DE2805660C2 - Furnace for vacuum arc melting of reactive metals - Google Patents
Furnace for vacuum arc melting of reactive metalsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Öfen zum Vakutim-Lichtbogcnschmelzcn von reaktiven Metallen, wie Titan und Zirkonium und kann beim Schmelzen von hochschmelzenden Metallen, wie Wolfram und Molybdän. Verwendung finden.The present invention relates to vacuum arc melting furnaces of reactive metals such as titanium and zirconium and can be used when melting refractory metals such as tungsten and molybdenum. Find use.
Es ist ein Ofen zum Vakuum-Lichibogenschmclzcn von Titan oder Legierungen auf Titanbasis bekannt (s. Anlagenbau Nr. L l/A 03, April 1971. Firma Leybold Hcraeus). Dieser Ofen besitzt eine Vakuumkammer mit einem Deckel, in dem ein Elektrodenhalter oberhalb der Kühlkoküle befestigt ist. wobei die Kühlkoküle von unten mit einem abnehmbaren gekühlten Untersatz dicht abgeschlossen wird. Die Kühlräume der Kühlkokille, des Untersatzes urd des Elektrodenhalters sind mit einem Flüssigmetallwärmeträger (der eutektischen Legierung NaK) gefüllt.It is an oven for vacuum arc melting of titanium or titanium-based alloys known (see Plant Engineering No. L l / A 03, April 1971. Leybold Company Hcraeus). This oven has a vacuum chamber with a lid in which an electrode holder is placed above the Cooling coculum is attached. the cooling coculum from below with a removable cooled base is tightly closed. The cold rooms of the chill, the base and the electrode holder are with a liquid metal heat transfer medium (the eutectic alloy NaK).
Als Kühlmittel wird in der Vakuumkammer Wasser eines ersten Kühlkrcislaufes eingesetzt. Der Kühlraum der Kokille und der des Untersatzes sind untereinander und mit einer Ausdehnungskammer sowie durch Rohre mit einem getrennt aufgestellten luft- oder wassergekühlten Wärmetauscher eines zweiten Kühlkreislaufes verbunden. Der Kühlraum des Elektrodenhalters wird ebenfalls durch Rohre, jedoch mit einem anderen (eigenen) Wärmetauscher eines dritten Kühlkreislaufes, verbunden.Water from a first cooling circuit is used as the coolant in the vacuum chamber. The cold room the mold and that of the pedestal are among each other and with an expansion chamber as well as through pipes with a separately installed air- or water-cooled heat exchanger of a second cooling circuit tied together. The cooling space of the electrode holder is also made up of pipes, but with a different one (own) heat exchanger of a third cooling circuit, connected.
Für den Fall einer eventueMen thermischen Ausdehnung des Flüssigmetallvvärmeträgers ist der Ofen mit zwei mit einem inerten Gas (Argon) gefüllten Ausdehnungsgefäßen versehen. Außerdem ist in den Kreislauf der Kokille und des Untersatzes eine Vorrichtung zur Reinigung des Flüssigmetallwärmeträiü gers von Oxiden eingeschaltet. Infolge von Erosionsund Korrosionsangriffen auf die Rohrleitungen, die durch den umlaufenden Flüssigmetallwärmeträger hervorgerufen werden, kann jedoch während des Betriebes ein Auswurf flüssigen Alkalimetalls aus dem Außenteil is des Kreislaufs erfolgen. Diese Voraussage und die Kontrolle von Zerstörungen dieser Art sind recht beschränkt.In the case of thermal expansion eventue M en of Flüssigmetallvvärmeträgers the furnace is provided with two filled with an inert gas (argon) expansion vessels. In addition, a device for cleaning the liquid metal heat transfer from oxides is switched on in the circuit of the mold and the base. As a result of erosion and corrosion attacks on the pipelines, which are caused by the circulating liquid metal heat transfer medium, liquid alkali metal can be ejected from the outer part of the circuit during operation. This prediction and control of such destruction is quite limited.
Darüber hinaus ist es möglich, daß bei einer mangelhaften Reinigung der eutektischen Legierung die Rohrleitungen des Kühlkreislaufes der Kühlkoküle und des Untersatzes mit festen Oxiden des Wärmeträgers dicht verstopft werden, wodurch der Betrieb des Ofens gestört werden kann.In addition, it is possible that if the cleaning of the eutectic alloy is inadequate, the Pipelines of the cooling circuit of the cooling coke and the base with solid oxides of the heat carrier become tightly clogged, which may disrupt the operation of the furnace.
