JPH0688146A - 電子ビームオーバーフロー溶解装置 - Google Patents
電子ビームオーバーフロー溶解装置Info
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- JPH0688146A JPH0688146A JP6087093A JP6087093A JPH0688146A JP H0688146 A JPH0688146 A JP H0688146A JP 6087093 A JP6087093 A JP 6087093A JP 6087093 A JP6087093 A JP 6087093A JP H0688146 A JPH0688146 A JP H0688146A
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- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的長期間にわたり、しかも可変パラメー
タで電子ビーム溶解工程を成し遂げることを可能にした
電子ビームオーバーフロー溶解装置を提供することにあ
る。 【構成】 本発明は電子ビームオーバーフロー溶解装置
に関するものであり、溶解した金属６に保護層被覆１０
を設けているものである。保護層被覆は、特定の材料を
溶解した金属の表面に供給すること及び保護被膜材料を
維持することにより、密接状態に保たれる。
タで電子ビーム溶解工程を成し遂げることを可能にした
電子ビームオーバーフロー溶解装置を提供することにあ
る。 【構成】 本発明は電子ビームオーバーフロー溶解装置
に関するものであり、溶解した金属６に保護層被覆１０
を設けているものである。保護層被覆は、特定の材料を
溶解した金属の表面に供給すること及び保護被膜材料を
維持することにより、密接状態に保たれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前段におけ
る電子ビームオーバーフロー溶解装置と共に高純度の金
属又は合金の製造方法に関するものである。
る電子ビームオーバーフロー溶解装置と共に高純度の金
属又は合金の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子ビームオーバーフロー溶解におい
て、一定の材料のブロック、例えば超合金やチタン合金
は、電子ビームの手段又はいくつかの電子ビーム手段に
より次第に溶け出すものである。溶け出した材料は、こ
こでは、オーバーフロー部（流出部分）を有するトラフ
（樋）中に落ちる。溶けた材料のレベルがトラフのオー
バーフロー部に達すると、チル型又は次の処理用の他の
装置内に流入する。
て、一定の材料のブロック、例えば超合金やチタン合金
は、電子ビームの手段又はいくつかの電子ビーム手段に
より次第に溶け出すものである。溶け出した材料は、こ
こでは、オーバーフロー部（流出部分）を有するトラフ
（樋）中に落ちる。溶けた材料のレベルがトラフのオー
バーフロー部に達すると、チル型又は次の処理用の他の
装置内に流入する。
【０００３】合金の成分はしばしば異なる蒸発温度を有
しているので、トラフの溶解物からいくつかの成分が蒸
発することが発生する。これにより、合金の特性が相当
変化されてしまう。例えば、３０％のクロム成分を含有
するニッケル−クロム合金において、１７００℃の平均
溶解槽温度で、クロム成分の約３０％が失われることが
ある。
しているので、トラフの溶解物からいくつかの成分が蒸
発することが発生する。これにより、合金の特性が相当
変化されてしまう。例えば、３０％のクロム成分を含有
するニッケル−クロム合金において、１７００℃の平均
溶解槽温度で、クロム成分の約３０％が失われることが
ある。
【０００４】このような故意ではない蒸発の問題を防ぐ
ため、スラッグの保護層を、トラフ中に配されている溶
解物上に供給することが知られている（ＤＥ−Ａ−３
８２７ ０７４）。このスラッグは、ここにおいては、
合金成分の逃亡の妨害のみならず、酸化物、硫化物及び
その他の不純物から液状金属又は合金を解放する目的を
提供することを意味するものでもある。スラッグが溶解
物と共にチル型の中に流れ出ないように、水冷バリアが
設けられ、スラッグをトラフ中に留めている。
ため、スラッグの保護層を、トラフ中に配されている溶
解物上に供給することが知られている（ＤＥ−Ａ−３
８２７ ０７４）。このスラッグは、ここにおいては、
合金成分の逃亡の妨害のみならず、酸化物、硫化物及び
その他の不純物から液状金属又は合金を解放する目的を
提供することを意味するものでもある。スラッグが溶解
物と共にチル型の中に流れ出ないように、水冷バリアが
設けられ、スラッグをトラフ中に留めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】２つの要因が従来装置
