DE19960362C1

DE19960362C1 - Apparatus for continuously casting ingots made of a titanium alloy comprises an intermediate crucible arranged between the heat source and the continuous casting mold

Info

Publication number: DE19960362C1
Application number: DE1999160362
Authority: DE
Inventors: Franz Hugo; Ulrich Biebricher; Franz Knell; Matthias Blum; Jinguo Ren
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2019-12-15

Abstract

Apparatus for continuously casting ingots (15) made of a titanium alloy comprises an intermediate crucible arranged between the heat source and the continuous casting mold (13). The crucible is filled with a slag melt (5) and has a lateral discharge (3a). A part of the molten metal is passed through the discharge and collected by the slag melt in the mold and solidified. An Independent claim is also included for a process for continuously casting ingots.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stranggußblöcken aus Titanlegierungen durch Umschmelzen von Festkörpern aus der Gruppe Abschmelzelektroden und stückigen Legierungskörpern mittels mindestens einer Heizquelle aus der Gruppe Abschmelzelektroden, Plasmabrenner und Permanentelektroden unter einer Schlackenschmelze und einem nicht mit der Titanlegierung reagierenden Schutzgas und durch Erstarrung der Metallschmelze in einer Stranggußkokille, wobei über dem Innenquerschnitt der Stranggußkokille mindestens eine der besagten Heizquellen angeordnet ist.The invention relates to a method for producing continuous casting blocks made of titanium alloys by remelting solids from the Group of melting electrodes and lumpy alloy bodies by means of at least one heating source from the group of consumable electrodes, Plasma torch and permanent electrodes under a slag melt and a protective gas not reacting with the titanium alloy and through Solidification of the molten metal in a continuous casting mold, above which Internal cross section of the continuous casting mold at least one of said Heat sources is arranged.

Teile aus Titan und Titanlegierungen mit höchster Reinheit und Festigkeit werden heute zur Gewichts- und damit Treibstoffersparnis in zunehmen dem Maße für die Flugzeug- und Raumfahrttechnik benötigt. Das Haupt hindernis für eine verstärkte Anwendung im Automobilbau waren bisher die Herstellkosten. Parts made of titanium and titanium alloys with the highest purity and strength will increase in weight and thus fuel savings today the dimensions required for aircraft and space technology. The head So far there have been obstacles to increased use in automotive engineering the manufacturing costs.

Es ist bekannt, Titanschwamm zu Zylindern zu verpressen und deren Oberfläche durch Plasmaschweißen zu Abschmelzelektroden zu verfesti gen. Anschließend werden diese Elektroden im Stranggußverfahren durch das bekannte und aufwendige Vakuumlichtbogenschmelzen (VAR) zu zylindrischen Blöcken umgeschmolzen, wobei dieser Vorgang ein- oder zweimal wiederholt werden muß, um die erforderliche Reinheit und Homo genität zu erhalten. Der zuletzt erhaltene zylindrische Block wird dann durch Warmwalzen zu Platten verformt, aus denen dann die gewünschten Endprodukte erzeugt werden können. Der Hauptnachteil liegt in der Notwendigkeit, diese vielstufigen Prozesse in unterschiedlichen Anlagen durchführen zu müssen, wobei für die mehrfachen Umschmelzprozesse jedesmal die Schmelzwärme aufgebracht und während der Erstarrung wieder abgeführt werden muß. Der Energieaufwand ist also beträchtlich.It is known to press titanium sponge into cylinders and their Solidify surface by plasma welding to form melting electrodes Then these electrodes are continuously cast through the well-known and complex vacuum arc melting (VAR) cylindrical blocks remelted, this process on or Must be repeated twice to achieve the required purity and homo to maintain genicity. The last cylindrical block obtained is then deformed by hot rolling into plates, from which the desired End products can be generated. The main disadvantage lies in the Need these multi-stage processes in different plants to have to perform, being for the multiple remelting processes each time the heat of fusion is applied and during the solidification must be removed again. The energy expenditure is therefore considerable.

Durch die DE 42 12 947 C2 ist es bekannt, Titan und Titanlegierungen unter Schutzgas und Schlacke nach dem Elektroschlacke-Umschmelz verfahren aus Abschmelzelektroden in Strangußkokillen umzuschmelzen. Hierbei ist die Legierungszusammensetzung jedoch nur durch die Zusam mensetzung des Elektrodenwerkstoffs und der Schlacke beeinflußbar.From DE 42 12 947 C2 it is known titanium and titanium alloys under protective gas and slag after the electroslag remelting process from melting electrodes in continuous casting molds. Here, however, the alloy composition is only due to the combination composition of the electrode material and the slag can be influenced.

