DE3723418A1

DE3723418A1 - Schmelzvorrichtung fuer reaktive metalle und aehnliche materialien

Info

Publication number: DE3723418A1
Application number: DE19873723418
Authority: DE
Inventors: Salvador Lujan Camacho
Original assignee: Plasma Energy Corp
Current assignee: Plasma Energy Corp
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1988-02-11
Anticipated expiration: 2007-07-16
Also published as: JP2561289B2; JPS6338535A; DE3723418C2; US4718477A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzvorrichtung für re aktive Metalle und ähnliche Materialien nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Titan, Zirkonium und bestimmte andere Metalle werden gewöhnlich als reaktive Metalle bezeichnet, weil sie dazu neigen, bei Erwärmung in Anwesenheit bestimmter Gase rasch in Reaktion zu gehen oder zu explodieren. Folglich müssen solche Metalle unter sorgfältiger Kon trolle geschmolzen werden, und üblicherweise wird das Schmelzen und Erstarrenlassen von reaktiven Metallen in einem Vakuumofen durchgeführt, in dem die Wärme von einem Elektronenstrahl erzeugt wird. Die Verwendung eines Elektronenstrahls hat jedoch zahlreiche Nachtei le, u.a. den, daß zur Unterhaltung des Strahls ein ho hes Vakuum erforderlich ist; dies ist teuer, und es kann dabei geschehen, daß einige der Legierungselemente verdampfen und verlorengehen. Auch bringen herkömmliche Elektronenstrahl-Heizvorrichtungen keine wirkungsvolle Erwärmung der Schmelze, wenn die Sumpftiefe mehr als etwa 25 mm beträgt, und somit ist der Sumpf notwendi gerweise sehr flach. Daraus ergibt sich eine Erschwe rung der Schwerkraftabscheidung von kontaminierenden Einschlüssen großer Dichte.

Zur Reduzierung der erforderlichen Vakuumhöhe und Aus schaltung der anderen Nachteile von Elektronenstrahl- Heizvorrichtungen ist die Verwendung eines Lichtbogen- Plasmabrenners in einem Ofen für reaktive Metalle vor geschlagen worden. Ein Beispiel hierfür ist in der US- PS 34 29 564 beschrieben. Jedoch sind die älteren Ver fahren, die Lichtbogen-Plasmabrenner verwenden, nicht völlig zufriedenstellend, weil bei solchen Brennern ge wöhnlich eine innere Elektrode aus Wolfram verwendet wird und Wolfram dazu neigt, während des Betriebes zu erodieren und das zu behandelnde Metall zu kontaminie ren. Außerdem steht der Verwendung eines Plasmabrenners in einem Vakuum-Milieu als bedeutendes Hindernis entge gen, daß der Spannungsgradient (Lichtbogenspannung di vidiert durch Lichtbogenlänge) sehr viel kleiner ist, als wenn der Brenner bei Atmosphärendruck betrieben wird. Weil der Spannungsgradient ein Maß für die vom Brenner bei einer gegebenen Lichtbogenlänge abgegebene verfügbare Leistung ist, ist letztere in einem Vakuum- Milieu beträchtlich soweit herabgesetzt, daß die Lei stung zum wirkungsvollen Schmelzen des Rohmaterials nicht ausreichend sein kann. Es wird auch erkannt, daß das Leistungsniveau der Länge des Lichtbogens propor tional ist und in normaler Umgebung bei Atmosphären druck durch Vergrößern der Lichtbogenlänge angehoben werden kann. In einem Vakuum-Milieu jedoch kann der Spannungsgradient so klein sein, daß eine Vergrößerung der Lichtbogenlänge eine sehr geringe Zunahme der Lei stung bringt.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung einer Schmelzvorrichtung für reaktive Metalle u.dgl. unter Anwendung eines Lichtbogen-Plasmabrenners zugrunde, die eine hohe Schmelzleistung hat.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit der in Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Un teransprüchen gekennzeichneten Schmelzvorrichtung ge löst.

