DE3445534C2

DE3445534C2 - Schmelzanlage für metallisches Rohmaterial

Info

Publication number: DE3445534C2
Application number: DE3445534A
Authority: DE
Inventors: Susumu Hiratake; Yoichi Nakanishi; Sinobu Inuzuka; Takeo Kato; Hiroyuki Yamada; Yasuo Watanabe
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2004-12-14
Also published as: GB8430608D0; GB2151761B; FR2556253B1; GB2151761A; FR2556253A1; DE3445534A1; US4610296A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzanlage für metallisches Rohmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schmelzanlage ist bekannt aus Stahl und Eisen 95 (1975) Nr. 2, S. 61-64 (speziell Bild 6). Bei der bekannten Schmelzanlage wird der eigentliche Schmelzofen um eine verti kale Mittelachse gedreht, die auch die Mittelachse für einen einzelnen Plasmabogenbrenner bildet, der den oberen Ofendeckel teil mittig durchsetzt. Damit trifft der Plasmastrahl mit tig auf den Metallsumpf. Die Beschickungseinrichtung gibt über einen von zwei möglichen vertikalen Führungszylindern Rohmaterial in den Bereich zwischen dem Plasmastrahl und dem benachbarten Ofenrand. Durch das Drehen des Ofenteils fällt das Rohmaterial dann in einen Umfangsbereich nahe der Ofen wand.

Im unteren Bereich des Ofens bildet sich ein Metallblock.

Dadurch, daß der Plasmastrahl mittig auf den Metallsumpf auf trifft, während das Material seitlich herabfällt, ergibt sich ein beträchtlicher Temperaturgradient in dem Material. Dies kann einen abträglichen Einfluß auf die metallurgische Quali tät des umgeschmolzenen Materials haben.

Da bei der bekannten Schmelzanlage jeder der beiden Führungs zylinder im oberen Ofendeckel mündet, kann das herabfallende, zu schmelzende Material, welches in Stückform vorliegt, sich beim Herabfallen zerstreuen. Deshalb muß die Ofenwand ein be trächtliches Stück hochgezogen werden. Der Ort, an dem das Material schließlich auf den Metallsumpf auftrifft, läßt sich nicht genau definieren. Wie das umgeschmolzene Material in Blockform aus dem unteren Bereich des Ofens entfernt wird, läßt sich der Druckschrift nicht entnehmen.

Die US-PS 2,955,333 zeigt einen Lichtbogenofen zum Umschmel zen von Metall, bei dem das zu schmelzende Metall zunächst zu einer Elektrode geformt wird, die dann in den mit einer Ring elektrode versehenen Lichtbogenofen eingebracht wird. Der zwischen der Rohmaterial-Elektrode und der Ringelektrode ent stehende Lichtbogen schmilzt die Elektrode ab. Das geschmol zene Metall tropft in die unterhalb der Elektrode befindliche Kokille und wird aus dieser in verfestigter Form nach und nach nach unten abgezogen. Hierzu ist ein Kokillenboden vor gesehen, der nach und nach in dem Maße abgesenkt wird, wie das geschmolzene Metall innerhalb des Kokillenbereichs er starrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bau ende Schmelzanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angege benen Art anzugeben, bei der eine vergleichsweise gleich mäßige Temperaturverteilung im Bereich des Metallsumpfs gege ben ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Ein Merkmal zur Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der zum Zuführen des zu erschmelzenden Materials dienende vertikale Führungszylinder mit seinem unteren Ende direkt oberhalb der unteren Öffnung der Ofenwand und mithin direkt oberhalb des Metallsumpf mündet. Damit gelangt das Material gezielt in den Mittelbereich des Metallsumpfs. Der Führungszylinder reicht von der unteren Mündung bis nach oben zu der Beschickungsein richtung, ohne daß der Ofen die große Bauhöhe gemäß dem oben geschilderten Stand der Technik besitzen muß.

Dann sind bei der erfindungsgemäßen Schmelzanlage die Plasma bogenbrenner über den Umfang verteilt in dem sich drehenden Wandteil angeordnet. Zweckmäßigerweise sind die Plasmabogen brenner auf eine Stelle zwischen dem Drehmittelpunkt und dem Außenrand des Metallsumpfs, bzw. der unteren Öffnung gerich tet. Dadurch, daß sich das Wandteil dreht, überstreichen die Plasmastrahlen der Plasmabogenbrenner jeweils Umfangsab schnitte, gemeinsam also einen vollständigen Kreisumfang, im Gegensatz zu der bekannten Schmelzanlage, in der der Plas mastrahl punktuell auf den Metallsumpf auftrifft. Dadurch wird eine günstigere Temperaturverteilung in dem zu schmel zenden und erschmolzenen Metall erzielt.

Das Ergebnis der besseren Temperaturverteilung sind homogene Materialblöcke mit relativ geringen metallurgischen Unregel mäßigkeiten.

In der erfindungsgemäßen Anlage wird das Rohmaterial mittels Plasmabögen geschmolzen. Bei einem Plasmabogen handelt es sich um einen Lichtbogen zwi schen Elektroden, welcher von einer Gasströmung umgeben ist und sich durch die Kompression infolge thermischer und magnetischer Einschnürungen auf heizt. Er wird beispielsweise mittels eines Plasmabogenbrenners hervorge bracht, bei welchem eine wassergekühlte Kathode aus Wolfram von einer isolierten, wassergekühlten Düse aus Kupfer umschlossen ist und das Plasma erzeugende Gas den Ringspalt zwischen der Kathode und der Düse durch strömt, um an der Mündung des Ringspaltes ausgestoßen zu werden. Durch entsprechende Einstellung der Zufuhr von elektrischer Energie, Gas und Kühlwasser läßt sich ein stabiler und kräftiger Plasmabogen erzeugen und auch unter den schwierigen Bedingungen in einem Ofen aufrechterhalten, wobei der Plasmabogen die folgenden Eigenschaften aufweist:

a) Er erzeugt eine ultrahohe Temperatur von 12 000°C.
b) Er kann auf einen zu erhitzenden Körper mit hoher Richtungsstabilität übertragen werden und wird auch bei Änderungen der Plasmabogenlänge und des Atmosphärendrucks stabil gehalten.
c) Er kann mit inertem Argongas zustande gebracht werden.
d) Seine Leistung kann auf einfache Weise genau eingestellt werden.
e) Er weist ein ruhiges Plasma auf, so daß das zu erhitzende Rohmaterial nicht verspritzt und kein Geräusch entsteht.
f) Mit großem elektrischem Strom läßt sich eine große Leistung erzielen, wobei die erzeugte Wärme sehr wirksam übertragen wird.

Das Schmelzen mittels Plasmabögen ist für aktive Metalle, wie Titan und einige Titanlegierungen entwickelt worden. Es handelt sich um ein kontinuier liches Schmelz- und Gießverfahren, wobei das in einen wassergekühlten Schmelztiegel eingegebene Rohmaterial mittels der Plasmabögen geschmolzen und gleichzeitig ein immer länger erstarrender Gußblock erhalten wird, in dem der Boden des Schmelztiegels abgesenkt wird. Das Plasmabogenschmelzen weist infolge der Kombination von nicht verbrauchten Plasmabogenbrennern, eines wassergekühlten Metallgefäßes und der Argonatmosphäre bei Atmo sphärendruck die folgenden Eigenschaften auf:

a) Das Rohmaterial kann geschmolzen werden, ohne verunreinigt zu werden.
b) Verluste und Veränderungen infolge von Verdampfung treten beim Roh material und bei Legierungsbestandteilen nicht auf.
c) Es können Rohmaterialien unterschiedlicher Form eingesetzt werden, und zwar so wie sie sind, und es ist ferner möglich, die zum Raffinieren erforderliche Schlacke zuzusetzen.
d) Die Leistung kann frei eingestellt werden, ebenso wie die Schmelz- und Erstarrungsbedingungen nach freiem Ermessen gewählt werden können.
e) Es wird eine homogene Erwärmung erzielt, das Metallschmelzbad kann niedrig gehalten werden und es ist eine zufriedenstellende, progressive Erstarrung möglich.

Als zu schmelzendes Rohmaterial kann sowohl Schrott verschiedener Art, wie beispielsweise alter Draht, Stücke von Platten und von der spanabheben den Bearbeitung herrührende Späne, als auch ursprüngliches Rohmaterial, wie beispielsweise Titanschwamm, eine Titanlegierung und dergleichen, eingesetzt werden. Die sorgfältige Untersuchung so erhaltener Gußblöcke und von Gußblöcken, welche durch Vakuumbogenumschmelzen erhalten wurden, ergibt folgendes:

a) Selbst Rohmaterial, das zu 100% aus Schrott besteht, kann durch das Plasmabogenschmelzen zufriedenstellend geschmolzen werden.
b) Eine Steigerung der Verunreinigung läßt sich nicht beobachten.
c) Beim Plasmabogenschmelzen kann frei zwischen einem Schmelzen mit hoher Geschwindigkeit und einem Schmelzen mit niedriger Geschwindig keit gewählt werden und für das Vakuumbogenumschmelzen aus reichend dichte Elektroden erhalten werden.
d) Beim Plasmabogenschmelzen kann im Schwamm enthaltenes Magnesium chlorid entfernt werden, so daß das Vakuumbogenumschmelzen stabiler ist und leichter erfolgt als üblich.
e) Die mit dem Plasmabogenschmelzen erhaltenen sekundären Gußblöcke weisen ein äußeres Erscheinungsbild, eine Zusammensetzung sowie Reinheit, einen Segregationsgrad und mechanische Eigenschaften auf, welche denen solcher Gußblöcke äquivalent sind, die durch mindestens zweimaliges Vakuumbogenumschmelzen erzeugt worden sind. Daraus folgt, daß Gußblöcke ausgezeichneter Qualität wirtschaftlich durch primäres Plasmabogenschmelzen und Vakuumbogenumschmelzen herge stellt werden können.

Die bei der erfindungsgemäßen Anlage vorgesehene Plasmabogenschmelzein richtung wird so ausgebildet, daß die erwähnten Eigenschaften des Plasma bogenschmelzens in größtmöglichem Ausmaß ausgenutzt werden. Zusätzlich müssen Produktivität, Sicherheit, Bedienbarkeit und Unterhaltung ausreichend berücksichtigt werden. Insbesondere sollen die folgenden Eigenschaften gewährleistet sein:

a) Die Zufuhr, das Schmelzen und das Gießen des Rohmaterials erfolgt in einer hermetisch abschließbaren Konstruktion ähnlich einem Vakuum gefäß.
b) Die Atmosphäre in der besagten Konstruktion kann nach ihrer Evakuierung vollständig durch Argongas ersetzt werden.
c) Zwei Förderer können ursprüngliches Rohmaterial und Schrott aufeinander folgend von außerhalb der Konstruktion zügig zuführen.
d) Der Rohmaterialdurchlauf ist weit und außerdem kann das Rohmaterial dem mittleren Bereich des Schmelztiegels ruhig zugeführt werden.
e) Die Plasmabögen rotieren automatisch über dem Schmelztiegel und können unter der Wirkung einer bewegenden Magnetfeldspule breiter erhitzen.
f) Zum Entzünden und Auslöschen eines Plasmabogens ist es nicht erforder lich, den zugehörigen Plasmabogenbrenner anzuheben und abzusenken.
g) Der Schmelztiegel ist auswechselbar, so daß Gußblöcke unterschiedlicher Größe hergestellt werden können.
h) Der jeweils hergestellte Gußblock wird mittels eines Vielfachzylinders aus dem Schmelztiegel abgezogen, so daß die Gußblockkammer kleiner gehalten werden kann.
i) Es ist eine vierfache Absicherung gegen einen anormalen Druckanstieg im Ofen vorgesehen, nämlich ein Entlastungsventil, eine Sollbruchtür, ein automatischer Isolator für den Schmelztiegel und explosionsfeste Wände.
j) Der Ofenbetrieb erfolgt vollständig ferngesteuert und jeder Vorgang ist automatisiert.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage zum Schmelzen und Gießen von metallischem Rohmaterial geschildert, und zwar in Verbindung mit einem Beispiel für dessen Wirkungsweise.

Vorgesehen sind eine Plasmabogenschmelzeinrichtung mit einem Rohmaterial speicherturm und einer Schmelzkammer, eine Gießeinrichtung mit einem Schmelztiegel und einer Gußblockkammer, eine Beschickungseinrichtung mit einer Wiegemaschine, einem Förderband, einem Becherförderer, einem Speisetrichter, einem Trommelförderer und einer Rutsche, eine Evakuierungs einrichtung mit einer Öldrehpumpe und einer mechanischen Förderpumpe, eine Einrichtung zur Zufuhr von Öl, eine Gasspeiseeinrichtung (Argon und Luft), eine Kühlwasserumwälzanlage und eine elektrische Einrichtung, welche die zur Plasmabogenerzeugung erforderliche Gleichspannung liefert und eine Schalttafel, eine Relaistafel, eine Plasmasteuertafel und eine Ofenbe triebsteuertafel aufweist. Die grundsätzliche Spezifikation dieser Anlage ist, wie folgt:

a) Verwendung: Herstellung von Titangußblöcken als verbrauchbare Elektroden.
b) Zu schmelzendes Rohmaterial: Titanschwamm, Härter, Titanabfall oder Abfallegierungen (höchstens 80 mm im Quadrat).
c) Gußblockform und -größe: Zylindrisch; 355 mm und 435 mm Durchmesser sowie höchstens 3000 mm Länge.
d) Gußblockgewicht: Höchstens 2000 kg.
e) Plasmaleistung: 540 W.
f) Schmelzatmosphäre: Argongas bei Atmosphärendruck.
g) Rohmaterialförderer: Zwei drehbare Trommeln zu je 260 kg mit einer Liefermenge von 1 bis 8 kg/min.
h) Erzielbares Vakuum: 1,3 Pa.
i) Betriebsmittel: Elektrische Hauptenergie - drei Phasen, 60 Hz, 3300 V und 1220 RVA; Kühlwasser - 1,2 m³/min; Druckluft - 5 m³N/Charge, maximal 1,5 m³N/min; Argongas - 0,3 bis 0,7 m³N/min beim Schmelzen und maximal 1 m³N/min während acht Minuten beim Gaswechsel.

