NO135757B

NO135757B -

Info

Publication number: NO135757B
Application number: NO495368A
Authority: NO
Inventors: T Sornes
Original assignee: Christiania Spigerverk
Priority date: 1968-12-11
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1977-02-14
Also published as: NO135757C

Description

Fremgangsmåte for smelting og støping av materialer i vakuum. Procedure for melting and casting materials in vacuum.

Foreliggende oppfinnelse angår støp-ing og rensing av metall og spesielt angår den en fremgangsmåte for støping av materialer i vakuum og ved elektronbombardement. The present invention relates to the casting and cleaning of metal and in particular it relates to a method for casting materials in a vacuum and by electron bombardment.

Ved støping av forskjellige «vanske-lige» metaller, f. eks. «ildfaste» metaller, har man i lengere tid benyttet elektriske utladningsmetoder, som vanligvis har om-fattet lysbueopphetning. Skjønt disse metoder er særdeles anvendelige, er de imidlertid beheftet med et flertall begrensende ulemper, som f. eks. tilstedeværelsen av omgivende gassatmosfærer, nødvendighe-ten av elektrisk energi med meget høy strømstyrke, reguleringsvanskeligheter og eksplosjonsrisiko. De alternative utvik-lingslinjer innen det foreliggende tekniske område har hittil vanligvis vært rettet mot anordninger for laboratoriebruk, som ifølge sin natur nødvendigvis er begrenset til produksjon i liten målestokk. Således kan f. eks. et vanlig inndunstnings- eller for-dampningsapparat for laboratoriebruk ar-beide med en elektronstråle, som fokuseres mot enden av en tynn tråd, som mates nedover mot det indre av et kar, hvorunder tråden suksessivt overføres til flytende fase. Forsøk på å fremstille dette utstyr for fullskala-produksjon, har imidlertid gitt utilfredsstillende resultater. When casting different "difficult" metals, e.g. "refractory" metals, electrical discharge methods have been used for a long time, which have usually included arc heating. Although these methods are particularly applicable, they are, however, subject to a number of limiting disadvantages, such as, for example, the presence of surrounding gas atmospheres, the necessity of electrical energy with very high amperage, regulation difficulties and the risk of explosion. The alternative lines of development within the present technical area have so far usually been aimed at devices for laboratory use, which by their nature are necessarily limited to production on a small scale. Thus, e.g. a common evaporation or evaporation apparatus for laboratory use works with an electron beam, which is focused towards the end of a thin wire, which is fed downwards towards the interior of a vessel, under which the wire is successively transferred to the liquid phase. Attempts to produce this equipment for full-scale production have, however, produced unsatisfactory results.

Av særlig viktighet ved støping av metaller er det støpte materiales resulterende struktur, og en vesentlig fordel oppnåes i denne henseende hvis gassformete be-standdeler fjernes. Det har således lenge vært kjent at deoxydering har en gunstig virkning i denne henseende, og likeledes har fjernelsen av nitrogen og carbon, i form av carbonoxyd, i mange tilfeller vært klart ønskelig, særlig hvor det gjelder ildfast metall. De foranstående betraktnin-ger synes å motivere vakuumbehandlin-gen som en utvei til å muliggjøre maksimal avgassing, hvorfor fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, til forskjell fra de gjengse lysbueutladningsmetoder, utføres ved høyvakuum, hvorved hittil uoppnåe-lige resultater nåes. Of particular importance when casting metals is the resulting structure of the cast material, and a significant advantage is achieved in this respect if gaseous constituents are removed. It has thus long been known that deoxidation has a beneficial effect in this respect, and likewise the removal of nitrogen and carbon, in the form of carbon oxide, has in many cases been clearly desirable, especially where refractory metal is concerned. The foregoing considerations seem to motivate the vacuum treatment as a way to enable maximum degassing, which is why the method according to the invention, in contrast to the usual arc discharge methods, is carried out at high vacuum, whereby hitherto unattainable results are achieved.

For å fremme avgassing er det ønskelig å kunne regulere såvel den varme som tilføres til materialet, som det tidsrom i hvilket et materiale holdes ved en forhøy-et temperatur, f. eks. innen overopphet-ningsområdet. For dette øyemed er det nødvendig ikke bare å smelte materialet før støpingen, men dessuten også regulerbart å opphete den oppnådde smelte. Også i denne henseende er de gjengse metoder langt fra tilstrekkelige. Vanligvis gir f. eks. støping ved hjelp av bueutladning meget liten mulighet for regulering av den relative smeltehastighet og av den etterføl-gende opphetning av smeiten. Forholdet er at i det metallurgiske produksjonsutstyr har man sjelden overhodet vært oppmerk-som på de foreliggende vanskeligheter med hensyn til utsiktene til å regulere materiale-egenskapene. Et eksempel på dette er det faktum at det ifølge oppfinnelsen har vært mulig i betydelige mengder å støpe ildfaste materialer av så høy renhetsgrad at de er formbare og lett kan bearbeides, hvilket står i skarp kontrast til de egenskaper som vanligvis tilskrives disse materialer. Dessuten har man i overensstem- c meise med oppfinnelsen funnet at støpte legeringer på jern-, nikkel- og koboltbasis mangler iakttagbare korngrenseutfellinger, i ikke-metalliske inneslutninger eller asym-metri med hensyn til egenskapene i tverr-og lengderetningen hos de smidde barrer, i hvorfor materialenes anvendbarhet i bety- i delig grad økes, og det således behandlete i materiale i virkeligheten gis muligheter og 1 egenskaper langt utover hva man hittil har In order to promote degassing, it is desirable to be able to regulate both the heat supplied to the material and the time period in which a material is kept at an elevated temperature, e.g. within the overheating area. For this purpose, it is necessary not only to melt the material before casting, but also to controllably heat the obtained melt. In this respect too, the usual methods are far from sufficient. Usually gives e.g. casting by means of arc discharge very little possibility of regulating the relative melting speed and the subsequent heating of the forge. The situation is that in the metallurgical production equipment there has rarely been any attention at all to the present difficulties with regard to the prospect of regulating the material properties. An example of this is the fact that, according to the invention, it has been possible to cast refractory materials in significant quantities of such a high degree of purity that they are malleable and can be easily processed, which is in sharp contrast to the properties that are usually attributed to these materials. Moreover, in accordance with the invention, it has been found that cast alloys based on iron, nickel and cobalt lack observable grain boundary precipitation, in non-metallic inclusions or asymmetry with respect to the properties in the transverse and longitudinal direction of the forged ingots, in why the applicability of the materials is significantly increased, and the thus processed material in reality is given opportunities and 1 properties far beyond what has hitherto been

kunnet ane. could guess.