Die neue Schmelzvorrichtung beruht auf der Erkenntnis, daß sich beim Betreiben eines Lichtbogen-Plasmabrenners in einem Vakuum-Milieu der niedrige Spannungsgradient des Lichtbogens und somit das verringerte Leistungsver mögen des Brenners mehr als ausgleichen läßt, wenn der Lichtbogen innerhalb des Brenners selbst, wo der Span nungsgradient wegen des dort herrschenden relativ hohen Gasdruckes größer ist, verlängert wird. Beim Betrieb der Schmelzvorrichtung werden die Strömungsrate des Wirbelgases und die Stromversorgung auf die axiale Lage des Lichtbogens gegenüber dem Herd abgestimmt, derart, daß sich der Lichtbogen in der Nähe des geschlossenen inneren Endes der hinteren Elektrode anheftet, sich von der hinteren Elektrode aus nach vorn zum Herd erstreckt und mit wenigstens der halben Länge innerhalb des Bren ners angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Bohrung in der Kollimationsdüse beträchtlich klei ner als derjenige der Bohrung in der hinteren Elektro de, was dazu dient, den Gasdruck innerhalb der hinteren Elektrode zu erhöhen. Dadurch wird verstärkt bewirkt, daß sich der Lichtbogen in der Nähe des geschlossenen inneren Endes der hinteren Elektrode anheftet.

Weil die neue Schmelzvorrichtung nur mit Teilvakuum und bei einem Druck arbeitet, der deutlich über dem Vakuum- Druck liegt, welcher bei einem Elektronenstrahl-Gerät notwendig ist, sind nicht nur die Kosten der Heizkammer geringer, sondern es werden auch die mit der Verdamp fung verbundenen Schwierigkeiten und der Verlust von Legierungselementen vermieden. Ein weiterer Vorteil be steht darin, daß eine Wolfram-Kontamination der Schmel ze ausgeschlossen ist und die vom Brenner abgegebene Leistung ausreichend hoch im Vakuum-Milieu ist, um die erforderliche Leistungshöhe und Heizkapazität zu er bringen. Der Brenner ist somit in der Lage, einen Me tallsumpf von mehreren Zentimetern Tiefe zu erwärmen und dadurch die Schwerkraftabscheidung von Einschlüssen großer Dichte zu vereinfachen.

Die neue Schmelzvorrichtung ist von besonderem Vorteil beim Schmelzen und Erstarrenlassen von reaktiven metal lischen Materialien, einschließlich gemahlenem Erz, Me tallschwamm, Schrott, etc.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaf ten Einzelheiten anhand eines schematisch dargestell ten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Schmelzvorrichtung für reaktive Metalle gemäß der Erfindung, wo bei einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2 in größerem Maßstab mit einer Darstellung der innengelegenen Bau teile des Brenners,

Fig. 4 einen Teilschnitt in größerem Maßstab durch den vorderen Abschnitt des in Fig. 3 darge stellten Brenners,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen Spannungsgradient und Vakuum-Druck für die beiden Gase Helium und Argon, und

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen Länge und Spannung des Lichtbogens für Helium und Argon bei einem Druck von 300 mbar.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel umfaßt eine Schmelzvorrichtung 10 eine umschlossene und luftdichte Heizkammer 12. Die Heizkammer 12 hat eine waagerecht angeordnete, im wesentlichen zylindrische Wand und ist bei einer speziellen Ausführungsform von einem Durch messer von etwa 2400 mm und einer Länge von etwa 3000 mm. Die Wand der Heizkammer 12 kann mittels eines nicht dargestellten zweckdienlichen Wasserumlaufsystems gekühlt sein. Die Heizkammer 12 ist an einem Ende mit einer kreisrunden Tür 14 verschlossen, die entfernt werden kann, um Zugang zum Innenraum zu gewähren.

In der Heizkammer 12 ist ein schalenförmiger, wasser gekühlter Herd 16 aus Kupfer angeordnet, der an einem Seitenrand eine Gießrinne 17 aufweist. Der Herd 16 ist kippbar gelagert, damit bei Bedarf ein geschmolzenes Material in eine darunter angeordnete Form 18 ausgegos sen werden kann. Gemäß Fig. 2 kann die Form 18 als Typ mit Entformung nach unten ausgebildet sein, aus welcher der Block beim Füllen der Form und Erstarren des Me talls kontinuierlich nach unten herausgezogen wird. Zum Herd 16 gehört auch ein nicht dargestelltes Rohrlei tungssystem aus Kupfer, das an die Herdunterseite ange schweißt ist, damit der Herd 16 mit Wasser gekühlt wer den kann. Auch die Form 18 kann auf ähnliche Weise durch ein Wasserumlaufsystem gekühlt sein. Bei einer speziellen Ausführungsform ist der Herd 16 von einem Durchmesser von etwa 760 mm und einer Tiefe von etwa 152 mm, wobei die Gießrinne 17 auf einer Höhe von etwa 76 mm angeordnet ist. Diese Tiefe des Herdes 16 ist ausreichend, um eine Schwerkraftabscheidung von konta minierenden Einschlüssen großer Dichte auf den Herd boden zu ermöglichen, so daß das Risiko, daß die Ein schlüsse in die Form 18 gegossen werden, zuverlässig so klein wie möglich gehalten ist.

