DE2054283A1

DE2054283A1 - Non-consumable electrode vacuum furnace - for reclaiming scrap metals

Info

Publication number: DE2054283A1
Application number: DE19702054283
Authority: DE
Inventors: Graham B Greensburg Akers Ronald R Pittsburgh Pa Brown (V St A )
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1969-11-06
Filing date: 1970-11-04
Publication date: 1971-05-13
Also published as: CA963517A

Abstract

Metals and alloys are melted in a refractory lined crucible by means of a non-consumable electrode operating inside a vacuum-tight chamber. Two chutes are used for adding further raw materials, and a second electrode prevents the build up of charge at the pouring lip. Electro-magnetic coils are used to give a circulary motion to the bath (10 to 100 rev/min with 30 rev-min being specified as best), so that lighter impurities are carried to the sides and the heavier ones sink to the bottom of the crucible, where they are embedded in the skull which forms on the lining. In one corner of the chamber is a mould into which the crucible can be tipped, and a third electrode can be used to keep the cast metal molten. Provision can also be made to withdraw and cool the cast metal on a continuous basis. The furnace is partic. suitable for reclaiming Ti, Zr, Nb, ta, Mo. W, and steel from scrap, and partic. W from WC scrap.

Description

Verfahren und Schmelzofen zum Reinigen von Metallen und Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Metallen und Legierungen und einen Schmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens, welcher eine Schmelzkammer und einen mit einem Ausgußrand versehenen und innerhalb der Schmelzkammer angeordneten Tiegel aufweist.Process and melting furnace for cleaning metals and alloys The invention relates to a method for cleaning metals and alloys and a melting furnace for performing this process, which is a melting chamber and one provided with a pouring lip and disposed within the melting chamber Has crucible.

Es sind bereits Ofen zum Schmelzen von Metallen, wie beispielsweise Titan, Zirkon, Niobium, Tantal, Molybdän, Wolfram, Stahl und deren Legierungen sowie Schrott von diesen Metallen und anderen schmelzbaren Materialien, für die verschiedensten Betriebsbedingungen gebaut worden, wobei das Lichtbogenschmelzen mittels abschmelzender und nichtabschmelzender Elektroden sowie das Elektronenstrahlechmell;en in Vakuum oder Inertgasatmosphäre bzw. nichtreaktionsfähiger Gas atmosphäre angewendet wird. Einige Nachteile des Lichtbogenschmelzens mit absohmelzenden Elektroden ergeben sich daraus, daß es schwierig ist, eine hohe Temperatur der Schmelze aufrechtzuerhalten, daß außerdem das Herstellen der Elektroden teuer ist und daß die Metallrückgewinnung aus Schrott schwierig ist. Insbesondere ergibt sich bei sogenannten Skull-Ofen, welche einen Tiegel aufweisen, in welchem eine Restschicht aus erstarrten Metall vorzugsweise am Boden und an den Seitenwänden aufrechterhalten wird, das Problem, daß diese Tiegelrestschicht dicker wird bzw. zu stark anwächst, wenn die Temperatur des Metallschmelzbades nicht auareichend hoch über dem Schmelzpunkt des Metalles gehalten wird. Darüberhinaus ist, wenn die Temperatur der Schmelze während des Gießens von Formgußstücken weit über dem Schmelzpunkt liegt, das sich ergebende Gußstück entsprechend besser, insbesondere dann, wenn kompliziert geformte Stücke gegossen werden. There are already furnaces for melting metals, such as Titanium, zirconium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, steel and their alloys as well Scrap of these metals and other fusible materials, for the most diverse Operating conditions have been built, with the arc melting means of fusible and non-melting electrodes as well as electron beam melting in a vacuum or inert gas atmosphere or non-reactive gas atmosphere is used. There are some disadvantages of arc melting with consumable electrodes from the fact that it is difficult to maintain a high temperature of the melt, that the electrodes are also expensive to manufacture and that the metal is recovered out of scrap is difficult. In particular, with so-called skull ovens, which have a crucible in which a residual layer of solidified metal preferably maintained at the bottom and on the side walls, the problem that this crucible residue layer becomes thicker or grows too much if the temperature of the molten metal bath not sufficiently high above the melting point of the metal is held. In addition, if the temperature of the melt during casting from Castings far above the melting point, the resulting casting accordingly better, especially when casting intricately shaped pieces.

Gegenwärtig werden die meisten im Vakuum erschmolzenen Materialien durch zwei gesonderte oder sogar völlig unterschiedliche Einschmelzzyklen doppelt geschmolzen. At present, most of the materials are vacuum melted doubled by two separate or even completely different melting cycles melted.

Mittels eines Ofens mit richtig ausgelegter nichtabschmelzender Elektrode ist es möglich, Metall in einem einzigen Schmelzschritt direkt aus dem Rohmaterial zu erschmelzen und Blöcke bzw. Gußstücke zu erzeugen, welche anschließend sofort weiterverarbeitet werden können.Using a furnace with a properly designed non-consumable electrode it is possible to melt metal directly from the raw material in a single melting step to melt and to produce blocks or castings, which then immediately can be further processed.

In dem letztgenannten Fall ergibt sich das Problem, daß ein relativ großes Bad aus geschmolzenem Metall im oberen Bereich eines Blockes innerhalb einer Gießform aufrechterhalten werden muß, in welche der Block entweder kontinuierlich oder intermittierend gegossen wird. In the latter case, there is a problem that a relative large bath of molten metal at the top of a block within a Mold must be maintained in which the block is either continuous or is poured intermittently.

Gewöhnlich verliert das geschmolzene Metall während des Gießens des Blockes beträchtlich an Wärme, wobei dieser Wärmeverlust noch durch die anschließende Berührung des Metalles mit der Blockgießform erhöht wird, so daß das Metall vorzeitig erstarrt und sich in dem Block Hohlräume und Luftadern ausbilden. Es ist deshalb erforderlich, insbesondere dann, wenn der Block kontinuierlich gegossen wird, daß ein relativ großes Schmelzbad oben auf dem Block so lange aufrechterhalten wird, bis dieser vollständig gegossen ißt. Beim Gießen von Formgußstücken ergibt sich das Problem, daß ein Gießtrichter auf ausreichend hoher Temperatur und vorzugsweise geschmolzen gehalten werden muß, so daß dem Gußstück nur entsprechend seiner Abkühlung Gießmetall zugeführt wird.Usually the molten metal is lost during casting Blockes considerably of heat, this loss of heat being compounded by the subsequent Contact of the metal with the block mold is increased so that the metal prematurely solidified and become voids in the block and develop air veins. It is therefore necessary, especially when the block is continuously cast will maintain a relatively large molten pool on top of the block for so long until it is completely poured. When casting molded castings results the problem that a sprue is at a sufficiently high temperature and preferably must be kept melted, so that the casting only according to its cooling Cast metal is supplied.

Es sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, um das Elektronenstrahlschmelzen zur Erhöhung der Schmelztemperatur zu verwenden, beispielsweise zum Sauberhalten des Gießmundstückes bzw. Tiegelschnabels und zum Aufrechterhalten eines Schmelzbades oben auf dem betreffenden Block bzw. GuBstück. Das Elektronenstrahlschmelzen ist jedoch nur dann zu diesem Zweck geeignet, wenn in der Schmelz- und Gießkammer ein niedriger Gasdruck von beispielsweise weniger als ?oim herrscht. Various attempts have been made to achieve this To use electron beam melting to increase the melting temperature, for example to keep the pouring mouthpiece or crucible tip clean and to maintain it a melt pool on top of the relevant block or casting. The electron beam melting however, it is only suitable for this purpose when in the melting and casting chamber a low gas pressure of, for example, less than? oim prevails.