Bei dieser Anlage erfolgen die Beschickung mit Rohmaterial, das Schmelzen, das Gießen und der Gußblockabzug, folgendermaßen.

A. Beschickung mit Rohmaterial

Das Rohmaterial wird zunächst zu einer automatischen Wiegemaschine mit einer Genauigkeit von ± 0,05% befördert, welche in einem Zug 20 kg an Titan und an zwei unterschiedlichen Härtermaterialien abwiegt, welche jeweils mittels eines elektromagnetischen Förderers von einem zugehörigen Speicher herangebracht werden, so daß sie in einer Lastzelle im vorgegebenen gegenseitigen Verhältnis miteinander vermischt werden können. Das abgewo gene Rohmaterial, welches also aus den besagten drei Komponenten besteht, wird auf das Förderband gegeben, um über den Boden zum Becherförderer transportiert zu werden. Letzterer weist dreizehn Becher auf, welche jeweils mit 20 kg Rohmaterial gefüllt werden und dient dazu, das Rohmaterial zu den oberhalb der Plasmabogenschmelzeinrichtung angeordneten Trommel förderern zu befördern. Alle Vorgänge bis einschließlich des Becherfüllens laufen automatisch ab.

Danach wird bei einem Trommelförderer die Speiseöffnung geöffnet, der Speisetrichter vor dieselbe gefahren und das Rohmaterial in den Bechern des Becherförderers in den betreffenden Trommelförderer eingegeben. Jeder Trommelförderer besteht aus einem hermetisch abschließbaren, zylindrischen Gehäuse mit einem Innendurchmesser von 1100 mm und einer Länge von 3800 mm sowie einer zylindrischen Trommel, welche im Gehäuse drehbar gelagert ist und von demselben eng umschlossen wird. Die Trommel ist innen mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Wand versehen, welche sich in dreizehn Windungen über die gesamte axiale Länge der Trommel erstreckt und eine Rohmaterialbahn begrenzt, die sich schraubenlinienförmig entlang der Innenfläche der Trommel vom einen zum anderen Ende derselben erstreckt. Die Becher des Becherförderers werden automatisch nacheinander in den Speisetrichter entleert, so daß jeweils 20 kg Rohmaterial in die Trommel des davor befindlichen Trommelförderers gelangen, welche danach um 360° gedreht wird, so daß schließlich alle dreizehn Rohmaterialchargen über die gesamte Länge der Trommel verteilt sind. Anschließend wird der Speisetrichter wegbewegt, die Speiseöffnung dieses Trommelförderers ge schlossen und derselbe bis auf einen Druck von 6,5 pa evakuiert sowie an schließend mit Argongas gefüllt, und zwar bis auf Atmosphärendruck.

Sobald das Schmelzen beginnt und der Plasmabogenschmelzeinrichtung Roh material zugeführt werden muß, wird ein Verschlußventil am Entleerungs auslaß des mit Rohmaterial gefüllten Trommelförderers geöffnet und dessen Trommel in Umlauf versetzt, so daß das Rohmaterial gemischt und zum Entleerungsauslaß bewegt wird, wobei Rohmaterial aus der Trommel heraus fällt. Es gelangt über die Rutsche in den Rohmaterialspeicherturm der Plasmabogenschmelzeinrichtung, welcher in deren Schmelzkammer vorgese hen ist. Im Rohmaterialspeicherturm wird das Rohmaterial gebremst und verlangsamt, um dann direkt in den mittleren Bereich des Schmelztiegels zu fallen. Da die Drehzahl der Trommel im Bereich von 0 bis 0,4 U/min sehr fein eingestellt werden kann und die zum Schmelztiegel führende Rohmaterial bahn mit Sicherheit nicht schmaler als 140 mm ist, werden alle Rohmaterial stücke unterschiedlichster Gestalt sanft und mit konstantem Durchsatz zu geführt.

Wie erwähnt, sind zwei Trommelförderer vorgesehen. Während einer die Plasmabogenschmelzeinrichtung mit Rohmaterial versorgt, wird der andere auf die geschilderte Art und Weise mit Rohmaterial befüllt. Die beiden Trommelförderer werden jedesmal dann umgeschaltet, wenn der eine seine 260 kg Rohmaterial abgegeben hat und der andere mit 260 kg Rohmaterial befüllt worden ist. Alle genannten Vorgänge, einschließlich des erwähnten Gaswechsels, sind automatisiert. Sowohl der Betrieb des Becherförderers als auch der Betrieb der Trommelförderer wird in einem Betriebsraum optisch überwacht, so daß auch die restliche Menge an Rohmaterial mit einem Blick festgestellt werden kann.

B. Schmelzen und Gießen

Die Schmelzkammer der Plasmabogenschmelzeinrichtung weist eine Ofen wand mit einem Innendurchmesser von 1700 mm und einer Höhe von 1200 mm auf, welche mit einer Wasserkühlung versehen ist und aus einer Innenwandung aus rostfreiem Stahl sowie einer Außenwandung aus weichem Eisen besteht sowie in ein oberes Wandteil und ein unteres Wandteil getrennt ist. Der Rohmaterialspeiseturm ist in einer mittleren Öffnung des oberen Wandteils angeordnet, welches weiterhin sechs Plasmabögenbrenner trägt, die um den Rohmaterialspeiseturm herum gleichmäßig verteilt und auf die Mitte des Schmelztiegels gerichtet sind. Im unteren Wandteil ist ein Zündstück zum Plasmabogenentzünden angeordnet, welches genau unter die Spitzen der Plasmabogenbrenner bewegbar ist. Das untere Wandteil ist auf dem Boden abgestützt, das obere Wandteil über Rollen auf dem unteren Wandteil, so daß es um den Rohmaterialspeiseturm herum gedreht werden kann, um die Plasmabogenbrenner um höchstens ± 60° mit einer Drehzahl von höchstens 1 U/min zu schwenken. Dieses geschieht mit Hilfe eines hydrauli schen Stellzylinders, wobei zwischen dem drehbaren oberen Wandteil einer seits und dem stationären unteren Wandteil sowie dem stationären Rohmate rialspeicherturm andererseits Verbindungen vorgesehen sind, welche eine gleichförmige Drehbarkeit des oberen Wandteils sowie eine gute Abdichtung des Innenraums der Schmelzkammer gewährleisten.

Der Schmelztiegel ist wassergekühlt und doppelwandig ausgebildet, wobei die Innenwand aus Kupfer und die Außenwand aus rostfreiem Stahl besteht. Außen ist der Schmelztiegel von einer elektromagnetischen Spule umschlossen, welche gleichgerichtete und wechselnde Magnetfelder niedriger Frequenz erzeugt.

Die Gußblockkammer weist einen Innendurchmesser von 900 mm und eine Höhe von 5500 mm auf und ist mit einem Gußblockabzugsorgan versehen sowie mittels vier hydraulischer Pressen auf einem Wagen abgestützt. Der Schmelztiegel ist auf die Gußblockkammer aufgesetzt und wird mit der Schmelzkammer dadurch dicht verbunden, daß die hydraulischen Pressen ausgefahren werden, wobei zugehörige Federn verspannt werden. Das Guß blockabzugsorgan besteht aus einem hydraulischen Vielfachzylinder und ist am oberen Ende mit einer Klemme versehen, in welche vor Beginn des Schmelzens ein Zapfen, welcher bei einem vorherigen Vakuumbogenumschmel zen übrig gelassen worden ist, eingesetzt wird, um mittels des Gußblock abzugsorgan in den Schmelztiegel bewegt zu werden und einen Boden für denselben zu bilden.

Vor Beginn des Schmelzens wird zunächst die Plasmabogenschmelzeinrichtung mittels der Öldrehpumpe mit einer Leistung von 7500 l/min und der mechani schen Förderpumpe mit einer Leistung von 1500 m³/h evakuiert, und zwar bis auf einen Druck von 6,5 Pa in dreizehn Minuten. Dann wird Argongas eingefüllt, bis sich Atmosphärendruck ergibt, der auch aufrecht erhalten bleibt. Alle diese Vorgänge erfolgen automatisch.

Dann werden die Kühlwasserzufuhr und der elektrische Strom eingeschaltet, so daß die Plasmabögen entzündet werden können. Auch das Zünden der Plasmabogenbrenner, nämlich das Bewegen des Zündstücks in die Zündstel lung, die Zündung von Pilotplasmabögen, die Erzeugung der Hauptplasmabögen und das Rückbewegen des Zündstücks in die Ruhestellung, wobei die Plasma bögen in das Innere des Schmelztiegels gerichtet werden, so daß der darin befindliche Zapfen an der oberen Oberfläche zu schmelzen beginnt, wird vollautomatisch durchgeführt. Das Schmelzen kann auf zwei Farbfernsehge räten im Betriebsraum vollständig beobachtet werden.

Die elektrische Energie für die sechs Plasmabogenbrenner wird von einer Gleichspannungsquelle geliefert, welche eine Hochspannungseingangsplatte, eine Phasenkompensationskondensatorplatte, eine Hochspannungstransformator platte und sechs Thyristorplatten mit Einschaltkreisen dafür aufweist. Diese Gleichspannungsquelle ist hervorragend in bezug auf ein mildes Plasmabogen starten und Konstanz des Laststromes und kann sowohl sechs einzelne Kreise als auch drei Sätze von je zwei parallelen Kreisen speisen, so daß die elek trischen Ströme durch die Plasmabogenbrenner mittels einer einzigen Einstell tafel in weiten Grenzen eingestellt werden können.

Sobald der besagte Zapfen so weit aufgeschmolzen ist, daß sich ein Metall schmelzbad gebildet hat, wird die oben geschilderte Beschickung mit Roh material in Gang gesetzt und Rohmaterial in die Mitte des Metallschmelz bades eingeführt, wonach das Gußblockabzugsorgan langsam herabzulaufen beginnt, wobei der untere Teil des Metallschmelzbades sich im Schmelztiegel abkühlt und erstarrt, so daß ein immer länger werdender Gußblock aus dem Schmelztiegel in die Gußblockkammer gezogen wird. Dabei werden die Plasmabögen mittels des oberen Wandteils der Ofenwand der Schmelzkam mer und der Magnetfeldspule ständig hin- und hergedreht, so daß der gesamte Innenquerschnitt des Schmelztiegels bestrahlt und das demselben zugeführte Rohmaterial schnell geschmolzen wird. Da ferner das Metallschmelzbad Rührkräften ausgesetzt ist, welche aus den vorhandenen Magnetfeldern herrühren, ist die Erwärmung absolut gleichmäßig.

In der Gußblockkammer ist ein Hubmesser angeordnet, mittels dessen Aus gangssignal die Gußblockabzugshöhe an einer Betriebstafel angezeigt wird. Die Gußblockabzugsgeschwindigkeit wird entsprechend der Schmelzgeschwindig keit eingestellt, welche selbst über die Drehzahl des Rohmaterial liefernden Trommelförderers eingestellt wird. Nach dem Einstellen der Gußblockabzugs geschwindigkeit braucht das Bedienungspersonal kaum tätig zu werden. Auch brauchen die Plasmabogenbrenner kaum Bedienung, abgesehen von der anfänglichen Einstellung der elektrischen Energie zur Steuerung des Metallschmelzbades. Daher kann die erfindungsgemäße Anlage sogar nur mit einer Bedienungsperson betrieben werden.

Bei der Herstellung von Titangußblöcken als verbrauchbare Elektroden kann das Rohmaterial mit einem derart hohen Durchsatz zugeführt werden, daß die Gußblöcke ein spezifisches Gewicht aufweisen, welches 90% des spezifischen Eigengewichts ausmacht. Bei der Produktion von zylindrischen Gußblöcken mit einem Durchmesser von 435 mm kann das Rohmaterial mit einer Geschwindigkeit von mindestens 300 kg/min geschmolzen werden, wobei nur eine spezifische Energie von höchstens 1800 kWh/t aufgewendet zu werden braucht.

Während des Schmelzens wird die Atmosphäre in der Anlage ständig mittels eines Taupunktmessers überwacht. Wenn der Druck in der Anlage aus irgend welchen Gründen anormal ansteigt, öffnet das Entlastungsventil. Steigt er dann weiter, dann wird der Schmelztiegel automatisch von der Schmelz kammer abgeschaltet und die an der Schmelzkammer vorgesehene Explosionssicherungstür bricht, um den Druck in der Anlage abzusenken. Da das Bedienungspersonal den von den Explosionssicherungswänden umschlossenen Raum nicht betreten muß, ist es keinen Gefahren ausgesetzt.

