NO148062B - Fremgangsmaate til fremstilling av laminert sterkfilm av termoplast. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til fremstilling av laminert sterkfilm av termoplast.

Description

Fremgangsmåte og ovn for kontinuerlig smeltning, raffinering og stopning av metall under vakuum.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt forbedrede fremgangsmåter og anordninger for smeltning, raffinering og støp-ning av metaller under vakuum, og er spesielt rettet mot kontinuerlig soneraffine-ring under vakuum.

Ved behandling av metaller er det kjent å anvende høye temperaturer for smeltning av metallet, slik at det kan behandles på forskjellige måter, f. eks. for å befries for slagg, og for støpning av metall i kokiller eller andre hensiktsmessige støpeformer. De mere konvensjonelle typer av støpeovner er bestemt til å frembringe en viss grad av raffinering ved grovregu-lering av de anvendte temperaturer på den måte at de som faste partikler gjenværende forurensninger kan fjernes, likesom også de forurensninger som flyter opp til smeltebadets overflate kan skrapes eller skummes bort. Hvor det gjelder en høy grad av raffinering, har det vist seg at f. eks. vanlige elektriske lysbueovner er helt ubrukelige for å fjerne flyktige forurensninger, idet det ved ovner av denne type er nødvendig å opprettholde en bestemt ovnsatmosfære for å vedlikeholde lysbuene for oppvarmning av metallet. Det er derfor utarbeidet forskjellige typer av vakuumovner, hvor fordampede forurensninger og frigjorte gasser kan evakueres fra ovnsrommet alt ettersom de utvikles av det smeltede metall under behandlingen av dette.

De hittil kjente vakuumovner er van-

ligvis forsynt med elektriske oppvarmnings-anordninger, som f. eks. er innrettet til å avgi strålevarme til metallet, men senere forbedrede utførelser av vakuumovnene arbeider med elektronstråleoppvarmning for tilførsel av den for smeltning av metallet nødvendige energi. Vakuumsmelteovner med elektronstråleoppvarmning har en temmelig vidstrakt anvendelse innen visse områder, særlig i de tilfeller hvor bare relativt små metallmengder skal behandles.

I de tilfeller hvor det gjelder å smelte, raffinere og støpe metaller i storindustri-en utstrekning, har det vist seg mulig å tillempe intermitterende sonesmeltnings-prosess ved å bombardere et utgangsmateriale (smeltegods) med en eller flere elektronstråler, og samtidig ytterligere bombardere en smelte av metallet, som dannes når metall drypper ned fra smeltegodset. Elektronenergien anvendes således dels for først å smelte utgangsmetallet, dels til deretter å tilføre det smeltede metall ytterligere varme for fortsatt raffinering av metallet. Hvis man ved ovner av denne type anvender vakuumpumpeaggregater med relativt høyt omdreiningstall, er det mulig å fjerne en betydelig mengde av de gasser og damper, som metallet utvikler under oppvarmningen og smeltningen. Ovner av denne type har vist seg å være meget fordelaktige, særlig i forbindelse med høy-temperatur-metaller, hvor det har vist seg mulig å oppnå en meget høy renhetsgrad. Som angitt ovenfor arbeider vakuumovner av elektron-stråleoppvarmningsty-pen, som er bestemt til å utføre smelte- og støpeoperas joner i industriell målestokk, etter hva man kan kalle en avbrutt eller intermitterende sonebehandlingsprosess, ifølge hvilken materialet mates inn i en eller flere elektronstråler for å oppvarmes og smeltes av disse, slik at metallet derunder drypper eller renner ned i en under smeltegodset aaabragt støpeform. I denne form tilføres ytterligere varme ved elektronbombardement for ytterligere å øke metallets temperatur, og derved frembringe en fortsatt raffinering av metallet. En relativt kontinuerlig prosess er ved ovner av denne type mulig å oppnå ved kontinuerlig å trekke ut det støpestykke som dannes i den avkjølte støpeform, samtidig som utgangsmateriale eller smeltegods kontinuerlig mates inn i den bombarderende elektronstråle.

Ved en nærmere betraktning av elektronstråleoppvarmede vakuumovner finner man at disse, tross de betydelige fordeler som oppnåes ved utnyttelsen av elektronstråler for oppvarmningsøyemed, og ved tillempning av høyt oppdrevet vakuum for høyraffinering, er beheftet med visse u-lemper. Foreliggende oppfinnelse tar særlig sikte på å skaffe en forbedret vakuumovn hvor elementærpartikkelenergi utnyt-tes for varmetilførsel til metall for behandling av dette i øyemed å fjerne fordampbare forurensninger og uoppløselig slagg under hele arbeidsprosessen, samtidig som man opppnår en i egentlig forstand kontinuerlig prosess, som på en ypperlig måte egner seg for smeltning og raffinering såvel av lav- som høytemperaturmetaller. Dessuten er oppfinnelsen særlig utarbeidet med det formål å oppnå en meget høyere renhetsgrad enn det var mulig ved hjelp av hittil kjente elektronstråleoppvarmede vakuumovner. I denne henseende må det bemerkes at det vanligvis er nødvendig å gjenta vakuumraffinering et antall gang-ger på samme metall for at dette skal oppnå en virkelig høy grad av renhet. På grunn av selve karakteren hos de før kjente fremgangsmåter, settes det en grense for den renhetsgrad som kan oppnåes med en eneste passasje gjennom ovnen. Foreliggende oppfinnelse er ikke beheftet med noen slik begrensning. Dessuten muliggjør fremgangsmåten og ovnen ifølge oppfinnelsen en i egentlig forstand kontinuerlig drift samtidig som det er anordninger for å fjerne flytende forurensninger fra det behandlede metall, mens det ennu befinner seg i smeltet tilstand, samtidig som man oppnår maksimal beskyttelse av elemen-tærpartikkel-strålerne for oppvarmnings øyemed. Hva angår dette sistnevnte skal det bemerkes at behandlingen av metaller med høyt damptrykk eller betydelige mengder av visse forurensninger medfører, at det oppstår «gasseksplosjoner», og langt fra ønskelige, stenkning og sprut i smelteov-ner. Disse forhold er meget uheldige med hensyn til vedlikehold og drift av slike partikkelradiatorer som f. eks. elektronkanoner. Ved å anordne avskj ermende skillevegger og kamre med forskjellig høye trykk i vakuumovner med flytende anode ifølge foreliggende oppfinnelse, oppnåes en maksimal beskyttelse for de elementærpartikkelstrålere som anvendes.

Kontinuerlig smelting, raffinering og støpning av materiale under, vakuum i industriell målestokk, omfattende smelting av råmaterialet ved oppvarmning av dette ved hjelp av elektronbombardement, ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale ved elektronbombardement i ett eller flere innbyrdes adskilte evakuerte områder med suksessivt avtagende absolutt-trykkfor fjernelse av flyktige forurensninger fra smeiten samt støpning av det rensede materiale, er kjent. Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse er i første rekke karakterisert ved at det smeltede materiale bringes til å danne en horisontal, langstrakt smeltedam med stor fri overflate, at den nevnte ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale avstedkommes ved hjelp av elektronbombardement mot smeltedammens frie overflate, og at smeltet råmateriale tilføres smeltedammen ved dennes ene ende innenfor et område som ved hjelp av en stort sett tverrgående skillevegg holdes adskilt fra det, henholdsvis de etter-følgende raffineringsområder, idet det rensede materiale føres bort fra smeltedammen ved dennes andre ende, hvorved det smeltede materiale bringes til å flyte i smeltedammens lengderetning.

En vakuumovn av den type som oppfinnelsen angår omfatter et vakuumtett rom eller hus, organer for evakuering av dette, midler til ved hjelp av elektronbombardement å oppvarme og smelte råmaterialet som er innført i ovnsrommet, midler for ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale i ett eller flere innbyrdes adskilte, evakuerte områder med suksessivt avtagende absolutt-trykk for fjernelse av flyktige forurensninger fra smeiten, samt midler for støpning av materialet som er smeltet og raffinert i ovnen. Ifølge denne oppfinnelse er en slik ovn for ut-førelse av den nevnte fremgangsmåte i hovedsaken karakterisert ved at det i rommet eller huset finnes en avkjølt tank med stor åpen overflate og med en innløpsende plassert innenfor området for materialtilfør-selsorganer og en utløpsende plassert ved tankens motsatte ende, og at det mellom de to ender av tanken er anordnet en i hovedsaken vertikal, dampsperrende skillevegg som strekker seg ned under nivået for det smeltede materiale i tanken og oppdeler rommet i et smeltekammer og et raf-fineringskammer samt at det er anordnet organer for evakuering av raffineringskammeret til lavere trykk enn trykket i smeltekammeret, og endelig organer for ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale i raffineringskammeret ved hjelp av elektronbombardement.