における欠点として見出されており、そのひとつは、一
度供給されたスラッグの層が比較的長期間にわたって精
製工程を実行するのに十分でないこと、他のひとつは、
厳格に配列されたインゴットが溶解物品、スラッグ及び
溶解の割合の変更に対応するのに適していないことであ
る。
における欠点として見出されており、そのひとつは、一
度供給されたスラッグの層が比較的長期間にわたって精
製工程を実行するのに十分でないこと、他のひとつは、
厳格に配列されたインゴットが溶解物品、スラッグ及び
溶解の割合の変更に対応するのに適していないことであ
る。
【０００６】このため本発明は、比較的長期間にわた
り、しかも可変パラメータで電子ビーム溶解工程を成し
遂げることを可能にした装置を創作するという課題に基
づくものである。
り、しかも可変パラメータで電子ビーム溶解工程を成し
遂げることを可能にした装置を創作するという課題に基
づくものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
要件に従って解決される。
要件に従って解決される。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例は図面に示されると共に、以
下の詳細な説明に開示されている。
下の詳細な説明に開示されている。
【０００９】図１は真空溶解室１を示しており、その上
部に電子ビーム銃２が突出し、その電子束ビーム３によ
り、金属又は合金のインゴット４の端部が溶解される。
溶解された材料は、水冷銅製トラフ５中に落ち、そし
て、そこで溶解物６を形成し、そのレベルがトラフ５の
オーバーフロー部７に達するまで増加して上昇すると、
そこから冷却チル型８中に到達する。そこで溶解物は凝
固してインゴット９を形成する。溶解物６の上には、液
状のスラッグの層１０が設けられ、それは垂直バリア１
１によりチル型８内に溶解物６と共に流れ込むことが妨
げられている。この上方のバリア１１に追加して、下方
のバリア１２も銅製トラフ５の底部に設けられている。
部に電子ビーム銃２が突出し、その電子束ビーム３によ
り、金属又は合金のインゴット４の端部が溶解される。
溶解された材料は、水冷銅製トラフ５中に落ち、そし
て、そこで溶解物６を形成し、そのレベルがトラフ５の
オーバーフロー部７に達するまで増加して上昇すると、
そこから冷却チル型８中に到達する。そこで溶解物は凝
固してインゴット９を形成する。溶解物６の上には、液
状のスラッグの層１０が設けられ、それは垂直バリア１
１によりチル型８内に溶解物６と共に流れ込むことが妨
げられている。この上方のバリア１１に追加して、下方
のバリア１２も銅製トラフ５の底部に設けられている。
【００１０】この上方のバリア１１は、キャリア１４上
に配置されたドライブ１３により垂直に可動する。これ
は、例えば、キャリア１４のレール（図示せず）上をド
ライブ１３が走行することにより行われる。
に配置されたドライブ１３により垂直に可動する。これ
は、例えば、キャリア１４のレール（図示せず）上をド
ライブ１３が走行することにより行われる。
【００１１】トラフ５の上にはパイプ１５の端部が配置
されており、そこからスラッグ粒１６が溶解物１６の表
面上にまかれる。このパイプは軸１７に関して垂直に旋
回可能である。この軸１７は、キャリア１８に回転可能
に支持されているシャフト（図示せず）に保持されてお
り、そのためパイプ１５は水平にも回転可能である。パ
イプ１５中には振動スパイラルコンベア装置２０の端部
１９が突出しており、それはドライブ（図示せず）によ
り振動されるもので、コンベア装置２０上の下部に位置
するばら積材が脈動衝撃でコンベア装置２０の上端に到
達するように振動される。２１により示されているの
は、スラッグ粒のための供給ファンネルであり、比較的
長い精製工程に要するほど多量の粒を含んでいる。
されており、そこからスラッグ粒１６が溶解物１６の表
面上にまかれる。このパイプは軸１７に関して垂直に旋
回可能である。この軸１７は、キャリア１８に回転可能
に支持されているシャフト（図示せず）に保持されてお
り、そのためパイプ１５は水平にも回転可能である。パ
イプ１５中には振動スパイラルコンベア装置２０の端部
１９が突出しており、それはドライブ（図示せず）によ
り振動されるもので、コンベア装置２０上の下部に位置
するばら積材が脈動衝撃でコンベア装置２０の上端に到
達するように振動される。２１により示されているの
は、スラッグ粒のための供給ファンネルであり、比較的
長い精製工程に要するほど多量の粒を含んでいる。
【００１２】銅製トラフ５はスケール２２上に保持され
ており、このスケールはトラフ５、溶解物６及びスラッ
グ１０の総重量を測定すると共に調節器２３にそれを印
加するものである。調節器において、測定された総重量