Stor støpestykker fremstilles etter van- 1 lig praksis i en i det vesentlige kontinuerlig støpeprosess. i hvilken en charge smeltes og kan havne i en nedenfor liggende, kjølt form, fra hvilken det deri dannete i støpestykke kontinuerlig utmates gjennom en åpen bunn i formen. Skjønt foreliggende oppfinnelse kan tillempes på forskjellige støpnlngs- og/eller rensemetoder, angår den følgende beskrivelse en fremgangsmåte av den ovenfor nevnte kontinuerlige type. For støping av ildfast materiale anvendes vanligvis såkalt soneraffinering. Ifølge foreliggende oppfinnelse holdes imidlertid charge og smelte i det vesentlige helt adskilt, hvorfor fremgangsmåten kan betraktes som en uavbrutt soneraffinering med svevende sone (interrup-ted floating zone refining process). Large castings are produced according to usual practice in an essentially continuous casting process. in which a charge is melted and can end up in a cooled mold below, from which the ingot formed therein is continuously ejected through an open bottom in the mold. Although the present invention can be applied to various casting and/or cleaning methods, the following description concerns a method of the above-mentioned continuous type. So-called zone refining is usually used for casting refractory material. According to the present invention, however, charge and melt are essentially kept completely separate, which is why the method can be regarded as an interrupted floating zone refining process.

For at tilstrekkelig smeltevarme skal kunne tilføres til ildfaste materialer, for å utsette store volumer av disse, f. eks. stø-pestykker med >en diameter av 15—45 cm, for den tilsiktete behandling, er det fordelaktig i rummet i det vesentlige å atskil-le elektronstrålekilden og smeiten, og dessuten helt å aksellerere elektronstrålen til høye hastigheter, uavhengig av smeltens eller den omgivende forms potential, slik at ionisert gass eller lignende ikke påvirker elektronstrålingen i skadelig retning. Ifølge oppfinnelsen oppnåes dette formål uten ulemper forårsaket av en metallbro mellom chargen og smeiten, som kan føre til mangelfulle støpestykker, og dessuten tilsidesettelse av reguleringsmuligheter, ri-melige behandlingsomkostninger og krav til sikkerhet. In order for sufficient melting heat to be supplied to refractory materials, in order to expose large volumes of these, e.g. castings with >a diameter of 15-45 cm, for the intended treatment, it is advantageous in the room to essentially separate the electron beam source and the melt, and furthermore to completely accelerate the electron beam to high speeds, regardless of the melt or the surrounding form's potential, so that ionized gas or the like does not affect the electron radiation in a harmful direction. According to the invention, this purpose is achieved without disadvantages caused by a metal bridge between the charge and the forge, which can lead to defective castings, and furthermore disregarding regulation possibilities, reasonable treatment costs and safety requirements.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å angi en forbedret fremgangsmåte til å raffinere materialer ved hjelp av på avstand frembragte elektronstråler. An object of the present invention is to provide an improved method for refining materials by means of remotely generated electron beams.

Et annet formål er å angi en fremgangsmåte til å støpe metaller under opphetning ved elektronbombardement, hvorunder en vesentlig avgassing av metaller oppnåes. Another purpose is to specify a method for casting metals under heating by electron bombardment, during which a significant degassing of metals is achieved.

Videre tar oppfinnelsen sikte på å angi en fremgangsmåte til å rense metaller ved opphetning av disse ved hjelp av elektronstråler med et energibehov som er bragt ned til et minimum for de innretningers vedkommende som frembringer strålene. Furthermore, the invention aims to specify a method for cleaning metals by heating them using electron beams with an energy requirement that is reduced to a minimum for the devices that produce the beams.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å angi en forbedret støpemetode for fremstilling i stor målestokk av ildfaste metaller uten de begrensninger som er be-tinget av elektronstrålekildene. A further object of the invention is to specify an improved casting method for the production on a large scale of refractory metals without the limitations imposed by the electron beam sources.

Ifølge oppfinnelsen angis også en forbedret fremgangsmåte for rensing av metaller i vakuum under utnyttelse av på avstand anbrakte elektronstrålekilder for smelting og for etterfølgende opphetning av metallet, hvorunder avgassingen av dette fremmes. According to the invention, an improved method for cleaning metals in a vacuum is also provided using electron beam sources placed at a distance for melting and for subsequent heating of the metal, during which the degassing thereof is promoted.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er av den art hvor det i vakuum smeltes og støpes materiale under anvendelse av en elektronkanon e. 1., som frembringer en fokusert strålebunt, idet en elektronstrålebunt med høy energi rettes nedover inn i den åpne ende av en støpeform, og å føre et stangformet charge-legeme nedover inn i strålebunten, slik at chargelegemet ved sin nedre ende kontinuerlig avsmeltes, og i flytende form renner ned 1 formen, hvorunder strålebunten dessuten sørger for opphetning av det i formen oppfangete materiale, slik at en del av det holdes i flytende fase, og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at strålebuntens forskjellige stråler har en mot vertikalen heldende, lineær strålegang, og strålebunten får en vel definert, rett og likeledes heldende øvre randstråle, inn i hvilken chargen nedmates for å avsmeltes av strålen. The method according to the invention is of the kind where material is melted and cast in a vacuum using an electron gun e. 1., which produces a focused beam, a high-energy electron beam being directed downwards into the open end of a mould, and lead a rod-shaped charge body downwards into the beam bundle, so that the charge body continuously melts at its lower end, and in liquid form flows down 1 the mold, under which the beam bundle also ensures heating of the material captured in the mold, so that part of it is held in the liquid phase, and the method according to the invention is characterized by the fact that the various jets of the jet bundle have a vertical, linear beam path, and the jet bundle gets a well-defined, straight and similarly inclined upper edge jet, into which the charge is fed down to be melted by the jet.

I det følgende skal oppfinnelsen nær-mere belyses i forbindelse med mange andre formål og fordeler med denne, og under henvisning til den vedlagte tegning. Fig. 1 illustrerer skjematisk fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i dens forskjellige faser. Fig. 2 er et skjematisk snitt av en ovn ved hjelp av hvilken fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen lar seg utføre. Fig. 3 er et skjematisk snitt av en annen utførelsesform av ovnen for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. In what follows, the invention will be explained in more detail in connection with its many other purposes and advantages, and with reference to the attached drawing. Fig. 1 schematically illustrates the method according to the invention in its various phases. Fig. 2 is a schematic section of an oven by means of which the method according to the invention can be carried out. Fig. 3 is a schematic section of another embodiment of the oven for carrying out the method according to the invention.

I korthet kan fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse sies å innebære regulert smelting av en charge ved elektronbombardement av denne ved hjelp av i avstand fra chargen frembragte elektronstråler med høy energi og høy etek-tronhastighet. Elektronstrålen rettes ned i en form, som er anbragt umiddelbart under chargen for å oppta det smeltete metall, som i formen underkastes en fort-satt opphetning ved hjelp av strålen. Det hele foregår i et ved kontinuerlig pumping opprettholdt høyvakuum, hvorved lysbue-utladninger utelukkes og maksimal avgassing av metallet muliggjøres. Skjønt det er mulig i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse å utnytte en eneste høyener-gisk elektronstråle for smelting og fort-satt opphetning av det til støping bestemte metall, er det spesielt hensiktsmessig å anvende flere elektronstråler, da derved visse 'begrensninger, som støpemetoder ved hjelp av elektronstrålebombardement tidligere var beheftet med, helt kan unngåes. Briefly, the method according to the present invention can be said to involve controlled melting of a charge by electron bombardment of it by means of electron beams with high energy and high electron speed produced at a distance from the charge. The electron beam is directed down into a mold, which is placed immediately below the charge to receive the molten metal, which in the mold is subjected to continued heating by means of the beam. It all takes place in a high vacuum maintained by continuous pumping, whereby arc discharges are excluded and maximum degassing of the metal is possible. Although it is possible in accordance with the present invention to utilize a single high-energy electron beam for melting and continued heating of the metal intended for casting, it is particularly appropriate to use several electron beams, as there are certain limitations, such as casting methods using of electron beam bombardment was previously fraught with, can be completely avoided.