Durch den Aufsatz von Schlienger "Melting Systems for Production of Titanium Ingots and Castings", veröffentlicht in TITANIUM SCIENCE AND TECHNOLOGY" Band 1, Deutsche Gesellschaft für Metallkunde, Septem ber 1984, Seiten 15 bis 30, ist es gleichfalls bekannt, zunächst Abschmelz elektroden durch Verpressen von Pulver und Aufschmelzen der Oberfläche herzustellen und diese dann nach dem VAR-Verfahren umzuschmelzen, oder aus Partikeln durch Permanentelektroden oder Plasmabrenner Abschmelzelektroden aus Titanlegierungen herzustellen. Weiterhin ist es bekannt, solche Abschmelzelektroden von oben oder von der Seite her zuzuführen und mittels Elektronenstrahlen umzuschmelzen. Bei einer Elektrodenzufuhr von der Seite her ist es auch bekannt, zwischen der Abschmelzelektrode und der Stranggußkokille eine Zwischenpfanne, einen sogenannte "Herd", anzuordnen. Die Anwendung von Elektronenstrahlen ist jedoch wegen der Notwendigkeit eines Hochvakuums aufwendig. Through the essay by Schlienger "Melting Systems for Production of Titanium Ingots and Castings ", published in TITANIUM SCIENCE AND TECHNOLOGY "Volume 1, German Society for Metallurgy, September About 1984, pages 15 to 30, it is also known, initially melting electrodes by pressing powder and melting the surface to manufacture and then remelt them using the VAR process, or from particles by permanent electrodes or plasma torches To produce consumable electrodes from titanium alloys. Furthermore it is known, such consumable electrodes from above or from the side feed and remelt by means of electron beams. At a Electrode supply from the side is also known between the Melting electrode and the continuous casting mold an intermediate pan, one so-called "stove" to arrange. The application of electron beams is, however, expensive because of the need for a high vacuum.

Durch die EP 0 896 197 A1 ist es bekannt, eine titanhaltige Abschmelzelek trode waagrecht durch die Seitenwand einer Vakuumkammer einzuführen und im Boden der Vakuumkammer eine Stranggußkokille vorzusehen, wobei zwischen dem inneren Elektrodenende und der Stranggußkokille ein gekühlter Herd vorgesehen ist, durch den die Schmelze waagrecht in Mäanderform zwischen Strömungsbarrieren hindurch geleitet wird. Die gesamte Anordnung wird von oben mittels Elektronenstrahlen beheizt. Die Anwendung von Elektronenstrahlen ist jedoch wegen der Notwendigkeit eines Hochvakuums aufwendig. Die Anwendung von Schlacke ist nicht beschrieben.From EP 0 896 197 A1 it is known to have a titanium-containing melting melt insert the trode horizontally through the side wall of a vacuum chamber and to provide a continuous casting mold in the bottom of the vacuum chamber, a between the inner electrode end and the continuous casting Cooled stove is provided, through which the melt in horizontally Meander shape is passed between flow barriers. The entire arrangement is heated from above by means of electron beams. The However, application of electron beams is necessary a high vacuum. The application of slag is not described.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Herstellverfahren für Halbzeuge aus Titanlegierungen mit höchster Reinheit und Festigkeit anzugeben, deren Energiebedarf und damit Kosten deutlich unter den Herstellkosten bekannter Verfahren liegen. Unter Reinheit ist dabei die Freiheit von gelösten Gasen sowie von oxidischen und anderen Frem stoffeinschlüssen, zum Beispiel von unaufgeschmolzenem Chargierma terial zu verstehen. Weiterhin wird eine gute Homogenität der Stranguß blöcke in allen drei Raumkoordinaten gefordert.The invention is therefore based on the object of manufacturing processes for Semi-finished products made of titanium alloys with the highest purity and strength state whose energy requirements and thus costs are significantly below the Manufacturing costs of known methods are. Under purity is that Freedom from dissolved gases and from oxidic and other foreign substances inclusions, for example of unmelted charging material to understand material. Furthermore, the cast iron has a good homogeneity blocks in all three spatial coordinates.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt daher erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen der mindestens einen Heizquelle und der Strang gußkolille ein mit der Schlackenschmelze gefüllter Zwischentiegel mit mindestens einer seitlichen Ausladung angeordnet wird und daß minde stens ein Teil der Metallschmelze durch die mindestens eine seitliche Ausladung hindurchgeführt und nach dem Durchtritt durch die Schlacken schmelze in der Stranggußkokille gesammelt und zur Erstarrung gebracht wird.The object is therefore achieved according to the invention characterized in that between the at least one heating source and the strand casting column with an intermediate crucible filled with the slag melt at least one side projection is arranged and that minde least part of the metal melt through the at least one side Throat and after passing through the slags melt collected in the continuous casting mold and solidified becomes.

Durch die Erfindung können Teile aus Titan und Titanlegierungen mit höch ster Reinheit und Festigkeit sowie geringem Gewicht hergestellt werden. Die Gewichtsersparnis führt bei Fahrzeugen letztendlich auch zu einer Treibstoffersparnis. Die Herstellkosten können dabei derart verringert werden, daß entsprechende Teile in zunehmendem Maße auch für die Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden können. The invention allows parts made of titanium and titanium alloys with maximum purity and strength as well as low weight. The weight saving ultimately leads to one in vehicles Saving fuel. The manufacturing costs can be reduced in this way be that corresponding parts increasingly for Automotive engineering can be used.