Aus diesem Grunde stellt der Betrieb des Außenteils 2ϊ des Kühlkreislaufcs mit einem Flüssigmetallwärmeträger eine gewisse Gefahr dar und demzufolge wird die Betriebssicherheit des Schmelzofens scharf herabgesetzt. Weiter kann die Zerstörung der Rohre im luft- oder wassergekühlten Wärmeaustauscher eine Explojo sion bzw. einen Brand hervorrufen.For this reason, the operation of the outer part 2ϊ of the Kühlkreislaufcs with a liquid metal heat transfer medium poses a certain danger and consequently the operational safety of the melting furnace is sharply reduced. Furthermore, the destruction of the pipes in the air or water-cooled heat exchanger can cause an explojo cause a fire.
Von den Erfindern wurde eine Einrichtung zumThe inventors created a device for
Vakuum-!.ichibogenschmel/en von Titan oder dessen Legierungen unter Ansat/biidung entwickelt, v. el chi:Vacuum - !. Ichibogenschmel / s of titanium or its Alloys developed under Ansat / formation, v. el chi:
ohne Außenieil des Kühlkreislauies im' einem i:liissi^-without outer part of the cooling circuit in one i : liissi ^ -
t'j mctallwärmeträger arbeitet.t'j mctallwärmeträger works.
Bei dieser Einrichtung befindet sich das Kühlmittel (die eutektische Legierung N.'K) nur im Kühlraum der mit der Ausdehnungskammer verbundenen Kokille. In diesen mit dem Kühlmittel gelullten Kühlraum ist ein •ίο wassergekühlter Wärmetauscher eingebaut, der ein Signal über eine eventuelle Leckage von Wasser oder cutcktischer Legierung NaK bei einer Störung an den Rohrleitungen des Wärmetauschers abgibt.With this device, the coolant (the eutectic alloy N.'K) is only in the cold room of the mold connected to the expansion chamber. In this cold room filled with the coolant there is a • ίο water-cooled heat exchanger installed, the one Signal of a possible leakage of water or Cutcktischer alloy NaK emits in the event of a malfunction in the pipes of the heat exchanger.
Der Versuch, eine mögliche Berührung von Wasser Trying to prevent possible contact of water
4i und der Legierung NaK mit konstruktiven Mitlein zu vermeiden und eine dauernde Überwachung der Dichtigkeit des Wärmetauschers w jhrend des Schmelzvorganges zu gewährleisten, bedingt jedoch einen etwa1· komplizierten Olenauibau und gewährleiste! keiner4i and the alloy NaK with constructive elements and to ensure constant monitoring of the tightness of the heat exchanger during the melting process, however, requires an approximately 1 · complicated oil construction and guarantees! none
r>u völlig sicheren Betrieb des Ofens. r > u completely safe operation of the furnace.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten.The purpose of the present invention is to eliminate the difficulties mentioned.
Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, einen Ofen zum Vakuum-Lichtbogenschmelzen von reaktiven Melallen zu schaffen, dessen Aufbau eine Explosionssicherheit des Ofens gewährleistet, die Betriebssicherheit des Ofens erhöht und eine bessere Bedienung ermöglicht.The invention is based on the object of a furnace to create vacuum arc melting of reactive melallen, the structure of which is explosion-proof of the furnace, increases the operational safety of the furnace and enables better operation.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei einem Ofen zum Vakuum-Lichtbogenschmelzen von reaktiven Mefallen der eine Kühlkoküle besitzt, wobei diese von unten mit einem abnehmbaren gekühlten Untersatz und von oben mit einer gekühlten Vakuumkammer dicht abgeschlossen wird und in dem Deckel der Vakuumkammer ein gekühlter Elektrodenhalter beweglich b5 befestigt ist und die Kühlräumc der Kühlkoküle des Untersatzes und des Elektrodenhalters mit einem Flüssigmetallwärmeträger gefüllt und mit einer Ausdehnungskammer verbunden werden und der Ofen mitThe object is achieved in that in a furnace for vacuum arc melting of reactive Mefallen which has a cooling cocule, which is of at the bottom with a removable cooled base and at the top with a cooled vacuum chamber is completed and a cooled electrode holder movable in the lid of the vacuum chamber b5 is attached and the Kühlräumc of the Kühlkoküle des Base and the electrode holder filled with a liquid metal heat transfer medium and with an expansion chamber connected and the oven with