Die Heizkammer 12 hat ferner eine Auslaßöffnung 20, an die eine zweckdienliche Vakuumpumpe 21 angeschlossen ist. Entgegengesetzte Seitenwände der Heizkammer 12 sind von zwei Materialzuführöffnungen 22 durchsetzt, die eine Schale 23 zur Aufnahme des zu schmelzenden Ma terials sowie eine Schubstange 24 aufweisen, mit der sich das Material periodisch vorschieben läßt, so daß es in den darunter angeordneten Herd 16 fällt.

In der Wand der Heizkammer 12 ist ein mit Lichtbogen übergang arbeitender Lichtbogen-Plasmabrenner 30 ange ordnet, der gemäß Fig. 3 ein Brennergehäuse 31 und eine hintere Elektrode 32 umfaßt, welche im Brennergehäuse 31 angeordnet ist und ein langgestrecktes rohrförmiges Bauteil aus Metall aufweist, das ein geschlossenes in neres Ende 33 und ein offenes äußeres Ende hat. Die hintere Elektrode 32 ist vorzugsweise einteilig aus Kupfer hergestellt. Im Gehäuse 31 ist gleichachsig mit dem offenen Ende der hinteren Elektrode 32 eine paral lelrichtende bzw. Kollimationsdüse 35 angeordnet, die ein rohrförmiges, von einer Bohrung durchsetztes Bau teil aus Metall umfaßt. Ferner ist zwischen der hinte ren Elektrode 32 und der Kollimationsdüse 35 eine Wir belerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Wirbelströ mung eines Gases angeordnet. Sie umfaßt in der Nähe der Kollimationsdüse 35 einen hohlen kreisringförmigen Ring 36, der auf seiner Innenseite tangentiale Öffnungen aufweist. Ferner sind vorgesehen eine Gasquelle 38, die gewöhnlich Helium oder Argon abgibt, und ein Regler 39 zum Steuerun der Strömungsrate in den Ring 36 und somit in den Brenner 30. Gemäß Fig. 4 ist der Durchmesser d der Bohrung in der Kollimationsdüse 35 aus weiter unten angegebenen Gründen beträchtlich kleiner als der Durch messer D der Bohrung in der hinteren Elektrode 32.

Zum Kühlen des Plasmabrenners 30 ist Wasser erforder lich, das in einem internen Wasserumlaufsystem 40 des Brenners 30 umläuft (s. Fig. 3). Gemäß Fig. 1 kann in einer Ableitung eine Lichtbogengas-Auffangvorrichtung 41 herkömmlicher Ausbildung angeordnet sein, derart, daß wenigstens ein Teil des Lichtbogengases rückgewon nen und dem Brenner 30 wieder zugeleitet werden kann. Weitere Einzelheiten der Wirbelerzeugungseinrichtung und des Wasserkühlsystems können den US-PS 36 73 375 und 38 18 174 entnommen werden, deren Offenbarungen durch diesen Hinweis hier eingeschlossen werden.

Der Plasmabrenner 30 ist in der Nähe eines Endes der Heizkammer 12 mittels einer beim gezeigten Beispiel als Betätigungskugel ausgebildeten Befestigungsvorrichtung 42 angeordnet, die axiale Bewegungen ein- und auswärts zum Einstellen des Abstandes vom Herd 16 sowie seitli che Bewegungen in wenigstens zwei Ebenen ermöglicht. Ferner ist der Plasmabrenner 30 so angeordnet, daß die Plasmasäule mit der Herdebene einen Winkel von etwa 60° bildet.

