DE1917073B1

DE1917073B1 - Method and device for casting metals in a vacuum

Info

Publication number: DE1917073B1
Application number: DE19691917073
Authority: DE
Inventors: Ancona Charles Hunt D; Dehaven Jun Reese Rambo
Original assignee: Air Reduction Co Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1968-04-03
Filing date: 1969-04-02
Publication date: 1970-12-10
Also published as: SE352261B; FR2005441A1; GB1260051A; BE730982A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Weiter wird der Vorteil erzielt, daß durch ErhitzungThe invention relates to a method for further the advantage is achieved that by heating

Gießen von Metallen im Vakuum, wobei das ge- der Oberfläche des auf der Gießrinne befindlichenPouring metals in a vacuum, with the surface being on the pouring channel

schmolzene Metall aus einem Schmelztiegel über geschmolzenen Metalls eine Wärmebewegung desmolten metal from a crucible over molten metal a heat movement of the

mindestens eine offene Gießrinne geleitet wird, sowie Schmelzguts erzeugt wird, die dessen Entgasungat least one open pouring channel is passed, as well as melt material is produced, the degassing thereof

auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver- 5 fördert,on a device for carrying out this transport 5 promotes,

fahrens. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin-driving. A device for carrying out the inven-

Ein Verfahren genannter Art ist bekannt (deutsche dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch Patentschrift 652 822). Dabei dient die Gießrinne zur einen Vakuumbehälter, in dem ein kippbarer wahlweisen Zuleitung des Schmelzguts zu einem Be- Schmelztiegel und mindestens eine bewegliche oder hälter oder mindestens einer Kokille. Bei diesem io feststehende, gekühlte Gießrinne sowie mindestens Verfahren treten die Nachteile auf, daß die Gießrinne eine Gießform und mindestens eine auf die Gießrinne oder zumindest ihre Auskleidung von dem Schmelz- gerichtete Elektronenstrahlquelle enthalten sind,
gut angegriffen wird, was häufige Ausfallzeiten und Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Reparaturkosten verursacht, und daß das Schmelzgut Zeichnungen näher erläutert, in denen vier Ausfühvom Material der Gießrinne bzw. deren Auskleidung 15 rungsbeispiele von Gießvorrichtungen nach der Erverunreinigt wird. findung jeweils schematisch im Längsschnitt gezeigtA method of the type mentioned is known (German method according to the invention is characterized by patent specification 652 822). The pouring channel serves as a vacuum container in which a tiltable optional supply line for the material to be melted to a melting crucible and at least one movable or container or at least one mold. With this io fixed, cooled pouring channel and at least the method, the disadvantages occur that the pouring channel contains a casting mold and at least one electron beam source directed onto the pouring channel or at least its lining from the melt-directed electron beam source,
is well attacked, which causes frequent downtime and the invention is caused below on the basis of the repair costs, and that the melted material explains drawings in which four Ausfühvom material of the pouring channel or its lining 15 approximately examples of pouring devices is contaminated after the contamination. finding each shown schematically in longitudinal section

Es ist weiter ein Verfahren zum Gießen von fließ- sind.It is also a method of pouring flowable materials.

fähigen Materialien im Vakuum bekannt, wobei das Zunächst sei die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtungcapable materials known in a vacuum, the first being the one shown in FIG. 1 shown device

Schmelzgut aus einem Schmelztiegel in einem gegen- näher betrachtet. Diese umfaßt einen Vakuum-Melt material from a crucible viewed in a more detailed manner. This includes a vacuum

über seiner Oberfläche flachen Strom über eine 20 behälter 11, der durch eine Trennwand 14 mit einerover its surface flat flow over a 20 container 11, which is through a partition 14 with a

Gießrinne geleitet wird (deutsche Patentanmeldung darin vorgesehenen Öffnung 16 in zwei Kammern 12,Launder is directed (German patent application provided therein opening 16 in two chambers 12,

L 14083 X/39 a). Zweck dieser Maßnahme ist es, 13 unterteilt ist. Das Erhitzen, das Vergießen und dieL 14083 X / 39 a). The purpose of this measure is to subdivide 13. The heating, the potting and the

eine längere Durchlauf zeit des Schmelzgutstroms Erstarrung des geschmolzenen Metalls erfolgen inner-a longer passage time of the melt flow solidification of the molten metal takes place within

durch das Vakuum und damit eine wirksamere Ent- halb des Vakuumbehälters 11. Mit Hilfe eines Schie-through the vacuum and thus a more effective evacuation of the vacuum container 11. With the help of a slide

gasung zu erreichen. 25 bers 17, der von einer hydraulischen Stellvorrichtungto achieve gassing. 25 over 17, that of a hydraulic actuator

