DE593834C - Verfahren zur Vakuumbehandlung von Metallen und Legierungen mit Schmelzpunkten ueber 1200íÒ - Google Patents
Verfahren zur Vakuumbehandlung von Metallen und Legierungen mit Schmelzpunkten ueber 1200íÒInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Description
Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, daß ein im Vakuum geschmolzenes Metall
für eine Reihe technischer Anwendungen bessere Eigenschaften besitzt als ein nicht im
Vakuum geschmolzenes. Insbesondere erweist sich das vakuumgeschmolzene Metall dann als besser als das an der Luft geschmolzene,
wenn es so lange dem Vakuum ausgesetzt wird, daß eine vollständige Entgasung
to herbeigeführt wurde. Hierfür ist es in der Mehrzahl der Fälle notwendig, das Metall
längere Zeit, d. h. mehrere Stunden, im Vakuum flüssig zu halten. Ferner ist es in den
meisten. Fällen wichtig, das Metall auch im Vakuum zu vergießen, um eine Wiederaufnahme
von Gasen oder eine Oxydation während des Gießens zu vermeiden. Trotzdem hat sich das Vakuumschmelzen noch nicht in
großtechnischem Maßstabe einführen können, weil es zu kostspielig ist. Die hohen Kosten
des Vakuumschrnelzverfahrens sind bisher in erster Linie darin begründet, daß man bisher
das zu schmelzende Metall kalt in den Ofen einsetzte, den Ofen evakuierte, dann schmolz
und längere Zeit flüssig hielt und schließlich die Schmelze unter Vakuum vergoß. Dann
erst entnahm man die Blöcke nach Aufhebung des Vakuums aus dem Ofen und mußte diesen
außerdem öffnen, um die nächste Charge kalt einzubringen. Durch das völlige öffnen des
Ofens, Neubeschicken mit kaltem Einsatz, Wiederverschließen und Evakuieren wurden
die Kosten des Vakuumschmelzens sehr erheblich beeinflußt, weil diese Arbeiten einen
erheblichen Zeitaufwand bedingen. Mit dieser Arbeitsweise verknüpft war jedoch noch
ein zweiter sehr erheblicher Nachteil. Der Herd des Ofens erkaltete zwischen je zwei
Schmelzen und durch das Einbringen des kalten Einsatzes völlig, was auf seine Lebensdauer
sehr ungünstig einwirkte. Bei Vakuuminduktionsöfen mit waagerechter Schmelzrinne
war es sogar häufig notwendig, für jede "·
Schmelze einen neuen Herd zu machen, um nicht den Ofen infolge Rißbildung des Herdes
zu beschädigen. Insbesondere bei Induktionsöfen mit waagerechter Schmelzrinne und
Eisenkernen schrumpft beim Abkühlen des Ofens der Herd auf den Eisenkern (oder auch
auf etwa nach dem Innern des Ofens zu gelegenen gekühlten Primärspulen) auf, wodurch
besonders leicht Risse und Sprünge im Herd entweder beim Abkühlen oder bei etwaigem Einbringen neuen heißen Einsatzes
entstehen.
Große Vakuumschmelzöfen konnten außerdem verhältnismäßig schlecht ausgenutzt werden,
weil durch das Beschicken im kalten Zustand sowohl die Schmelzdauer lang wurde
als auch die Zeiten zwischen zwei Schmelzungen beträchtlich waren, so daß große VakuumschmelzÖfen
bestenfalls zwei Schmelzungen wöchentlich ausbringen konnten.