einem Wärmeausiauschumlaufkreis einschließlich eines wassergekühlten Wärmeaustauschers versehen ist, gemäß der Erfindung im Ofen je ein Röhrenwärmeaustauscher im Kühlraum der Kokille, des Untersatzes, des Elektrodenhalters und der Vakuumkammer vorgesehen ist und mit einem dem Flüssigmetallwärmeträger und Wasser gegenüber chemisch !'eutralen Kühlmittel gefüllten Umlaufkreis verbunden sind, wobei zwischen der Innenwand der Kühlkokille und dessen Röhrenwärmetauscher eine Abschirmung in Form einer hohlen Zylindt-Aand angebracht ist und zwischen der Abschirmung und der Außenwand der Kühlkokille im Ober- und Unterteil Metallstreifen befestigt sind, die entlang mehrgängigen Schraubenlinien verlaufen und Kanäle bilden, denen gegenüber an der Außenseite der !■lühlkokiile elektromagnetische Förderer aufgestellt sind.a heat exhaust circulation circuit including one water-cooled heat exchanger is provided, according to the invention in each furnace a tubular heat exchanger provided in the cooling space of the mold, the base, the electrode holder and the vacuum chamber and with a coolant that is chemically neutral to the liquid metal heat transfer medium and water Filled circulation circuit are connected, between the inner wall of the cooling mold and its tubular heat exchanger a shield in the form of a hollow cylinder-aand is attached and between the shield and the outer wall of the chill in the upper and lower part metal strips are attached, which along run multi-thread helical lines and form channels opposite those on the outside of the ! ■ Lühlkokiile electromagnetic conveyors set up are.
Die Unterbringung von Röhrenwärmetauschern in den Kühlräumen der Kühlkokille, des Untersatzes, der Vakuumkammer und des Elektrodenhalters vereinfacht den Aufbau des Wäimetauschkreishufes des Ofens durch die Reduzierung der Anzahl von Armaturen. Rohren und Umwälzpumpen für die flüssige Legierung NaK. Bei einer Beschädigung der Wand des Röhrenwärmetauschers entstehen keine explosionsgefährlichen Situationen, weil die Legierung NaK dem Diphenylgemisch gegenüber, mit welchem die erwähnten Röhrenwärmetauscher gefüllt sind, chemisch neutral ist.The placement of tubular heat exchangers in the cold rooms of the chill, the pedestal, the The vacuum chamber and the electrode holder simplify the construction of the heat exchange circuit of the furnace by reducing the number of fittings. Tubes and circulation pumps for the liquid alloy NaK. If the wall of the tubular heat exchanger is damaged, there is no explosion hazard Situations because the alloy NaK compared to the diphenyl mixture with which the mentioned Tubular heat exchangers are filled, is chemically neutral.
Die Ausführung der Abschirmung mit einem mit Argon gefüllten Hohlraum ermöglicht es, im FaI!.; eines Durchbrennens der Abschirmungswand mit dem Lichtbogen eine Notmeldung zu erhalten.The design of the shielding with a cavity filled with argon makes it possible in the case of!.; one Burning through the shielding wall with the arc to receive an emergency message.
L1IC Abschirmung im Kühlraum der Kokille gemeinsam mit dessen Innen- und Außenwände;·! bii-k-n im Kühlraum der Kokille einen Wärmetauschkreislauf, eier die besten KühllH-dingungen für die Arheuswand ! innenwand) der Kiihlkokille beim Einsatz der l.e.üierung NaK als Kühlmittel gewährleistet.L 1 IC shielding in the cooling chamber of the mold together with its inner and outer walls; ·! bii-kn a heat exchange circuit in the cooling chamber of the mold, egg the best cooling conditions for the Arheus wall! inner wall) of the Kiihlkokille when using the leüie r ung NaK ensured as a coolant.
Das Vorhandensein von mehrgängigen Kanälen im oberen und unteren Teil des Kühlraumes der Kokille und deren gegenüberliegenden elektromagnetischen Förderern läßt es /u. die Legierung NaK in vorgegebener Richtung, nämlich längs der Wände der Kühikokille. einzuleiten. Dabei wird eine ausreichende Abkühlung der Wände erzielt. Die kühlung der Kokille m" einem den" Flussigmetaliwanneträger und Wasser gegenüber chemisch neutraler! Kühlstoff gewährleistet vul'iüe !•APlosionssieherlieit und erhöh' !'olglich die rletn. ^sicherheit des Kühimiiteluinlaufkreises.The presence of multi-pass channels in the upper and lower part of the cooling chamber of the mold and their opposing electromagnetic conveyors it / u. the alloy NaK in specified Direction, namely along the walls of the cooling mold. initiate. Sufficient cooling of the walls is thereby achieved. The cooling of the mold is one The "liquid metal pan carrier and water are chemically neutral! Coolant guarantees vul'iüe ! • APlosion security and possibly increase the rletn. ^ security of the Kühimiiteluin circuit.