Es ist auch bekannt, beim Gießen von Metallen 18 betätigbar ist, kann die Öffnung 16 vakuumdicht im Vakuum aus einem Schmelztiegel in eine Guß- verschlossen oder freigegeben werden. Die Kammer form das Metall während des Gießvorganges auf 12 wird mittels einer an ein Rohr 19 angeschlossenen seiner Oberfläche mittels mindestens eines Elektro- Vakuumpumpe 21, die Kammer 13 mittels einer an nenstrahls fließfähig zu halten (schweizerische Patent- 30 ein Rohr 22 angeschlossenen Vakuumpumpe 23 evaschrift 389 835). Dieser Maßnahme liegt die Aufgabe kuiert. Beide Kammern 12,13 können so auf unterzugrunde, einerseits jedes Erstarren des Metalls vor schiedlichen Drücken gehalten werden,
seinem Eintritt in die.Gießform zu verhindern und Geschmolzenes Metall 27 befindet sich in einem andererseits den Oberflächenbereich des Metalls auch kippbaren Schmelztiegel 24, der eine hitzebeständige noch in der Gußform in geschmolzenem Zustand zu 35 Auskleidung 25 aufweist und von einer Induktionshalten. Das Metall wird bei diesem Verfahren nicht spule 26 umgeben ist. Das geschmolzene Metall 27 über eine besondere Gießrinne geleitet. kann in den Schmelztiegel 24 in bereits geschmolze-It is also known that when metals 18 can be actuated, the opening 16 can be closed or released in a vacuum-tight manner in a vacuum from a crucible into a casting. The chamber shape the metal during the casting process on 12 is by means of its surface connected to a pipe 19 by means of at least one electric vacuum pump 21, the chamber 13 is kept fluid by means of a vacuum pump 23 connected to a pipe 22 (Swiss patent 30 a pipe 22 evascript 389 835). The task lies in this measure. Both chambers 12, 13 can be kept on the one hand each solidification of the metal from different pressures on the one hand,
To prevent its entry into die.Gießform and molten metal 27 is located in a crucible 24 which can also be tilted on the other side of the surface area of the metal and which has a heat-resistant lining 25 which is still in the casting mold in the molten state and which is held by an induction. The metal is not surrounded by coil 26 in this process. The molten metal 27 passed through a special pouring channel. can be put into the crucible 24 in already melted

Schließlich sind Vorrichtungen zum Gießen im nem Zustand über eine Gießrinne 28 mit einer hitze-Finally, devices for pouring in the nem state via a pouring channel 28 with a heat

Vakuum bekannt, die einen Vakuumbehälter auf- beständigen Auskleidung 29 eingeführt werden. DieKnown vacuum, which a vacuum container on-resistant lining 29 are introduced. the

weisen, in dem ein kippbarer Schmelztiegel und min- 40 Gießrinne 28 läuft durch einen in der Wand desin which a tiltable crucible and at least 40 pouring trough 28 runs through one in the wall of the

destens eine Gießform enthalten sind. Vakuumbehälters 11 vorgesehenen Vakuumverschlußat least one mold are included. Vacuum container 11 provided vacuum seal

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 30 hindurch. An Stelle der Zufuhr von flüssigemThe invention is based on the object of a 30 through. Instead of supplying liquid

Verfahren zum Gießen von Metallen im Vakuum Metall durch die Gießrinne 28 wäre es auch möglich,Method for casting metals in a vacuum metal through the casting channel 28, it would also be possible

unter Verwendung einer Gießrinne anzugeben, bei das Metall in den Schmelztiegel 24 in fester Form ein-using a pouring channel, in which the metal in the crucible 24 is in solid form

dem eine zerstörende Beanspruchung der Gießrinne 45 zuführen und erst im Schmelztiegel 24 zu schmelzen,add a destructive load to the pouring channel 45 and only melt it in the crucible 24,

und eine Verunreinigung des geschmolzenen Metalls Das geschmolzene Metall 27 wird aus demand an impurity of the molten metal. The molten metal 27 becomes from the

durch das Material der Gießrinne vermieden wird. Schmelztiegel 24 durch dessen Kippen auf die ver-is avoided by the material of the pouring channel. Melting crucible 24 by tilting it onto the

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem fahrbare Gießrinne 31 geleitet. Der Schmelztiegel 24 Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge- ist hierzu mittels eines Lagerhakens 32 auf einem löst, daß das Metall in einem Strom über die Gieß- 50 horizontalen Tragbügel 33 gelagert, der zwei aufrecht rinne geleitet wird, wobei die Gießrinne so stark ge- stehende Stützen 34 eines Rahmens 35 verbindet. Das kühlt wird, daß ein Teil des über sie geleiteten Kippen des Schmelztiegels 24 aus semer in Fig. 1 Metalls in einer festen Schicht auf ihr erstarrt, und gestrichelt angedeuteten aufrechten Stellung in die daß der Rest des Metalls auf der Gießrinne auf in Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellte Ausseiner Oberfläche mittels mindestens eines Elektro- 55 gießstellung erfolgt mittels einer Stellvorrichtung 36. nenstrahls fließfähig gehalten wird. Diese umfaßt einen Teleskopzylinder 37, der anAccording to the invention, the object is directed to a mobile casting channel 31. The Crucible 24 A method of the type mentioned at the outset is thereby accomplished by means of a bearing hook 32 on a solves that the metal is stored in a stream over the casting 50 horizontal support bracket 33, the two upright Channel is guided, the casting channel connecting so strongly standing supports 34 of a frame 35. That is cooled that part of the tilting of the crucible 24 passed over it from semer in Fig. 1 Metal solidified in a solid layer on it, and upright position indicated by dashed lines in the that the remainder of the metal on the launder is separated by solid lines in Fig. 1 The surface by means of at least one electrical casting position takes place by means of an adjusting device 36. nenstrahls is kept flowable. This includes a telescopic cylinder 37, which is on