Angående støpemetoden ifølge foreliggende oppfinnelse vises nu til fig. 1 på teg-ningen, hvor denne eir skjematisk illu-strert i sine enkelte faser. Støpingen utfø-res her med en utgangscharge 11 i form av en stav, stang eller lignende, som befinner seg vertikalt over em åpen form 12, hvorunder det mellomliggende miljø kontinuerlig evakueres til høyt vakuum f. eks. ved hjelp av en pumpe 13. Skjønt fremgangsmåten tillater variasjoner med hensyn til evakueringsgraden, krever den rent generelt et relativt høyt vakuum, f. eks. 1,0 mikron Hg eller lavere. Smeltingen av metallet og den etterfølgende opphetning av smeiten under støpeprosessen utføres véd hjelp av elektronbombardement, hvorfor det som neste fase frembringes en høyener-gisk elektronstråle 14, som under en vinkel med vertikalen rettes ned i den åpne øvre ende av formen 12. Chargen 11 mates deretter med regulert hastighet nedover inn i den høyenergiske elektronstråle, som vist på fig. 10, hvorunder stråletoun-tens kantstråler treffer chargen og tilfører smeltevarme til denne. Det materiale som i foreliggende tilfelle antas å være ildfast metall, drypper eller renner da vertikalt ned i formen 12 gjennom dennes åpne øvre ende, for i formen å tilføres ytterligere varme av den høyenergiske elektronstråle. Elektronstrålen frembringes i betydelig avstand fra formen 12 og består av elektroner med høy hastighet, som tilføres sin energi i det vesentlige helt ved det sted hvor de frembringes, hvorfor elektronstråleenergi-en ikke er avhengig av et visst potensial hverken hos formen eller det metall som befinner seg i denne. I den åpne form 12 kan være innført en hensiktsmessig propp eller lignende for å oppfange det smeltete ildfaste metall, idet formen 12 dessuten kan kjøles på hensiktsmessig måte, slik at det smeltete metall stivner i denne. Regarding the casting method according to the present invention, reference is now made to fig. 1 on the drawing, where this is schematically illustrated in its individual phases. The casting is carried out here with an output charge 11 in the form of a rod, rod or the like, which is located vertically above the open mold 12, during which the intermediate environment is continuously evacuated to a high vacuum, e.g. by means of a pump 13. Although the method allows for variations with regard to the degree of evacuation, it generally requires a relatively high vacuum, e.g. 1.0 micron Hg or lower. The melting of the metal and the subsequent heating of the melt during the casting process is carried out by means of electron bombardment, which is why a high-energy electron beam 14 is produced as the next phase, which is directed down at an angle to the vertical into the open upper end of the mold 12. The charge 11 is fed then at a regulated speed downwards into the high-energy electron beam, as shown in fig. 10, during which the beam toun's edge rays hit the charge and add heat of fusion to it. The material, which in the present case is assumed to be refractory metal, then drips or flows vertically down into the mold 12 through its open upper end, so that additional heat is added to the mold by the high-energy electron beam. The electron beam is produced at a considerable distance from the mold 12 and consists of high-speed electrons, which are supplied with their energy essentially at the point where they are produced, which is why the electron beam energy is not dependent on a certain potential either with the mold or the metal that is located himself in this one. In the open mold 12, a suitable stopper or the like can be introduced to collect the molten refractory metal, the mold 12 can also be cooled in a suitable manner, so that the molten metal solidifies in it.

Ved elektronstråleboimbarderingen av den smelte som befinner seg oventil i formen 12, tilføres det varme til denne, slik at temperaturen økes. I virkeligheten kan metallet derunder overhetes i formen. Smeltingen av chargen 11 og den etter-følgende fortsatte opphetning av smeiten ved elektronbombardement medfører na-turligvis at de gasser som er innesluttet i chargen forflyktiges, hvorved en vesentlig avgassing av det ildfaste materiale med en derav følgende vesentlig utadrettet gass-strømning fra chargen 11 finner sted og man oppnår den smelte som befinner seg i formen 12. Det er av spesiell betydning ved den foreliggende støpning av metaller at det ikke foregår noen lysbueutladning. Den kontinuerlige, under hele støpeforlø-pet opprettholdte evakuering av miljøet mellom chargen 11 og formen 12 har til formål raskt og effektivt å fjerne de gasser som frigjøres fra det smeltete metall. Til-tross for at disse gasser hurtig fjernes fra formens og chargens nærhet, fåes en viss grad av ionisering av gassen ovenfor formen, hovedsakelig ved sekundærelektro-ner som emitteres fira metallet. Således frembringes ovenfor smeiten som befinner seg 1 formen et plasma, som søker å fokusere elektronstrålen eller- strålene mot smeiten. Da strålen får i det vesentlige hele sin energi i avstand fra både chargen og smeiten, påvirkes strålen bare i ubetydelig grad av chargen eller de gasser som fjernes fra denne, hvorfor den ikke helt avbøyes til bare å treffe chargen, hvilket ellers ville kunne skje. Ingen lavspen-ningsledning som følge av gasser, damper eller ioner kan opptre, da disse ikke forekommer ved det fjerntliggende sted hvor strålen frembringes. Det forekommer bare høyspennlngseffekter, hvorfor spredningen og retningen av strålen lettere lar seg regulere. During the electron beam bombardment of the melt located above the mold 12, heat is supplied to this, so that the temperature is increased. In reality, the metal underneath can overheat in the mold. The melting of the charge 11 and the subsequent continued heating of the melt by electron bombardment naturally means that the gases contained in the charge are volatilized, whereby a substantial degassing of the refractory material with a consequent substantially outward gas flow from the charge 11 occurs place and one obtains the melt which is in the mold 12. It is of particular importance in the current casting of metals that no arc discharge takes place. The continuous evacuation of the environment between the charge 11 and the mold 12 maintained during the entire casting process has the purpose of quickly and efficiently removing the gases released from the molten metal. Despite the fact that these gases are quickly removed from the proximity of the mold and the charge, a certain degree of ionization of the gas above the mold is obtained, mainly by secondary electrons that are emitted from the metal. Thus, a plasma is produced above the melt which is located in the mold, which seeks to focus the electron beam or beams towards the melt. As the beam receives essentially all of its energy at a distance from both the charge and the melt, the beam is only affected to a negligible extent by the charge or the gases that are removed from it, which is why it is not completely deflected to just hit the charge, which would otherwise happen. No low-voltage line as a result of gases, vapors or ions can occur, as these do not occur at the remote location where the beam is produced. Only high-voltage effects occur, which is why the spread and direction of the beam can be more easily regulated.