Es ist nicht mehr erforderlich, Titanschwamm zu Zylindern zu verpressen und deren Oberfläche durch Plasmaschweißen zu Abschmelzelektroden zu verfestigen und diese mehrfach umzuschmelzen. Es ist weiterhin nicht mehr erforderlich, den zuletzt erhaltenen zylindrischen Block durch Warm walzen zu Platten zu verformen, die dann nochmals zu Halbzeugen gewalzt werden, aus denen dann die gewünschten Endprodukte erzeugt werden können. Der Hauptvorteil liegt in einer Vermeidung vielstufiger Prozesse in unterschiedlichen Anlagen. Durch Wegfall der mehrfachen Umschmelz prozesse wird der Energieaufwand beträchtlich verringert, und die Kosten liegen deutlich unter den Herstellkosten bekannter Verfahren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich selbst Bleche mit geringe rem Aufwand herstellen. Damit läßt sich ein Durchbruch auch für die Automobilindustrie erreichen.It is no longer necessary to press titanium sponge into cylinders and their surface by plasma welding to melting electrodes solidify and remelt them several times. It still isn't more necessary, the last cylindrical block obtained by warm Roll to form plates, which are then rolled into semi-finished products from which the desired end products are then produced can. The main advantage is the avoidance of multi-stage processes different plants. By eliminating the multiple remelting processes the energy expenditure is considerably reduced, and the Costs are significantly lower than the manufacturing costs of known processes. With the method according to the invention can even be used with small plates produce rem effort. This is a breakthrough for Reach automotive industry.

Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kom bination - :
In the course of further refinements of the method according to the invention, it is particularly advantageous if - either individually or in combination:

- Part of the molten metal through the at least one over the Internal cross section of the continuous casting mold trode and another part of the metal melt through the lumpy Alloy body is generated that the at least one lateral Discharge of the intermediate crucible and if the Portions of the molten metal mixed in the slag melt and be homogenized,
- The lateral throat of the intermediate crucible attached to this is a component that is also part of a superior melting unit gates with a melting tank and with an overflow to the melting tub is, with the melting tank drawn lumpy alloy body be set when part of the molten metal through the least one arranged over the inner cross section of the continuous casting mold Melting electrode and another part of the molten metal the lumpy alloy body is generated, that of the melting furnace are supplied and if the proportions of the molten metal in the Slag melt are mixed and homogenized,
- In the lateral projection of the intermediate crucible, a melting and Homogenization zone with a trough and an induction coil is arranged, lumpy alloy body added to the trough if part of the molten metal passes through the at least one arranged over the inner cross section of the continuous casting mold Melting electrode and another part of the molten metal the lumpy alloy body is generated which is fed to the trough and if the proportions of the molten metal in the slag melt are mixed and homogenized, and / or if
- In the lateral projection of the intermediate crucible, a melting and Homogenization zone with a trough and an induction coil is arranged, lumpy alloy body added to the trough be when the total amount of molten metal through the lumpy alloy body is generated, which is fed to the trough and if the molten metal in the slag melt is mixed and homogenized.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Herstellen von Strangguß blöcken aus Titanlegierungen durch Umschmelzen von Festkörpern aus der Gruppe Abschmelzelektroden und stückigen Legierungskörpern mit einer Umschmelzkammer, in der unter einer Schlackenschmelze und einem nicht mit der Titanlegierung reagierenden Schutzgas Umschmelzvorgänge durchführbar sind, mit mindestens einer Heizquelle aus der Gruppe Abschmelzelektroden, Plasmabrenner und Permanentelektroden und mit einer Stranggußkokille zur Erstarrung der Metallschmelze, wobei über dem Innenquerschnitt der Stranggußkokille mindestens eine der besagten Heizquellen angeordnet ist.The invention also relates to a device for producing continuous casting blocks from titanium alloys by remelting solids the group of consumable electrodes and lumpy alloy bodies a remelting chamber in which under a slag melt and a Protective gas remelting processes which do not react with the titanium alloy are feasible with at least one heating source from the group Consumable electrodes, plasma torches and permanent electrodes and with a continuous casting mold for solidification of the molten metal, with about the inner cross section of the continuous casting mold at least one of said Heat sources is arranged.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungs gemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mindestens einen Heiz quelle und der Stranggußkolille ein mit der Schlackenschmelze füllbarer Zwischentiegel mit mindestens einer seitlichen Ausladung angeordnet ist und daß mindestens ein Teil der Metallschmelze durch die mindestens eine seitliche Ausladung hindurchführbar und nach dem Durchtritt durch die Schlackenschmelze der Stranggußkokille zuführbar ist.To solve the same problem, such a device is fiction characterized in that between the at least one heater source and the continuous casting column can be filled with the slag melt Intermediate crucible with at least one lateral projection is arranged and that at least part of the molten metal through the at least a lateral projection can be passed and after passing through the slag melt can be fed to the continuous casting mold.

Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kom bination - :
In the course of further refinements of the device according to the invention, it is particularly advantageous if — either individually or in combination:

- At the side of the at least one projection of the intermediate crucible Charging device for the introduction of lumpy alloy bodies into the projection is arranged,
- The lateral throat of the intermediate crucible attached to this t component that is also part of an upstream melt aggregates with a melting tank and with an overflow for Melting pan is, and if there is a side of the melting unit Charging device for the introduction of lumpy alloy bodies into the melting unit is arranged,
- In the lateral projection of the intermediate crucible, a melting and Homogenization zone with a trough and one reversed the trough induction coil is arranged, and if the trough one Charging device for the introduction of lumpy alloy bodies into is assigned to the trough,
- At least one additional heating source from the side projection Group of consumable electrodes, plasma torches and permanent electrodes Tread to melt and / or keep warm and / or overheat of alloy bodies, molten slag and molten metal assigned,
- The melting unit has at least one plasma torch for melting and / or keeping warm and / or overheating of alloy bodies and is associated with molten metal,
- One between the trough and the continuous casting mold in the intermediate crucible Threshold is arranged over which the molten metal from the Trough can be transferred into the continuous casting mold, and / or if
- The continuous casting mold has a rectangular outlet cross section and if there is a series arrangement of over the continuous casting mold several heating sources from the group of melting electrodes, Plasma torches and permanent electrodes are present, the Axes lie in the largest plane of symmetry of the continuous casting mold.

