegebenen Gases auftritt, kann man feststellen,
daß die Ausbrüche nur dann von Bedeutung sind, wenn sie in dem Entladungsweg auftreten und
schneller die Ausbildung eines regelrechten Lichtbogens bewirken, als die Ionen von diesem Punkt
entfernt werden können, und daß außerdem Entladungsvorgänge dieser Art ihrer Natur nach unstabil
sind, weil sie einen Weg verhältnismäßig geringen Widerstandes bilden, der die gesamte über die
Stromzuführung eingeleitete Energie aufnimmt. Die gleiche Gasmenge würde, wenn sie an anderer Stelle
innerhalb des Systems auftritt, von dem Behälter aufgenommen werden, obwohl beide Enden des Rohres
mit dem gleichen Behälter in Verbindung stehen. Wenn Gas beim Eingangsende des Rohres freigegeben
wird, kann es sich nicht in dem Entladungs-
weg konzentrieren. Es ist dabei erforderlich, daß ein mäßig geringes Volumen. Die Schleuse 3 besitzt eine
verhältnismäßig großes Volumen unter Vakuum Zuführungseinrichtung 17, die ebenfalls vorzugsweise
steht, und wenn dies der Fall ist, kann ein plötz- als vakuumdichte Absperreinrichtung ausgebildet ist
liches Freiwerden von Gas den Druck in dem Be- und durch die das zu behandelnde Material eingeführt
halter im ganzen nicht nennenswert beeinflussen. Da 5 werden kann.
ferner das freigegebene Gas zum Eingangsende des Unter der Zuführungseinrichtung 17 befindet sich
Rohres durch die Lücken des Materials innerhalb ein Fülltrichter 19, der mit einem Rüttelförderer 21
des Rohres austreten muß, wird es in dem Rohr zusammenarbeitet. Die erwähnten beiden Teile sind
einer Art Filterwirkung unterworfen, und es wird so angeordnet, daß der Förderer 21 das in zerkleinernahezu
konstant oder jedenfalls erheblich ausge- io ter Form aufgegebene Material 22 von dem Füllglichen
freigegeben, wobei das Material in dem Rohr trichter zu seinem Austragende fördert und es dann
als pneumatischer Filter wirkt. durch Öffnung 13 weiterbefördert, wenn die Sperre
Bei einem Vakuumsystem hängt die Höhe des 15 geöffnet ist. Das durch die Sperre 15 fallende
Vakuums, das in einer durch Pumpen fortlaufend Material wird von einem zweiten Fülltrichter 23 aufevakuierten
Kammer aufrechterhalten werden kann, 15 genommen, der im Hauptbehälter 1 angeordnet ist.
von dem Umfang ab, in dem Gas in die Kammer Von dem Fülltrichter 23 geht ebenfalls ein Rüttelgelangen
kann. Bei der Vorrichtung gemäß der Er- förderer 25 aus, der das Material zu einer Einrichfindung
hängt der Umfang der Gasfreigabe von der tung fördert, auf die sich die Erfindung im einzelnen
je Zeiteinheit zugeführten, vom Gas zu befreienden bezieht.
Materialmenge ab, vorausgesetzt, daß das Material ao Eine Anlage der vorstehend beschriebenen Art ist
genauso schnell geschmolzen wird, wie es zugeführt im wesentlichen bekannt. Um eine bestimmte Matewird.
Dementsprechend muß die in der Entladungs- rialmenge zur Behandlung einzuführen, wird die
zone aufgewendete Energie mit der Zuführungs- Sperre 15 geschlossen und die Sperre 17 geöffnet,
geschwindigkeit in Übereinstimmung gebracht wer- Der Fülltrichter 19 wird dann mit Material beschickt,
den. Bei der vorgesehenen Art der Entladung ist der 25 Anschließend wird die Sperre 17 geschlossen und die
innere Widerstand des Stromversorgungssystems Schleuse 3 über die Leitung 7 mit HiMe der Pumpe
vorzugsweise verhältnismäßig niedrig angesetzt, so 11 auf ungefähr das gleiche Vakuum wie das des
daß der Spannungsabfall über der Entladung sich Hauptbehälters 1 evakuiert.