På oversiden av det metallstøpestykke som er stivnet i formen 12 dannes et i det vesentlige skålformet hulrom, som er fylit med smeltet metall. Smeiten holdes i flytende fase ved hjelp av energien fra den bombarderende strålebunt og dens form betinges delvis av det forhold at støpefor-men fortrinnsvis holdes avkjølt ved vannsirkulasjon i kjølekanaler i formens veg-ger. Ettersom opprettholdelsen av smeiten over det støpestykke som er stivnet i formen er avhengig av den hastighet med hvilken charge-legemet avsmeltes, kan langsomme rensingsforløp føres i det vesentlige til ende i smeiten. Dessuten, kan en fullstendig legering foregå også 1 de tilfeller hvor metallet oppløses langsomt i et annet metall, fordi den høyenergetiske strålebunt tillater regulerbar, kontinuerlig varmetilførsel til smeiten. Et kontinuerlig forløp sikres ifølge oppfinnelsen ved at metallet, ettersom det stivner i formen, utmates fra denne. En åpen nedre ende i formen utgjør derunder utmatningsåpning for smeltestykket 16 som er stivnet under smeiten i formen. Utmatnlngen kan foregå enten kontinuerlig eller trinnvis og fremgangsmåten tillater fremstilling av støpe-stykker av vilkårlig lengde. Da charge-legemet har samme diameter som formåp-ningen, f. eks. ved ombehandling av støpe-stykker, er det ifølge oppfinnelsen ønskelig at charge-legemet meddeles en ikke bare vertikal matningsbevegelse, men også en lateral innstillingsbevegelse. On the upper side of the metal casting which has solidified in the mold 12, an essentially bowl-shaped cavity is formed, which is filled with molten metal. The melt is kept in the liquid phase with the help of the energy from the bombarding beam and its shape is partially conditioned by the fact that the mold is preferably kept cooled by water circulation in cooling channels in the walls of the mold. As the maintenance of the melt over the casting which is solidified in the mold is dependent on the rate at which the charge body is melted, slow purification processes can be carried essentially to the end of the melt. Moreover, complete alloying can also take place in those cases where the metal dissolves slowly in another metal, because the high-energy beam allows adjustable, continuous heat supply to the forge. According to the invention, a continuous process is ensured by the fact that the metal, as it solidifies in the mold, is discharged from it. An open lower end in the mold constitutes a discharge opening for the molten piece 16 which is solidified during the melting in the mold. The output can take place either continuously or in stages and the method allows the production of castings of any length. Since the charge body has the same diameter as the pre-measurement, e.g. when reprocessing castings, according to the invention it is desirable that the charge body is given not only a vertical feeding movement, but also a lateral setting movement.

Årsaken til dette belyses på fig. ID, hvorav det fremgår at det, for at smeltet metall fra chargelegemet skal dryppe eller renne direkte ned i hulrommet i formen 12, er det nødvendig å forskyve chargelegemet i slderetningen i retning mot elektronstrålekilden, hvoretter chargelegemet mates ned mot formen. Ettersom metall avsmeltes skrått fra chargelegemet i en retning som svarer til elektronstråle-buntens randstråle, treffer strålebunten først et hjørne av chargelegemet, hvorfor avdrypningspuniktet ved dettes fortsatte nedmatriingsbevegelse kommer til å flytte seg fra chargelegemets ene side til dets andre, hvoretter den heldende smeltnings-linje flytter seg over chargelegemet. Hensiktsmessig hør det fra chargelegemet avsmeltete materiale havne stort sett sentralt i formen, hvilket vilkår bare kan opp-fylles hvis chargelegemet er lateralt for-stillbart, når det har samme diameter som munningen av hulrommet i formen 12. Hvis chargelegemet har mindre diameter enn munningen av hulrommet i formen, er det ikke nødvendig å giripe til en slik lateral innstilling av chargelegemet. The reason for this is illustrated in fig. ID, from which it appears that, in order for molten metal from the charge body to drip or flow directly into the cavity in the mold 12, it is necessary to displace the charge body in the direction of welding in the direction of the electron beam source, after which the charge body is fed down towards the mold. As metal is melted obliquely from the charge body in a direction that corresponds to the edge beam of the electron beam beam, the beam first hits a corner of the charge body, which is why the drip point due to its continued maturing movement will move from one side of the charge body to the other, after which the inclined melting line moves over the charge body. Appropriately, the melted material from the charge body should end up mostly centrally in the mold, which condition can only be met if the charge body is laterally adjustable, when it has the same diameter as the mouth of the cavity in the mold 12. If the charge body has a smaller diameter than the mouth of the cavity in the mold, it is not necessary to resort to such a lateral setting of the charge body.

I en modifikasjon av den ovenfor beskrevne støpemetode kan flere elektronstrålebunter anvendes i stedet for den på fig. 1 viste og ovenfor beskrevne enkelte strålebunt. Således kan f. eks. et relativt stort antall elektronstrålebunter frembringes i punkter som ligger ved siden av chargelegemet og fokuseres mot den åpne mun-ning av formen 12. Derved blir det mulig å overføre meget høy energi til smeiten ovenpå støpestyfcket 16, og samtidig be-grense den nødvendige utgangsenergi for de enkelte elektronkanoners vedkommende. Dette er spesielt ønskelig fordi vanlige, billige elektronkanoner derved kan utnyttes. In a modification of the casting method described above, several electron beam beams can be used instead of the one in fig. 1 shown and described above individual beam bundles. Thus, e.g. a relatively large number of electron beam bundles are produced at points next to the charge body and are focused towards the open mouth of the mold 12. This makes it possible to transfer very high energy to the melt on top of the casting 16, and at the same time limit the necessary output energy for in the case of the individual electron guns. This is particularly desirable because ordinary, cheap electron guns can thereby be utilized.

Når det anvendes flere elektronstrålebunter, holdes elektronhastigheten allikevel i det vesentligste like høy som ved an-vendelsen av en eneste strålebunt, fordi visse fordeler som er forbundet med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er avhengig eller i det minste er en følge av de høye elektronhastigheter, som antydet ovenfor. Fordelen med flere elektronkanoner ligger i det minste delvis i at elektrontettheten fra de enkelte kilder kan holdes lav og den sammenlagte elektrontetthet ved smeltens overflate endog være betydelig, takket være det store antall elektronstråler som krysser hverandre ved overflaten. Ifølge vanlig praksis er det ønskelig ved anven-delsen av flere elektronstrålebunter som skjærer hverandre å rette disse på en slik måte at strålebuntene skjærer hverandre under en relativt stor vinkel og skjære-strekningen eller -graden bringes ned til et minimum. En strålevinkel av 45° til vertikalen er funnet å være hensiktsmessig. Interferensen mellom elektronstrålene bringes ned til et minimum ved den ovenfor nevnte forholdsregel og også aksellere-ringen av elektronene i strålebunten til meget betydelige hastigheter, hvorved sannsynligheten for gjensidig avlenfcing minskes. En ytterligere fordel med anven-delsen av flere høyenergetiske elektronstrålebunter er at lateral forskyvning av chargelegemet blir overflødig, og charge-legemet således bare hehøver å mates vertikalt nedover mot formen 12. When several electron beam bundles are used, the electron velocity is still essentially kept as high as when using a single beam bundle, because certain advantages associated with the method according to the invention are dependent or at least a consequence of the high electron velocities, which indicated above. The advantage of several electron guns lies, at least in part, in that the electron density from the individual sources can be kept low and the combined electron density at the surface of the melt even be significant, thanks to the large number of electron beams that cross each other at the surface. According to common practice, when using several electron beam bundles that intersect, it is desirable to direct these in such a way that the beam bundles intersect at a relatively large angle and the cutting distance or degree is reduced to a minimum. A beam angle of 45° to the vertical has been found to be appropriate. The interference between the electron beams is reduced to a minimum by the above-mentioned precaution and also the acceleration of the electrons in the beam bundle to very significant speeds, whereby the probability of mutual repulsion is reduced. A further advantage of the use of several high-energy electron beam bundles is that lateral displacement of the charge body becomes redundant, and the charge body thus only needs to be fed vertically downwards towards the mold 12.