は、公称重量に比べられ、そしてコンベア装置２０が駆
動され、それにより現実の重量が公称重量に一致する。
公称重量は特定されており、そのため一定の厚さの密接
したスラッグ被覆が常に溶解物上に形成される。溶解物
とスラッグの特定の重量は勿論、オーバーフロー端に至
るまでのトラフ５の容積も判っているので、特定の厚さ
のスラッグ層は計算可能である。
ており、このスケールはトラフ５、溶解物６及びスラッ
グ１０の総重量を測定すると共に調節器２３にそれを印
加するものである。調節器において、測定された総重量
は、公称重量に比べられ、そしてコンベア装置２０が駆
動され、それにより現実の重量が公称重量に一致する。
公称重量は特定されており、そのため一定の厚さの密接
したスラッグ被覆が常に溶解物上に形成される。溶解物
とスラッグの特定の重量は勿論、オーバーフロー端に至
るまでのトラフ５の容積も判っているので、特定の厚さ
のスラッグ層は計算可能である。
【００１３】サーモカメラ又はビデオカメラの補助でト
ラフ内容物の表面を監視することも可能であり、密接し
たスラッグ被覆が引き裂けて開いたときにはいつでもス
ラッグを再供給することが可能である。それが溶解物６
の表面上に到達するとすぐに、図示されている銃２又は
図示されていない第２の電子ビーム銃のいずれかからの
電子ビームを通って粒は溶かされる。
ラフ内容物の表面を監視することも可能であり、密接し
たスラッグ被覆が引き裂けて開いたときにはいつでもス
ラッグを再供給することが可能である。それが溶解物６
の表面上に到達するとすぐに、図示されている銃２又は
図示されていない第２の電子ビーム銃のいずれかからの
電子ビームを通って粒は溶かされる。
【００１４】波長分散計測法をもって、溶解物中の成分
の蒸発をモニターすること、及び蒸発の割合を測定する
ことも更に可能である。この結果、最適な保護被覆セッ
ティングが、測定された蒸発割合に関し、最小限に再溶
解材料の蒸発を保つことを目的として、達成可能であ
る。
の蒸発をモニターすること、及び蒸発の割合を測定する
ことも更に可能である。この結果、最適な保護被覆セッ
ティングが、測定された蒸発割合に関し、最小限に再溶
解材料の蒸発を保つことを目的として、達成可能であ
る。
【００１５】スラッグ１０がチル型内に落ちることを防
ぐため、また、スラッグの構成と溶解材料６と共に溶解
割合についても作用するため、バリア１１は溶解物中の
深さ方向に多く又は少なく突出するか否かしなければな
らない。もしも、溶解が大変早く起こると、記号２４で
示すバリア１１の下の流れは大変大きくなり、そのため
液状のスラッグ１０の一部分が流れに乗ることがある。
この場合、バリアは比較的深く溶解物６中に沈められな
ければならない。粘性のスラッグ材料の場合、粘性の少
ないスラッグの場合よりも沈める深さが少ないことが要
求される。同じことが溶解物にも当てはまる。トラフの
底部にあるバリア１２は、保持する機能を提供するもの
であり、もし必要ならば、重金属が溶解物中に含有され
る。
ぐため、また、スラッグの構成と溶解材料６と共に溶解
割合についても作用するため、バリア１１は溶解物中の
深さ方向に多く又は少なく突出するか否かしなければな
らない。もしも、溶解が大変早く起こると、記号２４で
示すバリア１１の下の流れは大変大きくなり、そのため
液状のスラッグ１０の一部分が流れに乗ることがある。
この場合、バリアは比較的深く溶解物６中に沈められな
ければならない。粘性のスラッグ材料の場合、粘性の少
ないスラッグの場合よりも沈める深さが少ないことが要
求される。同じことが溶解物にも当てはまる。トラフの
底部にあるバリア１２は、保持する機能を提供するもの
であり、もし必要ならば、重金属が溶解物中に含有され
る。
【００１６】バリア１１の沈む深さは、調節器２３で予
め調節され、そのためにそれを目的として求められるデ
ータが既知となっている。しかし、溶解工程の間特定の
データを自動的に感知することも可能であり、例えばそ
れは流れの割合である。これは、チル型８の重量増加に
より特徴付けられる。内容物と共にチル型８の重量は計
測されかつ区別され、それにより、信号がライン２６を
介してバリア１１を上下させることが可能な調節器２３
に供給可能となる。
め調節され、そのためにそれを目的として求められるデ
ータが既知となっている。しかし、溶解工程の間特定の
データを自動的に感知することも可能であり、例えばそ
れは流れの割合である。これは、チル型８の重量増加に
より特徴付けられる。内容物と共にチル型８の重量は計
測されかつ区別され、それにより、信号がライン２６を
介してバリア１１を上下させることが可能な調節器２３
に供給可能となる。
【００１７】溶解物の被覆用のスラッグは、いくつかの
酸化物の混合からなることが好ましく、その酸化物と
