WO2013093055A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektronenstrahl-schmelzofens - Google Patents
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- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
- C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
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Definitions
- the invention relates to a method for operating an electron beam focussing fens having a plurality of crucible means, which in each case at least one crucible with a movable by means of a trigger pot bottom for the withdrawal of solidifying moldings, wherein a distribution hearth is fed with melt from a furnace hearth and below a feeding of the crucible with melt from the distribution hearth takes place.
- the invention relates to a Elektronenstrahl- fen fen with a plurality of electron guns and with a plurality of crucible means and a furnace hearth with a plurality of outlet areas and a plurality of manifolds with a plurality of outlet areas, in each case one of several crucibles one Associated with the crucible means, wherein the outlet areas for feeding melt from the hearth hearth into a distribution hearth and the outlet areas for feeding of
- Melt serve from the distribution hearth in the crucible of a crucible.
- lumpy material is introduced into a smelting and transferred after melting in a fresh or oven hearth, in which the melt is refined.
- the melting of the material in the melting point and the refining of the melt by means of a plurality of
- Electron beam guns with which the melting point and the Frischherd (Refiningherd) can be acted upon.
- the furnace hearth is preferably provided on oppositely disposed sides with outlets, which serve to feed a distributor hearth, which is a crucible arranged upstream of one or more so-called dedusting posts, which each have a movable bottom crucible bottom and at trailing
- the invention makes use of the fact that the electron beam guns a targeted energy input into the various foci of the
- Electron beam furnace allow, in particular such that the respective distribution range associated outlet region of the
- Furnaces with electron beams for liquefaction or Maintaining the liquid state of the melt are acted upon, so that from this outlet region a melt flow in the associated distribution hearth erfo can.
- the crucible means is preceded by a distribution hearth fed with melt from the furnace hearth. such that the crucible of the
- Crucible devices are fed by the distribution with liquid melt, wherein a regulation of the melt feed into the distribution hearth or the crucible of a crucible on the
- the state of aggregation is changed by assigning it to a distribution hearth and / or the respective crucible
- Electron beam gun is applied.
- a distribution cooker when a distribution cooker is provided with a plurality of outlets, it is possible to provide with a distribution cooker a crucible means having a plurality of crucibles, each spout being associated with a crucible.
- the prints of the moldings in the crucibles can be made independently of each other, so for example by the fact that acting on the crucible bottoms drive means are operated separately.
- this can be carried out so that approximately at a standstill of a trigger device of a crucible, so for example the drive means of the crucible bottom, an automatic switching erfo lied, such that the energy directed to the crucible provided with the switched-off drive
- Electron beam gun from the outlet region of the distribution plate, which is intended for the deactivated crucible, is pivoted into the outlet region of the distribution plate for the pot to be filled.
- Outlet area for the first crucible device and charging the outlet region for the second distribution hearth to start the supply of melt in the second crucible means are provided.
- While the blocks of the first crucible device are on one side of the furnace hearth in the so-called "hot-topping phase" and then continue to cool after vo solid solidification of the melt on the surface and are removed later, then on the other side already new Blocks are built.
- each crucible device one or more
- Crucible which in turn are each provided with a trigger device, may have, it is possible to choose the shape or the cross section of the crucible means, so that in addition to rectangular crucibles and round or square crucibles can be used and can be easily replaced with each other ,
- a crucible means comprises a plurality of crucibles
- a cooling device which may be formed, for example, asdep latte and prevents the blocks from each other with heat , which could lead to uneven cooling conditions concerning the surfaces of the blocks.
- a cooling device so for example a cooling plate, may preferably be designed to be movable in order to be moved into a space between the end of the pot and the valve end can.
- Fig. 1 is a front view of an electron beam melting furnace with a hearth assembly; 2 shows a plan view of the hearth arrangement of the electron beam melting furnace illustrated in FIG
- a feeder 1 0 for supplying lumpy material with a stove assembly 1 1 is provided, which in turn is arranged above a crucible 12.
- a hearth chamber 13 Above a hearth chamber 13 are four electron beam guns 14, which allow exposure of the hearth assembly 1 1 with electron beams.
- the feeder 10 allows the supply of lumpy material in a melting point 15, which via a spout 16 by means of the injection of energy by the electron beam guns lent material lene material or continuously arranged in a below, nachfo lying as
- Oven hearth 17 designated fresh or Refiningherd promotes.