Ved støping i overensstemmelse med den ovenfor beskrevne fremgangsmåte er det blitt mulig ovenpå støpestyfcket å opprettholde en smelte med i det vesentlige eller relativt rolig overflate. Dette er særlig meget fordelaktig ved støping, da derved muliggjøres en feilfri kontinuerlig støpning av støpestykker. Den kontinuerlige evakuering ifølge fremgangsmåten medfører fjernelsen ikke bare av en vesentlig del av de normalt forekommende gassmolekyler fra nærheten av behand-llngsmiljøet, men også av gasser og damper som frigjøres under smeltingen av charge-legemet. Den smelte som befinner seg ovenpå støpestyfcket inneholder således ikke den normale mengde av innesluttete gasser. De gasser, som allikevel eventuelt kunne være tilbake i det smeltete metall, forflyktiges og frigjøres derfra ved at smeiten ytterligere opphetes ved anslag av de høyenergetiske elektroner mot denne. På grunn av den relativt ubetydelige mengde innesluttet gass i smeiten, foregår den fortsatte behandling av denne uten den ellers forekommende kraftige gassbob-ling på smeltens overflate. Følgelig spruter ikke smeltet metall omkring ovenfor smeiten gjennom gassbobler slik at tilstøtende deler av behandlingsapparaturen over-sprøytes og støpeforløpet forstyrres. De ellers vanlige driftsforstyrrelser hlir således unngått. Den relativt rolige smelteoverflate tillater dessuten at relativt uoppløse-lige forurensninger kan flyte opp til overflaten uten å blandes med smeiten for-øvrig, hvorved de oppnådde støpestykker er fri for inneslutnlnger av slike forurensninger. Den relativt høye temperaturfor-skjell mellom den kjølte form og den opp-hetete smelteoverflate skaper dessuten vesentlige temperaturgradienter innen smeiten, hvorved denne blir kraftig omrørt, hvilket bidrar til å løfte lettflyktige forurensninger til smeltens overflate. Når disse lettflyktige forurensninger når smeltens overflate, avgasses de på grunn av den høye temperatur som hersker ved overflaten, og fjernes følgelig fra smeiten, slik at det oppnådde støpestykke er vesentlig fritt for gasser og forurensninger med lave for-dampningstemperaturer. When casting in accordance with the method described above, it has become possible on top of the casting to maintain a melt with an essentially or relatively calm surface. This is particularly very advantageous when casting, as it enables error-free continuous casting of castings. The continuous evacuation according to the method entails the removal not only of a significant part of the normally occurring gas molecules from the vicinity of the treatment environment, but also of gases and vapors which are released during the melting of the charge body. The melt on top of the casting thus does not contain the normal amount of trapped gases. The gases, which could still possibly be back in the molten metal, are volatilized and released from there by the melt being further heated by the impact of the high-energy electrons against it. Due to the relatively insignificant amount of gas contained in the melt, the continued treatment of this takes place without the otherwise occurring strong gas bubbling on the surface of the melt. Consequently, molten metal does not splash around above the forge through gas bubbles so that adjacent parts of the treatment equipment are over-sprayed and the casting process is disturbed. The otherwise usual operational disturbances are thus avoided. The relatively calm melting surface also allows relatively insoluble contaminants to float to the surface without mixing with the rest of the melt, whereby the resulting castings are free of inclusions of such contaminants. The relatively high temperature difference between the cooled form and the heated melt surface also creates significant temperature gradients within the melt, whereby it is strongly stirred, which helps lift volatile contaminants to the melt's surface. When these volatile contaminants reach the surface of the melt, they are degassed due to the high temperature that prevails at the surface, and are consequently removed from the smelting, so that the obtained casting is substantially free of gases and contaminants with low evaporation temperatures.

Den ovenfor beskrevne støpemetode med fjern-utviklete høyenergetiske elektronstrålebunter, som under en viss vinkel rettes inn i formen for både å avsmelte chargelegemet og ytterligere opphete smeiten 1 en høyvakuumatmosfære, medfører støpte materialer med hittil uoppnådde egenskaper. Med foreliggende oppfinnelse er det mulig ikke bare på en økonomisk måte å støpe ildfaste materialer som niob, molybden, tantal og wolfram, men også å rense disse materialer 1 en slik utstrekning at deres anvendbarhet økes i betydelig grad. Således er formbarheten av ildfaste metaller som er støpt og renset ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen merkbart overlegne overfor metaller som er fremstilt eller behandlet ved hjelp av andre fremgangsmåter. Dessuten Mir såvel evnen til å motstå ytre angrep, som de fy-sikalske egenskaper ved høye temperaturer vesentlig bedre hvis metaller av denne art behandles etter oppfinnelsen. Skjønt oppfinnelsen er særlig egnet for tillempning på rensing og støping av ildfaste metaller, kan dog særdeles ønskelige resultater oppnåes ved dens tillempning på støping av andre legeringer. Man har således funnet at elektronistrålesmelting av legeringer på jern-, nikkel- og koboltbasis medfører at visse kritiske forurensninger, åpenbart svovel og foisfor, fjernes, hvorved forskjel-len i egenskaper i tverr- og lengderetningen hos barrer som smies av disse legeringer blir eliminert. Legeringer som er behandlet i overensstemmelse med oppfinnelsen er funnet å være særlig formbare sammenlignet med på annen måte bear-beidete legeringer, og har dessuten vist seg å ha betydelig høyere holdfasthet, hvorved The casting method described above with remotely developed high-energy electron beam bundles, which are directed into the mold at a certain angle to both melt the charge body and further heat the melt 1 in a high-vacuum atmosphere, results in cast materials with hitherto unattainable properties. With the present invention, it is possible not only in an economical way to cast refractory materials such as niobium, molybdenum, tantalum and tungsten, but also to purify these materials 1 to such an extent that their applicability is increased to a considerable extent. Thus, the malleability of refractory metals that are cast and cleaned using the method according to the invention is noticeably superior to metals that are produced or treated using other methods. Moreover, both the ability to resist external attack and the physical properties at high temperatures are significantly better if metals of this type are treated according to the invention. Although the invention is particularly suitable for application to the cleaning and casting of refractory metals, particularly desirable results can be achieved by its application to the casting of other alloys. It has thus been found that electron beam melting of alloys based on iron, nickel and cobalt means that certain critical impurities, obviously sulfur and phosphorus, are removed, whereby the difference in properties in the transverse and longitudinal direction of ingots forged from these alloys is eliminated. Alloys treated in accordance with the invention have been found to be particularly malleable compared to alloys treated in other ways, and have also been shown to have significantly higher holding strength, whereby