C. Gußblockabziehen

Wenn eine vorgegebene Menge an Rohmaterial geschmolzen worden ist, werden die Plasmabögen gelöscht, so daß der jeweils hergestellte Gußblock automatisch abkühlt, und zwar in der zunächst aufrecht erhaltenen Argon atmosphäre, welche danach durch eine Luftatmosphäre ersetzt wird. Nach diesem Abkühlen werden die die Gußblockkammer abstützenden hydraulischen Pressen betätigt, um sowohl den Schmelztiegel als auch den Gußblock abzusen ken, wonach sie mittels eines hydraulischen Antriebs horizontal in eine Gußblockentnahmestellung verfahren werden. Dort wird der Schmelztiegel mittels eines Krans entfernt, die Zapfenklemme gelöst und der Gußblock mittels des Krans aus der Gußblockkammer herausgehoben, um kopfüber in einen Vakuumbogenumschmelzofen eingesetzt zu werden, in welchem er als verbrauchbare Elektrode umgeschmolzen wird.

D. Zeitlicher Verlauf eines Schmelz- und Gießzyklus

Die einzelnen Vorgänge beim Schmelzen und Gießen eines Gußblocks können beispielsweise so lange dauern, wie nachstehend angegeben:

Gußblockabzug und Vorbereitung zum Schmelzen: 72 Minuten.
Einfüllen von Rohmaterial in die Becher: 12 Minuten.
Einfüllen von Rohmaterial in einen Trommelförderer: 10 Minuten.
Ersatz der Luftatmosphäre in der Anlage durch eine Argonatmosphäre: 14 Minuten.
Schmelzen und Gießen: 300 bis 400 Minuten.
Abkühlenlassen des Gußblocks und Ersatz der Argonatmosphäre durch eine Luftatmosphäre: 265 Minuten.

Ein Schmelz- und Gießzyklus dauert also elf bis dreizehn Stunden und es können 75 Tonnen im Monat beim Arbeiten in drei Schichten produziert werden.

Die erfindungsgemäße Anlage kann auch zum Schmelzen und Gießen anderer aktiver Metalle, wie beispielsweise Niob und Zirkon, eingesetzt werden. Auch ist die Anlage als Primärschmelzofen für verschiedene funktionelle Materialien geeignet, wie beispielsweise Wasserstoff absorbierende Legierun gen, supraleitende Legierungen und dergleichen.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Anlage zum Schmelzen und Gießen von metallischem Rohmaterial anhand von Zeichnungen beispielsweise be schrieben. Darin zeigt schematisch:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform;

Fig. 2A bis 2J verschiedene Darstellungen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in kleinerem Maßstab zur Veranschaulichung von deren Wirkungsweise;

Fig. 3 einen Längsschnitt der Plasmabogenschmelzeinrichtung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Verbindungsglied zwischen dem oberen Wandteil und dem unteren Wandteil der Ofenwand der Plasmabogenschmelzeinrichtung gemäß Fig. 3 in kleinerem Maßstab;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Verbindungsgliedes gemäß Fig. 4;

Fig. 6 den Drehantrieb für das obere Wandteil der Ofenwand der Plasmabogenschmelzeinrichtung gemäß Fig. 3 in klei nerem Maßstab;

Fig. 7 den Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 4 in größerem Maßstab;

Fig. 8 den Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 4 in größe rem Maßstab;

Fig. 9 und 10 den Fig. 7 bzw. 8 entsprechenden Querschnitt des Verbin dungsgliedes zwischen der hermetischen Abdichtung und dem oberen Wandteil der Ofenwand der Plasmabogen schmelzeinrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 11 eine Draufsicht auf den Schmelztiegel der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 12 den Teil des Längsschnitts gemäß Fig. 1 im Bereich des Zündstücks in größerem Maßstab;

Fig. 13 die Draufsicht auf das Zündstück gemäß Fig. 12;

Fig. 14 eine Draufsicht auf das Zündstück gemäß Fig. 12 und 13 in größerem Maßstab;

Fig. 15 den Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 14;

Fig. 16 eine Ansicht zur Veranschaulichung des Plasmabogenüber gangs vom Zündstück gemäß Fig. 12 bis 15 auf den Zapfen im Schmelztiegel gemäß Fig. 12;

Fig. 17 eine Ansicht entsprechend derjenigen gemäß Fig. 16 zur Veranschaulichung des Plasmabogenübergangs bei einem anders ausgebildeten Zündstück;

Fig. 18 den Fig. 15 entsprechenden Querschnitt eines wiederum anders ausgebildeten Zündstücks;

Fig. 19 die Draufsicht auf ein abermals anders ausgebildetes Zündstück;

Fig. 20 einen Schnitt zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Zündstücks gemäß Fig. 19;

Fig. 21 den Schnitt entlang der Linie XXI-XXI in Fig. 20;

Fig. 22 den Teil des Längsschnitts gemäß Fig. 1 im Bereich des Begrenzers in größerem Maßstab;

Fig. 23 den Längsschnitt gemäß Fig. 22 in noch größerem Maßstab, wobei auch der untere Schmelztiegel und ein Plasmabogen brenner dargestellt ist;

Fig. 24 den Längsschnitt entsprechend Fig. 3 eines anders ausge bildeten Führungszylinders;

Fig. 25 einen Teil des Längsschnitts gemäß Fig. 24 in größerem Maßstab;

Fig. 26 die teilweise aufgebrochene Draufsicht auf die Einzelheit gemäß Fig. 25;

Fig. 27 einen Teil des Längsschnitts gemäß Fig. 25 in noch größe rem Maßstab;

Fig. 28 den Schnitt entlang der Linie XXVIII-XXVIII in Fig. 27;

Fig. 29 eine teilweise längsgeschnittene Seitenansicht des Trommel förderers gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 30 den Schnitt entlang der Linie XXX-XXX in Fig. 29;

Fig. 31A, B bis 35A, B die Ansicht des Rohmaterialauslasses der Trommel des Trommelförderers gemäß Fig. 29 und 30 in kleinerem Maßstab bzw. einen Teil der Draufsicht auf die Innenseite der entlang der höchsten Mantellinie aufgeschnittenen und in eine Ebene geklappten Trommel, wobei in Fig. 31 bis 35 unterschiedliche Drehstellungen der Trommel veran schaulicht sind;

Fig. 36 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs der Rohmaterialabgabe durch die Trommel des Trommelförderers gemäß Fig. 29 und 30;

Fig. 37A, B bis 41A, B Darstellungen entsprechend denjenigen gemäß Fig. 31 bis 35 zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer abgewandelten Trommel;

Fig. 42 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs der Rohmaterialabgabe durch die Trommel gemäß Fig. 37 bis 41;

Fig. 43A, B Darstellungen entsprechend denjenigen gemäß Fig. 31A, B zur Veranschaulichung einer weiteren Trommelausbildung;

Fig. 44 und 45 die Draufsicht bzw. die Seitenansicht des Trommelendes gemäß Fig. 43;

Fig. 46A, B und 47A, B Darstellungen entsprechend denjenigen gemäß Fig. 43A, B zweier weiterer Trommelausbildungen; und

Fig. 48 eine Darstellung zur Veranschaulichung des üblichen Rohmaterialtransportes.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Schmelzen und Gießen besteht aus einer Beschickungseinrichtung A, einer Plasmabogenschmelzeinrichtung B und einer Gießeinrichtung C.

Die Beschickungseinrichtung A weist einen Becherförderer 11 mit dreizehn Bechern 12 auf, in welche das zu verarbeitende, von einer nicht dargestell ten Wiegemaschine abgewogene Rohmaterial eingefüllt wird, um zu einem oberen Speisetrichter 13 transportiert zu werden. Die Wiegemaschine ist mit einem Speicher und einem elektromagnetischen Förderer je Rohmaterial art und -korngröße kombiniert, um beispielsweise Titan und zwei verschiedene Härter aus dem jeweiligen Speicher mittels des jeweiligen elektromagnetischen Förderers zu entnehmen und jeweils in einer zugehörigen Lastzelle gleichzei tig zu wiegen, so daß sie in einem bestimmten gegenseitigen Verhältnis bei einem Gesamtgewicht von 20 kg vorliegen. Die abgewogene Mischung aus diesen drei Komponenten wird als Rohmaterial einem Förderband aufge geben und in einen Becher 12 eingefüllt, wonach wiederum 20 kg Rohmaterial abgewogen und in den nächsten Becher 12 eingefüllt werden. Die Becher 12 des Becherförderers 11 werden auf diese Weise nacheinander gefüllt.

Weiterhin weist die Beschickungseinrichtung A zwei zueinander parallele, auf einem neben dem Becherförderer 11 vorgesehenen Rahmen 14 angeordnete Trommelförderer 15 auf, von denen in Fig. 1 nur der vordere zu sehen ist. In der in Fig. 1 rechten Stirnwand jedes Trommelförderers 15 ist eine Speise öffnung 16 vorgesehen, durch welche hindurch das vom Speisetrichter 13 kommende Rohmaterial in den jeweiligen Trommelförderer 15 gelangt. Der Speisetrichter 13 ist unterhalb des oberen Endes des Becherförderers 11 angeordnet, um den gesamten Inhalt desjenigen Bechers 12 aufzunehmen, welcher beim jeweiligen Vorschubschritt des Becherförderers 11 um eine Becherteilung über den Speisetrichter 13 gelangt und dabei nach unten ge schwenkt wird, so daß das darin enthaltene Rohmaterial nach unten fällt. Die Speiseöffnungen 16 der beiden Trommelförderer 15 sind jeweils durch eine Tür verschlossen, wenn kein Rohmaterial in den jeweiligen Trommelför derer 15 eingefüllt wird. Vor dem der Speiseöffnung 16 abgewandten Ende jedes Trommelförderers 15 ist eine Rutsche 17 vorgesehen.

Die Plasmabogenschmelzeinrichtung B weist eine Schmelzkammer 20 auf, welche unterhalb der Trommelförderer 15 am unteren Teil des Rahmens 14 befestigt ist, deren Innenraum dicht verschlossen werden kann und welche eine mittlere, obere Rohmaterialspeisekammer 21 aufweist. Deren oberes Ende ist durch eine hermetische Abdichtung 22 verschlossen, um den Innen raum der Schmelzkammer 20 hermetisch abgeschlossen halten zu können. Die Rutsche 17 kommuniziert nicht nur mit den beiden Trommelförderern 15, sondern auch mit der hermetischen Abdichtung 22. Mit letzterer ist ein Füh rungszylinder 23 einstückig ausgebildet, welcher sich unterhalb der Rohmate rialspeisekammer 21 nach unten erstreckt und das in dieselbe eingegebene Rohmaterial so führt, daß es in den mittleren Bereich eines Schmelztiegels fällt.

In der Schmelzkammer 20 sind sechs Plasmabogenbrenner 24 vorgesehen, welche gleichmäßig um die Rohmaterialspeisekammer 21 herum verteilt sind, so daß je zwei einander benachbarte, sich radial erstreckende Plasma bogenbrenner 24 einen Winkel von 60° einschließen. Die Kathode jedes Plasmabogenbrenners 24 ist mit der negativen Klemme einer zugehörigen Spannungsquelle elektrisch verbunden. In den Bodenbereich der Schmelzkam mer 20 ragt eine Supportstange 25, welche an dem in Fig. 1 linken Ende mit einem Zündstück 26 versehen und mittels eines an dem in Fig. 1 rechten Ende vorgesehenen Antriebs 27 axial hin- und herbewegbar ist.

Die Gießeinrichtung C ist in einer Grube 31 angeordnet, auf deren Boden zwei senkrechte Stützen 32 stehen, auf welchen wiederum ein Paar von Schienen 33 ruht, welche sich in Längsrichtung der Stützen 32 senkrecht zur Zeich nungsebene von Fig. 1 erstrecken. Auf den Schienen 33 ist ein Wagen 34 mit Rädern 34a verfahrbar, von welchem hydraulische Pressen 35 nach oben ragen, die eine Gußblockkammer 36 tragen, welche auf Armen 35a ruht, die an den oberen Enden der Kolbenstangen der hydraulischen Pressen 35 befestigt sind. Auf der Gußblockkammer 36 ist ein Schmelztiegel 37 vorgesehen, welcher in eine Öffnung im Boden der Schmelzkammer 20 eingreift und zur Aufnahme eines Metallschmelzbades 37a dient. Innerhalb der Gußblock kammer 36 ist ein Gußblockabzugsorgan 38 angeordnet, welches im wesentli chem aus einem Vielfachzylinder besteht und am oberen Ende mit einer Klemme 39 versehen ist, die zum Halten eines den Boden des Schmelztiegels 37 bildenden Zapfens 40 dient und mit Anschlüssen für die elektrische Verbin dung mit den positiven Klemmen der Gleichspannungsquellen für die Plasma bogenbrenner 24 versehen ist.