Fünf Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfol gend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert, die - mit Ausnahme von Fig. 5 - sämtlich Vertikalschnitte durch Schmelzanlagen zum Herstellen von Stranggußblöcken aus Titan und/oder Titanlegierungen zeigen.Five exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS . 1 to 5, which - with the exception of FIG. 5 - all show vertical sections through melting plants for the production of continuous casting blocks from titanium and / or titanium alloys.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erste Anlage mit einem seitlich ausladenden Zwischentiegel mit einem durchgehenden Boden und mit einer der Ausladung zugeordneten Chargiereinrichtung, Fig. 1 shows a first plant with an intermediate laterally projecting crucible with a continuous bottom, and a projection of the associated charging device,

Fig. 2 eine zweite Anlage als Variante des Gegenstandes nach Fig. 1, bei der dem Zwischentiegel ein Schmelzaggregat mit einer Schmelzwanne vorgeschaltet ist, die durch einen Überlauf mit dem Zwischentiegel verbunden ist und deren Boden gegenüber dem Schlackenspiegel vertieft angeordnet ist, Fig. 2 shows a second system as a variant of the subject of Fig. 1, in which the intermediate crucible a melting unit is connected upstream with a melting tank, which is connected via an overflow with the tundish and the bottom of which is recessed with respect to the slag level,

Fig. 3 eine dritte Anlage, bei der am kokillenfernen Ende des Zwischentiegels eine induktiv beheizbare Schmelz- und Homogenisierungszone und über dem Zwischentiegel zwei zusätzliche Abschmelzelektroden angeordnet sind, Fig. 3 shows a third system, an inductively heatable melting and homogenising and additional above the tundish two consumable electrodes are arranged in the mold-distant end of the intermediate crucible,

Fig. 4 eine vierte Anlage analog Fig. 3, bei der jedoch sämtliche Heizquellen als Plasmabrenner ausgebildet sind, und Fig. 4 shows a fourth system analogous to Fig. 3, but in which all heating sources are designed as plasma torches, and

Fig. 5 eine stark schematisierte Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1 in einer Spezialausführung zum Herstellen eines plattenförmigen Stranggußblocks. Fig. 5 is a highly schematic plan view of the object of Fig. 1 in a special design for producing a plate-shaped ingot.

Soweit in den nachstehend erläuterten Figuren Heizquellen "H" dargestellt sind, kann es sich um solche aus der Gruppe Abschmelzelektroden 6, 6a und 6b, Plasmabrenner 12, 12a, 12b oder Permanentelektroden handeln.Insofar as heating sources "H" are shown in the figures explained below, they can be from the group of melting electrodes 6 , 6 a and 6 b, plasma torches 12 , 12 a, 12 b or permanent electrodes.

In Fig. 1 ist eine Umschmelzkammer 1 dargestellt, in der im Betrieb eine Schutzgasatmosphäre aus einem mit Titan nicht reagierenden Schutzgas, beispielsweise Argon, bei Normaldruck oder leichtem Überdruck gehalten wird. Auf dem Boden 2 der Umschmelzkammer 1 befindet sich ein Zwischentiegel 3 aus Kupfer mit einer Wasserkühlung 4, in der eine Schlackenschmelze 5 aus Kalziumfluorid oder einer Mischung aus Kalzium fluorid mit anderen hochschmelzenden Komponenten wie Kalziumchlorid gehalten wird. Durch die Wasserkühlung 4 wird an den von der Schlacke benetzten Wänden eine feste Schlackenschicht 5a, ein sogenannter "Skull", gebildet, der eine Reaktion der Schlackenschmelze 5 mit dem Zwischen tiegel 3 verhindert.In Fig. 1 a Umschmelzkammer 1 is shown, in which a protective gas atmosphere of a titanium non-reactive inert gas, for example argon, is maintained at atmospheric pressure or slightly positive pressure during operation. On the bottom 2 of the remelting chamber 1 there is an intermediate crucible 3 made of copper with a water cooling 4 , in which a slag melt 5 made of calcium fluoride or a mixture of calcium fluoride with other high-melting components such as calcium chloride is held. By the water cooling 4 , a solid slag layer 5 a, a so-called "skull", is formed on the walls wetted by the slag, which prevents a reaction of the slag melt 5 with the intermediate crucible 3 .

