DE2012213C3

DE2012213C3 - Method and device for the production of pellets by means of charge carrier beams

Info

Publication number: DE2012213C3
Application number: DE19702012213
Authority: DE
Inventors: Waldemar 6463 Somborn Ruus; Herbert Dr.-Phys. 6451 Bruchkoebel Stephan
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1970-03-14
Filing date: 1970-03-14
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2012213A1; DE2012213B2

Description

Pellets immer schlechter ablösen.It becomes increasingly difficult to remove pellets.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das eingangs beschriebene Verfahren so zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten können. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dqß aus dem Ausgangsmaterial zunächst in einem Schmelzenbehälter ein Schmelzsee erzeugt wird, dessen Oberfläche durch Ladungsträgerstrahlen beheizt wird, und daß die Tropfen für die Pelletbildung dem Schmelzsee entnommen werden. Die to Erzeugung des Schmelzsees bzw. die Beschickung des Schmelzbehääters kann hierbei durch Materialzufuhr in Form eines festen Barrens erfolgen, der in die auf den Schmelzenbehälter gerichteten Ladungsträgerstrahlen hineingeschoben und hierbei abgeschmolzen wird. Es ist aber auch möglich, den Schmelzenbehälter aus einem Silo mit stückigem Ausgangsmaterial zu beschikken. Die Verwendung eines Schmelzen- oder Zwischenbchälters ist zunächst einmal mit dem Vorteil der größeren räumlichen Trennung von Kühlfläche und ao tlampfabgehender Schmelzbadoberfläche verbunden, io daß die Kondensation von Dämpfen auf der Kühlfläche weitgehend unterdrückt wird. Ferne^ schützt der Rand des Schmelzenbehälters die Kühlfläche vor gestreuten Ladungsträgern, so daß diese nicht mehr auf- as gerauht werden kann. Die Betriebssicherheit wird noch besonders gesteigert, wenn bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kühlfläche in bezug auf die Ladungsträgerstrahlen überwiegend, vorzugsweise vollständig, im Strahlenschatten des Schmelzenbehälters angeordnet ist.The invention has set itself the task of improving the method described at the beginning so that the disadvantages described can no longer occur. The object is achieved according to the invention in that a melt pool is first generated from the starting material in a melt container, the surface of which is heated by charge carrier beams, and the droplets for pellet formation are removed from the melt pool. The to generate the melt pool or the feeding of the Schmelzbehääters can be effected by a solid billet material feed in the form, which is pushed into the container directed towards the melting charge carrier beam and thereby melted. But it is also possible to charge the melt container with lumpy starting material from a silo. The use of a melt or intermediate container is first of all connected with the advantage of greater spatial separation of the cooling surface and the steam-emitting melt bath surface, so that the condensation of vapors on the cooling surface is largely suppressed. Furthermore, the edge of the melt container protects the cooling surface from scattered load carriers, so that it can no longer be roughened. The operational reliability is particularly increased if, in a device for carrying out the method according to the invention, the cooling surface is arranged predominantly, preferably completely, in the radiation shadow of the melt container with respect to the charge carrier beams.

Gemäß der weiteren Erfindung ist es zum Zwecke der rationellen und insbesondere störungsfreien Durchführung des Verfahrens von besonderem Vorteil, wenn die Zahl der pro Zeiteinheit gebildeten Pellets gemessen und das Meßergebnis zur Regelung der auf die Schmelze einwirkenden Strahlleistung verwendet wird, und zwar in der Weise, daß bei Nachlassen der Pelletbildung die Strahlleistung und Materialzufuhr erhöht wird und umgekehrt. Bei Erhöhung der Strahlleistung wird nicht nur die Menge des pro Zeiteinheit aufgeschmolzenen Ausgangsmaterials erhöht, sondern auch die Viskosität der Schmelze herabgesetzt. Die Folge ist eine erhöhte Tropfenbildung und damit Ausbringung an fertigen Pellets.According to the further invention, it is for the purpose of efficient and, in particular, trouble-free implementation of the method is particularly advantageous when the number of pellets formed per unit of time is measured and the measurement result is used to control the beam power acting on the melt, in such a way that when the pellet formation subsides, the blasting power and material supply are increased will and vice versa. When the beam power is increased, not only is the amount melted per unit of time Increased starting material, but also reduced the viscosity of the melt. The result is increased droplet formation and thus output on finished pellets.