deres anvendbarhet har kunnet utstrekkes their applicability has been able to be extended

til områder som f. eks. rafcettproj efctilom-rådet. En ytterligere begrensning som har heftet ved dette område fjernes ved hjelp av oppfinnelsen derved at det med denne blir mulig å fremstille store støpestykker ikke bare av vanlige legeringer, men også av ildfaste metaller og ildfaste metallege-ringer, som tidligere bare har kunnet fremstilles i små dimensjoner. to areas such as rafcettproj efctilom council. A further limitation that has been attached to this area is removed with the help of the invention in that it becomes possible to produce large castings not only from ordinary alloys, but also from refractory metals and refractory metal alloys, which previously could only be produced in small dimensions.

Med hensyn til det apparat ved hjelp av hvilket fremgangsmåten etter oppfinnelsen lar seg utføre, vises til fig. 2 på teg-ningen, som illustrerer en elektronstråle-ovn 21, som omfatter et kammer 22, med hvilket kommuniserer en evakueringsan-ordning 23 i form av en med høy hastighet arbeidende vakuumpumpe. I kammeret befinner det seg en av kobber eller lignende bestående form 24 med et gjennomgående sentralt løp 26. Formen 24 er anordnet til å kjøles f. eks. ved vannsirkulasjon gjennom en kjølemantel 27 som befinner seg i formveggen, og som f. eks. ved hjelp av ledninger 28 og 29 er forbundet med et kjøle vannsystem. Vertikalt ovenfor formen 24 er det et chargelegeme 31, som i foreliggende tilfelle f. eks. kan utgjøres av ildfast metall i form av en langstrakt sy-lindrisk stang. Chargelegemet er ført gjennom en hensiktsmessig drivmekanisme 32, som er anordnet til med regulerbar hastighet å mate chargelegemet vertikalt nedover mot formen 24 og dessuten å sørge for en eventuelt nødvendig sideforskyvning eller -forstilling av chargelegemet. Hen-siktsmessige vakuumteitnlnger 33 er anordnet mellom kammerveggen 22 og driv-mekanlsmen 32. I ovnen 21 frembringes den for smelting av chargelegemet og for en etterfølgende ekstra opphetning av smeiten i formen 24 nødvendige varme ved at i det minste en høyenergetisk elektronstrålebunt frembringes med høy spenning. For det formål er det en elektronkanon 34, som i det minste delvis når inn i kammeret 22 med hensiktsmessig tetning mot dettes With regard to the apparatus by means of which the method according to the invention can be carried out, reference is made to fig. 2 on the drawing, which illustrates an electron beam furnace 21, which comprises a chamber 22, with which communicates an evacuation device 23 in the form of a vacuum pump operating at high speed. In the chamber there is a form 24 consisting of copper or the like with a continuous central barrel 26. The form 24 is arranged to be cooled, e.g. by water circulation through a cooling jacket 27 which is located in the mold wall, and which e.g. by means of lines 28 and 29 are connected to a cooling water system. Vertically above the mold 24, there is a charge body 31, which in the present case e.g. can be made of refractory metal in the form of an elongated cylindrical rod. The charge body is guided through an appropriate drive mechanism 32, which is arranged to feed the charge body vertically downwards towards the mold 24 at an adjustable speed and also to ensure any necessary lateral displacement or adjustment of the charge body. Appropriate vacuum seals 33 are arranged between the chamber wall 22 and the drive mechanism 32. In the furnace 21, the necessary heat is produced for melting the charge body and for a subsequent additional heating of the melt in the mold 24 by producing at least one high-energy electron beam beam with high voltage . For that purpose, there is an electron gun 34, which at least partially reaches into the chamber 22 with suitable sealing against its

vegg. Elektronkanonen 34 kan tilføres sin energi fra vanlige regulerbare nettaggre- wall. The electron gun 34 can be supplied with its energy from ordinary adjustable mains

gat, som f. eks. ligger utenfor kammeret, og elektronkamonen frembringer en fokusert elektronstrålebunt 37, som er rettet inn i den åpne ende av formen 24. Som tidligere nevnt frembringer elektronkanonen en elektronstrålebunt 37 med høy spenning, hvorved denne bunt forblir relativt upåvirket av gassatmosfære eller ionetåke, som den eventuelt må passere på sin vei mot den øvre ende av formen 24. street, such as lies outside the chamber, and the electron gun produces a focused electron beam beam 37, which is directed into the open end of the mold 24. As previously mentioned, the electron gun produces an electron beam beam 37 with a high voltage, whereby this beam remains relatively unaffected by gas atmosphere or ion fog, which it may must pass on its way towards the upper end of the mold 24.

Ved drift av den ovenfor beskrevne ovn mates chargelegemet 31 vertikalt nedover mot formen 24, slik at det innføres i elektronstrålebunten 37. Derunder tilføres det energi, slik at det smelter og fra sin nedre ende drypper eller renner vertikalt ned i den åpne ende av formen 24. Støpe-forløpet startes med en propp eller lignende (ikke vist) som er innsatt i foran-ledningen 26 for å oppfange det smeltete metall fra chargelegemet 31. Etterhvert som det smeltete metall i formen 24 stivner ved at varme avledes fra det til det gjennom form-mantelen 27 strømmende kjølemedium, utmates det stivnete metall i form av et støpestykke 38 ved den nedre ende av formen 24. Støpeforløpet er således kontinuerlig. Derved at elektronstrålebunten bombarderer det metall som drypper ned i formens 24 åpning 26, opphetes dette metall ytterligere, hvorfor det ovenpå støpestykket dannes en smelte 39, som vesentlig defineres av en konkav under-side 41, som markerer stivnings-sonegren-sen for metallet. Chargelegemet 31 avsmeltes under en slik vinkel (se fig. 2) at det smeltete metall drypper ned i smeiten 39, etterhvert som chargelegemet mates nedover inn i elektronstrålebunten 37. Eventuelt nødvendig sideforstilling av charge-legemet 31 kan utføres ved hjelp av driv-mekanismen 32, slik at det smeltete metall med sikkerhet havner i åpningen 26 av formen 24. Kontinuerlig høyvakuumpum-ping utføres under hele støpeforløpet, slik at de gasser som blir frigjort ved smeltingen, og den etterfølgende opphetning av det materiale som er under behandling, fjernes. Den av den ytterligere opphetning av smeiten 30 betingede frigjøring av damp og gass ved overflaten av smeiten 39 og derav følgende, i det minste delvise ionisering av slik damp og gass, medfører på grunn av tilstedeværelsen av elektronene, dannelsen av et elektrisk plasma ovenfor smeiten, som ytterligere fokuserer elektronene til denne. Derved at elektronene i elektronbunten 37 oppnår høy hastighet i betydelig avstand fra chargelegemet, påvirkes strålebunten ikke i vesentlig grad During operation of the furnace described above, the charge body 31 is fed vertically downwards towards the mold 24, so that it is introduced into the electron beam beam 37. Energy is supplied below it, so that it melts and from its lower end drips or flows vertically down into the open end of the mold 24 The casting process is started with a stopper or the like (not shown) which is inserted in the front line 26 to collect the molten metal from the charge body 31. As the molten metal in the mold 24 hardens by heat being diverted from it to it through cooling medium flowing through the mold mantle 27, the solidified metal is fed out in the form of a casting piece 38 at the lower end of the mold 24. The casting process is thus continuous. As a result of the electron beam beam bombarding the metal that drips into the opening 26 of the mold 24, this metal is further heated, which is why a melt 39 is formed on top of the casting, which is essentially defined by a concave underside 41, which marks the solidification zone boundary for the metal. The charge body 31 is melted at such an angle (see fig. 2) that the molten metal drips into the melt 39, as the charge body is fed downwards into the electron beam bundle 37. Any necessary lateral adjustment of the charge body 31 can be carried out with the help of the drive mechanism 32 , so that the molten metal safely ends up in the opening 26 of the mold 24. Continuous high-vacuum pumping is carried out during the entire casting process, so that the gases that are released during the melting, and the subsequent heating of the material being processed, are removed. The release of steam and gas at the surface of the forge 39 due to the further heating of the forge 30 and the subsequent, at least partial ionization of such steam and gas, results, due to the presence of the electrons, in the formation of an electric plasma above the forge, which further focuses the electrons to this. Due to the fact that the electrons in the electron beam 37 achieve a high speed at a considerable distance from the charge body, the beam beam is not affected to a significant extent

