Vakuuminduktionsofen

Abstract

 Der erfindungsgemäße Vakuuminduktionsofen enthält eine von einem Induktor (7) umschlossene hermetisch verschließ­bare Kammer (1) mit einem darin untergebrachten Tiegel (2). Die Seitenfläche des Tiegels (2) ist durch gekühlte Metallsektionen (10) gebildet, die gegeneinander durch Isolierzwischenlagen (11) getrennt sind. Im unteren Teil des Tiegels (2) ist ein gekühltes Gespann (3) angeordnet, das mit einem Mechanismus (6) für dessen hin- und hergehende Senkrechtbewegung bezüglich des Tiegels (2) verbunden ist. Die Innenfläche des Tiegels (2) ist stufenweise mit einem in Richtung des Gespanns (3) abnehmenden Durchmesser ausge­führt. Derartige Ausführung des Tiegels (2) gestattet es, im gleichen Tiegel (2) Barren verschiedener Durchmesser zu erzeugen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Vakuuminduktionsofen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

[0002] Zum Erzeugen von metallischen Werkstoffen mit verbesserten Eigenschaften bietet die thermische Behandlung in Vakuum­induktionsöfen mit einem gekühlten Metallgespann verschie­dene Vorteile, weil z. B. keine Verunreinigungen aus der Futtermasse in die Schmelze gelangen und Schmelztemperatu­ren bis zu 3000 °K erreicht werden können. Die Schmelze kann durch elektromagnetische Felder eines Induktors in­tensiv durchmischt und damit in ihrer Zusammensetzung ver­gleichmäßigt werden. Ferner lassen sich Mehrstofflegierungen mit hohen Komponentenanteilen von bis zu 50 Masse-% erzeu­gen, deren Ausgangskomponenten sich in der Schmelztempera­ tur, Dichte und dem Dampfdruck stark unterscheiden. Bei der Vervollkommnung dieser Technologie werden in der Regel Tiegel verschiedener Durchmesser verlangt, was auf die Notwendigkeit, Barren mit einem nach der Verarbeitung ver­ringerten Durchmesser wiederzuverwenden, Edel- und Selten­komponenten der Legierungen einzusparen und auf Bedingungen für eine weitere Schmelzbehandlung der erzeugten Barren zurückzuführen ist.

[0003] Es ist ein Vakuuminduktionsofen (L. L. Tir, A. P. Gubchenko "Induktsionnye plavilnye pechi dla protsessov povyshennoi tochnosti i chistoty" ("Induktionsschmelzöfen für Vorgänge erhöhter Präzision und Reinheit"), 1988, Verlag "Energoatomizdat" (Moskau), S. 76 bis 77, Fig. 45) bekannt, in dessen hermetisch abgeschlossener Kammer ein gekühlter Tiegel untergebracht ist. Die Seitenflächen bestehen aus vertikal angeordneten gekühlten Metallsektionen, die durch Isolierstoffzwischenlagen voneinander getrennt sind. Ferner ist ein gekühltes Gespann und ein die Kammer umschließender Induktor vorgesehen.

[0004] In diesem Vakuuminduktionsofen kann aber nur ein nach dem Durchmesser beschränktes Barrensortiment erschmolzen werden, so daß für Barren anderer Abmessungen entweder die Kammer mit dem gekühlten Tiegel gegen eine andere Größe ausge­tauscht oder eine Zusatzmenge vom Umschmelzmetall einge­setzt werden muß, was beim Umschmelzen von Selten- oder Edelmetallen besonders unerwünscht ist.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuum­induktionsofen zu schaffen, in dem Barren verschiedener Abmessungen im gleichen Tiegel ohne zusätzliche Maßnahmen erzeugt werden können, was den Anwendungsbereich des Ofens erweitert.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Vakuuminduktionsofen, der eine hermetisch abgeschlossene Kammer mit einem darin unter­gebrachten gekühlten Tiegel, dessen Seitenfläche durch vertikal angeordnete gekühlte Metallsektionen gebildet ist, die voneinander durch Isolierstoffzwischenlagen ge­trennt sind, ein gekühltes Gespann, das mit einem Mechanis­mus für dessen hin- und hergehende Senkrechtbewegung bezüg­lich des Tiegels verbunden ist, und einen die hermetisch abgeschlossene Kammer umschließenden Induktor enthält, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Innenraum des Tiegels stufenweise mit einem in Richtung des Gespanns abnehmenden Durchmesser ausgeführt ist.

[0007] Durch die Erfindung wird die Umstellung des Ofens auf Barren verschiedener Abmessungen und Durchmesser vereinfacht, weil das jeweils abgenutzte Gespann gegen ein Gespann mit den erforderlichen Abmessungen auf einfache Weise ausge­tauscht werden kann.

[0008] Die Erfindung wird nachstehend an einem bevorzugten Aus­führungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Vakuuminduktions­ofens im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht des Vakuuminduktionsofens, teilweise aufgebrochen.