In die Schlackenschmelze 5 wird von oben geregelt eine Heizquelle H nachgeschoben, die als Abschmelzelektrode 6 ausgeführt ist und aus reinem Titanschwamm, Titanlegierungen aus Schrottrückläufen und/oder Titanschwamm mit Legierungskomponenten bestehen kann. Der Zwischen tiegel 3 ist asymmetrisch zur Abschmelzelektrode 6 ausgebildet, d. h. er besitzt eine seitliche Ausladung 3a, die zum Nachchargieren weiterer Legierungskörper 7 dient. Diese können aus fernem Granulat bis hin zu größeren Stücken bestehen und werden über eine Chargiereinrichtung 8 zugeführt, die aus einem waagrechten Transportkanal 9 und einer Char gierschleuse 10 besteht. Mittels einer Vorschubeinrichtung 11 können die Legierungskörper 7 dosiert zur Schlackenschmelze 5 zugegeben werden. Durch eine Heizquelle 12, die als Plasmabrenner oder Permanentelektrode ausgeführt sein kann, werden die Legierungskörper 7 aufgeschmolzen und laufen als Schmelzefilm 7a in die Schlackenschmelze 5 ab. A heating source H, which is designed as a melting electrode 6 and is made of pure titanium sponge, titanium alloys from scrap returns and / or titanium sponge with alloy components, is pushed into the slag melt 5 from above. The intermediate crucible 3 is formed asymmetrically to the melting electrode 6 , ie it has a lateral projection 3 a, which is used to recharge additional alloy bodies 7 . These can consist of distant granules up to larger pieces and are fed via a charging device 8 , which consists of a horizontal transport channel 9 and a charging gate 10 . The alloy bodies 7 can be metered into the slag melt 5 by means of a feed device 11 . The alloy bodies 7 are melted by a heat source 12 , which can be designed as a plasma torch or permanent electrode, and run off as a melt film 7 a into the slag melt 5 .

Die Anordnung kann auch spiegelsymmetrisch zur Abschmelzelektrode 6 ausgeführt sein, d. h. es kann auch auf der linken Seite der Abschmelz elektrode 6 eine analoge, hier nicht gezeigte Ausladung des Zwischen tiegels 3 vorhanden sein. Auch können dem Zwischentiegel 3 zur Zufuhr unterschiedlicher Legierungskörper 7 mehrere Chargiereinrichtungen 8 zugeordnet sein, was hier gleichfalls nicht dargestellt ist.The arrangement can also be designed mirror-symmetrically to the consumable electrode 6, ie it can also on the left side of the consumable electrode 6, an analog, not shown here, the projection to be present between the crucible. 3 A plurality of charging devices 8 can also be assigned to the intermediate crucible 3 for supplying different alloy bodies 7 , which is also not shown here.

Sowohl der Boden 2 der Schmelzkammer 1 als auch der Boden 3b des Zwischentiegels 3 besitzen - übereinanderliegend - je eine Öffnung. Darunter ist eine wassergekühlte Stranggußkokille 13 angeordnet, die vorzugsweise aus Kupfer besteht. Im oberen Bereich der Stranggußkokille 13 befindet sich eine Säule 5b aus geschmolzener Schlacke. Die Schmelze aus Titan oder einer Titanlegierung sinkt in Form feiner Tropfen durch die Schlackenschmelze ab, wird hierbei gereinigt und homogenisiert und sammelt sich in einem trichterförmigen Schmelzensumpf 14, aus dem durch weiteren Wärmeentzug schließlich mindestens ein Stranggußblock 15 gebildet wird.Both the bottom 2 of the melting chamber 1 and the bottom 3 b of the intermediate crucible 3 each have an opening, one on top of the other. Below this is a water-cooled continuous casting mold 13 , which is preferably made of copper. In the upper area of the continuous casting mold 13 there is a column 5 b made of molten slag. The melt of titanium or a titanium alloy sinks in the form of fine drops through the slag melt, is cleaned and homogenized here and collects in a funnel-shaped melt sump 14 , from which at least one continuous casting block 15 is finally formed by further heat removal.

Hergestellt werden können auf diese Weise sowohl Brammen mit recht eckigen Querschnitten gemäß Fig. 5 als auch mehrere runde Strangguß blöcke, deren Achsen in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene ange ordnet sind.Can be produced in this way both slabs with rectangular cross-sections as shown in FIG. 5 and several round continuous casting blocks, the axes of which are arranged in a plane perpendicular to the plane of the drawing.

Bei der Variante nach Fig. 2 ist dem Zwischentiegel 3 ein Schmelzaggre gat 16 mit einer wassergekühlten Schmelzwanne 17 vorgeschaltet, die durch einen Überlauf 18 mit dem Zwischentiegel 3 verbunden ist. Der Boden 17a der Schmelzwanne 17, die in diesem Fall die seitliche Ausla dung 3a bildet, ist gegenüber dem Schlackenspiegel 5c vertieft ange ordnet. Verunreinigungen mit einer höheren Dichte als die der Titanlegie rung setzen sich auf dem Boden 17a ab und gelangen nicht über den Überlauf 18 in den Schmelzensumpf 14. Außerdem dient das Volumen des Schmelzaggregats 16 zur weiteren Reinigung und Homogenisierung der Schmelze. Dem Boden 17a ist eine wassergekühlte Stufe 19 vorgelagert, auf der sich die Legierungselemente 7 zunächst ablagern. Durch eine erste Heizquelle H, ausgeführt als Plasmabrenner 12a werden zunächst die festen Legierungskörper 7 aufgeschmolzen. Durch eine zweite Heizquelle H, die gleichfalls als Plasmabrenner ausgeführt 12b ist, wird die Schmelze gezielt überhitzt und durch Konvektion weiter homogenisiert. Die Plasma brenner 12a und 12b können auch durch Permanentelektroden ersetzt werden. Es ist aber auch möglich, an Stelle des Plasmabrenners 12b eine Abschmelzelektrode aus Titan oder einer Titanlegierung vorzusehen.In the variant according to FIG. 2, the intermediate crucible 3 is preceded by a melting unit 16 with a water-cooled melting pan 17 , which is connected to the intermediate crucible 3 by an overflow 18 . The bottom 17 a of the melting tank 17 , which in this case forms the lateral Ausla extension 3 a, is arranged in relation to the slag level 5 c deepened. Impurities with a higher density than that of the titanium alloy deposit on the bottom 17 a and do not reach the melt sump 14 via the overflow 18 . In addition, the volume of the melting unit 16 is used for further cleaning and homogenization of the melt. The floor 17 a is preceded by a water-cooled stage 19 , on which the alloying elements 7 are initially deposited. The solid alloy bodies 7 are first melted by a first heating source H, designed as a plasma torch 12 a. The melt is selectively overheated by a second heating source H, which is also designed as a plasma torch 12 b, and is further homogenized by convection. The plasma torch 12 a and 12 b can also be replaced by permanent electrodes. It is also possible, in place of the plasma torch 12 b a consumable electrode of titanium or a titanium alloy to provide.