av gass eller ioner eller av chargelegemets 31 relative potential. Chargelegemet har of gas or ions or of the charged body's 31 relative potential. The charge body has

således i det vesentlige ingen elektrisk innvirkning på strålebunten, men påvirker denne bare forså vidt som det skjærer en mindre del av den, når det mates inn i strålebunten. thus essentially no electrical impact on the beam, but affects it only insofar as it cuts a smaller part of it, when it is fed into the beam.

En alternativ ovn illustreres på fig. 3 og skal i det følgende beskrives i korthet. I denne utførelsiesfoirm av ovnen ifølge oppfinnelsen er like deler forsynt med samme henvisningsbetegnelser som i den ovenfor beskrevne utførelsesform. Også 1 dette tilfelle er det vakuumtette kammer 22 forsynt med skikkete evakueringslednlnger 23, som er innrettet til å kobles til en med høy hastighet arbeidende vakuumpumpe. Videre er en åpen form 24 anordnet vertikalt under et langstrakt chargelegeme 31, som er innrettet til å mates vertikalt nedover mot den åpne ende av formen 24 med tetning mot kammerets vegg. En elektronkanon 34 har samme plasering som i den ovenfor beskrevne ovn og frembringer en elektronbunt 37, som fokuseres mot formens 26 åpne ende. I foreliggende tilfelle er en annen elektironkanon 34' tettende innført i kammeret 22 og frembringer ved energitilførsel fra et vanlig regulerbart nettaggregat 36' en strålebunt 37' som er dannet av elektroner med høy hastighet, og som er rettet mot den øvre åpne ende av An alternative oven is illustrated in fig. 3 and shall be briefly described below. In this embodiment of the oven according to the invention, similar parts are provided with the same reference designations as in the embodiment described above. Also in this case, the vacuum-tight chamber 22 is provided with suitable evacuation lines 23, which are designed to be connected to a vacuum pump operating at high speed. Furthermore, an open mold 24 is arranged vertically below an elongated charge body 31, which is arranged to be fed vertically downwards towards the open end of the mold 24 with a seal against the wall of the chamber. An electron gun 34 has the same location as in the oven described above and produces an electron beam 37, which is focused towards the open end of the mold 26. In the present case, another electron gun 34' is tightly inserted into the chamber 22 and produces, when supplied with energy from an ordinary adjustable mains unit 36', a beam bundle 37' which is formed by high-speed electrons, and which is directed towards the upper open end of

formen 24. Hvis, som 1 det viste tilfelle bare the form 24. If, as 1 the shown case only

to elektronkanoner anvendes, plaseres disse hensiktsmessig på begge sider av chargelegemet 31. Skulle imidlertid ennu flere two electron guns are used, these are appropriately placed on both sides of the charge body 31. Should, however, even more

strålekanoner anvendes, kan disse f. eks. anordnes sirkulært omkring chargelegemet og alle bringe(s til å fokusere sin strålebunt mot støpeformens åpne ende. Skjønt beam cannons are used, these can e.g. are arranged circularly around the charge body and all are brought to focus their beam bundle towards the open end of the mold. Although

de to elektronstrålebunter på fig. 3 er vist rettet nøyaktig mot den øvre ende av formen, og krysser hverandre helt, modifiserer det umiddelbart ovenfor smeiten dannete plasma i virkeligheten dette forhold, slik at det foregår en viss stråleavbøynlng i plasmaet og strålebunten fokuseres mot smeiten. Ved den foreliggende ovn med-fører den vertikale nedovermating av chargelegemet 31 mot formen 24 at charge-legemet innføres i begge elektronstrålebuntene 37 og 37'. Elektronkanonene 34 og 34' er hensiktsmessig anbragt i Hk avstand fra chargelegemets 31 sentrumslinje, hvorved elektronstrålebuntene 37 og 37', som fokuseres mot formen 24, faller inn mot det i formen Innførte chargelegeme 31 på samme måte, for følgelig å avsmelte inn-byrdes like deler fra dettes motstående nedre hjørne. the two electron beam bundles in fig. 3 are shown to be directed exactly towards the upper end of the mold, and cross each other completely, the plasma formed immediately above the forge actually modifies this relationship, so that a certain beam deflection takes place in the plasma and the beam beam is focused towards the forge. In the present oven, the vertical downward feeding of the charge body 31 towards the mold 24 results in the charge body being introduced into both electron beam bundles 37 and 37'. The electron guns 34 and 34' are suitably placed at a distance Hk from the center line of the charge body 31, whereby the electron beam bundles 37 and 37', which are focused towards the mold 24, fall onto the charge body 31 inserted in the mold in the same way, and consequently melt together equally parts from its opposite lower corner.