- the furnace hearth 17 has, on two opposite sides in each case, an outlet 1 8, which in each case enables the melt to be fed from the furnace hearth 1 7 into a distribution hearth 19 or 20.
- Distributor cooker 1 9 or 20 in turn has two outlets 2 1, which in each case allow a crucible 22, 23 to be filled with a crucible device 24 comprising in each case two crucibles 22, 23 in the case of the present exemplary embodiment.
- Electron beam gun 14 are energized, this outlet region 25, 26 can be kept liquid, so that a corresponding filling of the crucible 22, 23 simultaneously or alternatively or successively erfo can.
- This outlet region 25, 26 can be kept liquid, so that a corresponding filling of the crucible 22, 23 simultaneously or alternatively or successively erfo can.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektronenstahl-Schmelzofen sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Elektronenstrahl-Schmelzofens mit einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen (24), die jeweils zumindest einen Tiegel (22, 23) mit einem mittels einer Abzugseinrichtung verfahrbaren Tiegelboden zum Abzug von erstarrenden Formteilen aufweisen, wobei ein Verteilerherd (19, 20) mit Schmelze aus einem Ofenherd (17) gespeist wird und nachfolgend eine Speisung der Tiegel mit Schmelze aus dem Verteilerherd erfolgt, wobei die Regelung der Zufuhr der Schmelze vom Ofenherd in den Verteilerherd und/oder vom Verteilerherd in einen Tiegel einer Tiegeleinrichtung mittels einer Verflüssigung oder Verfestigung des aufgeschmolzenen Materials erfolgt.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Elektronenstrahl-Schmelzofens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektronenstrahl- Schmelzo fens mit einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen, die j eweils zumindest einen Tiegel mit einem mittels einer Abzugseinrichtung verfahrbaren Tiegelboden zum Abzug von erstarrenden Formteilen aufweisen, wobei ein Verteilerherd mit Schmelze aus einem Ofenherd gespeist wird und nachfolgend eine Speisung der Tiegel mit Schmelze aus dem Verteilerherd erfolgt.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Elektronenstrahl- Schmelzo fen mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahl-Kanonen und mit einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen sowie einem Ofenherd mit einer Mehrzahl von Auslaufbereichen und einer Mehrzahl von Verteilerherden mit einer Mehrzahl von Auslaufbereichen, die j eweils einem von mehreren Tiegeln einer Tiegeleinrichtung zugeordnet sind, wobei die Auslaufbereiche zur Einspeisung von Schmelze aus dem Ofenherd in einen Verteilerherd und die Auslaufbereiche zur Einspeisung von
Schmelze aus dem Verteilerherd in die Tiegel einer Tiegeleinrichtung dienen.
Im Betrieb eines Elektronenstrahl-Schmelzofens wird stückiges Material in einen Einschmelzherd eingebracht und nach dem Aufschmelzen in einen Frisch- oder Ofenherd überführt, in dem die Schmelze gefrischt wird. Das Einschmelzen des Materials im Einschmelzherd sowie das Frischen der Schmelze erfolgt mittels einer Mehrzahl von
Elektronenstrahlkanonen, mit denen der Einschmelzherd sowie der Frischherd (Refiningherd) beaufschlagbar ist.
Zur Überführung der Schmelze in Tiegeleinrichtungen, die ein Erstarren der Schmelze in Block- oder Plattenform ermöglichen, ist der Ofenherd an vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordneten Seiten mit Ausläufen versehen, die zur Speisung eines Verteilerherds dienen, der einer Tiegeleinrichtung vorgeordnet ist, die aus einem oder mehreren sogenannten Abzugstiegeln besteht, welche jeweils über einen nach unten verfahrbaren Tiegelboden verfügen und bei nachlaufender
Schmelze die Herstellung von„wachsenden" Blöcken oder Platten ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, das bzw. die einen effektiven und
insbesondere kontinuierlichen Betrieb eines Elektronenstrahl- Schmelzo fens ermö glicht. Insbesondere soll eine Speisung eines
Verteilerherdes und einer Tiegeleinrichtung mit Schmelze mit möglichst geringem apparativen Aufwand ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Die Erfindung macht davon Gebrauch dass die Elektronenstrahlkanonen eine gezielte Energieeinbringung in die verschiedenen Herde des
Elektronenstrahl-Schmelzofens ermöglichen, insbesondere derart, dass der dem jeweiligen Verteilerherd zugeordnete Auslaufbereich des
Ofenherds mit Elektronenstrahlen zur Verflüssigung bzw.
