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Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott - Dokument DE3618531C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3618531C2 18.01.1990
Titel Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott
Anmelder Mitsubishi Kinzoku K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Mae, Yoshiharu, Urawa, Saitama, JP;
Oka, Tsutomu, Omiya, Saitama, JP
Vertreter Strehl, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Schübel-Hopf, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Groening, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Schulz, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.- u. Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 03.06.1986
DE-Aktenzeichen 3618531
Offenlegungstag 11.12.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.01.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.1990
IPC-Hauptklasse B22D 7/12
IPC-Nebenklasse C22B 7/00   H05B 7/07   
Zusammenfassung Ein neues Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus geschmolzenem Metallschrott, insbesondere Schrott aus schwer schmelzbaren Metallen, wie Titan, Zirkonium und deren Legierungen, wird zur Verfügung gestellt. Bei dieser Methode wird unklassierter Metallschrott in ein rohrförmiges Teil mit einem geschlossenen Ende gefüllt, das aus dem gleichen Material wie der Metallschrott besteht, das mit Schrott beschickte rohrförmige Teil wird durch Erhitzen mit einem Elektronenstrahl oder Plasmaelektronenstrahl geschmolzen, während es horizontal in einem Vakuumschmelzofen gehalten wird. Alternativ wird ein Paar sich verbrauchender Elektroden, die jeweils aus einem mit Schrott gefüllten rohrförmigen Teil bestehen, mit Hilfe eines zwischen den Spitzen der Elektroden ausgebildeten Lichtbogens geschmolzen. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Klassierung des Metallschrottes nach der Größe nicht erforderlich ist, wird erfindungsgemäß der Bereich von Schrottbeschickungen erweitert, die zur Herstellung von Barren geschmolzen werden können. Wenn das rohrförmige Teil durch einen auf der Oberseite offenen Kasten ersetzt wird, kann der Schrott leicht und gleichmäßig gepackt werden. Dies führt zu einer verbesserten Schmelzwirksamkeit und erleichtert die Schmelzvorgänge, da beim Vakuumschmelzen mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls eine konstante Schmelzgeschwindigkeit erreicht wird und da beim Lichtbogenschmelzen mit einem oder mehreren ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott, speziell aus Schrott, der aus schwerschmelzbaren Metallen, wie Titan, Zirkonium und Legierungen dieser Elemente besteht, entweder durch Schmelzen in einem Vakuumschmelzofen mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder eines Plasmaelektronenstrahls oder durch Schmelzen in einem Lichtbogenschmelzofen unter Anwendung von sich verbrauchenden Elektroden, die aus dem Metallschrott gebildet sind.

Zur Herstellung von Barren aus geschmolzenem Schrott von schwerschmelzbaren Metallen, wie Titan, Zirkonium und deren Legierungen werden z. Zt. hauptsächlich zwei verschiedene Methoden angewendet. Bei einer Methode wird der Schrott in Form von Spänen oder kleinen Stücken in den Herd bzw. Schmelzraum eines Vakuumschmelzofens gegeben und unter der Einwirkung eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls geschmolzen, die erhaltene Schmelze in dem Herd in eine wassergekühlte Form übergeführt und der verfestigte Gußkörper wird aus dem unteren Teil der Form entfernt. Bei der zweiten Methode wird das Lichtbogenschmelzen mit Hilfe einer sich verbrauchenden Elektrode angewendet, die aus dem Metallschrott gebildet ist und in einem wassergekühlten Kupfertiegel aufgehängt ist. Dabei wird ein Gleichstrom- Lichtbogen zwischen der Spitze der Elektrode und der Impfschmelze in dem Tiegel ausgebildet, und während die Elektrode allmählich schmilzt, tropft sie in den Tiegel und sammelt sich auf dessen Boden an. Die geschmolzene Masse verfestigt sich dann vom Boden aus nach oben zu einem Barren.