[0009] Der Vakuuminduktionsofen enthält eine hermetisch abge­schlossene Kammer 1, in deren Innerem ein gekühlter Tiegel 2 untergebracht ist. Ein gekühltes Gespann 3 ist auf einem unteren Deckel 4 angeordnet und mit einer Stange 5 eines Mechanismus 6 zur Durchführung von senkrechten Hin- und Herbewegungen verbunden. Außen ist die Kammer 1 von einem Induktor 7 umgeben und oben durch einen Deckel 8 abgedeckt. In den Deckeln 4, 8 sind zur hermetischen Abdichtung der Kammer 1 Vakuumdichtungen 9 angeordnet. Die Innenfläche des Tiegels 2 ist stufenweise mit einem in Richtung des Gespanns 3 abnehmenden Durchmesser ausgeführt.

[0010] Die Seitenfläche des Tiegels 2 (Fig. 2) ist durch vertikal angeordnete gekühlte Metallsektionen 10 gebildet, die durch Isolierstoffzwischenlagen 11 voneinander getrennt sind. Am oberen Deckel 8 sind Fertigungseinrichtungen zur Durch­führung und Überwachung des Schmelzvorgangs, z. B. ein Dosiergerät 12 und ein Beobachtungsgerät 13 u. a., bei­spielsweise ein Plasmatron, Thermopaare (nicht gezeigt), angeordnet.

[0011] Der erfindungsgemäße Vakuuminduktionsofen arbeitet wie folgt. Beim Erschmelzen eines Barrens erforderlichen Durch­messers wird an der Stange 5 des Mechanismus 6 ein Gespann 3 befestigt, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Tiegels 2 entspricht, der zum Erschmelzen dieses Barrens notwendig ist. Dann wird auf das Gespann 3 ein Beschickungsgut auf­gelegt, das Gespann 3 wird mit Hilfe der Stange 5 in eine zugeordnete Stufe des Tiegels 2 eingeführt. Danach wird die Kammer 1 mit dem Deckel 8 hermetisch verschlossen, der auf den Vakuumdichtungen 9 angeordnet wird. Anschließend wird die hermetisch abgeschlossene Kammer 1 evakuiert und eine der Stufe des Tiegels 2 zugeordnete Teilspule des Induktors 7 auf Erhitzung und Schmelzung vom Beschickungs­gut geschaltet. Die Zugabe vom Beschickungsgut auf den Legierungszusätzen erfolgt über das Dosiergerät 12 (Fig. 2). Es werden sämtliche erforderlichen Arbeitsgänge für die Durchführung und Überwachung des Schmelzvorgangs ausge­führt, wozu von den am Deckel 8 angeordneten vorhandenen Fertigungseinrichtungen Gebrauch gemacht wird.

[0012] Nach Abschluß des Schmelzvorgangs wird die Spule des In­duktors 7 abgeschaltet, und man läßt den erzeugten Barren auskristallisieren. Nach Erreichen einer bestimmten Tempe­ratur des Barrens wird der Ofen belüftet. Der Deckel 8 wird geöffnet, der erzeugte Barren wird auf dem Gespann 3 mit Hilfe des Mechanismus 5 in die obere Endstellung angehoben und herausgenommen. Danach wird wieder das vor­herige Gespann 3 oder ein Gespann 3 von anderem Durchmesser bereitgestellt, und der Schmelzvorgang eines weiteren Bar­rens wiederholt.

[0013] Die stufenweise Ausführung der Innenfläche des Tiegels 2 gestattet es, die technologischen Funktionsfähigkeiten des Ofens zu erweitern, den Metall- und Materialaufwand geringer zu halten, sowie den Anwendungsbereich des Ofens auszudehnen.

[0014] Die Erfindung kann zum Erschmelzen von hochschmelzenden, chemisch wirksamen Metallen angewendet werden. Die Erfin­dung kann auch für ein Umschmelzen von Metallbarren zwecks ihrer Reinigung von nichtmetallischen und Gaseinflüssen, für ein Schmelzen von Sonder- und Präzisionslegierungen auf der Basis von hochschmelzenden und chemisch wirksamen Metallen verwendet werden.

Ansprüche

1. Vakuuminduktionsofen, bestehend
aus einer hermetisch verschließbaren Kammer (1), die von einem Induktor (7) umgeben ist,
aus einem in der Kammer (1) angeordneten gekühlten Tiegel (2), und
aus einem im Tiegel (2) heb- und senkbar angeordneten gekühlten Gespann (3),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenraum des Tiegels (2) stufenweise mit einem in Richtung des Gespanns (3) abnehmenden Durchmesser ausgeführt ist.

2. Vakuuminduktionsofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenwände des Tiegels (2) zum Boden hin schräg verlaufen.

3. Vakuuminduktionsofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in einzelnen Wandsegmenten (10) des Tiegels (2) vorgesehenen Kühlrohre zum Tiegelboden hin schräg verlaufen.

Zeichnung