[line solche Ausführung des Ofens schließt aus. JaB Wasser in die Schmelzkammer des Ofens und in die Legierung NaK geraten kann und gewährleistet Ii ine Betriebssicherheit des Ijmlaufkrcises und dessen einfachen Aulbau.[line excludes such a design of the furnace. Yes B. Water can get into the melting chamber of the furnace and into the NaK alloy and guarantees Ii ine Operational safety of the Ijmlaufkrcises and its simple structure.
Es ist zweckmäßig, im unteren Teil der hohlen Abschirmung einen Leckanzeiger in Form einer Vorrichtung mit Elektro-Kontakten vorzusehen.It is advisable to have a leak detector in the form of a in the lower part of the hollow shield Provide device with electrical contacts.
Falls die Abschirmung beschädigt wird und in deren Hohlraum Metall eindringt, spricht der Leckanzeiger an und gibt ein elektrisches Notsignal.If the shielding is damaged and metal penetrates into its cavity, the leak detector responds and gives an electrical emergency signal.
Es empfiehlt sich, an der hohlen Abschirmung einen Druckgeber vorzusehen, der elektrisch mit einem Störungsmelder verbunden wird.It is advisable to provide a pressure transducer on the hollow shield, which is electrically connected to a Malfunction indicator is connected.
Der an der Abschirmung vorhandene und mit dem Störungsmelder elektrisch verbundene Druckgeber ermöglicht es, ein Signal über die Beschädigung der Wand der hohlen Abschirmung rechtzeitig zu erhalten.The pressure transducer present on the shield and electrically connected to the malfunction indicator makes it possible to receive a signal about the damage to the wall of the hollow shield in a timely manner.
Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel eines Ofens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigtTo explain the invention, an exemplary embodiment of a furnace is described below with reference to FIG the drawings described. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ofens gemäß der Erfindung in einem vertikalen Längsschnitt,Fig. 1 is a schematic representation of the furnace according to the invention in a vertical longitudinal section,
F i g. 2 den unteren Teil der Abschirmung mit einem Leckanzeiger und einer Signallampe in einem vertikalen Schnitt undF i g. 2 the lower part of the shield with a leak detector and a signal lamp in a vertical one Cut and
Fig. 3 den oberen Teil der Kühikokille mit der Abschirmung und Metallstreifen, die entlang mehrgängigen Schraubenlinien verlaufen und Kanäle bilden, in axonometrischer Darstellung mit Ausschnitten.Fig. 3 shows the upper part of the cooling chill with the shield and metal strips which run along multiple threads Helical lines run and form channels, in axonometric representation with excerpts.
Der Ofen zum Vakuum-Lichtbogenschmelzen von reaktiven Metallen besitzt eine Kühlkokille 1 (Fig. 1). die von unten mit einem abnehmbaren gekühlten Untersatz 2 und von oben mi! einer gekühlten Vakuumkammer 3 mit einem Deckel 4 dicht abgeschlossen wird, wobei in dem Decke' der Vakuumkammer ein gekühlter Elektrodenhalter 5 mit einer selbstverzehrenden Elektrode 6 befestigt wird.The furnace for vacuum arc melting of reactive metals has a cooling mold 1 (Fig. 1). from below with a removable refrigerated base 2 and from above mi! a chilled Vacuum chamber 3 is tightly sealed with a lid 4, with the vacuum chamber in the ceiling cooled electrode holder 5 is attached to a consumable electrode 6.
