CN103509954A

CN103509954A - 熔炉及用于电渣重熔的方法

Info

Publication number: CN103509954A
Application number: CN201310240886.2A
Authority: CN
Inventors: 罗尔夫·克热佩尔(已逝); 乌尔里希·比布里歇尔
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-01-15
Also published as: EP2677046B1; US20130336353A1; DE102012210281A1; EP2677046A1

Abstract

本发明涉及一种熔炉和一种用于电渣重熔的方法，其中，熔炉（37）包括基架（38），该基架包括支承熔炉头部（41）的支撑件（39），能够在该熔炉头部处布置电极，该电极能够在布置于熔炉头部下方的坩埚中熔化，该熔炉包括能够为熔化电极提供电力的变压器（42），该变压器固定地布置在熔炉头部处。

Description

熔炉及用于电渣重熔的方法

技术领域

本发明涉及一种熔炉和一种用于电渣重熔（ESR）的方法，其中，该熔炉包括基架，该基架包括支承熔炉头部的支撑件，在该熔炉头部处能够布置电极，该电极能够在布置在熔炉头部下方的坩埚中熔化，该熔炉包括能够为熔化电极提供电力的变压器。

背景技术

借助所谓的电渣重熔过程，材料电极被重熔以用于制造材料锭块，其中，材料锭块用作用于制造具有高材料质量的部件的半成品。关于在本文中使用的设备或方法，所谓的滑动坩埚设备的区别在于，该坩埚设置有可移置的坩埚底部以便将这种锭块例如制造成连续的线材，其中通过烧毁电极而产生的锭块在该坩埚中凝固。借助所谓的固定式坩埚法，实现了将材料电极重熔成纵向尺寸确定的锭块，其中，在此使用的坩埚配备有固定的坩埚底部。随后，材料电极借助于馈送运动连续地馈送至坩埚。材料电极的馈送运动通过熔炉的熔炉头部以下述方式执行：安装有材料电极的熔炉头部能够朝向坩埚移动。同样，借助滑动坩埚设备，在普通底座上设置可移动的材料电极。此外，材料电极能够安装在所谓的电极棒处，经由该电极棒来实现馈送运动。

熔化材料电极所需要的电力随后由能够将高电网电压和低电流强度转换成具有高电流强度的低电压的一个或更多个变压器来提供。为此，多个变压器尤其可以串联连接，其中，仅最后的、连接至电极的变压器为熔化电极提供电力或所需要的电流强度。所述变压器通常固定地安装在与熔炉分隔的变电站中或安装在与熔炉的基架间隔且分离的空间中。同样已知的是将变压器布置在专门为该目的形成的基架上或布置在围绕熔炉的基架的建筑物的水平面上，使得变压器更接近熔炉的基架。此外，变压器具有相对高的重量，因此当选择变压器的安装位置时也必须考虑到这一点。具体地，可以借助于专门为变压器形成的空间而考虑这一点。

此外，为熔化电极提供电力的变压器必须借助于多条电缆连接至熔炉头部。在熔炉头部处，电缆又连接至接触装置，该接触装置连接至电极和坩埚的底板或所产生的锭块，使得能够通过电极和锭块传导电力。此处，接触装置可以包括棒或管，该棒或管相对于锭块同轴地布置并且具有相对大的横截面，使得其在电力传导通过时不显著升温。由于熔炉头部借助于电极的潜在运动而相对于固定安装的变压器移动，变压器与熔炉头部之间的电缆必须形成为柔性的。具体地，当借助于熔炉头部或电极相对于坩埚的水平旋转来更换电极时，引起电缆的水平运动，并且在本文中竖直运动也是可能的。具体地，通过所描述的水平运动，电缆被扭曲。因此，电缆具有相对小的横截面，由此在熔炉操作期间，电缆显著升温。因此，使用特征分别在于有冷却水流过的覆层的多条电缆。除了高的购置成本外，这种水冷的大电流电缆具有许多缺点。例如，通过使用柔性的大电流电缆而增加了电损耗，这由于较高的功率消耗而降低了熔炉的效率。此外，由于基架和变压器的相对运动，因此水冷的大电流电缆遭受磨损和撕裂。由于围绕电缆的磁场，电缆也能够独自地移动并且能够相互碰撞。因此，有必要定期维护电缆并且必要时更换电缆。这同样适用于冷却电缆所需要的设备。