Fig. 3 zeigt eine dritte Anlage, bei der am kokillenfernen Ende des Zwischentiegels 3 eine durch eine Induktionsspule 20 beheizbare Schmelz- und Homogenisierungszone 21 und über dem Zwischentiegel 3 zwei zusätzliche Abschmelzelektroden 6a und 6b angeordnet sind. Die Legie rungskörper 7 werden auf einer Vorlage 22 abgelegt; die hierfür notwen dige Schleuse ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Von Zeit zu Zeit werden von der Vorlage 22 Legierungskörper 7 in die Schmelz- und Homogenisierungszone 21 abgekippt, in der sie aufgeschmolzen werden. Die Schmelz- und Homogenisierungszone 21 besteht aus einem wasser gekühlten Trog 23 aus Kupfer, der innen gleichfalls mit einer Schlacken schicht überzogen ist. Von diesem Trog, dessen Boden deutlich tiefer liegt als der Schlackenspiegel, wird die Metallschmelze über eine wasser gekühlte Bodenschwelle 24, die Teil des Zwischentiegels 3 ist, in die Stranggußkokille 13 übergeleitet. Die Beheizung erfolgt an der Oberfläche durch die Abschmelzelektroden 6a und 6b und die Schlacke 5. Im vorliegenden Falle befindet sich die Stranggußkokille 13 innerhalb der Schmelzkammer 1, und der Stranggußblock 15 wird durch eine gasdichte Durchführung 25 im Boden 2 an die Atmosphäre ausgeführt. Analoge Durchführungen 26 für die Abschmelzelektroden 6, 6a und 6b befinden sich auch in der Decke der Schmelzkammer 1. Analoge Durchführungen sind auch bei den Gegenständen der Fig. 1 und 2 vorhanden, dort aber nicht dargestellt. Fig. 3 shows a third system in which the mold-distant end of the intermediate crucible 3 is heated by an induction coil 20 melting and homogenization zone 21 and additional to the tundish 3, two consumable electrodes 6 a and 6 b are disposed. The alloy body 7 are placed on a template 22 ; the lock required for this is not shown for the sake of simplicity. From time to time alloy bodies 7 are tipped from the template 22 into the melting and homogenization zone 21 , in which they are melted. The melting and homogenization zone 21 consists of a water-cooled trough 23 made of copper, which is also coated on the inside with a slag layer. From this trough, the bottom of which is significantly lower than the slag level, the molten metal is transferred into the continuous casting mold 13 via a water-cooled threshold 24 , which is part of the intermediate crucible 3 . The surface is heated by the melting electrodes 6 a and 6 b and the slag 5 . In the present case, the continuous casting mold 13 is located within the melting chamber 1 , and the continuous casting block 15 is carried out to the atmosphere through a gas-tight passage 25 in the base 2 . Analog bushings 26 for the melting electrodes 6 , 6 a and 6 b are also located in the ceiling of the melting chamber 1 . Analogous implementations are also present in the objects of FIGS. 1 and 2, but are not shown there.

Die Fig. 4, die eine vierte Anlage zeigt, unterscheidet sich dadurch von der Fig. 3, daß sämtliche Heizquellen H als Plasmabrenner 12, 12a und 12b ausgebildet sind. Während der Plasmabrenner 12 ständig und koaxial auf den Innenquerschnitt der Stranggußkokille 13 ausgerichtet ist, sind die Plasmabrenner 12a und 12b um die Mittelpunkte ihrer Durchführungen 27 schwenkbar, um damit die gesamte Oberfläche der Legierungskörper 7 bzw. einen größeren Flächenbereich der Schlacke 5 bestreichen zu können. Fig. 4, which shows a fourth system, differs from Fig. 3 in that all heating sources H are designed as plasma torches 12 , 12 a and 12 b. Is independently and coaxially aligned during the plasma torch 12 to the inner cross section of the continuous casting mold 13, the plasma torch 12 a and 12 b around the center points of its bushings 27 pivotable to allow the entire surface of the alloy body 7 and a larger surface area of the slag 5 spread to can.