Bei einer Elektronenstrahlbeneizung der Scht.ielzbadoberfläche kann sowohl ein diffuser Elektronenstrahl als auch ein fokussierter Elektronenstrahl angewandt werden, der in einer solchen Weise periodisch ausgelenkt wird, daß er nacheinander die gesamte Schmelzbadoberfläche abtastet. Die zuletztgenannte Beheizungsart hat den Vorteil, daß man durch eine örtlich verschiedene Verweilzeit des Aufireffquerschnitts des Elektronenstrahls auf den Schmelzsce eine örtlich unterschiedliche Intensität der Beheizung erzeugen kann. Die Anwendung eines periodisch abgelenkten, foktissierten Elektronenstrahls ist nicht auf den Einsatz eines einzigen Elektronenstrahlerzeugers beschränkt. Es können sehr wohl auch mehrere Elektronenstrahlerzeuger verwendet werden, dia verschiedene Zonen des Schmelzsees bestreichen. Es ist aber insbesondere vorteilhaft, derjenigen Zone des Schmelzsees, der die einzelnen Tropfen unmittelbar entnommen werden, einen besonderen Elektronenstrahlerzeuger zuzuordnen. Diese Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Schmelzewbehälter mit mehreren Abtropfeinrichtungen zur Vervielfachung des Ausbringens der Vorrichtung versehen ist, wie weiter unten aufgezeigt werden soll.With electron beam heating of the Scht.ielzbad surface Both a diffuse electron beam and a focused electron beam can be used which is periodically deflected in such a way that it successively the entire The molten bath surface is scanned. The last-mentioned type of heating has the advantage that you can use a local different dwell time of the incident cross section of the electron beam on the melting point a locally can generate different intensities of heating. The application of a periodically distracted, focussed The electron beam is not limited to the use of a single electron gun. Several electron guns can very well be used, dia different zones of the Spread the melt lake. It is particularly advantageous, however, that the zone of the melting lake that contains the individual Drops are taken directly to assign a special electron gun. This arrangement is particularly advantageous when the melt water container has several draining devices is provided to multiply the output of the device, as shown below shall be.

Um das Ablösen der gebildeten Pellets zu begünstigen, wird gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen, daß die Kühlfläche, auf der die Pellets gebildet werden, oszillierende Bewegungen ausführt Hierdurch werden die erstarrten Pellets von der Kühlfläche praktisch abgeschüttelt, ohne daß eine Schleifbewegung der Pellets auf der Fläche stattfindet, wie dies beispielsweise bei einer mechanischen Abstreifvorrichtung der Fall wäre. Es hat sich gezeigt, daß sich bei dem Einsatz eines mechanischen Abstreifers bereits nach wenigen" Betriebsstunden so zahlreiche Kratzspuren auf der Kühlfläche gebildet hatten, daß die Kühlfläche infolge zunehmender Haftung der Pellets unbrauchbar geworden war. Mit zunehmendem Kraftaufwand wird aber auch von der Kühlfläche Material abgerieben, welches sich mit den Pellets vermischt, so daß eine Reinigung erforderlich wird.To encourage the pellets formed to detach, it is proposed according to the further invention that the cooling surface on which the pellets are formed oscillating movements.This makes the solidified pellets from the cooling surface practical shaken off without any abrasive movement of the pellets on the surface, as is the case for example would be the case with a mechanical stripper. It has been shown that when using With a mechanical scraper, there are so many scratch marks on the "after a few" hours of operation The cooling surface had formed so that the cooling surface became unusable as a result of the increasing adhesion of the pellets was. With increasing effort, however, material is also rubbed off from the cooling surface, which mixes with the pellets and requires cleaning.

Die oszillierenden Bewegungen sollen möglichst einen von der harmonischen Bewegung abweichenden Verlauf haben. Besonders erwünscht sind hohe Beschleunigungswerte bei kleine. Amplitude. Die graphische Darstellung eines solchen W^g-Zeitverhaltens der Kühlfläche enthält als charakteristisches Merkmal eine große Ansiiegssteilheit der einzelnen impulse. Die praktische Verwirklichung dieses Gedankens erfolgt vorzugsweise durch frei bewegliche Massen, welche nach vorangegangener Beschleunigung über eine freie Wegstrecke auf die Kühlfläche oder ein mit ihr starr verbundenes Bauteil nach Au eines Hammers aufprallen. Fallgewichte und/oder magnetische Vibratoren sind für diesen Zweck gleich gut geeignet. Die Oszillationen können dabei sowohl senkrecht als auch parallel zur Kühlfläche erfolgen. Falls die Kühlfläche als rotierende Trommel oder Walze ausgeführt ist, sind folgende Oszillationsbewegungen möglich: Axiale und radiale Schwingungen der Trommelachse sowie Schwingungen in Umfangsrichtung der Trommeloberfläche, d. h., die walzenförmige Kühlfläche eilt ihrer mittleren Umfangsgeschwindigkeit periodisch vor bzw. nach. Amplitude und Frequenz der Oszillationsbewegungen sind dabei so festzulegen, daß eine leichte Ablösung der Pellets ermöglicht wird, ohne daß sich hierbei der Wärmeübergang zwischen Pellets und Kühlfläche infolge des Entstehens von Eigenbewegungen der Pellets verschlechtert. The oscillating movements should, if possible, deviate from the harmonic movement Have course. High acceleration values with small ones are particularly desirable. Amplitude. The graphic Representation of such a W ^ g time behavior of the The characteristic feature of the cooling surface is that the individual impulses rise steeply. the practical implementation of this idea takes place preferably through freely movable masses, which after previous acceleration over a free path to the cooling surface or a rigid with it Impact connected component to Au with a hammer. Drop weights and / or magnetic vibrators are equally well suited for this purpose. The oscillations can be perpendicular or parallel to the cooling surface. If the cooling surface is designed as a rotating drum or roller, these are the following Oscillation movements possible: Axial and radial vibrations of the drum axis as well as vibrations in the circumferential direction of the drum surface, d. That is, the roller-shaped cooling surface rushes to its mean circumferential speed periodically before or after. The amplitude and frequency of the oscillatory movements are to be set so that a slight detachment of the pellets is made possible without the heat transfer between the pellets and the cooling surface deteriorated as a result of the pellets' own movements.