Anderenfalls, d.h. bei höheren Gasdrücken, wird nämlich die Energie des Elektronenstrahls stark gestreut, so daß sie auf den Schmelzvorgang keinen Einfluß hat. Bei den niedrigenDrücken, welche für den Elektronenstrahlschmelzvorgang erforderlich sind, besteht außerdem der Nachteil, daß Legierungselemente mit niedrigem Verdampfungsdruck, wie beispielsweise Zinn, Aluminium und Mangan, verdampfen und dadurch die endgültige Legierungszusammensetzung der Blöcke verändern.Otherwise, i.e. at higher gas pressures, the energy of the electron beam so that it has no effect on the melting process Has. At the low pressures required for the electron beam melting process there is also the disadvantage that alloying elements with low evaporation pressure, such as tin, aluminum and manganese and thereby change the final alloy composition of the ingots.

Das Schmelzen mittels nichtabschmelzender Elektrode hat den Vorteil, daß es in einem größeren Druckbereich der Schmelzatmosphäre als das Elektronenstrahlschmelzen anwendbar ist, beispielsweise von 2 x 10 3 Torr bis über 760 Torr. Darüberhinaus ist die Elektrode bei richtigem Aufbau und Einsatz zum Umrühren der Schmelze und damit zum gleichmäßigen Verteilen der Wärme und der Legierungsmetalle innerhalb des geschmolzenen Metalles im Schmelzofen geeignet. Die Elektrode kann nämlich im Sinne einer Steuerung des Lichtbogens derart betrieben werden, daß ein Schmelzvorgang sowohl im Mittelbereich des Tiegels als auch an peripheren Stellen des Tiegels auftritt. Die nichtabschmelzende Elektrode erleidet dabei keinen Materialverlust, so daß das geschmolzene Metall nicht durch Elektrodenmaterial verunreinigt wird. Melting using a non-consumable electrode has the advantage of that it is in a larger pressure range of the melting atmosphere than electron beam melting is applicable, for example from 2 x 10 3 Torr to over 760 Torr. Furthermore is the electrode with the correct structure and use for stirring the melt and thus to evenly distribute the heat and the alloy metals within of the molten metal in the melting furnace. The electrode can namely in Sense of a control of the arc operated in such a way that a melting process occurs both in the central area of the crucible and at peripheral locations of the crucible. The electrode, which does not melt, does not suffer any loss of material, so that molten metal is not contaminated by electrode material.

Das geschmolzene Metall wird durch die Zusammenwirkung des Lichtbogenstromes mit dem Magnetfeld in der Schmelze umgerührt und dadurch die Homogenität sowohl der gwünschten Legierungskomponenten als auch der potentiellen Verunreinigungen in der Schmelze durch eine äußerst gleichmäßige Verteilung derselben sichergestellt. The molten metal is produced by the interaction of the arc current stirred with the magnetic field in the melt and thereby the homogeneity both the desired alloy components as well as the potential impurities in the Melt ensured by an extremely even distribution of the same.

Ein richtig ausgelegter Ofen für eine nichtabschmelzende Elektrode gestattet das Trennen von Verunreinigungen niedriger Dichte und hoher Dichte, welche in den Chargen-Materialien vorhanden sein können. Teilchen hoher Dichte versuchen sich unter der Einwirkung der Schwerkraft bzw.A properly designed furnace for a non-consumable electrode allows the separation of low density and high density impurities, which may be present in the batch materials. Try high density particles under the action of gravity or

von Zentrifugalkräften auf dem Boden bzw. von den Seitenwänden des Tiegels abzusetzen, wodurch sie zu einem Teil der Tiegelreßtschicht werden. Materialteilchen mit niedriger Dichte neigen dazu, zur Oberfläche des Schmelzbades aufzusteigen und sich zum Tiegelrand hinzubewegen, wodurch diese zu einem Teil eines "tragens" oberhalb der Schmelze werden bzw. wodurch ermöglicht wird, daß diese Teilchen während des Gießens abgeschöpft werden können.centrifugal forces on the floor or from the side walls of the Deposits crucibles, whereby they become part of the crucible tear layer. Material particles with low density tend to rise to the surface of the molten pool and move towards the edge of the crucible, making this part of a "wear" above the melt or which enables these particles during the Pouring can be skimmed off.

Beim Schmelzen mit nichtabschmelzenden Elektroden bildet sich gewöhnlich ein aus erstarrtem Metall und Verunreinigungen bestehender Kragen an den Tiegelwänden oberhalb der Schmelze aus. In großen Tiegeln wird der größte Teil der Lichtbogenenergie nur einer relativ kleinen Zone der Schmelze direkt unterhalb der Elektrode zugeführt. Dieser Nachteil kann durch Drehen bzw. Usually forms when melted with non-consumable electrodes a collar made of solidified metal and impurities on the walls of the crucible above the melt. Most of the arc energy is in large crucibles only fed to a relatively small zone of the melt directly below the electrode. This disadvantage can be caused by turning or

Verschieben der Elektrode in einer horizontalen Ebene oberhalb der Schmelzenoberfläche vermieden werden.Moving the electrode in a horizontal plane above the Melt surface can be avoided.

Aus der US-PS 2 303 973 ist bereits ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, bei welchem abschmelzende Elektroden (Kohle) im Schmelzteil des Ofens verwendet werden. Weiterhin ist aus der US-PS 2 763 903 eine Anordnung bekannt, bei welcher nichtabschmelzende Elektroden verwendet werden. Aus diesen beiden Druckschriften erhält der Fachmann jedoch keinen Hinweis darauf, auf welche Weise Verunreinigungen und Fremdteilchen aus dem geschmolzenen Metall entfernt werden können. US Pat. No. 2,303,973 already discloses a method and a device known in which consumable electrodes (carbon) are used in the melting part of the furnace will. Furthermore, from US Pat. No. 2,763,903, an arrangement is known in which non-consumable electrodes can be used. From these two publications however, the person skilled in the art does not get any indication of the manner in which impurities are present and foreign particles can be removed from the molten metal.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren bzw. eine Ofenanordnung anzugeben, mittels welchen es möglich ist, Verunreinigungen bzw. Fremdteilchen aus geschmolzenen Metallen zu entfernen. The object of the invention is to be achieved, a method or to specify a furnace arrangement by means of which it is possible to remove impurities or to remove foreign particles from molten metals.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Metallen und Legierungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das zu schmelzende Metall bzw. die zu schmelzende Legierung in einen Tiegel eingebracht wird, daß ferner in diesem Tiegel das Metall bzw. die Legierung durch einen von einer nichtabschmelzenden Elektrode ausgehenden Lichtbogen geschmolzen wird und daß im Bereich der Schmelze ein mit dem Strom in dem von der Elektrode ausgehenden Lichtbogen zusammenwirkendes Magnetfeld aufgebaut wird, wodurch die Schmelze im Tiegel mit relativ hoher Geschwindigkeit derart um eine durch den Tiegel hindurchgehende vertikale Achse herum in Drehung versetzt wird, daß jeweils niedrigere Dichte aufweisende Verunreinigungen und Fremdteilchen zur Oberfläche der Schmelze aufsteigen, wo sie infolge der Drehbewegung der Schmelze zur Tiegelwandung hinbefördert werden, und daß jeweils höhere Dichte aufweisende Verunreinigungen und Fremdkörper auf den Boden des Tiegels absinken und dort eine Bodenschicht bilden. In order to achieve this object, the invention includes a method for cleaning metals and alloys, which is characterized in that the metal or alloy to be melted is placed in a crucible is that further in this crucible the metal or the alloy through a an arc emanating from a non-consumable electrode is melted and that in the area of the melt a current in the area of the melt emanates from the electrode Arc cooperating magnetic field is built up, whereby the melt in the Crucible at a relatively high speed such as one passing through the crucible is set in rotation around the vertical axis that each lower density Impurities and foreign particles rise to the surface of the melt, where they are are conveyed towards the crucible wall as a result of the rotational movement of the melt, and that higher density impurities and foreign bodies on the ground of the crucible sink and form a bottom layer there.