Diese Methoden sind jedoch mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Bei der zuerst genannten Methode unter Anwendung eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls in einem Vakuumschmelzofen muß der Schrott nach der Größe klassiert sein. Außerdem kann mit Hilfe dieser Methode nur Schrott in Form von Teilen kleiner Größe im Bereich von Spänen bis kleinen Stücken verarbeitet werden, und es ist ein großer Zeitaufwand dafür erforderlich, Schrott mit gleichmäßiger Größe zu erhalten. Zusammenfassend bestehen die Nachteile der ersten Methode darin, daß mit Hilfe dieser Methode nur ein begrenzter Bereich von Schrott verarbeitet werden kann. Bei der zweiten Methode, die auf dem Lichtbogenschmelzen unter Anwendung einer sich verbrauchenden Elektrode beruht, muß das Verfahren der Elektrodenherstellung in Abhängigkeit von der Stückgröße des Schrottes abgeändert werden, was erfordert, daß der Schrott klassiert wird. Schrott in Form von Spänen oder kleinen Stücken macht eine zusätzliche Preßstufe erforderlich, und Stücke mit mittlerer Größe müssen vor dem Verpressen zerkleinert werden. Daher ist die Herstellung einer sich verbrauchenden Elektrode mit zahlreichen Stufen und großem Zeitaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem unsortierter Metallschrott mit unterschiedlichen Stückgrößen verarbeitet werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gibt Anspruch 3 wieder.

Anspruch 4 betrifft die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 1 bis 4 erläutern die Erfindung.

Die Fig. 1 bis 3 sind Seitenansichten, welche die Ausbildung von Barren mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 den Vakuumschmelzvorgang mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls als Wärmequelle, und Fig. 3 zeigt die Lichtbogenschmelzmethode unter Anwendung von zwei sich verbrauchenden Elektroden.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für den Kasten, der erfindungsgemäß verwendet werden kann.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott mit Hilfe des Vakuumschmelzverfahrens wird unsortierter Schrott 1 mit unterschiedlichen Stückgrößen in ein Rohr 2 mit einem geschlossenen Ende 2a eingefüllt, und während dieses Rohr in horizontaler Lage in einem Vakuumschmelzofen oberhalb einer wassergekühlten Form 8 gehalten wird, wird es allmählich in eine Zone 5 bewegt, in der aufgrund des Erhitzens mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls 3 hohe Temperaturen herrschen. Der Metallschrott 1 wird zusammen mit dem Rohr 2 geschmolzen, und die gebildete Schmelze tropft in die Form 8 und bildet im oberen Teil der Form ein Schmelzebad 7, während die Schmelze sich im unteren Teil der Form unter Bildung eines Barrens 9 verfestigt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, in der die Schmelze des Schrottes und des Rohres vorübergehend in einem Herd gehalten wird, aus dem die Schmelze in die wassergekühlte Form überfließt. Im einzelnen tropft bei diesem Verfahren die Schmelze des Schrottes 1, der mit dem Rohr 2 zusammen geschmolzen ist, in einen Herd 6, in welchem sich ein Bad aus der Schmelze 7 bildet, wobei der Überstand der geschmolzenen Masse 7 kontinuierlich aus dem Herd 6 in die wassergekühlte Form 8 überfließt. Im oberen Teil der Form 8 bildet sich wiederum ein Schmelzebad 7, während die Schmelze im unteren Teil der Form gekühlt wird und sich zu einem Barren 9 verfestigt. Die in Fig. 2 gezeigte Methode ist wirksam, wenn ein Barren hergestellt werden soll, der frei von Wolframcarbid oder anderen schweren Verunreinigungen ist, die ursprünglich in dem Schrott 1 vorhanden sind.

Fig. 3 ist die zeichnerische Darstellung der Barrenherstellung mit Hilfe des Lichtbogenschmelzverfahrens, bei dem sich verbrauchende Elektroden angewendet werden, welche aus den im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Rohren gebildet werden. Rohre 2, die mit Schrott 1 gefüllt sind, werden in der Weise angeordnet, daß ihre geschlossenen Enden 2a einander gegenüberstehen. Die als sich verbrauchende Elektroden dienenden Rohre werden horizontal über einer wassergekühlten Form, wie einer wassergekühlten Kupferform 8, angeordnet, und eine Bogenentladung 4 wird zwischen den Spitzen der Elektroden ausgebildet. Der Metallschrott 1 in den Elektroden schmilzt zusammen mit den Rohren 2 und tropft in die Form 8, in der im oberen Teil der Form ein Schmelzebad 7 gebildet wird, während die Schmelze 7 im unteren Teil der Form gekühlt wird und sich unter Bildung eines Barrens 9 verfestigt.

