DE60121395T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen - Google Patents

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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumlichtbogenumschmelz("VAR")-Vorrichtung bzw. Verfahren.
  • VAR (VAR = Vacuum Arc Remelting) ist ein Verfahren zur kontrollierten Verfestigung von Legierungen, die zu Seigerungen neigen. Im Lauf des Verfahrens wird eine zylindrisch geformte Legierungselektrode in einen wassergekühlten Kupferschmelztiegel eines Ofens eingebracht. Der Ofen wird evakuiert und zwischen der Elektrode (Kathode) und einem gewissen Startermaterial auf dem Grund des Schmelztiegels (Anode) wird ein Gleichstromlichtbogen gezündet. Der Bogen erhitzt sowohl das Startermaterial auf dem Grund des Schmelztiegels als auch die Elektrodenspitze, wobei beides gegebenenfalls geschmolzen wird. Während die Elektrodenspitze abgeschmolzen wird, tropft schmelzflüssiges Metall in den darunter angeordneten Schmelztiegel. Das Verfahren erhält einen Pool flüssiger Schmelze aufrecht, die sich nach unten in einen breiigen Bereich erstreckt, der einen Übergangsbereich hin zu einem vollkommen verfestigten Gussblock bildet. Der Durchmesser des Schmelztiegels ist größer als der Elektrodendurchmesser. Daher lässt sich die ständig schrumpfende Elektrode in Richtung der Anodenpooloberfläche abwärts bewegen, um einen konstanten mittleren Abstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Pool aufrecht zu erhalten. Die mittlere Entfernung von der Elektrodenspitze zu der aus flüssigem Metall bestehenden Pooloberfläche wird als Elektrodenabstand (ge) bezeichnet.
  • In dem Maße wie Kühlwasser Wärme von der Schmelztiegelwand abführt, verfestigt sich schmelzflüssiges Metall in Nähe der Wand. Eine feste Schicht von Material, das sich an der Schmelztiegelwand in Nachbarschaft der Pooloberfläche verfestigt, wird als "Rand" bezeichnet. In einem gewissen Abstand unterhalb der Schmelzpooloberfläche kommt es zu einer vollständigen Verfestigung von Material, wobei ein vollkommen dichter Legierungsgussblock entsteht. Nach Verstreichen einer ausreichenden Zeitspanne stellt sich eine Fließgleichgewichtsbedingung in Form eines mit einem Rand versehenen "Kessels" ein, der oberhalb einer vollkommen verfestigten Gussblockbasis geschmolzenes Material enthält.
  • VAR wandelt Materialspeiseelektroden in Gussblöcke um, die eine verfeinerte Korngröße und eine verbesserte chemische und physikalische Homogenität aufweisen. VAR eignet sich besonders zum Schmelzen von auf Nickel basierenden "Superlegierungen" (z.B. die Legierung 718). Diese Materialien enthalten erhebliche Anteile an reaktiven Elementen. VAR reduziert enthaltene Gase, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff, nicht metallische Einschlüsse und Zentrumsporosität und -Seigerung. Mechanische Eigenschaften der umgeschmolzenen Legierung, z.B. die Duktilität und Dauerfestigkeit, werden verbessert.
  • Während des VAR-Prozesses verdampfen flüchtige Verunreinigungen, wie Mangan, Aluminium und Chrom. Die Dämpfe dieser Elemente schlagen sich auf kalten Oberflächen beispielsweise auf der Fläche einer Schmelztiegelwand unmittelbar oberhalb des Randes aus erstarrendem Material nieder. Während sich der Lichtbogen um die Oberfläche der Elektrode bewegt, spritzen außerdem einige Partikel aus dem Schmelzpool heraus und gegen die Schmelztiegelwand, wo sie möglicherweise durch die sich bildende Haut der kondensierenden Dämpfe festgehalten werden.