Weiterhin beinhaltet die Erfindung einen Schmelzofen zum Reinigen von Metallen und Legierungen, mit einer Schmelze kammer und einem mit einem Ausgußrand versehenen und innerhalb der Schmelzkammer angeordneten Tiegel, welcher gemäß der Erfindung durch Beschickungseinrichtungen, über welche das Metall in den Tiegel eingebracht wird, und durch eine nichtabschmelzende Elektrode gekennzeichnet ist, welche oberhalb des Tiegels angeordnet ist und einen Lichtbogen erzeugt, welch letzterer das Metall zum Schmelzen bringt und um eine durch den Tiegel hindurchgehende vertikale Achse herum in Drehung versetzt, wodurch jeweils eine niedrigere Dichte aufweisende Verunreinigungen und Fremdteilchen zur Oberfläche der Schmelze aufsteigen und durch die Drehbewegung der Schmelze zur Tiegelwand hinbefördert werden, und wodurch jeweils eine höhere Dichte aufweisende Verunreinngungen und Frendteilchen auf den Boden des Tiegels absinken und dort eine Bodenschicht bilden. The invention also includes a melting furnace for cleaning of metals and alloys, with a melt chamber and one with a pouring edge provided and arranged within the melting chamber crucible, which according to the Invention by charging devices, through which the metal in the crucible is introduced, and is characterized by a non-consumable electrode, which is arranged above the crucible and generates an arc, the latter melts the metal and around a vertical one passing through the crucible Axis rotated around, thereby each having a lower density Impurities and foreign particles to the surface of the melt rise and are transported to the crucible wall by the rotary movement of the melt, and thereby higher density impurities and frend particles, respectively sink to the bottom of the crucible and form a bottom layer there.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch einen Schmelzofen, innerhalb welchem ein mit einer Tiegelrestschicht versehener Tiegel und eine Gießform angeordnet sind, Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Ofenanordnung nach der Erfindung, Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Tiegels, und Fig. 4 eine Schnittansicht einer Einrichtung zur Verschiebung des unteren Elektrodenendes über die Oberfläche des geschmolzenen Metalles hin. Several embodiments of the invention are in the drawings and are described in more detail below. They show: Fig. 1 schematically a longitudinal section through a melting furnace, inside which a crucible residue layer provided crucible and a casting mold are arranged, Fig. 2 schematically shows a longitudinal section by a further embodiment of the furnace arrangement shown in FIG. 1 of the invention, FIG. 3 is an enlarged sectional view of another according to the invention Embodiment of the crucible, and FIG. 4 shows a sectional view of a device for Displacement of the lower end of the electrode across the surface of the molten metal there.

Fig. 1 zeigt einen Ofen 10, einen Tiegel 12, eine Vielzahl von Metallschmelzeinrichtungen, wie beispielsweise elektroden 14, 16, 18, und eine Gießform 20. Der Ofen 10 bildet eine im wesentlichen luftdichte Kammer, welche einen oberen Teil 11 und einen unteren Teil 13 sowie eine Deckenwand 15 aufweist, die gemeinsam eine Kammer 22 bilden, innerhalb welcher wahlweise bestimmte Atmosphären durch Anschließen an eine Vakuumquelle Uber einen Vakuumkanal 24 oder durch Einleiten eines Inertgases über einen in der Ofenwand gebildeten Kanal 25 gebildet werden können. Fig. 1 shows a furnace 10, a crucible 12, a plurality of metal melting devices, such as electrodes 14, 16, 18, and a mold 20. The furnace 10 forms a substantially airtight chamber, which has an upper part 11 and a lower Part 13 and a top wall 15, which together form a chamber 22, within which selectively determined atmospheres by connecting to a vacuum source Via a vacuum channel 24 or by introducing an inert gas through an in the Oven wall formed channel 25 can be formed.

Der Ofen 10 ist außerdem mit Einrichtungen zur Beschickung des Tiegels 12 mit Material, wie beispielsweise Schrott, Schwamm, Metallpulverbriketts, Masseln und Metall bzw. Material in stückiger Form, versehenes wobei diese Einrichtungen eine Schüttrinne 26 mit einem Chargierstempel 28 und zwei alternativ betätigbaren Ventilteilen 30 und 31 aufweisen, wobei die letztgenannten Ventilteile ermöglichen, daß das Metall in den Ofen eingeführt werden kann, ohne daß die Atmosphäre innerhalb der Kammer unzulässig beeinflußt wird. Die Beschickungseinrichtungen weisen außerdem einen Trichter 32 für das Einbringen von Schrott bzw. von Legierungselementen (mit einer Größe bis zu 5 cm im Durchmesser) in den Tiegel 12 auf. Der Trichter 32 ist mit einer Gasverschlußeinrichtung, beispielsweise von der Art der Ventilteile 30 und 31 versehen, welche verhindert, daß unerwünschte Gase, wie beispielsweise Luft, in die Kammer 22 eindringen, wenn diese in Betrieb ist, und welche außerdem zum Absperren bzw. Abpumpen dient und damit einen kontinuierlichen Ofenbetrieb ermöglicht. The furnace 10 is also provided with means for loading the crucible 12 with material such as scrap, sponge, metal powder briquettes, pigs and metal or material in lump form, provided with these devices a chute 26 with a charging ram 28 and two alternatively actuatable Having valve parts 30 and 31, the last-mentioned valve parts making it possible to that the metal can be introduced into the furnace without the atmosphere inside the chamber is inadmissibly influenced. The loading devices show aside from that a funnel 32 for the introduction of scrap or alloying elements (with a size up to 5 cm in diameter) in the crucible 12. The funnel 32 is with a gas closure device, for example of the type of valve parts 30 and 31, which prevents undesired gases, such as air, penetrate into the chamber 22 when this is in operation, and which also for Shutting off or pumping off is used and thus enables continuous furnace operation.

Der Tiegel 12 kann von irgendeiner Bauart sein, welche es ermöglicht, daß Metall geschmolzen und während einer Zeitspanne, welche eine Behandlung des geschmolzenen Metalles innerhalb der Kammer 22 ermöglicht, im geschmolzenen Zustand gehalten werden kann. Die Behandlung kann dabei das Schmelzen von Schrott, das Hinzufügen von Legierungselementen und das Ausscheiden potentieller Verunreinigungen bzw. das Extrahieren von Gasen aus der Schmelze beinhalten. The crucible 12 can be of any type which enables that metal melted and during a period of time that a treatment of the molten metal within the chamber 22, in the molten state can be held. Treatment can include melting scrap, adding of alloying elements and the elimination of potential impurities or the Include extracting gases from the melt.