Das Rohr kann jede beliebige Gestalt des Querschnitts aufweisen, bevorzugt wird aber ein kreisförmiger oder rechtwinkeliger Querschnitt. Das Rohr ist an einem Ende oder an beiden Enden verschlossen, um ein Verstreuen des Schrottes zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen dem Beschickungsvorgang und dem Schmelzen des Schrotts in dem Ofen zu vermeiden. Das Rohr kann mit irgendeiner Einrichtung verschlossen werden, die zu diesem Zweck geeignet ist. Wenn beispielsweise die Stücke des Schrotts ziemlich groß sind, kann das Verschlußteil perforiert sein und aus einem Netz oder Gitter bestehen, oder kann wahlweise mit Schlitzen versehen sein. Nachdem das Verschlußteil des Rohres geschmolzen ist, kann etwas Schrott aus dem Rohr in das im oberen Teil der wassergekühlten Form ausgebildete Schmelzebad fallen, obwohl dies äußerst selten eintritt. Der Schrott, der herunterfällt, hat jedoch vergleichsweise geringe Teilchengröße und schmilzt daher rasch in dem Schmelzebad durch das Erhitzen mit einem Elektronenstrahl, Plasmaelektronenstrahl oder Lichtbogen.

Zum Erzielen einer höheren Produktionsrate können mehrere mit Schrott gefüllte Rohre gleichzeitig in die Heizzone 5 eingeführt werden. Aus dem gleichen Grund können beim Lichtbogenschmelzen zwei oder mehrere Paare aus schrottgefüllten Rohren als sich verbrauchende Elektroden eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird anstelle des Rohrs mit geschlossenem Ende ein Kasten mit offener Oberseite als Gehäuse, in welches der Metallschrott gefüllt wird, angewendet.

Der mit Schrott beschickte Kasten schmilzt zusammen mit dem Metallschrott und geht in die Masse des schließlich erhaltenen Barrens ein, wodurch Schwankungen der Qualität verursacht werden können. Um dieses Problem völlig auszuschalten, wird am stärksten bevorzugt, daß der Kasten aus dem gleichen Material wie der Schrott besteht. Bei der praktischen Herstellung des Barrens besteht jedoch die Schrottbeschickung manchmal aus einem Gemisch aus zwei oder mehr Materialien mit etwas unterschiedlicher Zusammensetzung, und für die Zusammensetzung des gebildeten Barrens sind daher gewisse Schwankungen zulässig. Im Hinblick auf diese Tatsachen ist es nicht notwendig, daß das Material des Kastens völlig identisch mit dem des Schrottes ist, solange die Schwankungen, die durch das Einbringen des umgeschmolzenen Kastens in die Zusammensetzung des Barrens verursacht werden, nicht außerhalb der Grenzwerte sind, die für die Zusammensetzung des Barrens gefordert werden.

Der Kasten kann irgendeine Querschnittsform haben, die einem Polygon entspricht, von dem eine oder mehr Seiten entfernt sind. Normalerweise wird ein Kasten mit U-förmigem Querschnitt, wie er durch 11 in Fig. 4 gezeigt ist, bevorzugt verwendet, weil er leicht herzustellen und zu handhaben ist.

Der Kasten ist, falls erforderlich, entweder an einem Ende oder an beiden Enden mit einer Querwand versehen, wie durch Ziffer 11a in Fig. 4 gezeigt ist. Diese hat den Zweck, ein Verstreuen des Schrotts zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen dem Beschickungsvorgang und dem Schmelzen des Schrottes in dem Ofen zu verhindern. Die Art des Halteteils kann beliebig sein. Typischerweise wird eine Platte angewendet, wenn jedoch der Schrott ziemlich große Stückgröße hat, kann die Platte perforiert sein, ein Netz oder Gitter angewendet werden, oder kann die Platte wahlweise mit Schlitzen versehen sein.

Der Kasten wird gewöhnlich durch Verschweißen von heißgewalzten und abgeschliffenen Metallplatten zu der gewünschten Form hergestellt. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Kasten aus Metallplatten hergestellt werden kann, die nicht so breit sind, wie sie zur Herstellung eines runden Rohres sein müssen. Der Kasten hat den zusätzlichen Vorteil, daß er auch ohne Anwendung von Heißwalzen oder anderen in der Hitze durchgeführten Verfahrensstufen hergestellt werden kann, die eine exakte Temperaturregelung erfordern.

Die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen Methoden können angewendet werden, um einen Barren aus Metallschrott unter Verwendung des auf der Oberseite offenen Kastens anstelle eines Rohrs als Behälter für den Schrott herzustellen.

Wenn keine Möglichkeit besteht, daß der Schrott während der Schmelzvorgänge aus dem Kasten rutscht oder fällt, kann der Kasten in jeder beliebigen Art angeordnet werden, und die hier verwendete Bezeichnung "horizontal" soll nicht nur eine völlig horizontale Lage, sondern auch eine "im allgemeinen horizontale" Lage bedeuten.