Die Kühlkokille 1 verfügt über einen Metallschmelzraum 7 und einen Hohlraum 8 zwischen der Innenwand 9 und der Außenwand 10, durch welchen sich ein Kühlmittel bewegt. In diesem Hohlraum 8 ist ein Röhrenwärmetauscher 11 untergebracht, wobei zwischen diesem und der Innenwand 9 die Abschirmung 12 (Fig. 2 und 3) in Form einer hohlen Zylinderwand vorgesehen wird. Zwischen der Abschirmung 12 und der Außenwand 10 der Kühlkokille 1 sind im oberen und unteren Bereich derselben Metallstreifen 13 befestigt, die entlang mehrgängigen Schraubenlinien verlaufen und Kanäle 14 bilden. Gegenüber den Streifen sind an der Außenseite der Kühlkokille 1 elektromagnetische Förderer 15 (Fig. 1). zum Beispiel Wechselstromständer installiert, wobei diese ein elektromagnetisches Drehfeld erregen, das die Legierung NaK durch die helikoidalen Kanäle 14 (Fig. 3) und folglich durch den ganzen Umlaufkreis in Bewegung versetzt. Im unteren Teil der Abschirmung 12(F ig. 2) ist ein Leckanzcigcr 16 in Form einer Vorrichtung mit ZT-Kontakten vorgesehen, der elektrisch mit einer Signallampe 17 und einer Stromquelle 18 verbunden ist. Wenn das Flüssigmetall an die Kontakte des Leckanzeigers 16 bei einer Leckage des Flüssigmelallwärmeirägers gelangt, schließt sich der Stromkreis und dies wird von der Signallampe 17 gemeldet.The chill 1 has a metal melt space 7 and a cavity 8 between the inner wall 9 and the outer wall 10 through which a coolant moves. In this cavity 8 is a Tubular heat exchanger 11 housed, with the shield 12 between this and the inner wall 9 (Fig. 2 and 3) is provided in the form of a hollow cylinder wall. Between the shield 12 and the Outer wall 10 of the chill 1 are attached in the upper and lower areas of the same metal strips 13, which run along multiple helical lines and form channels 14. Opposite the stripes are on the outside of the chill 1 electromagnetic conveyor 15 (Fig. 1). for example AC stand installed, whereby these excite an electromagnetic rotating field, which the alloy NaK through the helicoidal channels 14 (Fig. 3) and consequently through the whole orbit set in motion. In the lower part of the shield 12 (Fig. 2) there is a leakage cigcr 16 provided in the form of a device with ZT contacts, the electrically with a signal lamp 17 and a Power source 18 is connected. When the liquid metal to the contacts of the leak detector 16 in the event of a leak of the liquid heat carrier, the closes Circuit and this is reported by the signal lamp 17.
Außerdem wird an der Abschirmung 12 (Fig. 1) ein Druckgeber 19 angebracht, der mit einem Störungsmelder (in der; Zeichnungen nicht dargestellt) elektrisch verbunden ist. Die Abschirmung 12 bildet einen geschlossenen Wärmetauschkreislauf, der mit Argon (Ar) mit einem Druck von max. 1,1 ata gefüllt ist und schützt den Röhrenwärmetauscher II gegen die Zerstörungsangriffe des Lichtbogens bei einem Durchbrennen der innenwand 9 der Kühlkokille 1. Das Argon wird in die Abschirmung 12 durch ein Rohr 20 eingeleitet. Der Druckgeber 1 (ein Manometer) spricht bei einem Druck unter 1,05 ata an.In addition, a on the shield 12 (Fig. 1) Pressure transmitter 19 attached, with a malfunction indicator (in the; drawings not shown) is electrically connected. The shield 12 forms a closed heat exchange circuit, which is filled with argon (Ar) with a pressure of max.1.1 ata and protects the tubular heat exchanger II against the destructive attacks of the arc in the event of a burnout the inner wall 9 of the chill 1. The argon is drawn into the shield 12 through a pipe 20 initiated. The pressure transmitter 1 (a manometer) responds to a pressure below 1.05 ata.
Im mittleren Teil der Außenwand 10 der Kühlkokille 1 ist ein Kompensator 21 für die Beseitigung von axialen Verformungsbeanspruchunger., die bei der Wärnieausdehnung der Kühlkokille 1 während des Schmelzens des Metalls im Ofen entstehen, vorgesehen.In the middle part of the outer wall 10 of the chill 1 is a compensator 21 for the elimination of axial Deformation stresses. That occur during thermal expansion the cooling mold 1 arise during the melting of the metal in the furnace, provided.
