DE4026185C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren bzw. Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 6. Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung ergeben sich aus der DE-OS 37 23 418.

Es ist bekannt, daß beim Verarbeiten von Metallschmelzen geringerer Temperatur die Verunreinigung durch atmosphä­ rische Oxidation oder durch Verunreinigungen, die vom Schmelztiegel in die Schmelze gelangen oder durch Staub­ teilchen außerordentlich gering ist. Übliche Prozeduren und Praktiken gestatten das Schmelzen und Gießen ohne Überschreiten der annehmbaren Niveaus von Verunreinigungen in solchen Metallen. Metalle, wie Blei, Zink, Zinn, Wismut, sowie Legierungen, wie Messinge, Bronzen und ähnliche, wurden üblicherweise und erfolgreich über eine Schmelzphase verarbeitet, ohne daß das feste Metallprodukt durch die Einführung zu großer Anteile von Verunreinigungen beim Verarbeiten beeinträchtigt wurde. Solche Metalle werden bei geringeren Schmelztemperaturen in der Größenordnung von hundert bis wenige hundert Grad erschmolzen. Wärme kann solchen Schmelzen durch den Tiegel hindurch zugeführt werden, in dem sie enthalten sind, und ein solches Erhitzen erzeugt sehr wenig dampfförmiges oder teilchenförmiges Material.

Für Metalle, die bei höheren Temperaturen schmelzen, und insbesondere solche, die oberhalb von etwa 1000°C schmelzen, sind die Techniken, die beim Schmelzen benutzt werden und die Techniken, die Schmelze frei von Verunreinigung, sei es aus der Atmosphäre oder durch Verunreinigungen, halten, von anderem Charakter.

Als erstes sind die zum Schmelzen der Metalle, die bei sehr viel höheren Temperaturen schmelzen, verschieden und sie können im Falle hochreaktiver Metalle, wie Titan, die Verwendung einer Plasmaflamme oder eines Elektronenstrahls oder ähnlicher Schmelztechniken einschließen. Die Anwendung von Wärme aus solchen Quellen auf das Metall der Schmelze erfolgt direkt auf die Schmelzoberfläche und weniger durch eine Tiegelwandung. Wegen der hohen Reaktivität von Metallen, wie Titan, muß das Metall vor der gewöhnlichen, Sauerstoff und Stickstoff enthaltenden, Atmosphäre geschützt werden. Da ein Metall, wie Titan, stark mit irgendeinem Tiegelmaterial reagiert, schmilzt man es in einem kalten, sogenannten schädelartigen Tiegel, bei dem eine Schicht aus festem Titan als Tiegel für das flüssige oder geschmolzene Titan dient. Wegen dieser einzigartigen Umstände und wegen der Natur des dampfförmigen, tropfenförmigen und teilchenförmigen Materials, das beim Schmelzen der hochschmelzenden Metallmaterialien erzeugt wird, ergeben sich spezielle Probleme.

Ein solches Problem schließt die Abscheidung dampfförmigen und teilchenförmigen auf den inneren Oberflächen der Umhüllungen ein, die vorhanden sind, um das geschmolzene Metall vor dem Kontakt mit gewöhnlichen Atmosphären zu schützen. Der Grad der Verdampfung und Bildung von teilchenförmigem Material ist für die hochschmelzenden Materialien recht hoch, zumindest teilweise wegen der Natur der Wärmezufuhr beim Schmelzprozeß selbst. Wärme wird von Quellen hoher Temperatur geliefert und mit hoher Intensität einer Metall- oder Schmelzoberfläche zugeführt. Die Wärme von Plasmabrennern wird bei Temperaturen von zum Beispiel mehr als 10 000°C geliefert. Es wurde festgestellt, daß eine beträchtliche Menge von dampf- und teilchenförmigem Material bei dem Gebrauch von Plasmaflammen, die nach unten auf das obere einer Schmelze in einem Kaltherdtiegel gerichtet werden, erzeugt wird. Dieses dampf- und teilchenförmige Material scheidet sich auf allen inneren Oberflächen des Gefäßes, das die Schmelze enthält, ab. Auch beim Elektronenstrahl-Erhitzen findet ein beträchtliches Zerstäuben, Spritzen und Verteilen des festen und flüssigen Materials zu dem Grade statt, daß sich auf allen inneren Oberfläche des Gefäßes eine Abscheidung des verdampften und/oder teilchenförmigen Materials bildet.