Um eine höhere Produktionsleistung zu erreichen, können mehrere Kästen gleichzeitig der Heizzone 5 zugeführt werden oder können mehr als ein Paar von Kästen einander gegenüber in der Weise angeordnet werden, daß zwischen den Spitzen jedes der Paare von Elektroden ein Lichtbogen 4 erzeugt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft zur Herstellung von Barren aus Schrott von schwerschmelzbaren Metallen, wie Titan, Zirkonium und deren Legierungen angewendet. Es sei jedoch betont, daß es auch zur Verarbeitung von Schrott aus beliebigen anderen Metallen anwendbar ist, die sich zur Behandlung durch Vakuumschmelzen unter Anwendung eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls oder durch Lichtbogenschmelzen mit sich verbrauchenden Elektroden eignen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Ein quadratisches Rohr (Ti mit 6% Al, 4% V) mit einem geschlossenen Ende wurde vorgesehen. Die Abmessungen waren 60 mm Kantenlänge, 1200 mm Länge und 1 mm Dicke. Das Rohr wurde mit Schrott einer Titanlegierung der gleichen Zusammensetzung wie das Rohr gefüllt. Dieser Schrott bestand aus Spänen mit einem Querschnitt von 10 mm² bis 40 mm². Das Gesamtgewicht des mit Schrott beladenen Rohres betrug 10,4 kg, und die Schrottfüllungsrate betrug 53%. Das Rohr wurde horizontal in der in Fig. 1 gezeigten Weise in einen Plasmastrahl-Schmelzofen eingebracht, mit einem Plasma-Elektronenstrahl unter Vakuum (0,01 mm Hg) bestrahlt, wobei die Plasma-Brennerspannung 35 Volt und der Brennerstrom 800 Ampere betrugen und das Rohr mit 0,4 cm/min weiterbewegt wurde. Auf diese Weise wurde ein zylindrischer Barren (115 mm Duchmesser × 20 mm Länge) hergestellt. Die Analysen der Zusammensetzung der Schrottbeschickung und des als Produkt gebildeten Barrens sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 2

Ein Rohr der gleichen Legierungszusammensetzung und Abmessungen wie in Beispiel 1 wurden vorgesehen. Das Rohr wurde mit Schrott einer Titanlegierung der gleichen Zusammensetzung wie das Rohr gefüllt; dieser Schrott war ein Gemisch von unterschiedlichen Teilchengrößen von Spanabschnitten von 40 mm². Das Gesamtgewicht des mit Schrott beschickten Rohres betrug 9,9 kg, und der Schrottfüllungsanteil betrug 51%. Das Rohr wurde horizontal in einem Plasmastrahlschmelzofen mit zwei Plasmabrennern gemäß Fig. 2 angeordnet, und das Rohr wurde mit einem Plasmaelektronenstrahl unter Vakuum (0,01 mm Hg) bestrahlt, wobei eine Plasmabrennerspannung von 36 Volt und ein Brennerstrom von 500 Ampere angewendet wurde und das Rohr mit 0,35 cm/min weiterbewegt wurde. Auf diese Weise wurde ein Schmelzebad in dem Herd des Ofens erzeugt. Die Schmelze strömte aus dem Herd in eine wassergekühlte Kupferform über, in der sie gekühlt wurde und zu einem zylindrischen Barren (115 mm Durchmesser × 200 mm Länge) verfestigt wurde. Die Analysen der Zusammensetzung der Schrottbeschickung und des als Produkt gebildeten Barrens sind in Tabelle 2 gezeigt.

Der Barren (etwa 9,5 kg), der aus dem Rohr und dem Schrott gebildet worden war, dessen Gewicht insgesamt etwa 10 kg entsprach, enthielt kein Wolframcarbid, das aus den Schneidewerkzeugen stammt. Andererseits wurde gefunden, daß der Rückstand in dem Herd zwei Wolframcarbidspäne enthielt, die wahrscheinlich Bruchstücke von Schneidwerkzeugen darstellten.