Aufrechterhaltung des flüssigen Zustands der Schmelze beaufschlagt werden, so dass aus diesem Auslaufbereich ein Schmelzfluss in den zugeordneten Verteilerherd erfo lgen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Elektronen- strahl-Schmelzofens mit einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen, die vorzugsweise mittels eines verfahrbaren Tiegelbodens einen Abzug von erstarrenden Formteilen, insbesondere Blö cke oder Platten, ermöglichen, ist den Tiegeleinrichtungen ein vom Ofenherd mit Schmelze gespeister Verteilerherd vorgeordnet, derart, dass die Tiegel der
Tiegeleinrichtungen, von dem Verteilerherd mit flüssiger Schmelze gespeist werden, wobei eine Regelung des Schmelzezulaufs in den Verteilerherd bzw. den Tiegel einer Tiegeleinrichtung über die
Beeinflussung des Aggregatzustands, flüssig bis fest, der Schmelze erfo lgt.. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.
Bevorzugt wird der Aggregatzustand dadurch verändert, dass der einem Verteilerherd und/oder dem j eweiligen Tiegel zugeordnete
Auslaufbereich des Ofenherd und/oder des Verteilerherds mit Energie, also insbesondere den Elektronenstrahlen der
Elektronenstrahlenkanonen, beaufschlagt wird.
Insbesondere dann, wenn ein Verteilerherd mit mehreren Ausläufen versehen ist, ist es möglich, mit einem Verteilerherd eine Tiegeleinrichtung zu versorgen, die über mehrere Tiegel verfügt, wobei jeder Auslauf einem Tiegel zugeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Abzüge der Formteile in den Tiegeln unabhängig voneinander erfolgen können, also beispielsweise dadurch, dass die auf die Tiegelböden wirkenden Antriebseinrichtungen separat betreibbar sind.
Verfahrenstechnisch kann dies so ausgeführt werden, dass etwa bei einem Stillstand einer Abzugseinrichtung eines Tiegels, also beispielsweise der Antriebseinrichtung des Tiegelbodens, eine automatische Umschaltung erfo lgt, derart, dass die Energie der auf den mit dem abgeschalteten Antrieb versehenen Tiegel gerichtete
Elektronenstrahlkanone aus dem Auslaufbereich des Verteilerherds, der für den abgeschalteten Tiegel bestimmt ist, verschwenkt wird in den Auslaufbereich des Verteilerherds für den zu befüllenden Tiegel.
Zum kontinuierlichen Betrieb mehrerer aus einem Ofenherd gespeisten Tiegeleinrichtungen ist es auch möglich, den Zulauf von Schmelze aus dem Ofenherd in einen der ersten Tiegeleinrichtung zugeordneten ersten Verteilerherd solange durchzuführen, bis eine erste definierte Blocklänge in der Tiegeleinrichtung bzw. den Tiegeln der Tiegeleinrichtung erreicht ist, und anschließend durch Beendigung der Beaufschlagung des
Auslaufbereichs für die erste Tiegeleinrichtung und Beaufschlagung des Auslaufbereichs für den zweiten Verteilerherd den Zulauf von Schmelze in die zweite Tiegeleinrichtung zu starten.
Während die Blöcke der ersten Tiegeleinrichtung auf der einen S eite des Ofenherds in der sogenannten„Hot-Topping-Phase" sind und dann nach vo llständiger Erstarrung der Schmelze an der Oberfläche weiter abkühlen und später entnommen werden, können dann auf der anderen Seite bereits neue Blö cke aufgebaut werden.
Abgesehen davon, dass j ede Tiegeleinrichtung einen oder mehrere
Tiegel, die wiederum j eweils mit einer Abzugseinrichtung versehen sind, aufweisen können, ist es möglich, hinsichtlich der Form bzw. des Querschnitts der Tiegeleinrichtungen zu wählen, so dass neben rechteckigen Tiegeln auch runde oder quadratische Tiegel eingesetzt werden können und einfach gegeneinander ausgetauscht werden können.
