DE1215312B

DE1215312B - Method and device for melting

Info

Publication number: DE1215312B
Application number: DEST14144A
Authority: DE
Original assignee: Stauffer Chemical Co
Current assignee: Stauffer Chemical Co
Priority date: 1958-08-18
Filing date: 1958-08-18
Publication date: 1966-04-28

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

B22dB22d

Deutsche Kl.: 31 c - 21German class: 31 c - 21

Nummer:Number:

Aktenzeichen: St 14144 VI a/31 cFile number: St 14144 VI a / 31 c

Anmeldetag: 18. August 1958 Filing date: August 18, 1958

Auslegetag: 28. April 1966Opening day: April 28, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtropfschmelzen von festem oder verfestigtem Schmelzgut im Vakuum unter Verwendung einer gekühlten Gießform, in welcher das geschmolzene Gut gesammelt und aus welcher das wiederverfestigte Material kontinuierlich oder halbkontinuierlich abgezogen wird. The invention relates to a method and an apparatus for drip melting solid or solidified melt material in a vacuum using a cooled casting mold in which the collected molten material and from which the resolidified material is continuously or semi-continuously withdrawn.

Es besteht seit geraumer Zeit eine Notwendigkeit für Schmelzverfahren, welche sich für die kommerzielle Herstellung von reinen Metallen in großem Maßstab eignen, wie beispielsweise von Titan oder Tantal, die im geschmolzenen Zustand sehr reaktionsfreudig sind. Als Barren, Preß- oder Sinterkörper enthalten derartige Metalle Verunreinigungen, Hohlstellen, Porositäten und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche, die daher derart umzuschmelzen sind, daß sie als feste Gußblöcke, Stangen od. dgl. frei von Hohlstellen, Poren und Oberflächenunregelmäßigkeiten sind und sich für nachfolgende Bearbeitungs- und Fabrikationsverfahren eignen. Die üblichen Schmelz- und Gießverfahren, welche bei weniger reaktionsfreudigen Metallen Verwendung finden, können bei sehr reaktionsfreudigen Metallen nicht in Betracht gezogen werden, da diese im geschmolzenen Zustand gewöhnliche Tiegel und Gießformen angreifen.There has been a long time need for melting processes which are commercial Manufacture of pure metals on a large scale are suitable, such as titanium or Tantalum, which are very reactive when molten. As bars, pressed or sintered bodies such metals contain impurities, voids, porosities and irregularities of the Surface, which must therefore be remelted in such a way that they od as solid cast blocks, rods. The like. Free of cavities, pores and surface irregularities and are suitable for subsequent machining and manufacturing processes. The usual melting and casting processes, which are used in Less reactive metals can be used with very reactive metals should not be taken into account, as these are common crucibles and molds in the molten state attack.

Bekannt ist es, Metallbarren od. dgl. im Vakuumlichtbogenofen in großem Maßstab zu schmelzen. Dabei wird ein Lichtbogen zwischen dem unteren Ende der Abschmelzelektrode und dem Metall in der gekühlten Gießform gezündet und aufrechterhalten. Der Lichtbogen erhitzt das Abschmelzelektrodenende und schmilzt es nach und nach ab. Das geschmolzene Metall tropft in eine Metallache am oberen Ende der Gießform. Das in der gekühlten Gießform gesammelte Metall verfestigt sich von der Peripherie nach innen und formt eine Schüssel oder Pfanne aus verfestigtem Metall, in welcher sich die Lache des geschmolzenen Metalls befindet. Hierdurch wird die Berührung zwischen dem sehr reaktionsfreudigen geschmolzenen Metall und der üblicherweise aus Kupfer bestehenden Gießform auf ein Minimum beschränkt. In dem Maße, wie sich das Metall in der Gießform wieder verfestigt, wird es kontinuierlich oder halbkontinuierlich aus dem unteren Gießformende herausgezogen.It is known to melt metal bars or the like in a vacuum arc furnace on a large scale. This creates an arc between the lower end of the consumable electrode and the metal in the cooled mold ignited and maintained. The arc heats the consumable end and it gradually melts away. The molten metal drips into a metal hole at the top of the mold. The metal collected in the cooled mold solidifies from the Periphery inwards and forms a bowl or pan of solidified metal in which the Pool of molten metal is located. This makes the touch between the very responsive molten metal and the casting mold, which is usually made of copper Minimum restricted. As the metal re-solidifies in the mold, it will continuously or semi-continuously withdrawn from the lower end of the mold.

Das Lichtbogenschmelzverfahren weist jedoch verschiedene erhebliche Nachteile auf. So soll die Wärmezufuhr an die Abschmelzelektrode gerade hinreichen, um eine gewünschte Schmelzgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Es soll aber auch die Wärmezufuhr an die Metallache in der Gießform geradeHowever, the arc melting process has several significant disadvantages. That's how it should be Supply of heat to the consumable electrode is just sufficient to achieve a desired melting rate maintain. But it should also be the supply of heat to the metal area in the mold

Verfahren und Vorrichtung zum SchmelzenMethod and device for melting

Anmelder:Applicant:

Stauffer Chemical Company,Stauffer Chemical Company,

New York, N. Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dr. jur. V. Busse, Patentanwalt,Dipl.-Ing. Dr. jur. V. Busse, patent attorney,

Osnabrück, Möserstr. 20-24.Osnabrück, Möserstr. 20-24.