Bei fortgesetztem Gebrauch des Gefäßes neigt das auf der Oberfläche abgeschiedene Material zum Abblättern und Abfallen in einer Weise, die die Verunreinigung der Schmelze gestattet. Wird ein Tank oder Gefäß beim Schmelzen oder Schmelzverarbeiten einer Anzahl verschiedener Legierungen benutzt, dann besteht eine Gefahr darin, daß die während des Verarbeitens einer Legierung gebildete Abscheidung in die Schmelze einer anderen Legierung fällt, was zu einer Verunreinigung der später verarbeiteten Legierung führt.

Es werden Anstrengungen gemacht, eine solche Verunreinigung zu vermeiden, und diese können das Reinigen des Ofens zwischen den Verfahrensgängen einschließen. Es tritt jedoch während eines einzelnen Verfahrensganges ein anderes Problem auf, und dies kann durch Reinigen zwischen Verfahrensgängen nicht gelöst werden. Dieses Problem besteht darin, daß das Kondensat auf dem Inneren eines Gefäßes eine viel höhere Konzentration an flüchtigeren Elementen hat, wie Aluminium, als die Schmelze, aus der der Dampf stammt. Der Aluminiumgehalt einer Titanlegierung mit 6% Aluminium kann ursprünglich bis zu 50% betragen. Wenn sich dieses Kondensat während eines einzelnen Verfahrensganges bildet und unmittelbar vor dem Gießen in die Schmelze tropft, dann können beträchtliche Eigenschaftsdisparitäten im Gußkörper resultieren.

Eine andere Art des Bearbeitens von Metallen mit hohen Schmelztemperaturen ist die Plasmaabscheidung mit rascher Erstarrung. Bei diesem Verfahren werden Teilchen des zu schmelzenden Metalles in einem Trägergas durch eine Plasmaflamme geführt. Die Erzeugung feiner teilchenförmiger Festkörper und von Metalldämpfen während des Plasmasprüh-Verarbeitens eines Pulvers über eine Schmelz­ phase ist ähnlich der, die auftritt während der oben beschriebenen Schmelzverfahren bei hoher Temperatur.

Der Anteil eines umhüllenden Gefäßes, der besonders empfänglich ist für Abscheidungen, die in die Schmelze gelangen können, ist der Teil direkt über dem Targetdorn. Flocken der Abscheidung, die von diesem "Decken"teil des Gefäßes fallen, sind direkt über dem Dorn oder der Schmelze und können direkt auf den Dorn bzw. in die Schmelze fallen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 6 zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 definiert.

Die Anwendung von Wärme auf das Metall erfolgt vorzugsweise an der oberen Oberfläche der Schmelze mittels einer Wärmquelle hoher Intensität, wie die einer Plasmafackel oder eines Elektronenstrahls oder einer ähnlichen Heizquelle hoher Intensität. Eine Schmelze kann in einem Schädel des gleichen Metalles enthalten sein, um ihre Verunreinigung durch Reaktion mit einem sie enthaltenden Gefäß zu vermeiden. Auch tritt das sehr intensive Anwenden von Wärme an einer Teilchenoberfläche während des Plasmaerhitzens eines Teilchenstromes, wie beim Schmelz­ verarbeiten der Teilchen bei der Bildung einer Plasma- Sprühabscheidung von Metallen auf einer aufnehmenden Oberfläche auf. Das Erhitzen bei hoher Intensität verursacht einen wolkenartigen Nebel von dampfförmigem und/ oder teilchenförmigem Material, der sich innerhalb der Ofenkammer bildet. Ein solches Material wird durch die Anwendung eines Erhitzens hoher Intensität in einer Heizzone an der Oberfläche des Metalles gebildet. Um die Teilchenwolke und die Oberflächenabscheidung auf den Wandungen der Umhüllung zu vermindern, wird mindestens eine Metallelektrode innerhalb der Kammer direkt über der Heizzone vorgesehen. Es wird mindestens eine elektrische Ladung an die Metallelektrode gelegt, damit innerhalb der Zone ein elektrisches Feld verursacht wird. Dieses elektrische Feld verursacht die Abstoßung dampfförmigen und/oder teilchenförmigen Materials aus der Heizzone und schließt die Abscheidung solchen Materials auf der geladenen Oberfläche direkt über der Heizzone aus. Die Abscheidung des dampfförmigen und/ oder teilchenförmigen Materials geschieht auf anderen Oberflächen innerhalb der Kammer, einschließlich der Oberflächen der Seitenwandungen. Diese Verminderung oder Verhinderung der Abscheidung geschieht auf Oberflächen direkt oberhalb der Heizzone und demgemäß auf den Oberflächen, von denen die Abscheidungen in die Schmelze fallen könnten, um diese oder eine durch Plasmaabscheidung geschmolzene Metallschicht zu ver­ unreinigen.