Bei dem neuen Verfahren verhindert die auf der Lagerböcken 38, 39 auf dem Rahmen 35 bzw. am Gießrinne gebildete feste Schicht einen direkten Kon- Schmelztiegel 24 schwenkbar angelenkt ist.
takt zwischen der Gießrinne und dem flüssigen Teil Die verfahrbare Gießrinne 31 leitet das geschmoldes Schmelzguts. Die feste Schicht schützt einerseits 60 zene Metall 27 durch die Öffnung 16 hindurch in die die Gießrinne vor einer übermäßigen thermischen Kammer 13 und verbindet dadurch den Schmelz-Beanspruchung durch das Schmelzgut und anderer- tiegel 24 mit einer weiteren feststehenden Gießrinne seits das Schmelzgut vor einem direkten Kontakt mit 43, die von Stützen 44, 46 getragen ist. Die Gießder Gießrinne und damit vor Verunreinigung. Der rinne 43 führt das geschmolzene Metall 27 einem thermische Schutz der Gießrinne erlaubt es, auf ein 65 Gießwagen 47 zu. Die Gießrinne 31 ist mit Hilfe Futter der Gießrinne zu verzichten. Die Gießrinne nicht näher dargestellter Einrichtungen aus ihrer gekann trotzdem aus einem Metall von geringerem zeigten, die geöffnete Trennwand 14 durchsetzenden Schmelzpunkt als das zu gießende Metall bestehen. Stellung in die Kammer 13 hinein verfahrbar, bei-In the new method, the solid layer formed on the bearing blocks 38, 39 on the frame 35 or on the pouring channel prevents a direct con-crucible 24 from being pivotably articulated.
cycle between the pouring chute and the liquid part The movable pouring chute 31 guides the molten material. The solid layer protects on the one hand 60 zene metal 27 through the opening 16 through the pouring channel from an excessive thermal chamber 13 and thereby connects the melting stress from the melt and on the other hand crucible 24 with another fixed pouring channel the melt material from a direct Contact with 43 which is carried by supports 44,46. The pouring of the pouring channel and thus from contamination. The channel 43 guides the molten metal 27, a thermal protection of the casting channel allows it to 65 to a casting carriage 47. The pouring channel 31 is to be dispensed with with the help of lining of the pouring channel. The pouring channel of its devices, not shown in detail, can nevertheless consist of a metal with a lower melting point than the metal to be poured, which has a melting point penetrating the opened partition 14. Position can be moved into the chamber 13, both

spielsweise schwenkbar, und nimmt dann die durch schmolzenen Metalls 27 auf eine nur wenig über gestrichelte Linien angedeutete Stellung ein, bei der dessen Erstarrungstemperatur liegende Temperatur das Schließen des Schiebers 17 erfolgen kann. Beide erforderlich. So ist trotz erfolgender Kühlung in Gießrinnen 31, 43 werden dadurch gekühlt, daß vielen Fällen lediglich Vs bis V* des Temperaturdurch in ihnen vorgesehene Kühlkanäle 48 bzw. 49 5 Unterschieds zur Erstarrungstemperatur erforderlich, ein Kühlmittel hindurchgeleitet wird. Die Kühlung der für ein einwandfreies Fließen des Metalls bis zu erfolgt derart, daß ein Teil des über die Gießrinnen den Gießformen 68 dann zu fordern wäre, wenn 31, 43 geleiteten Metalls in einer festen Schicht 51 keine Erwärmung mit Elektronenstrahlen erfolgte. In auf ihnen erstarrt. Diese Schicht 51 schützt das ge- jedem Fall wird vorteilhafterweise das in dem schmolzene Metall vor Verunreinigung und die Gieß- io Schmelztiegel 24 enthaltene Metall 27 nur auf eine rinnen 31, 43 vor thermischer Beanspruchung und Temperatur erwärmt, die unterhalb der zur AufErosion. Beim Gießen von Stahl können so die rechterhaltung des flüssigen Zustandes dieses Metalls Gießrinnen 31,43 beispielsweise aus Kupfer bestehen auf der Gießrinne erforderlichen Temperatur liegt, und benötigen keine besondere hitzebeständige Aus- Diese geringe Anfangstemperatur verbessert nicht kleidung. Die Dicke der festen Schicht hängt unter 15 nur den Gesamtwirkungsgrad der Vorrichtung, sonanderem von der jeweiligen Kühlung, der Ursprung- dem führt auch zu einer verringerten Erosion der liehen Temperatur des geschmolzenen Metalls 27 und hitzebeständigen Auskleidungen 24, 60 und einer geder Gießgeschwindigkeit ab. Durch Regelung unter ringen thermischen Beanspruchung der Gießrinnen Einwirkung auf eine dieser Einflußgrößen kann eine 31, 43, 69 beim erstmaligen Bilden der festen zeitlich konstante Schichtdicke erreicht werden. 20 Schichten. Weiter ist zum Erwärmen auf die niedrigefor example pivotable, and then assumes the position indicated by molten metal 27, only slightly indicated by dashed lines, at which the temperature of its solidification temperature, the closing of the slide 17 can take place. Both required. In spite of the cooling in the pouring channels 31, 43, cooling is carried out in that in many cases only Vs to V * of the temperature required through cooling channels 48 and 49 5 different from the solidification temperature provided in them, a coolant is passed through. The cooling of the for a proper flow of the metal up to takes place in such a way that part of the casting molds 68 via the pouring channels would then be required if 31, 43 conducted metal in a solid layer 51 was not heated with electron beams. Frozen in on them. This layer 51 protects that in any case, the metal 27 contained in the molten metal is advantageously heated from contamination and the casting io crucible 24 is only heated to a channel 31, 43 from thermal stress and temperature below that for erosion. When casting steel, the liquid state of this metal can thus be maintained. Casting channels 31, 43, for example, consist of copper at the temperature required for the casting channel, and do not require any special heat-resistant training. This low initial temperature does not improve clothing. The thickness of the solid layer depends only on the overall efficiency of the device, but also on the respective cooling, the origin of which also leads to a reduced erosion of the temperature of the molten metal 27 and heat-resistant linings 24, 60 and a lower casting speed. By controlling one of these influencing variables under the influence of thermal stress on the pouring channels, a 31, 43, 69 can be achieved when the fixed, time-constant layer thickness is formed for the first time. 20 layers. Next is to heat on the low

Um den nicht erstarrten Rest des Metalls auf den Anfangstemperatur eine nur kurze Zeitspanne erfor-Only a short period of time is required for the non-solidified remainder of the metal to reach the initial temperature.