Oppfinnelsen anvender således blant annet anordninger for dannelsen av flere evakuerte soner eller kamre. I et første av disse kamre oppvarmes og smeltes det metall som skal behandles ved elementærpartikkelbombardement, hvoretter det således smeltede metall kan renne gjennom hele ovnen ifølge oppfinnelsen. Det nevnte første vakuumkammer er atskilt fra ovns-rommets øvrige del, idet også en første del av den fri overflate av metallsmelten bibeholdes i det første kammer, slik at slike relativt lette forurensninger, som flyter opp til den fri overflate av smeiten, uten vanskelighet kan fjernes i dette kammer. Det smeltede metall, eller flytende anode som det også kalles, passerer deretter gjennom et andre evakuert kammer, i hvilket det oppvarmes ytterligere ved flere ganger å bombarderes med elementærpartikler, som f. eks. elektroner eller andre ladnings-bærere. Ved en kontinuerlig og rask evakuering av det andre kammer, fjernes flyktige forurensninger, som stiger opp fra det ytterligere opphetede metall under dettes passasje gjennom kammeret. Dette andre kammer kan videre være oppdelt i flere atskilte vakuumtrinn. Det flytende metall føres deretter til en f. eks. vannkjølt støpe-form eller lignende for støpning av et stø-pestykke av ønsket størrelse og form. I et tredje vakuumkammer i ovnen er elemen-tærpartikkelradiatorene innesluttet. Dette kammer holdes ved det høyest oppdrevne vakuum av alle tre kamre, og står i forbindelse med ovennevnte første og andre vakuumkamre bare gjennom smale åpninger eller spalter i de skillevegger som avgrenser det tredje vakuumkammer. På denne måte oppnåes ifølge oppfinnelsen optimal driftseffektivitet i hvert av de tre atskilte kamre i ovnen, dvs. det første smeltekammer, som ved hjelp av en dampavskjerm-ende skillevegg er atskilt fra den øvrige del av ovnsrommet, et ekstraoppvarmnings- eller arbeidskammer, i hvilket det smeltede metall renner langs en langstrakt bane for flere ganger å bombarderes med elementærpartikler, slik at dets temperatur stiger i nødvendig grad i løpet av en ønsket pe-riode for raffinering, samt et tredje, høy-evakuert kammer, som inneholder elementærpartikkelstrålerne, f. eks. elektronkanoner, slik at disse blir maksimalt beskyttet, og får den lengst mulige levetid og forbedrede driftsegenskaper. I det første smeltekammer er det anordninger for bortføring eller bortpumping av kondenserte forurensninger, og i det annet kammer, arbeidskammeret, er det anordninger for bortpumping av fordampede eller ukondenserte forurensninger.

Som ytterligere fordeler av spesiell in-teresse skal nevnes en langt oppdrevet raffinering i løpet av en eneste passasje av materialet gjennom ovnen. En generelt rektangulær grunn «tank» anvendes for å opp-ta det smeltede materiale, som fortrinnsvis bringes til å beskrive en meanderformet bane langs denne tank, for at den fri overflate, og behandlingstiden skal bli så store som mulig med hensyn til den for ovnen bestemte produksjonshastighet. Denne smelte med dens store fri overflate oppvarmes og omrøres for derved å frembringe maksimal fjernelse av okkluderte gasser og flyktige forurensninger, uten at de eldre anordningers begrensning av den tilgjenge-lige oppvarmningstid, derved at den utma-tede mengde berodde på størrelsen av ende-overflaten av den støpte gjenstand, som metallet drypper ned på.

Noen som eksempler valgte utførelses-former for oppfinnelsen skal nu beskrives nærmere i forbindelse med vedlagte teg-ninger, på hvilke: Fig. 1 er et vertikalt lengdesnitt, delvis i sideriss som viser en utførelsesform av den forbedrede vakuumovn ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser ovnen i horisontalsnitt

langs linjen 2—2 på fig. 1.

Fig. 3 viser i vertikalt lengdesnitt langs linjen 3—3 på fig. 4 en av de elektronkanoner som kan anvendes i ovnen ifølge fig. 1, hvor de er antydet bare i blokkform. Fig. 4 viser i grunnriss elektronkanonen ifølge fig. 3. Fig. 5 viser i vertikalt lengdesnitt en dobbelt elektronkanon, som kan anvendes i ovnen ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser skjematisk en elektronkanon av samme konstruksjon som vist på fig. 5, men med en noe forskjellig elektron-strålefokusering. Fig. 7 viser i vertikalt lengdesnitt, delvis i sideriss en annen utførelsesform for vakuumovnen ifølge oppfinnelsen, som er spesielt hensiktsmessig for smeltning, raffinering og støpning av høytemperaturme-taller. Fig. 8 viser ovnens «tank», som inneholder en metallsmelte, og illustrerer dessuten en anordning for å bringe de bombarderende elektronstråler til å stryke over den fri overflate av smeiten i ovnen. Fig. 9 er et partielt lengdesnitt gjennom en ovn ifølge en ytterligere utførel-sesform for oppfinnelsen, og

fig. 10 viser skjematisk en serie-tank-ovn ifølge oppfinnelsen,

Oppfinnelsen skal nu først beskrives i forbindelse med fig. 1 og 2, som viser en særlig hensiktsmessig utførelsesform, av den foreliggende vakuumovn, som i første rekke er bestemt for smeltning, raffinering og støpning av metaller med relativt lavt smeltepunkt. Ovnen er forsynt med et generelt rektangulært smeltekar i form av en tank 11, som er plasert i et vakuumtett ovnshus 12. Denne tank kan bestå av en ytre, vannkjølt mantel 13, og en indre høy-temperaturforing 14, idet et skikt 16 av isolasjonsmateriale er anbragt mellom foringen og mantelen. Under mantelens 13 bunn er det anordnet hensiktsmessige støt-teorganer, slik at tanken på den antydede måte hviler horisontalt i vakuumovnshuset 12. Ovnshuset 12 er innvendig oppdelt i tre atskilte kammere 17, 18 og 19 (fig. 1) ved hjelp av dampsperrende skillevegger 21 og 22, som skal beskrives nærmere i det føl-gende. Den ovenfor angitte ovnstank strekker seg inn i de to atskilte kamre 17 og 18, og der er anordninger for innmatning av utgangsmateriale 23 i kammeret 17 over tanken, og avsmeltning av gods fra dette materiale, slik at det smeltede materiale drypper eller renner ned i tankens åpne overside. Beskiknings- og støtteanordninger for utgangsmaterialet kan være utført og anordnet på mange forskjellige måter, og man kan f. eks. foreta beskikningen enten vertikalt, heldende eller horisontalt, alt etter ønske. Ifølge fig. 1 tillempes horisontal beskikning av smeltegodset, som her ut-gjøres av en horisontal stang 23, som hviler på et vannkjølt bord 24, og står i inngrep med en beskikningsanordning, som regu-lerbart skyver smeltestangen inn i kammeret 27 over tanken, alt ettersom materialet avsmeltes fra smeltestangens fremre ende 27. Smeltestangen kan enten være plasert i sin helhet inne i ovnshuset, eller også passere ut fra dette gjennom en vakuumlås 26, som er skjematisk illustrert. Da selve smeltegodset ikke inngår i foreliggende oppfinnelse i annen henseende enn hva angår plasseringen av det i forhold til ovnen for-øvrig, er disse deler av ovnen sløyfet.