hinreichen, um eine Lache geeigneter Größe zur Bildung von festen Gußblöcken aufrechtzuerhalten. Eine unrichtige Verteilung der Heizenergie führt zu Gußblöcken, beispielsweise bei zu geringer Energiezufuhr zur Lache, die Hohlräume, Poren od. dgl. enthalten und Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Außerdem ist das Verhältnis der Energiezufuhr zu den beiden Elektroden, zwischen denen der Lichtbogen brennt, nicht regelbar. Da sich das Abschmelzelektrodenende, an dem der Lichtbogen ansetzt, wegen des notwendigen kleinen Abstandes zwischen ihr und dem Gußblock in der Gießform befinden muß, besteht die Gefähr, daß der Lichtbogen zur Gießform überschlägt, diese in der Überschlagstelle aufschmilzt und hierdurch die Kühlflüssigkeit in Berührung mit dem geschmolzenen Metall treten kann.sufficient to maintain a pool of suitable size for the formation of solid ingots. An incorrect distribution of the heating energy leads to cast blocks, for example if the energy supply is too low for pools that contain cavities, pores or the like and have surface irregularities. Also, the ratio of energy input to the two electrodes is between which the arc burns, cannot be regulated. Since the consumable electrode end where the arc starts, because of the necessary small distance between it and the ingot in the mold must be located, there is a risk that the arc flashes over to the casting mold, this in the flashover point melts and thereby the cooling liquid in contact with the melted Metal can kick.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zum Schmelzen und Gießen von Metall in einem Vakuum von weniger als 10~³ Torr, bei welchem das eine Ende eines aus unreinem Metall bestehenden Barrens durch Elektronenbeschuß abgeschmolzen wird. Der Metallbarren ist vertikal oberhalb einer gekühlten Gießform angeordnet, in welche das geschmolzene Metall hineintropft. Der Metallbarren wird in geregeltem Maße vorgeschoben. Das in der gekühlten Gießform gesammelte Metall wird nach seiner Erstarrung in dem Maße aus der Gießform abgezogen, wie sich festes Metall darin aufbaut.Also known is a method of melting and casting metal in a vacuum of less than 10 ^-3 Torr, in which one end of an ingot made of impure metal is melted off by electron bombardment. The metal bar is arranged vertically above a cooled casting mold into which the molten metal drips. The metal bar is advanced in a regulated manner. The metal collected in the cooled casting mold is withdrawn from the casting mold after it has solidified to the extent that solid metal builds up in it.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses bekannte Elektronenstrahlschmelzverfahren zu verbessern.The object of the present invention is to provide this known electron beam melting method to improve.

Das Verfahren zum Herstellen eines reinen Gießblocks aus einem unreinen Metallbarren, dessen eines Ende durch Beschüß mit Elektronen in einem Vakuum von 10~³ Torr oder weniger abgeschmolzen wird und der entsprechend seiner Abschmelz-The method of making a clean ingot from an impure metal ingot, one end of which is melted off by bombardment with electrons in a vacuum of 10 ~ ³ Torr or less and which is

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geschwindigkeit vorgeschoben wird, bei dem das geschmolzene Metall vom Metallbarren abtropft und in einer unterhalb des abschmelzenden Endes des Metallbarrens angeordneter gekühlter Gießform gesammelt und aus dieser nach seiner Erstarrung entsprechend der Menge des in die Gießform tropfenden Metalles als Gußblock abgezogen wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das bereits einmal auf Schmelztemperatur erhitzte Metall nochmals direkt durch Elektronenbeschuß erhitzt, eine Lache am oberen Ende der Gießform aufrechterhalten und der Schmelzseespiegel innerhalb des oberen Teiles der Gießform im wesentlichen konstant gehalten wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich geworden, Metallgußblöcke mit einer im großen Maßstab bisher noch nicht erzielten Reinheit herzustellen. Dem bekannten Verfahren zum Herstellen von Gußblöcken unter Anwendung des Elektronenbombardements ist erfindungsgemäß noch eine Reinigungsstufe zugefügt ao worden, so daß auch Restgasmengen, die in den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Gußblöcken noch enthalten waren, nunmehr beseitigt werden können. Wesentlich ist gemäß der Erfindung, daß eine Lache aus schmelzflüssigem Metall aufrechterhalten wird, damit solche Restgase austreten können, und daß diese Lache am oberen Ende der Gießform sich befindet, damit ein freier, also unbehinderter Austritt gasförmiger Verunreinigungen gewährleistet ist. Der Reinheitsgrad der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gußblöcke erreicht die Grenze der mit analytischen Methoden noch nachweisbaren Verunreinigungen. Beispielsweise können Gußblöcke von Im Länge und 10 cm Durchmesser ohne Schwierigkeiten hergestellt werden, deren Reinheit die vorgenannte Grenze erreicht. Dies war mit den bekannten Verfahren nicht möglich. Die Lache in der Gießform kann beliebig lange im schmelzflüssigen Zustand gehalten werden, was bei der gleichzeitig möglichen Überhitzung und dem sehr niedrigen Druck außerordentlich günstige Bedingungen für die Erhöhung des Reinheitsgrades des geschmolzenen Metalls darstellt. Durch die Überhitzung ist es sogar möglich, unerwünschte Oxydverunreinigungen zu beseitigen.speed at which the molten metal drips off the metal ingot and collected in a cooled casting mold arranged below the melting end of the metal ingot and from this after its solidification according to the amount of dripping into the casting mold Metal is withdrawn as a cast block, is characterized according to the invention in that that already once heated to melting temperature metal heated again directly by electron bombardment, a Maintain pool at the top of the mold and keep the melt lake level within the upper part of the mold is kept substantially constant. By the invention It has become possible to produce metal ingots with a large-scale process heretofore not achieved purity. Using the known method of making ingots of the electron bombardment, a cleaning stage is added according to the invention ao been, so that even residual gas quantities in the cast blocks produced by the known method were still included, can now be eliminated. It is essential according to the invention that a pool of molten metal is maintained for such residual gases to escape can, and that this pool is at the top of the mold, so a free, so unhindered escape of gaseous impurities is guaranteed. The degree of purity of the after Cast ingots produced by the method according to the invention reached the limit of those with analytical methods still detectable impurities. For example, ingots of Im length and 10 cm in diameter can be produced without difficulty, the purity of which reaches the aforementioned limit. This was not possible with the known methods. The pool in the mold can be any be kept in the molten state for a long time, which is due to the simultaneous possible overheating and the very low pressure extremely favorable conditions for increasing the degree of purity of molten metal. Overheating makes it even possible to remove unwanted oxide impurities to eliminate.