In dem Fall, dass eine Tiegeleinrichtung mehrere Tiegel aufweist, ist es auch möglich, diese mehreren Tiegel ein und derselben Tiegeleinrichtung
zum simultanen Abzug von mehreren Blöcken zu betreiben, wobei es in diesem Fall besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen den Blöcken bzw. den Tiegeln eine Kühleinrichtung eingebracht wird, die beispielsweise als Kühlp latte ausgebildet sein kann und verhindert, dass sich die Blöcke gegenseitig mit Wärme beaufschlagen, was zu ungleichförmigen Abkühlbedingungen betreffend die Oberflächen der Blöcke führen könnte. Eine derartige Kühleinrichtung, also beispielsweise eine Kühlplatte, kann vorzugsweise beweglich ausgestaltet sein, um auch in einen Raum zwischen Tiegelende und Ventilende bewegt werden zu können. Zur Lösung der genannten Aufgabe weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 7 auf.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 8 und 9.
Nachfo lgend wird Bezug nehmend auf die Zeichnung eine mögliche Variante zur Ausführung des Verfahrens mittels einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. l eine Frontansicht eines Elektronenstrahl-Schmelzofens mit einer Herdanordnung; Fig.2 eine Draufsicht auf die Herdanordnung des in Fig. l dargestellten Elektronenstrahl- Schmelzofens
Der in Fig. 1 dargestellte Elektronenstrahl-Schmelzo fen ist unterhalb einer Zuführeinrichtung 1 0 zur Zuführung von stückigem Material mit einer Herdanordnung 1 1 versehen ist, die wiederum oberhalb eines Tiegelsystems 12 angeordnet ist. Oberhalb einer Herdkammer 13 befinden sich vier Elektronenstrahlkanonen 14, die eine Beaufschlagung der Herdanordnung 1 1 mit Elektronenstrahlen ermöglichen.
Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, ermöglicht die Zuführeinrichtung 10 die Zuführung von stückigem Material in einen Einschmelzherd 15 , der über einen Auslauf 16 das mittels Beaufschlagung mit Energie durch die Elektronenstrahlkanonen eingeschmo lzene Material chargenweise oder kontinuierlich in einen unterhalb angeordneten, nachfo lgend als
Ofenherd 17 bezeichneten Frisch- oder Refiningherd fördert.
Der Ofenherd 17 weist an zwei gegenüberliegenden S eiten j eweils einen Auslauf 1 8 auf, der j eweils eine Einspeisung der Schmelze aus dem Ofenherd 1 7 in einen Verteilerherd 19 bzw. 20 ermöglicht. Jeder
Verteilerherd 1 9 bzw. 20 verfügt seinerseits über zwei Ausläufe 2 1 , die j eweils eine Befüllung eines Tiegels 22, 23 einer im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels j eweils zwei Tiegel 22, 23 umfassenden Tiegeleinrichtung 24 ermöglichen.
Je nachdem, ob ein oder beide den Tiegeln 22, 23 vorgeordnete Auslauf- bereiche 25 , 26 im Verteilerherd 19 bzw. 20 durch die zugeordnete
Elektronenstrahlkanone 14 mit Energie beaufschlagt werden, kann dieser Auslaufbereich 25 , 26 flüssig gehalten werden, so dass eine entsprechende Befüllung der Tiegel 22, 23 gleichzeitig oder alternativ oder nacheinander erfo lgen kann. Entsprechendes gilt für eine Beaufschlagung von Auslaufbereichen 27, 28 des Ofenherds 17, so dass über eine Verflüssigung oder Erstarrung der Schmelze im Auslaufbereich 27, 28 wahlweise eine Einspeisung von Schmelze in den Verteilerherd 19 oder 20 erfo lgen kann.