Som angitt i det foregående er vakuumhuset oppdelt i tre atskilte kamre ved hjelp av dampavsperrende skillevegger, og disse kamre holdes ved forskjellig høyt oppdrevet vakuum. Smeltningen av utgangsmaterialet når dette mates inn over tanken i kammeret 17, er forbundet med en betydelig utvikling av gasser og damper, som skriver seg fra det smeltede metall, og med dette blandede forurensninger som drypper ned i tanken. Evakueringen av kammeret 17 skjer ved hjelp av hurtigroterende vakuumpumper, av hvilke en er illustrert og betegnet med 31. Ved anordningen av evakueringsorganer med tilstrekkelig kapasitet, opprettholdes i kammeret 17 et relativt høyt vakuum, f. eks. svarende til et absolutt trykk av 1—2 \ i Hg, til tross for at det som nevnt utvikles betydelige mengder gasser og damper under den første smeltning av utgangsmaterialet. Kammeret 17 er atskilt, fra ovnens øvrige vakuumkamre 18 og 19 med ovennevnte dampav-skjermende skillevegg 21, som strekker seg hovedsakelig vertikalt og på tvers fra taket av ovnshuset 12, og dypper med underkanten av et mellomparti ned i den metallsmelte 33, som dannes i tanken ved avsmeltning av utgangsmaterialet. Skilleveggen 21 strekker seg også rundt utsiden av tanken og tett inntil innsiden av ovnshusets 12 sidevegger og bunn, mens nevnte mellomparti av skilleveggen avgrenser en åpning, som er i tanken, gjennom hvilken smeiten kan passere. Tetning skaffes her ved at nevnte mellomparti av skilleveggen strekker seg ned i smeiten, hvorunder den del 34, som således dypper ned i badet, kan utgjøres av en særskilt del av høytempera-turmaterialet, f. eks. høytemperaturmetall.

Den opprinnelige smeltning av utgangsmaterialet i kammeret 17 frembringes ved at en eller flere stråler av elementærpartikler rettes mot frontoverflaten av utgangsmaterialet, når dette mates inn over tanken. Således vil smeltestrålen 36 komme til å bestå av f. eks. elektroner eller ioner, som frembringes og slynges ut av en partikkelkilde «elementærpartikkelkanon» 37, som er anbragt i vakuumkammeret 19 på motsatt side av skilleveggen 21 mot kammeret 17. Partikkelstrålen 36 fokuseres gjennom en liten åpning 38 i denne skillevegg, og hvis man, slik som det skal beskrives nærmere i det følgende, gjør denne åpning så liten som mulig, blir det mulig å opprettholde forskjellig store gass-trykk på begge sider av denne skillevegg.

Når utgangsmaterialet således ved partikkelbombardement er oppvarmet slik at det smelter og drypper ned i tanken, vil visse av de forurensninger som befinner seg i metallet, flyte på smeiten i form av et skum 39. Da underkanten eller delen 34 av skilleveggen 21 strekker seg ned under den fri overflate i tanken av metallsmelten 33, vil det innsees at dette flytende skum ikke kan bre seg ut langs tanken, men i stedet vil holdes tilbake i kammeret 17, hvor det hviler på den fri overflate av den del av smeiten som befinner seg i dette kammer. Ovnen er forsynt med en anordning 41 (fig. 2) for periodisk å fjerne dette skum fra metallsmelten. Skummeapparatet 41 er hensiktsmessig forsynt med en skumlinjal eller skumrake, ved hjelp av hvilken det flytende skum fjernes fra smeltens fri overflate, og som er forsynt med en gjennom ovnshuset vakuumtett ført stang, som kan drives frem og tilbake ved hjelp av en vilkårlig hensiktsmessig regulerbar drivan-ordning. Skummet skyves derunder av skumlinjålen over i en skumrenne, hvorfra det renner inn i en skumsamlingsbeholder eller -sump 42, fra hvilken skummet kan avtappes eller på annen hensiktsmessig måte transporteres ut fra ovnen. Dette kan f. eks. foregå gjennom et tømningsrør 43, hvis skummet er tilstrekkelig lettflytende, ellers må man bruke andre slags anordninger for å fjerne den mere eller mindre halvfaste partikkelmasse. Det nevnte tøm-ningsrør 43 skal naturligvis være anbragt nær samlingsbeholderens eller sumpens 42 bunn, og anordnet som en væskelås for å bibeholde vakuumet i ovnens kammer 17.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse skal således utgangsmaterialet, som skal behandles, først smeltes i et vakuumkammer som befinner seg i ovnen, og som er atskilt fra ovnsrommet forøvrig. Det således smeltede metall bringes deretter til å renne frem langs den åpne tank 11 for i denne å oppvarmes ytterligere i det øyemed å fordampe og avdrive gjenværende forurensninger og således oppnå en øket renhetsgrad hos materialet, f. eks. metall. Alle ifølge foreliggende oppfinnelse anvendte elementærpartikkelkanoner for oppvarmningsøyemed er plasert i vakuumkammeret 19, hvor det høyeste vakuum som er i noen del av ovnen opprettholdes. Dette kammer 19 er atskilt fra det i det foregående beskrevne smeltekammer 17 ved hjelp av en skillevegg 21, og fra ovnens ar-beids- eller tankkammer 18 ved hjelp av den generelt horisontale dampavsperrende skillevegg 22, som strekker seg langs ovnen ovenfor tanken. I kammeret 19 er anbragt flere strålekilder av den angitte art, f. eks. elektronkanoner 51, som er skjematisk antydet på fig. 1, og av hvilke hver og en ut-sender minst en elektronstråle 52, som fokuseres gjennom en smal åpning 53 i skilleveggen 22. Disse elektronkanoner kan være montert umiddelbart oppå skilleveggen 22, som tjener som tak for ovnens tank- eller arbeidskammer, hvor den hovedsakelige raffinering av metallet gjennomføres, og samtidig som bunn i det kammer 19, hvor elektronkanonene er plasert, og som kalles

«varmegeneratorkammeret». Evakueringen

av kammeret 19 kan foregå ved hjelp av et hurtigroterende vakuumpumpeaggregat 54, som står i forbindelse med kammeret 19 gjennom ovnshusets 12 vegg, og er anordnet til i kammeret 19 å opprettholde et vakuum av størrelsesordenen 0,02—0,2 ^ Hg. Por å kunne oppnå, og deretter bibeholde et så høyt oppdrevet vakuum i kammeret 19 er det absolutt nødvendig å begrense stør-relsen av åpningene mellom kammeret 19 og de øvrige kamre, hvor man arbeider ved

lavere vakuumverdier. Dette muliggjøres

ifølge foreliggende oppfinnelse ved at man begrenser størrelsen av de for innslipning av elektronstrålene i arbeidskammeret 19 bestemte åpninger 53 til et minimum, likesom også størrelsen av en for samme formål tjenende åpning 38, gjennom hvilken

varmegeneratorkammeret 19 står i forbindelse med smeltekammeret 17. Hva angår de hjelpemidler som kommer til anvendelse for å holde disse åpninger så små som mulig, vises det til den følgende beskrivelse av forskjellige mulige typer av elektronkanoner.

For en mere inngående betraktning av ovnens arbeidsmåte ved smeltning, raffinering og støpning av vedkommende metall, skal det bemerkes at mens utgangsmaterialet 23 smeltes og drypper ned i ovnstanken 11, dannes et bad av smeltet metall, som strekker seg langs hele tanken, slik at dets fri overflate blir så stor som mulig. Mot den fri overflate av denne smelte rettes bombarderende elektronstråler med stort energi-innhold for ytterligere oppvarmning av metallet. Dette elektronbombardement tjener ikke bare til å holde metallet i smeltet tilstand, men dessuten også til ytterligere å øke metallets temperatur for å øke avdrivningen av fordampbare forurensninger i metallet. Denne virkning forsterkes ytterligere ved at smeiten på sin vei fra tankens beskikningsende til utmat-ningsenden utsettes for en temmelig kraftig omrøring. Denne omrøring frembringes herunder ved dannelsen av betydelige tem-1 peraturgradienter i smeiten, som oppnåes ved at den fri overflate av smeiten utsettes for elektronbombardement på relativt lo-kalt begrensede steder.