Der Tiegel 12 hat eine halbkugelige Gestalt und weist eine sog. "Tiegelreßtschicht" (skull) auf, welche sich durch Erstarren des an der Tiegelwandung angrenzenden Schmelzmetalles ergibt. Außerdem ist der Tiegel mit einem Gießmundstück bzw. einem Tiegelschnabel bzw. einem Ausgußrand 34 versehen. Einrichtungen, welche zum Umrühren des geschmolzenen Metalles 36 innerhalb des Tiegels 12 dienen, weisen eine Feldspule 38 zur Erzeugung eines umkehrbaren magnetischen Gleichfeldes auf, wobei diese Spule auf der äußeren Oberfläche des Tiegels angebracht ist und das Magnetfeld innerhalb des geschmolzenen Metalles aufbaut, Die Elektrode 14 ist eine nichtabschmelzende Elektrode, welche ohne bzw. mit Einrichtungen versehen ist, die einen Umlauf des Lichtbogens an der Oberfläche am unteren Elektrodenende bewirken. Die bevorzugte Ausführungsform der Elektrode nach der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei innerhalb des unteren Endes der Elektrode 14 eine elektromagnetische Spule 17 vorgesehen ist. Wenn diese Spule 17 durch einen Gleichstrom erregt ist, baut diese um sich herum ein Magnetfeld auf, welches in das geschmolzene Metall 36 eindringt Die Zusammenwirkung des Magnetfeldes mit dem durch einen Lichtbogen 37 und das Metall 36 hindurchgehenden Strom bewirkt eine Drehung des geschmolzenen Metalles 36. Auf diese Weise kann das Metall im wesentlichen um die vertikale Achse der Elektrode 14 herum rotieren. Verunreinigungen, welche eine niedrigere Dichte aufweisen, steigen innerhalb der Schmelze auf und kreisen an der Schmelzenoberfläche solange, bis sie mit der Tiegelwandung bzw. mit deren Kragen in Berührung kommen und zu einem Teil desselben werden. Verunreinigungen und Fremdteilchen, welche höhere Dichten aufweisen, sinken auf den Boden ab und werden in Richtung auf die äußere periphere Zone des geschmolzenen Metalles in Bewegung gesetzt, wo sie sich mit der Tiegelrestschicht verbinden bzw. in diese eingebettet werden.The crucible 12 has a hemispherical shape and has a so-called "crucible tear layer" (skull), which is caused by solidification of the molten metal adjoining the crucible wall results. In addition, the crucible has a pouring mouthpiece or a crucible spout or a spout rim 34 provided. Devices which are used for stirring of the molten metal 36 serving within the crucible 12 have a field coil 38 to generate a reversible magnetic constant field, this coil is attached to the outer surface of the crucible and the magnetic field is inside of the molten metal builds up, The electrode 14 is a non-consumable Electrode, which is provided without or with devices that one cycle of the Create an arc on the surface at the lower end of the electrode. The preferred one Embodiment of the electrode according to the invention is shown in Fig. 3, wherein an electromagnetic coil 17 is provided within the lower end of the electrode 14 is. When this coil 17 is excited by a direct current, it builds around itself around a magnetic field which penetrates the molten metal 36 The interaction of the magnetic field with that passing through an arc 37 and the metal 36 Electricity causes the molten metal 36 to rotate. In this way, it can Rotate metal substantially about the vertical axis of electrode 14. Impurities, which have a lower density increase within the Melt and circulate on the surface of the melt until it is in contact with the crucible wall or come into contact with their collar and become part of it. Impurities and foreign particles, which have higher densities, sink to the bottom and are moving towards the outer peripheral zone of the molten metal placed where they connect with the remaining layer of the crucible or are embedded in it will.

Die Umlaufgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des geschmolzenen Metalles kann zwischen 10 U/min bis 100 U/min und vorzugsweise bei etwa 30 U/min liegen. Der Lichtbogen 37 wird durch Gleichstrom erzeugt. Die Elektroden 14, 16 und 18 stellen ihrer Polarität entsprechend Anoden dar, wodurch sowohl eine erosion des J.lektrodenmateriales als auch eine Verunreinigung des geschmolzenen Metalles verringert wird. The rotational speed or the rotational speed of the molten metal can be between 10 RPM to 100 RPM and preferably about 30 RPM. The arc 37 is generated by direct current. Place electrodes 14, 16 and 18 anodes according to their polarity, which causes erosion of the electrode material as well as contamination of the molten metal is reduced.

Während der Zeitspanne, während welcher sich das geschmolzene Metall 37 in dein Tiegel 12 befindet, erstarrt die Tiegelrestschicht des Metalles 36 zunSictst in der Nähe der Tiegelwandung. Durch geeignete Steuerung der Wärmezufuhr durch die Elektrode 14 wird diese Tiegelrestschicht 33 auf einer bestimmten Dicke gehalten und dadurch vermieden, daß das geschmolzene Metall an die Tiegelwandung gelangt und eine Verunreinigung der Schmelze durch Tiegelmaterial stattfindet und außerdem, daß eine zu dicke Tiegelrestschicht gebildet wird, welche einen Materialverlust bedeuten wUrde. Eine Stromzuftihrungsleitung 42 ist in herkömmlicher Weise vorgesehen und vervollständigt den Stromkreis über die Elektrode 14, das geschmolzene Metall 36 und den Tiegel 12. Aus der vergrößerten Schnittdarstellung in Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Tiegel 12 vorzugsweise einen Wassermantel 39 aufweist, in welchen ein Kahlmittel, wie beispielsweise Wasser, über einen Einlaßkanal 41 eingeleitet und über einen Auslaßkanal 43 wieder hinausgeleitet wird, Die Elektrode 16 ist eine Elektrode mit niedriger Leistung, welche zum Ausschmelzen des Gießschnabels verwendet wird. Außerdem dient diese Elektrode dazu, das Metall während des Gießens auf einer hohen Temperatur zu halten, Die Elektrode wird dabei kontinuierlich oder intermittierend eingesetzt, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des geschmolzenen Metalles 36 und davon, ob das Metall kontinuierlich oder intermittierend gegossen wird. Das geschmolzene Metall 36 hat das starke Bestreben, zu erstarren, und sich am Gießschnabel 34 anzusetzen und damit eine das Gießen behindernde Barriere zu bilden. Die Elektrode 16 hat deshalb die wichtige Aufgabe, jegliches erstarrte Metall, welches sich zwischen den Gießvorgangen gebildet hat, zu schmelzen bzw. das Metall im Bereich des Gießschnabels flüssig zu halten. During the period during which the molten metal 37 is in your crucible 12, the remaining layer of the metal 36 solidifies initially near the wall of the crucible. By appropriately controlling the supply of heat through the Electrode 14 becomes this crucible residue layer 33 on a particular Maintained thickness and thereby avoided that the molten metal on the crucible wall reaches and contamination of the melt by crucible material takes place and in addition, that too thick a residual crucible layer is formed, which results in a loss of material would mean. A power supply line 42 is provided in a conventional manner and completes the circuit via electrode 14, the molten metal 36 and the crucible 12. From the enlarged sectional view in FIG. 3 it can be seen that the crucible 12 preferably has a water jacket 39 in which a kahlmittel, such as water, introduced via an inlet channel 41 and via a Outlet channel 43 is passed out again, The electrode 16 is an electrode with low power, which is used to melt the pouring spout. aside from that This electrode is used to keep the metal at a high temperature during casting to hold, the electrode is used continuously or intermittently, depending on the temperature of the molten metal 36 and therefrom, whether the metal is cast continuously or intermittently. The melted one Metal 36 is strong Strive to freeze, and stick to the pouring spout 34 and thus to form a barrier that hinders the pouring. The electrode 16 therefore has the important task of removing any solidified metal that is between the casting process has formed to melt or the metal in the area of the pouring spout to keep fluid.