geringfügig mit dem Entladungsstrom ändert. Auch Durch die Evakuierung wird der größte Teil des
ist unter den vorzugsweise vorgesehenen Arbeits- 30 in den Zwischenräumen des schwammigen Materials
bedingungen der Strom raumladungsbegrenzt, d.h., und in den Lücken zwischen den einzelnen Teilen
daß die Neutralisation der Raumladung durch die enthaltenen Gases entfernt. Die Pumpe 11 ist dabei
positiven Ionen innerhalb der Entladung unvoll- so bemessen, daß sie diese Evakuierung vornehmen
ständig ist. Wenn der Druck im Entladungsbereich kann, bevor der Fülltrichter 23 so weit geleert ist,
ansteigt, werden mehr ionisierte Partikeln entstehen, 35 wie es betriebsmäßig vorgesehen ist. Wenn das vorso
daß mehr positive Ionen vorhanden sind und eine gesehene Vakuum innerhalb der Vakuumschleuse 3
stärkere Neutralisation der Raumladung erfolgt, so hergestellt ist, wird die Sperre 15 geöffnet und die
daß ein stärkerer Stromfluß im Entladungsbereich Fördereinrichtung 21 in Betrieb gesetzt. Die Fördererfolgt.
Bei einer Stromversorgung mit niedrigem geschwindigkeit ist dabei wesentlich höher als die der
Widerstand ergibt sich dabei ein geringer Spannungs- 40 Fördereinrichtung 25 im Hauptbehälter, so daß der
abfall. In erster Näherung ist die in dem Entladungs- Fülltrichter 23 gefüllt werden kann, bevor die Matebereich
auftretende Leistung eine lineare Funktion rialmenge im Fülltrichter 19 erschöpft ist. Diese
des freigegebenen Gases. Innerhalb eines weiten Be- Arbeitsgänge wiederholen sich dann, wobei der Förreiches
regelt sich daher die Vorrichtung selbst, wobei derer 25 kontinuierlich arbeitet und der Förderer 21
die zur Schmelzung des Materials erforderliche 45 intermittierend; das Vakuum in dem Hauptbehälter 1
Leistung der je Zeiteinheit zugeführten Menge pro- bleibt dabei während der gesamten Betriebsdauer
portional ist. Änderungen der zugeführten Menge in erhalten.
normalem Ausmaß werden daher keine Instabilität Die Pumpe 9 ist so ausgebildet, daß sie den ur-
bedingen oder die Arbeitsweise beeinträchtigen. sprünglichen Druck in dem Hauptbehälter 1 auf den
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung 50 Bruchteil eines Mikron Quecksilbersäule herabsetzen
wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. kann, und sie hält den Betriebsdruck in dem Haupt-
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße behälter auch bei Freigabe von Gas aus dem Material
Anlage zur kontinuierlichen Herstellung homogener etwa in der Größenordnung von 2 oder 3 Mikron
Titanblöcke aus Titanschwamm; Quecksilbersäule. Die Pumpe 11 muß daher in der
Fig. 2 zeigt im vergrößerten Axialschnitt eine glüh- 55 Lage sein, den Druck innerhalb der Vakuumschleuse
elektrische Kathode, die bei Ausführung der Erfin- auf den Betriebsdruck herabzusetzen, unter Berückdung
vorzugsweise verwendet wird. sichtigung der Zeiten, die durch die Kapazität des
Das in Fig. 1 dargestellte Vakuumsystem enthält Fülltrichters 23 bedingt sind.
eine Hauptkammer oder einen Hauptbehälter 1 und Die Fördereinrichtung 25 fördert das Material
eine Vakuumschleuse 3, die beide über Absaug- 60 kontinuierlich zu einem dritten, kleineren Fülltrich-
öffnungen mit Leitungen 5 bzw. 7 in Verbindung ter 27, dessen Austragöffnung unmittelbar mit einem
stehen. Die Leitungen 5 und 7 führen zu Absaug- Gehäuse 29 in Verbindung steht, in dem die Schnecke
pumpen 9 bzw. 11. Der Hauptbehälter 1 ist mit der 31 eines Schneckenförderers angeordnet ist. Die An-
Vakuumschleuse 3 über eine verhältnismäßig weite triebswelle 33 des Förderers ist aus dem hinteren
Zuführungsöffnung 13 verbunden, die mit Hilfe einer 65 Ende des Gehäuses 29 herausgeführt und liegt in
Absperrvorrichtung 15 dicht abgeschlossen werden einer Vakuumdichtung 35, auf deren anderer Seite
kann. Die Kammer der Vakuumschleuse 3 hat im ein Motor 37 an der Welle angreift; zweckmäßig ist
Vergleich zu dem Hauptbehälter 1 ein verhältnis- die Drehzahl des Motors 37 regelbar.