  • Während der Bildung des Randes ist es ein beimengungsarmes Material mit hohem Schmelzpunkt, das als erstes flüssiges Metall an den kondensierten flüchtigen Spezies und den Spritzern erstarrt, die die Schmelztiegelwand bedecken. Weiter werden während des Fortschreitens des Schmelzprozesses auf der Oberfläche des Flüssigmetallschmelzpools vorhandene Oxid- und Nitrideinschlüsse gemeinsam zu den Seiten des Schmelzpools gedrückt und erstarren an dem Rand zu einem verfestigten Material.
  • Während die Elektrode abschmilzt und flüssiges Metall den Schmelztiegel füllt, schmilzt der Gussblockrand von der Unterseite her, während sich an der Oberseite ein neuer Rand bildet. Falls ein Fließgleichgewicht des Schmelzens und der Randbildung aufrechterhalten wird, bildet sich der Rand und schmilzt fortschreitend und wandert mit der Oberfläche des Schmelzpools nach oben. Solange der Fließgleichgewichtszustand andauert, wirkt der Rand als eine Barriere zwischen den erstarrenden Schmelzespritzern und den kondensierenden Dämpfen gegen die Schmelztiegelwand. Falls sich der Fließgleichgewichtszustand jedoch nicht aufrechterhalten lässt, wird der Rand instabil, bricht ab und fällt in den Schmelzpool, wobei Haut von Dampfformen, Spritzer und beimengungsarmes Material mit hohem Schmelzpunkt mitgerissen wird. Das beimengungsarme Material erscheint später in dem Gussblock als glänzender "weißer Fleck". Falls das beimengungsarme Material von Oxiden begleitet ist, erscheint es als ein schmutziger weißer Fleck. Diese Bereiche von beimengungsarmen Material und Oxiden sind Stellen einer frühen Fehlerauslösung, mit der Folge einer reduzierten Lebensdauer von Teilen, die aus dem Material geschaffen sind.
  • Die GB-A-1 524 342 offenbart eine Gießform für den Elektroschlackeguss polygonaler Gussblöcke, die das Problem der Abfuhr von Wärme von der Gießform lösen soll.
  • Es besteht Bedarf nach einem VAR-Ofen und Verfahren, die eine Verunreinigung der Schmelze mit Bereichen von Spritzern und Oxiden vermeidet.
  • Die Erfindung schafft ein VAR-Verfahren bzw. -Ofen zur Vermeidung von Verunreinigung, indem der Gussblockrand stabilisiert wird, so dass ein plötzliches Abbrechen verhindert ist. Das VAR-Verfahren wird in einer neu konstruierten Vorrichtung durchgeführt, die durch eine Schmelztiegelwand gekennzeichnet ist, die eine Verankerung schafft, so dass der Rand nicht instabil wird.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vakuumlichtbogenumschmelzvorrichtung geschaffen, mit: einer Ofenkammer, einer Abschmelzelektrode, die aus einem umzuschmelzenden Material ausgebildet und in der Ofenkammer angeordnet ist, und einem in der Ofenkammer angeordneten Schmelztiegel, wobei der Schmelztiegel eine Wandung aufweist, die ein Gefäß bildet, um von der Abschmelzelektrode abgeschmolzenes Material aufzufangen, wobei die Wandung mit einem Muster aus einer Anzahl ähnlicher Nuten versehen ist, die sich mit geschmolzenem Material füllen und dieses zu Rippen erstarren lassen, um einen vergrößerten Oberflächenbereich zu bilden und das erstarrende geschmolzene Material mechanisch zu stabilisieren, wobei die Rippen bei der Erstarrung des geschmolzenen Materials nicht vollständig wieder aufgeschmolzen werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Vakuumumschmelzverfahren geschaffen, bei dem eine Abschmelz elektrode in eine Ofenkammer oberhalb eines gekühlten Schmelztiegels gebracht wird, der eine texturierte Wandung aufweist, die eine Anzahl von ähnlichen Nuten aufweist, wobei der Schmelztiegel ein Gefäß zur Sammlung von von der Abschmelzelektrode abgeschmolzenem Material bildet; ein elektrischer Gleichstrom zwischen der Elektrode und dem Boden des Schmelztiegels fließt, um das Abschmelzen von Material von der Spitze der Elektrode zu bewirken; von der Spitze abgeschmolzenes Material in dem Schmelztiegel gesammelt wird; die Nuten mit dem geschmolzenen Material gefüllt werden, und das Material in den Nuten erstarrt, um eine Anzahl von Rippen zu bilden; und das geschmolzene Material gekühlt wird, um einen Gussblock zu bilden, der durch einen Rand aus erstarrtem Material charakterisiert ist, das sich in Nachbarschaft zu der texturierten Wandung zu einer unteren Grenze erstarrenden Materials voraus eilend bildet, wobei der Rand durch die Rippen gestützt wird, die bei der Verfestigung des Materials nicht wieder aufschmelzen, wenn der Gussblock geformt wird. Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen eingehender beschrieben:
