DE2150904B2

DE2150904B2 - Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem Elektronenstrahlofen

Info

Publication number: DE2150904B2
Application number: DE19712150904
Authority: DE
Inventors: Grigorij Bagradowitsch Asojanz; Anatolij Alexjewitsch Baranow; Petr Dmitriewitsch Gostryj; Lew Konstantinowitsch Kosyrew; Jurij Michajlowitsch Kriwoschlykow; Wasilij Semenowitsch Kultygin; Pawel Petrowitsch Kutscherenko; Leonid Fedorowitsch Ljubarez; Boris Alexjewitsch Mowtschan; Wjatscheslaw Wasilewitsch Nachabin; Boris Ewgenewitsch Kiew Paton; Igor Stepanowitsch Elektrostal Moskowskoj Oblasti Prjanischnikow; Alexandr Iwanowitsch Zaporosche Sapko; Georgij Nikolajewitsch Sergjew; Alexej Lawrentewitsch Tichonowskij; Wiktor Alexandrowitsch Timaschow; Andrej Alexjewitsch Tjulkin; Walentin Wasilewitsch Topilin; Oleg Nikolajewitsch Zaika
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1974-12-12
Also published as: AT310965B; DE2150904C3; DE2150904A1; SU349320A1; FR2116465A1; FR2116465B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen mit Schleusenkammer jnd Behandlungskammer, wobei der Elektronenstrahlofen eine Vorrichtung zur Zufuhr der Abschmelzelektrode und eine gekühlte Kokille aufweist, die Wechselvorrichtung aus einem gekühlten Kokillenboden, einem Aufnahmegefäß für den Abschmelzelektrodenrohling und -reste und aus einer Dichtung zwischen Schleusen- und Behandlungskammer besteht, die an einer Stange vertikal verschiebbar

und um eine vertikale Achse verschwenkbar ist. Eine 50 der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
solche Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungs- F i g. 2 den Schnitt H-Il aus F i g. 1.

schrift I 558 051 bekannt. F i g. 3 den Schnitt lll-III aus F i g. 2.

Bei der bekannten Vorrichtung ist es möglich, das Der gezeigte Elektronenstrahlofen zum Umschmel-Einbringen der Abschmelzelektrodenrohlinge sowie zen von Metallen oder Legierungen im Vakuum oder in die Entnahme der umgeschmolzenen Blöcke durch Ent- 55 einer Schutzatmosphäre enthält eine Behandlungskamhermetisierung des Elektronenstrahlofens vorzuneh- mer 1 mit einer gekühlten Kokille 2 und eine Vorrichmen. tung 3 zum Zuführen des umzuschmelzenden Rohlings

Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung je- 4 in die Schmelzzone des Ofens. Die erwähnte Behanddoch, daß der den Block tragende Kokillenboden und lungskammer I steht mit einer Schleusenkammer 5 in das den Rohling aufnehmende Aufnahmegefäß gegen- 60 Verbindung, die zum Einschleusen von Rohlingen und einander um einen Winkel von 180° versetzt sind, und Ausschleusen von fertigen Blöcken sowie eventuell deshalb sind relativ viele Betätigungen des drehbaren
Gliedes der Einrichtung zum Verschieben der Rohlinge
und Blöcke erforderlich, um die Blöcke zu entladen und
die Rohlinge für die
bringen.

Die erwähnten Kokillenböden und Aufnahmegefäße für die Rohlinge sind einseitig am Unterende der vertieines Abbrandes mit Kokillenböden 6 und Aufnahmegefäßen 7 zusammenwirkt, welche Abdichtungen 8 zu ihrer luftdichten Verbindung mit der Schleusenkammer

nächstfolgende Schmelze einzu- 65 5 aufweisen. Die Kokillenböden 6 für die Blöcke und

die Aufnahmegefäße 7 für die Rohlinge 4 und die Abbrände sind einseitig abgestützt an einer Wechselvorrichtung 9 mit Antriebsstangen 10 und 11 zum Drehen

um die vertikale Achse und zum Verschieben in vertikaler Richtung in der Behandlungskammer 1 befestigt.