Claims
1. Verfahren zum Betrieb eines Elektronenstrahl-Schmelzofens mit
einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen (24), die jeweils zumindest einen Tiegel (22, 23) mit einem mittels einer Abzugseinrichtung verfahrbaren Tiegelboden zum Abzug von erstarrenden Formteilen aufweisen, wobei ein Verteilerherd (19, 20) mit Schmelze aus einem Ofenherd (17) gespeist wird und nachfolgend eine Speisung der Tiegel mit Schmelze aus dem Verteilerherd erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regelung der Zufuhr der Schmelze vom Ofenherd in den Verteilerherd und/oder vom Verteilerherd in einen Tiegel einer Tiegeleinrichtung mittels einer Verflüssigung oder Verfestigung des aufgeschmolzenen Materials erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regelung der Schmelzezufuhr dadurch erfolgt, dass zur Verflüssigung des Materials in einem dem Verteilerherd (19, 20) zugeordneten Auslaufbereich (27, 28) des Ofenherds (17) oder in dem dem jeweiligen Tiegel (22, 23) der Tiegeleinrichtung (24) zugeordne- ten Auslaufbereich (25, 26) des Verteilerherds zur Verflüssigung des Materials eine Beaufschlagung des Auslaufbereichs mit Elektronenstrahlen der Elektronenstrahlkanonen erfolgt und zur Verfestigung des Materials die Beaufschlagung beendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum kontinuierlichen Betrieb der Tiegel (22, 23) der Tiegeleinrichtungen (24) bei einem Stillstand der Abzugseinrichtung eines ersten Tiegels eine Umlenkung der Elektronenstrahlbeaufschlagung von dem Auslaufbereich (25) des Verteilerherds (19, 20), der dem ersten Tiegel (22) zugeordnet ist, auf einen Auslaufbereich (26) des Verteilerherds, der dem zweiten Tiegel (23) zugeordnet ist, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum kontinuierlichen Betrieb der Tiegel (22, 23) der Tiegeleinrichtungen (24) nach Erreichen einer ersten definierten Blocklänge in dem ersten Tiegel (22) eine Beendigung der Elektronenstrahl- Beaufschlagung des Auslaufbereichs (25) für den ersten Tiegel erfolgt und eine Beaufschlagung des Auslaufbereichs (26) für den zweiten Tiegel (23) beginnt.
5. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum kontinuierlichen parallelen Betrieb mehrerer Tiegel einer Tiegeleinrichtung (24) die den jeweiligen Tiegeln (22, 23) zugeordneten Auslaufbereiche (25, 26) gleichzeitig mit Elektronenstrahlen beaufschlagt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des parallelen Betriebs benachbarter Tiegel (22, 23) eine Kühlung eines zwischen den Tiegeln ausgebildeten Zwischenraums erfolgt.
7. Elektronenstrahl-Schmelzofen mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahl-Kanonen und mit einer Mehrzahl von Tiegeleinrichtungen (24) sowie einem Ofenherd (17) mit einer Mehrzahl von Auslaufbereichen (27, 28) und einer Mehrzahl von Verteilerherden (19, 20) mit einer Mehrzahl von Auslaufbereichen (25, 26), die jeweils einem von mehreren Tiegeln (22, 23) einer Tiegeleinrichtung zugeordnet sind, wobei die Auslaufbereiche (27, 28) zur Einspeisung von Schmelze aus dem Ofenherd in einen Verteilerherd und die Auslaufbereiche (25, 26) zur Einspeisung von Schmelze aus dem Verteilerherd in die Tiegel einer Tiegeleinrichtung dienen.
8. Elektronenstrahl-Schmelzofen nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Tiegel (22, 23) einer Tiegeleinrichtung (24) eine Abzugseinrichtung für einen Tiegelboden aufweisen, wobei die Abzugseinrichtungen der Tiegel voneinander unabhängig betreibbar sind.
9. Elektronenstrahl-Schmelzofen nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen zwei Tiegeln (22, 23) einer Tiegeleinrichtung (24) eine Kühleinrichtung angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011122112.7 | 2011-12-23 | ||
| DE102011122112 | 2011-12-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013093055A1 true WO2013093055A1 (de) | 2013-06-27 |
Family
ID=47563372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2012/076760 WO2013093055A1 (de) | 2011-12-23 | 2012-12-21 | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektronenstrahl-schmelzofens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2013093055A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113046567A (zh) * | 2019-12-26 | 2021-06-29 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种电子束炉连续整料进料箱 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2012
- 2012-12-21 WO PCT/EP2012/076760 patent/WO2013093055A1/de active Application Filing
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Legal Events
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