Die geschilderte Anlage funktioniert gemäß Fig. 2A bis 2J folgendermaßen, wobei der besseren Verständlichkeit wegen die beiden Trommelförderer 15 voreinander dargestellt sind. Gemäß Fig. 2A wird Rohmaterial in die Trommelförderer 15 eingegeben, während ein Verschlußventil 43 am Entlee rungsauslaß des jeweiligen Trommelförderers 15 geschlossen ist und die Atmosphäre darin gleichzeitig durch Argongas ersetzt wird. Auch werden bei geschlossenen Verschlußventilen 43 die Gußblockkammer 36 und die Schmelzkammer 20 evakuiert und dann bis zu Atmosphärendruck mit Argon gas gefüllt. Gemäß Fig. 2B wird dann das Zündstück 26 unter die Plasma bogenbrenner 24 bewegt, um gemäß Fig. 2C einen Pilotplasmabogen zwischen dem Zündstück 26 und jedem Plasmabogenbrenner 24 zustande kommen zu lassen, wonach gemäß Fig. 2D das Zündstück 26 wieder unter den Plasma bogenbrennern 24 weg bewegt wird und zwischen jedem Plasmabogenbrenner 24 und dem Zapfen 40 ein Hauptplasmabogen zustande kommt, so daß das obere Ende des Zapfens 40 durch die Hauptplasmabögen geschmolzen wird und sich das Metallschmelzbad 37a ergibt. Gemäß Fig. 2E wird dann das Verschlußventil 43 eines Trommelförderers 15 geöffnet, so daß das darin befindliche Rohmaterial über die Rutsche 17 in die Rohmaterialspeisekammer 21 der Schmelzkammer 20 gelangt, um unter Führung durch den Führungs zylinder 23 in den mittleren Bereich des Metallschmelzbades 37a zu fallen und dann durch die aus den Plasmabogenbrennern 24 austretenden Plasma bögen geschmolzen zu werden. Bei diesem kontinuierlichen Schmelzen des zugeführten Rohmaterials wird der Zapfen 40 mittels des Gußblockabzugs organs 38 immer weiter mit einer solchen Geschwindigkeit abgesenkt, daß die obere Oberfläche des Metallschmelzbades 37a stets auf derselben Höhe bleibt, also mit einer entsprechend der in der Zeiteinheit dem Schmelztiegel 37 zugeführten Menge an Rohmaterial eingestellten Geschwindigkeit. Das geschmolzene Rohmaterial wird durch die wassergekühlte Wand des Schmelz tiegels 37 gekühlt, so daß sich ein mit dem Zapfen 40 einstückiger Gußblock 44 ergibt, welcher gemäß Fig. 2E entsprechend der Abwärtsbewegung des Zapfens 40 unten aus dem Schmelztiegel 37 herausläuft und immer länger wird.

Wenn im Zuge des geschilderten Betriebes das gesamte Rohmaterial aus dem einen Trommelförderer 15 in die Schmelzkammer 20 abgegeben worden ist, dann wird dessen Verschlußventil 43 geschlossen und gleichzeitig dasjeni ge des anderen Trommelförderers 15 geöffnet, dessen Atmosphäre zuvor durch Argongas ersetzt worden ist, so daß nunmehr gemäß Fig. 2F das Rohmaterial des anderen Trommelförderers 15 auf die geschilderte Art und Weise der Schmelzkammer 20 zugeführt wird. Währenddessen wird der entleerte Trommelförderer 15 vom Becherförderer 11 wieder mit Rohmaterial gefüllt.

Sobald nach mehrfacher Wiederholung der geschilderten Vorgänge der Guß block 44 eine vorgegebene Größe erreicht, wird die Zufuhr von Rohmaterial zur Schmelzkammer 20 unterbrochen und die Plasmabögen werden gelöscht, wie in Fig. 2G dargestellt. Im Anschluß daran wird der Gußblock 44 in der weiterhin aufrecht erhaltenen Argonatmosphäre bis auf eine Temperatur ge kühlt, bei welcher er durch Luft nicht oxydiert wird, wonach die Argonatmo sphäre in der Gußblockkammer 36 durch eine Luftatmosphäre ersetzt wird. Gemäß Fig. 2H werden dann die Gußblockkammer 36 und der Schmelztiegel 37 von der Schmelzkammer 20 gelöst und mittels des Wagens 34 in eine Guß blockentnahmestellung verfahren, woraufhin der Schmelztiegel 37 mittels eines Krans 42 entfernt, die Klemme 39 gelöst und der Gußblock 44 mit Hilfe des Krans 42 aus der Gußblockkammer 36 herausgehoben wird, um gemäß Fig. 21 mit dem unteren Ende nach oben in einen bekannten Umschmelzofen einge führt und als Elektrode, die verbraucht wird, umgeschmolzen zu werden, so daß sich der umgeschmolzene Gußblock 45 gemäß Fig. 2J ergibt. Wie daraus ersichtlich, wird allerdings beim Umschmelzen ein kleines Stück des Gußblocks 44 übrig gelassen, welches wieder auf das Gußblockabzugsorgan 38 aufgesetzt wird, um beim Gießen des nächsten Gußblocks 44 als Zapfen 40 zu dienen.

Die Plasmabogenschmelzeinrichtung B geht besonders deutlich aus Fig. 3 hervor. Wie daraus ersichtlich, ist die Schmelzkammer 20 von einer Ofenwand 50 begrenzt, welche den Raum oberhalb des Metallschmelzbades 37a im Schmelztiegel 37 umschließt. Die Ofenwand 50 besteht aus einem unteren Wandteil 51 und einem gegenüber demselben drehbaren oberen Wandteil 52, zwischen welchen ein Verbindungsglied 53 mit einer Dichtung vorgesehen ist, so daß kein Gas durch die Ofenwand 50 hindurchtreten kann.

Die hermetische Abdichtung 22 weist einen Zylinder 54 und eine Platte 55 auf, welche die obere Mündung des Zylinders 54 verschließt, der mit einem seitlichen Inspektionsstutzen 56 sowie einer seitlichen Rohmaterial speiseöffnung 57 versehen ist, zu der ein Rohr 57a führt, welches mit der Rutsche 17 verbunden wird. Zwischen dem unteren Ende des Zylinders 54 und dem oberen Ende des gegenüber demselben drehbaren, oberen Wandteils 52 der Ofenwand 50 ist ein weiteres Verbindungsglied 58 mit einer Dichtung vorgesehen.

Der Rohmaterialspeicherturm bzw. Führungszylinder 23 besteht aus einem oberen Zylinder 59 und einem damit verbundenen, unteren Konus 60, dessen Innenfläche mit einem Futter 61 aus Titan beschichtet ist. Der Führungszylin der 23 ist einstückig mit der hermetischen Abdichtung 22 ausgebildet und ebenso wie letztere wassergekühlt.

Innerhalb der hermetischen Abdichtung 22 und des Führungszylinders 23 ist ein senkrechtes Führungsrohr 67 koaxial zu den beiden Zylindern 54 und 59 angeordnet, welches am oberen Ende in der Platte 55 befestigt und außen mit einer Schicht aus Titan bedeckt ist, so daß die Reinheit der Gußblöcke selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn aus der Rohmaterial speiseöffnung 57 austretende Rohmaterialstücke heftig auf das Führungsrohr 67 aufschlagen und davon Werkstoff abkratzen sollten, der dann zusammen mit dem Rohmaterial im Schmelztiegel 37 geschmolzen wird. Unter dem unteren Ende des Führungsrohrs 67 ist ein zylindrischer Begrenzer 68 aus Titan angeordnet, welcher mit dem unteren Ende eines höhenverstellbaren Rohres 69 verbunden ist, das im Führungsrohr 67 senkrecht beweglich angeord net ist.

Innerhalb des Begrenzers 68 und des Rohres 69 erstreckt sich ein Innenrohr 70, so daß sich eine doppelwandige Rohrkonstruktion ergibt. Das Innenrohr 70 ist an einem oberen Einlaß 71 mit Kühlwasser beaufschlagbar, welches im Innenrohr 70 nach unten und dann im Begrenzer 68 sowie Rohr 69 nach oben strömt, wie in Fig. 3 mit Pfeilen veranschaulicht, um den Begrenzer 68 und das Rohr 69 zu kühlen und aus einem oberen Auslaß 72 des Rohres 69 wieder auszutreten.

Auf der Platte 55 steht ein Rahmen 73, auf welchem ein hydraulischer Stellzylinder 74 für das Rohr 69 angeordnet ist, dessen Kolbenstange 75 über ein Verbindungselement 76 mit dem Rohr 69 verbunden ist, um letzteres sowie den Begrenzer 68 auf- und abzubewegen.

Die Plasmabogenbrenner 24 sind jeweils mittels einer Anordnung 62 im oberen Wandteil 52 der Ofenwand 50 positioniert und demselben gegenüber elektrisch isoliert. Im unteren Bereich der Schmelzkammer 20 ist das Zündstück 26 ange ordnet, welches an einem am benachbarten Ende der Supportstange 25 befe stigten Arm 63 angebracht und mittels derselben aus der Stellung gemäß Fig. 3 nach rechts in einen Behälter 64 zurückziehbar ist, der einen Teil des unteren Wandteils 51 der Ofenwand 50 bildet. Zur Ablenkung der aus den Plasmabogenbrennern 24 austretenden Plasmabögen ist eine Magnetfeldspule 78 vorgesehen, welche den Schmelztiegel 37 umschließt.

Die Verbindung zwischen dem unteren Wandteil 51 und dem oberen Wandteil 52 der Ofenwand 50 geht besonders deutlich aus Fig. 4, 5, 7 und 8 hervor. Wie daraus ersichtlich, weist das Verbindungsglied 53 einen am unteren Wandteil 51 befestigten Ringflansch 81 und einen am oberen Wandteil 52 be festigten Ringflansch 82 auf. Auf dem Ringflansch 81 ist mittels Schrauben 96 ein ringförmiger Halter 97 befestigt, in dessen auf dem Ringflansch 81 aufliegenden Boden 98 die Schrauben 96 eingeschraubt sind. Der Halter 97 weist ferner eine zylindrische Seitenwand 99 mit zwei äußeren Ringnuten auf, in denen zwei O-Ringe 100 angeordnet sind und zwischen denen in der Seitenwand 99 eine äußere Schmiermittelringnut 101 ausgebildet ist, zu welcher ein senkrechter Schmiermittelkanal 102 in der Seitenwand 99 führt, welcher mit einem Schmiermitteleinlaß und einem Schmiermittel auslaß kommuniziert und der Ringnut 101 ständig Schmiermittel zuführt.

Zur Aufnahme des Gewichtes des oberen Wandteils 52 der Ofenwand 50 sind mehrere Stützen 83 auf dem Boden 98 des Halters 97 angeordnet, welche jeweils aus einem auf den Boden 98 befestigten Träger 103 sowie einer in demselben drehbar gelagerten Rolle 104 bestehen. Am Ringflansch 82 ist mittels Schrauben 105 ein Dichtring 106 mit einem Boden 107 sowie einer zylindrischen Seitenwand 108 befestigt, wobei der Boden 107 durch die Schrauben 105 fest gegen den Ringflansch 82 gedrückt wird und die Seitenwand 108 mit der Innenfläche an den O-Ringen 100 anliegt, so daß weder Gas aus der Schmelzkammer 20 austreten noch Luft in die Schmelz kammer 20 eintreten kann. Die zylindrische Seitenwand 108 des Dichtringes 106 und die O-Ringe 100 in der zylindrischen Seitenwand 99 des Halters 97 werden über die Ringnut 101 mit Schmiermittel beaufschlagt, um die Lebens dauer der O-Ringe 100 zu verlängern.

Auf der unteren Oberfläche des Bodens 107 des Dichtringes 106 ist eine Ringscheibe 109 befestigt, auf welcher die Rollen 104 laufen. Innerhalb der Seitenwand 99 des Halters 97 erstreckt sich ein als Wärmeschild wirkender Abschnitt 110 des oberen Wandteils 52 der Ofenwand 50, welcher verhindert, daß die O-Ringe 100 dadurch thermisch beschädigt werden, daß die Seiten wand 99 durch die Wärmestrahlung von den Plasmabögen in der Schmelzkam mer 20 her auf hohe Temperatur erhitzt wird.

Auf der oberen Oberfläche des Bodens 98 des Halters 97 sind Anschläge 84 vorgesehen, welche ein Auswandern des oberen Wandteils 52 der Ofenwand 50 aus der Mittelstellung verhindern und jeweils aus einem Träger 114 sowie einer Anschlagrolle 115 bestehen, die im Träger 114 drehbar gelagert ist. Der Träger 114 ist auf dem Boden 98 radial zur Ofenwand 50, also in Fig. 8 nach links und rechts beweglich angeordnet und mittels einer Schraube 117 verstellbar, so daß die Anschlagrolle 115 von außen gegen die zylindri sche Seitenwand 108 des Dichtringes 106 gedrückt wird, wobei die Schraube 117 in einem senkrecht nach oben ragenden Vorsprung 116 am Außenumfang des Bodens 98 des Halters 97 verschraubbar und mit einer Sicherungsmutter 118 versehen ist, welche ein zu starkes Anziehen der Schraube 117 vermeiden läßt.

Das auf diese Weise durch die Stützen 83 gegenüber dem unteren Wandteil 51 abgestützte und durch die Anschläge 84 zentrierte obere Wandteil 52 der Ofenwand 50 kann zügig gedreht werden, wozu nur ein geringes Drehmoment erforderlich ist, und zwar immer, weil eine zylindrische Abdeckung 111 verhindert, daß Staub in den Raum zwischen den beiden Ringflanschen 81 und 82 eintreten kann. Die Abdeckung 111 ist außen von den Stützen 83 an geordnet, am unteren Ringflansch 81 befestigt und mit einem oberen Ring flansch versehen, welcher in eine Ringnut 112 ragt.