Zur Wechselvorrichtung 9 gehört eine drehbare Hohlachse 12 mit einem Achshohlraum 13 für die Stange 11 und einem längsgerichteten Führungsschlitz 14 for einen Lenker 15, der die Stange 11 gelenkig mit einem Schlitten 16 verbindet, welcher zwei diametral einander gegenüberliegende Baueinheiten aus je einem Kokillenboden 6 und einem Aufnahmegefäß 7 mit gemeinsamer Abdichtung 8 trägt. Der Schlitten 16 und die beiden von ihm getragenen Baueinheiten machen die Wechselvorrichtung 9 aus.

Die Achsen der Kokillenböden 6, der Aufnahmegefäße 7, der Kokille 2 und der Vorrichtung 3 zum Zuführen des Rohlings in die Schmelzzone sind in gleichem Abstand von der Drehachse der Wechselvorrichtung 9 entfernt In der Behandlungskammer 1 ist ein Zwischenbehälter 17 in Form eines Tiegels vorgesehen, der jtarr auf der horizontal angeordneten Antriebsstange 18 befestigt ist und mittels dieser gedreht und hin- und herverschoben werden kann, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. Dieser Zwischenbehälter 17 dient zum Auffangen des beim Abschmelzen des Rohlings 4 anfallenden flüssigen Metalls und zum Eingießen desselben in die Kokille 2.

Die Kokille 2 ist durch Stützen 19 in der Behandlungskammer 1 befestigt. Über der Behandlungskammer 1 ist gleichachsig mit dem Zwischenbehälter 17 die Vorrichtung 3 zum Verschieben des umzuschmelzenden Rohlings 4 in vertikaler Richtung und zum Drehen um die vertikale Achse montiert. Im Oberteil der Behandlungskammer 1 ist weiterhin eine Kammer 20 mit Elektronenstrahlkanonen 21 vorgesehen. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums im Ofen sind Vakuumpumpen 22, 23 und 24 (F i g. 1) vorhanden. Der Ofen ist mit einem Steuerpult 25, einer Luke 26 zur Wartung des Ofens und mit einer Schauanlage 27 ausgestattet.

Die Schleusenkammer 5 ist mit einem Stutzen 28 versehen, der sie mit einer der erwähnten Vakuumpumpen verbindet.

Der Betrieb des Elektronenofens verläuft in folgender Weise.

Vor Beginn der Schmelze wird der Schlitten 16 so positioniert, daß eine seiner Baueinheiten mit einem Kokillenboden 6 und einem Aufnahmegefäß 7 in die Schleusenkammer 5 ragt und die Abdichtung 8 dieser Baueinheit die Schleusenkammer 5 von der Behandlungskammer 1 trennt. Dann wird die die Schleusenkammer 5 bildende Haube abgehoben und ein Rohling 4 in das Aufnahmegefäß 7 gesenkt. Darauf wird C¹¹C-Haube der Schleusenkammer 5 wieder aufgesetzt.

In der Schleusenkammer 5 und in der Behandlungskammer 1 wird nun ein Vakuum erzeugt, wonach der Schlitten 16 durch Verschiebung der Stange 11 in die untere Stellung gesenkt und die Hohlachse 12 durch Drehung der Antriebsstange 10 um 180° geschwenkt wird.

Damit ist der Kokillenboden 6 gleichachsig mit der Kokille 2 angeordnet und das Aufnahmegefäß 7 mit dem Rohling 4 steht unter der Vorrichtung 3.

Jetzt wird der Schlitten 16 durch die Stange 11 in die obere Siellung gehoben und dabei wird der Rohling 4 am Haken der Vorrichtung 3 aufgehängt. Gleichzeitig läuft der Kokilicnboden, 6 in den Hohlraum der Kokille 'υ 2 ein.

Ebenfalls gleichzeitig bewegt sich die zweite Baueinheit aus Kokilicnboden und Aufnahmegefäß in die Schleusenkammer 5 und deren Abdichtung 8 legt sich dichtend am unteren Ende der Schleusenkammer an. Dabei wird die Schleusenkammer wieder luftdicht von der Behandlungskammer 1 abgetrennt.