Unter dampfförmig wird in der vorliegenden Anmeldung Material verstanden, das die erhitzte Metalloberfläche als Dampf verläßt. Es wird jedoch realisiert, daß ein solches Material beim Verlassen der hochintensiven Heizzone, wo es gebildet wird, rasch Tröpfchen bildet. Es wird auch realisiert, daß solche Tröpfchen rasch zu Teilchen erstarren, wenn sie in eine Zone eintreten, deren Umgebungstemperatur unterhalb des Gefrierpunktes liegt.

Alternativ kann Material, das ein Dampf bleibt, auf den Wandungen und anderen Oberflächen innerhalb des ein­ schließenden Behälters kondensieren.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Darstellung einer Umhüllung, wie eines Ofens, wiedergibt, in dem ein hochintensives Oberflächenerhitzen eines Metalles ausgeführt werden kann.

Es wurde festgestellt, daß bei fortgesetztem Betreiben eines Ofens mittels Plasmabogenschmelzen (PAM) oder oder durch Elektronenstrahlschmelzen (EBM) oder bei der Ausführung einer Plasmaabscheidung unter rascher Erstarrung (RSPD) teilchenförmiges Material, das bei diesen Verfahren erzeugt wird, sich auf den inneren Oberflächen innerhalb der Umhüllung abscheidet. Diese Abscheidungen finden auf im wesentlichen allen inneren Oberflächen der Umhüllung einschließlich der inneren Oberflächen statt, die über mittels Plasmaabscheidung unter rascher Erstarrung abgeschiedenen Oberflächen, wie über geschmolzenen Metallbädern angeordnet sind. Mit der Zeit werden die Abscheidungen dick genug, um abzubrechen und abzuflocken und in das Metallbad zu tropfen. Einige dieser Abscheidungen sind reich an Sauerstoff. Andere enthalten unproportionale Konzentrationen an Bestandteilen, wie dies oben erläutert ist. Das feinzerteilte Material, das durch Plasmabogenschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen gebildet wird, absorbiert oder reagiert mit Sauerstoff leicht, und die oxidhaltige Abscheidung ist selten, wenn jemals, identisch in der Zusammensetzung mit der Zusammensetzung der Endlegierung oder der durch die Verarbeitung herzustellenden Abscheidung und stellt in diesem Sinn eine unerwünschte und potentiell nachteilige Hinzugabe zum Legierungsbad oder zu einer eine Plasmaabscheidung durch rasche Erstarrung aufnehmenden Oberfläche dar. Es sind Anstrengungen unternommen worden, eine solche Verunreinigung durch "Zurückfallen" zu vermindern oder zu beseitigen.