Um die Ausbringung der Vorrichtung zu vervielfachen, wird vorgeschlagen, den Schmelzenbehälter mit mehreren Abtropfeinrichtungen zu versehen, von denen jede ein Zählwerk für die entstehenden Pellets besitzt, und daß der Ausgang eines jeden Zählwerks mit einem Steuergerät zur Beeinflussung der Strahlleistung in Verbindung steht, wobei das Steuergerät einen solchen Aufbau besitzt, daß bei relativem Zurückbleiben der Pelleterzeugung an einer Abtropfeinrichtung die Strahlleistung im Einflußbereich dieser Abtropfeinrichtung relativ erhöht wird und umgekehrt. Der Begriff »Zählwerk für entstehende Pellets« besagt nicht nur, daß die bereits erstarrten Pellets durch Zählung erfaßt werden sollen, sondern es ist ebensogut denkbar, ihre Anzahl bereits im ersten Stadium des Entstehens, d. h„ in schmelzflüssigem Zustand zu erfassen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise im Fallweg der Tropfen unterhalb einer jeden Abtropfeinrichtung eine aus Lichtquelle und -empfänger bestehende Lichtschranke angeordnet werden, welche die fallenden Tropfen in einzelnen Zählwerken erfaßt und mit vorgegebenen Werten vergleicht. Der Ausgang der Zählwerke steht mitTo multiply the output of the device, it is proposed to provide the melt container with several draining devices, of which each has a counter for the resulting pellets, and that the output of each counter with a control device for influencing the beam power is connected, the control device being such Structure has that with a relative lag behind the pellet production at a draining device Beam power is relatively increased in the area of influence of this draining device and vice versa. The term "Counter for resulting pellets" does not only mean that the pellets that have already solidified are recorded by counting should be, but it is just as well conceivable to reduce their number already in the first stage of emergence, i.e. H" detect in the molten state. For this purpose, for example, in the fall path of the drop below of each drip device one from a light source and -receiver existing light barrier are arranged, which the falling drops in individual Counters recorded and compared with specified values. The output of the counters is with

einem Steuergerät in Verbindung, welches folgende Wirkungsweise hat: Solange die Tropffrequenz an allen Abtropfeinrichlungen gleich bzw. optimal ist, findet keine Beeinflussung der Tropfgeschwindigkeit an einzelnen Abtropfeinrichtungen statt. Bleibt jedoch die s Tropfenbildung an einer oder mehreren der Abtropfeinrichtungen zurück, so verändert das Steuergerät die Arbeitsweise des oder der Elektronenstrahlerzeuger in einer solchen Weise, daß die Tropfenbildung an den betroffenen Abtropfeinrichtungen intensiviert wird. Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, ist die Tropffrequenz u.a. eine Funktion der Viskosität der Schmelze. Wird nun die Schmelze an der Stelle der Tropfenbildung stärker erhitzt, so wird das geschmolzene Material dünnflüssiger und die Tropfeinbildung intensiviert. Falls das Zählwerk die Tropfen in noch glühendem Zustand erfaßt, kann auf eine besondere Lichtquelle verzichtet werden. Die von den Tropfen herrührende Strahlung kann dann in einem Detektor erfaßt und zur Bildung von Steuer- oder Regelimpulsen be- so nutzt werden.a control unit in connection, which has the following mode of action: As long as the drip frequency on all Dropping devices are the same or optimal, there is no influence on the dropping speed on individual Drip devices instead. However, if there is s drop formation on one or more of the draining devices back, the control unit changes the mode of operation of the electron gun (s) to in such a way that the droplet formation is intensified on the draining devices concerned. As already stated above, the drip frequency is a function of the viscosity of the Melt. If the melt is heated more strongly at the point where the droplets are formed, the melted one becomes Material thinner and the formation of drops intensified. In case the counter shows the drops in still glowing Condition detected, a special light source can be dispensed with. The one stemming from the drops Radiation can then be detected in a detector and triggered to generate control or regulating pulses be used.