Die Elektrode 18 weist eine mittlere Leistung auf, so daß sie in der Lage ist, ein Schmelzbad oberhalb des sich verfestigenden Blockes bzw, Gußstückes 44 aufrechtzuerhalten und damit die Erzeugung eines festen und homogenen Metallerzeugnisses zu ermöglichen. Diese Elektrode kann außerdem zum Einschmelzen eines festen Blockes bzw. The electrode 18 has a medium power, so that it is in is able to create a molten bath above the solidifying block or casting 44 and thus the production of a solid and homogeneous metal product to enable. This electrode can also be used to melt a solid block respectively.

festen Gußstückes und damit zur Erzeugung eines festen und homogenen Gußteiles verwendet werden. Ein derartiges Wiederaufheizen ist insbesondere dann erforderlich, wenn das geschmolzene Metall 36 in dem Tiegel 12 intermittierend in die Gießform begossen wird. Bei einem derartigen Gießvorgang, welcher stets dann erforderlich ist, wenn das Fassungsvermögen der Gießform 20 größer ist als dasjenige des Tiegels 12, wird der obere Bereich des Blockes 44 notwendigerweise vor dem Eingießen des Metalles in die Gießform zum Schmelzen gebracht, damit eine gute metallische Verbindung erzielt wird bzw. damit eine Kontinuität der Festigkeit und Homogenität des Blockes Uber seine gesamte Länge hinweg erzielt wird. Bei einen kontinuierlichen Gießvorgang ist der Gießstrom relativ klein und die Elektrode 18 wird nicht zurückgezogen, sondern vorzugsweise kontinuierlich betrieben. Wenn jedoch eine große Metallmenge gegossen wird, wird die Elektrode 18 zurückgezogen, damit ein schnelles Gießen möglich ist, und anschlieRend wieder eingefahren und während der Verfestigung des Blockes 44 in Betrieb gehalten.solid casting and thus to produce a solid and homogeneous Casting are used. Such reheating is particularly important then required when the molten metal 36 in the crucible 12 intermittently in the mold is poured. In such a casting process, which always then is required when the capacity of the mold 20 is larger than that of the crucible 12, the top of the block 44 is necessarily prior to pouring of the metal in the casting mold melted, so that a good metallic Connection is achieved or thus a continuity of the strength and homogeneity of the block over its entire length is achieved. With one continuous casting process, the casting flow is relatively small and the electrode 18 is not withdrawn, but preferably operated continuously. But when a large amount of metal is poured, the electrode 18 is withdrawn so that rapid pouring is possible, and then retracted again and during the solidification of the block 44 held in operation.

Die grießform 20 weist einen Wassermantel 45 zum Kühlen der Gießformwandung auf. Außerdem ist sie mit einer G1eichstromspule 46 versehen, welche ein Magnetfeld innerhalb des Metalles aufbaut und damit ein sorgfältiges Vermischen des Metalles während der Einwirkung des von der Elektrode 18 ausgehenden Lichtbogens bzw. vor der Verfestigung des Metalles bewirkt. Eine Stromzuführungsleitung 47 schließt den Stromkreis zur Elektrode 18. The mold 20 has a water jacket 45 for cooling the mold wall on. It is also provided with a direct current coil 46 which generates a magnetic field builds up within the metal and thus a careful mixing of the metal during the action of the arc emanating from the electrode 18 or before causes the solidification of the metal. A power supply line 47 closes the Circuit to Electrode 18.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß eine zurUckzieIbare Gießform 48 anstelle der h:Iufiger gebräuchlichen und in Fig. 1 dargestellten Gießform 20 verwendet wird. In der Wandunr des Ofens 10 ist eine Zugangstür 22a gebildet. Die zurückziehbare Gießform 48 weist eine Gießwandung, eine Blockkammer 50 und einen zurückziehbaren Stempel 52 auf, welch letzterer mit einer Sohle 54 versehen ist. nie Gießwandung 48 ist mit einem Wassermantel 49 zur Kühlung derselben und mit einer Gleichstromspule 51 versehen, welch letztere während der Einwirkung des Lichtbogens eine Vermischung innerhalb des Schmelzbades und vor dem Erstarren desselben bewirkt. Wenn ein Block 56 gegossen ist und in der Gießform 48 erstarrt, wird die Sohle 54 absenkt und damit Raum für zusätzliches geschmolzenes Metall 36 aus dem Tiegel 12, geschafft. Der verfestigte Teil des Blockes 56 wird durch den Stempel 52 in Richtung auf das untere Ende der Kammer 50 abgesenkt, wobei der obere Bereich des verfestigten Teiles in der Gießform 48 gehalten und damit verhindert wird, daß geschmolzenes Metall in die Kammer hineinfließt. Der untere Teil der Gießform 48 ist niit Kühlschlangen 58 versehen, mittels welchen die Masse des verfestigten blockes 56 gekühlt wird. Während der Kilhlperiode ist der untere Teil der Gießkammer 46 über eine Öffnung 60, welche mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht, evakuiert. The embodiment of the invention shown in FIG. 2 differs differs from that shown in FIG. 1 in that a retractable mold 48 instead of the casting mold 20 which is commonly used and shown in FIG. 1 will. In the wall of the furnace 10 is an access door 22a is formed. The retractable mold 48 has a mold wall, a block chamber 50 and a retractable stamp 52, which latter is provided with a sole 54. never casting wall 48 is with a water jacket 49 for cooling the same and with a DC coil 51 is provided, the latter during the action of the arc causes mixing within the melt pool and before it solidifies. When a block 56 is cast and solidifies in the mold 48, the sole 54 becomes lowers and thus room for additional molten metal 36 from the crucible 12, made. The solidified part of the block 56 is through the punch 52 in the direction lowered to the lower end of the chamber 50, the upper portion of the solidified Part held in the mold 48 and thus prevented that molten Metal flows into the chamber. The lower part of the mold 48 is lined with cooling coils 58, by means of which the mass of the solidified block 56 is cooled. During the cooling period, the lower part of the casting chamber 46 is over an opening 60, which is in communication with a vacuum pump, evacuated.