  • 1 zeigt eine schematische aufgebrochene Ansicht eines VAR-Ofens;
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt der Ofenschmelztiegelwand und des erstarrenden Gussblocks;
  • 3 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben eine mit Nuten versehene Schmelztiegelwand;
  • 4 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben die mit Nuten versehene Schmelztiegelwand mit einem Bereich eines erstarrenden Gussblocks;
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer mit Nuten versehenen Schmelztiegelwand;
  • 6 zeigt in einer schematischen Draufsicht den gesamten Umfang eines Schmelztiegels;
  • 7 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt einer texturierten Ofenschmelztiegelwand und eines erstarrenden Gussblocks;
  • 8 zeigt ein Fotografie der Oberfläche eines Gussblocks, der ein Probemuster von Rippeneinkerbungen aufweist; und
  • 9, 10, 11 und 12 zeigen schematische Darstellungen alternativer texturierter Wandungen.
  • Gemäß der Erfindung wird eine VAR-Schmelztiegelwand texturiert, um eine vergrößerte Oberfläche zu schaffen, die dazu dient, den Rand während des Schmelzens der Unterseite des Randes und der Bildung der Oberseite des Randes mechanisch zu stabilisieren. Eine texturierte Oberfläche ist eine unebene oder ungleichmäßige Oberfläche, die gegenüber einer ebenen Oberfläche eine vergrößerte Oberfläche schafft. Die Oberfläche kann, wie gezeigt, mit Nuten ausgebildet sein oder mit abwechselnden Kämmen und Rippen strukturiert oder gewellt sein. Die Oberfläche kann Rillen, Falten, Einkerbungen, beispielsweise Nuten oder Ausnehmungen, aufweisen oder kann mit Furchen, Falten oder Kämmen ausgebildet sein.
  • Diese und sonstige Merkmale erschließen sich anhand der Zeichnungen und der folgenden detaillierten Erörterung, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft und ohne Beschränkung veranschaulichen.
  • 1 zeigt in einer schematischen aufgebrochenen Darstellung einen VAR-Ofen 10, und 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt der Ofenschmelztiegelwand 38, wobei ein Bereich eines erstarrenden Gussblocks gezeigt ist. In 1 und 2 wird eine zylindrisch geformte Legierungselektrode 12 oberhalb eines wassergekühlten Kupferschmelztiegels 16 in die Ofenkammer 14 eingebracht. Zu dem Ofen 10 gehören eine Gleichstromquelle 18, ein Vakuumanschluss 20, eine Kühlwasserleitung 22, eine Tauchkolbenantriebsschnecke 24 und eine Tauchkolbenantriebsmotoranordnung 26.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird im Betrieb die Ofenkammer 14 evakuiert und zwischen die Elektrode (Kathode) 12 und Startermaterial auf dem Grund des Schmelztiegels (z.B. Metallschnipsel) auf dem Grund (Anode) des Schmelztiegels 16 wird ein Gleichstrom-(DC)-Lichtbogen geschlagen. Der Lichtbogen erhitzt sowohl das Startermaterial auf dem Grund des Schmelztiegels als auch eine Elektrodenspitze 28, wobei gegebenenfalls beides schmilzt. Während die Elektrodenspitze 28 abgeschmolzen wird, tropft schmelzflüssiges Metall herab, wobei darunter ein Schmelzpool 30 entsteht. Da der Schmelztiegeldurchmesser gewöhnlich 50 bis 150 mm größer ist als der Elektrodendurchmesser, kann die Elektrode 18 in Richtung des Anodenpools abwärts bewegt werden, so dass zwischen der Elektrodenspitze 28 und der Pooloberfläche 32 ein mittlerer Abstand aufrecht erhalten bleibt.