Med tankens beskikningsende menes naturligvis den ende i hvilken det først smeltede metall drypper ned fra utgangsmaterialet, mens tankens utmatningsende ligger ved den motsatte ende av tanken i metallets strømningsretning, og er forsynt med en anordning for tapning av smeltet metall i en støpeform. Som vist på fig. 1 strekker en støpetut eller tapperenne 61 seg fra tankens utmatningsende inn over en form 62, i hvilken det smeltede metall renner ned. For å holde metallet flytende i denne støpetut eller tapperenne, er dennes overside åpen, idet en elektronkanon retter en elektronstråle i rennens åpne overside, slik som antydet på tegningen. En annen elektronkanon retter en elektronstråle inn i den øvre åpne ende av formen 62, slik at det smeltede metall, som fra tanken renner ned i formen bombarderes ytterligere og oppvarmes i selve støpeformen. Dette medfører at det i formen opprettes en dam av smeltet metall i en skålformet fordypning, mens en streng av stivnet metall kontinuerlig kan trekkes ut gjennom formens lekeledes åpne nedre ende. Som vist på fig. 1 dannes det i formen 62 en stivnet støpestreng 63 av det smeltede metall, som gjennom tapperennen 61 fra tanken renner ned i formen. Denne støpe-streng kan på den viste måte passere gjennom bunnen av ovnshuset 12, og i praksis finnes det et rom med betydelig dybde under denne ovnsenden, slik at relativt lange støpestykker eller støpestrenger kan frem-stilles i en eneste operasjon, og kontinuerlig trekkes ut fra ovnen alt etter som metallet stivner i formen. Det vil uten videre innsees at strengens uttrekningshastighet må stå i forhold til den hastighet med hvilken utgangsmaterialets avsmeltning foregår, samt til den volumstrøm med hvilken smeltet metall fra tanken renner ned i den øvre ende av formen. Evakueringen av arbeidskammeret 18, som inneholder den største delen av tanken, i hvilken det raf-finerende elektronbombardement av metallsmelten skjer, samt strengstøpeanord-ningen ved utmatnings- eller tappe-enden av tanken, kan foretas ved hjelp av et hurtigroterende vakuumpumpeaggregat, som antydet skjematisk ved 64. Det vakuum som opprettholdes i arbeidskammeret 18, ligger et sted mellom det ekstremt høye . vakuum som opprettholdes i elektronkanonkammeret 19 og det lavere vakuum, som|

opprettholdes i ovnens smeltekammer 17.

I det foregående er det i korthet beskrevet en forbedret vakuumovn som er særlig hensiktsmessig for smeltning, raffinering og støpning av relativt lavtsmelten-de metaller, som f. eks. kobber. Ved behandling av kobber i denne ovn, utgjøres tankforingen fortrinnsvis av grafitt og oppvarmes ved kontakten med det smeltede

kobber, hvorved foringen tj ener til å opp-ta oxygen fra kobberet. Tankens mantel kan f. eks. bestå av kobber med innleirede eller utenpåliggende kjølevannsrør, mens

isolasjonsskiktet 16 mellom foringen og

[mantelen f. eks. kan bestå av en porøs

kullblokk. Skilleveggen 21 består i dette tilfelle av kobber, mens dens dyppekant 34

er utført av grafitt, og den andre skilleveggen 22 kan også bestå av kobber. Da det

oppnåes meget høye temperaturer i ovnen, er det hensiktsmessig å forsyne forskjellige organer som f. eks. skilleveggene mellom kamrene med kjøleanordninger, hvilket bekvemt kan skaffes ved å anbringe kjølevannsrør i varmeledende kontakt med disse. Ved behandling av kobber er fortrinnsvis også støpetuten eller tapperennen 61 fremstilt av grafitt.

For å skaffe en maksimal rensning av metallet i arbeidskammeret 18, er det en stor fordel å anordne en relativt lang strømningsbane for det smeltede metall i dette kammer. Denne strømningsbane kan forlenges ved å anordne tverrstilte skillevegger eller delevegger 66, som vekselvis strekker seg fra den ene langside av tanken til et punkt som ligger i noen avstand fra den andre langsiden, hvorved det dannes en meanderformet strømningsvei for det smeltede metall fra tankens innmat-ningsende til dens utløps- eller tappe-ende. Som angitt i det foregående, mates smeltegodset 23 bestående av relativt urent kobber inn i den bombarderende elektronstråle 36, slik at det oppvarmes og avsmeltes ovenfor tanken, og derved følgelig drypper ned i denne, hvorved tanken litt etter litt fylles med en langsomt frem-strømmende smelte 33 av kobber. På den fri overflate av den første del av smeiten i tanken, mellom dennes bakre ende og den i smeiten neddyppende skillevegg 21, blir de forurensninger i kobberet, som flyter opp til dettes fri overflate, og på tegningen er antydet som et skum eller lignende 39, tilbake på den fri overflate av kobbersmelten innen denne del av ovnen. Disse forurensninger fjernes ved at man ved hjelp av en skumlinjal eller rake eller lignende forskyver skummet over den fri overflate av kobbersmelten, og derunder soper med skummet ned i en oppsamlings-beholder, f. eks. dammen 42, og herunder skal det særlig bemerkes at den del av skilleveggen 21 som dypper ned i kobbersmelten, hindrer disse flytende forurensninger i å følge med smeiten langs tanken, slik at de ikke forårsaker noen forurensning av det etter raffineringen i ovnen støpte materiale.

Foruten at utgangsmaterialet 23 bombarderes med en elektronstråle for å smelte det, er det også anordninger for å sende ennu en elektronstråle inn i smeltekammeret 17 for ytterligere å oppvarme metallet i dette, og sikre at kobberet bibeholdes i flytende form i tanken. Åpningen i den nedre del 34 av skilleveggen 21 tillater kobber-smélten å passere i tankens lengderetning fra høyre mot venstre, hvorunder de i tanken anordnede skillevegger 66 frembringer en forlengelse av smeltens strømnings-bane, ved at smeiten tvinges til å følge en meanderformet bane fra tankens innmat-ningsende til dens utmatningsende. Etterat det smeltede kobber har passert gjennom skilleveggen 21, oppvarmes det ytterligere ved å bombarderes f. eks. med elektronstråler 52, som rettes mot den fri overflate av kobbersmelten i tanken. Ved denne ytterligere oppvarmning oppstår det temmelig sterke varmegradienter i kobbersmelten, hvorved denne utsettes for en betydelig omrøring ved konveksjon. Tilførslen av ytterligere varme til kobberet langs dettes forlengede strømningsbane og over hele dets fri overflate, medfører en meget betydelig rensning av kobberet, derved at en meget høy prosent av de fordampbare forurensninger i kobbersmelten derved avdrives fra denne. Disse forurensninger omfatter ikke bare slike forurensninger som fordampes ved temperaturer under kob-berets smeltepunkt, men dessuten også slike gasser som kan forefinnes innesluttet i råkobberet, som opprinnelig er blitt matet inn i ovnen. Ved denne viderebehandling, d.v.s. tilførsel av betydelige varmemengder til det smeltede kobber langs en relativt lang strømningsbane for kobberet, samt den kontinuerlige evakuering av rommet over kobbersmelten, slik at alle gasser og damper som avdrives fra kobberet, raskt føres bort fra dette rom, oppnåes en meget høy renhetsgrad eller raffinering av kobberet. Det således rensede kobber renner derefter ut fra raffineringstanken gjennom den åpne støpetut eller tapperennen 61 ved den venstre ende av tanken, og renner ned i den kjølte strengestøpeform 62, slik som vist på fig. 1. Ved å rette elementærpartikkelenergi, f. eks. i form av en elektronstråle 52 inn i tapperennen 61, sikres det at kobberet bibeholdes i flytende form i denne, og gjennom rennen kommer ned i støpefor-men. Videre er ovnen forsynt med en anordning til å rette elementærpartikkelenergi inn i den øvre åpne ende av formen 62. Ved kontinuerlig støpning i kokiller, stivner altid metallet ved bunnen av smeltedammen og støpestykkene kan være like feilfrie uten bruk av elektronstråler for oppvarmning av smeltens overflate i ko-killene.

De forskjellige konstruksjonsmateri-aler som kan anvendes i ovnen ifølge oppfinnelsen, når denne er bestemt til behandling f. eks. av kobber, er angitt i det foregående, og det skal igjen minnes om at det er særlig fordelaktig å fremstille tankforingen 14 og skilleveggene 66 av grafitt, fordi kobberet da befries for en betydelig surstoffmengde ved kontakten mellom den varme kobbersmelte og grafitten, som oppvarmes av smeiten. Hva angår di-mensjoneringen av en praktisk utførelses-form av en ovn for smeltning, raffinering og støpning av kobber, skal bemerkes at denne er utført slik at den rektangulære kobbersmelte i tanken får en lengde og en bredde, som er store i forhold til dybden av smeiten. Således kan tanken f. eks. ha en indre lengde av 180 cm og en bredde av 120 cm, hvorunder det smeltede metall, f. eks. kobber, bør ha en dybde av ca. 5 cm i tanken. Hva angår grafittskilleveggene i tanken, skal det bemerkes at disse er anordnet bare for å forlenge smeltens strøm-ningsbane mellom begge ender av tanken, og ikke utgjør noe absolutt karakteristisk trekk ved oppfinnelsen, men at de medfører fordelen ved en mere bestemt avgrensning av metallsmeltens strømningsbane, og samtidig frembringer en betydelig forlengelse av denne, og derved muliggjør en minsk-ning av tankens totale lengde i forhold til den plass som i ovnens lengderetning står til disposisjon for anordningen av hjelpemidler til elektronbombardement i forbindelse med raffineringen.