Bei einem Schmelzenbehälter mit mehreren Abtropfeinrichtungen kann aus naheliegenden Gründen nicht das gesamte Schmelzbad aufgeheizt werden, sondern die stärkere Erhitzung der Schmelze muß örtlich be- «5 grenzt auf den Einflußbereich der Abtropfeinrichtung bezogen bleiben. Unter »Einflußbereich« soll diejenige Zone des Schmelzsees verstanden werden, in deren unmittelbarer Nachbarschaft sich aufgrund der Formgebung des Schmelzenbehälters und der Oberflächenspannung der Schmelze einzelne Tropfen zusammenziehen können. Dies wird beispielsweise ermöglicht durch die Anbringung einer oder mehrerer vom Rand des Schmelzenbehälters ausgehender und abwärts geneigter Tropfrinnen, die an ihrer tiefsten Stelle in sögenannten Tropfnasen enden. Tropfrinne und -nase bilden zusammen eine Abtropfeinrichtung. Es genügt jetzt, den Rand des Schmelzsees in unmittelbarer Nachbarschaft des Beginns der Tropfrinne stärker aufzuheizen, um die Tropffrequenz zu erhöhen. Zu desem Zweck wird vorzugsweise der Randzone des Schmelzsees in der Nähe der Abtropfeinrichtungen ein zusätzlicher Elektronenstrahlerzeuger zugeordnet, der mit einer Ablenkeinrichtung zur periodischen, reihenweisen Abtastung der Einflußbereiche ausgerüstet ist. In Verbindung mit dem Steuergerät sorgt nun das Zählwerk dafür, daß die relativen Vcrweilzeiten des. fokussierten Elektronenstrahls an jeder AbtropfeinriciHtung im Sinne einer gleichmäßigen Tropffrequenz gesteuert wird.In the case of a melt container with several draining devices, for obvious reasons, this cannot the entire melt pool must be heated up, but the stronger heating of the melt must be localized borders on the area of influence of the draining device stay related. The "area of influence" should be understood to mean that zone of the melt lake in its immediate area Neighborhood due to the shape of the melt container and the surface tension the melt can pull together individual drops. This is made possible, for example by attaching one or more from the edge of the melt container and sloping downwards Drip channels, which are at their deepest point in so-called Dripping noses end. The drip channel and nose together form a drip device. It is enough now to heat up the edge of the melt lake in the immediate vicinity of the start of the drip channel, to increase the drip frequency. For this purpose, the edge zone of the melting lake in the vicinity of the dripping devices an additional electron gun associated with a Deflection device for periodic, row-by-row scanning the areas of influence is equipped. In conjunction with the control unit, the counter now ensures that the relative dwell times of the focused electron beam at each drip device in the sense a uniform drip frequency is controlled.

Der Gegenstand der Erfindung sei nachfolgend an Hand einer in zwei Darstellungen gezeigten beispielhaften Vorrichtung näher beschrieben, die mit Elektronenstrahlerzeugern als, Wärmequelle ausgerüstet ist. Es ist jedoch ebensogut denkbar, an deren Stelle Plasmastrahlerzeuger einzusetzen, wobei der Diruck innerhalb der Vorrichtung entsprechend höhere Werte annimmt oder wobei unter Irtertgasstmosphäre bei Normaldruck oder Teilvakuum gearbeitet wird.The subject matter of the invention is given below with reference to an example shown in two representations Device described in more detail, which is equipped with electron guns as a heat source. It however, it is just as possible to use plasma jet generators instead to be used, whereby the direction within the device assumes correspondingly higher values or where under inert gas atmosphere at normal pressure or partial vacuum is used.

F i g. 1 Querschnitt durch Schmdzenlehälter. Kühltrommel und Vakuumkammer;F i g. 1 cross section through melt holder. Cooling drum and vacuum chamber;

F i g. 2 Draufsicht auf Schmelzenbebiälter mit Abtropfeinrichtungen und Zählwerken sowiie auf die Mantelfläche der Kühltrommel mit Antriebsteilen.F i g. 2 Top view of the melt tank with draining devices and counters as well as on the outer surface of the cooling drum with drive parts.

In F i g. 1 ist mit 10 ein doppelwandig er Schmelzenbehälter in Form einer Pfanne bezeichnet, dessen Zwiscbenraum von einem Kühlmedium 11 durchströmt ist. Der Schmelzenbehälter ist bis zur tiefstem Stelle seines Randes mit einem Schmelzsee 12, im vorliegenden Falle aus Titan, gefüllt. Oberhalb des Schmelzcnbehälters und seitlich außerhalb seines Randes befindet sich eine Zuführvorrichtung für das barrenförmige Ausgangsmaterial 13, die der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt und außerdem Stand der Technik ist. Das Ausgangsmalefial wird durch eine vakuumdichte Durchführung 14, deren Einzelheiten ebenfalls Stand der Technik sind, von der Atmosphäre in das Innere der Vakuumkammer 15 eingeführt. Der Rand des Schmelzenbehälters besitzt an einer Seite eine Absenkung 16. die sich in einer Tropfrinne 17 fortsetzt. Die Tropfrinne ist dabei Teil einer schiefen Ebene 18. die eine Neigung zwischen etwa 45 und 60° besitzt, und läuft an ihrer tiefsten Stelle in eine Tropfnase 19 aus.In Fig. 1 with 10 is a double-walled melt container in the form of a pan, the space in between a cooling medium 11 flows through it. The melt container is his to the lowest point Edge with a melt pool 12, in the present case made of titanium, filled. Above the melting vessel and laterally outside its edge there is a feed device for the ingot-shaped starting material 13, which for the sake of simplicity is not shown in the drawing and is also prior art. The starting malefial is through a vacuum-tight passage 14, the details of which were also available of the art are introduced into the interior of the vacuum chamber 15 from the atmosphere. The edge of the Melt container has a depression 16 on one side, which continues in a drip channel 17. the The drip channel is part of an inclined plane 18, which has an inclination between about 45 and 60 °, and runs out into a drip nose 19 at its lowest point.

