DE2150904C3 - Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem Elektronenstrahlofen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechsel- und Haltevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 58 051 bekannt.

Bei der bekannten Vorrichtung ist es möglich, das Einbringen der Abschmelzelektrodenrohlinge sowie die Entnahme der umgeschmolzenen Blöcke unter Aufrech (erhaltung des Vakuums im Elektronenstrahlofen vorzunehmen.

Nachteilig im bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch, daß der den Block tragende Kokillenboden und das den Rohling aufnehmende Aufnahmegefäß gegeneinander um einer. Winkel von 180" versetzt sind, und deshalb sind relativ viele Betätigungen des drehbaren Gliedes der Einrichtung zum Verschieben der Rohlinge und Blöcke erforderlich, um die Blöcke /u entladen und die Rohlinge für die nächstfolgende Schmelze einzubringen.

Die erwähnten Kokillenboden und Aufnahmegefäße für die Rohlinge sind einseitig am Unterende der vertikalen Stange befestigt, die zum Verschieben dieser Teile in vertikaler Richtung und zum Schwenken um die Släfigenachse bestimmt ist. Daraus folgt, daß die Tragfähigkeit der Schleuseneinrichtung von der Steifigkeif der Stange abhängig ist, Außerdem gewährleistet das Umschmelzen des Abschmerzeiektrodenrohlings direkt in der Kokille nicht die besten Ergebhisse in bezug alif dieGüleclef'2Ii erzeugenden Mclallblöcke

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, unier Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Wechsel" und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen zu entwickeln, die durch Verkürzung der Rüstzeiten eine höhere Leistung aufweist und die von einer gedrängteren sowie einfacheren Bauart und leichter zu bedienen ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird hierzu erfindungsgen 3ß vorgeschlagen, daß die Wechselvorrichtung eine drehbare

ίο Hohlachse mit einem in Längsrichtung verlaufenden Führungsschlitz für einen Lenker, der die im Achshohlraum befindliche Stange gelenkig mit einem Schlitten verbindet, aufweist, vobei 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 Antriebswerks 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 solchen 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

Fig. I den Grundriß eines Elekuanensirahlofens mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. F i g. 2den Schnitt If-II aus Fig. 1. F ι g. 3 den Schnitt IiI-III aus F i g. 2. Der gezeigte Elektronenstrahlofen zum Umschmelzen von Metallen oder Legierungen im Vakuum oder in einer Schutzatniusphäre enthält eine Behandlungskainmer 1 mit einer gekühlten Kokille 2 und eine Vorrichtung 3 zum Zuführen des um/uschmelzenden Rohlings 4 in die .Schmelzzone des Ofens. Die erwähnte Behandlungskammer 1 steht mil einer Schleusenkammer 5 in Verbindung, die zum Einschleusen von Rohlingen und Ausschleusen von fertigen Blöcken sowie eventuell eines Abbrandes mit Kokillenboden 6 und Aufnahmegefäßen 7 zusammenwirkt, welche Abdichtungen 8 zu ihrer luftdichten Verbindung mn der Schleusenkammer 5 aufweisen Die Kokillenböden 6 für die Blocke und die Aufnahmegefäße 7 für die Rohlinge 4 und die Abbrände sind einseitig abgestützt an einer Wechselvorrichtung 9 mit Ar.triebsslangen 10 und 11 zum Drehen um die vertikale Achse und zum Verschieben in vertikaler Richtung in der Behandlungs= kammer 1 befestigt.

Zur Wechselvorrichtung 9 gehört eine drehbare Hohlachse 12 mit einem Achsliöhlraurri 13 für die Stange 11 Und einem !ausgerichteten Führungsscliiif/.

14 für einen Lenker 15, der die Stange 11 gelenkig mit einem Schlitten 16 Verbindet, Welcher Zwei diametral einander gegenüberliegende Saueinheiten aus je einem Kokiliehboden 6 und einem Aüfnahmegefäß 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 starr 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 (Fig. 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 sich mit einer der erwähnten Vakuumpumpen verbinde!.

Der Betrieb des Elektronenofens verlauf; in folgender Weise.

Vor Beginn der Schmelze wird der Schlitten 16 so eingestellt, daß eine seiner Baueinheiten mit dem paarweise angeordneten Kokillenboden 6 und 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 die Haube der Schleusenkammer 5 wieder aufgesetzt.