Diese oeffnung 60 kann alternativ auch zum Einführen eines Inertgases in die Gießkammer 50 verwendet werden, und zwar in gleicher Weise wie im Falle der Öffnung 25 des Ofens lo, In den Zeichnungen ist zwar nur jeweils eine Elektrode 14 bzw. 18 dargestellt, es kann jedoch jeweils eine Vielzahl von Elektroden vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn große Tiegel verwendet werden. Die Elektroden können in einer Horizontalebene auf einer Mittellinie, welche zur Elektrodenachse exzentrisch liegt, gedreht werden, so daß die Wärme über einen größeren Bereich der Oberfläche zuführbar ist. Sämtliche Elektroden 14, 16 und 18 sind im wesentlichen durch geeignete Positionier-, Isolier- und Dichtungseinrichtungen in bekannter Weise in bezug auf den oberen Teil Ofens 10 vertikal gehaltert. Die Elektroden 14, 16 und 18 können aus Kupfer, Wolfram, Tantal bzw. Graphit bestehen und in bereits beschriebener Weise aufgebaut sein.This opening 60 can alternatively also be used for introducing an inert gas can be used in the casting chamber 50 in the same manner as in the case of FIG Opening 25 of the furnace lo, in the drawings there is only one electrode 14th or 18, but there can be a plurality of Electrodes may be provided, especially when large crucibles are used. The electrodes can be in a horizontal plane on a center line leading to the Electrode axis is eccentric, rotated so that the heat over a larger Area of the surface can be fed. All electrodes 14, 16 and 18 are in mainly through suitable positioning, isolating and sealing devices in known manner with respect to the upper part of the furnace 10 supported vertically. The electrodes 14, 16 and 18 can be made of copper, tungsten, tantalum or graphite and in already be constructed as described.

Der Skull-Tiegel bzw. der mit einer Tiegelrestschicht versehene Tiegel 12 ist vielseitig verwendbar, da ihn Schwamm, Feinschrott bzw. andere geeignete Materialien kontinuierlich über den Trichter 32 zugeführt werden können. The skull crucible or the crucible provided with a residual layer of the crucible 12 is versatile because it is sponge, fine scrap or other suitable ones Materials can be fed continuously via hopper 32.

Zusätzlich können diesen Tiegel Grobschrott bzw. große Stücke, wie beispielsweise Knüppelabschnitte, über den Chargierstempel 28 zugeführt werden. Demzufolge ist damit der Einsatz und die Aufbereitung großer Mengen von Schrott durchführbar. Die Verwendung des Stempesls 28 ermöglicht dir Rückgewinnung des Metalles aus relativ großstückigem Schrott und vermeidet dadurch die bisher üblichen Verfahren der Umwansdlung des Schrottes in kleinere Teilchen durch zeitraubende Vorbereitungsvorgänge mit anschließendem Brikettieren des Schrottes mit Schwamm zu einer Elektrode bzw. das Schmelzen der großen Schrottstücke in Form einer abschmelzenden Elektrode. Das Schrott-zu-Schwamm-Verhältnis wurde bei den bisherigen Verfahren notwendigerweise kleingehalten, um den Zusammenhalt der Elektrode zu gewährleisten, wohingegen gemäß der Erfindung die Mischung lediglich durch die geforderte chemische Zusammensetzung des sich ergebenden Blockes bestimmt ist.In addition, this crucible can be used for coarse scrap or large pieces, such as for example billet sections, via which charging rams 28 are fed. As a result, the use and processing of large amounts of scrap feasible. Using the punch 28 allows you to reclaim the metal from relatively large pieces Scrap and thus avoids the hitherto usual process of converting the scrap into smaller particles by time-consuming Preparatory processes with subsequent briquetting of the scrap with a sponge to an electrode or the melting of the large pieces of scrap in the form of a melting Electrode. The scrap-to-sponge ratio was the same with the previous methods necessarily kept small to ensure the cohesion of the electrode, whereas, according to the invention, the mixture only by the required chemical Composition of the resulting block is determined.

Bei der Anwendung bekannter Verfahren ist es nicht möglich, das Metall aus einem Schrott zurückzugewinnen, welcher Verunreinigungen mit hoher Dichte aufweist, wie beispielsweise Wolframkarbidspäne, da es dabei nicht möglich ist, diese Verunreinigungen abzusondern bzw. auszuscheiden. When using known methods it is not possible to use the metal recover from scrap containing high density impurities, such as tungsten carbide chips, since it is not possible to remove these impurities to be separated or excreted.

mittels des Ofens nach der Erfindung können jedoch derartige Verunreinigungen bzw. andere Teilchen mit hoher Dichte ausgefällt werden, so daß das geschmolzene Metall, wie beispielsweise Titan, gegosssen wird, während die schwereren Verunreinigungen bereits einen Teil der Tiegelrestschicht 33 bilden.however, by means of the furnace according to the invention, such impurities or other high density particles are precipitated, so that the molten Metal, such as titanium, is cast while the heavier impurities already form part of the crucible residue layer 33.

Innerhalb des unteren Elektrodenendes ist entweder in bereits vorgeschlagener Weise eine Feldspule angeordnet oder eine elektromagnetische Spule 38 (Fig. 1 und 2) ist auf der äußeren Oberfläche des Tiegels 12 angeordnet bzw. beide Spulen werden gleichzeitig verwendet. Das geschmolzene Metall wird in kreisförmigen Babnen umgerührt und es wird sogar eine Sekundärzirkulation erzeugt, wodurch die schwereren Verunreinigungsteilchen ebenfalls aus der Schmelze ausgesondert werden. Inside the lower end of the electrode is either already proposed Way arranged a field coil or an electromagnetic coil 38 (Fig. 1 and 2) is arranged on the outer surface of the crucible 12 or both coils become used at the same time. The molten metal is stirred in circular bubbles and even secondary circulation is created, removing the heavier contaminant particles can also be separated from the melt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 kann der Tiegel 12 einen oberen Wandungsteil 64 oberhalb des Gießschnabels 34 aufweisen. Obgleich dieser obere Wandungsteil 64 auf den Bereich oberhalb des Gießschnabels 34 begrenzt sein kann, ist er vorzugsweise vollständig um den Tiegel 12 herum angeordnet. Der Wandungsteil 64 hat haupstsächlich die Aufgabe, als Träger für einen Kragen 66 zu dienen, welcher eine Anhäufung bzw. einen Ansatz von Schlacke, Metall und anderen Oberflächenverunreinigungen darstellt, welche sich kontinuierlich auf dem geschmolzenen Metall 36 sammeln und mit etwas Metall zusammen unter Einwirkung des Lichtbogens zentrifugal nach außen getrieben werden bzw. sich in kreisförmigen Strömungslinien und Bewegungen auf der Oberfläche des Schmelzbades zur Tiegelwand hinbewegen. Der Wandungsteil 64 hält den Kragen in verfestigtem Zustand und verhindert damit, daß Schlacke und/oder OberflächenverunreinigunCen in den Gießschnabel 34 gelanfegen. According to the illustration in FIG. 3, the crucible 12 can have an upper wall part 64 above the pouring spout 34. Although this upper wall part 64 may be limited to the area above the pouring spout 34, it is preferred arranged completely around the crucible 12. The wall part 64 mainly has the task of serving as a support for a collar 66, which is an accumulation or represents a build-up of slag, metal and other surface contaminants, which continuously collect on the molten metal 36 and with something Metal propelled together centrifugally under the action of the electric arc become or move in circular flow lines and movements on the surface of the melt pool towards the crucible wall. The wall part 64 keeps the collar in a solidified state and thus prevents slag and / or Sweep surface contaminants into the pouring spout 34.