Beispiel 3

Zwei Rohre der gleichen Legierungszusammensetzung und der gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 wurden vorgesehen. Jedes Rohr wurde mit Schrott aus einer Titanlegierung der gleichen Zusammensetzung wie das Rohr gefüllt, der aus Spänen bzw. Abschnitten mit Stückgrößen im Bereich von 10 mm² bis 400 mm² bestand. Das Gesamtgewicht jedes mit Schrott gefüllten Rohres betrug 11,3 kg und die Füllungsrate betrug 58%. Die beiden Rohre wurden derart in einem Lichtbogenschmelzofen angeordnet, daß sich ihre geschlossenen Enden in der Fig. 3 gezeigten Weise gegenüberstanden, und ein Lichtbogen wurde unter einem Vakuum von 2×10-3 mm Hg und unter einer Spannung von 40 Volt und bei einem Strom von 2000 Ampere zwischen den Spitzen dieser sich verbrauchenden Elektroden ausgebildet. Aus den geschmolzenen Elektroden wurde ein zylindrischer Barren mit den Abmessungen 115 mm Durchmesser × 400 mm Länge hergestellt. Die Analysen der Zusammensetzung der Schrottbeschickung und des als Produkt gebildeten Barrens sind in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 4

Ein an beiden Enden verschlossener Kasten aus reinem Titan der in Fig. 4 gezeigten Form wurde hergestellt. Der Kasten bestand aus handelsüblichem Reintitan und hatte eine Breite von 350 mm, eine Höhe von 600 mm, eine Länge von 2400 mm und bestand aus 3 mm dicken Platten. Das Gewicht des Kastens betrug 54 kg. Der Kasten wurde mit Schrott aus einer Titanlegierung (Ti; 6% Al; 4% V) beschickt, der ein Gemisch aus unterschiedlichen Teilchengrößen im Bereich von 5 mm² bis zu Abmessungen entsprechend 150 mm × 150 mm × 400 mm darstellte (Gewicht 35 kg). Das Gesamtgewicht des Schrottes betrug 1600 kg, und der Füllungsanteil betrug 74%. Der Kasten wurde horizontal in der in Fig. 1 gezeigten Weise in einem Plasmastrahl- Schmelzofen angeordnet und mit einem Plasmaelektronenstrahl unter Vakuum (0,01 mm Hg) bestrahlt, wobei die Plasmaleistung 500 kW betrug und der Kasten mit 2 cm/min weiterbewegt wurde. Auf diese Weise wurde ein zylindrischer Barren mit einem Gewicht von etwa 1,4 Tonnen und 440 mm Durchmesser × 2100 mm Länge hergestellt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren konnte der Titanschrott gleichförmig in einem hohen Füllungsanteil in den Kasten gepackt werden. Daher konnten der Schrott und der Kasten in konstanter Rate geschmolzen werden, wodurch die zusätzlichen Vorteile einer leichten Regelung des Schmelzvorgangs, einer Verminderung der Zeit und eines verminderten Energieverbrauchs erzielt wurden.

Die Analysen der Zusammensetzung der Schrottbeschickung und des als Produkt gebildeten Barrens sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.

Der Schrott wurde durch das Material des Kastens aus reinem Titan nur um 3,4% verdünnt, so daß die Zusammensetzung des endgültig erhaltenen Barrens völlig frei von den Einflüssen durch die Zusammensetzung des Kastenmaterials war.

Ein Rohr mit einem geschlossenen Ende der gleichen Abmessungen wie der Kasten wurde vorgesehen und mit Schrott der gleichen Abmessungen und analytischen Zusammensetzung wie vorstehend gefüllt. Das Füllungsverhältnis mit dem Schrott betrug etwa 50%.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Barrens, bei dem ein Rohr als Schrottbehälter eingesetzt wird, die Notwendigkeit einer Klassierung des Schrottes nach der Korngröße beseitigt und das Schmelzen von Schrott, der ein Gemisch aus weitgehend variierenden Stückgrößen darstellt, ermöglicht, wodurch der Bereich von Metallschrottbeschickungen, aus denen ein Barren hergestellt werden kann, vergrößert wird. Wenn die Schmelze aus dem Schrott und dem Rohr vorübergehend in einem Herd gehalten wird, bevor der Überstand der Schmelze in eine wassergekühlte Form überfließt, kann ein Barren erhalten werden, der frei von Wolframcarbid oder anderen schweren Verunreinigungen ist. Wenn keine solchen Verunreinigungen in dem Schrott vorhanden sind, kann die Schmelze direkt ohne Verwendung eines Herdes in die Form eintropfen, und diese Methode ist wirksam zur Verminderung des Energieverbrauches.