Vorzugsweise ist der abschmelzende Metallbarren eine vertikal angeordnete Stange, welche oberhalb einer ringförmigen Gießform und koaxial mit ihr angeordnet ist, wobei die Gießform den Gußblock mit einer geschmolzenen Metallache an dessen oberem Ende enthält. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine einzige ringförmige Kathode zum Beschüß sowohl des Schmelzgutes als auch der geschmolzenen Lache verwendet. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden zwei ringförmige Kathoden verwendet, eine über der anderen, um so eine bessere Kontrolle des Heizverhältnisses zur Herstellung von Gußblöcken einer höheren Qualität und mit besserer Oberflächenbildung vorzusehen. In beiden Fällen werden, wie im folgenden beschrieben, Fokussierungselektroden verwendet, vm die Elektronenstrahlen in die gewünschten Richtungen zu lenken. Der abzuschmelzende Metallbarren und der Gießblock in der Gießform liegen dabei auf Anodenpotential.Preferably, the fusible metal ingot is a vertically disposed rod which is disposed above and coaxial with an annular casting mold, the casting mold containing the ingot with a molten metal spot at the top thereof. In accordance with one embodiment of the present invention, a single annular cathode is used to bombard both the molten material and the molten pool. In another embodiment, two annular cathodes are used, one above the other, so as to provide better control of the heating ratio for the production of ingots of higher quality and surface formation. In both cases, as described below, focusing electrodes are used to direct the electron beams in the desired directions. The metal bar to be melted and the casting block in the casting mold are at anode potential.

Bei dem Verfahren kann die Erhitzung genau durch Regulierung des Elektronenstromes kontrolliert werden; insbesondere bei der Vorrichtung mit zwei Kathoden kann die Wärmezufuhr zu jeder Anode unabhängig reguliert werden,' um so jegliches gewünschtes Heizverhältnis aufrechtzuerhalten. Das Verfahren kann kontinuierlich über lange Zeiträume ohne starkes Spratzen des geschmolzenen Metalls durchgeführt werden.In the process, the heating can be precisely controlled by regulating the flow of electrons will; in particular in the case of the device with two cathodes, the heat supply to each anode independently regulated so as to maintain any desired heating ratio. That Process can be carried out continuously for long periods of time without excessive splitting of the molten metal be performed.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein verbessertes Zonenraffinationsverfahren verfügbar, welches besonders nützlich für die Reinigung von hochaktivem Metall ist. Das Zonenraffinieren von Materialien, welche die meisten Tiegelwandungen angreifen, war, wie es bisher durchgeführt wurde, auf das Raffinieren von Stangen beschränkt, welche hinreichend geringen Durchmesser aufweisen, so daß die Oberflächenspannung eine Zone von geschmolzenem Material an der Stange aufrechterhalten kann. Gemäß vorliegender Erfindung wird das Zonenschmelzen derart durchgeführt, daß das Schmelzgut tropfenweise in eine geschmolzene Lache des der Raffination unterworfenen Materials geschmolzen wird. Da ein Abstand oder Zwischenraum zwischen dem Schmelzgut und der geschmolzenen Lache besteht, wird durch die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum »unterbrochenen Zonenschmelzen« verfügbar.The present invention also provides an improved zone refining process which which is particularly useful for cleaning highly active metals. Zone refining of Materials that attack most of the crucible walls were, as was previously done, on limited the refining of rods which are sufficiently small in diameter that surface tension can maintain a zone of molten material on the rod. According to the present invention, the zone melting is carried out in such a way that the melt material Melted dropwise into a molten pool of the refined material will. Since there is a gap or gap between the melt and the molten pool, the present invention provides an improved method for "interrupted zone melting" available.

Wenn sich das Material am Boden und an den Seiten der geschmolzenen Lache wiederverfestigt, so neigen die Verunreinigungen dazu, in der geschmolzenen Lache zu verbleiben und das wiederverfestigte Material ist an diesen ärmer als das Schmelzgut.If the material resolidifies at the bottom and sides of the molten pool, so the impurities tend to remain in the molten pool and that re-solidify Material is poorer in these than the melt material.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so oft als gewünscht wiederholt werden, um so eine schrittweise Reinigung eines Barrens oder eines Gußblockes zu bewirken. Infolge der relativ langsamen Geschwindigkeit des Abtropfschmelzens und der Wiederverfestigung, welche Behandlungsarten bei dem Zonenraffinationsverfahren verwendet werden, ist es wichtig, die geschmolzene Lache zusätzlich zu erhitzen, um eine hinreichende Materialmenge in geschmolzenem Zustand zu erhalten. Außerdem können die Geschwindigkeit des Abtropfschmelzens und die Wärmezufuhr zur geschmolzenen Lache individuell genau reguliert werden. Dies wird durch die vorliegende Erfindung ermöglicht. Gemäß der Erfindung können Barren und Gußblöcke mit großem Durchmesser der Behandlung unterworfen werden und es ist dadurch ein Zonenraffinationsverfahren in großem kommerziellem Maßstab möglich, auch für Materialien, welche in geschmolzenem Zustand starke chemische Aktivität besitzen.The method according to the invention can be repeated as often as desired, so one step at a time To effect cleaning of an ingot or an ingot. As a result of the relatively slow speed drip melting and resolidification, what types of treatments in the zone refining process it is important to additionally heat the molten pool, in order to obtain a sufficient amount of material in the molten state. In addition, the Speed of the drip melting and the heat input to the molten pool individually be precisely regulated. This is made possible by the present invention. According to the invention ingots and ingots with large diameter can be subjected to the treatment and it a large commercial scale zone refining process is thereby possible, also for Materials that have strong chemical activity when molten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich an Hand der folgenden Beschreibung und der erläuternden Beispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Die vorliegende Erfindung soll durch diese Beispiele erläutert, jedoch nicht hierauf beschränkt werden. Die Zeichnungen bedeuten:Further features and advantages of the invention emerge from the following description and the illustrative examples in conjunction with the drawings. The present invention is intended through these examples are illustrated but not limited to them. The drawings mean:

F i g. 1 ist ein schematischer Querschnitt einer verbesserten Schmelzvorrichtung;F i g. 1 is a schematic cross-section of an improved melter;

F i g. 2 ist ein Horizontalschnitt entlang der Linie 2-2 von F i g. 1;F i g. Figure 2 is a horizontal section taken along line 2-2 of Figure 2. 1;

Fig. 3 ist ein schematischer Vertikalschnitt einer anderen verbesserten Schmelz-Gieß-Vorrichtung.Fig. 3 is a schematic vertical section of a other improved melt casting apparatus.