9 10
Der Schneckenförderer 31 drückt das Material zum Kathodenkörpers 46 angeordnet ist und mit Strom-Austragende
39 des Gehäuses 29. Dabei muß wenig- Zuführungen 50 in Verbindung steht. Die Leitungen
stens das Ende des Gehäuses 29 aus elektrisch leit- sind nach oben aus dem Mantel 45 herausgeführt
fähigem Material bestehen. Es muß dafür gesorgt und gelangen über Isolierungen durch die Wandung
werden, daß das Gehäuse den Temperaturen des ge- 5 des Hauptbehälters 1. Die Kathodenanordnung ist
schmolzenen Metalls am Austragende standhält und mit HiKe einer Lasche 51 befestigt, die mit dem
auch chemischen Angriffen oder Auflösungserschei- Außenmantel 45 verschweißt ist und von einer isonungen
im Zusammenhang mit dem geschmolzenen lierenden Auflagerung 52 gehalten ist, die mit der
Metall wiederstehen kann. In vielen Fällen werden Wandung des Hauptbehälters verbunden ist.
diese Forderungen durch Graphit erfüllt. Vorzugs- io Die Oberfläche des Kohlenstoffkörpers 46 hat weise wird man jedoch das Austragende des Gehäuses selbst gute elektronenemittierende Eigenschaften, aus Metall verhältnismäßig hoher Leitfähigkeit aus- wenn der Körper erhitzt wird. Bei längerem Betrieb bilden, und man wird vorzugsweise Kupfer verwenden. entsteht auf dem Körper jedoch allmählich eine Ab-Man kann dabei eine Flüssigkeitskühlung vorsehen, lagerung aus dem verarbeiteten Material, wahrscheinz. B. durch einen wassergekühlten Mantel 41, der 15 lieh vor allem durch Aufspritzen bei auftreffenden über Leitungen 43 mit einem Kühlwassersystem in Elektronen, obwohl möglicherweise auch zum Teil Verbindung steht. eine Verdampfung beteiligt sein kann, die zu langsam
diese Forderungen durch Graphit erfüllt. Vorzugs- io Die Oberfläche des Kohlenstoffkörpers 46 hat weise wird man jedoch das Austragende des Gehäuses selbst gute elektronenemittierende Eigenschaften, aus Metall verhältnismäßig hoher Leitfähigkeit aus- wenn der Körper erhitzt wird. Bei längerem Betrieb bilden, und man wird vorzugsweise Kupfer verwenden. entsteht auf dem Körper jedoch allmählich eine Ab-Man kann dabei eine Flüssigkeitskühlung vorsehen, lagerung aus dem verarbeiteten Material, wahrscheinz. B. durch einen wassergekühlten Mantel 41, der 15 lieh vor allem durch Aufspritzen bei auftreffenden über Leitungen 43 mit einem Kühlwassersystem in Elektronen, obwohl möglicherweise auch zum Teil Verbindung steht. eine Verdampfung beteiligt sein kann, die zu langsam
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Gehäuse 29 vorzugsweise und diffus ist, um zur Ausbildung eines Lichtbogens
waagerecht angeordnet, es kann aber auch schräg zu führen. Die so entstehende Schicht verbessert die
abwärts oder aufwärts geneigt sein. Die Öffnung am 20 Emissionseigenschaften der Kathodenoberfläche. Es
Austragende ist in praktisch allen Fällen in der dar- können auch unmittelbar beheizte Kathoden verwen-
gestellten Weise gegenüber der Waagerechten geneigt. det werden, jedoch wurde festgestellt, daß stärkere
Der öffnungswinkel liegt vorzugsweise zwischen 30 Ablagerungen des verarbeiteten Materials auf der
und 45° gegenüber der Waagerechten. Wenn das Kathode örtliche Widerstandsänderungen hervor-
Gehäuse 29 als Rohr ausgebildet ist, ist bei der 25 rufen, die dazu führen, daß heißere und kältere
schrägliegenden Öffnung ein Ablaufvorsprung oder Stellen auf der Kathode auftreten, wobei sich diese
eine Lippe vorgesehen, die das geschmolzene Metall Vorgänge im Laufe der Zeit derart verstärken, daß
aus der Schmelzzone fortleitet. Wegen der hohen nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer der
Oberflächenspannung des geschmolzenen Materials Kathode erwartet werden kann. Demgegenüber wurde
ist es jedoch auch möglich, eine Flüssigkeitsdichtung 30 festgestellt, daß indirekt beheizte Kathoden der be-
bei einer überhängenden Fläche vorzusehen, und es schriebenen Art eine nahezu unbegrenzte Lebens-
hat sich herausgestellt, daß man auch dann eine dauer haben.