Jede Elektrode 14, 16 und 18 kann mit einer Einrichtung zur Bewegung derselben unter einem Winkel zu ihrer Achse versehen sein, wodurch bewirkt wird, daß sich das untere Ende in einer Itorizontalebene über die gegeschmolzene Netalloberfläche hinwegbewegt. Gemäß der Darstellung in Fig. 4 ist zu diesem Zweck die Elektrode in einer Kugel 68 eines Kugelgelenkes in der Deckenwand 15 befestigt. Die Kugel 68 weist entsprechend bearbeitete Flachen 70 auf, welche mit zwei Kugela,ufnahmeplatten 72 und 74 jeweils an der Oberseite und Unterseite der Wand 15 gegenilber dieser isoliert und abgedichtet angeordnet sind0 Dichtungsmittel, wie beispielsweise O-Ringe 76 und 78 zwischen der Kugel und den Platten sowie zwischen der Kugel und der Elektrode verhindern, daß an dieser Stelle Luft in die Kammer 22 eindringen kann. Each electrode 14, 16 and 18 can be provided with a device for movement the same be provided at an angle to its axis, which has the effect of that the lower end is in a horizontal plane over the melted netal surface moved away. According to the illustration in FIG. 4, the electrode is used for this purpose fastened in a ball 68 of a ball joint in the top wall 15. The ball 68 has correspondingly machined surfaces 70, which with two Kugela, aufnahmeplatten 72 and 74 each on the top and bottom of the wall 15 opposite this insulated and sealed are arranged0 sealing means, such as O-rings 76 and 78 between the ball and the plates and between the ball and the electrode prevent air from entering the chamber 22 at this point.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elektroden 14, 16 und 18 in bereits beschriebener Weise aufgebaut, wobei der Elektrodenaufbau gegenüber dem bekannten Aufbau derart abgewandelt ist, daß die niedrigere Rotationsgeschwindigkeit des Magnetfeldes eine ausreichend Schnelle Rotation des geschmolzenen Metalles erzeugt, beispielsweise eine Drehzahl von etwa 30 U/min, wodurch sämtliche ar. der Oberfläche des geschmolzenen Metalles vorhandenen Verunreinigungen und Fremdteilchen zur Wandung des Tiegels hinbefördert werden. Die Rotationsgescl.windigkeit der Schmelze ist von bestimmten Faktoren, wie beispielsweise der Viskosität und Temperatur des geschmolzenen Metalles, so wie von der Stärke des Magnetfeldes und von der Stromstärke abhängig. Jede Elektrode ist mit einer Zuführungsleitung 80? Gleichstromfeldanschlüssen 82, einem ,Wassereinlaßkanal 84 und einem Auslaßkanal 86 sowie einem Gaskanal 88 versehen. In a preferred embodiment of the invention, the electrodes are 14, 16 and 18 constructed in the manner already described, the electrode construction is modified compared to the known structure that the lower Rotation speed the magnetic field generates a sufficiently fast rotation of the molten metal, for example a speed of about 30 rpm, whereby all ar. the surface of the molten metal present impurities and foreign particles to the wall of the crucible. The rotational speed of the melt is on certain factors, such as the viscosity and temperature of the melted Metal, as well as depending on the strength of the magnetic field and the strength of the current. Each electrode is equipped with a supply line 80? DC field connections 82, a water inlet channel 84 and an outlet channel 86 and a gas channel 88 are provided.

Diese Verbindungen und Anschlußteile begrenzen den Grad der Drehung der Elektrode 14 um ihre eigene Achse.These connections and fittings limit the degree of rotation of the electrode 14 about its own axis.

Die Elektrode 14 ist um einen Winkel 90 relativ zu ihrer vertikalen Achse bewegbar, wodurch das untere Ende (Fig. 3) der Elektrode längs eines bestimmten Weges über die Oberfläche des geschmolzenen Metalles 36 hinweggeführt und dadurch die Wanne dem geschmolzenen Metall gleichmSßiger zugeführt wird. The electrode 14 is at an angle 90 relative to its vertical Axis movable, whereby the lower end (Fig. 3) of the electrode along a certain Passed away over the surface of the molten metal 36 and thereby the vat is fed into the molten metal more evenly.

Die Elektrode 14 ist mit Dreheinrichtungen versehen, welche ein Zahnrad 92, eine Platte 94,eine Lagerung 96 und ein Kardangelenk 98 aufweisen. Das Zaiinrad 92 ist mit einem Drucklager 100 am unteren Ende eines Positionierstempels 102 verbunden, durch welch letzteren die Elektrode vertikal verschoben werden kann. Ein Reversiermotor 104 ist am unteren Ende des Stempels 102 angebracht und treibt ein Antriebsritzel 106 an. Die Platte 94 ist über Distanzstücke 108 an dem Zahnrad 92 befestigt. Die Lagerung 96 ist in einem Radialschlitz 110 mittels einer Gegenplatte 112 an der Unterfläche der Platte 94 gehaltert. Die Lagerung 96 ist an einer Welle 114 befestigt, deren unteres Ende mit dem Kardangelenk 98 verbunden ist und deren oberes Ende eine Lagerung 116 aufweist. Ein auf der Oberseite der Platte 94 angeordneter Reversiermotor 118 weist eine mit Gewinde verseene Welle 120 auf, welche wirkungsmäßig mit einem Gehäuse 121 der Lagerung 116 verbunden ist. Wenn demzufolge der Motor i18 angetrieben wird, wird der Winkel 90 entweder vergrößert oder verkleinert, je nach Bedarf. Wenn der Motor 104 in Betrieb ist, werden das Zahnrad 92 und die Platten 94 und 112 gedreht und dadurch die Elektrodenspitzen über die Schmelze hin unter einem Radius verschoben, welcher durch den Winkel 9C und die Geometrie der Anordnung bestimmt ist. Es ist deshalb klar, daß durch eine geeignete Relativsteuerung der Motoren 104 und 118 die Elektroden auf jede beliebige Weise über die Schmelze hinbewegt bzw. an ingendeinem bestimmtem Punkt über dem @ @@molzenen Metall 36 angehalten werden können.The electrode 14 is provided with rotating devices which are a gear 92, a plate 94, a bearing 96 and a universal joint 98. The Zaiinrad 92 is with a Thrust bearing 100 at the lower end of a positioning die 102 connected, through which the latter the electrode can be shifted vertically. A reversing motor 104 is attached to the lower end of the punch 102 and drives a drive pinion 106 on. The plate 94 is attached to the gear via spacers 108 92 attached. The bearing 96 is in a radial slot 110 by means of a counter plate 112 supported on the lower surface of the plate 94. The bearing 96 is on a shaft 114 attached, the lower end of which is connected to the universal joint 98 and the the upper end has a bearing 116. One arranged on top of the plate 94 Reversing motor 118 has a threaded shaft 120 which is operative is connected to a housing 121 of the bearing 116. If, consequently, the engine i18 is driven, the angle 90 is either increased or decreased, depending upon need. When the motor 104 is in operation, the gear 92 and the plates 94 and 112 rotated and thereby the electrode tips below the melt shifted a radius, which by the angle 9C and the geometry of the arrangement is determined. It is therefore clear that by appropriate relative control of the Motors 104 and 118 move the electrodes across the melt in any desired manner or stopped at some particular point above molten metal 36 can be.