Gemäß F i g. 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren innerhalb einer geschlossenen Kammer 1 durchgeführt, welche über eine Leitung 2, die mit einer üblichen, nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist, auf Hochvakuum evakuiert wird. Das Schmelzgut in Form eines Barrens oder eines Guß-According to FIG. 1, the method according to the invention is carried out within a closed chamber 1, which is evacuated to a high vacuum via a line 2 which is connected to a conventional, not shown, vacuum pump. The melting material in the form of a bar or a cast

Stückes 3 wird durch eine übliche Vakuumdichtung 4 in die Vakuumkammer eingeführt. Eine geeignete elektrische Leitung 5 ist vorgesehen, um den Barren 3 auf einem elektrischen Bezugspotential zu halten, welches im folgenden als Erde bezeichnet wird. Die Erdung wird aus Sicherheitsgründen gewöhnlich mit einer elektrischen Verbindung niederen Widerstandes mit der Erde und dem Ofen oder dem Ofengerüst hergestellt.Piece 3 is inserted into the vacuum chamber through a conventional vacuum seal 4. A suitable one electrical line 5 is provided to keep the bar 3 at an electrical reference potential, which is referred to as earth in the following. The grounding is usually with for safety reasons an electrical connection of low resistance with the earth and the furnace or the furnace frame manufactured.

Der Barren 3 des Schmelzgutes bildet eine Abschmelzelektrode, welche vertikal mit ihrem unteren Ende über der mit einer ringförmigen Kupfergießform 6 und vertikal in einer Linie damit angeordnet ist. Die Gießform 6 ist von einem Wassermantel 7 umgeben, welcher mit einem Einlaßrohr 8 und einem Auslaßrohr 9 versehen ist, um dadurch Wasser oder ein anderes Kühlmittel durch den Mantel zum Kühlen der Gießform 6 zirkulieren zu lassen. Sowohl das obere als auch das untere Ende der ringförmigen Gießform 6 sind offen. Das von dem Barren 3 abgeschmolzene Material tropft, wie im folgenden näher beschrieben wird, in das obere Ende der Gießform 6 und bildet dort eine Lache 10 aus geschmolzenem Material. Da die Wärme von dem geschmolzenen Material an die wassergekühlte Gießform 6 abgeleitet wird, verfestigt sich das geschmolzene Material von der Peripherie nach innen und von dem unteren Ende der geschmolzenen Lache nach aufwärts und bildet so einen Gußblock aus wieder verfestigtem Material 11 mit einem schlüsseiförmigen Sumpf an seinem oberen Ende, welche die Lache aus geschmolzenem Material enthält und wodurch die Berührung zwischen dem geschmolzenen Material und der Gußform 6 auf ein Minimum beschränkt wird.The bar 3 of the melting material forms a consumable electrode, which is vertical with its lower End above that with an annular copper mold 6 and vertically in line therewith is. The mold 6 is surrounded by a water jacket 7, which with an inlet pipe 8 and a Outlet pipe 9 is provided to thereby allow water or other coolant through the jacket for cooling to let the mold 6 circulate. Both the top and bottom of the annular Mold 6 are open. The material melted from the ingot 3 drips, as described in more detail below is described, in the upper end of the mold 6 and there forms a pool 10 of molten Material. Because the heat is dissipated from the molten material to the water-cooled casting mold 6 the molten material solidifies from the periphery inwards and from the lower one End of the molten pool upwards, thus forming an ingot from re-solidified Material 11 with a key-shaped sump at its upper end, which is the pool of molten Contains material and creates the contact between the molten material and the mold 6 is kept to a minimum.

In dem Maße, in welchem das Abschmelzen und die Wiederverfestigung fortschreiten, wird der Barren 3 des Schmelzgutes kontinuierlich oder halbkontinuierlich nach abwärts bewegt, um so das untere Ende des Barrens 3 an einem im wesentlichen konstanten Punkt innerhalb der Vakuumkammer zu halten. Der Gußblock 11 aus wiederverfestigtem Material wird kintinuierlich oder halbkontinuierlich nach abwärts bewegt, um einen im wesentlichen konstanten Schmelzseespiegel innerhalb des oberen Teiles der Gießform 6 aufrechtzuerhalten. Der Gußblock 11 des wiederverfestigten Materials wird durch den offenen Unterteil der Gießform 6 herausgezogen und kann aus der Vakuumkammer über eine Vakuumdichtung 12 üblicher Bauart herausgezogen werden. Auf diese Art wird das Schmelzgut kontinuierlich geschmolzen und zu einem neuen Gußblock aus wiederverfestigtem Material vergossen. Das Schmelzgut 3 kann Verunreinigungen, Hohlräume, Poren und Oberflächenunregelmäßigkeiten enthalten. Es kann eine poröse verfestigte Masse aus verformtem Material sein, wie es beispielsweise durch Verpressen von pulverisiertem oder granuliertem Material erhalten werden kann. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf geeignete Art geregelt wird, ist der Gußblock 11 aus wiederverfestigtem Material ein festes solides Gußstück, relativ frei von Hohlräumen, Rissen, Poren und Oberflächenunregelmäßigkeiten. Der Barren 3 kann eine Mischung von Pulvern oder Granulaten von verschiedenen Materialien darstellen und der Gußblock 11 demgemäß eine Legierung dieser Materialien. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Reinigung oder Raffmierung, zur Entfernung von flüchtigen Verunreinigungen, welche aus dem geschmolzenen Material in das Hochvakuum entweichen, und zur Entfernung von Verunreinigungen, welche dazu neigen, in der geschmolzenen Lache zu verbleiben, wenn das vergossene Material sich wieder verfestigt, verwendet werden.As the melting and resolidification proceed, the billet 3 of molten material is continuously or semi-continuously moved downward so as to hold the lower end of the billet 3 at a substantially constant point within the vacuum chamber. The ingot 11 of resolidified material is moved downward kintontinuously or semi-continuously in order to maintain a substantially constant melt pool level within the upper part of the casting mold 6. The ingot 11 of the resolidified material is pulled out through the open lower part of the casting mold 6 and can be pulled out of the vacuum chamber via a vacuum seal 12 of conventional design. In this way, the material to be melted is continuously melted and cast into a new cast block made of resolidified material. The melt 3 can contain impurities, cavities, pores and surface irregularities. It can be a porous solidified mass of deformed material, such as can be obtained, for example, by pressing pulverized or granulated material. When the process of the present invention is properly controlled, the ingot 11 of resolidified material is a solid, solid casting, relatively free of voids, cracks, pores and surface irregularities. The ingot 3 can be a mixture of powders or granules of different materials and the ingot 11 can accordingly be an alloy of these materials. The method of the invention can also be used for cleaning or refining, for removing volatile contaminants which escape from the molten material into the high vacuum, and for removing contaminants which tend to remain in the molten pool when the potted material resolidifies , be used.

Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung sicher zu erreichen, muß Wärme der Abschmelzelektrode 3 und der Lache 10 aus geschmolzenem Material zugeführt und diese Lache am oberen Ende der Gießform ίο aufrechterhalten werden. Die Wärme wird dem unteren Ende der Abschmelzelektrode 3 zugeführt, um dieses zu schmelzen. Das Maß der Wärmezufuhr zur Abschmelzelektrode bestimmt deren Schmelzgeschwindigkeit. Ebenfalls muß Wärme dem geschmolzenen Material zugeführt werden, um eine Lache 10 geeigneter Größe zur Herstellung von festen Gußblöcken aufrechtzuerhalten. Die Wärmezufuhr zur Lache 10 im Verhältnis zu anderen Faktoren einschließlich der Wärmeleitung der Gußform 6 bestimmt die Tiefe der geschmolzenen Lache.In order to surely achieve the advantages of the present invention, heat must be applied to the consumable electrode 3 and fed to the pool 10 of molten material and this pool at the top of the mold ίο be maintained. The heat becomes the lower The end of the consumable electrode 3 is supplied to melt it. The amount of heat input to the The consumable electrode determines its melting speed. Heat must also be added to the melted Material is fed to a pool 10 of suitable size for the manufacture of solid ingots maintain. The heat input to the pool 10 relative to other factors including the heat conduction of the mold 6 determines the depth of the molten pool.

Wenn die Geschwindigkeit, mit welcher die Wärme der Lache 10 zugeführt wird, zu gering ist, wird am Oberteil des Gußblockes 11 keine Lache hinreichender Größe aufrechterhalten, so daß jeder neue Tropfen geschmolzenen Materials auf dem Oberteil des Gußblockes 11 schnell und unregelmäßig verfestigt wird.If the speed at which the heat is supplied to the pool 10 is too slow, am Upper part of the ingot 11 does not maintain a pool of sufficient size, so that each new drop molten material on the upper part of the ingot 11 solidified quickly and irregularly will.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden sowohl die Abschmelzelektrode 3 als auch die Lache 10 aus geschmolzenem Metall durch Hochspannungselektronenbeschuß erhitzt. Die Abschmelzelektrode 3 ist über eine elektrische Leitung 5 geerdet, und die Lache 10 ist über die geerdete Kupferform auf Erdpotential geschaltet. Das untere Ende des Barrens 3 und die Oberfläche der Lache 10 bilden die Anoden für das Elektronenbeschußsystem.According to the present invention, both the consumable electrode 3 and the puddle 10 become off molten metal heated by high voltage electron bombardment. The consumable electrode 3 is grounded via an electrical line 5, and the pool 10 is at ground potential via the grounded copper form switched. The lower end of the bar 3 and the surface of the pool 10 form the anodes for the electron bombardment system.

Eine ringförmige Kathode wird aus einer horizontalen ringförmigen Schleife aus Wolframdraht 13 gebildet. Die Kathode ist im Durchmesser etwas größer sowohl als der Barren 3 als' auch der Gußblock 11, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist. Die Kathode ist koaxial zum Barren 3 und dem Gußblock 11 zwischen dem unteren Ende des Barrens 3 und dem Oberteil der Gießform 6 angeordnet, so daß die von der Kathode emittierten Elektronen beide Anoden beschießen können. Die beiden Enden 13' und 13" des Wolframdrahtes 13 führen über Isolatoren 14 und 15 durch eine Seitenwand der Vakuumkammer 1. Die Isolatoren werden von der Kondensation von Metalldämpfen mit Hilfe von geeigneten Vorrichtungen, wie Schutzschildern 16 und 17, geschützt.An annular cathode is made from a horizontal one annular loop formed from tungsten wire 13. The cathode is slightly larger in diameter as both the ingot 3 and the ingot 11 as shown in the drawings. The cathode is coaxial with the ingot 3 and the ingot 11 between the lower end of the ingot 3 and the Upper part of the mold 6 is arranged so that the electrons emitted from the cathode both anodes can shoot at. The two ends 13 ′ and 13 ″ of the tungsten wire 13 lead over insulators 14 and 15 through a side wall of the vacuum chamber 1. The insulators are protected from the condensation of Metal vapors are protected with the aid of suitable devices, such as protective shields 16 and 17.

Ein Transformator 18, welcher mit seiner Primärwicklung mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und mit seiner Sekundärwicklung an den beiden Enden 13' und 13" des Drahtes 13 hängt, versorgt die Kathode mit genügend Strom, um diese zu erhitzen und eine thermionische Elektronenemission der Kathode zu bewirken. Eine Gleichstromquelle 19 ist zwischen Erde und der Sekundärwicklung des Transformators 18 geschaltet und hält die Kathode auf negativem Potential gegenüber den beiden Anoden, so daß die von der Kathode emittierten Elektronen das untere Ende des Barrens 3 und die Oberfläche der Lache 10 beschießen. Die Elektronen, welche das untere Ende des Barrens 3 beschießen, schmelzen nach und nach die Abschmelzelektrode. Geschmolzenes Metall tropft in die Lache 10, wie dies durch Tropfen 20 angedeutet wird. Die Elektronen, welcheA transformer 18 which has its primary winding connected to an alternating current source and hangs with its secondary winding on the two ends 13 'and 13 "of the wire 13, is supplied the cathode with enough current to heat it and a thermionic electron emission of the Effect cathode. A DC power source 19 is between ground and the secondary winding of the transformer 18 and keeps the cathode at negative potential compared to the two anodes, so that the electrons emitted from the cathode reach the lower end of the ingot 3 and the surface Shoot at pool 10. The electrons bombarding the lower end of the ingot 3 melt gradually the consumable electrode. Molten metal drips into pool 10 like this through Drop 20 is indicated. The electrons which

die Oberfläche der Lache 10 beschießen, halten eine hinreichende Menge des Materials in geschmolzenem Zustand.bombarding the surface of the pool 10, keeping a sufficient amount of the material in molten state State.

