DE3334733A1 - Verfahren und anlage zum herstellen von hochreinen legierungen - Google Patents

Verfahren und anlage zum herstellen von hochreinen legierungen

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DE3334733A1 DE19833334733 DE3334733A DE3334733A1 DE 3334733 A1 DE3334733 A1 DE 3334733A1 DE 19833334733 DE19833334733 DE 19833334733 DE 3334733 A DE3334733 A DE 3334733A DE 3334733 A1 DE3334733 A1 DE 3334733A1
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/15—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using vacuum

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
in Essen
Verfahren und Anlage zum Herstellen von hochreinen Legierungen
Bei einem bekannten Verfahren wird das die Legierung bildende Ausgangsmaterial in einem Induktionstiegel erschmolzen, einer Vakuumbehandlung unterzogen und anschließend in einen widerstandsbeheizten Gießtrichter abgegossen, aus dem es unter Bildung einer bestimmten metallostatischen Höhe abgegossen und z. B. durch ein Verdüsungssystem in eine Verdüsungskainmer gelangt. Bei diesem Verfahren können - insbesondere in der Anfangsphase des Abgießens, in der sich noch keine metallostatische Höhe im Gießtrichter eingestellt hat - keramische Teilchen der Auskleidung des Indüktionstiegels und Schlackenteilchen - letztere auch beim Leerfließen des Gießtrichters - in den Verdüsungsraum gelangen.
Weiterhin besteht bei diesem Verfahren die Gefahr, daß das flüssige Material mit der Auskleidung des Gießtrichters unter Bildung weiterer Verunreinigungen reagiert, die mit in das Endprodukt gelangen.
Es ist auch bekannt, das die Legierung bildende Ausgangsmaterial in einem Induktionstiegel mit einer im Boden angeordneten Ausflußöffnung zu erschmelzen, wobei die Bodenöffnung durch eine entsprechende Stopfenanordnung verschließbar ist. Bei diesem Verfahren bleiben zwar die Schlackenteilchen weitgehend an der Oberfläche der Schmelze, es besteht jedoch die Gefahr, daß die Verschließanordnung sowohl bei der Beschickung des Tiegels mit dem festen Ausgangsmaterial beschädigt wird, als
auch, daß die dichtenden Flächen der "Verschließanordnung, d. h. sowohl des schließenden Teils als auch der AusflußÖffrmng, bei der ständig iir. Induktionsti-egel erzeugten Durchv.'irbelung c-.,r Schmelze erodiert, verjon.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von hochreinen Legierungen anzugeben, bei dessen Anwendung der Reinheitsgrad der Legierung verbessert wird und durchgehend über die ganze Gießphase einhaltbar ist. Weiter soll eine Anlage zum Herstellen des Verfahrens geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Während durch die von dem Induktionstiegel in der Schmelze erzeugte Durchwirbelung ständig die zur Vakuumbehandlung erwünschte Bewegung des Schmelzbades vorhanden ist, wird das Material in dem weiteren Schmelzaggregat strömungsmäßig in Ruhe gehalten. Dadurch können die nichtmetallischen Verunreinigungen, ihrem Auftrieb entsprechend, an die Oberfläche gelangen und dort verbleiben. Die in dem zweiten Schmelzaggregat befindliche Schmelze erfährt also gegenüber den Bedingungen im Induktionstiegel einen höheren Reinheitsgrad. Da sich die Anreicherung der nichtmetallischen Verunreinigungen bereits vor dein Abfließen durch die unten gelegene Ausflußöffnung an der Oberfläche der Schmelze befindet, fließt vom Beginn des Öffnens an ein hochreines Legierungsmaterial. Das Ausfließen der nichtmetallischen Verunreinigungen kann durch rechtzeitiges Betätigen der Verschließanordnung verhindert werden, so daß der hohe Reinheitsgrad über die ganze Gießphase eingehalten werden kann.
Der Reinheitsgrad kann durch die Maßnahme nach Anspruch 2 noch vielter günstig beeinflußt werden. Die weiteren Unteransprüche, die Ansprüche 3 bis 12,stellen
eine vorteilhafte Anlage zur Durchführung des erfin-. . dungsgemäßen Verfahrens dar.
".:..'. Als ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung eine Anlage zum Inertgas-'•5 -verdüsen von Legierungspulver· schematisch dargestellt, .. ...: .,-. "die im" folgenden näher beschrieben wird. Die Anlage
.... : unfaßt einen 'Induktionsschmelztiegel 1, der in einem . ..;.... ._.' Vakuumkessel 2 untergebracht ist. In dem Vakuumkessel
. . befindet sich außerdem ein widerstandsbeheizter Schmelz-ΐτο . ofen 3, der in seinem Boden eine Ausflußdüse 4 aufweist. Dem Schmelzofen 3 ist eine Verschließanordnung 5 zugeordnet, die eine Stopfenstange 6 aufweist, die von oben . ... . her durch eine Vakuumführung 7 in den Vakuumkessel 2 eingeführt ist und von einer Regelvorrichtung 8 bedient ·,· werden kann. An ihrem unteren Ende ist die Stopfenstange 6 mit einer Ummantelung und/oder Beschichtung 9 versehen.
Der oberhalb der Ummantelung befindliche Teil der Verschlußstange 6, die Vakuumführung 7 und/oder die Regelvorrichtung 8 können, um schädliche thermische Einflüsse möglichst gering zu halten, an ein (nicht dargestelltes) Kühlsystem angeschlossen sein.
Im unteren Bereich des Schmelzofens 3 sind Düsen 10 angeordnet, die in das Innere des Schmelzofens 3 weisen und die nach außen an eine (nicht dargestellte) Inertgasleitung angeschlossen sind.
Die Stopfenstange 6 weist an ihrem unteren Ende seitlich in den Hohlraum des Schmelzofens 3 gerichtete Düsen 11 sowie eine in Richtung der Ausflußdüse 4 gerichtete Düse 12 auf. Die Düsen 11 und 12 sind an eine (nicht dargestellte) Inertgaszuführung angeschlossen.
COPY
Unterhalb der Ausflußöffnung 4 befindet sich eine Ve·1. düsungskamrner 13, die an ihrem oberen Ende eine genau . unter der 7iusflußdüse 4 belogene· V-z.-ruusungscmordnung ΊΑ aufweist." .'"-'■
5· .Zum Aufschmelzen und zur Vakuumbehandlung wird das Ausgangsmaterial zunächst in den Induktionsschmelztiegel 1 •eingegeben. Nach der Vakuumbehandlung wird die Legierung zur Einstellung der erforderlichen Gießtemperatur und zur Raffinationsbehandlung/ d. h. zur Entfernung aller - nichtmetallischen Verunreinigungen durch dichtebedingten Auftrieb und zur Einstellung der Gießtemperatur in den widerstandsbeheizten Schmelzofen 3 umgefüllt. Der dichtebedingte Auftrieb der nichtmetallischen Verunreinigungen kann durch das durch die Düsen 10 und/oder 11 in die Schmelze gelangende Inertgas unterstützt werden. In dem widerstandsbeheizten Schmelzofen 3 wird die Schmelze für die Dauer der Raffinationsbehandlung auf einer konstanten Gießtemperatur gehalten.
Zum Abgießen der Legierung in den Verdüsungsraum 13 wird die Stopfenstange 6 durch Betätigen der Regelvorrichtung 8 angehoben und dadurch die Ausflußdüse 4 geöffnet. Dabei kann der durch die Düse 12 austretende Inertgasstrahl zur Unterstützung der Verdüsung des in ■ die Verdüsungskammer 13 einfließenden Legierungsstromes herangezogen werden.
In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels . kann der widerstandsbeheizte Schmelzofen 3 zum Vergießen der Legierung im Form-, Block- und Stranggußverfahren verwendet werden.
COPY
- Leerseite -