Die Verbindung zwischen dem oberen Wandteil 52 der Ofenwand 50 und der hermetischen Abdichtung 22 geht besonders deutlich aus Fig. 9 und 10 hervor. Wie daraus ersichtlich, weist das Verbindungsglied 58 einen unteren Ringflansch 121 sowie einen oberen Ringflansch 122 auf, welche am oberen Wandteil 52 bzw. an der hermetischen Abdichtung 22 befestigt sind, analog den Ringflanschen 81 und 82 des geschilderten Verbindungsgliedes 53. Auch sind zwischen den beiden Ringflanschen 121 und 122 entsprechende und gleichwirkende Bauteile vorgesehen, welche daher nicht nochmals erläutert werden und der besseren Verständlichkeit wegen mit denselben, allerdings durch das Suffix "e" ergänzten Bezugszahlen versehen sind.

Der Drehantrieb 85 für das obere Wandteil 52 der Ofenwand 50 geht besonders deutlich aus Fig. 6 hervor. Wie daraus ersichtlich, ist das obere Wandteil 52 mit einer äußeren Umfangsverzahnung 86 versehen und ein hydraulischer Stellzylinder 87 vorgesehen, welcher auf einem nicht dargestellten Rahmen angebracht ist und dessen Kolbenstange 88 mit einer Zahnstange 89 versehen ist. Mit letzterer kämmt ein Ritzel 90, welches über einen Verbindungsmecha nismus 91 mit einer senkrechten Antriebswelle 93 zusammenwirkt, die in Lagern 92 drehbar gelagert und am oberen Ende mit einem Zahnrad 94 versehen ist, welches mit der Umfangsverzahnung 86 des oberen Wandteils 52 kämmt.

Wenn die Kolbenstange 88 des hydraulischen Stellzylinders 87 ausgefahren wird, dann rotiert das Ritzel 90 in der einen Richtung, während es sich in der anderen Richtung dreht, wenn die Kolbenstange 88 des hydraulischen Stellzylinders 87 eingefahren wird. Die Drehung des Ritzels 90 wird über den Verbindungsmechanismus 91, die Antriebswelle 93 und das Zahnrad 94 auf das obere Wandteil 52 der Ofenwand 50 übertragen, so daß es sich in der der jeweiligen Drehrichtung des Ritzels 90 entsprechenden Richtung dreht. Durch abwechselndes Aus- und Einfahren der Kolbenstange 88 des hydraulischen Stellzylinders 87 kann also das obere Wandteil 52 hin- und hergedreht werden, und zwar vorzugsweise um einen Winkel von je 60° in der einen und in der anderen Richtung aus der Neutralstellung für die Hin- und Herdrehung. Die Drehgeschwindigkeit des oberen Wandteils 52 wird so eingestellt, daß es sich in 0,3 bis 3 Minuten um einen Winkel von 120° dreht.

Durch das Hin- und Herdrehen des oberen Wandteils 52 der Ofenwand 50 wird eine gleichmäßige Erhitzung des gesamten Metallschmelzbades 37a im Schmelztiegel 37 erzielt, so daß das demselben zugeführte Rohmaterial schnell schmilzt, wie besonders deutlich aus Fig. 11 hervorgeht. Wie daraus ersichtlich, wird dann, wenn der Ansatzpunkt des aus einem Plasmabogen brenner 24 austretenden Plasmabogens in einem Bereich A₁ konzentriert ist, auch das Rohmaterial in einem umgebenden Bereich A₂ aufgrund von Wärmeleitung schnell geschmolzen. Im Laufe der Zeit gelangt Wärme vom Bereich A₁ auch bis an den Rand des Metallschmelzbades 37a, so daß das Rohmaterial in einem Bereich A₃ durch die Wärme des Plasmabogens und zweier weiterer Plasmabögen geschmolzen wird, welche aus zwei weiteren Plasmabogenbrennern 24 austreten, die gegenüber dem ersten Plasmabogen brenner 24 jeweils in Umfangsrichtung des Schmelztiegels 37 im Uhrzeiger sinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel von 120° versetzt sind.

Der dem Bereich A₁ zugeordnete Plasmabogen wird infolge des magnetischen Flusses des von der Magnetfeldspule 78 erzeugten Magnetfeldes abgelenkt, so daß sein Ansatzpunkt schließlich in einem Bereich A₁′ konzentriert ist, welcher vom zugehörigen Bereich A₂′ umgeben ist. Bei Umkehr der Richtung des Magnetfeldes wird der Plasmabogen in umgekehrter Richtung abgelenkt, so daß sein Ansatzpunkt schließlich in einem Bereich A₁′′ konzentriert ist, welcher bezüglich des Ausgangsbereichs A₁ symmetrisch zum Bereich A₁′ liegt. Auch die anderen beiden Plasmabögen werden durch das Magnet feld gleichzeitig analog abgelenkt, so daß sich eine entsprechende Vergröße rung des Schmelzbereichs ergibt und das in einem Bereich A₃′ befindliche Rohmaterial in relativ kurzer Zeit durch die aus den drei Plasmabogenbren nern 24 austretenden Plasmabögen geschmolzen wird. Da ein weiterer Satz von drei analog arbeitenden Plasmabogenbrennern 24 vorgesehen ist, wird auch das in einem entsprechenden Bereich A₃′′ befindliche Rohmaterial schnell geschmolzen.

Zusätzlich wird das obere Wandteil 52 der Ofenwand 50 hin- und hergedreht. Dieses hat zur Folge, daß sich auch die Bereiche A₃′ und A₃′′ in Fig. 11 im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn drehen und das in dem vom Schmelztiegel 37 begrenzten Bereich A₄ befindliche Rohmaterial schnell geschmolzen wird, also ein schnelles und gleichmäßiges Schmelzen des gesam ten in den Schmelztiegel 37 eingegebenen Rohmaterials an allen Stellen des Schmelztiegels 37 stets gewährleistet ist. Das Hin- und Herdrehen der Plasmabogenbrenner 24 wird vorzugsweise über einen solchen Winkelbereich durchgeführt, daß der von jedem aus einem Plasmabogenbrenner 24 austreten den Plasmabogen bestrahlte Bereich im Schmelztiegel 37 die Bereiche über lappt, welche von den aus den benachbarten Plasmabogenbrennern 24 austre tenden Plasmabögen bestrahlt werden.

Der Antrieb 27 zur Hin- und Herbewegung des Zündstücks 26 geht besonders deutlich aus Fig. 12 hervor. Wie daraus ersichtlich, weist er zwei stationäre Rahmen 127 sowie 128 mit je einem Lager 129 bzw. 130 und eine Gewinde spindel 131 auf, welche in den Lagern 129 sowie 130 drehbar gelagert und in einer Mutter 132 verschraubbar ist, die über ein Verbindungselement 133 mit der Supportstange 25 verbunden ist. Letztere ist mit einem Anschluß 25′ zur elektrischen Verbindung der positiven Klemmen der Gleichspannungs quellen für die Plasmabogenbrenner 24 mit dem Zündstück 26 versehen, um dasselbe auf demselben Potential wie den Zapfen 40 zu halten. Auf dem Rahmen 127 ist ein Motor 134 mit Untersetzungsgetriebe befestigt, auf dessen Ausgangswelle ein Kettenrad 135 aufgekeilt ist, welches mit einem auf der Gewindespindel 131 befestigten Kettenrad 136 verbunden ist, und zwar durch eine endlose Kette 137.

Wenn der Motor 134 eingeschaltet ist und das Kettenrad 135 umläuft, dann wird die Gewindespindel 131 über die Kette 137 und das Kettenrad 136 gedreht, so daß die Mutter 132 je nach der Drehrichtung des Motors 134 in Fig. 12 nach links oder nach rechts bewegt wird, somit auch die Supportstange 25 über das Verbindungselement 133, was zur Folge hat, daß das Zündstück 26 aus dem Behälter 64 in die Zündstellung gemäß Fig. 12 zwischen die Spitzen der Plasmabogenbrenner 24 und den Zapfen 40 im Schmelztiegel 37 bzw. aus dieser Zündstellung zurück in den Behälter 64 läuft.

Das Zündstück 26 und das Zünden der Plasmabogenbrenner 24 mit demselben gehen besonders deutlich aus Fig. 13 bis 17 hervor. Wie daraus ersichtlich, ist das aus Graphit bestehende Zündstück 26 so groß, daß es zwischen die Spitzen aller Plasmabogenbrenner 24 und den Raum im Schmelztiegel 37, worin der Zapfen 40 aufgenommen ist, geschoben werden kann. Weiterhin ist die beim Zurücklaufen aus der Zündstellung gemäß Fig. 12 in den Behälter 64 nachlaufende Umfangskante 26a des Zündstücks 26 nach oben abgeschrägt, wie besonders deutlich aus Fig. 15 ersichtlich, so daß die dem Schmelztiegel 37 zugewandte untere Oberfläche 26′′ breiter als die den Plasmabogenbrennern 24 zugewandte obere Oberfläche 26′ des Zündstücks 26 ist.

Zum Zünden der Plasmabogenbrenner 24 wird zunächst der Antrieb 27 einge schaltet, um das Zündstück 26 in die Zündstellung gemäß Fig. 12 und 13 zu bewegen, in welcher der Abstand zwischen den Spitzen aller Plasmabogen brenner 24 und dem Zündstück 26 kleiner als der Abstand zwischen den Spitzen und dem Zapfen 40 ist, wobei der erstgenannte Abstand so gewählt wird, daß die aus den Plasmabogenbrennern 24 austretenden Pilotplasmabögen das Zündstück 26 sicher erreichen können, was beispielsweise bei einem Abstand von etwa 40 mm zwischen den Spitzen der Plasmabogenbrenner 24 und dem Zündstück 26 der Fall ist. Dann wird jeder der Plasmabogenbren ner 24, welche bei entsprechend gedrehtem oberen Wandteil 52 der Ofenwand 50 gemäß Fig. 13 symmetrisch beiderseits der Bewegungsrichtung des Zünd stücks 26 positioniert sind, mit dem zur Plasmaerzeugung erforderlichen Gas beaufschlagt, welches aus der Brennerdüse ausströmt, und gleichzeitig die zur Aufrechterhaltung eines Plasmabogens erforderliche Spannung zwischen der Kathode jedes Plasmabogenbrenners 24 und dem Zapfen 40 im Schmelz tiegel 37 sowie dem Zündstück 26 angelegt, so daß eine Hochspannungsentla dung zwischen der Kathode bzw. Spitze oder Düse des Plasmabogenbrenners 24 und dem Zündstück 26 als Anode erfolgt und sich der jeweilige Pilot plasmabogen ergibt, wonach sich der jeweilige Hauptplasmabogen 140 von der Kathode zum Zündstück 26 hin entwickelt, dessen Strom auf den zur Aufrechterhaltung des Plasmabogens 140 erforderlichen Mindestwert begrenzt ist. Die Plasmabögen 140 aller sechs Plasmabogenbrenner 24 entstehen gleich zeitig, jedoch ist es auch möglich, sie in verschiedenen Phasen nacheinander zustande kommen zu lassen.

Sobald die Plasmabögen 140 zwischen den Plasmabogenbrennern 24 und dem Zündstück 26 entstanden sind, wird der Antrieb 27 wieder eingeschaltet, um das Zündstück 26 von den Plasmabogenbrennern 24 und dem Zapfen 40 in den Behälter 64 zurückzuziehen, und zwar mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 mm/min, wobei die sich von den Plasmabogenbrennern 24 zum Zündstück 26 erstreckenden Plasmabögen 140 gezwungen werden, sich zum Zapfen 40 hin zu wenden. Wenn die aus allen Plasmabogenbrennern 24 austretenden Plasmabögen 140 vollständig auf den Zapfen 40 übergegangen sind, dann wird damit begonnen, das Rohmaterial auf dem Zapfen 40 zu schmelzen, indem die Ströme in den Plasmabögen 140 erhöht werden.

Gemäß Fig. 16 ist beim Zünden der Plasmabogenbrenner 24 mittels des Zündstücks 26 jeder aus einem Plasmabogenbrenner 24 austretende Plasma bogen 140 einer vom Zündstück 26 weg gerichteten, abstoßenden Kraft 141 unterworfen, und zwar infolge der magnetischen Wechselwirkung der Ströme im Plasmabogen 140 und im Zündstück 26, ferner einer anziehenden elektromagnetischen Kraft 142, welche das Bestreben hat, die Plasmabögen 140 enger aufeinander zuzuziehen. Beim Zurückziehen des Zündstücks 26 in den Behälter 64 heben sich diese beiden Kräfte 141 und 142 bei den in Fig. 16 linken Plasmabögen 140 jeweils im wesentlichen auf, welche aus den beiden Plasmabogenbrennern 24 austreten, die auf diejenige Hälfte des Schmelztiegels 37 gerichtet sind, aus welcher das Zündstück 26 zurückge zogen wird. Diese beiden Plasmabögen 140 würden dann, wenn die jeweilige abstoßende Kraft 141 größer als die jeweilige anziehende Kraft 142 sein sollte, jeweils durch die überwiegende Kraft 141 infolge des vom Plasmabogen 140 zum Zündstück 26 fließenden Stromes derart zur Seite gebogen werden, daß sich die Plasmabogenlänge zwischen dem jeweiligen Plasmabogenbrenner 24 und dem Zapfen 40 vermindert. Die Stromwege zum Zapfen 40 sind also auf einfache Weise stabilisiert, so daß diese Plasmabögen 140 entspre chend stabil vom Zündstück 26 auf den Zapfen 40 übergehen können.