Ein wichtige Funktion erfüllt die ringförmige Fokussierungselektrode 21, welche wie gezeigt im wesentlichen die Kathode 13 umgibt. Eine Metallklammer 22 hilft die Kathode 13 zu tragen und sieht außerdem eine elektrische Verbindung zwischen der Kathode 13 und der Fokussierungselektrode 21 vor, wodurch die Fokussierungselektrode auf Kathodenpotential gehalten wird. Die ringförmige Fokussierungselektrode 21 hat einen rinnenförmigen Querschnitt, welcher nach innen zu offen ist und den Oberteil, den äußeren Umfang und den Unterteil der ringförmigen Kathode abschirmt. Die Fokussierungselektrode 21 wird durch geeignete Mittel gehaltert, wie z. B. durch Streifen 23 und 24, welche vom Oberteil der Vakuumkammer 1 herabhängen und hiervon durch Isolatoren 25 und 26 isoliert sind. Die Isolatoren werden vor Metalldämpfen durch geeignete Mittel, wie z. B. Schilde 27 und 28, geschützt.An important function is fulfilled by the annular focusing electrode 21 which, as shown in FIG essentially surrounds the cathode 13. A metal bracket 22 helps the cathode 13 support and see also provide an electrical connection between the cathode 13 and the focusing electrode 21, whereby the focusing electrode is held at cathode potential. The annular focusing electrode 21 has a channel-shaped cross-section which is open to the inside and the Shields the upper part, the outer circumference and the lower part of the annular cathode. The focusing electrode 21 is supported by suitable means, such as. B. by strips 23 and 24, which from the top the vacuum chamber 1 and are isolated therefrom by insulators 25 and 26. The isolators are protected from metal vapors by suitable means, such as. B. Shields 27 and 28, protected.

Die Fokussierungselektrode 21 wird auf Kathodenpotential gehalten, und infolge des starken elektrischen Feldes bewegen sich die meisten der von der Kathode 13 emittierten Elektronen von der Kathode nach einwärts auf den Unterteil der Abschmelzelektrode 3 und auf die Oberfläche der Lache 10.The focusing electrode 21 is kept at cathode potential, and due to the strong electrical In the field, most of the electrons emitted by the cathode 13 move from the cathode inwards onto the lower part of the consumable electrode 3 and onto the surface of the pool 10.

Die gesamte Energiezufuhr zu dem Erhitzungssystem kann durch Regulieren des Stroms, welcher durch die Gleichstromquelle 19 zugeführt wird, kontrolliert werden, wodurch der gesamte den Elektronenbeschuß verursachende Strom reguliert wird. Das Verhältnis zwischen der Wärmezufuhr zur Abschmelzelektrode 3 und der Wärmezufuhr zur geschmolzenen Lache 10 kann durch Einstellen der relativen Abstände der beiden Anoden von der Kathode 13 reguliert werden. Wenn das untere Ende des Barrens 3 leicht aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung gehoben wird, wird ein geringerer Prozentsatz der durch die Kathode 13' emittierten Elektronen das untere Ende des Barrens 3 beschießen und ein größerer Prozentsatz an Elektronen wird die Lache 10 beschießen. Es wird daher die Wärmezufuhr zur Abschmelzelektrode 3 gegenüber der Wärmezufuhr zur Lache 10 erniedrigt werden. Umgekehrt wird, wenn das untere Ende des Barrens 3 etwas aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung nach abwärts bewegt wird, ein größerer Anteil der Elektronen das untere Ende des Barrens 3 beschießen und die Wärmezufuhr zum Barren 3 wird gegenüber der Wärmezufuhr zur Lache 10 erhöht. Durch Kontrollieren der gesamten Wärmeenergie, welche an beide Anoden geliefert wird, mittels Regulierung der Gleichstromquelle 19 und durch Kontrollieren des Verhältnisses der den beiden Anoden zugeführten Wärmeenergie mittels Verändern der Stellung des Barrens 3, kann offensichtlich die jeder Anode zugeführte Wärmeenergie individuell auf praktisch jeden gewünschten Wert eingestellt werden.All energy input to the heating system can be controlled by regulating the current, which supplied by the direct current source 19, can be controlled, whereby the whole of the electron bombardment causing current is regulated. The ratio between the heat input to the consumable electrode 3 and the heat input to the molten pool 10 can be adjusted by adjusting the relative distances of the two anodes from the cathode 13 are regulated. When the lower end of the ingot 3 is slightly out of the position shown in FIG is raised, a smaller percentage of the electrons emitted by the cathode 13 'becomes the Shoot the lower end of the ingot 3 and a larger percentage of electrons will bombard the pool 10. It is therefore the heat supply to the consumable electrode 3 compared to the heat supply to Laugh 10 be humiliated. Conversely, if the lower end of the ingot 3 is somewhat different from the in F i g. 1 is moved downwards, a larger proportion of the electrons reach the lower end Shoot the ingot 3 and the heat supply to the ingot 3 becomes a pool compared to the heat supply 10 increased. By controlling the total thermal energy delivered to both anodes by means of Regulating the DC power source 19 and controlling the ratio of the two anodes supplied thermal energy by changing the position of the ingot 3, can obviously the heat energy supplied to each anode can be individually adjusted to practically any desired value.

Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung ist im wesentlichen ähnlich der in F i g. 1 dargestellten, nur weist sie einen größeren Abstand zwischen der Abschmelzelektrode 3 und der Lache 10 auf, und es werden darin zwei getrennte Kathoden zum Beschüß jeweils einer der beiden Anoden vorgesehen. Um die Beschreibung zu vereinfachen und klarer zu gestalten, sind die Teile der F i g. 3, welche im wesentlichen identisch sind mit den entsprechenden Teilen der F i g. 1, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The in F i g. The device shown in FIG. 3 is essentially similar to that in FIG. 1 shown, only it has a greater distance between the consumable electrode 3 and the pool 10, and it two separate cathodes are provided therein for bombarding one of the two anodes. To the To simplify the description and make it clearer, the parts of FIG. 3, which essentially are identical to the corresponding parts of FIG. 1, denoted by the same reference numerals.