Etwa in der Mitte oberhalb des Schmelzenspicgels 20 befindet sich ein Elektronenstrahlerzeuger 21, der einen vollbeschleunigten, fokussierten Elektronenstrahl 22 erzeugt.Approximately in the middle above the enamel mirror 20 is an electron gun 21, which a fully accelerated, focused electron beam 22 generated.

Der Elektronenstrahlerzeuger 21 ist ferner mit einer Vorrichtung zur periodischen Ablenkung des Elektronenstrahls ausgerüstet, mit der es möglich ist, die gesamte Oberfläche des Schmelzenspiegels 20 nach Art eines Zeilenrasters abzutasten. Einzelheiten des Elektroneⁿstrahlerzeugers sind Stand der Technik und sollen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben wer den. Der Elektronenstrahlerzeuger 21 erhält seine Spannungen für die Strahlerzeugung und -ablenkung von einem Steuergerät 23 über ein Leitungssystem 24. Das Steuergerät 2.1 bewirkt beispielsweise eine solche Strahlsteuerung, diiß die Randzone des Schmel/enspiegels 20 zum Zwecke des Ausgleichs der Wärmeverluste an den Schmelzenbehälter 10 stärker beheizt wird.The electron beam generator 21 is also equipped with a device for periodically deflecting the electron beam, with which it is possible to scan the entire surface of the melt mirror 20 in the manner of a line raster. Details of the Elektrone ⁿ radiating its creator are state of the art and will therefore be described at this point no closer to who. The electron beam generator 21 receives its voltages for beam generation and deflection from a control device 23 via a conduit system 24. The control unit 2.1 for example, causes such a beam steering, diiß the edge zone of Schmel / enspiegels 20 for the purpose of balancing the heat loss in the melting vessel 10 to more heat will.

Tropfrinne 17 und -nase 19 bilden zusammen die sogenannte Abtropfeinrichtung. der ein weiterer Elektronenstrahlerzeuger 2!> zugeordnet ist. Dieser besitzt den gleichen Aufbau wie der Elektronenstrahlerzeuger 21 und bestreicht im wesentlichen die Tropfrinne 17 und einen geringen Teil des Schmelzenspiegels 20 in unmittelbarer Nachbarschaft des Anfangs der Tropfrinne 17. Der Elektronenstrahlerzeuger 25 erhalt seine Versorgungsund Ablenkspannungen über ein weiteres Steuergerät 26 und ein Leitungssystem 27. Mit dem Steuergerät 26 ist es möglich, die Tropffrequen? oder Tropfleistung des Schmelzenbehälters in Verbindung mit der Abtropfeinrichtung zu variieren. Das Steuergerät 26 kann auch einen zusätzlichen Ausgjng und das Steuergerät U einen zusätzlichen Eingang besitzen, zwischen denen über die Leitung 55 wahlweise eine Verbindung herstellbar ist. Der Ausgang des Zählwerks 35/38 kann in diesem Falle auch zu einer Leistungssteuerung des Elektronenstrahlerzeuger 21 herangezogen werden. Die Anschlüsse für die Stromversorgung der Steuergeräte sind mit 56 bezeichnetDrip channel 17 and nose 19 together form the so-called drip device. to which a further electron gun 2!> is assigned. This has the same structure as the electron gun 21 and essentially sweeps the drip channel 17 and a small part of the melt level 20 in the immediate vicinity of the start of the drip channel 17. The electron gun 25 receives its supply and deflection voltages via a further control unit 26 and a line system 27. With the control unit 26 is it possible to control the drip frequencies? or to vary the dropping capacity of the melt container in connection with the dropping device. The control device 26 can also have an additional output and the control device U an additional input, between which a connection can optionally be established via the line 55. In this case, the output of the counter 35/38 can also be used to control the power of the electron beam generator 21. The connections for the power supply to the control units are designated by 56