は、例えば、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化チタン、及び酸化ジルコニウムであ
る。その厚さは、少なくとも２ｍｍにすべきである。
酸化物の混合からなることが好ましく、その酸化物と
は、例えば、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化チタン、及び酸化ジルコニウムであ
る。その厚さは、少なくとも２ｍｍにすべきである。
【００１８】
【発明の効果】本発明が達成する効果は、特に、溶解材
料が工程の全期間にわたってスラッグの連続的な被覆で
覆われていることにより、合金成分が逃亡できないこと
である。スラッグ上に電子ビームが当たるため又はトラ
フの端部にスラッグの一部が当接するため、蒸発と共に
発生するスラッグの損失は、連続的に補充される。その
ように新しいスラッグの供給が行われると、スラッグ層
の厚さは持続される。スラッグがあふれるほどの溶解材
料と共に流れ出ないように、バリアが設けられ、垂直に
移動可能であるため、特定の材料やその流れの割合に適
合させることができる。
料が工程の全期間にわたってスラッグの連続的な被覆で
覆われていることにより、合金成分が逃亡できないこと
である。スラッグ上に電子ビームが当たるため又はトラ
フの端部にスラッグの一部が当接するため、蒸発と共に
発生するスラッグの損失は、連続的に補充される。その
ように新しいスラッグの供給が行われると、スラッグ層
の厚さは持続される。スラッグがあふれるほどの溶解材
料と共に流れ出ないように、バリアが設けられ、垂直に
移動可能であるため、特定の材料やその流れの割合に適
合させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る電子ビームオーバーフ
ロー溶解装置の構成を示す部分断面図ある。
ロー溶解装置の構成を示す部分断面図ある。
１ 真空溶解室 ２ 電子ビーム銃 ３ 電子束ビーム ４ 材料としてのインゴット ５ 水冷銅製トラフ ６ 溶解物 ７ オーバーフロー部 ８ 冷却チル型 ９ インゴット １０ スラッグ層 １１ 垂直バリア １２ 下方バリア １３ ドライブ １４ キャリア １５ パイプ １６ スラッグ １７ 軸 １８ キャリア ２０ 振動スパイラルコンベア装置 ２１ 供給ファンネル ２２ スケール ２３ 調節器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ショルツ、ハラルド ドイツ連邦共和国 ディ−6458 ローデン バッハ アルバート−アインシュタイン− ストラーセ ２番 (72)発明者 レバー、ゲーハート ドイツ連邦共和国 ディ−6460 ゲルンハ ウゼン ２ ホーエンストラーセ 22番 (72)発明者 バウアー、フォルカー ドイツ連邦共和国 ディ−6451 ノイバー グ ２ ラボルツォイザー ストラーセ ５番 (72)発明者 ハイマール、ジョゼフ ドイツ連邦共和国 ディ−6464 リンゼン ゲリッヒト ツデーテンリング ８番
Claims (17)
- 【請求項１】 金属又は合金溶解物を受けるためのトラ
フを備え、前記金属又は合金溶解物は電子ビームの手段
により固形の金属又は合金体から溶解されたものであ
り、前記溶解物の表面のための保護層被覆をも備えた電
子ビームオーバーフロー溶解装置において、供給装置
（２０）が設けられ、溶解物（６）の表面上に保護層被
覆（１０）のための材料（１６）を配給することを特徴
とする電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項２】 前記溶解物中のバリア（１１）の垂直移
動のための装置（１３）が設けられていることを特徴と
する請求項１記載の電子ビームオーバーフロー溶解装
置。 - 【請求項３】 調節装置（２３）が設けられ、それが、
保護層被覆の一定量がいつでも前記溶解物（６）の表面
上に配設されるように、前記コンベア装置（２０）を駆
動することを特徴とする請求項１記載の電子ビームオー
バーフロー溶解装置。 - 【請求項４】 前記トラフ（５）は計量装置（２２）上
に配置され、その計量装置はトラフの特定の内容物
（６，１０）と共に前記トラフ（５）の総重量を測定
し、そして、比較装置が設けられ、計測された総重量と
一定の総重量との比較に基づいて、前記調節装置（２
３）を計測された総重量が一定の総重量に一致するよう
に作動させることを特徴とする請求項３記載の電子ビー
ムオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項５】 サーモカメラが設けられ、それが前記ト
ラフ内容物（６，１０）の表面を検出し、また、熱記録
表面により密接する保護層が存在するか否か又は壊され
ているか否かを認識する装置が設けられており、そし
て、破壊された保護層の場合には前記コンベア装置（２