In der Schleusenkammer 5 und ·η der Behandlungskammer 1 wird nun ein Vakuum erzeugt, wonach de^r Schlitten 16 durch Verschiebung der Stange 11 in die untere Stellung gesenkt und die Hohlachse 12 durch Drehung der Antriebsstange 10 um 180¹ 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.

)et/t wird der Schlitten 16 durch die Stange 11 in die obere Stellung gehoben und dabei wird der Rohling 4 am H.iken der Vorrichtung 3 aufgehängt. Gleichzeitig läuft der Kokillenboden 6 in den Hohlraum der Kokille 2 ein.

F.benfalls gleichzeitig bewegt sich die zweite Baueinheit aus Kokillenboden 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 v/ifd abgenommen Und in das Aufhahffiegefäß 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 durch die Vorrichtung 3 hochgehoben, damit er die Schwenkung des Zwischenbehälters 17 durch die Stange 18, die seine 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 Stange IS seitlich verschoben und der Abbrand wird durch die Vorrichtung 3 in das Aufnahmegefäß gesenkt. Der Schlitten 16 wird nach unten .'.'fahren, wobei der auf dem Kokillenboden 6 stehende Block aus der Kokille nach unten herausbewegt wird.

Danach werden nacheinander der Antrieb der Stange 10 welche die Hohlachse 12 mit dem Schlitten 16 um 180' chwenkt, 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 Aufnahmegefäß 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 Fluten der Schleusenkammer 5. das Entnehmen des Blocks und des Rohlingrestes sowie das Anordnen des nächstfolgenden Rohlings erfolgen wie beschrieben unter Aufrechterhaltung des Vakuums in der Behandlungskammer 1 Der Zwischenbehälter 17 wird regelmäßig abgeschoben und zur Schmelze in seme 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 eingeschmolzen 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 Luftschleusenabdichturg ermöglicht es, im Betrieb des VaI --.uTiofens mehrere Operaiionen zum Einschleusen der Rohlinge und Ausschleusen der Blöcke zu eliminieren, wodjrch die Leerzeiten wesentlich verkürzt und die Ofenleistung erhöht wird.

Außerdem können diese Beschickungs- bzw. Entladungsoperationen gleichzeitig mit dem Vorbereiten der Schmelze auf der gegenüberliegenden Seite der Wechselvorrichtung stattfinden. Auch dies trägt erheblich zur Erhöhung der Ofenleistung bei und rs wird eine kontinuierliche Arbeitsweise ermöglicht.

Durch die Anordnung der heb- und senkbaren Wechselvorrichtung auf einer drehbaren Hohlachse ist eine große Tragfähigkeit gewährleistet, da die Biegungsbelastung nur von der steifen Hohlachse aufgenommen werden, die mit ihren beiden Enden im Gehäuse der Behandlungskammer befestigt ist, Die

Gelenkverbindung der Stange U 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 Il und ihrer Vakuumabdichtung wesentlich Verlängert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen mit Schleusenkammer und Behandlungskammer, wobei der Elektronenstrahlofen eine Vorrichtung zur Zufuhr der Abschmelzelektrode und eine gekühlte Kokille aufweist und die Wechselvorrichtung mit einem gekühlten Kokillenboden, einem Aufnahmegefäß für den Abschmelzelektrodenrohling und -rest und mit einer Dichtung zwischen Schleusen- und Behandlungskammer versehen ist und an einer Stange vertikal verschiebbar und um eine vertikale Achse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselvorrichtung (9) eine drehbare Hohlachse (13, 13) mit einem in Längsrichtung verlaufenden Führungsschlitz {ii) für einen Lenker (15), der die im Achshohlraum (13) befindliche Stange (11) gelenkig mit einem Schlitten (16) verbindet, aufweist, wobei der Schliiien zwei diametral einander gegenüberliegende Baueinheiten aus je einem Kokillenboden (6) und einem Aufnahmegefäß (7) mit gemeinsamer Abdichtung (8) trägt.

2. Wechsel- und Haltevorrichtung für eine metallische Abschmelzelektrode in einem unter Vakuum oder Schutzgas betriebenen Elektronenstrahlofen nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen oberhalb der wassergekühlten Kokille (2) angebrachten Zwisrhenbel ",lter (17), der an einer Antriebsstange (18) drehbar und längs derselben verschiebbar befestigt ist.