  • Während Kühlwasser 36 der Schmelztiegelwand 38 Wärme entzieht, verfestigt sich in Nachbarschaft der Wand befindliches schmelzflüssiges Metall. In einem gewissen Abstand unterhalb der Schmelzpooloberfläche verfestigt sich die Legierung vollständig, wobei ein vollkommen dichter Gussblock 40 entsteht. Nach einer Zeitspanne stellt sich eine Fließgleichgewichtsbedingung ein, die durch einen "Kessel" gekennzeichnet ist, der geschmolzenes Material enthält, das oberhalb einer vollkommen verfestigten Gussblockbasis angeordnet ist. Der Gussblock 40 wächst in dem Maße, wie sich Material verfestigt.
  • Während ein Schmelzvorgang fortschreitet, treiben in der Elektrode vorhandene Oxid- und Nitrideinschlüsse an die Oberfläche 32 des Schmelzepools 30. Die Oxide und Nitridspezies werden gemeinsam zu den Seiten des Schmelzpools 30 gedrängt und erstarren zu einem verfestigten Material an dem Rand 42, der auf verfestigtem Material an der Schmelzgrenzfläche direkt unterhalb der Schmelzpooloberfläche 32 basiert. Direkt oberhalb des Randes 42 bilden Spritzer und Dampfspezieskondensation einen als die Krone 44 bezeichneten verkrusteten Vorsprung.
  • Während der Schmelzschrittfolge können Bedingungen dazu führen, dass der Rand 42 und/oder die Krone 44 sich von der Schmelztiegelwand 38 lösen. Der Rand 42 fällt zusammen und Randmaterial und Kronenmaterial geraten in den Schmelzepool 30. Die Materialien können in den Schmelzepool einsinken, wobei das Randmaterial erneut geschmolzen wird, und das Oxid- und Nitridmaterial der Krone in Form klumpiger Fehlstellen übrig bleibt. Oder der Rand wird, falls dessen Masse groß ist, möglicherweise nur zum Teil erneut ge schmolzen, so dass er mit daran haftenden Oxid- oder Nitridspezies erstarrt.
  • 3, 4, 5, 6 und 7 veranschaulichen eine Schmelztiegelwand 38, die mit einer texturierten Oberfläche 52 gemäß der Erfindung versehen ist. 3 zeigt eine schematische Ansicht von oben einer mit Nuten ausgebildeten Schmelztiegelwand 38. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abschnitt der Ofenschmelztiegelwand 38, eine texturierte Schmelztiegelwandfläche 52 und einen sich verfestigenden Gussblock 40. 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bereichs einer mit Nuten ausgebildeten Schmelztiegelwand 38. 6 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben den gesamten Umfang eines Schmelztiegels, bei dem die texturierte Oberfläche 52 durch vertikale Nuten 46 vorgesehen ist. 7 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Abschnitt eines Schmelztiegels 16, wobei die texturierte Oberfläche 52 durch vertikale Nuten 46 ausgebildet ist. In den Figuren ist die Schmelztiegelwand 38 texturiert, so dass sich ein Stützsteg oder eine Serie von Stützstegen zwischen dem Rand und dem darunterliegenden Gussblock verfestigen. Die Stege sorgen für eine mechanische Stabilisierung des Rands, während die Unterseite des Randes schmilzt, und die Oberseite des Randes sich bildet. Die texturierte erstarrende Oberfläche des Gussblocks, die komplementär zu der texturierten Wandungsoberfläche 52 ist, trägt den Rand und stabilisiert diesen mechanisch. Aufgrund der vergrößerten Berührungsfläche zwischen dem wassergekühlten Kupfer und dem Flüssigmetallschmelzepool steigert die texturierte Oberfläche 52 außerdem die Wärmeabfuhr von dem sich bildenden Rand. Eine gesteigerte Wärmeabfuhr erhöht die Dicke des Randes und festigt und stabilisiert den Rand zusätzlich. Der dickere, gestützte und stabilere Rand ist verhindert ein plötzliches Abbrechen und eine damit verbundenen Verunreinigung des erstarrenden Gussblocks.