０）で前記保護層被覆用の材料を供給する装置が設けら
れていることを特徴とする請求項３記載の電子ビームオ
ーバーフロー溶解装置。 - 【請求項６】 化学的成分の蒸発する割合を検出する波
長分散計測法の手段により、前記保護層被覆（１０）が
実施されるので、モニターされる化学的成分の蒸発が起
こる可能性が少しもないことを特徴とする請求項３記載
の電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項７】 前記サーモカメラは、また、前記バリア
（１１）の前の解放溶解領域をモニターし、そして、前
記電子ビーム（３）によりエネルギーの導入が制御さ
れ、そのため前記材料の低過熱が達成されることを特徴
とする請求項５記載の電子ビームオーバーフロー溶解装
置。 - 【請求項８】 前記コンベア装置（２０）は振動スパイ
ラルコンベア装置であり、それは前記保護層被覆用の材
料を第１の位置から前記溶解物（６）の表面上に位置す
る第２の位置へ搬送するものであることを特徴とする請
求項１記載の電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項９】 前記第２の位置に、旋回可能パイプ（１
５）の一方端が設けられ、その他端は前記溶解物（６）
の表面上に接近した所に位置することを特徴とする請求
項８記載の電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項１０】 前記保護層被覆用の材料としてはスラ
ッグが供給されることを特徴とする請求項１記載の電子
ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項１１】 前記スラッグは粒の形状で前記溶解物
の表面上に供給されることを特徴とする請求項９記載の
電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項１２】 前記バリア（１１）は、上方から前記
トラフ（５）に向かう方向に、前記保護層被覆（１０）
の中へ導入されることを特徴とする請求項２記載の電子
ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項１３】 前記バリア（１１）は、前記保護層被
覆（１０）の中へ、そして上方から前記トラフ（５）に
向かう方向で垂直に前記保護層被覆（１０）の中へ導入
されることを特徴とする請求項２記載の電子ビームオー
バーフロー溶解装置。 - 【請求項１４】 バリア（１２）が前記トラフ（５）の
底部に配設され、かつ前記保護層被覆（１０）に向かう
方向で前記溶解物（６）中に突出することを特徴とする
請求項１記載の電子ビームオーバーフロー溶解装置。 - 【請求項１５】 （ａ）材料が空室内で電子ビームによ
り溶解され、トラフの中に落ちる工程、（ｂ）該溶解工
程が、前記溶解された材料が前記トラフのオーバーフロ
ー部から流出するまで、行われる工程、（ｃ）バリアが
前記トラフの前記溶解物中に移動することにより、前記
溶解物の表面が２つの領域に分割される工程、（ｄ）保
護層被覆用の材料が、前記オーバーフロー部から離れた
方の前記表面の領域上に供給される工程、からなること
を特徴とする高純度金属又は合金の製造方法。 - 【請求項１６】 前記保護層被覆は調節を介して一定に
保たれることを特徴とする請求項１５記載の高純度金属
又は合金の製造方法。 - 【請求項１７】 供給される金属の溶解を介して、あふ
れる溶解物が設定されることを特徴とする請求項１５記
載の高純度金属又は合金の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19924205797 DE4205797A1 (de) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Elektronenstrahl-ueberlaufschmelzvorrichtung |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688146A true JPH0688146A (ja) | 1994-03-29 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6087093A Pending JPH0688146A (ja) | 1992-02-26 | 1993-02-25 | 電子ビームオーバーフロー溶解装置 |
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| DE (1) | DE4205797A1 (ja) |
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