Man hat bereits früher mit gänzlich unzureichenden Mitteln versucht, im kontinuierliehen
Betrieb -eine Entgasung von Metallen
zu bewirken. Dabei ließ man die Metalle in dünnen Strahlen in einen luftverdünnten Behälter
fließen, ohne aber dem Metall die Möglichkeit zu geben, in diesem Behälter eine ge-Snügend
lange Zeit in flüssigem Zustande zu bleiben. Man ließ dann die Metalle in dem Behälter selbst sofort erstarren; dadurch
wurde aber ein fortlaufender Betrieb unmöglich, da der Behälter jeweils geöffnet werden
»ο mußte, um das erstarrte Metall aus ihm zu entnehmen. Der Behälter mußte dabei nach
jeder Entnahme von Metall neu abgedichtet werden. Man hat aber auch vorgeschlagen, in
der Weise zu arbeiten, daß das flüssige Metall aus dem luftverdünnten Behälter an die
Außenluft abfloß. Da eine besondere Heizvorrichtung für den Behälter dabei nicht vorgesehen
war, mußte also das Abfließen unmittelbar nach dem Einlaufen in den luftverdünnten
Behälter erfolgen, da andernfalls eine vorzeitige Erstarrung eingetreten wäre. Eine
irgendwie ausreichende Entgasung konnte dabei nicht eintreten. Schließlich hat man
noch vorgeschlagen, durch Zentrifugieren flüssigen Metalls eine Luftverdünnung herbeizuführen
und unter dem Einfluß dieser Luftverdünnung und der Zentrifugalkraft das Metall zu entgasen. Auch auf diesem Wege
ist es jedoch unmöglich, eine technisch irgendwie ins Gewicht fallende Entgasung zu erzielen,
insbesondere da auch in diesem Falle das flüssige Metall dann unmittelbar an die
Luft abgeführt wurde.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, Metall in einem Tiegel unter vermindertem Druck zu
schmelzen, wobei die Beheizung des Tiegels entweder durch Gasbrenner oder durch außerhalb
des Tiegels angeordnete elektrische Heizelemente erfolgte. Um die zur Raffination
erforderliche Durchwirbelung des Bades zu bewirken, wurde ein Rührer vorgesehen. Der
Abstich des Metalls erfolgte durch eine in dem Tiegelboden befindliche Öffnung in vorzugsweise
Ouarzgefäße. Derartige Öfen mögen für Laboratoriumsbetrieb zum Schmelzen von Zinn oder Metallen mit ähnlichem
niedrigem Schmelzpunkt geeignet sein. Es ist jedoch nicht möglich, in derartigen Öfen
"hochschmelzende Metalle zu raffinieren, da So einmal die Art der Beheizung nicht ausreicht,
um genügend hohe Temperaturen zu erzielen, und da anderseits die Anbringung eines
Rührers, dessen Achse vakuumdicht durch den Deckel des Ofens eingeführt sein soll und
'dessen unteres Ende gleichzeitig als Ventil für den Bodenverschluß des Tiegels dienen
soll, bei einigermaßen nennenswerten Temperaturen nicht möglich ist. Es ist ferner nicht
möglich, die bekannte Anordnung in großtechnischem Maßstab anzuwenden, da der Tiegel
bei größeren Chargengewichten rasch zerstört werden würde. Keramische Tiegel sind nicht
gasdicht, metallische Tiegel können nicht für Metalle mit hohem Schmelzpunkt benutzt
werden.
Auch Vorrichtungen, bei denen Stopfbüchsen und Schieber vorgesehen waren, die während
des Betriebes auf hohe Temperaturen erhitzt werden, sind für Vakuumbetrieb nicht
brauchbar, da die Dichtungen und Schieber bei hohen Temperaturen nicht zum einwandfreien
Arbeiten zu bringen sind.
Die Erfindung gibt an, in welcher Weise auch Metalle und Legierungen mit Schmelzpunkten
über 12000 mit wirtschaftlichem Erfolg in Induktionsöfen mit Fassungsvermögen
bis zu mehreren Tonnen behandelt werden können.
Nach der Erfindung wird die Vakuumbehandlung von Metallen und Legierungen in
Induktionsöfen derart vorgenommen, daß die neue Charge unmittelbar nach dem Abguß
einer fertigen Charge durch eine leicht verschließbare Eingußöffnung in den Ofen flüssig
eingebracht wird, ehe der Herd nennenswert abgekühlt ist. Der Arbeitsgang ist dabei folgender:
Der Ofen wird mit flüssigem Einsatz beschickt, verschlossen und evakuiert. Nach
erfolgter Raffination wird das Metall beispielsweise durch Neigen des Ofens oder auf
andere bekannte Weise gegossen. Anschließend daran öffnet man die Eingußöffnung für
den flüssigen Einsatz und gießt sofort die nächste Charge flüssig in den Ofen, so daß
der Herd gar nicht zum Erkalten kommt und infolgedessen eine hohe Lebensdauer bekommt.
E\Tentuell kann sogar jeweils von der vorhergehenden Schmelze ein Teil im Ofen
gelassen und warm gehalten werden, so daß überhaupt keine Abkühlung des Herdes eintritt.
Darauf entnimmt man die gegossenen Stücke oder Blöcke dem Ofen, bereitet die Kokillen oder Formen für den nächsten Guß
vor, indem man die bereit gehaltenen Teile an Stelle der mit gegossenem Metall gefüllten in
den Ofen einsetzt, und evakuiert darauf wieder. Die nächste Schmelze spielt sich dann
in der gleichen Weise ab.