  • In 3, 4, 5, 6 und 7 ist die Schmelztiegelwand 38 mit Nuten 46 gezeigt, die schräge Seitenwände 48 und abgeflachte Böden 50 aufweisen, die in der im übrigen ebenen Schmelztiegelwandoberfläche 52 ausgebildet sind. Die Form, Tiefe und Beabstandung der Nuten 46 sind so gewählt, dass sie sich ohne weiteres mit flüssigem Metall füllen, zu Rippen erstarren, und nicht vollständig von neuem schmelzen, während der Rand 42 von der Unterseite her schmilzt und sich an der Oberseite bildet.
  • Die Nuten 46 können von einer vertikalen gegenüber der Basis der Nut senkrecht verlaufenden Geraden nach außen hin abgewinkelt sein, und die Nutecken können abgerundet sein, um die Nutenauffüllung und die Entnahme des Gussblocks aus dem Schmelztiegel nach der Verfestigung des Gussblocks zu erleichtern. Die Nuten 46 können gegenüber der Vertikalen bis etwa 60°, und bevorzugt im Bereich von ungefähr 5 bis 30 Grad, von der Vertikalen abgewinkelt sein. Vorzugsweise können die Nuten 46 im Bereich von ungefähr 10 bis 20 Grad von der Vertikalen abgewinkelt sein.
  • Für jede beliebige Konfiguration der Textur können scharfe Ecken abgerundet sein, um die Entnahme des Gussblocks zu erleichtern und die Ausbildung scharfer Ecken an dem sich ergebenden Gussblock zu vermeiden. Ein Maß der Abrundung kann durch den von dem Inneren des Bogens der Rundung her gemessenen Radius der abgerundeten Ecke angegeben werden. Ein breiter Bereich von Radien für eine Abrundung von Ecken ist annehmbar, bis zu der 1/2-fachen Nutenbreite, erwünscht von ungefähr der 1/8- bis 1/2-fachen Nutenbreite, und vorzugsweise im Bereich der etwa 1/4- bis 1/2-fachen Nutenbreite.
  • Die Nutgestalt kann zwischen rechteckig bis trapezförmig, bis halbkreisförmig variieren. Jede Gestalt, die sich ohne weiteres auffüllt und die Entnahme des Gussblocks 40 aus dem Schmelztiegel 16 nach der vollständigen Verfestigung des Gussblocks zulässt, ist annehmbar. Die Tiefe der Nut kann im Bereich von 0,3175 bis 1,9 cm (1/8 bis 3/4 Zoll) liegen, wobei ein Bereich von ungefähr 0,635 bis 1,27 cm (1/4 bis 1/2 Zoll) bevorzugt ist. Typische Nutenbreiten können im Bereich von etwa 0,3175 bis 5,08 cm (1/8 bis 2 Zoll) liegen, wobei ein Bereich von ungefähr 0,635 bis 1,27 cm (1/4 bis 1/2 Zoll) bevorzugt ist. In den meisten Ausprägungen variiert die Größe der Nut mit der Größe des Schmelztiegels. Das Verhältnis von Tiefe oder Breite von Nuten zu dem Schmelztiegelumfang kann von ungefähr 0,001 bis 0,05, erwünscht von etwa 0,002 bis 0,04, und vorzugsweise von etwa 0,006 bis 0,02 variieren, und Anzahl von Nuten pro Zoll des Innenumfangs kann von ungefähr 0,1 bis 5, erwünscht von etwa 0,3 bis 4 und vorzugsweise von 0,5 bis 3 variieren.