In einer Anzahl von PAM-Öfen beseitigt das konstante Hindurchströmen von Gas einen Teil des teilchenförmigen Materials, das gebildet worden ist, doch müßte ein solcher Gasdurchgang um das Vielfache erhöht werden, um solche Verunreinigungen zu beseitigen. Beim EBM-Verarbeiten wurde ein Gitter bzw. ein Rost über der Schmelze angeordnet, um teilchenförmiges Material aufzufangen und eine zuverlässigere Bindung der abgeschiedenen Teilchen an den Oberflächen über dem Schmelzbad zu schaffen. Die Idee ist, daß bei stärkerer Haftung des teilchenförmigen Materials an der Gitteroberfläche aufgrund einer größeren Sammeloberfläche eine verminderte Chance besteht, daß es abbricht und in das Schmelzbad fällt. Diese passiven Techniken, wie die Anordnung eines Gitters über dem Schmelzbad oder das Reinigen mit großen Gasvolumina hatten nur begrenzten Erfolg und es sind daher Verbesserungen bei der Verarbeitung und in der für diese Techniken benutzten Vorrichtungen erforderlich.

Beim RSPD-Verarbeiten besteht die Gefahr, daß Oberflächen­ abscheidungen von dem Inneren der Umhüllung abblättern und auf die Aufnahmeoberfläche fallen oder in die RSPD- Oberflächenabscheidung eingebettet werden, was einen Einschluß oder Fehler in der Oberflächenstruktur oder Legierungszusammensetzung erzeugt.

Aufgrund der ausgeführten experimentellen Arbeiten wird es für möglich gehalten, die Bildung teilchenförmiger Abscheidungen auf einer Oberfläche über der Schmelze oder über einer RSPD-Oberflächenabscheidung zu vermeiden. Diese Verminderung in der Abscheidung von dampfförmigem und teilchenförmigem Material auf Oberflächen einer Verarbeitungsumhüllung, von denen eine solche Abscheidung auf und/oder in die schmelze oder Plasmaabscheidung fallen und diese verunreinigen kann, kann durch Anordnen mindestens einer Elektrode in der Umhüllung in einer Position direkt oberhalb der Schmelzoberfläche bewerk­ stelligt werden.

Es wurde festgestellt, daß die Teilchen in der Ofenkammer geladen sind. Die Anwesenheit der Ladung wurde aus der Tatsache geschlossen, daß das teilchenförmige Material von einer entgegengesetzt geladenen Platte angezogen wird. Entsprechend wurde der Schluß gezogen, daß es möglich sein würde, die Verteilung des teilchenförmigen Materials durch Induzieren eines elektrischen Feldes innerhalb der Kammer zur Anwendung anziehender und/oder abstoßender Kräfte auf das teilchenförmige Material zu beeinflussen.

Auf der Grundlage von Experimenten wurde festgestellt, daß das teilchenförmige Material in den Verarbeitungsöfen sehr fein ist und die feinen Teilchen zu einem großen Ausmaß eine Ladung tragen. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, daß in gewissen Verarbeitungsvorrichtungen das teilchenförmige Material fast ausschließlich negativ ge­ laden ist, und die Anwendung ist in Begriffen eines negativ geladenen teilchenförmigen Materials beschrieben. Die hauptsächliche experimentelle Feststellung ist jedoch, daß die Teilchen vorwiegend eine einzelne Ladung haben, und daß man sich wirksam mit dem teilchenförmigen Material befassen kann, weil es eine einzelne Ladung trägt. Die Teilchengröße des teilchenförmigen Materials ist hauptsächlich geringer als 1 µm. Auf der Grundlage der Kombination von Teilchengröße und Ladungen, die von den Teilchen getragen werden, wurde ein merklicher Anteil der Teilchen von einer geladenen Platte angezogen. Darüber hinaus wurden im wesentlichen alle geladenen Teilchen erfolgreich von einer Platte abgestoßen, die mit der gleichen elektrischen Ladung versehen war, wie die Teilchen. Nach vorliegender Erkenntnis ist bisher keine Anstrengung unternommen worden, teilchenförmiges Material von Oberflächen abzustoßen, die direkt über der freigelegten Oberfläche einer Schmelze liegen, indem man eine elektrisch geladene Platte oder eine andere Elektrode einer Konfiguration benutzt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das solche Teilchen abstößt.

Um die Teilchenabstoßung zu bewerkstelligen oder zu beeinflussen, muß mindestens eine leitende Elektrode innerhalb der Ofenumhüllung direkt über der Schmelzoberfläche oder über der RSPD-Abscheidungsoberfläche angeordnet sein. Mindestens eine solche leitende Elektrode ist so angeordnet, obwohl mehr als eine benutzt werden kann.