Dichtung erhält und die Erfindung in vorteilhafter Die Kathode und ihr Mantel liegen an dem
Weise ausführen kann, wenn man eine im wesent- gleichen Gleichstrompotential, und zwar um mehrere
liehen vertikal verlaufende Röhre verwendet, die von 35 tausend Volt negativ gegenüber der Zuführungs-
unten her mit Material versorgt wird und dann eine einrichtung 29 und dem in ihr enthaltenen Material,
im wesentlichen horizontale Flüssigkeitsschicht bildet. Die Einrichtung 29 ist elektrisch mit dem Haupt-
Eine Emissionskathode 44, die in Fig. 1 verein- behälter 1 verbunden und geerdet. Der Abstand zwifacht
dargestellt ist, ist so ausgebildet und angeord- sehen der Emissionsfläche der Kathode und der Öffnet,
daß ihre emittierende Fläche von der Austrag- 40 nung der Zuführungseinrichtung 29 beträgt das Dopöffnung
der Zuführungseinrichtung 29 einen bestimm- pelte oder mehr als das Doppelte desjenigen Wertes,
ten Abstand hat und im wesentlichen parallel zur bei dem der gewünschte Stromfluß bei einer rein elek-Austragöffnung
ist. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform tronischen Entladung auftritt, wobei die gleiche Spaneiner
Kathode, die sich im praktischen Betrieb be- nung angelegt wird und der Strom durch Raumsonders
bewährt hat. Die Anordnung besteht aus 45 ladungswirkung begrenzt wird. Die elektrische Enereinem
im wesentlichen zylindrischen Außenmantel gie wird mit Hilfe einer Stromversorgung 53 üblicher
45, der oben offen ist und im unteren Teil einen Art zugeführt. Die Stromversorgung liefert auch
nach innen gerichteten ringförmigen Flansch 45' auf- Wechselstrom verhältnismäßig niedriger Spannung für
weist. Der Flansch bewirkt als fokussierende Elek- die Wolfram-Heizspule 49.
trode eine Konzentration der Entladung auf die freie 50 In dem Hauptbehälter 1 ist eine Blockform 54 anFläche
des in der Zuführungseinrichtung 29 ent- geordnet, die unterhalb der Ablauföffnung oder Lippe
haltenen Materials. Die Kathode selbst ist indirekt des Austragendes des Gehäuses 29 angeordnet ist.
beheizt und weist einen verhältnismäßig flachen Die Form kann z. B. aus Kupfer bestehen und von
becherförmigen Körper 46 aus Kohlenstoff auf, dessen einem Wasserkühlmantel umgeben sein, mit dem eine
Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durch- 55 Kühlwasserzuführung über Rohre 54' in Verbindung
messer der Mittelöffnung des Flansches 45' ist. steht. Die Form ist im unteren Teil offen, und un-
Der becherförmige Körper 46 ist gegenüber dem mittelbar unterhalb der Form ist eine Dichtung 55 anzylindrischen
Außenmantel 45 durch mehrere WoK- geordnet, durch die ein in der Form gebildeter Block
ramstifte 47 gehalten, die von dem Außenmantel 45 57 kontinuierlich abgenommen werden kann, ohne
radial zum Körper 46 verlaufen. Der Kathodenkörper 60 daß das Vakuum im Hauptbehälter 1 gestört wird.