Anders sind dagegen die Verhältnisse bei den in Fig. 16 rechten Plasmabögen 140, welche aus den beiden Plasmabogenbrennern 24 austreten, die auf diejenige Hälfte des Schmelztiegels 37 gerichtet sind, zu welcher hin das Zündstück 26 zurückgezogen wird. Bei diesen beiden Plasmabögen 140 sind die abstoßende Kraft 141 und die anziehende Kraft 142 jeweils gleichgerich tet, so daß der jeweilige Plasmabogen 140 derart zur Seite gebogen wird, daß die Plasmabogenlänge zwischen dem jeweiligen Plasmabogenbrenner 24 und dem Zapfen 40 sich vergrößert und es schwierig ist, den Stromweg zum Zapfen 40 zustande zu bringen und die Gefahr besteht, daß der jeweilige Plasmabogen 140 beim Umschalten vom Zündstück 26 zum Zapfen 40 letzteren nicht erreicht, sondern vom nachlaufenden Ende des Zündstücks 26 nach oben zurückgestoßen wird, was zur Folge haben würde, daß der Plasmabogen 140 seinen Stromweg verliert und erlischt, wenn er nicht noch anders beein flußt werden würde.

Infolge der schrägen Umfangskante 26a des Zündstücks 26 kann dieser zwi schen dem jeweiligen Plasmabogenbrenner 24 und dem Zündstück 26 entzünde te Plasmabogen 140 den unteren, dem Zapfen 40 benachbarten Bereich selbst dann berühren, wenn das zurücklaufende Zündstück 26 sich vom Plasma bogen 140 entfernt. Auch kann das vom Plasmabogenbrenner 24 ausgestoßene Gas gleichförmig zum Zapfen 40 hin gerichtet werden und der Plasma bogen 140 wird kaum gestört, selbst dann nicht, wenn das Zündstück 26 den Plasmabogen 140 verläßt. Das Gas erreicht das Rohmaterial auf dem Zapfen 40 schnell, wobei gleichzeitig ein Teil des Plasmabogens 140 den Zapfen 40 berührt, so daß der Stromweg zustande kommt. Da der im Zündstück 26 fließende Strom geringer wird und die abstoßende Kraft 141 abfällt, bleibt der Plasmabogen 140 stets stabil gehalten, und er geht gleichförmig über.

Wenn die rückwärtige Stirnfläche des Zündstücks 26 senkrecht verläuft, wie in Fig. 17 dargestellt, dann ist es wegen der auf den in Rede stehenden Plasmabogen 140 einwirkenden Kräfte 141 sowie 142 schwierig, den Plasma bogen 140 beim Weglaufen des Zündstücks 26 zwischen dem zugehörigen Plasmabogenbrenner 24 und dem Zapfen 40 auf letzteren zu übertragen und die elektrischen sowie magnetischen Felder werden stark gestört. Dies hat zur Folge, daß nicht nur der aus dem zugehörigen Plasmabogenbrenner 24 aus tretende Plasmabogen 140, sondern auch die anderen Plasmabögen 140, welche bereits den Zapfen 40 erreicht haben, unter dem Einfluß der gestörten elektrischen und magnetischen Felder erlöschen. Diese Auswirkungen sind mit der schrägen Umfangskante 26a des Zündstücks 26 vermieden, welche einen stabilen Plasmabogenübergang vom Zündstück 26 zum Zapfen 40 gewähr leistet.

Das Zündstück 26 mit der schrägen Umfangskante 26a vermittelt außerdem den Vorteil, daß dann, wenn einer oder mehrere der aus den Plasmabogenbren nern 24 austretenden Plasmabögen 140 plötzlich ausgelöscht werden sollten und wieder entzündet werden müssen, sämtliche Plasmabögen 140 gleichzeitig entzündet und auf den Schmelztiegel 37 gerichtet werden können, um das in demselben auf dem Zapfen 40 befindliche Rohmaterial ohne jegliche Inhomogenität zu schmelzen. Das besagte Plasmabogenauslöschen kann bei spielsweise dann geschehen, wenn beim Schmelzen einer Rohmaterialcharge versehentlich eine große Menge an Rohmaterial in den Schmelztiegel 37 fällt oder die hermetische Abdichtung der Schmelzkammer 20 teilweise zusammenbricht, so daß Luft eindringen kann. In einem solchen Fall wird bisher so vorgegangen, daß nach dem Abstellen auch der restlichen Plasma bogenbrenner sämtliche unabhängig voneinander senkrecht bewegbaren Plasma bogenbrenner nacheinander in die Nähe des zugehörigen Schmelztiegels gezogen werden, um neuerlich gezündet zu werden. Nachteilig dabei ist, daß für die senkrechte Bewegung der Plasmabogenbrenner diffizile Organe erfor derlich sind und das Rohmaterial im Schmelztiegel inhomogen geschmolzen wird, weil die Plasmabögen nacheinander entzündet werden. Demgegenüber werden mittels des Zündstücks 26 alle zuvor abgestellten Plasmabogenbrenner 24 gleichzeitig wieder gezündet, indem das Zündstück 26 zwischen die Plasma bogenbrenner 24 und den Schmelztiegel 37 bewegt und dann wieder zurückge zogen wird, so daß alle wieder entzündeten Plasmabögen 140 gleichzeitig zum Schmelztiegel 37 gelangen. Der zum neuerlichen Zünden der Plasma bogenbrenner 24 erforderliche Aufbau ist sehr einfach, da ein einfaches Verschieben des Zündstücks 26 dafür genügt.

Fig. 18 zeigt ein Zündstück 26f, dessen schräge Umfangskante 26af an dem der Supportstange 25 abgewandten Ende konvex gewölbt ist, und veranschau licht, daß die Umfangskantenabschrägung nicht unbedingt geradlinig sein muß, wie es bei der Umfangskante 26a gemäß Fig. 15 der Fall ist.

Fig. 19 bis 21 veranschaulichen ein weiteres Zündstück 26g und dessen Wir kungsweise. Es weist an dem der Supportstange 25 abgewandten, in Fig. 19 linken Ende eine mittlere, schmale Nut 145 mit einem ebenen schrägen Boden 145a auf, der jedoch auch entsprechend der schrägen Umfangskante 26af gemäß Fig. 18 konvex gewölbt sein kann. Ferner ist es möglich, die Nut 145 mit einem senkrechten Boden 145a′ zu versehen, wie in Fig. 21 mit gestrichelten Linien angedeutet. Die Breite der Nut 145 wird so gewählt, daß der mittlere Teil des in Fig. 20 wiedergegebenen Plasmabogens 140g vom zugehörigen Plasmabogenbrenner 24g durch die Nut 145 hindurch zum Zapfen 40 gelangen kann, was beispielsweise bei einer Breite von etwa 10 mm der Fall ist.

Zum Zünden der Plasmabogenbrenner 24g wird das obere Wandteil 52 der Ofenwand 50 so gedreht, daß die Plasmabögen 140g der Plasmabogenbrenner 24g die in Fig. 19 mit gestrichelten Linien angedeuteten Bereiche 146 auf dem Zündstück 26g bestrahlen, wonach auf die geschilderte Art und Weise gezündet wird.

Dabei wird das Zündstück 26g in Richtung des Pfeiles 144 gemäß Fig. 19 zurückgezogen. Sobald es die mit einer gestrichelten Linie angedeutete Stellung 26g′ erreicht, wobei die Nut 145 die Stellung 145′ einnimmt, durch dringt der mittlere Teil des auf die Nut 145 gerichteten Plasmabogens 140g die Nut 145, um zum Schmelztiegel 37 geführt zu werden, wie in Fig. 20 und 21 veranschaulicht. Im Zuge des weiteren Rücklaufs des Zündstücks 26g wird der Plasmabogen 140g immer mehr und sehr stabil vom Zündstück 26g auf den Zapfen 40 im Schmelztiegel 37 übertragen. Dabei haben die beiden seitlichen Oberflächen 145b eine der schrägen Umfangskante 26a bzw. 26af des Zündstücks 26 bzw. 26f gemäß Fig. 13 bis 16 bzw. Fig. 18 entsprechende Wirkung, also als ob die dem Metallschmelzbad 37a zugewandte, untere Zünd stückoberfläche breiter als die den Plasmabogenbrennern 24g zugewandte, obere Zündstückoberfläche wäre, was der Stabilität bei der Übertragung des erwähnten Plasmabogens 140g zugute kommt.

Das Beschicken der Schmelzkammer 20 mit Rohmaterial und dessen Schmelzen durch die Plasmabögen 140 der Plasmabogenbrenner 24 geht besonders deutlich aus Fig. 22 und 23 hervor. Der Begrenzer 68 ist gewöhnlich mittels des hydraulischen Stellzylinders 74 abgesenkt, so daß das untere Ende unter Ausbildung eines Ringspaltes 149 in die untere Öffnung 60a des Konus 60 ragt. Von dem von einem Trommelförderer 15 über die Rutsche 17 durch die Rohmaterialspeiseöffnung 57 hindurch in die Rohmaterialspeisekammer 21 gelangten und durch den oberen Zylinder 59 sowie den unteren Konus 60 zur Mitte der Schmelzkammer 20 bzw. des Schmelztiegels 37 hingeführten Roh material läßt der Ringspalt 149 nur kleine Körner oder Schwammpartikel 150 aus Titan mit einer Größe von beispielsweise 3 bis 20 mm durch, welche in die Mitte des Metallschmelzbades 37a fallen, während große Stücke 151 aus Titan zwischen dem Begrenzer 68 und dem Konus 60 zurückgehalten werden, wie in Fig. 22 dargestellt. Nach einer gewissen Zeitspanne wird der Begrenzer 68 in die Stellung gemäß Fig. 23 angehoben, so daß auch die großen Stücke 151 in das Metallschmelzbad 37a fallen können. Dabei wirken die zuvor zugeführten kleinen Körner bzw. Schwammpartikel 150, welche sich auf dem Metallschmelzbad 37a im mittleren Bereich aufgehäuft haben, als Puffer, welcher die Stöße der herunterfallenden großen Stücke 151 absor biert, so daß das Metallschmelzbad 37a auch bei der Beschickung mit den großen Stücken 151 nicht verspritzt wird, wobei zu dieser Dämpfung noch die Verminderung der Fallgeschwindigkeit der großen Stücke 151 durch den Begrenzer 68 hinzukommt.

Die Breite des Ringspaltes 149 kann durch Verstellen des Begrenzers 68 verändert und entsprechend derjenigen Mindestgröße eingestellt werden, wel che die zeitweilig im Konus 60 zurückzuhaltenden Rohmaterialstücke 151 aufweisen sollen. Dieses zeitweilige Zurückhalten des grobstückigen Rohma terials durch den in der Schmelzkammer 20 vorgesehenen Begrenzer 68 in unmittelbarer Nähe des Schmelztiegels 37, bis es dann ordnungsgemäß in dessen Mitte fallengelassen wird, gewährleistet ferner, daß die Wand des Schmelztiegels 37 nicht durch andernfalls auf dieselbe fallendes und außer halb des Schmelztiegels 37 herabfallendes grobstückiges Rohmaterial beschä digt wird. Das aufeinanderfolgende Zuführen erst des feinkörnigen Rohmate rials und dann des grobstückigen Rohmaterials zum Schmelztiegel 37 verhin dert weiterhin deswegen, weil das grobstückige Rohmaterial nicht unmittelbar aus der Rohmaterialspeisekammer 21 hineinfällt, daß das Metallschmelzbad 37a überfließt und die Plasmabogenbrenner 24 durch verspritzte Metallschmel ze beschädigt werden.

Fig. 24 bis 28 zeigen einen Führungszylinder 23h mit einem besonderen Puffer zur Verminderung der Fallgeschwindigkeit des herabfallenden Rohmate rials. Koaxial zum Zylinder 59h desselben und zum Zylinder 54h der hermeti schen Abdichtung 22h der Rohmaterialspeisekammer 21h ist ein inneres Führungsrohr 152 vorgesehen, welches mit Ausnahme des oberen Bereiches von einem Mantelrohr 153 aus Titan umschlossen ist, so daß vom Mantelrohr 153 durch Aufprall von Rohmaterial, das von der Rohmaterialspeiseöffnung 57h herunterfällt, etwa abgetrennte und zusammen mit dem Rohmaterial in den Schmelztiegel 37 gelangende Werkstoffstücke die Reinheit des Metallschmelz bades 37a nicht beeinträchtigen. Am unteren Ende des Führungsrohrs 152 ist ein Haltering 154 mittels Schrauben 155 befestigt, mit welchem ein Trichter 156 aus rostfreiem Stahl verbunden ist, der außen mit einer Beschich tung 157 aus Titan versehen ist, welche zu demselben Zweck wie das Mantel rohr 153 vorgesehen ist, und der innen mehrere Tragstücke 158 für einen kreisrunden, zum Führungsrohr 152 koaxialen Ring 159 mit kreisrundem Querschnitt aufweist. Vom Ring 159 hängen Verbindungsstücke 160 herab, welche auf dem Ring 159 schwenkbar gelagert sind und an welchen jeweils das obere Ende eines Pufferteils 161 aus Titan mittels Nieten 162 befestigt ist.

Die Pufferteile 161 können also jeweils wie ein Pendel um den Ring 159 radial bezüglich des Führungszylinders 23h schwingen, wobei sie jeweils durch ein einstückig mit dem zugehörigen Verbindungsstück 160 ausgebildetes Gewicht 163 nach außen belastet sind, so daß sie gemäß Fig. 24 mit den unteren Enden am inneren Futter 61h des Konus 60h des Führungszylinders 23h anliegen. Zur koaxialen Halterung des Führungsrohres 152 im Zylinder 59h des Führungszylinders 23h dienen mehrere horizontale Abstandhalter 164, welche einerseits mit dem unteren Ende des Mantelrohres 153 verbunden sind und andererseits an der Innenfläche des Zylinders 59h anliegen.