Zur Schmelzvorrichtung 10 gehört ferner eine Stromver sorgungseinrichtung 44, die an die hintere Elektrode 32 und den Herd 16 betriebsmäßig angeschlossen ist, um den Plasmabrenner 30 mit Lichtbogenübergang zu betreiben, einer Betriebsweise, bei welcher ein Lichtbogen A sich von der Bohrung der hinteren Elektrode 32 durch die Kollimationsdüse 35 hindurch zum Herd 16 erstreckt. Bei einer Ausführungsform ist die Stromversorgungseinrich tung 44 so ausgebildet, daß sie Drehstrom in eine gere gelte Gleichstromleistung umwandelt, wobei die Anode mit der hinteren Elektrode 32 und die Kathode mit dem Herd 16 verbunden ist. Bei einem speziellen Beispiel kann die Stromversorgungseinrichtung 44 so ausgebildet sein, daß sie mit Drehstrom 600 V 60 Hz gespeist wird, der in eine Gleichstromleistung von 500 bis 700 kW um gewandelt wird. Der Lichtbogenstrom wird an einer Steu ertafel eingestellt und geregelt, wogegen die Licht bogenlänge und das Lichtbogengas zur Bestimmung der Lichtbogenspannung reguliert werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die langge streckte zylindrische Gestalt der hinteren Elektrode 32 des Plasmabrenners 30, bei der das Verhältnis der Länge ihrer Bohrung zu ihrem Innendurchmesser D wenigstens etwa 10 beträgt und vorzugsweise größer als 20 ist. Bei einem speziellen Beispiel kann die Elektrode 32 eine Innenbohrung mit einer Länge L von etwa 760 mm und ei nen Innendurchmesser von etwa 28,5 mm haben; das Ver hältnis Bohrungslänge zu Durchmesser D beträgt bei die sem Beispiel dann etwa 26,7. Ferner wird der Plasma brenner 30 so betrieben, daß sich der Lichtbogen inner halb der Bohrung an einer Stelle in großer Nähe zum in neren Ende 33 der Elektrode 32 und so anheftet, daß we nigstens etwa die halbe Länge des sich von der hinteren Elektrode 32 zum Herd 16 erstreckenden Lichtbogens in nerhalb des Plasmabrenners 30 liegt. Gemäß Fig. 3 sind ganz bevorzugt etwa zwei Drittel oder mehr der Länge L des Lichtbogens A innerhalb des Plasmabrenners 30 ange ordnet.

Dadurch daß der Durchmesser d der Kollimationsdüse 35 kleiner ist als der Durchmesser D der Bohrung in der hinteren Elektrode 32, ergibt sich eine Drosselung der durch die Kollimationsdüse 35 nach außen gerichteten Wirbelgasströmung. Dadurch wird der Druck der Gases in der hinteren Elektrode 32 erhöht; es hat sich herausge stellt, daß dies dazu beiträgt, eine Verlagerung des Lichtbogen-Anheftpunktes nach hinten in die Nähe des geschlossenen inneren Endes 33 der Elektrode 32 zu be wirken. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis D/d etwa 1,5, und bei dem gezeigten Beispiel mit einem Durch messer D von etwa 28,5 mm ist der Durchmesser d vor zugsweise etwa 19 mm.

Die Bedeutung einer Betriebsweise des Plasmabrenners 30, bei welcher ein einem hohen Prozentsatz entspre chender Abschnitt seiner Lichtbogenlänge L innerhalb des Brenners 30 liegt, läßt sich anhand Fig. 5 und 6 erläutern. Gemäß der grafischen Darstellung in Fig. 5 der Abhängigkeit zwischen Spannungsgradient und Vakuum- Druck für Helium und Argon beträgt bei einem atmosphä rischen Druck von etwa 1013 mbar der Spannungsgradient eines Lichtbogens etwa 10-11 V je Zentimeter in einem Helium-Milieu und etwa 6-8 V je Zentimeter in einem Argon-Milieu. Bei einem Druckabfall jedoch geht der Spannungsgradient beträchtlich zurück. So beträgt er z.B. bei 300 mbar für Helium und Argon etwa 4, 5 bzw. 2, 9, und gemäß Fig. 6 verläuft die Kurve im Lichtbogen länge-Lichtbogenspannungs-Diagramm bei diesem Druck niveau ziemlich flach, so daß eine Änderung der Licht bogenlänge eine sehr geringe Änderung bei der Lichtbo genspannung und somit bei der abgegebenen Leistung be wirkt. Bei niedrigeren Drücken, bei denen reaktive Me talle häufig behandelt werden, ist die Kurve sogar noch flacher und durch eine Änderung der Lichtbogenlänge wird das Leistungsniveau sogar noch weniger beeinflußt. Dies führt zu einer kritischen Situation bei einem ho hen Vakuum entsprechenden Drücken, weil die Lichtbogen länge nicht in dem Maße vergrößert werden kann, wie notwendig ist, damit zum Schmelzen des metallischen Ma terials ausreichend Leistung und Wärme geliefert wird.