Eine leitende Elektrode wurde mit einer relativ hohen Spannung im Bereich von 10 bis 30 kV in einer experi­ mentellen Vorrichtung geladen, und es wurde eine Leistungszuführung vorgesehen, die relativ kleine Ströme in der Größenordnung von mA der leitenden Oberfläche zuführen kann.

Die Ladung auf einer abstoßenden, leitenden Elektrode muß die gleiche sein wie die auf den Teilchen. Je höher die angewendete Spannung, umso stärker ist die Teilchen­ abstoßung, doch sollte die Spannung nicht so hoch sein, daß sie unerwünschte Nebeneffekte, wie Lichtbogenbildung oder ähnliches, verursacht. Eine solche Lichtbogenbildung oder ein elektrischer Durchbruch ist eine Funktion der Art der Atmosphäre, des Druckes, der Temperatur und anderer Faktoren sowie der Teilchendichte, der Teilchenart und anderer ähnlicher Faktoren. Sorgfalt ist auch anzuwenden beim Gebrauch magnetischer oder elektrischer Felder in Verbindung mit einem Elektronenstrahlerhitzen, um das Wegrichten des Strahls vom beabsichtigten Target zu vermeiden.

Es wurde festgestellt, daß eine negativ geladene Elektrode, wie die Oberfläche einer Platte, in den ausgeführten Versuchen sehr sauber blieb. Ein beträchtlicher Anteil der Teilchen in der Umhüllung schien jedoch auf einer positiv geladenen Platte abgeschieden zu sein. Der Begriff "Ofenumhüllung" in der vorliegenden Anmeldung bezeichnet eine Umhüllung, innerhalb der ein hochintensives Erhitzen von Metallproben stattfindet. Das hochintensive Erhitzen kann mittels PAM, EBM, RSPD oder irgendein anderes Verfahren erfolgen, das Wärme hoher Temperatur rasch einer Metalloberfläche, sei sie flüssig, fest oder teilchenförmig, zuführt.

Ein hochintensives Erhitzen durch eine Plasmaflamme findet statt, weil die Plasmaflamme eine bei hoher Temperatur stattfindende Gasionisation einschließt, und die Betriebstemperatur eines Plasmas liegt üblicherweise über 10 000°C, und der Kontakt einer solchen Plasmaflamme mit einer Metallprobe liefert Wärme zu der Metallprobe bei hoher Temperatur und demgemäß einer hohen Rate. Die gleiche hohe Rate des Erhitzens erfolgt, wenn das Erhitzen mittels eines übertragenen Lichtbogens erfolgt.

Das Verfahren, nach dem die Erfindung ausgeführt wird, kann unter Bezugnahme auf die anliegende einzige Figur beschrieben werden. In der Figur sind schematisch ver­ schiedene Teile einer Vorrichtung dargestellt, doch sind die Einzelheiten der mechanischen Abstützung der ver­ schiedenen mechanischen Teile nicht gezeigt, da sie dem Fachmann bekannt und zur Durchführung der Erfindung nicht wesentlich sind.

Eine Umhüllung 10 enthält eine Vorrichtung zum hoch­ intensiven Erhitzen einer Metallprobe. Das zu erhitzende Metall 12 ist in einem Herd 14 enthalten. Der Herd besteht aus einem Kupfertiegel, der Kühlrohre 18 aufweist, die in den Boden 20 eingebettet und um die Seiten 17 herum angeordnet sind, um den Kupferkörper des Herdes 14 zu kühlen. Das Kühlen führt zur Bildung eines sogenannten Schädels 22, der die Schmelze 12 umgibt und dadurch die Verunreinigung der Schmelze durch Material des Herdes vermeidet. Der Herd 14 ist auf einem Rahmen 24 abgestützt.

Der Rahmen 24 wird durch Drähte 26 geerdet, und der Herd 14 durch den Draht 28.

Wärme wird mit einem Plasmabrenner 30 zugeführt, der oberhalb der Schmelze angeordnet ist, um die Wärme des Brenners auf die obere Oberfläche der Schmelze 12 zu richten. Die Strom- und Gaszuführungen zum Brenner 30 sind nicht dargestellt, da sie kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind.