Das Rohr kann durch einen Kasten mit offener Oberseite ersetzt werden. Die Verwendung dieses Kastens ermöglicht es, den Schrott in einfacher Weise und gleichmäßig in den Behälter zu packen, wobei die Vorteile der Verwendung des rohrförmigen Teils beibehalten werden. Wenn der Kasten zum Vakuumschmelzen mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls angewendet wird, wird eine konstante Schmelzrate erreicht. Werden ein Paar oder mehrere Paare dieser Kästen als sich verbrauchende Elektroden zum Lichtbogenschmelzen angewendet, kann ein gleichmäßiger und zusammenhängender Lichtbogen zwischen den Spitzen jeden Elektrodenpaars erzielt werden. Bei jeder Methode ermöglicht der Kasten einen höheren Füllungsanteil mit dem Schrott und führt zu einer verbesserten Wirksamkeit des Schmelzverfahrens und zu einer einfacheren Durchführung der Schmelzvorgänge.

Bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens schmilzt der Schrott zuerst in dem Rohr oder dem Kasten und tropft danach in die wassergekühlte Form, so daß der Barren keine ungelöst gebliebenen Schrotteile enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher die Herstellung eines festen homogenen Barrens mit Hilfe eines einzigen Schmelzvorgangs, im Vergleich mit zwei oder drei Schmelzvorgängen, wie sie bisher bei bekannten Methoden erforderlich waren.

Erfindungsgemäß werden daher industriell wertvolle Methoden zur Herstellung von Barren aus Metallschrott zugänglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott, bei dem zunächst der Schrott in einem Vakuumschmelzofen oder einem Lichtbogenschmelzofen mit sich verbrauchender Elektrode geschmolzen und dann die Schmelze in einer wassergekühlten Form zu einem Barren verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. der Metallschrott (1) in ein Rohr (2) mit einem geschlossenen Ende (2a) gefüllt wird, das aus dem gleichen Material wie der Schrott besteht, das Rohr (2) mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls (3) von dem geschlossenen Ende her in Richtung zu dem anderen Ende erhitzt wird, während das Rohr horizontal in einem Vakuumschmelzofen gehalten wird, und danach die gebildete Schmelze in die wassergekühlte Form eintropfen gelassen und in der Form verfestigt wird, oder
    2. 2. der Metallschrott (1) in zwei Rohre (2) mit jeweils einem geschlossenen Ende (2a), die aus dem gleichen Material wie der Schrott bestehen, eingefüllt wird, ein Lichtbogen (4) zwischen den geschlossenen Enden (2a) der beiden als sich verbrauchende Elektroden dienenden Rohre (2) ausgebildet wird, während diese horizontal in einem Lichtbogenschmelzofen gehalten werden, und die gebildete Schmelze in die wassergekühlte Form (8) eintropfen gelassen und dort verfestigt wird.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung eines Barrens aus Metallschrott, bei dem zunächst der Schrott in einem Vakuumschmelzofen oder einem Lichtbogenschmelzofen mit sich verbrauchender Elektrode geschmolzen und dann die Schmelze in einer wassergekühlten Form zu einem Barren verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. der Metallschrott in einen oben offenen Kasten (11) gefüllt wird, der mindestens einen der in dem Metallschrott vorhandenen Bestandteile enthält und eine solche Gestalt hat, wie sie erhalten wird, indem ein Rohr mit polygonem Querschnitt in Axialrichtung geschnitten wird, wobei der Kasten gegebenenfalls an einem oder beiden Enden mit einer Querwand (11a) versehen ist, der Kasten mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder Plasmaelektronenstrahls von einem Ende her in Richtung zu dem anderen Ende erhitzt wird, während der Kasten horizontal in einem Vakuumschmelzofen gehalten wird, und danach die gebildete Schmelze in die wassergekühlte Form (8) tropfen gelassen und dort verfestigt wird, oder
    2. 2. der Metallschrott in zwei Kästen oder mehrere Paare von Kästen mit den vorstehend unter 1. angegebenen Merkmalen gefüllt wird, ein Lichtbogen zwischen den Enden der beiden jeweils ein Paar bildenden Kästen, die als sich verbrauchende Elektroden dienen, ausgebildet wird, während diese horizontal in einem Lichtbogenschmelzofen gehalten werden und danach die gebildete Schmelze in die wassergekühlte Form tropfen gelassen und dort verfestigt wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze vorübergehend in einem Herd (7) gehalten wird, bevor sie in die Form (8) überfließt.
  4. 4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf Metallschrott aus Titan, Zirkonium oder einer Legierung dieser Metalle.






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