DE3334733C2 - Verfahren und Anlage zum Herstellen von hochreinen Legierungen - Google Patents
Verfahren und Anlage zum Herstellen von hochreinen LegierungenInfo
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Description
a) Erschmelzen der Legierung in einem Induktionstiegel und Vakuumbehandlung der
Schmelze,
b) Umfüllen der Schmelze in einen zweiten in der Vakuumschmekanlage befindlichen Schmelztiegel,
c) Raffinationsbehandlung der Schmelze in diesem Tiegel, wobei die gesamte Schmelze auf
eine erforderliche Temperatur gebracht und ohne Bsibewegung so lange gehalten wird, bis
Verunreinigungen aufgestiegen sind,
d) Abgießen der Schmelze bei gleichbleibender Gießtemperatur aus einer unterhalb des Badspiegels
befindlichen Ausgußöffnung und
e) Beenden des Abgießens, bevor die zum Badspiegel aufgestiegenen Verunreinigungen mit
ausfließen können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Raffinationsbehandlung
der Schmelze im unteren Bereich des zweiten Schmelztiegeli Inertgi.»zugeführt wird.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in einer V .kuumschmelzanlage
befindlichen Induktionstiegel und einem darunter gelegenen Raum zur Erstarrung der flüssigen Legierung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschmelzanlage (2) einen zweiten, fest angeordneten
Schmelztiegel (3) mit einer in seinem unteren Bereich angeordneten Ausgußöffnung (4) und mit einer
Verschleißanordnung (5) enthält.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelztiegel (3) als widerstandsbeheizter
Schmelzofen ausgebildet ist.
5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelztiegel (3) induktiv über
einen Suszeptor beheizbar ist.
6. Anlrge nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Schmelztiegel (3) mit Hochfrequenz betreibbar ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des
zweiten Schmelztiegels (3) Düsen (10) zur Zuführung von Inertgas angeordnet sind.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließanordnung
(5) eine metallische Stopfenstange (6) mit einer temperaturbeständigen Umkleidung (9) aufweist.
9. Anlage nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Stopfenstange (6) öff·
Nnungen (11, 12) zur Durchfuhrung von Inertgas an-'geordnet
sind.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Stopfenstange (6)
Angeordneten Öffnungen (11) seitlich in den zur Aufnahme
der Legierung bestimmten Hohlraum des zweiten Schmelztiegels (3) gerichtet sind.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (6) eine in die Ausgußöffnung (4) des zweiten Schmelztiegels
(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
Bei einem bekannten Verfahren wird das die Legierung bildende Ausgangsmateria! in einem Induktionstiegel
erschmolzen, einer Vakuumbehandlung unterzogen und anschließend in einen widerstandsbeheizten Gießtrichter
abgegossen, aus dem es unter Bilden einer bestimmten metallostatischen Höhe z. B. durch ein Verdüsungssystem
in eine Verdüsungskammer gelangt Bei diesem Verfahren können — insbesondere in der Anfangsphase
des Abgießens, in der sich noch keine metal-Iostatische
Höhe im Gießtrichter eingestellt hat — keramische Teilchen der Auskleidung des Induktionstiegeis
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 B'Jdung 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 Ausgußöffaung, ·αύ der ständig im
Induktionstiegel erzeugten Durchwirbelung der Schmelze erodiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Herstellen von hochreinen Legierungen anzugeben, bei dessen Anwendung der Reinheitsgrad der
Legierung verbessert v/ird und durchgehend über die ganze Gießphase einhaltbar ist. Weiter soll eine Anlage
zum Durchführen des Verfahrens geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst. Während durch die von dem Induktionstiegel in der Sch, elze erzeugte Durchwirbelung
ständig die zur Verkuumbehandlung erwünschte Bewegung des Schmelzbades vorhanden ist.
wird das Material in dem weiteren Schmelztiegel strömungsmäßig in Ruhe gehalten. Dadurch können die
nichtmetallischen Verunreinigungen, ihrem Auftrieb entsprechend, an die Oberfläche gelangen und dort verbleiben.
Die in dem zweiten Schmelztiegel befindliche Schmelze erfährt also gegenüber den Bedingungen im
Induktionstiegel einen höheren Reinheitsgrad. Da sich die Anreicherung der nichtmetallischen Yerunrcnigun
" gen bereits vor dem Abfließen durch die unten gelegene Ausgußoffnung an der Oberflache der Schmelze'befindet,
fließt vom Beginn des Öffr.ens an ein hochreines Legicrungsmaterial. Durch rechtzeitiges Betätigen der
Verschließariordnung käriri das Ausfließen der'nichtmctallischen
Verunreinigungen verhindert und so der hohe Reinheitsgrad über die ganze Gießphase eingehalten
werden.
Der Reinheitsgrad kann durch die Maßnahme nach Anspruch 2 noch weiter günstig beeinflußt werden. Die
weiteren Unteransprüche, die Ansprüche 3 bis 13, stellen eine vorteilhafte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dar.
Als ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung ist in der Zeichnung eine Anlage zum Inertgasverdüsen von Legierungspulver schematisch dargestellt,
die im folgenden näher beschrieben wird. Die Anlage umfaßt einen Induktionsschmelztiegel 1, der in einem
Vakuumkessel 2 untergebracht ist. In dem Vakuumkessel befindet sich außerdem ein widerstandsbeheizter
Schmelzofen 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.
Unterhalb der Ausflußöffnung 4 befindet sich eine Verdüsungskammer 13, die an ihrem oberen Ende eine
genau unter der Ausflußdüse 4 gelegene Verdüsungsariordnung
14 aufweist
Zum Aufs-hmelzen 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/xler 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 Jer 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 ,; Legterungsstromes herangezogen werden. eo
!tetelnvI^Bwändlungdes; Beschriebenen lÄusführungsbeSy
^spiels kann derwiderstahdsbeheizte-Schmelzofen 3 zürii
Vergießen der Legierung im Form-, Block- und Strangjgußverfahren verwendet werden.
65.
Hierzu 1 Efeu Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung hochreiner Legierungen, bei dem die Ausgangswerkstoffe in einer
Vakuumschmelzaniage schmelzmetallurgisch behandelt und anschließend vergossen werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Priority Applications (5)
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| EP84110654A EP0137315B1 (de) | 1983-09-26 | 1984-09-07 | Verfahren und Anlage zum Herstellen von hochreinen Legierungen |
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