DE4212947C2 - Verfahren zum Umschmelzen von reaktiven Metallen - Google Patents

Verfahren zum Umschmelzen von reaktiven Metallen

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    • C22B9/18—Electroslag remelting

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzen von reaktiven Metallen und Metall-Legierungen, insbesondere Ti­ tan und Titanlegierungen, bei dem das Elektroschlacke-Um­ schmelzverfahren mit einer Inertgasatmosphäre über dem Schlackenbad erfolgt und als Schlackenbildner hochreines Flußspat ohne Tonerdenzusatz verwendet wird.
Ein solches Verfahren ist in der Zeitschrift "Erzmetall", Band XXI (1968), S. 399-405, beschrieben. Die Veröffent­ lichung befaßt sich primär mit dem Elektroschlacke-Um­ schmelzen von Stahlsorten, erwähnt jedoch auf Seite 404 auch das Umschmelzen von Titan mit Calziumfluoridschlacken unter inerter Atmosphäre. Als Zusatz für die Schlacken wird Calziumoxid oder Tonerde genannt.
In der Praxis hat das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren zur Erzeugung hochreiner, reaktiver Metalle keine Bedeutung erlangt, weil keine bei den auftretenden hohen Temperaturen während der Umschmelzdauer ausreichend stabile und metall­ urgisch aktive Schlackenzusammensetzung gefunden werden konnte, mit der die Verunreinigungen des abschmelzenden Me­ tallschwammes entfernt werden können.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches mit möglichst geringem Aufwand durchführbar ist und die Erzeugung mög­ lichst reiner reaktiver Metalle und Metall-Legierungen er­ laubt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlacke zumindest ein Erdalkalimetall zugegeben wird.
Mit einem solchen Schlackenbildner lassen sich nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren auch reaktive Metalle umschmelzen. Entgegen den Erwartungen verdampft das Erdal­ kalimetall nicht bei den auftretenden Temperaturen von mehr als 1600°C, da es von der flußspathaltigen Schlacke in ge­ löster Form aufgenommen wird. Andererseits werden Erdalka­ limetalle von den in Frage kommenden reaktiven Metallen nicht gelöst und reagieren auch nicht mit ihnen. Deshalb können die Erdalkalimetalle beim Umschmelzen der reaktiven Metalle diese reinigen. Die Inertgasatmosphäre verhindert eine Sauerstoffaufnahme durch die sauerstoffaffine Schmelze.
In der Praxis erprobt wurde ein Verfahren, bei dem beim Um­ schmelzen von Titan als reaktives Metall in die Schlacke als Erdalkalimetall Kalzium zugegeben wird. Bei einem sol­ chen Verfahren reinigt das Kalzium die Titanschmelze nach folgenden Reaktionen:
(Ca) + (O)Ti = (CaO)
3(Ca) + 2(N)Ti = (Ca₃N₂)
(Ca) + 2(H)Ti = (CaH₂)
Die so entstandenen Reaktionsprodukte werden von der Fluß­ spatschlacke festgehalten.
Da eine ausschließlich durch Flußspat gebildete Schlacke einen geringen elektrischen Widerstand hat, wäre für den Umschmelzvorgang eine unerwünscht hohe elektrische Leistung notwendig. Diese kann durch Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Schlacke herabgesetzt werden, indem gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dem als Schlackebildner dienenden Flußspat Kalziumoxid zugegeben wird. Dieses Kalziumoxid erhöht den elektrischen Widerstand der Schlacke, reagiert jedoch im Gegensatz zu der üblicherweise zum Erhöhen des Widerstandes benutzten Tonerde nicht mit Titan.
Als Inertgas hat sich Argon als vorteilhaft erwiesen.
Wenn die durch das Umschmelzen erzeugten Blöcke durch Wal­ zen umgeformt werden sollen, dann kann man auf einfache Weise beim Umschmelzverfahren bereits Blöcke mit ebenen Seitenflächen, beispielsweise quadratischem Querschnitt erzeugen, indem zum Umschmelzen ein Tiegel mit ebenen Sei­ tenflächen benutzt wird.
Um jeglichen Luftzutritt in den Ofenraum zu vermeiden und zuverlässig eine Inertgasatmosphäre oberhalb des Schlacke­ bades sicherzustellen, ist es vorteilhaft, daß das Verfah­ ren in einem geschlossenen Ofensystem mit unter Überdruck stehendem Inertgas durchgeführt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Umschmelzen von reaktiven Metallen und Me­ tall-Legierungen, insbesondere Titan und Titanlegierungen, bei dem das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren mit einer Inertgasatmosphäre über dem Schlackenbad erfolgt und als Schlackenbildner hochreines Flußspat ohne Tonerdenzusatz verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlacke zumindest ein Erdalkalimetall zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umschmelzen von Titan als reaktives Metall in die Schlacke als Erdalkalimetall Kalzium zugegeben wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem als Schlackebildner dienenden Flußspat Kalziumoxid zugegeben wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Argon verwendet wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschmelzen ein Tiegel mit ebenen Seitenflächen benutzt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem geschlos­ senen Ofensystem mit unter Überdruck stehendem Inertgas durchgeführt wird.
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