46 ist von einer oder mehreren fokussierenden Ab- Eine thermoemittierende Kathode 59 ist nahe über
schirmungen 48 umgeben, die vorzugsweise aus polier- der oberen Öffnung der Form angeordnet. Die Katern
hitzebeständigem Material bestehen, z. B. aus thode kann z. B. aus einer einzigen Windung aus
Molybdän. Die Abschirmungen werden ebenfalls Wolframdraht bestehen und ist im wesentlichen kodurch
die Stifte 47 gehalten, die durch die Abschir- 65 axial zu der Form 54 angeordnet. Um die Kathode
mungen hindurchgeführt sind. Die Erhitzung der ist ein im wesentlichen ringförmiger fokussierender
Kathode erfolgt durch Strahlung mit Hilfe einer Körper 61 angeordnet, der eine Öffnung aufweist,
Wicklung aus Wolframdraht 49, der innerhalb des durch die das Material auf den oberen Teil des
Blockes gelangen kann. Die Kathode 59 kann mit der Heizeinrichtung der Kathode 44 parallel geschaltet
sein.
Im Betrieb fördert die Förderschnecke 31 das zerteilte Material, z. B. Titanschwamm, zum Austragende
39 der Zuführangseinrichtung 29. Die Schnecke endet in einem bestimmten Abstand von der Austragöffnung
der Zuführangseinrichtung 29, und das Material wird in diesem Raum aufgehäuft, bis es verhältnismäßig
kompakt gelagert ist und dann durch das nachgeschobene Material weitergedrückt wird.
Bei der Vorwärtsbewegung des Materials innerhalb der Zuführungseinrichtung 29 erhöht sich die Temperatur
allmählich durch Wärmeleitung von der Entladungszone her.
Wegen seiner schwammigen Konsistenz ist das Material jedoch kein guter Wärmeleiter, und der Temperaturanstieg
vollzieht sich nur allmählich, bis die Austragöffnung fast erreicht ist. Hier wird der Temperaturanstieg
sehr steil, und hier vollzieht sich hauptsächlich das Freiwerden des Gases aus dem Metall.
Am Austragende selbst ist das Metall vollkommen flüssig. Flüssiges. Material fließt an der Fläche ab
und tropft von dem Ablaufvorsprung in die Blockform.
Die Dichte des ursprünglich vorliegenden Materials ist verhältnismäßig gering wegen seiner schwammigen
Konsistenz und der Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilchen. Sie ist auch noch verhältnismäßig
gering beim Verlassen des Endes der Förderschnecke, jedoch wird bei der Weiterbewegung die Dichte
immer höher, und zwar zunächst rein mechanisch, später durch das Ausfüllen der Zwischenräume
durch geschmolzenes und verfestigtes Material und schließlich bei Erreichen einer halbflüssigen oder
breiigen Konsistenz, bei der im wesentlichen schon der größte Teil des Gases ausgetrieben ist; am Ende
wird die höchste Dichte im Bereich der Flüssigkeitsdichtung an der Austragöffnung erreicht. Wenn die
Dichte des Materials mehr und mehr zunimmt, wird die Diffusion in Vorwärtsrichtung durch das Material
hindurch mehr und mehr erschwert, und wenn die Verflüssigung erreicht ist, kann kein Gas mehr entweichen;
der Gasdruck ist so niedrig, daß selbst ein außerordentlich dünner Flüssigkeitsfilm ausreicht, ihn
zu blockieren, so daß keine Blasenaufbrüche auftreten können, und die Temperatur ist so hoch, daß das Gas
nicht in nennenswerten Mengen gelöst werden kann. Das am Ende der Zuführungseinrichtung 29 abtropfende
Material ist daher im wesentlichen gasfrei. Durch die hohe Oberflächenspannung wird es in der
Mündung der Austragöffnung so lange gehalten, bis die Schicht aus flüssigem Material verhältnismäßig
stark ist und sich das an dem Ablaufvorsprung sammelnde Material in großen Tropfen in die Form gelangt.
