DE2527953A1

DE2527953A1 - Verfahren zum zusetzen reaktiver metalle zu einem gusstueck aus geschmolzenem metall

Info

Publication number: DE2527953A1
Application number: DE19752527953
Authority: DE
Inventors: Robert B Herchenroeder; Howard Joseph Klein
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-23
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276124B1; IT1036360B; SE7507258L; CA1058378A; US3910341A; JPS5148723A; SE412711B; FR2276124A1; GB1519783A

Description

PATENTANWALT

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23. Juni 1975 Gsy/Ra.

Cabot Corporation, Boston* Massachusetts, USA

Vorfahren zum Zusetzen reaktiver Metalle zu einem Gußstück aus geschmolzenem Metall

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Zusetzen von reaktiven Metallen zu Metallschmelzen, insbesondere zum Zusetzen von reaktiven Metallen zu einem Gußstück aus geschmolzenem Metall, wie einer Elektrode für das Wiederaufschmelzen unter Verwendung von Schlacke (SSR-Verfahren)> zum Wiederaufschmelzen im Vakuumbogen, zum V/iederaufschmelzen im Plasmabogon, zum Wiederaufschmelzen mittels eines Elektronenstrahles oder mittels ähnlicher Verfahren.

Schwierigkeiten beim Zusatz reaktiver Metalle zu Schmelzbädern sind seit langem bekannt. Es ist bekannt, daß bei den üblichen Verfahren größere Anteile des zugesetzten reaktiven Metalles verlorengehen durch Berührung mit den feuerfesten Auskleidungen, mit Schlacke und mit Luft. Es ist ebenfalls bekannt, daß bei einer Reihe von nacheinander hergestellten Gußstücken, denen ein reaktives Metall zugesetzt worden war, deutlich Unterschiede zwischen den einzelnen Gußstücken bestehen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusetzen von reaktiven Metallen, wie Lanthan, beseitigt diese Schwierigkeiten.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß so verfahren, daß ein längliches, das reaktive Metall enthaltende Stück etwa senkrecht vom Boden bis nach oben in einer Form angebracht wird- Dram füllt man die Form mit dem geschmolzenen Metall. Vorzugsweise wird ein mit dem reaktiven Metall oder einer Legierung dieses Metalls gefülltes Rohr axial so in die Form gebracht, daß beim Ansteigen der Metallschmelze in dar Form das Rohr abschmilzt und das reaktive Metall in die Schmelze wandert.

In einigen Fällen kann es angebracht sein, das reaktive Metall in die gegossene Elektrode als Kern einzuarbeiten, so daß es beim anschließenden Wiederaufschmelzen der Elektrode freigesetzt wird, und nicht während des Gießens der Elektrode. In solchen Fällen wird ein Rohr oder ein Stück, beispielsweise dickwandiger Konstruktion, verwendet, so daß es nicht in dem geschmolzenen Metall sich verteilt, sondern beim Abkühlen des Metalles als länglicher Kern in diesem verbleibt und erst beim anschließenden Wiederaufschmelzen freigesetzt wird.

Es ist vorteilhaft, vor dem Einfüllen des geschmolzenen Metalls in die Form diese mit einem inerten Gas wie Argon auszuspülen.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1.

Die Figuren geben eine Form 10 für die Herstellung einer ESR-Elektx'ode v/ieder. Die Form steht auf einem Träger 11, von üblicher Form. Ein Rohr 12, das mit der Legierung 13 aus Lsrsihsn und Silizium oder mit einem anderen reaktiven Metall oder einer arideren Legierung gefüllt ist, hängt an der Kette 14 von dein Boden des Trichters 15 herab. In den Trichter wird das geschmolzene Metall eingegossen und fließt durch die Düsen 16 in die Form 10. Die Fora 10 wird mit einem inerten Gas ausgespült. Beim Ansteigen der Metallschmelze 17 in der Form 10 schir.ilz-t das Rohr 12 und das reaktive Metall wird in dem äuiJercn Ketall gelöst.