Som beskrevet ovenfor i forbindelse med gjennomgåelsen av støpeprosessen ifølge oppfinnelsen, får man ovenpå det stivnete støpestykke 38 i formen 24 en smelte 39, som utsettes for en ekstra, ytterligere opphetning som fremmer avgassingen, ved at de høyenergetiske elektronstråler faller inn mot smeiten. I den på fig. 3 illustrerte fler-kanonovn kan kra-vene til hver enkelt kanon senkes. Skjønt hver elektronkanon må kunne frembringe en elektronstrålebunt med relativt høy elektronhastighet, behøver således stråle-strømmen ikke være høy i hver enkelt kanon. Forskjellige slags elektronkanoner kan komme til anvendelse i en fler-kanonovn av den ovenfor beskrevne type. Således kan f. eks. anvendes elektronkanoner av den type som vanligvis forekommer i elek-tronmikroskoper, eller også av den type som utnyttes i oscilloskoper og televisjons-mottagere. Elektronkanonene utstyres med egnete fokuseringsmldler, slik at den elektronstrålebunt som oppviser en relativt høy elektronhastighet, rettes mot smeiten over støpestykket i formen. As described above in connection with the review of the casting process according to the invention, a melt 39 is obtained on top of the solidified casting piece 38 in the mold 24, which is subjected to an additional, further heating that promotes degassing, by the high-energy electron beams falling on the melt. In the one in fig. 3 illustrated multi-gun oven, the requirements for each individual gun can be lowered. Although each electron gun must be able to produce an electron beam bundle with a relatively high electron speed, the beam current does not have to be high in each individual gun. Different types of electron guns can be used in a multi-gun oven of the type described above. Thus, e.g. electron guns of the type usually found in electron microscopes, or also of the type used in oscilloscopes and television receivers, are used. The electron guns are equipped with suitable focusing means, so that the electron beam beam, which exhibits a relatively high electron speed, is directed towards the forge above the casting in the mold.

Som nevnt ovenfor oppnåes spesielle fordeler med avstandsplaseringen av elektronkanonen eller -kanonene ved den foreliggende ovn, fordi de vanskeligheter som tidligere var forbundet med fokuseringen eller innrettingen av elektronstrålebunten innenfor de nødvendige snevre grenser herved unngåes. Ved nærkatodeanordnln-ger kan utviklete damper modifisere elek-tronenes strømningsretning, innen elektronstrålebunten eller dennes elektroner har oppnådd den bestemte bevegelsesener-gi, da dampene modifiserer katode-anode-rumladningen 1 en anordning av denne art. Ifølge foreliggende oppfinnelse bi-bringes elektronstrålebunten sin bestemte energi i et helt evakuert miljø, som er fullstendig fritt for forstyrrende innvirkning av gass, fordi avstandsplaseringen av elektronkanonen utelukker at utviklet gass kan spres til stråleutviklingsområdet. Av særlig betydning er herunder dessuten elek-tronstråletauntens retning i forhold til de øvrige komponenter 1 anordningen, dvs. til strømningsretningen for det avsmeltete metall. Skjønt det ved andre ovnskonstruk-sjoner er mulig å anvende elektronkanoner, forårsaker dette store vanskeligheter, da strålekanonen der ikke kan både smelte chargen og dessuten ytterligere opphete den oppnådde smelte. Som tidligere nevnt er det fordelaktig ytterligere å opphete smeiten og derved fremme avgassing. As mentioned above, special advantages are achieved with the spaced placement of the electron gun or guns in the present furnace, because the difficulties previously associated with focusing or aligning the electron beam beam within the necessary narrow limits are thereby avoided. In near-cathode devices, developed vapors can modify the flow direction of the electrons, before the electron beam bundle or its electrons have achieved the determined kinetic energy, as the vapors modify the cathode-anode space charge 1 a device of this kind. According to the present invention, the electron beam beam is imparted its specific energy in a completely evacuated environment, which is completely free from the disturbing influence of gas, because the remote location of the electron gun excludes that developed gas can be spread to the beam development area. Also of particular importance is the direction of the electron beam in relation to the other components of the device, i.e. to the flow direction of the molten metal. Although in other furnace designs it is possible to use electron guns, this causes major difficulties, as the beam gun there cannot both melt the charge and also further heat the obtained melt. As previously mentioned, it is advantageous to further heat the forge and thereby promote degassing.

Ifølge foreliggende oppfinnelse frem- According to the present invention,

bringes en høy energetisk elektronstrålebunt, som gis en slik retning at den dan-ner en vinkel med vertikalen, og kan ikke bare såvel smelte chargelegemet ved delvis å falle inn mot dette, som opphete stø-pestykkets overside ved direkte bombarde - ring, men også helt dekke mellomrummet mellom chargelegemet og støpestykket og derunder hindre at det dannes en metall - bro mellom charge og støpestykke. I ovner som arbeider med elektronbombardement kan metallet fenne ned i formen uten helt å være overført til flytende fase, hvis det ikke tas forholdsregler for å opprettholde en høy temperatur mellom chargelegemet og formen, eller for ellers helt å smelte vedkommende del av chargelegemet, innen dette kan havne i formen. Ved ovnen ifølge oppfinnelsen opprettholdes ikke nødven-digvis høy temperatur mellom charge og støpestykke, men derimot en høyenerge-tisk elektronstråle. Hvis derfor en fast gjenstand opptrer 1 dette område, bombarderes den av elektronstrålebunten, slik at dens temperatur økes betydelig og gjen-standen smelter. Med foreliggende oppfinnelse hindres således «brooverbygging» mellom charge og støpestykke. a high-energy electron beam beam is brought, which is given such a direction that it forms an angle with the vertical, and can not only both melt the charge body by partially falling against it, and heat the upper side of the casting by direct bombardment, but also completely cover the space between the charge body and the casting and underneath prevent a metal bridge from forming between the charge and the casting. In furnaces that work with electron bombardment, the metal can flake down into the mold without being completely transferred to the liquid phase, if precautions are not taken to maintain a high temperature between the charge body and the mold, or to otherwise completely melt the relevant part of the charge body, within this can end up in the mold. In the furnace according to the invention, a high temperature is not necessarily maintained between charge and casting, but instead a high-energy electron beam. If therefore a solid object appears in this area, it is bombarded by the electron beam beam, so that its temperature is increased significantly and the object melts. With the present invention, "bridging" between charge and casting is thus prevented.

Claims

1. Method for vacuum melting and casting material using an electron gun or the like, which produces a focused electron beam beam, a high energy electron beam beam being directed downwards into the open end of a mold, and passing a rod-shaped charge body downwards into in the beam bundle, so that the charge body is continuously melted at its lower end, and in liquid form flows down into the mold, under which the beam bundle also ensures heating of the material caught in the mold, so that part of it is kept in the liquid phase, characterized by the beam bundle's different jets have a vertically inclined, linear jet path, and the jet bundle gets a well-defined, straight, and likewise sloping upper edge jet, into which the charge is fed down to be melted by the jet.

2. Method as set forth in claim 1, characterized in that the electron beam beam is produced and accelerated to high energy 1 such a distance from both the charge and the melt that the respective beam paths in terms of deflection remain essentially unaffected by gases, vapors or plasmas near the charge.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that several high-energy beam bundles are developed, which from different points around the charge are directed downwards 1 the mold, whereby the energy available for the smelting of the charge and heating of the smelting constitutes the sum of the energies of the electron beam beams.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the electron beam beams are directed in such a way that the entire open upper end of the mold cavity the room is bombarded with electrons and thereby heat is supplied to the entire free surface of the melt in the mold.

5. Method as stated in claim 1, characterized in that the charge during melting is moved controllably both vertically towards and laterally in relation to the mold, with the aim that the metal melted from the charge should be brought to end up centrally in the mold.