Der Führungszylinder 23h mit den Pufferteilen 161 funktioniert folgender maßen. Das feinkörnige Rohmaterial, welches über das Rohr 57ah und durch die Rohmaterialspeiseöffnung 57h in die Rohmaterialspeisekammer 21h gelangt, wird durch den Konus 60h zu dessen Achse und den Pufferteilen 161 hin geleitet, verschwenkt dieselben, rutscht durch den so gebildeten Ringspalt zwischen den Pufferteilen 161 und dem Futter 61h zur unteren Öffnung 60ah des Konus 60h und fällt aus derselben in das Metallschmelzbad 37a im Schmelztiegel 37, und zwar selbst dann sanft, wenn es kräftig und schnell aus der Rohmaterialspeiseöffnung 57h in den Führungszylinder 23h eintritt, da seine kinetische Energie auch dann von den Pufferteilen 161 absorbiert wird. Daher kann dieses Rohmaterial auch nicht auf den Rand des Schmelz tiegels 37 fallen oder außerhalb desselben herunterfallen, sondern es fällt ordnungsgemäß in den mittleren Bereich des Schmelztiegels 37.

Die Pufferteile 161 sind in gleicher Weise bei grobstückigem Rohmaterial wirksam, um dessen Fallgeschwindigkeit zu vermindern, ferner bei solchem feinkörnigen Rohmaterial, dessen Partikel zu leicht sind, um die Pufferteile 161 zu verschwenken. Es wird daher zunächst durch die Pufferteile 161 zurückgehalten, so daß sich immer mehr von diesem Rohmaterial um die Pufferteile 161 herum ansammelt. Sobald sich jedoch eine solche Menge ange sammelt hat, deren Gewicht zum Verschwenken der Pufferteile 161 ausreicht, rutscht auch dieses feinkörnige Rohmaterial unter den Pufferteilen 161 hindurch zur Öffnung 60ah des Konus 60h, um von dort in den Schmelztiegel 37 zu fallen.

Wie in Fig. 24 mit strichpunktierten Linien angedeutet, kann im Führungszy linder 23h auch ein Begrenzer 68h angeordnet sein. Während in der wiederge gebenen Stellung des Begrenzers 68h feinkörniges Rohmaterial genau so aus der Rohmaterialspeisekammer 21h in den Schmelztiegel 37 gelangt, wie geschildert, werden größere Rohmaterialstücke 151h zwischen dem Futter 61h des Konus 60h und den Pufferteilen 161 zurückgehalten, da letztere mit den unteren Enden am Begrenzer 68h anliegen und nicht weiter auswei chen können. Dieses ist erst dann möglich, wenn der Begrenzer 68h und das zugehörige Rohr 69h angehoben werden, woraufhin die größeren Rohmate rialstücke 151h herunterrutschen und aus der unteren Öffnung 60ah des Konus 60h in den Schmelztiegel 37 fallen. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 22 und 23 ist es also möglich, Rohmaterialstücke mit einer solchen Größe zeitweilig zurückzuhalten, welche eine vorgegebene Mindestgröße überschreitet, die durch Verstellen des Begrenzers 68h auf ein entsprechendes Niveau im Führungszylinder 23h eingestellt werden kann.

Die Trommelförderer 15 der Beschickungseinrichtung A und ihre Wirkungs weise gehen besonders deutlich aus Fig. 29 bis 36 hervor. Wie daraus ersicht lich, weist jeder Trommelförderer 15 ein zylindrisches Gehäuse 241 auf, welches den Innenraum von der äußeren Atmosphäre hermetisch abschließt und an dem einen Ende mit einem Fülleinlaß 242 sowie am anderen Ende mit einem Entleerungsauslaß 243 versehen ist, welcher mit der Rutsche 17 verbindbar ist. Innerhalb des Gehäuses 241 ist eine zylindrische Trommel 244 drehbar gelagert, und zwar mittels zweier Sätze von je drei in Umfangs richtung gleichmäßig verteilten Stützrollen 247, welche auf einem äußeren Ring 248 der Trommel 244 laufen, wobei die beiden Rollensätze im Abstand voneinander an zwei Stellen 245 und 246 angeordnet sind. An dem dem Füll einlaß 242 des Gehäuses 241 benachbarten Ende ist die Trommel 244 mit einer Ringscheibe 249 versehen, deren Öffnung ein Rohmaterialaufnehmer 250 zugeordnet ist. Das andere Ende der Trommel 244 ist offen und bildet einen Rohmaterialauslaß 251.

Innen ist die Trommel 244 mit einer Wand 252 versehen, welche von der Innenfläche der Trommel 244 absteht und derart schraubenlinienförmig verläuft, daß sich eine schraubenlinienförmige Rohmaterialbahn 253 ergibt, welche an jeder Stelle seitlich von zwei einander benachbarten Windungen der Wand 252 begrenzt ist. Die Wand 252 kann beispielsweise dreizehn Win dungen aufweisen, wobei die Anzahl der Windungen jedoch auch geringer sein kann, wenn nur jede zum Füllen des jeweiligen Trommelförderers 15 in den Rohmaterialaufnehmer 250 der Trommel 244 eingeführte Rohmaterial charge ausreichend vermischt wird, bevor sie nach Durchlaufen der Rohmate rialbahn 253 aus dem Rohmaterialauslaß 251 der Trommel 244 austritt. Die Höhe der Wand 252 wird vorzugsweise so gewählt, daß eine in einer Windung der Rohmaterialbahn 253 befindliche Rohmaterialcharge nicht über die Wand 252 zur benachbarten Rohmaterialcharge gelangen kann, und sollte unter Berücksichtigung des Rohmaterialchargengewichtes, des Durchmessers der Trommel 244 usw. festgelegt werden. Beispielsweise kann bei einem Trommeldurchmesser von etwa 1100 mm, einem Rohmaterialchargen gewicht von etwa 20 kg und einer axialen Länge jeder Windung der Wand 252 von etwa 225 mm eine Wandhöhe von etwa 300 mm gewählt werden, so daß Rohmaterialstücke mit einer Größe von höchstens etwa 80 mm³ gleichförmig befördert werden.

Wenn auch die Trommel 244 im dargestellten Fall im wesentlichen waagerecht angeordnet ist, so ist es doch möglich, sie bis zu einem Winkel von 5° zu neigen, so daß das Ende mit dem Rohmaterialauslaß 251 etwas höher als das andere Ende liegt.

Die Füllung des einen bzw. des anderen Trommelförderers 15 mit Rohmaterial erfolgt, indem der Becherförderer 11 um eine Becherteilung weiterbewegt wird und dann der gesamte Inhalt des obersten gefüllten Bechers 12 in die dem Rohmaterialaufnehmer 250 der Trommel 244 benachbarte Windung der Rohmaterialbahn 253 der Trommel 244 entleert wird. Dann wird die Trommel 244 um 360° gedreht, so daß die eingefüllte Rohmaterialcharge sich in der Rohmaterialbahn 253 um eine Windung derselben auf den Rohmate rialauslaß 251 der Trommel 244 zu bewegt. Anschließend wird der Becher förderer 11 wiederum um eine Becherteilung weiterbewegt, der nächste mit Rohmaterial gefüllte Becher 12 in die Trommel 244 entleert und letztere wiederum um 360° gedreht. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis alle Windungen der Rohmaterialbahn 253 jeweils eine Rohmaterialcharge enthalten.

Wenn das Rohmaterial eines gefüllten Trommelförderers 15 der Schmelzkam mer 20 zugeführt werden soll, dann wird der Fülleinlaß 242 des Gehäuses 241 hermetisch verschlossen und die Atmosphäre des Gehäuses 241 durch ein nicht oxydierendes Gas, beispielsweise Argongas, ersetzt. Danach wird die Trommel 244 kontinuierlich gedreht, so daß das Rohmaterial aus dem Rohma terialauslaß 251 der Trommel 244 austritt und zum Entleerungsauslaß 243 des Gehäuses 241 gelangt.

Während das Rohmaterial des einen Trommelförderers 15 geschmolzen wird, wird der andere Trommelförderer 15 über den Becherförderer 11 von der vorgeschalteten Wiegemaschine her mit Rohmaterial gefüllt. Wenn der eine Trommelförderer 15 vollständig entleert und der andere Trommelförderer 15 vollständig gefüllt ist, werden die beiden Trommelförderer 15 umge schaltet, um wieder gefüllt zu werden bzw. weiteres Rohmaterial der Schmelz kammer 20 zuzuführen.

Fig. 31 bis 35 veranschaulichen die Art und Weise, in welcher die Trommel 244 das darin enthaltene Rohmaterial abgibt. Dabei läuft die Trommel 244 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung um, so daß jede in der Roh materialbahn 253 befindliche Rohmaterialcharge 255 von der Innenfläche der Trommel 244 nach oben mitgenommen wird und wiederholt abbröckelt, um entlang der Rohmaterialbahn 253 schrittweise zum Rohmaterialauslaß 251 hin transportiert zu werden, wobei sie ausreichend gemischt wird. In Fig. 31B sind für zwei Rohmaterialchargen die Höhenlinien 256 eingezeichnet. Die jeweils zum Rohmaterialauslaß 251 der Trommel 244 gelangte Rohmate rialcharge 255 beginnt dann aus dem Rohmaterialauslaß 251 herauszufallen, wenn die Hinterkante 252a der Wand 252 die untere Stellung gemäß Fig. 31 erreicht. Der größte Teil dieser Rohmaterialcharge 255 verläßt die Trommel 244 während ihrer anschließenden Drehung um 90° aus der Stellung gemäß Fig. 31 in diejenige nach Fig. 32. Wenn die Trommel 244 sich um 180° aus der Stellung gemäß Fig. 31 in diejenige nach Fig. 33 gedreht hat, ist die betreffende Rohmaterialcharge 255 annähernd vollständig aus dem Roh materialauslaß 251 herausgefallen. Bei ihrer weiteren Drehung durchläuft die Trommel 244 die Stellung gemäß Fig. 34, um dann in die Stellung nach Fig. 35 zu gelangen, welche derjenigen gemäß Fig. 31 entspricht. Nunmehr wird die nächste Rohmaterialcharge 255 aus der rotierenden Trommel 244 entfernt. Diese Vorgänge wiederholen sich ständig, so daß alle in der Trommel 244 enthaltenen Rohmaterialchargen 255 nacheinander aus dem Rohmaterial auslaß 251 austreten und zur Schmelzkammer 20 gelangen, ohne sich gegen seitig zu vermischen.

In Fig. 36 ist der zeitliche Verlauf der vom einen bzw. anderen Trommel förderer 15 beim Entleeren abgegebenen Rohmaterialmenge mit einer ausge zogenen Linie veranschaulicht. Wie daraus ersichtlich, wird stets dieselbe Rohmaterialmenge in demselben Zeitintervall abgegeben, so daß die Rohmate rialzufuhr zur Schmelzkammer 20 nicht schwankt und beim Gießen eines Gußblocks 44 weder am Anfang zu viel noch am Ende zu wenig Rohmaterial vorhanden ist. Daher sind die in der Gießeinrichtung C hergestellten Guß blöcke 44 frei von Inhomogenitäten hinsichtlich Grobheit und Feinheit.

Das Abgeben einer Rohmaterialcharge 255 aus der Trommel 244 während einer vollen Umdrehung derselben kann dadurch verlangsamt und auf ein längeres Zeitintervall ausgedehnt werden, daß die Trommel 244 geneigt und ihr Rohmaterialauslaß 251 geringfügig angehoben wird. Dieses hat eine weitere Minderung der Veränderung des Durchsatzes an Rohmaterial für die Schmelzkammer 20 zur Folge, so daß gröbere und feinere Stellen in den Gußblöcken 44 noch weiter reduziert sind.

Gemäß Fig. 48 wird bei den üblichen Anlagen zum Schmelzen und Gießen von Metallen das einem Speicher entnommene Rohmaterial durch Wiegen in kleine Chargen 261 unterteilt, welche nacheinander auf ein Förderband 260 gegeben werden, um durch dasselbe kontinuierlich zum Schmelztiegel befördert zu werden. Nachteilig ist, daß die früher und die später dem Spei cher entnommenen Chargen 261 sich hinsichtlich der Korngröße, des gegensei tigen Verhältnisses der Legierungsbestandteile usw. voneinander unterscheiden können. Auch werden die Chargen 261 während des Transportes auf dem Förderband 260 aufgrund von Vibrationen und dergleichen gegenseitig bewegt und ein Haufen kann sich vergrößern, ein anderer sich verkleinern. Es muß also damit gerechnet werden, daß der Schmelzkammer nacheinander Chargen 261 zugeführt werden, welche sich hinsichtlich Zusammensetzung und/oder Menge so unterscheiden, daß die Rohmaterialzufuhr zur Schmelzkammer zeitlich so unvorhersehbar schwankt, wie in Fig. 36 mit einer strichpunktier ten Linie angedeutet, was alles ungünstig ist. Wenn nämlich die Eigenschaften der Chargen 261 stark unterschiedlich sind, dann wird das Rohmaterial in der Schmelzkammer ungleichförmig geschmolzen, so daß bei den Guß blöcken, welche aus dieser Schmelze erstarren, ungleichmäßige Grobheit und Feinheit vorliegt. Wenn Legierungsgußblöcke hergestellt werden sollen, dann hat die gegenseitige Vermischung der Rohmaterialchargen 261 auf dem Förderband 260 unregelmäßige Schwankungen der Rohmaterialzusammen setzung von Stelle zu Stelle zur Folge, so daß in den Gußblöcken anschließend eine nachteilige Segregation stattfindet, welche beim Erstarren dieses irre gulären, geschmolzenen Rohmaterials anfallen.