  • 3, 4, 5, 6 und 7 veranschaulichen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Schmelztiegelwand 38 mit trapezförmigen Nuten 46 ausgebildet ist. Es können auch andere Formen, die von rechteckig bis halbkreisförmig variieren, verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise beliebige Formen, die sich ohne weiteres auffüllen und eine Entnahme des Gussblocks aus dem Schmelztiegel nach der vollständigen Verfestigung des Gussblocks zulassen.
  • Diese und weitere Merkmale erschließen sich anhand 8 und der folgenden detaillierten Erörterung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft und ohne Beschränkung beschreiben.
  • BEISPIEL
  • 8 zeigt eine Fotografie einer Oberfläche eines auf einer Legierung 718 (in etwa Ni, 19% Cr, 18% Fe, 5% Nb, 3% Mo, 1% Ti, 0,6% Al) basierenden Superlegierungsgussblocks, der unter standardisierten kommerziellen VAR-Schmelzbedingungen verfestigt wurde, wobei ein kleiner Testfleck unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel gebildet wurde. In diesem Beispiel wurde ein oberer Bereich eines Standard-VAR-Schmelztiegels kommerzieller Qualität mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20-Zoll) modifiziert, um zwei texturierte Wandungstestabschnitte über einen Bogen von je 90 Grad aufzuweisen, die durch zwei eine glatte Wand aufweisende Vergleichsabschnitte eines Bogens von je 90 Grad getrennt sind.
  • Die Textur in der Schmelztiegelwand wurde durch eine Serie von etwa 0,635 cm (1/4 Zoll) tiefen und 0,635 cm (1/4 Zoll) breiten vertikalen Nuten gebildet, die mit einer Beabstandung von einer Nut pro 1,27 cm (1/2 Zoll) des Innenumfangs der Schmelztiegelwand vorhanden waren. Die Tiefe und Breite wurden so gewählt, dass die innerhalb der Nuten erstarrenden Rippen während das flüssige Metall in dem Schmelztiegel ansteigt nicht erneut schmelzen. Die Dichte der Anordnung auf dem Innenumfang wurde geeignet gewählt, um eine feste Stabilisierung des erneut schmelzenden Randes zu erzielen. Die Seitenwandnuten wurden gegenüber einer vertikalen, senkrecht zu der Basis der Nut verlaufenden Geraden mit einem Winkel von etwa 14 Grad nach außen ausgebildet, und die Nutecken wurden abgerundet, um ein Auffüllen der Nuten mit flüssigem Metall und eine Entnahme des Gussblocks aus dem Schmelztiegel nach der Verfestigung des Gussblocks zu erleichtern.
  • Es zeigte sich, dass das Verfahren während des Formungsvorgangs einen stabilisierten Rand hervorbrachte, und das auf der Legierung 718 basierende in 8 gezeigte Gussstück zeichnete sich im Vergleich zu einem in einem Ofen ohne texturierter Wandung gegossenen Gussblock durch eine geringere Anzahl weißer Flecken und verunreinigter weißer Flecken aus.
  • Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung für Veränderungen und Modifikationen zugänglich und sollte daher nicht auf die genauen Einzelheiten des Beispiels beschränkt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in Verbindung mit einem Verfahren zum Gießen eines beliebigen geeigneten Materials verwendet werden, beispielsweise einem hochlegierten auf Eisen basierenden Stahl oder einem hochlegierten Titan, beispielsweise Ti-17 (Ti, 5% Al, 4% Cr, 4% Mo, 2% Sn, 2% Zr). 9, 10, 11 und 12 zeigen weitere Beispiele texturierter Wandoberflächen 52, 9 zeigt eine auf Spalten 56 und Gipfeln 58 basierenden Textur, 10 zeigt einen Gipfel 58 mit abgeflachten Grund 50, 11 zeigt abgeflachte Spitzen 60 mit Spalten 56, und 12 zeigt eine weitere bevorzugte Struktur, die eine abgerundete wellige Topographie 62 aufweist. Die Erfindung umfasst sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallen.