Gießrinnen 31, 43 fließfähig zu halten, sind Elek- derlich, wodurch der Durchsatz des SchmelztiegelsIt is important to keep the pouring channels 31, 43 flowing, which increases the throughput of the crucible

tronenstrahlen 52 auf die Oberfläche des Metalls gesteigert wird.electron beams 52 is increased on the surface of the metal.

gerichtet. Die Elektronenstrahlen 52 werden von Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 dienen mehreren Elektronenstrahlenquellen 53 erzeugt. Der 25 Formvorrichtungen 147 zum Gießen von Strangguß-Gießwagen 47 weist einen Rahmen 57 auf, der inner- erzeugnissen. Die Formvorrichtungen 147 umfassen halb eines Tunnels 54 mittels Rollen 58 auf Schie- jeweils eine zylindrische Gießform 176 mit darin genen 56 verfahrbar ist. Die Schienen 56 liegen auf bildeten Kühlkanälen 177. Das in der Gießform 176 Vorsprüngen 55 des Vakuumbehälters 11. Der Gieß- erstarrende Metall wird in Form eines stabförmigen wagen 47 weist weiter eine Gießpfanne 59 mit hitze- 30 Barrens 178 durch einen in der Wand des Vakuumbeständiger Auskleidung auf. Ein bodenseitiger Aus- behälters 111 vorgesehen Vakuumverschluß 179 hinlaß 61 der Gießpfanne 59 ist von einem Stopfen 62 durch entnommen. Statt dessen könnten auch andersverschließbar, der mittels einer Stange 63 betätigt artige Formvorachtungen, beispielsweise Spritzwird. Unterhalb des Gießwagens 47 ist ein Formen- platten zur Partikelbildung, vorgesehen sein,
wagen 66 mittels Rollen 67 auf Schienen 64 verfahr- 35 Der Formvorrichtung 147 wird das geschmolzene bar. Auf dem Formenwagen 66 ist eine Vielzahl von Metall über eine Gießrinne 143 zugeführt, die einen Gießformen 68 angeordnet, die zum Gießen von Boden 181, Seitenwände 182 und eine Stirnwand 183 Barren dienen. Eine Reihe von nach zwei Seiten hin umfaßt. Die Gießrinne 143 durchsetzt eine in der geneigten Gießrinnen 69 leitet das aus der Gieß- Trennwand 114 befindliche Öffnung 140. Obwohl pfanne 59 ausgegossene geschmolzene Metall zu den 40 diese nicht verschließbar ist, kann doch zwischen den Gießformen 68. Die Gießrinnen 69 sind im darge- beiden Kammern 112,113 ein gewisser Druckunterstellten Fall über Stützen 71 von dem Formenwagen schied aufrechterhalten werden. Die Gießrinne 143 66 getragen, könnten jedoch auch am Gießwagen 57 ist von verstellbaren hydraulischen Stützen 144 geaufgehängt sein. In jedem Fall sind die Gießrinnen tragen, so daß ihre Neigung veränderlich ist. Es kann 69 mit Kühlkanälen 72 versehen, mit deren Hilfe sie 45 somit die Dicke der festen Schicht durch Verstellung gekühlt werden, so daß sich auch hier wie auf den der Neigung der Gießrinne 143 verändert werden. Gießrinnen 31 und 43 eine feste Schicht ausbildet, Auch kann die Gießrinne wiederholt in ihrer Neidie die Erosion der Gießrinnen 69 und damit die gung verstellt werden, um geschmolzenes Metall Verunreinigung des Metalls verhindert. Um auf den intermittierend aus ihr herausfließen zu lassen. Es Gießrinnen 69 das Fließen des nicht erstarrten Restes 50 kann dann eine Reihe von einzehien Gußerzeugnissen des Metalls zu gewährleisten, sind Elektronenstrahl- gegossen werden. Darüber hinaus kann die Neigung quellen 73 vorgesehen, deren Elektronenstrahlen 74 der Gießrinne 143 auch derart geregelt werden, daß auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls ge- die aus ihr herausfließende Metallmenge geändert richtet sind. wird. Wenn ein Metall gegossen werden soll, nachdemdirected. The electron beams 52 are from In the embodiment according to FIG. 2 several electron beam sources 53 are generated. The 25 molding devices 147 for casting continuous casting casting carriages 47 has a frame 57, the inner products. The molding devices 147 comprise half of a tunnel 54 by means of rollers 58 on slides, in each case a cylindrical casting mold 176 with 56 movable therein. The rails 56 lie on formed cooling channels 177. The projections 55 of the vacuum container 11 in the casting mold 176. The casting-solidifying metal is in the form of a rod-shaped carriage 47 further has a casting ladle 59 with heat ingots 178 through a in the wall of the vacuum resistance Lining on. A vacuum seal 179 provided at the bottom, outlet 61 of the pouring ladle 59, is removed from a stopper 62. Instead, it could also be closed in another way, which is actuated by means of a rod 63, such as molding devices, for example injection molding. A mold plate for particle formation is provided below the casting carriage 47,
carriage 66 is moved by means of rollers 67 on rails 64. The molten bar is transferred to the molding device 147. On the mold carriage 66 , a plurality of metal is fed via a pouring trough 143, which a casting molds 68 are arranged, which are used for pouring bottom 181, side walls 182 and an end wall 183 ingots. A number of two sides encompassed. The pouring channel 143 passes through an opening 140 located in the pouring partition wall 114 in the inclined pouring chute 69. Although the molten metal poured into the ladle 59 cannot be closed, it can still be between the casting molds 68. The pouring channels 69 are shown in the figure. both chambers 112, 113 a certain pressure-subordinate case via supports 71 separated from the mold carriage can be maintained. The casting channel 143 66 is supported, but could also be suspended from the casting carriage 57 by adjustable hydraulic supports 144. In any case, the pouring channels are carried so that their inclination is variable. 69 can be provided with cooling channels 72 with the aid of which the thickness of the solid layer can be cooled by adjustment so that the inclination of the pouring channel 143 is changed here as well. Casting channels 31 and 43 form a solid layer, the casting channel can also be repeatedly adjusted in its envy of the erosion of the casting channels 69 and thus the supply to prevent molten metal from contaminating the metal. To let it flow out of it intermittently. There runners 69 the flow of the non-solidified residue 50 can then ensure a series of individual cast products of the metal are electron beam cast. In addition, the inclination sources 73 can be provided, whose electron beams 74 of the pouring channel 143 are also regulated in such a way that the amount of metal flowing out of it is directed at the surface of the molten metal in a changed manner. will. When a metal is to be cast after