Der Schleusenkammer 5 wird Luft zugeführt, ihre Haube wird abgenommen und in das Aufnahmegefäß 7 der nächste Rohling 4 eingesetzt. Dann wird die Haube der Schleusenkammer 5 wieder aufgesetzt und diese durch die mit dem Stutzen 28 verbundene Pumpe evakuiert.

Der Zwischenbehälter 17, der vorher mittels der Stange 18 zur Seite verschoben wurde, um das Herausheben des Rohlings 4 aus dem ersten Aufnahmegefäß und dessen Befestigung an der Vorrichtung 3 nicht zu stören, wird jetzt in seine Arbeitsstellung zurückgebracht, d. h. so unter dem Rohling 4 positioniert, daß er das von diesem abschmelzende flüssige Metall auffängt und in die Kokille 2 weiterleitet.

Bei Beendigung der Schmelze wird der Rohlingrest (der Abbrand) durch die Vorrichtung 3 hochgehoben, damit er die Schwenkung des Zwischenbehälters 17 durch die Stange 18, die se.ne horizontale Drehachse darstellt, nicht stört; dabei fließt der Metallrest aus dem erwähnten Behälter in die Kokille 1 ab. Danach wird der Zwischenbehälter 17 wieder in Richtung der Achse der St?nge 18 seitlich verschoben und der Abbrand wird durch die Vorrichtung 3 in das Aufnahmegefäß gesenkt. Der Schlitten 16 wird nach unten gefahren, wobei der auf dem Kokiilenboden 6 stehende Block aus der Kokille nach unten herausbewegt wird.

Danach werden nacheinander der Antrieb der Stange 10. weicher die Hohlachse 12 mit dem Schlitten 16 um 180° schwenkt, sowie der Antrieb der Stange 11 eingeschaltet, der den Schlitten 16 wieder nach oben fährt. In der oberen Stellung des Schlittens 16 steht jetzt der Block auf dem ersten Kokillenboden 6 und der Abbrand im ersten Aufnahmtgefäß 7 in der Schleusenkammer 5. der Kokillenboden 6 der zweiten Baueinheit aber im Hohlraum der Kokille 2. Der zweite Rohling 4 wird dabei an der Vorrichtung 3 befestigt.

Das Enthermetisieren der Schleusenkammer 5. das Entnehmen des Blocks und Abbrandes sowie das Anordnen des nächstfolgenden Rohlings erfolgen wie beschrieben unter Erhaltung des Vakuums in der Behandlungskammer 1. Der Zwischenbehälter 17 wird regelmäßig abgeschoben und zur Schmelze in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Weiter verläuft der Betrieb in der oben beschriebenen Reihenfolge.

Das Umschmelzen des Rohlings 4 kann auch nach einem Verfahren oder Entstehen von Abbränden erfolgen. Dabei wird die Stirnfläche des neu zugeführten Rohlings auf das Niveau des Zwischenbehälters 17 eingestellt, in dem ein flüssiges Bad bereitet und in dieses der Abbrand des vorherigen Rohlings 4 eingeschmol-7.en wird. Nach dem Abkühlen des Bades wird der Rohling 4 durch die Vorrichtung 3 in seine Ausgangsstellung zur Schmelze hochgehoben. Die paarweise Anordnung der Kokillenböden mit den Aufnahmegefäßen für die Rohlinge mit gemeinsamer Luftschleusenabdichtung ermöglicht es, im Betr/cb des Vakuumofens mehrere Operationen zum Einschleusen der Rohlinge und Ausschleusen der Blöcke zu eliminieren wodurch die Leer/.eiten wesentlich verkürzt und die Ofenleistung erhöht wird.

Außerdem können diese Beschickungs- bzw. Entladungsopcrationen gleichzeitig mit dem Vorbereiten der Schmelze auf der gegenüberliegenden Seite der Wechselvorrichtung stattfinden. Auch dies trägt erheblich

zur Erhöhung der Ofenleistung bei und es wird eine kontinuierliche Arbeitsweise ermöglicht.