Claims (9)

  1. Vakuumlichtbogenumschmelzvorrichtung (10) mit: einer Ofenkammer (14), einer Abschmelzelektrode (12), die aus einem umzuschmelzenden Material ausgebildet und in der Ofenkammer (14) angeordnet ist, und einem in der Ofenkammer (14) angeordneten Schmelztiegel (16), wobei der Schmelztiegel (16) eine Wandung aufweist, die ein Gefäß bildet, um von der Abschmelzelektrode (12) abgeschmolzenes Material aufzufangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung mit einem Muster aus einer Anzahl ähnlicher Nuten versehen ist, die sich mit geschmolzenem Material füllen und dieses zu Rippen erstarren lassen, um einen vergrößerten Oberflächenbereich zu bilden und das erstarrende geschmolzene Material mechanisch zu stabilisieren, wobei die Rippen bei der Erstarrung des geschmolzenen Materials nicht vollständig wieder aufgeschmolzen werden.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die texturierte Wandung eine Verankerung für einen Rand (42) aus erhärtetem Schmelzmaterial bildet.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die texturierte Wandung mit im Wesentlichen vertikalen Nuten (46) versehen ist, die eine Nuttiefe von ungefähr 0,3175 bis 1,9 cm (1/8 bis 3/4 Zoll), eine Breite von 0,3175 bis 5,08 cm (1/8 bis 2 Zoll) und einen Nutabstand von ungefähr 0,942 bis 10,16 cm (3/8 bis 4 Zoll) aufweisen.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die texturierte Wand mit im Wesentlichen vertikalen Nuten (46) versehen ist, die eine Nuttiefe von ungefähr 0,635 bis 1,27 cm (¼ bis ½ Zoll), eine Breite von ungefähr 0,635 bis 1,27 cm (¼ bis ½ Zoll) und einen Nutabstand von ungefähr 1,27 bis 1,9 cm (½ bis ¾ Zoll) aufweisen.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die texturierte Wandung mit im Wesentlichen vertikalen Nuten (46) versehen sind, die mit bis zu ungefähr der Hälfte der Nutbreite gerundet sind.
  6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die texturierte Wandung mit im Wesentlichen vertikalen Nuten (46) texturiert ist, wobei das Verhältnis der Tiefe oder Breite der Nuten (46) zu dem Umfang des Schmelztiegels (16) von ungefähr 0,001 bis 0,05 und die Anzahl der Nuten (46) pro Zoll innerhalb des Umfangs des Schmelztiegels (16) von ungefähr 0,1 bis 05 gehen.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die texturierte Wand abwechselnd Spalten (56) und Gipfel (58) aufweist.
  8. Vakuumumschmelzverfahren, bei dem eine Abschmelzelektrode (12) in eine Ofenkammer (14) oberhalb eines gekühlten Schmelztiegels (16) gebracht wird, der eine texturierte Wandung aufweist, die eine Anzahl von ähnlichen Nuten aufweist, wobei der Schmelztiegel ein Gefäß zur Sammlung von von der Abschmelzelektrode (12) abgeschmolzenen Materials bildet, ein elektrischer Gleichstrom zwischen der Elektrode (12) und dem Boden des Schmelztiegels (16) fließt, um das Abschmelzen von Material von der Spitze der Elektrode (12) zu bewirken, von der Spitze abgeschmolzenes Material in dem Schmelztiegel (16) gesammelt wird, wobei die Nuten mit dem geschmolzenen Material gefüllt werden und das Material in den Nuten erstarrt, um eine Anzahl von Rippen zu bilden und Kühlen des geschmolzenen Materials, um einen Gussblock zu bilden, der durch einen Rand (42) aus erstarrtem Material charakterisiert ist, das sich in Nachbarschaft zu der texturierten Wandung zu einer unteren Grenze erstarrenden Materials voraus eilend bildet, wobei der Rand durch die Rippen gestützt wird, die bei der Verfestigung des Materials nicht wieder aufschmelzen, wenn der Gussblock geformt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die texturierte Wandung den Rand (42) stabilisiert, um eine plötzliche Lösung des Rands (42) von der Wandung zu verhindern.
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