Nach dem Zünden hat der Brenner einen Bogen, der sich zwischen Elementen innerhalb des Brenners erstreckt. Die Brennerflamme erstreckt sich aufgrund der Gasströmung durch den Lichtbogen nach außen. Nach der Zündung kann sich der Lichtbogen jedoch von der Kathode des Brenners zur Oberfläche der Schmelze durch einen Übertragungs­ bogenbetrieb erstrecken, um das hochintensive Erhitzen an der oberen Oberfläche des Metalles fortzusetzen. Dieses hochintensive Erhitzen findet statt, weil die Temperatur des Plasmas vom Brenner 10 000°C oder mehr beträgt und deshalb eine Anwendung eines hochintensiven Erhitzens auf die Oberfläche der Schmelze erfolgt, wegen der sehr hohen Temperatur, bei der die Hitze der Schmelzoberfläche zu geführt wird. Das hochintensive Erhitzen der Schmelz­ oberfläche begleitet eine Erzeugung von Dampf und teilchenförmigem Material sehr feiner Teilchengröße. Eine ähnliche Erzeugung von Dämpfen und teilchenförmigem Material begleitet andere Formen des hochintensiven Erhitzens, wie das Erhitzen mit Elektronenstrahl und anderen Einrichtungen. Darüber hinaus wird die gleiche Art von Dämpfen und teilchenförmigem Material erzeugt, wenn ein Plasmabogen betrieben wird, um Teilchen eines Materials, die durch die Plasmaflamme auf eine aufnehmende Oberfläche gelangen, durch Plasmaspritzen abzuscheiden. Für jede dieser Schmelzverarbeitungs-Operationen, die die Anwendung einer sehr intensiven Wärme auf eine Metalloberfläche einschließen, gibt es eine Erzeugung von Dämpfen und teilchenförmigem Material, für das die vorliegende Erfindung einige Vorteile bietet.

Es wird von denen erkannt, die Ausrüstungen zum Schmelz­ verarbeiten hochschmelzender Legierungen durch die An­ wendung eines hochintensiven Erhitzens benutzen, daß das dampfförmige und teilchenförmige Material, das als Nebenprodukt eines solchen Verarbeitens gebildet wird, eine Neigung hat, sich auf allen freiliegenden, inneren Oberflächen innerhalb der Kammer abzuscheiden, in der ein solches Verarbeiten stattfindet.

Eine erkannte, unerwünschte Nebenwirkung eines solchen Abscheidens ist das Abspalten der Abscheidung unter Bildung verunreinigender Flocken. Fallen solche Flocken von direkt oberhalb der Schmelzoberfläche ab, dann resultiert eine Verunreinigung der Schmelze.

Um die Verunreinigung durch die vorliegende Erfindung zu vermeiden, wird eine geladene Elektrode oberhalb der Schmelzoberfläche in einer Position angeordnet, in der sie die Abscheidung des dampfförmigen und teilchenförmigen Materials von einer Fläche abstößt, die ebenso groß oder größer ist als die Schmelzoberfläche. Eine solche Elektrode kann die Form einer Platte, eines Siebes, eines Gitters oder eines geformten Stabes haben, geeignet ein starkes radiales elektrisches Feld zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Bildung der verunreinigenden Flocken von teilchenförmigem Material stark vermieden und aus­ geschlossen.

Eine geladene Platte 32 in der Figur dient als Abstoßungs­ elektrode und ist über der Schmelze 12 angeordnet. Die Platte wird von einer Leistungszuführung 36 geladen, und die Ladung hat das gleiche Vorzeichen, wie die auf den Teilchen innerhalb der Kammer 10. Die Ladung wird durch den Leiter 34 der Platte 32 zugeführt. Eine ringförmige Sammelabschirmung 42 kann eine entgegengesetzte Ladung zu der auf der Platte 32 haben, und sie kann auf diese Weise hilfreich sein, die von der Platte 32 abgestoßenen Teilchen zu sammeln. Die Sammelabschirmung 42 wird über den Leiter 40 aus der Leistungsquelle 36 geladen.