Senkrecht unterhalb der Tropfnase 19 befindet siel· die Dreh- und Antriebsachse 28 einer flüssigkeitsge kühlten Kühlfläche 29. die die Form einer Walze hat Die Kühlfläche 29 bewegt sich in Abhängigkeit von dei Tropffrequenz der Abtropfeinrichtung mit einer sol chen Geschwindigkeit, daß die auf ihr auftreffendei und zu Pellets erstarrenden Tropfen 30 einander gera de nicht berühren. Die Pellets verwetten eine bestimm te Zeit lang auf der Kühlfläche 29, gleiten schließfic von ihr ab und werden im Auffangbehälter 31 gesarr melt. Für den Fall, daß wider Erwarten einer der Pellei auf der Kühlfläche haftet, ist eine rotierende, mit V01 sprängen 54 versehene Abstreifwalze 32 vorgesehei welche jedoch die Kühlfläche 29 nicht berührt. Zwischen der T-opfnase 19 und der Kühlfläche 2The rotary and drive axis 28 of a liquid seal is located vertically below the drip nose 19 cooled cooling surface 29. which has the shape of a roller. The cooling surface 29 moves depending on the The drip frequency of the drip device at such a speed that it hits it and drops 30 solidifying to form pellets just do not touch one another. The pellets bet a certain For a long time on the cooling surface 29, they slide closed from her and are melted together in the collecting container 31. In the event that, contrary to expectations, one of the Pellei adheres to the cooling surface is a rotating one with V01 54 provided stripping roller 32 is provided which, however, does not touch the cooling surface 29. Between the T-shaped nose 19 and the cooling surface 2

IoIo

befindet sich eine Lichtschranke, bestehend aus einer Lichtquelle 33, die einen gebündelten Lichtstrahl 34 aussendet, t>nd einem Empfänger 35 für diesen Lichtstrahl. Der Empfänger 35 besitzt eine lichtempfindliche Zelle, welche Unterbrechungen des Lichtstrahls 34 durch die fallenden Tropfen 36 in Stromimpulse umwandelt, die über die Leitung 37 einem Auswertegerät 38 zugeführt werden. Empfänger 35 und Auswertegerät 38 bilden zusammen ein Zählwerk. In dem Zählwerk erfolgt ein Vergleich der tatsächlichen Tropffrequenz mit einem vorgegebenen Soll-Wert. Abweichungen von dem Sollwert werden als elektrische Signale über die Leitung 39 dem Steuergerät 26 zugeführt, das einerseits eine entsprechende Veränderung von Strahlleistung und/oder -ablenkung des aus dem Elektronenstrahlerzeuger 25 austretenden Elektronenstrahls 49 herbeigeführt. Die elektrische Verarbeitung der Stromimipulse des Empfängers 35 im Auswertegerät 38 schließt auch Maßnahmen wie die Integration der Impulse über einen längeren Zeitraum ein. Sehmeizenbehälter 10. Kühlfläche 29, Auffangbehälter 31, Abstreifwal« 32, Lichtschranke und Auswertegerät 38 befinden sich im Innern der Vakuumkammer 15, die über den Rohrstutzen 41 mit einer nicht dargestelhen Anordnung von Vakuumpumpen verbunden ist.there is a light barrier, consisting of a light source 33, which produces a bundled light beam 34 emits, t> nd a receiver 35 for this light beam. The receiver 35 has a light-sensitive Cell, which converts interruptions of the light beam 34 by the falling drops 36 into current pulses, which are fed to an evaluation device 38 via line 37. Receiver 35 and evaluation device 38 together form a counter. The actual dripping frequency is compared in the counter with a predetermined target value. Deviations from the target value are reported as electrical signals via the Line 39 is fed to control unit 26, which on the one hand results in a corresponding change in beam power and / or deflection of the electron beam 49 exiting from the electron beam generator 25 is brought about. The electrical processing of the current impulses of the receiver 35 in the evaluation device 38 also includes Measures such as integrating the impulses over a longer period of time. Cream container 10. Cooling surface 29, collecting container 31, Abstreifwal «32, light barrier and evaluation device 38 are located in the Inside the vacuum chamber 15, which is connected to the pipe socket 41 with a non-illustrated arrangement of Vacuum pumps is connected.