Die Tropfen können dabei Durchmesser bis zu 1 oder 2 cm haben, bevor sie fallen.
Der untere Teil der Blockform 54 ist durch Block 57 abgeschlossen, so daß die Form einen Aufnahmebehälter
bildet, in den das Material hineintropft. Wenn die Anlage zum erstenmal in Betrieb gesetzt
wird, kann die Form durch anderes Material geeigneter Abmessungen von unten her abgeschlossen werden,
z. B. durch eine Stahlstange, die durch die Dichtung 55 in die Form eingeführt und später entfernt
wird. Wenn das geschmolzene Material die wassergekühlte Wandung der Form erreicht, verfestigt es
sich sofort in gleicher Weise wie bei der wassergekühlten Einrichtung 29, und es greift daher die
Form nicht an. Zwischen der Kathode 59 und dem Block wird eine Entladung derart aufrechterhalten,
daß sich eine geringe Menge geschmolzenen Materials am oberen Ende der Form befindet; in diesen Sumpf
tropft das Material aus der Zuführangseinrichtung 29, und es zerfließt hier, selbst wenn es sich beim Fall
teilweise abgekühlt haben sollte.
Das beschriebene Prinzip der Flüssigkeitsabdichtung kann auch in der Weise angewendet werden,
daß an Stelle der Ableitung des freigegebenen Gases in den gleichen Hauptbehälter, in dem auch das vom
Gas befreite Material ausgebracht wird, eine Teilung in der Art vorgenommen wird, daß der Hauptbehälter
in zwei getrennte Kammern aufgeteilt wird, die unter verschiedenen Drücken arbeiten. Dabei
kann z. B. der Druck an dem Austragende der Zuführangseinrichtung 29 auf einem Brachteil eines
Mikron Quecksilbersäule gehalten werden und die Erhitzung durch eine rein elektronische Entladung
oder durch Induktion erfolgen. Die Erhitzung kann auch bei Anwendung eines Lichtbogens in vorteilhafter
Weise derart vorgenommen werden, daß man ein Austreten eingeschlossener Gasanteile in den
Lichtbogen üblicher Art selbst verhindert und die Stabilität des Lichtbogens auf diese Weise verbessert.
Änderungen dieser Art erfordern jedoch ein etwas anderes Verhältnis zwischen der zeitlich zugeführten
Menge und der Energiezuführung zur Erhitzung des Materials, die hoch genug zu bemessen ist, um die
Flüssigkeitsdichtung aufrechtzuerhalten. Wenn die in dem Ausgangsmaterial eingeschlossenen Gase getrennt
abgesaugt werden und die erwähnten andersartigen Verfahren der Erhitzung angewendet werden, wird
eine zu geringe zeitliche Zuführung ein so schnelles Schmelzen des zugeführten Materials bewirken, daß
es die Austragöffnung nicht mehr voll ausfüllen kann und die Dichtung nicht mehr bestehenbleibt,
während eine zu schnelle Zufuhr bewirkt, daß ungeschmolzenes Material an dem Austragende der Einrichtung
29 erscheint. Bei der beschriebenen Vorrichtung ist eine Abstimmung der Zufuhren an Material
und Energie ebenfalls erforderlich, jedoch wird in einem verhältnismäßig weiten Betriebsbereich die in
der Entladung auftretende, zur Erhitzung und Schmelzung des Materials dienende Energie sich unmittelbar
mit der zeitlichen Zuführung ändern, so daß auf diese Weise Ungleichmäßigkeiten selbsttätig ausgeglichen
werden. Der Entladungsvorgang wird im Durchschnittswert durch Einstellung der zeitlich zugeführten
Menge koordiniert, so daß das Vakuumsystem den Druck in dem Hauptbehälter ungefähr auf dem
Mittelwert halten kann, der bei der vorgesehenen Betriebsweise erwünscht ist.
Schwankungen innerhalb der Toleranz der zeitlich zugeführten Menge, die auf den Durchschnittswert des
Vakuums abgestimmt sind, steuern dann indirekt die Intensität des Entladungsvorganges in der beschriebenen
Weise, so daß sich erheblich weitere Toleranzen ergeben, als wenn die bei der Erhitzung angewendete
Energie unmittelbar mit der zeitlich zugeführten Menge koordiniert werden müßte. Bei der an
Hand der Zeichnungen beschriebenen Ausführangsform wird die Heizenergie indirekt durch eine Abstimmung
zwischen der zeitlich zugeführten Menge und dem Grad der Evakuierung gesteuert, im Unterschied
zu einer direkten Steuerung.