Die genannten Einrichtungen und Verfahren werden hauptsächlich bei der Verarbeitung von Titan, Zirkon, Niobium, Tantal, Molybdän, Wolfram, Stahl, deren Legierungen und Schrott angewendet. Es können jedoch auch andere, nicht metallische Materialien geschmolzen und gereinigt werden, beispielsweise Karbide, wie beispielsweise Urankarbid, ebenso Keramik. Wenn der Schrott eine große Menge von Oxiden auf seiner Oberfläche enthält, so steigen diese Oxide zur Oberfläche des geschmolzenen Metalles auf und können von dort entweder dadurch Abgießen oder durch Abschöpfen entfernt werden. Wenn es sich bei de Tiegel 12 um einen Tiegel der Skull-Bauart handelt, so lassen sich mit diesem Einschlüsse hoher Dichte, wie beispielsweise Wolframkarbidwerkzeugsplitter, welche häufig im Schrott vorhanden sind und welche während des Bearbeitens von Blöcken und Knüppeln zur Entfernung der außeren Schicht derselben erzeugt worden sind, leicht entfernen. Derartige Teilchen und andere Arten von Schrott, welche beim Bearbeiten von Werkstücken anfallen, werden gesammelt und eingeschmolzen. Der Skull-Tiegel ermöglicht die Anhäufung von Materialien hoher Dichte, weil die Tiegelrestschicht am Boden und an den Seitenwänden des Tiegels die Materialien mit hoher Dichte sammelt und festhält, und dadurch das Ausgießen eines Metalles aus dem Tiegel gestattet, welches frei von Fremdteilchen ist. Wälrend des maschinellen Bearbeitens von Blöcken und Knüppeln werden die genannten Splitter bzw. teilchen geringfügig oxydiert und nach, dem Schmelzen in dem Tiegel können diese durch das ilinzufÜgen von jungfräulichem Metall silber den Trichter 32 bzw. über den Stempel 28 verdünnt sein. The facilities and procedures mentioned are mainly used at processing of titanium, zirconium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, steel, their Alloys and scrap applied. However, other non-metallic ones can also be used Materials are melted and cleaned, for example carbides such as Uranium carbide, as well as ceramics. If the scrap has a large amount of oxides on its Contains surface, these oxides rise to the surface of the molten metal and can be removed from there either by decanting or skimming will. If the crucible 12 is a skull-type crucible, In this way, inclusions of high density, such as tungsten carbide tool splinters, which are often present in the scrap and which during the processing of blocks and billets for removing the outer layer thereof are easily produced remove. Such particles and other types of scrap that are produced during processing of workpieces are collected and melted down. The skull crucible enables the accumulation of high density materials because the crucible residue collects the high density materials on the bottom and on the side walls of the crucible and holds, thereby allowing a metal to be poured out of the crucible, which is free from foreign particles. Machine working on blocks and billets, the splinters or particles mentioned are slightly oxidized and after this Melts in the crucible can add these through the oil of virgin metal silver thinned the funnel 32 or via the punch 28 be.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Tiegel 12 zum Schmelzen und kontinuierlichen Gießen bzw. zum intermittierenden Gießen unter Verwendung der Elektrode 16, welche die Gießfläche des Gießschnabels 34 freihält, verwendet werden. Gute Blockoberflächen und Eigenschaften werden insbesondere beim kontinuierlichen Gießen erzielt. Die Elektrode 18 wird zur Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Blockoberfläce verwendet, indem sie dessen Oberfläche für die Aufnahme von zusätzlichem geschmolzenem Metall geschmolzen hält, wenn der Ofen im intermittierenden Gießbetrieb arbeitet. Die absenkbare Gießform 48 wird bevorzugt, weil sie das obere Ende des gerade gegossenen Blockes auf einer konstanten höhe zum Gießen und Beobachten befindet. In summary, it can be said that the crucible 12 is for melting and continuous casting or intermittent casting using the Electrode 16, which keeps the pouring surface of the pouring spout 34 free, can be used. Good block surfaces and properties are particularly important in continuous Pouring achieved. The electrode 18 is used to maintain a satisfactory Block surface used by making its surface for the inclusion of additional Molten metal keeps molten when the furnace is in intermittent casting is working. The lowerable mold 48 is preferred because it is the top of the just cast block is at a constant height for casting and observation.

Es ist weiterhin klar, daß das Verfahren und der Ofen nach der Erfindung ebensogut zum Schmelzen eines im wesentlichen von Verunreinigungen und Fremdteilchen freien Metalles wie zum Schmelzen und Reinigen verunreinigter Materialien verwendet werden können. It is further clear that the method and the furnace according to the invention as well as melting a substantial portion of impurities and foreign particles free metal as used for melting and cleaning contaminated materials can be.

Claims

Patent application:

1. A method for cleaning metals and alloys, characterized in that that the metal to be melted resp.

the alloy to be melted is placed in a crucible that also in this crucible the metal or the desire by one of the non-melting ones Electrode outgoing arc is melted and that in the area of the melt one interacting with the current in the arc emanating from the electrode Magnetic field is built up, causing the melt in the crucible at a relatively high speed so in rotation about a vertical axis passing through the crucible is added that each lower density impurities and foreign particles rise to the surface of the melt, where they as a result of the rotational movement of the melt be transported to the crucible wall, and that each having a higher density Impurities and foreign particles sink to the bottom of the crucible and there a Form soil layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that a crucible is used with a pouring edge and that the melt is additionally heated, so that mostly only a thin layer of solidified metal or solidified alloy when pouring the same on the surface of the pouring edge is available.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode is excited with direct current and serves as an anode and that the magnetic field is generated at the tip of this electrode.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that in the upper area of a casting mold by supplying heat by means of another Electrode a bath of molten metal is maintained.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the molten metal in the crucible at a speed of 10 rpm. up to 100 rpm. revolves around the vertical axis.

6. The method according to claim 5, characterized in that the molten Metal in the crucible at a speed of about 30 rpm. revolves around the vertical axis.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that a relative movement is generated between the arc and the electrode.

8. Melting furnace for cleaning metals and alloys, with a Melting chamber and one provided with a pouring edge and inside the melting chamber arranged crucible, characterized by charging devices (32; 26, 28, 30, 31), through which the metal is introduced into the crucible (12) and through a non-consumable electrode (14) which is arranged above the crucible and an arc (37) is generated which melts the metal (36) and rotated about a vertical axis passing through the crucible, thereby lower density impurities and foreign particles, respectively Rise to the surface of the melt and through the rotational movement of the melt to Crucible wall are transported, and thereby each higher density impurities and foreign particles sink to the bottom of the crucible and a bottom layer there (33) form.

9. Oven according to claim 8, characterized in that in the area of A heating device (16) is provided on the pouring edge (34).

lO. Oven according to claim 8 or 9, characterized in that within the electrode (14) a device (17) is arranged which causes the Arc (37) revolves around the electrode tip.

11. Oven according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the device, which sets the melt (36) in rotation, one in the area the outer crucible walls arranged DC coil (38).

12. Oven according to claim 10 or 11, characterized in that the Device, which sets the melt in rotation, causes this with a Speed of about 10 rpm. up to 100 rpm. running around.

13. Oven according to claim 12, characterized in that the device, which sets the melt in rotation, causes it to rotate at a speed of about 30 rpm.

rotates 14. Furnace according to one of claims 8 to 13, characterized in that that a device for supplying the electrode (14) with direct current is provided and that the latter forms the anode with respect to the melt (36).

15. Oven according to one of claims 8 to 14, characterized by a device (38) for generating a relative movement between the electrode (14) and an arc (37) generated by this.

16. Oven according to one of claims 8 to 15, characterized in that that below the pouring edge (34) a casting mold (20 or 48) and above this Casting mold an electrode (18) is arranged, which latter a relatively large melt pool (44 or 56) holds a certain casting temperature.

17. Oven according to claim 16, characterized by a device to move the lower end of the electrode along a certain path across the surface the melt away (Fig. 4).