E? ist klar, daß das längliche Teil nicht ein Rohr zu sein b:.\ acht, das lüit dem reaktiven Metall gefüllt ist. Es kann &uch ein anderes Teil aus dem reaktiven Metall in einer brauchbaren Matrix sein.

D&.S Rohr 12 kann entlang seiner Länge verengt sein, so daß Abteile mit dem reaktiven Metall entstehen und dieses am Ausfließen aus dorn Ende verhindern, wenn beim Eingießen der Schmelze das Ende abschrailzt. Diese Einengungen können bewirkt sein durch Abkneifen, Krempeln oder andere Verfahren in Abständen entlang der Länge des Rohres. Dadurch ist es auch möglich, nacheinander abgemessene Mengen des reaktiven Metalles in die Metallschmelze während ihres Ansteigens in der Form zu bringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine Anzahl von Vorteilen gegenüber dem Stande der Technik mit sich. Diese Vorteile sind:

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A) Das Lanthan oder die Zusätze von anderen reaktiven Metallen werden gleichmäßig vom Boden bis nach oben in der gegossenen Elektrode verteilt;

B) kein reaktives Metall geht verloren durch Umsetzung mit hitzebeständigen Stoffen, wie sie in Gießpfannen, öfen oder Trichtern verwendet werden, da die Berührungsfläche des reaktiven Metalles mit der Metallschmelze mit keramischen Stoffen nicht in Kontakt steht;

C) da Schlacke zusammen mit dem reaktiven Metall nicht zugegen ist, und keine Verluste durch Umsetzung mit der Schlacke eintreten;

D) da die Umsetzung des reaktiven Metalls mit Luft minimal ist, weil die Zusätze zu der Metallschmelze nach dem Eintauchen in die geschmolzene Legierung nicht mit Luft in Berührung kommen, und weil die ursprünglich in der Form enthaltene Luft durch Spülen mit Argon oder einem anderen inerten Gas entfernt wird;

E) weil Verluste durch Umsetzung mit Luft und hitzebeständigen Stoffen minimal sind, und v/eil deshalb Einschlüsse von unerwünschten Oxyden in der Elektrode minimal sind;

F) weil die Ausbeute an reaktivem Metall hoch ist, muß weniger von diesem zugegeben werden, was die Kosten insbesondere bei Verwendung teuerer Elemente wie Yttrium oder Lanthan herabsetzt;

G) weil weniger des reaktiven Metalles benötigt wird, ebenso weniger der legierenden Elemente wie Eisen, Nickel, Chrom, Silizium, Aluminium, usw., so daß der Gehalt an diesen Elementen leichter geregelt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Zusetzen reaktiver Metalle zu einem Gußstück aus geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet:

(a) daß man das reaktive zuzusetzende Metall zu einem länglichen Stück ausformt, dessen Länge praktisch der Höhe des Gußstückes aus dem Metall entspricht;

(b) daß man das so geformte reaktive Metall in einer Form auffängt;

(c) daß man das geschmolzene Metall um das geformte reaktive Metall herum eingießt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das geschmolzene Metall um das geformte reaktive Metall herum erstarren läßt, wobei dieses als Kern erhalten bleiM.

3. Verfahx'en nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das reaktive Metall in Form eines Rohres verwende welches eine Legierung des reaktiven Metalles enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Form vor dem Eingießen der Metallschmelze mit einem inerten Gas ausspült.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Gas Argon verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man als reaktives Metall Lanthan oder eine Lanthanlegierung verwendet.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als reaktives Metall Yttrium oder ci.ro
Legierung von Yttrium verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das reaktive Metall zu einem länglichen Stab in einer verträglichen Matrix formt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das das reaktive Metall enthaltende
Gußstück zu einer Elektrode vervjendet, die bei dem ESR-Verfahren, im Vakuumbogen, im Plaamabogen oder im Elektronenstrahl wieder aufgeschmolzen wird.

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