Die Fig. 5 zeigt - sehr schematisch - eine teilweise geschnittene Drauf sicht auf die Anlage nach Fig. 2 zur Erzeugung eines plattenförmigen Stranggußblocks 15. Hierbei weist die Stranggußkokille 13 einen recht eckigen Austrittsquerschnitt 13a auf und ist vorzugsweise mit einem mineralischen Werkstoff ausgekleidet, der einen Wärmeleitfähigkeits koeffizienten von weniger als 100 W/mK und einen Schmelzpunkt von mehr als 1800°C besitzt und weder mit der Schlackenschmelze noch mit dem Titan reagiert. In der längsten senkrechten Symmetrieebene sind die Mittenachsen von sieben Heizquellen H angeordnet, die aus Abschmelz elektroden, Plasmabrennern und/oder Permanentelektroden bestehen können, wobei auch eine gemischte bzw. alternierende Anordnung solcher Heizquellen H möglich ist. Die hierdurch erzeugten Brammen, Platten oder Bleche können direkt einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Es ist noch zu erkennen, daß die Ausladung 3a ein Teilbereich des Schmelz aggregats 16 ist. Dargestellt ist auch eine zweite Chargiereinrichtung 8a für stückige Legierungskörper 7, die hier jedoch nicht dargestellt sind. Die über den Überlauf 18 in die Stranggußkokille 13 eingeleitete Metall schmelze verteilt sich sehr rasch und homogen über den Querschnitt und die Länge des Austrittsquerschnitts 13a. Die Anordnung nach Fig. 5 kann gleichfalls spiegelsymmetrisch ausgeführt sein. . The 5 shows - very schematically - a partially sectioned plan view of the plant of Figure 2 for producing a plate-shaped Stranggußblocks 15th. Here, the continuous casting mold 13 has a rectangular exit cross-section 13 a and is preferably lined with a mineral material which has a thermal conductivity coefficient of less than 100 W / mK and a melting point of more than 1800 ° C and neither with the slag melt nor with Titan reacts. In the longest vertical plane of symmetry, the center axes of seven heating sources H are arranged, which can consist of melting electrodes, plasma burners and / or permanent electrodes, a mixed or alternating arrangement of such heating sources H being possible. The slabs, plates or sheets produced in this way can be sent directly for further processing. It can still be seen that the projection 3 a is a portion of the melting unit 16 . A second charging device 8 a for lumpy alloy bodies 7 is also shown , but these are not shown here. The melt introduced via the overflow 18 into the continuous casting mold 13 is distributed very quickly and homogeneously over the cross section and the length of the outlet cross section 13 a. The arrangement of FIG. 5 may be also executed in mirror symmetry.

Einrichtungen für das Chargieren und Nachchargieren von Schlacke sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Facilities for charging and re-charging slag are not shown for the sake of simplicity.

Reference list

11

Umschmelzkammer
Remelting chamber

22nd

Boden
ground

33rd

Zwischentiegel
Intermediate crucible

33rd

a Ausladung
a projection

44th

Wasserkühlung
water cooling

55

Schlackenschmelze
Slag melt

55

a Schlackenschicht
a slag layer

55

b Säule
b pillar

55

c Schlackenspiegel
c slag level

66

Abschmelzelektrode
Consumable electrode

66

a Abschmelzelektrode
a melting electrode

66

b Abschmelzelektrode
b melting electrode

77

Legierungskörper
Alloy body

77

a Schmelzefilm
a melt film

88th

Chargiereinrichtung
Charging facility

88th

a Chargiereinrichtung
a charging device

99

Transportkanal
Transport channel

1010th

Chargierschleuse
Charging lock

1111

Vorschubeinrichtung
Feed device

1212th

Plasmabrenner
Plasma torch

1212th

a Plasmabrenner
a plasma torch

1212th

b Plasmabrenner
b Plasma torch

1313

Stranggußkokille
Continuous casting mold

1313

a Austrittsquerschnitt
a outlet cross section

1414

Schmelzensumpf
Melt swamp

1515

Stranggußblock
Continuous casting block

1616

Schmelzaggregat
Melting unit

1717th

Schmelzwanne
Melting furnace

1717th

a Boden
a floor

1818th

Überlauf
Overflow

1919th

Stufe
step

2020th

Induktionsspule
Induction coil

2121

Schmelz- und Homogenisierungszone
Melting and homogenization zone

2222

Vorlage
template

2323

Trog
trough

2424th

Bodenschwelle
speed bump

2525th

Durchführung
execution

2626

Durchführungen
Implementations

2727

Durchführungen
H Heizquellen
Implementations
H heat sources

Claims

1. A method for producing Stranggußblöcken (15) made of titanium alloys by melting of solids from the group consumable electrodes (6, 6 a, 6 b) and particulate alloy bodies (7) by means of at least one heat source selected from the group consumable electrode (6, 6 a , 6 b), plasma torch ( 12 , 12 a, 12 b) and permanent electrodes under a slag melt ( 5 ) and a protective gas which does not react with the titanium alloy and by solidification of the metal melt in a continuous casting mold ( 13 ), the continuous cross section of the continuous casting mold (13) one of said heat sources is arranged at least, characterized in that a container filled with the melted slag (5) between the crucible (3) (a 3) is disposed between the at least one heating source and the Stranggußkolille (13) having at least one lateral projection and that at least part of the molten metal passes through the at least one lateral projection ( 3 a) and after passing through the slag melt ( 5 ) in the continuous casting mold ( 13 ) is collected and solidified.