Zum Zwecke der Erzeugung einer oszillierenden Bewegung der als Trommel ausgebildeten Kühl lache 29 sina auf ihrer einen Stirnfläche 48 vier als Fallgewichte wirkende Massen 49 angeordnet, die über je eine Gelenkstange 50 an Gelenkzapfen 51 befestigt sind, die parallel zur Drehachse 28 und in deren Nähe angeordnet sind. Die Massen 49 sind um ihren jeweiligen Gelenkzapfen 51 frei drehbar, wobei der Drehwinkel beidseitig durch Anschläge 52 in Form von Radialstegen begrenzt ist. welche die Stirnfläche 48 in vier gleiche Sektoren unterteilen. Die Bewegungsrichtung sämtlicher Massen 49 verläuft dabei parallel zur Stirnfläche 48. Die Funktion der Massen bzw. Fallgewichte ist folgende: Wie die Darstellung im linken unteren Quadranten der Stirnfläche 48 zeigt, kann das Fallgewicht zunächst frei um den Gelenkzapfen 51 pendeln. Nachdem sich die Kühlfläche urr. einen Winkel von etwa 90" gedreht hat, wird das Fallgewicht von dem entsprechenden Anschlag 52 mitgenommen und um einen Winkel von etwa 180° geschwenkt. In dem Augenblick, in dem nach Überschreiten des oberen Totpunktes der Schwerpunkt des Fallgewichtes 49 in Umlaufrichtung der Kühlfläche 29 jenseits des Mittelpunktes des Gelenkzapfens 51 zu liegen kommt, eilt das Fallgewicht der Kühlfläche 29 bzw. dem Anschlag 52 auf Grund der Gravitationskräfte voraus und prallt schließlich auf dem darunterliegenden Anschlag auf. Der Zustand unmittelbar vor Beginn der Fallbewegung ist im linken oberen Quadranten der Stirnfläche 48 gestrichelt dargestellt, der Zustand am Ende des Fallweges ausgezogen. Das Fallgewicht ruht nunmehr auf dem AnschlagFor the purpose of generating an oscillating movement of the cooling pool 29 designed as a drum sina arranged on its one end face 48 four acting as falling weights masses 49, which each have a joint rod 50 are attached to pivot pins 51 which are arranged parallel to the axis of rotation 28 and in the vicinity thereof are. The masses 49 are freely rotatable about their respective pivot pin 51, the angle of rotation being both sides is limited by stops 52 in the form of radial webs. which the end face 48 in four equal Subdivide sectors. The direction of movement of all masses 49 runs parallel to the end face 48. The function of the masses or falling weights is as follows: As shown in the lower left quadrant the end face 48 shows, the falling weight can initially swing freely around the pivot pin 51. After this the cooling surface urr. rotated an angle of about 90 ", the falling weight of the corresponding Stop 52 taken along and pivoted through an angle of about 180 °. In the moment in which after the top dead center has been exceeded, the center of gravity of the falling weight 49 in the direction of rotation the cooling surface 29 comes to lie beyond the center of the pivot pin 51, the falling weight rushes the cooling surface 29 or the stop 52 due to the gravitational forces ahead and finally impacts the stop below. The state immediately before the start of the falling movement is in the left upper quadrant of the end face 48 shown in dashed lines, the state at the end of the fall path is drawn out. The falling weight now rests on the stop

ίο bis zur unteren Totpunktlage, worauf sich das Spiel wiederholt. Jeweils nach einer Drehung der Kühlfläche um 90° wird eines der Fallgewichte durch Überschrei ten der Totpunktlage ausgelöst und die Kühlfläche durch den Aufprall in tangentialcr Richtung in Schwingungen hoher Frequenz versetzt. Der periodische Aufprall der Fallgewichte ist in der Regel ausreichend, um die Pellets 30 zum Ablgeiten von der Kühlfläche zu veranlassen.ίο to the bottom dead center, whereupon the game repeated. After each rotation of the cooling surface by 90 °, one of the falling weights becomes due to being screamed over The dead center position is triggered and the cooling surface vibrates in the tangential direction as a result of the impact high frequency offset. The periodic impact of the falling weights is usually sufficient to to cause the pellets 30 to slide off the cooling surface.

In F i g. 2 sind die gleichen Details wie in F i g. I mitIn Fig. 2 are the same details as in FIG. I with

ao gleichen Bezugszeichen versehen. Der Schmel/enbehälter 10 ist mit vier gleichen Tropfrinnen 17 und -nascn 19 versehen, die sämtlich im Einflußbereich des periodisch abgelenkten Elektronenstrahls 40 liegen. Der Schmelzenbehälter 10 stützt sich über die Traversen 42 auf einer Unterlage ab. Die Mehrfachanordnung der Abtropfeinrichtungen ermöglicht die gleichzeitige Bildung von 4 Reihen von Pellets auf der Kühlfläche 29, die eine entsprechende Breite besitzt. Im Fallweg unterhalb einer jeden Abtropfeinrichtung befindet sich je eine Lichtschranke, deren Empfänger 35 für jeden Fallweg getrennte Stromimpulsc erzeugen, die über die Leitungen 37 dem Auswertegerät 43 zugeführt werden. Im Auswertegerät findet ein Vergleich jeder der vier Tropffrequenzen mit einem vorgegebenen Soll-Wert statt. Eine Abweichung einzelner Tropffrequenzen führt zu einer entsprechenden Steuerung der Leistung und/oder Ablenkung des Elektronenstrahls 40. Hierzu dient ein Steuergerät 44, welches außerden, einen weiteren Ausgang besitzt, der über eine Leitung 45 die Drehzahl des Antriebsmotors 46 für die Drehachse 28 der trommeiförmigen Kühlfläche 29 steuert bzw. regelt Hierdurch ist eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlfläche 29 optimal aul die Tropffrequenz abzustimmen. Die Drehachse 28 dei trommeiförmigen Kühlfläche 29 wird von zwei Lager schalen 47 getragen, der Antrieb erfolgt über eir Schneckenrad 53.ao provided with the same reference numerals. The melt container 10 is provided with four identical drip chutes 17 and noses 19, all of which are in the area of influence of the periodic deflected electron beam 40 lie. The melt container 10 is supported by the cross members 42 on a pad. The multiple arrangement of the draining devices enables simultaneous formation of 4 rows of pellets on the cooling surface 29, which has a corresponding width. In the fall path below each drip device has a light barrier, its receiver 35 for each case path Generate separate Stromimpulsc, which are fed to the evaluation device 43 via the lines 37. Each of the four drip frequencies is compared with a specified target value in the evaluation device instead of. A deviation of individual drip frequencies leads to a corresponding control of the performance and / or deflection of the electron beam 40. For this purpose, a control device 44 is used, which also has another Has an output which, via a line 45, controls the speed of the drive motor 46 for the axis of rotation 28 the drum-shaped cooling surface 29 controls or regulates. This provides an additional possibility that To optimally match the peripheral speed of the cooling surface 29 to the drip frequency. The axis of rotation 28 dei drum-shaped cooling surface 29 is supported by two bearing shells 47, the drive is via eir Worm gear 53.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of pellets by melting the starting material by means of Ludungstriigersirahlen in a vacuum or under protective gas and subsequent solidification of individual Melt droplets on a cooling surface, thereby characterized in that the starting material is first placed in a melt container Melt lake is generated, the surface of which is heated by charge carrier beams, and that the Drops for pellet formation are taken from the melting lake.