Eine ringförmige Erdung 44 ist um die Sammelabschirmung herum angeordnet dargestellt. Ein Erdungsdraht 46 verbindet die Erde 44 mit der Umhüllung 10.

Ringförmige Isolatoren 48 und 50 sorgen für eine Isolie­ rung, durch die die Spannung auf einem Wert an der Platte 32 und einem anderen Wert auf der Sammelabschirmung 42 und auf noch einem anderen Wert auf der Erdabschirmung 44 gehalten wird.

Ein elektrisches Feld wird in der Kammer zwischen den drei verschieden geladenen Abschirmungen gebildet, d. h. der geladenen Platte 32, der Sammelabschirmung 42 und der Erdungsabschirmung 44. Dieses elektrische Feld wirkt auf die geladenen Teilchen innerhalb der Kammer.

Eine hohe Spannung von 5 kV bis 30 kV oder mehr kann be­ nutzt werden, die Platte 32 innerhalb der Vorrichtung zu laden. Eine industrielle Vorrichtung sollte vorteil­ hafterweise Spannungen von 50 oder 80 kV oder mehr be­ nutzen. Die Ladungspolarität auf der Platte 32 muß die gleiche sein, wie die Ladungspolarität auf den Teilchen, die abgestoßen werden sollen. Ist die Ladung auf den Teilchen negativ, dann ist die auf die Platte 32 auf­ gebrachte Ladung ebenfalls negativ. Sind dagegen die Teilchen positiv geladen, dann ist auch die Platte 32 positiv geladen.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß, während die Oberfläche der Platte, die der Schmelze zugewandt ist, Teilchen abstößt, die Rückfläche der Platte eine Abscheidung von Teilchen sammelt. Dies erfolgt durch Sammeln von Teilchen, die ihre Ladung an der Kammerwandung oder anderswo verlieren und dann werden sie von der rückwärtigen Seite der Platte 32 angezogen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Vermindern der Verunreinigung von Schmel­ zen, bei dem das Schmelzen in einer Umhüllung ausgeführt wird, eine Inertatmosphäre oder ein Vakuum in der Umhüllung auf recht erhalten wird und Wärme mit hoher Intensität auf das Metall in einer Heizzone innerhalb der Umhüllung angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektrisch geladene Elektrode in der Umhül­ lung direkt über der Heizzone angeordnet wird, um ein elek­ trisches Feld in der Zone zu erzeugen und die Abstoßung des teilchenförmigen und dampfförmigen Materials zu induzieren, das aus der Heizzone austritt und um das Abscheiden solchen Materials über der Schmelze auszuschließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ladung auf der Elektrode und für die Ladung des teilchenförmigen und dampfförmigen Materials die gleiche Polarität vorgesehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Elektrode, deren Ladung der der ersten Elektrode entgegengesetzt ist, vorgesehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden ein potentialunterschied von 5 bis 80 kV eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdungselektrode um die erste und die zweite Elektrode herum angeordnet wird, wobei die verschiedenen Elektroden elektrisch voneinander isoliert sind.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 mit einer Umhüllung, die das Metall und eine Ein­ richtung zum Anwenden von Wärme hoher Temperatur auf die Oberfläche des Metalles bei einer hohen Rate enthält, wo­ durch dampfförmiges und teilchenförmiges Material erzeugt wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Elektrode in dem Behälter über der Metall­ oberfläche, auf die Wärme hoher Intensität angewendet wird und eine Einrichtung zum Aufbringen einer Ladung auf die Elektrode.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode die Oberfläche einer Metallplatte ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mindestens zwei Elektroden mit entgegengesetzten Ladungen, die elektrisch voneinander isoliert sind, wobei eine Elek­ trode eine Metallplatte und die andere Elektrode eine ring­ förmige Sammelabschirmung ist und die Metallplatte eine Ladung hat, die der des dampfförmigen und teilchenförmigen Materials entgegengesetzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelabschirmung eine Ladung hat, die der Metallplatte entgegengesetzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine ringförmige Erdung, die um die ringförmige Sammelab­ schirmung herum angeordnet und von dieser isoliert ist.