Alle diese Nachteile sind mit den Trommelförderern 15 vermieden. Die Wiege maschine und der Becherförderer 11 unterteilen das Rohmaterial in die Rohmaterialchargen 255, welche unmittelbar in die Trommel 244 des jeweili gen Trommelförderers 15 eingefüllt werden und durch die schraubenlinienför mig verlaufende, auf der Innenfläche der Trommel 244 ausgebildete Rohmate rialbahn 253 hindurch zur Schmelzkammer 20 gelangen. Damit sind insbeson dere die folgenden Wirkungen verbunden.

Die abgewogenen und in die Rohmaterialbahn 2537516 00070 552 001000280000000200012000285910740500040 0002003445534 00004 07397OL< gegebenen Rohmaterial chargen 255 werden in einer Reihe in Trommellängsrichtung befördert, ohne sich jeweils mit benachbarten Rohmaterialchargen 255 zu vermischen. Dadurch ist also verhindert, daß die Zusammensetzung irgendeiner Rohmate rialcharge 255, also das gegenseitige Verhältnis ihrer Komponenten, sich durch teilweises Vermischen mit einer anderen Rohmaterialcharge 255 ändert, und erreicht, daß jede Rohmaterialcharge 255 direkt in die Schmelzkammer 20 gelangt, so daß in derselben ein Metallschmelzbad 37a höherer Qualität zustande kommt. Jede in einer Windung der Rohmaterialbahn 253 befindliche Rohmaterialcharge 255 wird auf der konkaven Innenfläche der Trommel 244 auch quer zu deren Längsachse bewegt, was eine starke Durchmischung der Rohmaterialcharge 255 beim Verlassen der Trommel 244 zur Folge hat und sich in bezug auf die Homogenisierung des Metallschmelzbades 37a sehr günstig auswirkt. Fig. 37 bis 41 zeigen eine Trommel 244i, weiche sich im wesentlichen nur dadurch von derjenigen nach Fig. 29 bis 35 unterscheidet, daß die schrauben linienförmig verlaufende Wand 252i an dem dem Rohmaterialauslaß 251i be nachbarten Ende einen Abschnitt W größerer Steigung aufweist, so daß die Breite der Rohmaterialbahn 253i sich in diesem Bereich zum Rohmaterial auslaß 251i hin vergrößert, was verhindert, daß die jeweils am Rohmaterial auslaß 251i befindliche Rohmaterialcharge 255i beim Umlauf der Trommel 244i schnell abbröckelt, und gewährleistet, daß sie während der gesamten Umdrehung der Trommel 244i aus der Stellung gemäß Fig. 37 in diejenige nach Fig. 41 langsam und kontinuierlich aus dem Rohmaterialauslaß 251i austritt, was bei allen in der Trommel 244i befindlichen Rohmaterialchargen 255i geschieht, sobald sie zum Rohmaterialauslaß 251i gelangen, so daß sich der in Fig. 42 veranschaulichte zeitliche Verlauf für die mengenmäßige Rohmaterialzufuhr zur Schmelzkammer 20 ergibt. Im übrigen ist die Trommel 244i genauso aufgebaut und funktioniert genauso, wie die Trommel 244. Gleiche Bauteile sind mit denselben, allerdings mit dem Suffix "i" ergänzten Bezugszahlen versehen. Bei Verwendung der Trommel 244i in den Trommelförderern 15 wird also der Schmelzkammer 20 Rohmaterial mit konstantem Durchsatz zugeführt und in der Gießeinrichtung C werden Gußblöcke 44 vollkommen gleichmäßiger Dichte erzeugt, also ohne jegliche Segregation. Der Abschnitt W der Wand 252i kann sich beispielsweise über etwa ein Viertel des Trommelumfangs erstrecken und eine Steigung aufweisen, welche etwa doppelt so groß wie die normale Steigung der Wand 252i ist. Länge und Steigung des Abschnitts W werden zweckmäßigerweise durch Versuche ermittelt, unter Berücksichti gung des Rohmaterialchargengewichtes, der Höhe und normalen Steigung der Wand 252i, der Trommeldrehzahl und dergleichen, um zu erreichen, daß die Rohmaterialchargen 255i jeweils während einer gesamten Trommel umdrehung allmählich aus dem Rohmaterialauslaß 251i austreten. Fig. 43 bis 45 zeigen eine noch anders ausgebildete Trommel 244j, welche am Rohmaterialauslaß 251j verändert ist, um die Rohmaterialbahn 253j in der Nähe desselben zu verbreitern. Die Trommel 244j ist im Bereich der Hinterkante 252aj der Wand 252j geringfügig verlängert, so daß sich ein von derselben abstehender Überhang 258 ergibt, welcher gewährleistet, daß jede am Rohmaterialauslaß 251j ankommende Rohmaterialcharge 255j während einer vollen Trommelumdrehung kontinuierlich aus dem Rohmaterial auslaß 251j austritt, wie es bei der Trommel 244i gemäß Fig. 37 bis 41 der Fall ist, und welcher eine Länge aufweist, die etwa der halben Ganghöhe der schraubenlinienförmig verlaufenden Wand 252j entspricht, zweckmäßigerweise aber durch Versuche ermittelt wird, wie im Falle der Trommel 244i gemäß Fig. 37 bis 41 erläutert. Im übrigen ist die Trommel 244j genauso aufgebaut und funktioniert genauso wie die Trommel 244 gemäß Fig. 29 bis 35. Gleiche Bauteile sind mit denselben, allerdings mit dem Suffix "j" ergänzten Bezugszahlen versehen. Fig. 46 zeigt eine Trommel 244k, bei welcher die Höhe der Wand 252k zum Rohmaterialauslaß 251k hin abfällt, um wiederum die geschilderte kontinuierliche, allmähliche Rohmaterialabgabe zu erzielen. Beispielsweise kann die Höhe an der Hinterkante 252ak der Wand 252k etwa ein Viertel der normalen Höhe ausmachen und der Endabschnitt W′ der Wand 252k, in welchem die Höhe abfällt, sich über einen Winkel von 180° bis 270° er strecken. Jedoch sollte die Länge des Endabschnitts W′ zweckmäßigerweise durch Versuche ermittelt werden, wie erwähnt, und so gewählt werden, daß jede zum Rohmaterialauslaß 251k kommende Rohmaterialcharge in einem sich über einen Winkel von 90° erstreckenden Endabschnitt W" über die Wand 252k gelangen kann. Im übrigen ist die Trommel 244k genauso aufgebaut und funktioniert genauso, wie die Trommel 244 gemäß Fig. 29 bis 35. Gleiche Bauteile sind mit denselben, allerdings mit dem Suffix "k" ergänzten Bezugszahlen versehen. Fig. 47 zeigt eine Trommel 244m mit besonderer Ausbildung des Rohmaterial auslasses 251m, wobei an der Wand 252m eine Windung vor deren Hinterkante 252am eine Prallplatte 257 vorgesehen ist, welche mit einer Steigung angeord net ist, die zwischen der größeren Steigung eines Endabschnitts 252m′ der Wand 252m und deren normaler Steigung liegt. Auf diese Weise ist verhindert, daß der jeweils zum Rohmaterialauslaß 251m kommende Rohmaterialchargen haufen zusammenfällt und zu weit verstreut wird, wodurch der Spitzendurch satz der Rohmaterialabgabe weiter gesenkt wird. Im übrigen ist die Trommel 244m genauso aufgebaut und funktioniert genauso, wie die Trommel 244 gemäß Fig. 29 bis 35. Gleiche Bauteile sind mit denselben, allerdings mit dem Suffix "m" ergänzten Bezugszahlen versehen. Der Verhinderung des erwähnten, abrupten Zusammenfallens des Rohmaterialchargenhaufens am Rohmaterialauslaß 251m kommt auch zugute, wenn die Trom mel 244m um einen Winkel von etwa 5° geneigt wird, so daß das Ende mit dem Rohmaterialauslaß 251m geringfügig höher als das andere Ende liegt. Bei allen Trommeln 244i, 244j, 244k und 244m gemäß Fig. 37 bis 47 kann der Spitzendurchsatz der Rohmaterialabgabe durch ein solches Trommelnei gen zusätzlich noch gesenkt werden.

Claims

1. Schmelzanlage für metallisches Rohmaterial, um fassend:

a) eine Schmelzvorrichtung (B) zum Schmelzen von Rohmaterial zu einem Metallsumpf (37a) mit
- a1) einer Ofenwand (50), an die unten eine Kokillenanordung (37) anschließt, welche den Metallsumpf enthält, und
- a2) einem oberen, ringförmigen und drehbaren Wandteil (52), das sich um eine vertikale Mittelachse dreht,
b) eine Rohmaterial-Beschickungseinrichtung (A), die die Schmelzvorrichtung (B) mit Rohmaterial über einen vertikal angeordneten Führungszylinder (23) beschickt, der die Mitte der Ofenwand (50) durchsetzt und mit dem oberen Ende oberhalb von dieser gelegen und an die Beschickungseinrichtung gekoppelt ist, und
c) mindestens einen Plasmabogenbrenner (24),
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
d) die Ofenwand (50) besitzt eine untere Öffnung, die mit der Kokillenanordnung (37) verbunden ist,
e) die Kokillenanordung (37) besitzt einen vertikal beweg baren Boden mit Abzugsorgan (38) zum allmählichen Ansenken des Bodens,
f) der vertikale Führungszylinder (23), der das obere Wand teil (52) mittig durchsetzt, mündet mit seinem unteren Ende direkt über der unteren Öffnung der Ofenwand (50), und
g) es sind mehrere Plasmabogenbrenner (24) in regelmäßigen Abständen über den Umfang an dem drehbaren Wandteil (52) angeordnet und einzeln auf die untere Öffnung gerichtet.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung (A) mit einer drehbaren, im wesentlichen horizontal liegenden, zylindrischen Trommel (244) versehen ist, deren eines Ende (250) zur Rohmaterialaufnahme dient, deren anderes Ende den Roh materialauslaß (251) bildet und auf deren Innenfläche eine schraubenlinien förmig verlaufende Wand (252) angeordnet ist, welche eine schraubenlinien förmig von dem zur Rohrmaterialaufnahme dienenden Ende (250) zum Rohmaterial auslaß (251) verlaufende Rohmaterialbahn (253) begrenzt.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (244) geneigt ist, so daß der Rohmaterialauslaß (251) höher als das Ende (250) zur Rohmaterialaufnahme liegt.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmig verlaufende Wand (252i) in der Nähe des Rohmaterialauslasses (251i) eine größere Steigung aufweist, so daß die Brei te der Rohmaterialbahn (253i) sich zum Rohmaterialauslaß (251i) hin vergrößert.

5. Anlage nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmig verlaufende Wand (252k) in der Nähe des Rohmaterialauslasses (251k) eine geringere Höhe aufweist.

6. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schmelzvorrichtung (B) mit einem Zündstück (26) versehen ist, welches innerhalb der Ofenwand (50) mittels eines Antriebs (27) zwischen einer Zündstellung und einer Ruhestellung hin- und herbewegbar ist, in welchen es sich zwischen den Spitzen der Plasmabogenbrenner (24) und der unteren Öffnung der Ofenwand (50) erstreckt oder von den Spitzen und der Öffnung entfernt ist.

7. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schmelzvorrichtung (B) mit einem zylindrischen Begrenzer (68) versehen ist, welcher innerhalb des konisch ausgebildeten, sich zum unteren Ende des Führungszylinders (23) hin verjüngenden, unteren Endabschnitts (60) des Führungszylinders (23) mittels eines Antriebs (74) unter Ausbildung eines entsprechend breiten Ringspaltes (149) zwischen dem Endab schnitt (60) und dem Begrenzer (68) für den Rohmaterialdurchlaß vertikal verstellbar ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (68) im Endabschnitt (60) des Führungszylinders (23) zunächst auf ein erstes Niveau und dann auf ein zweites Niveau verstellbar ist, bei wel chem der Ringspalt (149) enger bzw. weiter ist, so daß erst das feinkörnige und dann das grobstückige Rohmaterial aus dem Führungszylinder (23) in den Schmelztiegel (37) fällt.

9. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schmelzvorrichtung (B) mit Pufferteilen (161) versehen ist, welche im Führungszylinder (23h) vertikal aufgehängt sind, so daß die unteren Enden sich nahe an der Innenfläche des Führungszylinders (23h) befinden oder an derselben anliegen, und welche durch das im Führungs zylinder (23h) herablaufende Rohmaterial unter Verminderung der Rohmaterial fallgeschwindigkeit sowie Gewährleistung eines sanften Herunterfallens des Rohmaterials in den Schmelztiegel (37) radial zur Innenfläche des Füh rungszylinders (23h) verschwenkbar sind, so daß die unteren Enden sich von der Innenfläche des Führungszylinders (23h) entfernen.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kranzes von Pufferteilen (161) ein zylindrischer, vertikal verstellbarer Begrenzer (68h) zur einstellbaren Begrenzung der Schwenk bewegungen der Pufferteile (161) von der Innenfläche des Führungszylinders (23h) weg angeordnet ist.