Da die beiden Kammern 12, 13 des Vakuum- 55 zuvor ein Metall anderer Art gegossen wurde, kannSince the two chambers 12, 13 of the vacuum 55 was previously cast a different type of metal, can

behälters 11 unabhängig voneinander evakuiert und die Gießrinne 143 von der festen Schicht des anderencontainer 11 evacuated independently and the pouring trough 143 from the solid layer of the other

wieder auf Atmosphärendruck gebracht werden kön- Metalls befreit werden, indem sie geneigt wird undThe metal can be freed by tilting it and

nen, ist es beispielsweise möglich, gefüllte Gieß- ihre Kühlung so weit verringert wird, daß die festenen, it is possible, for example, filled casting, their cooling is reduced so much that the solid

formen 68 im Vakuum abzukühlen, während gleich- Schicht schmilzt und das dabei geschmolzene Metallshape 68 to cool in vacuum while equal-layer melts and the metal melted in the process

zeitig der Schmelztiegel 24 unter Atmosphärendruck 60 abläuft. Hierbei ist es vorteilhafterweise nicht erfor-early the crucible 24 runs down under atmospheric pressure 60. Here it is advantageously not necessary

gefüllt oder gespült wird. Andererseits kann das derlich, daß die Kammern 112, 113 auf atmosphäri-filling or rinsing. On the other hand, it can happen that the chambers 112, 113 on atmospheric

geschmolzene Metall 27 im Schmelztiegel 24 im sehen Druck gebracht werden.molten metal 27 are brought into the crucible 24 in the see pressure.

Vakuum erhitzt werden, während die Kammer 13 auf Um die Fließfähigkeit des geschmolzenen MetallsVacuum heated while the chamber 13 is on To increase the flowability of the molten metal

Atmosphärendruck gebracht wird, um die Gießfof- auf der Gießrinne 143 und eine hinreichende Erhit-Atmospheric pressure is brought to the Gießfof- on the casting channel 143 and a sufficient heating

men 68 zu entnehmen oder um die Auskleidung 60 65 zung für die Verdampfung von Verunreinigungen zuMen 68 or around the lining 60 65 tongue for the evaporation of impurities

der Gießpfanne 59 zu erneuern. gewährleisten, wird auch hier die Oberfläche des ge-of the ladle 59 to be renewed. guarantee, here too the surface of the

Infolge der Verwendung der Elektronenstrahlen schmolzenen Metalls mittels Elektronenstrahlen 152As a result of using the electron beams of molten metal by means of electron beams 152

52, 74 ist vorteilhafterweise eine Erhitzung des ge- erhitzt, die von Elektronenstrahlenquellen 153 er-52, 74 is advantageously a heating of the heated, which is generated by electron beam sources 153