In der Vorrichtung gemäß Fig. 3 sind die obere Kathode 13 und die Fokussierungselektrode 21 im wesentlichen identisch mit der Kathode und der Fokussierungselektrode der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung mit Ausnahme, daß in der Vorrichtung nach F i g. 3 die obere Kathode in einem relativ großen Abstand von der Lache 10 angeordnet ist, wodurch die meisten der durch die Kathode 13 emittierten Elektronen das untere Ende der Abschmelzelektrode 3 beschießen und erhitzen. Es ist daher die Schmelzgeschwindigkeit der Abschmelzelektrode 3 im wesentlichen eine Funktion der durch die Gleichstromquelle 19 zugeführten Energie und kann genau durch Regulierung der von der Kathode gelieferten Elektronen kontrolliert und eingestellt werden.In the device according to FIG. 3, the upper Cathode 13 and the focusing electrode 21 are essentially identical to the cathode and the Focusing electrode of the type shown in FIG. 1 except that in the device according to F i g. 3 the upper cathode is arranged at a relatively large distance from the pool 10, whereby most of the electrons emitted by the cathode 13 reach the lower end of the consumable electrode Shoot 3 and heat. It is therefore the melting speed of the consumable electrode 3 is essentially a function of the energy supplied by the DC power source 19 and can be accurate can be controlled and adjusted by regulating the electrons supplied by the cathode.

Eine zweite ringförmige Kathode 29 und Fokussierungselektrode 30 sind im wesentlichen identisch mit der Kathode 13 und der Fokussierungselektrode 21, nur daß die zweite Kathode koaxial mit und unmittelbar über der Lache 10 und in einem relativ großen Abstand von dem unteren Ende der Abschmelzelektrode 3 angeordnet ist. Es bombardieren daher die meisten der von der unteren Kathode 29 emittierten Elektronen die Oberfläche der Lache 10 und erhitzen diese. Zum Erhitzen der Kathode 29 und Erzeugung einer thermionischen Elektronenemission ist ein Transformator 31 vorgesehen, welcher mit seiner Sekundärwicklung mit den beiden Enden 29' und 29" der Kathode 29 verbunden ist und dessen Primärwicklung mit einer geeigneten Wechselstromquelle in Verbindung steht. Eine zweite Gleichstromquelle 32 ist. zwischen der Sekundärwicklung des Transformators 31 und Erde geschaltet, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Gleichstromquelle 32 versieht die untere Kathode 29 mit negativem elektrischen Potential gegenüber der Lache aus geschmolzenem Metall, so daß die durch die untere Kathode 29 emittierten Elektronen die geschmolzene Lache beschießen. Mit Hilfe dieser Anordnung ist die an die Oberfläche der Lache 10 abgegebene Wärmeenergie eine Funktion der durch die Gleichstromquelle 32 zugeführten Energie (des Quadrates des Elektronenstroms mal dem Widerstand der Raumladungsstrecke), und somit kann die Größe der geschmolzenen Lache genau durch entsprechendes Einstellen der Gleichstromquelle 32 kontrolliert und reguliert werden.A second annular cathode 29 and focusing electrode 30 are essentially identical to FIG the cathode 13 and the focusing electrode 21, only that the second cathode is coaxial with and immediately above pool 10 and at a relatively large distance from the lower end of the consumable electrode 3 is arranged. It therefore bombard most of the emitted from the lower cathode 29 Electrons the surface of the pool 10 and heat it. For heating the cathode 29 and generating a thermionic electron emission, a transformer 31 is provided, which with his Secondary winding is connected to the two ends 29 'and 29 "of the cathode 29 and its primary winding is connected to a suitable AC power source. A second DC power source 32 is. connected between the secondary winding of the transformer 31 and earth as shown in the drawing can be seen. The direct current source 32 provides the lower cathode 29 with a negative electrical potential opposite the pool of molten metal so that the emitted through the lower cathode 29 Electrons bombard the molten pool. With the help of this arrangement, the surface of the Thermal energy emitted from pool 10 is a function of the amount supplied by direct current source 32 Energy (the square of the electron flow times the resistance of the space charge path), and thus can adjust the size of the molten pool accurately by adjusting the DC power supply accordingly 32 are controlled and regulated.

Die Anordnung mit zwei Kathoden, welche in F i g. 3 gezeigt ist, macht es möglich, mit hohem Genauigkeitsgrad sowohl die Schmelzgeschwindigkeit des Barrens 3 als auch die der Lache 10 zugeführte Wärmemenge unabhängig voneinander zu regulieren. Es ist lediglich notwendig, daß die beiden Kathoden 13 und 29 einen hinreichenden Abstand aufweisen, um jeglichen unerwünschten kreuzweisen Beschüß jeder Anode durch die entferntere Kathode zu verhindern. Es wurde gefunden, daß dies sehr zufriedenstellend dadurch bewerkstelligt werden kann, daß zwischen den beiden Kathoden ein Vertikalabstand vorgesehen wird, welcher ungefähr gleich oder größer ist als der größere der beiden Durchmesser von Abschmelzelektrode 3 und Gußblock 11.The arrangement with two cathodes, which is shown in FIG. 3 makes it possible with a high degree of accuracy both the melting rate of the ingot 3 and that fed to the pool 10 Regulate the amount of heat independently of each other. It is only necessary that the two cathodes 13 and 29 are sufficiently spaced to avoid any undesirable cross-fire to prevent each anode through the more distant cathode. This has been found to be very satisfactory can be achieved in that a vertical distance between the two cathodes is provided which is approximately equal to or greater than the larger of the two diameters of consumable electrode 3 and ingot 11.

Mit der in F i g. 3 gezeigten Anordnung können Gußblöcke ausgezeichneter Qualität mit einem Minimum an Oberflächenunregelmäßigkeiten leicht hergestellt werden. Die in F i g. 3 gezeigte Anordnung ist auch vorteilhaft für Zonenraffmationsverfahren, bei welchen die Schmelzgeschwindigkeit und die Größe der Lache 10 möglichst gleichmäßig und genau regu-With the in F i g. The arrangement shown in Fig. 3 can produce ingots of excellent quality with a minimum of surface irregularities can be easily produced. The in F i g. 3 is the arrangement shown also beneficial for zone refining processes where melt speed and size the pool 10 as evenly and precisely as possible

liert sein sollen. Bei weniger hohen Anforderungen kann auch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit guten Ergebnissen verwendet werden.should be lured. In the case of less stringent requirements, the arrangement shown in FIG. 1 can also be used good results can be used.