Tilførslen av varme-energi for den før-ste smeltning av det tilmatede råmateriale, og for den ytterligere oppvarmning av det smeltede metall, når dette renner frem langs tanken i ovnen, kan tilveiebringes ved hjelp av energirike stråler av elementærpartikler. Med hensyn til enkelheten med henblikk på generering og regulering er det herunder fordelaktig å anvende enten elektronstråler eller ionestråler. På fig. 1—3 er vist noen forskjellige typer av elektronkanoner, som er godt skikket for anvendelse i ovnen ifølge oppfinnelsen, og hva angår kriteriene på den derunder anvendte stråletype, er det av primær betydning at strålen kan fokuseres slik at den kan passere gjennom meget små åpninger i ovnens indre skillevegger. Da elektronik-ken nu er temmelig langt fremskredet, og det ikke byr på noen større vanskeligheter å generere og regulere resp. styre elektro-niske energistråler, skal det her antas som eksempel at det er elektronstråler som skal anvendes for tilførsel av varme-energi ved overflatebombardement av det materiale som skal behandles i ovnen ifølge oppfinnelsen.

Den på fig. 3 skjematisk illustrerte elektronkilde 71 omfatter en elektronemit-terende glødetråd eller glødekatode 72, som ligger i det minste delvis i en katode-skjerm 73, samt en foran katoden anbragt akselerrasjonselektrode 74. Ved å føre en glødestrøm av tilstrekkelig størrelse gjennom glødetråden 72, oppvarmes denne til elektronemisjonstemperatur, slik at den ut-sender en uhyre mengde elektroner. Aksel-lerasjonselektroden 74 holdes på et positivt potential i forhold til glødekatoden, og til-trekker derfor de emitterte elektroner, slik at disse danner en fra katoden utgående stråle (egentlig en strålebunt). Elektron-kilden 71 kan antas å utgjøre en elektronkanon, idet elektronene utsendes av denne i form av en rettet stråle. Elektronstrålen 76, som: kan antas å svare til hvilken som helst av elektronstrålene 52 på fig. 1, opp-viser en viss divergens i stråleretningen, og på figuren er derfor vist to divergente elek-tronbaner, som kan antas å utgjøre et par generatriser, som representerer elektron-strålens begrensningsflate.

Ved ovner som er oppvarmet med elektronstråler er det av vesentlig betydning at elektronkanonen beskyttes mot å bombarderes av positive ioner, som utvikles i ovnsrommet, likesom også mot damper og gasser, som ellers ville avsette seg på deler av elektronkanonen og innvirke skadelig på dennes arbeide eller til og med kunne sette den helt ut av funksjon. Ovnen ifølge foreliggende oppfinnelse kan arbeide kontinuerlig, og yter maksimal beskyttelse for elektronkanonene derved at elektronkanonkammeret 19 er helt atskilt fra ovnens to øvrige kammere 17 og 18, i hvilke det kan utvikles mengder av gasser og damper. Elektronkanonen 71 ligger et stykke til den ene siden for en relativt liten åpning 53 i den horisontale skillevegg 22. Elektronstrålen 76 avbøyes og fokuseres slik at den passerer gjennom denne lille åpning 53, hvilket skjer ved hjelp av et magnetfelt, som utvikles mellom et par polstykker 81 og 82 ved hjelp av en hensiktsmessig magnetspole 83, som er anbragt mellom to til-svarende ender av disse polstykker. Pol-stykkene kan f. eks. bestå av jern eller lignende, og ha formen av plane, avlange plater, som hviler på høykant på oversiden av skilleveggen 22, og ha sine fri ender rettet fra spolen 83 mot elektronkanonen 71, slik at magnetfeltet blir rettet tvers over den øvre munning av åpningen 53.

I motsetning til andre typer av elek1-tronstrålefokusering rettes elektronstrålen ifølge foreliggende oppfinnelse inn i et fra elektronkanonen sett konvekst magnetfelt, og ledes til et fokalpunkt, som ligger omtrent midt i åpningen 53. Strålen genereres i et område hvor magnetfeltet er relativt svakt, og styres gjennom et «tønne-formet» magnetfelt mot fokus i magnetfel-tets sterkeste del. Med denne type av stråle-styring oppnåes en sammentrengning av strålen fra sidene (se fig. 4) som følge av krumningen av de magnetiske feltlinjer, og de derav følgende avbøyningskrefter, som virker på elektronene. På denne måte oppnåes maksimal fokuseringsvirkning, hvilket er i høy grad ønskelig for at strålen skal kunne ledes gjennom en så liten åpning som mulig i skilleveggen 22. På denne måte kan dimensjonene av åpningen 53 begrenses til et absolutt minimum. Etterat elektronstrålen har passert gjennom åpningen 53, divergerer den (se fig. 3), og spres såleeds omtrent i konisk form, når den fortsetter nedover fra skilleveggen 22, og sluttelig treffer den fri overflate av metallsmelten i tanken.

På denne måte oppnåes således ifølge oppfinnelsen maksimal beskyttelse av elektronkanonene mot forurensning av stoffer, som, kommer fra ovnens tank- eller arbeidskammer. Særlig små åpninger er anordnet i de dampsperrende'skillevegger 21 og 22, hvorfor muligheten for at metalldamper skal trenge ut gjennom disse åpninger er meget liten. Dessuten minsker den store mengde elektroner som passerer fokus i de små åpninger 53 muligheten for at metall-damp skal stige opp gjennom disse åpninger, uten å ioniseres. Slike ioner, som passerer gjennom åpningene 53, kommer naturligvis inn i magnetfeltet, som har tilstrekkelig feltstyrke til å drive elektronene gjennom åpningen, mens feltstyrken ikke er tilstrekkelig til å avbøye ioner inn i elektronkanonen. Det finnes ingen som helst rettlinjete baner mellom damputviklings-stedene i ovnen og elektronkanonene, idet disse er plasert i en slik avpasset avstand i sideretningen fra åpningene 53 at slike baner er utelukket.

Skjønt anvendelsen av elektronstråle- i oppvarmning bare er beskrevet som et eksempel på tillempningen av oppfinnelsen, har det dog vist seg fordelaktig med en oppvarmning av denne art, idet meget tette elektronstråler kan fokuseres på den angitte måte gjennom særdeles små åpninger, f. eks. av størrelsesordenen 19 mm i firkant. For at det ikke skal oppstå noen bane med lav reluktans forbi det fokuser-ende magnetfelt, må skilleveggene 21 og 22 bestå av et umagnetisk materiale, f. eks. kobber, og det vil innsees at en viss mengde damp, som stiger opp fra smeiten i ovnstanken, kommer til å treffe disse skillevegger. Det er derfor fordelaktig å forsyne skilleveggene med kjøleanordninger, og en slik anordning er skjematisk illustrert i form av kjølerør 84, plasert i kontakt med skilleveggen 22 på fig. 3, hvorunder disse rør er innrettet til å føre kjølevann i slyn-ger tvers over undersiden av skilleveggen 22. Disse kjølerør kan imidlertid også pla-seres på oversiden av skilleveggen, ettersom hva som er mest hensiktsmessig av konstruktive hensyn fra tilfelle til tilfelle. Således er disse kjølerør f. eks. som vist på fig. 5, plasert på oversiden av skilleveggen 22 og i kontakt med denne.

Det er meget fordelaktig å forsyne ovnen ifølge oppfinnelsen med meget stor energi-utviklende elementærpartikkelstrålere for å kunne tilføre det smeltede metall i ovnen ønskelig store mengder varme-energi ved partikkelbombardement. En måte på hvilken man kan oppnå økede stråle-energimengder, er å mangfoldig-gjøre antallet av anvendte partikkelstrålere eller strålekilder. En måte å tilveiebringe dette på et illustrert på fig. 5, ifølge hvilken man anvender to atskilte elektronkanoner 91 og 92. Elektronkanonen 91 er derunder plasert i større avstand fra mag-netfeltets kraftsentrum enn elektronkanonen 92, hvorfor elektroner som er emit-tert av kanonen 91 kommer til å passere gjennom et svakere magnetfelt, og derfor avbøyes mindre av feltet, slik at de be-skriver mindre krumme baner. Dette illus-treres skjematisk ved elektronstrålegenera-trisene eller elektronbanene 93 og 94, som utgår fra den ene respektive den andre av de to elektronkanoners 91 og 92 glødekato-der. Det vil innsees at elektronstrålene fra begge elektronkanoner, hvis disse anbrin-ges i hensiktsmessig valgte stillinger, kan fokuseres på åpningen 53 i skilleveggen 22. Ved å anvende flere elektronkanoner, og fokusere disses samtlige elektronstråler gjennom en felles åpning, er det i overensstemmelse hermed mulig å redusere ener-giforbruket for de enkelte elektronkanoner, og allikevel oppnå et elektronbombardement med meget sterk energiutvikling.