2. The method according to claim 1, characterized in that a part of the molten metal through the at least one above the inner cross section of the continuous casting mold ( 13 ) arranged melting electrode ( 6 ) and another part of the molten metal is produced by the lumpy alloy body ( 7 ) which the at least one lateral throat ( 3 a) of the intermediate crucible ( 3 ) and that the proportions of the molten metal in the slag melt are mixed and homogenized.

3. The method according to claim 1, characterized in that the seitli che projection (3 a) of the intermediate crucible (3) is a pre-setting in these tes component which at the same time part of an upstream melting unit (16) having a melting tank (17) and with an overflow (18) to the tundish (17), wherein the melting tank (17) are lumpy alloy body (7) is added, that a part of molten metal through the at least one via the internal cross the continuous casting section (13) disposed consumable electrode (6) and Another part of the molten metal is generated by the lumpy alloy body ( 7 ), which are fed to the melting tank ( 17 ) and that the proportions of the molten metal in the slag melt are mixed and homogenized.

4. The method according to claim 1, characterized in that in the lateral throat ( 3 a) of the intermediate crucible ( 3 ) a melting and homogenizing zone ( 21 ) with a trough ( 23 ) and an induction coil ( 20 ) is arranged, the Trough ( 23 ) lumpy alloy body ( 7 ) are added that a part of the molten metal by the at least one over the inner cross section of the casting mold ( 13 ) arranged melting electrode ( 6 ) and another part of the molten metal produced by the lumpy alloy body ( 7 ) is, which are fed to the trough ( 23 ), and that the proportions of the molten metal in the slag melt are mixed and homogenized.

5. The method according to claim 1, characterized in that in the lateral projection ( 3 a) of the intermediate crucible ( 3 ) a melting and homogenization zone ( 21 ) with a trough ( 23 ) and an induction coil ( 20 ) is arranged, the Trough ( 23 ) lumpy alloy body ( 7 ) are added so that the total amount of the molten metal is generated by the lumpy alloy body ( 7 ) which are fed to the trough ( 23 ), and that the molten metal is mixed and homogenized in the slag melt.

6. Device for producing continuous casting blocks ( 15 ) made of titanium alloys by remelting solids from the group of melting electrodes ( 6 , 6 a, 6 b) and lumpy alloy bodies with a remelting chamber ( 1 ), in which ze ( 5 ) and a slag melt remelting processes that do not react with the titanium alloy can be carried out, with at least one heating source from the group of melting electrodes ( 6 , 6 a, 6 b), plasma burners ( 12 , 12 a, 12 b) and permanent electrodes and with a continuous casting mold ( 13 ) for solidification of the molten metal, at least one of said heating sources being arranged above the inner cross section of the continuous casting mold ( 13 ), characterized in that an intermediate crucible ( 3 ) which can be filled with the slag melt ( 5 ) is also provided between the at least one heating source and the continuous casting column ( 13 ) at least one lateral projection ( 3 a) is arranged and that at least part of the molten metal d urch through the at least one lateral projection ( 3 a) and after passing through the slag melt ( 5 ) the continuous casting mold ( 13 ) can be fed.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the at least one projection (3 a) of the intermediate crucible (3) a charging device (8) is arranged for the introduction of lump alloy body (7) in the projection (3 a) laterally.

8. The device according to claim 6, characterized in that since Liche throat ( 3 a) of the intermediate crucible ( 3 ) is an attached to this component, which is also part of an upstream melting unit ( 16 ) with a melting tank ( 17 ) and an overflow (18) to the tundish (17), and in that the Schmelzaggre (16) has a charging device (8) for introducing lumpy alloy body (7) is arranged in the melting unit (16) laterally gats.

9. The device according to claim 6, characterized in that in the lateral projection ( 3 a) of the intermediate crucible ( 3 ) has a melting and homogenization zone ( 21 ) with a trough ( 23 ) and an induction coil ( 20 ) surrounding the trough ( 23 ) is arranged, and that the trough ( 23 ) is assigned a charging device ( 8 ) for introducing lumpy alloy bodies ( 7 ) into the trough ( 23 ).

10. The device according to claim 6, characterized in that the lateral projection ( 3 a) at least one further heat source from the group melting electrodes ( 6 a, 6 b), plasma torch ( 12 a, 12 b) and permanent electrodes for melting and / or warm hold and / or overheating of alloy bodies ( 7 ), slag melt ( 5 ) and metal melt is assigned.

11. The device according to claim 8, characterized in that the melting unit ( 16 ) is assigned at least one plasma torch ( 12 a, 12 b) for melting and / or keeping warm and / or overheating alloy bodies ( 7 ) and molten metal.

12. The apparatus according to claim 9, characterized in that a threshold ( 24 ) is arranged between the trough ( 23 ) and the continuous casting mold ( 13 ) in the intermediate crucible ( 3 ), via which the molten metal from the trough ( 23 ) into the continuous casting mold ( 13 ) is transferable.

13. The device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the continuous casting mold ( 13 ) has a rectangular outlet cross section and that above the continuous casting mold ( 13 ) a series arrangement of several heating sources from the group of melting electrodes ( 6 , 6 a, 6 b) , Plasma torch ( 12 , 12 a, 12 b) and permanent electrodes are present, the axes of which are in the largest plane of symmetry of the continuous casting mold.