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung hochreiner Legierungen, bei · dem die Ausgangswerkstoffe in einer Vakuums chTnelza η 1 agc schmelzmetallurgisch behandelt und anschließend vcr-
gössen werden,
" dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach dem Erschmelzen und der Vakuumbehandlung in einem Induktionstiegel in ein zweites sich ebenfalls in der Vakuumschmelzanlage befindliches Schmelzaggregat umgefüllt wird, wo sie einer Raffinationsbehandlung unterzogen und auf Gießtemperatur gebracht und gehalten wird, und anschließend durch eine unter der Oberfläche der Schmelze befindliche Ausflußöffnung abgegossen wird,
wobei die Bewegung der Schmelze in dem zweiten Schmelzaggregat auf einen Wert begrenzt wird, der ein Aufsteigen nichtmetallischer Verunreinigungen ermöglicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Raffinationsbehandlung der Schmelze im unteren Bereich des zweiten Schmelzaggregats Inertgas zugeführt wird.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in einer Vakuumschmelzanlage befindlichen Induktionstiegel und einem darunter gelegenen Raum zur Erstarrung der flüssigen Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschmelzanlage (2) ein zweites, fest
angeordnetes Schmelzaggregat (3) mit einer in seinem . unteren Bereich angeordneten Ausflußöffnung (4) und mit einer Verschließanordnung (5) enthält.
Copy
EV 65/83.
Ml·;/β
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß
das zweite Schmelzaggregat (3) als widerstandsbeheizter
Schmelzofen ausgebildet ist.
5. Anlage nach Anspruch'3, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Schmelzaggregat (3) induktiv über einen
Suszeptor beheizbar ist.
6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch'gekennzeichnet, daß , das zweite Schmelzaggregat (3) mit Hochfrequenz be- j treibbar ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des zweiten
Schmelzaggregates (3) Düsen (10) zur Zuführung von
Inertgas angeordnet sind.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge- i kennzeichnet, daß die Verschließanordnung (5) . J
eine metallische Stopfenstange (6) mit einer tempe- j raturbeständigen Umkleidung (9) aufweist. . j
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß i im unteren Teil der Stopfenstange (6) Öffnungen (11, 12)
zur Durchführung von Inertgas angeordnet sind.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die im unteren Teil der Stopfenstange (6) 'angeordneten ; Öffnungen ( ) seitlich in den zur Aufnahme der Legie- j rung bestimmten Hohlraum des zweiten Schmelzaggregates . |
(3) gerichtet sind. !
11. Anlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (6) eine in die
Ausflußöffnung (4) des zweiten Schmelzaggregates (3)
gerichtete Auslaßöffnung (12) aufweist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (5) durch ein Kühlmittel kühlbar ist.
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