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zeugt werden. Das Auftreffmuster der Elektronen- hydraulischen Teleskopzylinders 297, dessen Enden strahlen 152 ist so gewählt, daß Wärmegradienten an in Lagerböcken 298, 299 auf dem Wagen 296 bzw. der Oberfläche entstehen, wodurch eine Durch- an der Gießpfanne 291 schwenkbar befestigt sind,
mischung des geschmolzenen Metalls auf der Gieß- Der Wagen 296 ist mit seinen Rollen 301 auf rinne 143 hervorgerufen wird. Damit wird das ge- 5 Schienen 302 durch die Öffnung 216 zwischen den schmolzene Metall in maximalem Umfang dem Kammern 212 und 212 a verfahrbar. Am einen Ende Vakuum ausgesetzt, in welchem die flüchtigen Ver- der Schienen 302 sind Anschläge 303 vorgesehen, unreinigungen aus dem geschmolzenen Metall abge- während der Wagen 296 am anderen Ende mit einem führt werden. Ein Elektronenstrahl 152 trifft ferner Puffer 304 auf den den Schmelztiegel 224 tragenden auf die Oberseite des Barrens 178 auf. Dadurch wird io Rahmen 235 auftrifft. Befindet sich die Gießpfanne erreicht, daß dieser glatte Seiten bildet und daß 291 in der Kammer 212, so nimmt sie die gestrichelt leichtere Feststoff-Verunreinigungen auf der Ober- dargestellte senkrechte Stellung ein. In dieser Stellung seite schwimmen, ohne in dem Barren 178 einge- wird sie mit dem Wagen 296 in die mittlere Kammer schlossen zu werden. Auch in der Kammer 112 ist 212 a verfahren und dort in die dargestellte Ausgießeine Elektronenstrahlquelle 153 vorgesehen, die 15 stellung gekippt. Während des Ausgießens wird der einen Elektronenstrahl 152 zur Erhitzung des Aus- vorher geöffnete Schieber 217 geschlossen, um zu gußbereiches beim Ausgießen des geschmolzenen verhindern, daß die aus der relativ unreinen Metalls 127 aus dem Schmelztiegel 124 erzeugt. Schmelze im Schmelztiegel 224 aufsteigenden Dämpfebe procreated. The impact pattern of the electron-hydraulic telescopic cylinder 297, the ends of which radiate 152, is chosen so that thermal gradients arise in bearing blocks 298, 299 on the carriage 296 or the surface, whereby a through-hole is pivotably attached to the pouring ladle 291,
Mixing of the molten metal on the casting- The carriage 296 is created with its rollers 301 on trough 143. This means that the 5 rails 302 can be moved through the opening 216 between the molten metal to the maximum extent in the chambers 212 and 212 a. At one end exposed to vacuum, in which the volatile rails 302 are provided with stops 303 to remove impurities from the molten metal, while the carriage 296 at the other end guides them with one. Electron beam 152 also impinges buffer 304 on the top of ingot 178 supporting crucible 224 . This causes io frame 235 to hit. If the pouring ladle is reached so that it forms smooth sides and that 291 is in the chamber 212, then it assumes the vertical position shown above, which is lighter in dotted lines and lighter solid matter. In this position you can swim on the side without being locked into the ingot 178 with the carriage 296 in the middle chamber. 212 a has also been moved in the chamber 112 and an electron beam source 153 is provided there in the pouring spout shown, the 15 position being tilted. During pouring, an electron beam 152 for heating the gate 217, which was previously opened, is closed in order to prevent the pouring area from being produced from the relatively impure metal 127 from the crucible 124 when pouring out the molten metal. Melt in the crucible 224 rising vapors

Mit den Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2 kön- den Reinigungsprozeß in der Gießrinne 243, insbe-With the devices according to FIG. 1 and 2 can carry out the cleaning process in the casting channel 243, in particular

nen auch schwer zu verarbeitende Metalle, wie hoch- 20 sondere in der Kammer 213, beeinflussen. Der Schie-Metals that are difficult to process, such as those in chamber 213, can also be influenced. The slide

legierte Werkzeugstähle, in einem einzigen Arbeits- ber 217 kann auch jeweils während des Befüllens derAlloyed tool steels, in a single work over 217, can also be used during each filling of the

gang vergossen werden, ohne daß sich ein sonst Gießpfanne 291 in der Kammer 212 geschlossengang can be poured without an otherwise pouring ladle 291 in the chamber 212 closed

erforderlicher zusätzlicher Lichtbogen-Schmelzvor- werden. Die Trennwände 214, 214 a ermöglichenrequired additional arc melting process. The partitions 214, 214 a allow

gang anschließt. Selbst bei relativ hohen Drücken in außerdem während des Betriebs unterschiedlicheaisle. Even at relatively high pressures, they also differ during operation

der Kammer 11 bzw. 111, d. h. bei Drücken in der 25 Drücke in den Kammern 212,212 a, 213. So kann fol-of the chamber 11 or 111, ie at pressures in the 25 pressures in the chambers 212 , 212 a, 213. Thus,

Größenordnung von 10 ~² bis 10-² Torr, kann noch gende Druckverteilung vorliegen: 1 Atm bis 10 μΐη HgOrder of 10 ^-2 to 10 ² Torr, still can be constricting pressure distribution: 1 to 10 atm μΐη Hg

eine hinreichende Reinigung des gegossenen Metalls in der ersten Kammer 212; 10 μηϊ Hg bis 10 μηι Hga sufficient cleaning of the cast metal in the first chamber 212; 10 μm Hg to 10 μm Hg

erzielt werden. Zur Verbesserung der Reinigungs- in der mittleren Kammer 212 a und 1 μπα Hg undbe achieved. To improve the cleaning in the middle chamber 212 a and 1 μπα Hg and

wirkung ist es günstig, wenn die Oberfläche der Gieß- weniger in der letzten Kammer 213.
rinne 43 bzw. 143 groß gewählt wird, so daß bei- 30 In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform dar-effect, it is beneficial if the surface of the casting less in the last chamber 213.
Groove 43 or 143 is chosen to be large, so that in FIG. 4 is a further embodiment

spieläweise das geschmolzene Metall dem Vakuum gestellt, bei der mehrere Gießrinnen vorgesehen sind,For example, the molten metal is placed in a vacuum, in which several pouring channels are provided,

in einer Menge von etwa 100 bis 150 kg pro Stunde Das geschmolzene Metall 327 gelangt aus demin an amount of about 100 to 150 kg per hour. The molten metal 327 comes out of the

und pro 1000 cm² Oberfläche ausgesetzt wird, wobei Schmelztiegel 224 über eine erste Gießrinne 331, and is exposed per 1000 cm ² surface, with crucible 224 via a first pouring channel 331,

dann je nach Kühlung eine Erhitzung mit Elektronen- eine in der mittleren Kammer 212 a angeordnete,then, depending on the cooling, heating with electrons - one in the middle chamber 212 a ,