Die Lösung dieses Problems liegt erfindungsgemäß in der Erkenntnis, daß wegen der Einleitung des Wirbelgases im Plasmabrenner 30 selbst ein relativ hoher Druck herrscht, und daß diese Druckhöhe durch die von dem vorstehend beschriebenen D/d-Verhältnis hervorgerufene Drosselung angehoben werden kann. Auch kann durch Ver wenden einer hinteren Elektrode 32 von der Gestalt ei nes langgestreckten Rohres und durch Aufeinanderabstim men von Gasströmungsrate und Strompegel der Druck im Plasmabrenner 30 gesteuert und der Lichtbogen dazu ge bracht werden, sich an einer Stelle in der Nähe des in neren Endes 33 der hinteren Elektrode 32 anzuheften. Somit kann die Lichtbogenlänge innerhalb des Brenners 30 selbst, in dem ein relativ hoher Druck herrscht, vergrößert werden, und dieser innengelegene Abschnitt des Lichtbogens hat einen relativ großen Spannungsgra dienten und vermag den Abfall des Spannungsgradienten in dem außerhalb des Brenners 30 herrschenden Vakuum auszugleichen.

Es wird nun ein spezielles Beispiel eines Prozesses be schrieben, bei dem Titanschrott erfindungsgemäß ge schmolzen und zum Erstarren gebracht wird. Die vorste hend beschriebene Heizkammer 12 war mit einem Plasma brenner 30 mit einer Betriebsleistung von 100 bis 1500 kW ausgestattet. Die hintere Elektrode 32 des Brenners 30 war als einteiliges Rohr aus Kupfer gestaltet, mit einem geschlossenen inneren Ende, einer Bohrungslänge von etwa 762 mm und einem Durchmesser D von etwa 28,6 mm. Der Durchmesser d der Kollimationsdüse 35 be trug etwa 19 mm, und die axiale Länge der Kollimations düse 35 und der Wirbelerzeugungseinrichtung 36 war zu sammen etwa 125 mm. In den Herd 16 wurde Titanschrott in verschiedenen Stückgrößen und -formen aufgegeben, und die Heizkammer 12 wurde auf einen Druck von etwa 300 mbar evakuiert. Der Plasmabrenner 30 wurde dann bei etwa 500 kW betrieben und die Strömungsrate des Wirbel gases wurde auf etwa 102 Nm³/h eingestellt und gegen über diesem Wert um ± 20%, also in einem Bereich von et wa 81,6 bis etwa 122 Nm³/h periodisch variiert. Der Lichtbogen heftete sich innerhalb des inneren Endab schnitts der hinteren Elektrode 32 an und verlagerte sich in axialer Richtung um etwa 250 mm entsprechend der Druckänderung, wodurch die sich ergebende Erosion der Elektrodenbohrung verteilt wurde. Das Zentrum des sich verlagernden Lichtbogen-Anheftpunktes lag etwa 125 mm vom geschlossenen inneren Ende 33 der hinteren Elektrode 32. Das vordere Ende des Lichtbogens befand sich im Betrieb etwa 460 mm vom Herd 16, so daß die Gesamtlänge des Lichtbogens etwa 1220 mm betrug, von denen durchschnittlich etwa 635 mm innerhalb der hinte ren Elektrode 32, etwa 125 mm im Wirbelerzeugungsring 36 und der Kollimationsdüse 35 lagen und etwa 460 mm sich zum Herd 16 hin erstreckten. Von der Gesamtlänge des Lichtbogens von etwa 1220 mm lagen somit etwa 760 mm oder etwa 62,5% innerhalb des Plasmabrenners 30.

Im Betrieb wurde der Plasmabrenner 30 in seiner Befe stigungsvorrichtung 42 seitlich bewegt, um die Fläche der Schmelzzone im Herd 16 zu vergrößern; nachdem der Schrott geschmolzen war, wurde der Herd 16 gekippt, um das geschmolzene Metall in die darunter angeordnete Form 18 zu gießen. Der Vorgang wurde bis zum Füllen der Form 18 wiederholt, wodurch ein Block von etwa 2720 kg hergestellt wurde, der als "Erstmuster" für die Beur teilung und Qualifikation gemäß den in der Luft- und Raumfahrtindustrie geltenden Vorschriften für die Ver arbeitung von reaktiven Metallen geeignet war.