Den i det foregående beskrevne elek-tronstrålefokusering, ifølge hvilken elektronene rettes inn i et konvekst eller tønne-formet magnetfelt, og passerer gjennom feitets sterkeste del for å fokuseres til meget lite tverrsnitt innen denne del, med-fører i praksis et strålens fokus fåes straks ovenfor skilleveggen 22 i stedet for midt i åpningen 53 i veggen. Dette er vist på fig. 6, hvor man ser at de to atskilte elektronstråler (svarende til 93 og 94 på fig. 5), fokuseres til et punkt som ligger midt over åpningen 53. Fig. 6 viser visse detaljer i overdreven stor målestokk, bare for å fore-bygge misforståelser angående strålefoku-seringen, da det i praksis viser seg at strålens resp. strålenes fokalpunkt ligger i meget liten høyde over skilleveggen, hvorfor åpningen 53 allikevel kan dimensjone-res meget liten.

I det foregående er beskrevet en særlig hensiktsmessig utførelsesform av ovnen, som egner seg spesielt for smeltning, raffinering og støpning av relativt lavtsmel-tende materialer av den art som nu er mere og mere alminnelig anvendt innen industrien. Som eksempel er det angitt at ovnen er særlig bestemt for behandling av kobber, men oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til behandling av konvensjonelle metaller. Tvertimot kan den anvendes like godt for smeltning, raffinering og støp-ning av alle andre typer av metaller, bl a. såvel jern- og nikkellegeringer som meget høytsmeltende metaller, d.v.s. høytempera-turmetaller, iblant kalt «ildfaste» metaller. Innen denne gruppe av høytemperaturme-taller finner man slike som har så ekstremt høyt smeltepunkt at deres egenskaper nær-mer seg de vanlige ildfaste keramiske ma-terialers. Blant metaller av denne type skal nevnes niob, hafnium, tantal, titan, zirkon og wolfram. Skjønt oppfinnelsens almin-nelige prinsipper kan tillempes like godt på alle typer av metaller, vil det innsees at visse modifikasjoner av ovnskonstruksjo-nen kan være ønskelig eller nødvendig fra det ene tilfelle til det annet, særlig når det gjelder behandling av metaller som først smelter ved temperaturer på tusener av grader, samt metaller som kan reagere kjemisk med visse konstruksjonsmateria-ler, f. eks. oxyder. På fig. 7 er vist en ut-førelsesform av ovnen, som egner seg særlig godt til behandling av høytemperatur-metaller.

Den på fig. 7 viste ovn ifølge oppfinnelsen inneholder en langstrakt, hovedsakelig rektangulær, relativt grunn tank 101, som i dette tilfelle består f. eks. av kobber, og er forsynt med en kjøleanordning, f. eks. i form av utborede vannkanaler 102. Denne langstrakte tank eller åpne beholder 101 er montert på hensiktsmessige sokler i et vakuumkammer 103. På samme måte som i den først beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen er ovnen på fig. 7, som det vil sees delt i tre atskilte vakuumkamre. Det første kammer 104 evakueres ved hjelp av et hensiktsmessig pumpeaggregat 106, og i dette kammer igangsettes den første smeltning av et utgangsmateriale eller smeltegods 107, som mates frem over det bakre endeparti av tanken 101. Også i dette tilfelle kan smeltegodset 107 i vertikal eller horisontal stilling mates inn i en elektronstråle 108, som smelter av råmaterialet, slik at det drypper ned i tanken.

En dampavsperrende, generelt vertikal skillevegg 109 atskiller vakuumkammeret eller smeltekammeret 104 fra den øvrige del av ovnsrommet. Denne skillevegg strekker seg fra ovnstaket ned i tanken 101, og omslutter også denne såvel fra sidene som fra bunnen, slik at smeltekammeret 104 er praktisk talt helt atskilt fra ovnsrommet forøvrig bortsett fra forbindelsen gjennom selve smeiten. I tanken er det en smelte av høytemperaturmetall, som man har fått ved avsmeltning av råmaterialet 107, og som følge av den relativt sterke kjøling av tanken 101 dannes det et stivnet metallskikt 111 på innsiden av bunnen og veggene i tanken. Ved kontinuerlig var-metilførsel til den fri overflate av den av neddryppendemetall bestående smelte i den del av tanken som befinner seg i smeltekammeret, f. eks. ved hjelp av en elektronstråle 108, bibeholdes et tynt skikt eller lag av metallet i smeltet tilstand over det stivnede metall 111 i den øvre del av tanken. Dette smeltede metall 112 renner fremover langs tanken fra dennes inn-matningsende til dens utmatningsende. Skilleveggen 109, som også kan bestå av et slikt materiale, som f. eks. kobber, og på vist måte er forsynt med anordninger for vannkjøling, rekker ned i det smeltede metallskikt 112, hvorfor det vil komme til å dannes en hylse 113 av stivnet metall omkring den nedadrettede kant av skilleveggen, som strekker seg ned i det smeltede metallskikt.

Fra den siden av skilleveggen 109 som vender bort fra smeltekammeret 104, avgrenser denne et annet vakuumkammer 116, som omgir tanken, hvorunder dette kammer, arbeidskammeret, ved en generelt horisontal skillevegg 117 er atskilt fra et elektronkammer 118, som befinner seg ovenfor i ovnen. Den metallsmelte i form av et tynt skikt 112, som renner fra tanken 101 mot dennes utløpsende, bombarderes på sin fri overflate av f. eks. elektronstråler 121. Dette ytterligere elektronbombardement tjener til å kompensere for varmetapene, og til å oppvarme metallet ytterligere til en ekstremt høy temperatur for fortsatt å fjerne fordampbare forurensninger i metallet. Det vil innsees at som følge av denne tilførsel av store varmemengder til den fri overflate av det smeltede metallskikt 112, og den samtidige bortføring av varme fra undersiden av dette metallskikt, oppstår meget store tem-peraturgradienter i smeiten, slik at denne utsettes for en temmelig kraftig omrøring under sin bevegelse langs tanken. Dette er meget fordelaktig, idet det fjernelsen av forurensninger fra metallet herved fremmes.

Ved utløpsenden er tanken forsynt med en vannkjølt støpetut eller tapperenne 122, gjennom hvilken smeltet metall renner ut av tanken og drypper ned i en vannkjølt strengstøpeform 123. Et hurtig-roterende vakuumpumpeaggregat 124 er innrettet til kontinuerlig å evakuere ovnens arbeidskammer 116, slik at det opprettholdes et meget høyt oppdrevet vakuum i denne del av ovnen, hvilket sikrer en rask bortføring av de gasser og damper som utvikles av det smeltede metall som behandles i kammeret og som er oppvarmet til en ekstremt høy, temperatur. Ved avkjøling av støpeformen 123 stivner det metall som drypper ned i denne fra tanken, og varme tilføres til den fri øvre overflate av metallet i formen, for å sikre at det opprettholdes en dam av smeltet metall over det forøvrig stivnede støpestykke i formen. Ved det kontinuerlige bombardement av den åpne oversiden av støpetuten eller tapperennen 122, gjennom hvilken det smeltede metall renner ut fra tanken, sikres at dette metall holdes i smeltet form under sin passasje gjennom tapperennen.

Påomtrent samme måte som beskrevet i det foregående er ovnen som er vist på fig. 7, forsynt med et kammer 118, i hvilket det opprettholdes et ekstremt høyt oppdrevet vakuum og hvilket kammer inneholder de bombarderende elementærpartikkelstrålere 131. En av disse strålere sender en rettet stråle 108 av elementærpartikler gjennom skilleveggen 109 for den første smeltning av råmaterialet 107, og for ekstra varmetilførsel til metallsmelten i det bakre endeparti av tanken. Flere andre strålere 131 sender rettede elemen-tærpartikkelstråler nedover gjennom små åpninger i den hovedsakelig horisontale skillevegg 117 for å bombardere den fri overflate av det smeltede metallskikt 112, når dette renner ned langs tanken. Denne ytterligere varmetilførsel tjener som nevnt til ytterligere å rense det behandlede metall. Andre elementærpartikkelstrålere 131, som er anbragt i høyvakuumkammeret 118, sender rettede stråler gjennom åpninger i skilleveggen 117 for å opprettholde smeltedammen på oversiden av det stivnede stø-pestykke 126, og for også å sikre en kontinuerlig utstrømning av smeltet metall gjennom ovnens tapperenne 122. Nevnte elementærpartikkelstrålere 131 kan f. eks. utgjøres av elektronkanoner med fokuser-ingsanordning av den art som er beskrevet i forbindelse med fig. 3 og 4. Videre er et hurtigroterende vakuumpumpeaggregat 132 forbundet med ovnens høyvakuumkammer 118 for å opprettholde et ekstremt høyt vakuum i dette, og også i dette tilfelle kan vakuumet være av størrelsesordenen 0,02— 0,2 p Hg.