Strahlleistungen in der Größenordnung von 20 bis 35 kippbare Gießpfanne 391, eine weitere GießrinneBeam powers on the order of 20 to 35 tiltable ladle 391, another pouring channel

50 kW pro 1000 cm² Oberfläche erforderlich wird. 331a und eine in ihrer Neigung verstellbare Gieß-50 kW per 1000 cm ² surface is required. 331a and an inclination adjustable casting

Bei dem in F i g. 3 dargestellten weiteren Ausfüh- rinne 343 zu der Formvorrichtung 347, die der Formrungsbeispiel weist der Vakuumbehälter211 zwischen vorrichtung 147 in Fig. 2 entspricht. Die mittlere der den Schmelztiegel 224 enthaltenden Kammer 212 Kammer 312 α ist von den verschließbaren Trenn- und der die Gießform 268 enthaltenden Kammer 213 40 wänden 314, 314 a begrenzt und mittels einer an eine mittlere, gegen die beiden anderen Kammern einem Rohr 314 angeschlossenen Vakuumpumpe 321 212, 213 verschließbare weitere Kammer 212 a mit evakuierbar. Zwei Elektronenstrählquellen 353 α sind einer kippbaren Gießpfanne 291 auf. Die mittlere in der mittiefen Kammer 312 α, eine Elektronenstrahl-Kammer 212 a ist von zwei Trennwänden 214, 214 α quelle 353 & ist in der Kammer 312 vorgesehen, wobegrenzt und kann mittels einer an ein Rohr 219 a 45 mit Elektronenstrahlen 352 α bzw. 352 b zur Erhitzung angeschlossenen Vakuumpumpe 221a evakuiert wer- des geschmolzenen Metalls 327 erzeugt werden. Die den. In der mittleren Kammer 212 α befindet sich eine Öffnungen 316, 316 α der Trennwände 314, 314 a Elektronenstrahlquelle 253 a, die einen Elektronen- können von Schiebern 317, 317 a vollständig verstrahl 252 α zur Erhitzung des geschmolzenen Metalls schlossen werden, die von Stellvorrichtungen 318, 227 abgibt. 5° 318 a betätigt werden. Die Gießrinnen 331, 331a In the case of the FIG. Illustrated further execution 3 channel 343 to the mold apparatus 347, the form approximate example, the vacuum container 211 between device 147 in FIG. 2 corresponds. The middle of the chamber 212 containing the crucible 224 , chamber 312 α, is bounded by the closable partition walls and the chamber 213 40 containing the casting mold 268 walls 314, 314 a and by means of a vacuum pump connected to a central tube 314 against the other two chambers 321 212, 213 closable further chamber 212 a with evacuable. Two electron beam sources 353 α are on a tiltable pouring ladle 291 . The medium in the chamber 312 mittiefen α, a cathode chamber 212 a is two partitions 214, 214 α source 353 and is provided in the chamber 312, and can wobegrenzt a 45 by means of a α to a pipe 219 to electron beams 352 and 352 b, the vacuum pump 221a connected for heating is evacuated, the molten metal 327 can be generated. The the. In the middle chamber 212 α there is an opening 316, 316 α of the partition walls 314, 314 a electron beam source 253 a, which can completely irradiate electrons from slides 317, 317 a 252 α for heating the molten metal, which are closed by actuating devices 318, 227 releases. 5 ° 318 a . The casting channels 331, 331a

Bei dieser Ausführungsform dient die Formvor- sind, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, durch richtung 247 mit der Gießform 268 zum Gießen von nicht näher dargestellte Einrichtungen in die Öff-Barren. Sie ist in einem Tunnel 257 angeordnet und nungen 316, 316 a einschwenkbar. Die Gießrinne 331 umfaßt einen Bandförderer 284 mit Stützen 286, ist in derjenigen Stellung gezeigt, in der sie geeinem endlosen Riemen 287 und Trägerwalzen 288* 55 schmolzenes Metall 327 von der ersten Kammer 312 Die Trägerwalzen 288 werden mittels einer in einem in die mittlere Kammer 312 a leitet. Die Gießrinne Gehäuse 289 untergebrachten Kette angetrieben. 331a ist in ihrer weggeschwenkten Stellung darge-Durch seitliche Abstimmung der Neigung der Gieß- stellt, in welcher die Öffnung 316 a verschlossen ist. rinne 243 einerseits und des Weiterförderns der Gieß- Beim Betrieb der Vorrichtung erfolgt während des form 168 sowie weiterer Gießformen andererseits 60 Ausgießens des geschmolzenen Metalls aus der Gießkönnen nacheinander einzelne Barren gegossen pfanne 391 auf die Gießrinne 343 gleichzeitig die werden. erneute Auffüllung des Schmelztiegels 324 bei Atmo-In this embodiment, the form is used, as indicated by dashed lines, through direction 247 with the casting mold 268 for pouring devices not shown in detail in the open bars. It is arranged in a tunnel 257 and openings 316, 316 a can be pivoted. The runner 331 includes a belt conveyor 284 with supports 286, is shown in the position in which they geeinem endless belt 287 and support rollers 288 * 55 molten metal 327, the support rollers 288 are of the first chamber 312 by means of a medium in the chamber 312 a directs. The launder housing 289 housed chain driven. 331a is in its position pivoted away Darge-by lateral adjustment of the inclination of the casting sets in which the opening is closed 316 a. channel 243 on the one hand and the further conveyance of the pouring When the device is in operation, during the form 168 and further casting molds on the other hand, the molten metal is poured out of the pouring can one after the other, individual bars are poured pan 391 onto the pouring channel 343 at the same time. refilling of the crucible 324 at atmospheric