Der Kühlraum 8 der Kühlkokille 1 ist mit einem Flüssigmetallwärmeträger, zum Beispiel der eutektischen Legierung NaK mit einem unter 0°C liegenden Schmelzpunkt (—12°C) gefüllt. Der Röhrenwärmetauscher 11, der im Kühlraum der Kokille 1 untergebrachtThe cooling space 8 of the cooling mold 1 is provided with a liquid metal heat transfer medium, for example the eutectic one Alloy NaK filled with a melting point below 0 ° C (-12 ° C). The tubular heat exchanger 11, which is housed in the cooling chamber of the mold 1
ist, wird mit einem der Legierung NaK und einem Wasser gegenüber chemisch neutralen Kühlmittel (Wärmeträger) gefüllt. Als Kühlmittel können ionische und siliziumorganische Wärmeträger, zum Beispiel ein Diphenylgemisch aus 26,5 Gew.-% Diphenyl und 73,5Gew.-% Diphenylether mit einem Schmelzpunkt von +12,30C eingesetzt werden. Der abnehmbare gekühlte Untersatz 2 besitzt einen Hohlraum 22 zum Durchgang des Kühlmittels in weichem ein Röhrenwärmetauscher 23 untergebracht ist. Der Kühlraum 22 des Untersatzes 2 wird mit dem Kühlraum 8 der Kühlkokille 1 über einen flexiblen Schlauch 24 verbunden. Der obere Bereich des Kühlraumes 8 der Kühlkokille 1 hat seinerseits Verbindung über einen anderen flexiblen Schlauch 25 mit einer Ausdehnungskammer 26, die ein Manometer 27 besitzt.is filled with one of the alloy NaK and water, which is chemically neutral coolant (heat transfer medium). As a refrigerant and ionic organosilicon heat carrier, for example a Diphenylgemisch of 26.5 wt .-% of diphenyl and diphenyl ether 73,5Gew .-% can be used with a melting point of + 12.3 0 C. The removable cooled base 2 has a cavity 22 for the passage of the coolant in which a tubular heat exchanger 23 is housed. The cooling space 22 of the base 2 is connected to the cooling space 8 of the cooling mold 1 via a flexible hose 24. The upper region of the cooling space 8 of the cooling mold 1 is in turn connected via another flexible hose 25 to an expansion chamber 26 which has a manometer 27.
Das Manometer 27 ist auf einen Ansprechdruck unter 1,05 ata bei einer Zerstörung der Wand 9 der Kühlkokille 1 bzw. der Wand des Untersatzes 2 oder der Wand der Vakuumkammer 3 sowie auf einen Ansprechdruck von 1,6 bis 1,7 ata bei einer Verletzung der Dichtigkeit der Röhrenwärmetauscher eingestellt.The pressure gauge 27 is set to a response pressure below 1.05 ata in the event of the wall 9 being destroyed Chill 1 or the wall of the base 2 or the wall of the vacuum chamber 3 and a response pressure set from 1.6 to 1.7 ata in the event of a leak in the tubular heat exchanger.
Die Vakuumkammer 3 wird mit der Ausdehnungskammer 26 über einen Stutzen 28 verbunden.The vacuum chamber 3 is connected to the expansion chamber 26 via a connector 28.
Der Kühlraum 29 der Vakuumkammer 3 ist mit der Legierung NaK gefüllt, in welcher ein Röhrenwärmetauscher 30 angeordnet ist.The cooling space 29 of the vacuum chamber 3 is filled with the alloy NaK, in which a tubular heat exchanger 30 is arranged.
Der Kühlraum 31 des Elektrodenhalters 5 ist zu zwei Drittel mit einem Flüssigmetallwärmeträger gefüllt, wobei dieser einen Röhrenwärmetauscher 32 umfließt. Für die Überwachung des Druckes des Gaskissens (des Argonkissens) im gasgefüllten Raum 31 des Elektrodenhalters 5 ist ein Kontaktmanometer 33 vorgesehen, das auf einen Ansprechdruck unter 1,05 ata eingestellt ist.The cooling space 31 of the electrode holder 5 is two thirds filled with a liquid metal heat transfer medium, this flowing around a tubular heat exchanger 32. To monitor the pressure of the gas bag (des Argon cushion) in the gas-filled space 31 of the electrode holder 5, a contact manometer 33 is provided which is set to a response pressure below 1.05 ata.
Die Röhrenwärmeaustauscher 11, 23, 30 und 32 sind untereinander mittels Rohren 34 verbunden, die in einen Wärmeaustauscher 35 für die Kühlung des Diphenylgemisches mit Wasser einlaufen, wobei das Diphenylgemisch im Kreislauf unter Wirkung einer Pumpe 36 umläuft.The tubular heat exchangers 11, 23, 30 and 32 are connected to one another by means of pipes 34 which are fed into a heat exchanger 35 for cooling the diphenyl mixture run in with water, the diphenyl mixture in the circuit under the action of a pump 36 running around.