Bei einem in der Praxis durchgeführten Verfahren, gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung erfolgreich benutzt. Es wurden Titanabschmelzelektroden und Gußblöcke mit etwa 7,5 cm Durchmesser, ein Ring von etwa 10 cm Durchmesser, gebildet aus einem 2,45 mm starken Wolframdraht, als Kathode und eine Gleichstromquelle von 7000 V verwendet, welche eine gesamte Energiezufuhr zwischen ungefähr 15 und 20 kW ermöglichte.In a method carried out in practice, according to the present invention, the method described in F i g. 1 used successfully. There were consumable titanium electrodes and ingots about 7.5 cm in diameter, a ring about 10 cm in diameter, formed from a 2.45 mm strong tungsten wire, used as a cathode and a DC power source of 7000 V, which is an entire Power supply between approximately 15 and 20 kW enabled.

Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung wurde ebenfalls erfolgreich erprobt unter Verwendung von etwa 7,5 cm starken Gußblöcken aus Titan als Abschmelzelektroden, Ringen mit etwa 10 cm Durchmesser, gebildet aus einem 2,54 mm starken Wolframdraht, als Kathoden und einer Gleichstromquelle von ungefähr 7000 V für jede Kathode. Der Schmelzschwellenwert der Abschmelzelektrode wurde bei einer Energiezufuhr von ungefähr 5 kW durch die Gleichstromquelle 19 erreicht. Bei einer Energiezufuhr von 7 bis 8 kW von der Gleichstromquelle 19 schmolz die Abschmelzelektrode 3 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 75 cm pro Stunde ab. Unter diesen Bedingungen wurden dichte Gußblöcke mit glatter Oberfläche bei einer Energiezufuhr von 12 bis 15 kW durch die Gleichstromquelle 32 zum Beschießen der geschmolzenen Lache hergestellt. Außerdem wurde ungefähr 1 kW Wechselstromenergie für jede Kathode zum Heizen der Kathode und Erzeugung der thermionischen Emission benötigt.The in F i g. The device shown in FIG. 3 has also been successfully tested using approximately 7.5 cm thick cast blocks made of titanium as consumable electrodes, rings with a diameter of about 10 cm from a 2.54 mm thick tungsten wire, as a cathode and a direct current source of approximately 7000 V for each cathode. The melting threshold of the consumable electrode was when energized of about 5 kW is achieved by the DC power source 19. With an energy supply of 7 to 8 kW from the DC power source 19, the consumable electrode 3 melted at a rate of about 75 cm per hour. Under these conditions, dense ingots with a smooth surface were obtained with an energy supply of 12 to 15 kW by the direct current source 32 for bombarding the melted pool made. There was also approximately 1 kW of AC power for each cathode needed to heat the cathode and generate the thermionic emission.

Das Verfahren zum Zonenraffinieren ist im wesentlichen das gleiche wie das Schmelz-Gieß-Verfahren, nur daß zum Zonenraffinieren relativ langsame Schmelz- und Wiederverfestigungsgeschwindigkeiten angewendet werden, um die Tendenz der Verunreinigungen, in der geschmolzenen Lache zu verbleiben, wenn das gegossene Material sich wieder verfestigt, zu erhöhen. Beim Zonenraffinieren kann das Schmelz-Gieß-Verfahren einige Male wiederholt werden, wobei der gegossene Gußblock die Abschmelzelektrode für das jeweils folgende Schmelzverfahren bildet, um so nach und nach Gußblöcke mit zunehmender Reinheit zu erzeugen.The process of zone refining is essential the same as the melt-casting process except that it is relatively slow for zone refining Melting and resolidification rates are used to reduce the tendency of impurities, to remain in the molten pool as the cast material resolidifies, to increase. In zone refining, the melt-casting process can be repeated a few times, the cast ingot being the consumable electrode for the subsequent melting process forms so as to gradually produce ingots with increasing purity.

Die Zeichnungen sind alle schematisch und zeigen lediglich die wesentlichen Teile der Vorrichtung. In der Praxis werden außerdem noch Hitzeschilder verwendet, um den Wärmeausgleich zwischen den heißen Teilen und den Wänden der Vakuumkammer zu vermindern.The drawings are all schematic and show only the essential parts of the device. In In practice, heat shields are also used to balance the heat between the hot parts and the walls of the vacuum chamber.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a clean ingot from an impure metal ingot, one end of which is melted by bombardment with electrons in a vacuum of 10 ~ ³ Torr or less, and which is advanced according to its melting speed, in which the molten metal drips off the metal ingot and into A cooled casting mold arranged below the melting end of the metal bar is collected and, after its solidification, is withdrawn as an ingot according to the amount of metal dripping into the casting mold, characterized in that the metal, which has already been heated to melting temperature, is heated again directly by electron bombardment, a puddle (10) of molten metal is maintained at the upper end of the casting mold (6) and the melting lake level is kept essentially constant within the upper part of the casting mold (6).

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal bar (3) with electrons is bombarded, which are emitted by a first hot cathode (13) and that the Pool (10) in the upper part of the casting mold (6) is bombarded with electrons from a second Hot cathode (29) are emitted.

3. The method according to claims 1 and / or 2, characterized in that the heat supply to the metal bar (3) and thus its melting rate and / or the heat supply to the pool (10) to maintain a melt pool of the desired depth by varying it the electron flow is regulated.

4. Electron beam melting furnace for performing the method according to claims 1 to 3, with one located inside an evacuated chamber, by electron bombardment metal bar to be melted, which is at anode potential, and a cooled casting mold below the melting end of the metal bar, characterized in that between the casting mold (6) and the melting end of the metal bar (3) at least one ring-shaped Incandescent cathode (13) is arranged with a focusing electrode (21) which partially surrounds it is.

5. electron beam melting furnace according to claim 1 to 4, characterized in that a cooled casting mold at anode potential within an evacuable chamber (1) (6) and between this and the one to be melted, which is also at anode potential gas-containing metal bars (3) two ring-shaped hot cathodes (13, 29) each with one of them partially surrounding focusing electrode (21, 30) are arranged one above the other, the one the metal ingot (3) to be melted and the other one to be maintained in the casting mold (6) Pool (10) is assigned.

6. electron beam melting furnace according to claim 5, characterized in that the two Glow cathodes (13, 29) are connected to two separate heating current sources (18, 31).

Considered publications:
German patent specifications No. 188 466, 716 705,

927;

Austrian Patent No. 200 803;
"Chemical and Engineering News", 36 (1958),

P. 51 of 10.2.1958.

1 sheet of drawings