Den på fig. 7 illustrerte utførelsesform av oppfinnelsen er som nevnt særlig egnet for behandling av jern- og nikkel-legerin-ger, samt høytemperaturmateriale, hvorunder det har vist seg at man med bare et meget tynt skikt av smeltet metall 112 som kontinuerlig passerer gjennom ovnen, kan raffinere vedkommende metaller i en slik utstrekning at en eneste passasje av materialet gjennom ovnen er tilstrekkelig til å få metaller av en renhetsgrad som hittil ikke har kunnet oppnåes. Særskilt skal det bemerkes at man med den kontinuerlige behandlingsprosess ifølge oppfinnelsen, som består i at det smeltede metall gjentatte ganger oppvarmes til meget høye temperaturer, på en forenklet måte oppnår resultater som det tidligere var mulig å oppnå bare med gjentatte passeringer av metallet som skulle raffineres gjennom høytemperaturovner av vakuumtypen. Det er et vel kjent faktum' at det er meget fordelaktig å utføre den opprinnelige smelting av det faste råmateriale i en vakuumovn under anvendelse av elektronstråleoppvarmning, og det har derunder vært ansett som nødvendig å omsmelte høytemperatur-metaller hvis man ville oppnå høyere renhetsgrad. Dette er av stor betydning innenfor mange områder #v den moderne tekno-logi og industrien, hvor de virkelige kje-miske egenskaper hos rene høytemperatur-metaller er av ytterst stor betydning. Til-stedeværelsen av til og med så små mengder forurensninger som noen få deler pr. million kan, når det gjelder visse metaller, forårsake meget betydelige forandringer av metallenes fysikalske egenskaper, hvorved metallet kan bli helt ubrukelig for visse øyemed. På den annen side kan en tilstrekkelig reduksjon av den prosentuelle mengde forurensninger, f. eks. oxygen, i mange høytemperaturmetaller, åpne en mengde nye, hittil utenkelige muligheter for disses anvendelse i fremstillingsproses-ser. Den ifølge oppfinnelsen foreslåtte vakuumovn byr på et hjelpemiddel for oppnåelsen av ekstremt høy grad av raffinering med en kontinuerlig prosess, hvor metallet bare behøver å passere en gang gjennom ovnen.

Foruten det ovenfor anførte skal bemerkes at oppdelingen av ovnen ifølge oppfinnelsen i atskilte kamre ved hjelp av avskjermende skillevegger i ovnsrommet er egnet til å begrense vanskelighetene i forbindelse med de i disse atskilte kamre gjennomførte operasjoner til et minimum. Den meget betydelige damp- og gassut-vikling som foregår i ovnens smeltekammer 104, hindres i å spre seg til andre deler av ovnen, hvor dampene og gassene ville kunne begrense rensevirkningen eller skade de elektronkanoner eller lignende, som anvendes for tilførsel av varme-energi ved elementærpartikkelbombardement. Derved at elementærpartikkelstrålerne f. eks. ved hjelp av den horisontale skillevegg 117 er avskjermet fra det kammer i hvilket gassene og dampene utvikles under raffineringen av metallet, fremmes disse stråleres arbeide betydelig, samtidig som deres levetid blir betydelig lenger. De vanskeligheter og problemer som forekommer ved eldre ovner, f. eks. med hensyn til elektronstråleoppvarmning, er praktisk talt helt overvunnet ved foreliggende oppfinnelse.

Et stort antall variasjoner og alternati-ver er naturligvis mulig med hensyn til ut-øvelsen av oppfinnelsen. Således kan det f. eks. under visse forhold være ønskelig å kunne variere den geometriske form av de bombarderende elementærpartikkel-stråler ved ovnens smeltetank, eller alternativt å flytte eller sveipe • disse stråler over den fri overflate av metallsmelten i ovnen. Dette kan skje på flere forskjellige måter, av hvilke en er illustrert på fig. 8. Ifølge denne figur, som viser tanken for ovnen ifølge fig. 7 i tverrsnitt, er et par magnetiske polplater 151 og 152 stillet på høykant inntil hver sin av tankens to sidevegger. Disse polplater strekker seg nedover under tanken til motsatte ender av en

magnetspole 153, som kan mates med hensiktsmessig magnetiseringsstrøm, slik at

det oppstår en magnetisk strøm gjennom polplatene og tvers over oversiden av tanken. Hvis spolen 153 mates med periodisk varierende strøm, får man mellom polplatene ovenfor tanken et magnetisk felt, som varierer periodisk i styrke, og eventuelt og-så endrer retning eller polaritet om så ønskes. Med et slikt varierende magnetfelt i banen for de elektronstråler 121 eller lignende, som er rettet nedad mot smeiten i tanken, kommer disse stråler til å avbøyes i varierende grad. Det er således mulig å sveipe strålene frem og tilbake på ønsket måte ved variering av den magnetiserings-strøm som tilføres spolen 153.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de i det foregående beskrevne utførelsesformer, som kan varieres på mange forskjellige måter for å oppfylle spesielle konstruktive eller funksjonelle krav og ønskemål. Således kan f. eks. mon-teringen av tanken foregå på flere forskjellige måter, likesom også ovnens vakuumhus eller mantel kan disponeres og utformes på forskjellige måter, særlig i øyemed å oppnå tilstrekkelig plass for uttrekking av støpestrenger i relativt store lengder ved ovnens utmatningsende. Således kan man f. eks. plasere selve ovnshuset i nivå med marken, og anordne en sjakt for uttrekking av støpestrenger fra. ovnen, men alternativt kan selve ovnen monteres i en over verkstedsgulvet værende stilling, slik at man får tilstrekkelig plass for uttrekking av støpestrengen under ovnshuset. Videre skal det nevnes at ingen av de elektriske systemer som kan anvendes i forbindelse med ovnen ifølge oppfinnelsen er illustrert eller beskrevet, fordi det elektriske system kan være av en mere eller mindre vanlig utførelse. Det vil innsees uten videre at nettaggregater med betydelig avgitt effekt må stå til disposisjon for kraftforsyning til de i ovnen anvendte elementærpartikkelstrålere. Dessuten må det forefinnes anordninger til mating av mag-netspoler for styring og fokusering av elementærpartikkelstrålerne, samt hensiktsmessige pumpeaggregater og rørledninger for det anvendte kjølemiddel for varme-bortføring, slik som beskrevet i det foregående. Vakuumpumpeaggregatene må ha meget stor kapasitet for å kunne opprettholde det nødvendige høye vakuum i de forskjellige vakuumkamre, særlig når man kan vente seg at det vil utvikles meget betydelige mengder gasser og damper i det minste i visse deler av vakuumhuset.

Foruten oppdelingen av vakuumovnen i tre atskilte vakuumkamre er det også . mulig å oppdele ovnens arbeidskammer, gjennom hvilket det smeltede metall passerer, i flere atskilte vakuumrom. På fig. 9 er vist en del av en vakuumpumpe, ved hvilken smeltet metall 33 renner gjennom flere, hver for seg evakuerte vakuumrom under behandlingsforløpet. Under anvendelse av den samme betegningsmåte som er gjort i fig. 1 omfatter ovnen ifølge fig.