Der Kreislauf enthält ein Ausdehnungsgefäß 37. das mit Stickstoff oder Argon gefüllt ist und in welchem der Druck des Gasmediums von einem Kontaktmanometer 38 überwacht wird, wobei das Manometer auf das Ansprechen bei einer Senkung des Druckes unter den vorgegebenen Betriebsdruck um 0,2 oder 0,3 ata eingestellt ist und ein Signal über Undichtigkeit des Diphenyigemischkreislaufes sowie auch der Wärmeaustauscher der einzelnen Ofeneinheiten erteilt. Für den Ablaß des Diphenylgemisches ist ein Gefäß 39 vorgesehen.The circuit contains an expansion vessel 37. which is filled with nitrogen or argon and in which the Pressure of the gas medium is monitored by a contact manometer 38, the manometer on the Response when the pressure drops below the specified operating pressure by 0.2 or 0.3 ata is set and a signal about the leakage of the diphenyige mixed circuit as well as the heat exchanger of the individual furnace units. A vessel 39 is used to drain the diphenyl mixture intended.
Das Wasser wird in den wassergekühlten Wärmetauscher 35 mittels einer Pumpe 40 aus einem Behälter 41 gepumpt.The water is fed into the water-cooled heat exchanger 35 by means of a pump 40 from a container 41 pumped.
Nachdem die selbstverzehrende Elektrode 6 (Fig. 1) am Elektrodenhalter 5 befestigt ist und das Vakuum im Ofen den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird Spannung am Ofen angelegt und der Schmelzprozeß des Metalls eingeleitet Je nach dem Verbrauch der Elektrode 6 und dem Wachstum des Blockes versetzt sich die Brennzone des Lichtbogens allmählich aufwärts. Dabei nehmen die Innenwand 9 der Kühlkokille 1 sowie die Wände des Untersatzes 2. der Vakuumkammer 3 After the consumable electrode 6 (Fig. 1) is attached to the electrode holder 5 and the vacuum in the furnace has reached the specified value, voltage is applied to the furnace and the melting process of the metal is initiated. Depending on the consumption of the electrode 6 and the growth of the block the burning zone of the arc gradually increases. The inner wall 9 of the chill 1 and the walls of the base 2 take up the vacuum chamber 3
, und des Elektrodenhalters 5 die vom Lichtbogen entwickelte Wärme auf und übertragen dieselbe auf den Flüssigmetallwärmeträger und danach über die Wärmetauscher der Ofeneinheiten auf das Diphenylgemisch. das im geschlossenen Wärmetauschkreislauf umläuft., and the electrode holder 5, the heat developed by the arc and transfer the same to the Liquid metal heat transfer medium and then to the diphenyl mixture via the heat exchangers of the furnace units. that circulates in a closed heat exchange circuit.
in Das im wassergekühlten Wärmetauseher 35 gekühlte Diphenylgemisch wird mit Hilfe der Pumpe 36 über die Rohre 34 in die Wärmetauscher der Ofeneinheiten zurückgeführt.In that cooled in the water-cooled heat exchanger 35 Diphenyl mixture is with the help of the pump 36 on the Pipes 34 returned to the furnace unit heat exchangers.
Die Wärmeübertragung in dem Elektrodenhalter 5,The heat transfer in the electrode holder 5,
ii der Vakuumkammer 3 und dem Untersat/ 2 erfolgt bei freier Konvektion der Legierung NaK in den Kühlräumen. ii of the vacuum chamber 3 and the Untersat / 2 takes place at Free convection of the NaK alloy in the cold rooms.
In der Kühlkokille 1, dem am höchsten wärmebelasteten Ofenteil, in welcher die freie Konvektion für die Aufrechlerhaltung einer vorgegebenen Temperatur (250° bis 3000C) an der Innenwand 9 nicht ausreicht. wird die Zirkulation des Flüssigmetallwärmeträgers mit Hilfe von den elektromagnetischen Förderern 15 verwirklicht. Die Förderer zwingen den Flüssigmetallwärmeträger, indem sie ihn durch mehrgängige helikoidale Kanäle in Drehbewegung versetzen, den Kreislauf zu durchlaufen.In the chill mold 1, the heat-loaded at the highest part of the oven in which the convection of the Aufrechlerhaltung a predetermined temperature (250 ° to 300 0 C) at the inner wall 9 is not sufficient. the circulation of the liquid metal heat carrier is carried out with the aid of the electromagnetic conveyors 15. The conveyors force the liquid metal heat transfer medium to pass through the circuit by causing it to rotate through multiple helicoidal channels.