Claims

1. Schmelzvorrichtung für reaktive Metalle und ähnliche Materialien,
mit einer umschlossenen Heizkammer (12),
einem in ihr angeordneten Herd (16) zur Aufnahme eines geschmolzenen Metalls,
einer Einrichtung (21) zum Erzeugen eines beträchtli chen Vakuums in der Heizkammer (12),
einem Lichtbogen-Plasmabrenner (30), und
einer Vorrichtung (42), mit welcher der Plasmabrenner (30) an der Heizkammer (12) in einem vorbestimmten Ab stand vom Herd (16) angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Der Lichtbogen-Plasmabrenner (30) hat ein Brennergehäu se (31), eine in diesem angeordnete hintere Elektrode (32), welche ein langgestrecktes rohrförmiges Bauteil aus Metall mit einer Innenbohrung, einem geschlossenen inneren Ende (33) und einem offenen äußeren Ende um faßt, eine Kollimationsdüse (33), die ein von einer Bohrung durchsetztes rohrförmiges Bauteil aus Metall umfaßt und im Brennergehäuse (31) gleichachsig mit der hinteren Elektrode (32) angeordnet ist, und eine Wir belerzeugungseinrichtung (Ring 36, Gasquelle 38, Regler 39), die an einer Stelle zwischen der hinteren Elektro de (32) und der Kollimationsdüse (35) eine Wirbelströ mung eines Gases erzeugt;
mit der hinteren Elektrode (32) und dem Herd (16) ist eine Stromversorgungseinrichtung (44) betriebsmäßig verbunden und betreibt den Plasmabrenner (30) in der Betriebsart mit Lichtbogenübergang;
derart, daß sich ein Lichtbogen (A) von der Bohrung der hinteren Elektrode (32) durch die Kollimationsdüse (35) hindurch zum Herd (16) erstreckt, und daß die Wirbel erzeugungseinrichtung (36, 38, 39) und die Stromversor gungseinrichtung (44) so aufeinander abstimmbar sind, daß sich der Lichtbogen (A) in der Nähe des geschlos senen inneren Endes (33) der Bohrung in der hinteren Elektrode (32) anheftet und wenigstens etwa die halbe Länge des sich von der hinteren Elektrode (32) zum Herd (16) erstreckenden Lichtbogens (A) innerhalb des Plas mabrenners (30) angeordnet ist.

2. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Innenbohrung der hinteren Elektrode (32) ist von einer axialen Länge, die wenigstens etwa das Zehnfache ihres Durchmessers (D) beträgt.

3. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Der Durchmesser (d) der Bohrung in der Kollimationsdüse (35) ist beträchtlich kleiner als der Durchmesser (D) der Bohrung in der hinteren Elektrode (32) und so, daß der Druck des Wirbelgases in der Bohrung der hinteren Elektrode (32) erhöht wird.

4. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Schmelzvorrichtung (10) umfaßt ferner eine in der Heizkammer (12) angeordnete wassergekühlte Form (18); der Herd (16) ist schwenkbar gelagert, damit bei Bedarf ein geschmolzenes Metall in die Form (18) gegossen wer den kann.

5. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Zur Heizkammer (12) gehört eine Tür (14), durch die bei Bedarf der Innenraum der Heizkammer (12) und die Form (18) zugänglich sind.

6. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Einrichtung zum Erzeugen eines beträchtlichen Va kuums in der Heizkammer (12) eine Einrichtung (41) zum Auffangen des von der Wirbelerzeugungseinrichtung (36, 38, 39) des Plasmabrenners (30) in die Heizkammer (12) eingeleiteten Gases und zum Rückleiten dieses Gases zur Wirbelerzeugungseinrichtung (36, 38, 39) umfaßt.

7. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:.
In der Heizkammer (12) ist eine Einrichtung (22) zum Zuführen von Rohmaterial angeordnet, mit der sich bei Bedarf Rohmaterial auf den Herd (16) abgeben läßt.

8. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, 4, 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Vorrichtung (42), mit welcher der Plasmabrenner (30) an der Heizkammer (12) angeordnet ist, den Plas mabrenner (30) unter einem Winkel von etwa 60° gegen über der Herdebene hält.

9. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, 4, 5 ,6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Der Plasmabrenner (30) ist an der Heizkammer (12) ein stellbar angeordnet, um bei Bedarf in axialer Richtung zum Herd (16) hin und von ihm weg und seitwärts in be zug auf den Herd (16) bewegbar zu sein.

10. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Stromversorgungseinrichtung umfaßt eine Gleichstromquelle (44), die mit ihrer Anode an die hintere Elektrode (32) und mit ihrer Kathode an den Herd (16) angeschlossen ist.