Um durch das Entnehmen der Blöcke aus dem Kokillenraum keine Unterbrechung des
Betriebes eintreten zu lassen und um insbesondere ein Abkühlen des Ofens und Zeitverluste
weitgehend zu vermeiden, empfiehlt es sich, den die Kokillen enthaltenden, für sich
evakuierbaren Raum oder die die Kokillen enthaltenden Räume während des Auswechselns
der Kokillen oder Formen vom eigentlichen Ofen abtrennen zu können. Es wird dadurch erreicht, daß die Entnahme der Kokillen
stattfinden kann, ohne daß das Vakuum im Raffinationsraum aufgehoben werden
müßte. Infolgedessen kann unmittelbar nach Abgießen einer Charge neues Metall in den
Ofen eingesetzt und sofort der Raffination unterzogen werden, ohne daß erst eine zur
Entnahme der Kokillen notwendige Zeit verstreichen müßte. In der Abb. ι ist beispielsweise
eine Ausführung des Verfahrens im Schnitt und in Aufsicht erläutert. Es bedeutet
A den Herd, B die Primärspule, C das Transformatorjoch des Ofens, D ist. das vakuumdichte
Gehäuse und B die verschließbare Eingußöffnung für den flüssigen Einsatz. F bedeutet
die Räume, in denen die Kokillen untergebracht sind. Diese besitzen an ihrem unteren Ende bei G öffnungen, durch die der
Kokillenwechsel stattfindet. Die Kokillenräume können bei H vom eigentlichen Ofenraum
absperrbar gemacht sein.
In den Abb. 2 und 3 sind verschiedene Ausführungsfoirnen
für die Kokillen dargestellt. In Abb. 2 bedeutet C wiederum die Bodenverschlußplatte
des Kokillenraumes; / kann beispielsweise ein zylindrisches Rohr sein, in das die eigentliche Kokille K aus keramischem
Material oder aus Eisen eingesetzt oder eine Form eingestampft sein kann. In Abb. 3 ist
anderseits eine wassergekühlte Kupferkokille L zur Darstellung gebracht, deren
Kühlwasserzuführung und -abführung bei M und N luftdicht durch die Bodenplatte G nach
außen geführt sind.
Sofern es für das zu behandelnde Metall zulässig ist, es nur unter Vakuum zu raffinieren,
jedoch unter Atmosphärendruck zu gießen, kann'auch nach beendeter Vakuumraffination
unter Aufhebung des Vakuums das Metall in eine Gießpfanne abgegossen werden.
In diesem Falle läßt man die Kokillenräume weg und bringt die Verschlußplatten unmittelbar bei H an.
Zum Beginn der Ofenreise muß zunächst der Herd des Ofens hergestellt werden. Dies
kann in an sich bekannter Weise besonders vorteilhaft nach einem Zustellungsverfahren
geschehen, bei dem die erste Charge in einer Metallschablone in den Ofen eingesetzt wird
und der Zwischenraum zwischen dieser Schablone und den Primärspulen mit trockenem,
sandförmigem, feuerfestem Material ausgefüllt wird, das bei der ersten Charge kurz
vor deren Niederschmelzen sintert. Nachdem diese erste Schmelze gegossen ist, wird dann
in der beschriebenen Weise weiterverfahren.
In entsprechender Weise, wie hier am Beispiel eines Induktionsofens mit waagerechter
Schmelzrinne und Transformator j och erläutert, kann das Verfahren auch für eisenlose
Vakuuminduktionsöfen und andere Vakuumöfen angewandt werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Vakuumbehandlung von Metallen und Legierungen mit Schmelzpunkten über 12000 in Induktionsöfen bis zu Fassungsvermögen von mehreren Tonnen, dadurch gekennzeichnet, daß die neue Charge unmittelbar nach in der Regel im Vakuum erfolgendem Abgießen der fertigen Charge in die angeschlossenen Kokillen oder Formen durch eine leicht verschließbare Eingußöffnung in den Ofen ohne nennenswerte Abkühlung des Herdes flüssig eingebracht wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE593834T | 1930-05-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE593834C true DE593834C (de) | 1934-03-08 |
Family
ID=6317885
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1930593834D Expired DE593834C (de) | 1930-05-05 | 1930-05-05 | Verfahren zur Vakuumbehandlung von Metallen und Legierungen mit Schmelzpunkten ueber 1200íÒ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE593834C (de) |
GB (1) | GB367246A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE745577C (de) * | 1939-11-07 | 1944-05-15 | Artur Schoeller | Verfahren und Vorrichtung zum Einschliessen von leicht oxydierbaren Metallen in Metallroehren |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2625719A (en) * | 1950-09-27 | 1953-01-20 | Nat Res Corp | Vacuum casting apparatus |
US2796644A (en) * | 1952-05-03 | 1957-06-25 | Nat Lead Co | Method and apparatus for casting refractory metals |
-
1930
- 1930-05-05 DE DE1930593834D patent/DE593834C/de not_active Expired
-
1931
- 1931-05-04 GB GB13137/31A patent/GB367246A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE745577C (de) * | 1939-11-07 | 1944-05-15 | Artur Schoeller | Verfahren und Vorrichtung zum Einschliessen von leicht oxydierbaren Metallen in Metallroehren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB367246A (en) | 1932-02-18 |
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