Durch die Anordnung der heb- und senkbaren Wechselvorrichtung auf einer drehbaren Hohlachse isl eine große Tragfähigkeit gewährleistet, da die Biegungsbclastungen nur von der steifen Hohlachse aufgenommen werden, die mit ihren beiden Enden im Gehäuse der ßchiindlungskammcr befestigt ist. Die Gelenkverbindung der Stange 11 mit dem Schlitten 16 stellt sicher, daß die Stange 11 des Antriebs für vertikale Verschiebungen von Kragarmbeanspruchungen frei bleibt. Damit ist die Lebensdauer der Stange 11 und ihrer Vakuumabdichtung wesentlich verlängert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

lcalen Stange befestigt, die zum Verschieben dieser Teile in vertikaler Richtung und zum Schwenken um die Stangenachse bestimmt ist. Daraus folgt, daß die Tragfähigkeit der Schleuseneinrichtung von der Steifigkeit der Stange abhängig ist. Außerdem gewährleistet das Umschmelzen des Abschmelzelektrodenrohlings direkt in der Kokille nicht die besten Ergebnisse in bezug auf die Güie der zu erzeugenden MetaJlblöcke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

kühlte Kokille aufweist, die Wechselvorrichtung aus io Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Wechsel- und Haltevorrichtung für eine meta'lische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen zu entwickeln, die durch Verkürzung der Rüstzeiten eine höhere Lei-15 stung aufweist und die von einer gedrängteren sowie einfacheren Bauart und leichter zu bedienen ist

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird hierzu erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Wechselvorrichtung eine drehbare Hohlachse mit einem in Längsrich'.u.iJ .erlaufenden Führungsschlitz für einen Lenker, der die im Achshohlraum befindliche Stange gelenkig mit einem Schlitten verbindet, aufweist, wobei beidseitig am Schlitten in symmetrischer Anordnung je ein gekühlter Kokillenboden, ein Aufnahmegefäß und je eine Abdichtung angebracht sind.

Eine solche Ausführung ermöglicht es, den Ofen in gedrungener Bauart, zuverlässig abgedichtet und für einfache Bedienung auszuführen. Außerdem werden infolge der verfahrensgerechten Ausbildung und der Tragfähigkeit des Antriebwerks die Leer- und Rüstzeit verringert und die Leistung des Ofens gesteigert.

Es ist zweckmäßig, oberhalb der wassergekühlten Kokille einen Zwischenbehälter anzubringen, der an einer Antriebsstange drehbar und längs derselben verschiebbar befestigt ist. Dieser dient dann zum Auffangen des beim Abschmelzen des Rohlings anfallenden flüssigen Metalls und zum Umgießen desselben in die Kokille.

Das Vorhandensein eines solcnen Zwischenbehälters verhindert, daß vom abschmelzenden Rohling abfallende Metallstücke in die Kokille gelangen können und ermöglicht es, die chemische Zusammensetzung des flüssigen Metalls auszugleichen und damit die Güte des zu erzeugenden Blocks zu erhöhen. Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g 1 den Grundriß eines Elektronenstrahlofens mit

1, Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen mit Schleusenkammer und Behandlungskainmer, wobei der Elektronenstrahlofen eine Vorrichtung zur Zufuhr der Abschmelzelektrode und eine ge-

htung aus

einem gekühlten Kokillenboden, einem Aufnahmegefäß für den Abschmelzelektrodenrohling und -reste und aus einer Dichtung zwischen Schleusen- und Behandlungskammer besteht, die an einer Stange vertikal verschiebbar und um eine vertikale Achse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselvorrichtung (9) eine drehbare Hohlachse (12,13) mit einem in Längsrichtung verlaufenden Führungsschlitz (14) für einen Lenker (15), der die im Achshohlraum (13) befindliche Stange (11) gelesüjg mit einem Schlitten (16) verbindet, aufweist, wobei beidseitig am Schlitten in symmetrischer Anordnung je ein gekühlter Kokillenboden (6), ein Aufnahmegefäß (7) und je eine Abdichtung (8) angebracht sind.
2. Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in tinem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oberhalb der wassergekühlten Kokille (2) angebrachten Zwischenbehälter (17), der an einer Antriebsstange (18) drehbar und längs derselben verschiebbar befestigt ist.