Auf diese Weise wird der Wärmeübergang im Kühlraum der Kühlkokille viel intensiver. Durch die
elektromagnetischen Förderer 15. die an den Stirnwänden der Kühlkokille 1 angebracht sind, wird die
Wirkung des Drehfeldes auf den Lichtbogenschmelzprozeß und die Erstarrung des Blockes beseitigt.
Zu Beginn des Schmelzvorganges, wenn der Lichtbogen im unteren Bereich der Kühlkokille 1 brennt, wird
der obere elektromagnetische Förderer 15 betrieben.In this way, the heat transfer in the cooling chamber of the chill mold is much more intensive. The effect of the rotating field on the arc melting process and the solidification of the block is eliminated by the electromagnetic conveyors 15, which are attached to the end walls of the chill 1.
At the beginning of the melting process, when the arc burns in the lower area of the chill 1, the upper electromagnetic conveyor 15 is operated.
Nachdem der Schmelzvorgang oberhalb der Mittellinie der Kühlkokille 1 abzulaufen beginnt, erfolgt automatisch eine Umschaltung und der untere Förderer 15 schaltet zu, wobei der obere abgestellt wird. Am Ende des Schmelzvorganges wird die Spannung am Ofen abgeschaltet, das Kühlsystem arbeitet jedoch weiter. Bei einem Durchbrand der Innenwand 9 der Kühlkokille 1 oder der Wand des Untersatzes 2 spricht das Kontaktmanometer 27 der Ausdehnungskammer 26 an.After the melting process begins to run above the center line of the chill 1, it takes place automatically a switchover and the lower conveyor 15 switches on, whereby the upper one is switched off. At the end During the melting process, the voltage on the furnace is switched off, but the cooling system continues to work. at a burn through of the inner wall 9 of the cooling mold 1 or the wall of the base 2 speaks for itself Contact pressure gauge 27 of the expansion chamber 26.
Der Ofen wird automatisch stillgelegt.The furnace is automatically shut down.
Falls die Schutzabschirmung 12 beschädigt wird.If the protective shield 12 is damaged.
spricht der Kontaktleckanzeiger 16 an und erteilt ein Signal zur automatischen Abschaltung des Ofens. Dabei zeigt das Manometer 19 einen entsprechenden Druckwert an. the contact leak indicator 16 responds and issues a signal for the automatic shutdown of the furnace. Included If the manometer 19 shows a corresponding pressure value.
Das Kontaktmanometer 33 meldet eine Undichtigkeit oder eine Zerstörung des Eiektrodinhaiters S.The contact manometer 33 reports a leak or destruction of the electric holder S.
Der erfindungsgemäße Ofen zum Vakuum-Lichtbogenschmelzen von reaktiven Metallen in Verbindung mit den darin eingesetzten Kontaktmeldegeräten ermöglicht es, einer Explosion beim Durchbrennen der Wand der Kühlkokille 1 vorzubeugen sowie die Bedienungs- und Betriebssicherheit des Ofens zu erhöhen. The furnace according to the invention for vacuum arc melting of reactive metals in conjunction with the contact reporting devices used therein makes it possible to prevent an explosion when the wall of the chill 1 burns through and to increase the operational safety of the furnace.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782805660 DE2805660C2 (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Furnace for vacuum arc melting of reactive metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782805660 DE2805660C2 (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Furnace for vacuum arc melting of reactive metals |
Publications (2)
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|---|---|
| DE2805660A1 DE2805660A1 (en) | 1979-08-16 |
| DE2805660C2 true DE2805660C2 (en) | 1982-05-19 |
Family
ID=6031636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782805660 Expired DE2805660C2 (en) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | Furnace for vacuum arc melting of reactive metals |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19705458A1 (en) * | 1997-02-13 | 1998-08-20 | Leybold Systems Gmbh | Crucible for inductive melting or overheating of metals, alloys or other electrically conductive substances |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
1978
- 1978-02-10 DE DE19782805660 patent/DE2805660C2/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19705458A1 (en) * | 1997-02-13 | 1998-08-20 | Leybold Systems Gmbh | Crucible for inductive melting or overheating of metals, alloys or other electrically conductive substances |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2805660A1 (en) | 1979-08-16 |
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