2. Procedure for keeping the dripping speed constant, characterized in that the number of pellets formed per unit of time is measured and the measurement result is used to regulate the beam power acting on the melt is, in such a way that with decreasing pellet formation, the beam power and material supply is increased and vice versa.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the cooling surface on which the pellets are formed performs oscillating movements.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, consisting of at least one Electron beam generator, a material feed device, a melt container with Drip device and a cooling surface arranged below the drip device, thereby characterized in that the cooling surface (29) with respect to the electron beams (22/40, predominantly in Radiated shadow of the melting point (10) arranged is.

5 Device according to claim 4, characterized in that that the cooling surface (29) relative to it freely movable masses (49) are assigned, which after the successful supply of energy, transfer their energy through impact on the cooling surface (29).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the freely movable masses are designed as falling weights (49) which are attached to articulated rods (50) pivotally connected to pivot pins (51) parallel to the axis of rotation (28) of the cooling surface (29) are.

7. The device according to claim 4, characterized by a counter (35, 38.43, 44) for the resulting Pellets (30), the output of the counter with a control device (23, 26, 44) for changing the Power density of the incident charge carrier beams (21, 25) is connected.

8. Device according to claims 4 and b, characterized in that the melt container (10) is provided with several drip devices (17, 19), which have a common jet generator (25) is assigned with means for beam deflection or several beam generators that the draining devices have a counter (35, 43) for the resulting pellets (30), and that the output of the Counter is connected to a control device (44) for influencing the beam power, wherein the control device has such a structure that if the pellet production remains relatively behind, at a draining device, the jet power in the area of influence of this draining device is relative is increased and vice versa.

The invention relates to a method and a device for the production of pellets by melting the starting material by means of a charge carrier beam in a vacuum or under protective gas and subsequent pre-consolidation of individual melt droplets on a cooling surface. A metal, e.g. B. titanium, or a metal alloy, The pellets produced serve as starting material for the production of consumable electrodes can. Such pellets, used to make them Scrap or processing residues are used, for example, mixed with titanium sponge and subsequently formed into consumable electrodes by a pressing process, which in a vacuum arc furnace can be melted down. The Zbaatz from titanium sponge has the advantage that when Pressing process much lower pressures are required than with the exclusive union of pellets would be the case. The pellets have for that

ao form of plates or solidified drops mn largest Dimensions between 6 and JO mm. In addition to electron beams, plasma beams are also used as an energy source in question. When using electron beams, the pellets can be made from metal as well as from

as refractory, non-metallic raw materials such as metal oxides are produced.

A method of the type mentioned is, for example, by the French patent I 359671 and the additional patent specification 84 316 known. In the known method, drops are removed from a starting material by means of electron beams in a vacuum abcschmoizen. which is fed to the melting zone in the form of an ingot or rod. At the At the end of the bar, a surface layer of molten material forms under the influence of electron beams Material that contracts to individual drops at the deepest point of the bar. the Drops then fall on a non-volatile cooling surface below the end of the bar, which is either used as inclined plane or designed as a rotating disk or roller. The melt droplets rest or slide on this cooling surface for a certain period of time and then fall into a collecting container. Such a method assumes that the cooling surface has a perfect surface finish and in particular does not have any impermissible roughness. A surface roughness, which exceeds a certain level !, leads to it.

that the individual pellets can no longer be removed from the cooling surface peel off and block them. As a result, the process comes to a standstill after a short time, with mostly the cooling surface is damaged and has to be replaced.

Experience has now shown that the known method described above the described Has lack of increasing surface roughness of the cooling surface during operation. Good reason this can be seen in the fact that vapors emanate from the highly heated, molten surface of the ingot, which condense on the cooling surface and lead to a vapor-deposited layer. By the inevitable scattering charge carrier beams will also hit the cooling surface, so that the evaporated Layers diffuse into the cooling surface, which are additionally roughened by the electron bombardment will. As the life of the cooling surface progresses, this effect increases in such a way that the