Claims (11)
1. Verfahren zum Betrieb eines Vakuumofens zum Schmelzen und Entgasen von in pulverförmiger,
körniger oder schwammiger Form aufzugebenden Metallen, bei dem eine im wesentlichen in
waagerechter Richtung fördernde Schnecke, Schüttelrinne od. dgl. innerhalb des Vakuumbehälters
das Schmelzgut einer elektrischen Entladung zuführt und das geschmolzene Material in
eine Kokille tropft, dadurch gekennzeichnet, daß der volle Förderquerschnitt des Austragendes
(39) der mit einem rohrförmigen Gehäuse (29) versehenen Fördervorrichtung von zu schmelzendem
Material angefüllt ist, daß bereits hier mittels einer dem Austragende zugeordneten Elektrode *5
(44) ein Schmelzbad erzeugt wird, wobei frei werdende Gase durch die Fördervorrichtung im
Gegenstrom zum Fördergut entweichen und vom unteren Rand des Austragendes der Fördervorrichtung
schmelzfiüssiges, entgastes Metall zur Ko- ao
kille tropft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragende (39) des rohrförmigen
Gehäuses (29) unter den Schmelzpunkt des zu behandelnden Materials abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Materialmenge
und die Erhitzung so eingestellt werden, daß bei kontinuierlicher Ausbringung von geschmolzenem
Material aus dem Austragende (39) des rohrförmigen Gehäuses (29) eine geschlossene
Flüssigkeitsabdichtung erhalten bleibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im
Vakuumbehälter (1) so eingestellt wird, daß ausreichend ionisierbares Gas im Bereich des Austragendes
(39) des rohrförmigen Gehäuses (29) vorhanden ist, so daß die Raumladung des Elektronenstromes
des Entladungsvorganges teilweise neutralisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum im
Bereich der Austragöffnung (39) des rohrförmigen Gehäuses (29) auf einem Druck gehalten
wird, bei dem eine Glimmentladung aufrechterhalten werden kann.
6. Vakuumofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem
das rohrförmige Gehäuse in einem Vakuumbehälter untergebracht ist, der mit einem Absaugsystem in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrförmige Gehäuse (29) wenigstens an seinem Austragende (39) elektrisch
leitend ist, so daß es mit dem zu schmelzenden Material in elektrischem Kontakt steht, wobei die
Elektrode (44) gegenüber dem Austragende angeordnet ist.
7. Vakuumofen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen das Austragende (39) des rohrförmigen
Gehäuses (29) umgebenden Kühlwassermantel (41).
8. Vakuumofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine glühelektrische
Emissionskathode (44) im wesentlichen parallel zu der Austragöffnung (39) des rohrförmigen Gehäuses
(29) angeordnet ist.
9. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige
Gehäuse (29) ein im wesentlichen horizontal angeordnetes Metallrohr ist, dessen Austragöffnung
schräg aufwärts gerichtet ist.
10. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß fokussierende
Einrichtungen (48) zum Konzentrieren des Entladungsvorganges auf das Material derart angeordnet
sind, daß das rohrförmige Gehäuse (29) nicht oder nur sehr gering an dem Entladungsvorgang beteiligt ist.
11. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 6 bis 10 mit einer senkrecht unter dem Austragende
des rohrförmigen Gehäuses angeordneten Blockform zur Aufnahme geschmolzenen Materials,
dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige glühelektrische Kathode (59) am oberen Teil der
Form derart angebracht ist, daß sie den Weg des vom rohrförmigen Gehäuse (29) zur Form (54)
gelangenden Materials umgibt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 686 822;
britische Patentschrift Nr. 767 721;
Zeitschrift für Metallkunde, 1956, Heft 3, S. 161.
USA.-Patentschrift Nr. 2 686 822;
britische Patentschrift Nr. 767 721;
Zeitschrift für Metallkunde, 1956, Heft 3, S. 161.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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