9 en tank 11 med en vertikal- tverrstilt

skillevegg 21, som atskiller et smeltekammer 17 fra resten av det ovnsrom gjennom hvilket det smeltede metall passerer. Vertikale, tversgående skillevegger 66 strekker seg vekselvis til i nærheten av tankens ene resp. annen sidevegg, og frembringer en meanderformet slynget strøømningsbane for det smeltede materiale, hvorunder i det minste visse av disse skillevegger er forlen-get oppover og utover for å danne dampavsperrende skillevegger 66'. Disse vegger 66' strekker seg i likhet med skilleveggen

21 frem til tanken fra alle sider og er hver

og en forsynt med en åpning, hvis overkant rekker ned under den fri overflate av det smeltede metall 33 som strømmer frem gjennom ovnen. Raffineringskammeret blir på denne måte oppdelt i et antall innbyrdes atskilte rom 18 og 18', som er forsynt med hver sin evakueringsåpning 151. Ved en ovn av denne konstruksjon er det anordninger for separat evakuering av på hverandre følgende raffineringsrom, gjennom hvilke det smeltede metall 33 passerer, slik at det er mulig å frembringe et trinn-vis høyere og høyere vakuum i de på hverandre følgende rom, regnet i tankens lengderetning, og smeltens generelle strøm-ningsretning, hvorved det kan oppnåes maksimal raffineringseffekt på det smeltede materiale. Forøvrig kan ovnen ifølge fig. 9 tenkes å være konstruert på den måte som allerede er beskrevet i forbindelse med fig. 1 og 7.

Hvor det gjelder ekstremt store ovner, kan det være særlig fordelaktig å anordne flere tanker, gjennom hvilke det smeltede materiale passerer i tur og orden fra et bakre smeltekammer til en støpeform, i hvilken det raffinerte materiale støpes. Som angitt i det foregående er en forlengelse av strømningsbanen og den størst mulige utbredning av den fri overflate av det smeltede materiale meget fordelaktig for oppnåelsen av høy renhetsgrad. I tilfeller hvor meget store mengder materiale skal behandles i overensstemmelse med oppfinnelsen, overvinner anordningen av på hverandre følgende tanker, som passeres av det smeltede materiale i tur og orden uten avbrytelser, visse konstruktive og andre vanskeligheter, som ellers er forbundet med slik drift i stor målestokk. En ovn med flere raffineringstanker er skjematisk illustrert på fig. 10, hvor tre på hverandre følgende tanker lia, 11b og lic er forbundet med hverandre ved hjelp av tapperenner 61a, 61b idet den siste tank er forsynt med en tapperenne 61c, gjennom hvilken det sluttraffinerte materiale kan renne ned i en støpeform 62. På fig. 10 er naturligvis de fleste av ovnens detaljer sløyfet, men man ser at ovnen er forsynt med ett eller flere vakuumhus 12', som omslutter tankene, idet det naturligvis er hensiktsmessige vakuumpumpeaggregater for opprettelse av det nødvendige høyvakuum i ovnshuset. Enkelte deler eller kamre i huset kan være innrettet til å evakueres hver for seg, og være atskilte fra tilgrensende kamre, f. eks. ved hjelp av skillevegger, som på fig. 10 er antydet med strekede linjer, og er anordnet på den i det foregående beskrevne måte. Således er rommet omkring den første tank lia oppdelt i atskilte vakuumrom ved hjelp av slike skillevegger som er beskrevet i forbindelse med fig. 1, mens rommene omkring de øvrige tanker 11b og lic kan være oppdelt i atskilte vakuumrom ved hjelp av slike skillevegger som er angitt i forbindelse med fig. 9. Som angitt i det foregående er anvendelsen av flere tanker, anordnet slik at de tilsammen danner en eneste langstrakt strømningsbane, spesielt ønskelig ved meget store ovnsanlegg, men de her beskrevne forskjellige utførelsesfor-mer og slike variasjoner som uten videre vil innsees av fagmannen, kan kombine-res på vilkårlig ønsket måte for å tilpasses til alle forekommende driftsforhold, og for å overvinne spesielle problemer i forbindelse med raffinering og støpning av forskjellig slags materiale i varierende mengder.

Oppfinnelsen er således ikke begrenset til de her beskrevne utførelsesformer og variasjonene av disse, men kan modifise-res og varieres også på mange andre måter innenfor rammen av patentpåstandene.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig smelting, raffinering og støpning av materiale under vakuum i industriell målestokk, omfattende smelting av råmaterialet ved oppvarmning av dette ved hjelp av elektronbombardement, ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale ved elektronbombardement i ett eller flere innbyrdes adskilte, evakuerte områder med suksessivt avtagende absolutt-trykk for fjernelse av flyktige forurensninger fra

smeiten samt støpning av det rensede materiale, karakterisert ved at det smeltede materiale (33) bringes til å danne en horisontal, langstrakt smeltedam med stor fri overflate, at den nevnte ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale avstedkommes ved hjelp av elektronbombardement mot smeltedammens frie overflate, og at smeltet råmateriale tilføres smeltedammen ved dennes ene ende innenfor et område (17) som ved hjelp av en stort sett tverrgående skillevegg (21) holdes adskilt fra det, henholdsvis de etter-følgende raffineringsområder (18), idet det rensede materiale føres bort fra smeltedammen ved dennes andre ende, hvorved det smeltede materiale bringes til å flyte i smeltedammens lengderetning.

2. Vakuumovn for utførelse av fremgangsmåten ifølge påstand 1, hvilken ovn omfatter et vakuumtett rom, midler til å evakuere dette rom, midler til ved hjelp av elektronbombardement å oppvarme og smelte råmaterialet som er innført i ovnsrommet, midler for ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale i ett eller flere innbyrdes adskilte, evakuerte områder med suksessivt avtagende absolutt-trykk for fjernelse av flyktige forurensninger fra smeiten, samt midler for støpning av materialet som er smeltet og raffinert i ovnen, karakterisert ved at det i ovnsrommet eller -huset er anordnet en tank (11) med stor åpen overflate og med en innløpsende plassert innenfor området for materialtilførselsorganer (24) og en ut-løpsende plassert ved tankens motsatte ende, og at det mellom de to ender av tanken er anordnet en i hovedsaken vertikal, dampsperrende skillevegg (21) som strekker seg ned under nivået for det smeltede materiale (33) i tanken (11) og oppdeler rommet i et smeltekammer (17) og et raffiner-ingskammer (18) samt at det er anordnet organer (64) for evakuering av raffineringskammeret (18) til lavere trykk enn trykket i smeltekammeret (17), og endelig organer (51) for ytterligere oppvarmning av det smeltede materiale i raffineringskammeret (18) ved hjelp av elektronbombardement.

3. Ovn ifølge påstand 2, karakterisert ved at det i smeltekammeret (17) er anordnet et organ (41) som er innrettet til å forskyves langs overflaten av det smeltede materiale for å fjerne forurensninger som flyter på smeiten (fig. 2).

4. Ovn ifølge påstand 2 eller 3, karakterisert ved at den vertikale skillevegg (21) har i det minste en åpning (38) som er plassert i en viss avstand over tanken (11), og at det i raffineringskammeret (18) er anordnet en i det vesentlige horisontal skillevegg (22) som ligger på et nivå mellom den nevnte åpning (38) og tanken (11) og som sammen med rommet eller huset (12) avgrenser et kammer (19), i hvilket det er anordnet elektronkanoner (37, 51) som er innrettet til henholdsvis å utsende elektronstråler inn i smeltekammeret (17) gjennom åpningen (38) i den vertikale skillevegg (21) og mot badover-flaten i raffineringskammeret (18), gjennom i det minste en åpning i den horisontale skillevegg (22).

5. Ovn ifølge påstand 4, karakterisert ved at den omfatter organer (54) for evakuering av elektronkanonkammeret (19) til lavere trykk enn trykket i raffineringskammeret (18).

6. Ovn ifølge påstand 4 eller 5, karakterisert ved at evakueringsorga-nene er innrettet til å evakuere smeltekammeret (17) til et trykk som ikke er høyere enn 20 \ i Hg, elektronkanonkammeret (19) til et trykk ikke høyere enn 0,02 (i Hg og raffineringskammeret (18) til et mellomliggende trykk.

7. Ovn ifølge en av påstandene 2—6, karakterisert ved at tanken (11) har liten dybde i forhold til sin lengde og bredde, og at det i tanken er anordnet et antall loddrette skillevegger (66) som vekselvis er ført ut fra den ene og den annen av tankens to langsgående sidevegger og derved danner en langstrakt bølgeformet strømningsvei for det smeltede materiale (33) i tanken (11).

8. Ovn ifølge en av påstandene 2—7, karakterisert ved at raffineringskammeret har flere i hovedsaken vertikale skillevegger (66') som strekker seg ned i det smeltede materiale (33) i dette kammer og derved oppdeler kammeret i separate raffineringsområder, og at det er anordnet organer for evakuering av disse områder til trykk som avtar i materialets strømnings-retning (fig. 9).