Die kippbare Gießpfanne 291 weist eine hitze- Sphärendruck. Die mögliche vollständige TrennungThe tiltable ladle 291 has a heat-sphere pressure. The possible complete separation

beständige Innenauskleidung 292 auf. Ein an der der Kammer 313 von der Kammer 312 stellt bei demresistant inner lining 292 . One at the of the chamber 313 from the chamber 312 represents at the

Gießpfanne 291 vorgesehener Lagerbock 293 dient 65 Aüsführungsbeispiel in besonderem Maße sicher, daßCasting ladle 291 provided bearing block 293 serves 65 exemplary embodiment in a particularly safe way that

der schwenkbaren Verbindung mit einem Ständer Dämpfe den Reinigungsprozeß auf der Gießrinne 343 The pivoting connection with a stand fumes the cleaning process on the launder 343

294, der Teil eines Verfahrbaren Wagens 296 ist. Die nicht stören. Eine Trennung kann ferner zwischen 294, which is part of a mobile carriage 296 . Do not disturb. A separation can also be made between

Kippüng der Gießpfanne 292 erfolgt mittels eines den beiden Kammern 312 und 312 a erzielt werden.Tilting of the ladle 292 is achieved by means of one of the two chambers 312 and 312 a .

Dadurch wird eine Verunreinigung des in der Gießpfanne 391 enthaltenen Metalls verhindert. Ferner wird dadurch verhindert, daß aus der relativ unreinen Schmelze in dem Schmelztiegel 324 aufsteigende Dämpfe das in der Gießpfanne 391 befindliche geschmolzene Metall wieder verunreinigen. Damit erleichtert die Vorrichtung die Durchführung eines praktisch kontinuierlichen Gießvorganges, bei dem gleichzeitig mit dem Schmelzen zugeführten Metalls in dem Schmelztiegel 324 ein langsames Abgießen der Formvorrichtung 347 durch Steuerung der Neigung der Gießrinne 343 erfolgen kann. Selbstverständlich werden daneben bei der Vorrichtung gemäß F i g. 4 wie auch bei derjenigen gemäß F i g. 3 die bereits an Hand der F i g. 1 und 2 erläuterten Vorteile erzielt.This will cause a contamination of the ladle 391 contained metal prevented. It also prevents the relatively impure In the crucible 324, melt the molten vapors in the ladle 391 Contaminate metal again. The device thus facilitates the implementation of a practically continuous casting process in which metal is fed in at the same time as melting in the crucible 324, a slow pouring of the molding device 347 by controlling the inclination the casting channel 343 can be done. Of course, in addition to the device according to F i g. 4 as well as that according to FIG. 3 the already on the basis of F i g. 1 and 2 explained advantages achieved.

Nicht erwähnte Bauelemente der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Vorrichtungen entsprechen funktionsmäßig denjenigen Bauelementen der F i g. 1, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wobei jedoch den Bezugszeichen der F i g. 2 die Ziffer 1, der Fig. 3 die Ziffer 2 und Fig. 4 die Ziffer 3 vorangestellt ist.Components not mentioned in the devices shown in FIGS. 2 to 4 correspond functionally those components of FIG. 1, which are provided with the same reference numerals, where however, the reference numerals of FIG. 2 is preceded by the number 1, FIG. 3 by the number 2 and FIG. 4 by the number 3 is.

Claims

Patent claims:

1. A method for casting metals in a vacuum, wherein the molten metal is passed from a crucible over at least one open casting channel, characterized in that the metal (27,127,227,327) in a stream over the casting channel (31, 43, 69; 143; 243 ; 331, 331a, 343), the casting channel being so strongly cooled that part of the metal passed over it solidifies in a solid layer (51, 151, 251, 351) on it, and that the rest of the metal the casting channel is kept flowable on its surface by means of at least one electron beam (52; 152; 252, 252 α; 352, 352 α, 352 b) .

2. The method according to claim 1, characterized in that the thickness of the solid layer (151, 251, 351) is changed by adjusting the inclination of the pouring channel (143, 243, 343).

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the in the Melting crucible (24) contained metal (27) is heated to a temperature which is below the for Maintaining the liquid state of this metal (27) on the casting channel is required Temperature is.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized by a vacuum container (11, 111, 211, 311) in which a tiltable crucible (24, 124, 224, 324) and at least one movable or stationary, cooled casting channel (31, 43, 69; 143; 243; 331, 331a, 343) as well as at least one casting mold (68,147, 268, 347) and at least one electron beam source (53; 153; 253,253 α; 353,353 a, 353) directed onto the casting channel b) are included.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the vacuum container (11,111, 211, 311) through a partition (14; 114; 214, 214 a; 314, 314a) into two chambers (12, 13; 112, 113; 212, 213; 312, 313) is divided, the crucible (24, 124, 224, 324) in one and the Casting mold (68,147,268,347) and at least one Casting channel (43, 69; 143; 243; 334) are housed in the other chamber.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the partition (14; 314,314 a) has a closable opening (16; 316, 316 a) and that a pouring channel (31; 331, 331a) in a position penetrating the open partition wall can be moved, in which position the crucible is moved (24,324) connects to at least one further pouring channel (43, 343).

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the vacuum container (211) between the one containing the crucible (224) and the one containing the casting mold (268) Chamber (212 or 213) a middle one that can be closed against the other two chambers Has chamber (212 a) with a tiltable pouring ladle (291).

For this purpose 2 sheets of drawings 009 550/254