发明内容

本发明基于下述目的：提出一种熔炉以及一种用于电渣重熔的方法，该熔炉和电渣重熔方法能够分别以更成本有效的方式来生产和执行。

该目的通过具有权利要求1的特征的熔炉和具有权利要求11的特征的方法来实现。

关于根据本发明的用于电渣重熔（ESR）的熔炉，该熔炉包括基架，该基架具有支承熔炉头部的支撑件，能够在该熔炉头部处布置电极，该电极能够在布置于熔炉头部下方的坩埚中熔化，该熔炉包括能够为熔化电极提供电力的变压器，该变压器固定地布置在熔炉头部处。

此处，具体地，变压器限定成提供具有适于熔化电极的相应电流强度的电力的变压器。将变压器以固定的方式布置在熔炉头部处包括将变压器直接地布置在熔炉头部处。因此，变压器布置成极为靠近电极，并且也能够跟随熔炉头部的潜在移动。因此，不必使用柔性的进而必要地水冷的大电流电缆。对熔炉头部的供电以这种方式大大简化，并且减少了由大电流电缆引起的损失，这由于功率消耗的降低而引起熔炉效率的改进。也不必再提供专门形成以用于安装变压器的空间。尽管因为基架必须支承变压器而在最初存在用于形成基架的较高成本，但是这些成本由节省了大电流电缆和降低的操作成本所抵消。总之，从而带来低的投入和操作成本。

基架的支撑件能够形成为柱状的并且能够和基架的水平支承件一起形成熔炉头部的至少一个支承面。以这种方式，借助于水平支承件来形成能够如同水平面由维修人员在上面行走的一个或更多个支承面成为可能。此外，熔炉的装置能够在水平支承件处形成。因此，熔炉头部本身能够通过坩埚上方的一个或更多个支承面形成。

因此，将变压器固定地布置在支承面上是特别有利的。优选地，变压器能够布置在支承面上，经由该变压器将电力提供给电极和坩埚底板。即使在电极相对于变压器竖直地运动时，也不必再使用柔性的电缆。

替代地，能够在熔炉头部处形成用于将电力传输至电极、电极棒和/或坩埚底板的接触装置，其中，变压器能够直接地邻近于接触装置布置。接触装置可以包括滑动接触部，电力能够经由该滑动接触部从变压器直接传导到电极中。替代性地，也可能将电极棒连接至接触装置，电极能够借助于该电极棒安装在基架处。此外，坩埚底板能够经由具有相对较大的横截面的母线或管固定地连接至接触装置。

变压器也能够相对于接触装置固定地布置。以这种方式，不必在变压器和接触装置之间形成技术上复杂的电流传导装置。

因此，变压器能够借助于刚性的母线装置连接至接触装置。例如，能够特别容易且便宜地生产由横截面相对较大的简单的母线形成的母线装置，其中，在这种情况下，变压器至接触装置的距离甚至不必特别小。

在熔炉的一个实施方式中，用于执行电渣重熔方法的熔炉头部能够形成为不可移动的，并且坩埚能够具有可相对于熔炉头部移动的底板。此处，然而，电极能够以可移动的方式布置在熔炉头部处。

相反地，底板能够形成为不可移动的，并且熔炉头部能够形成为可相对于坩埚水平地移动。

替代性地，坩埚能够具有不可移动的底板并且熔炉头部能够形成为相对于底板是不可移动的。当电极熔化掉时，电极随后将必须不断地朝向底板降低。然而，这并不排除电极也能够相对于熔炉头部是可移动的。例如在熔炉与电极配装并且电极必须从上面插入到坩埚中的情况下，可需要电极相对于熔炉头部、尤其在水平方向上的相对可移动性。

该熔炉可以是在真空下、在惰性气体下、在空气气氛下或在压力下用于电渣重熔的熔炉。以这种方式，将变压器的有利布置用于不同的用于电渣重熔的熔炉成为可能。

关于借助根据本发明的熔炉用于电渣重熔（ESR）的方法，该熔炉包括基架，其中，该基架包括支承熔炉头部的支撑件，在该熔炉头部处布置电极，该电极在布置于熔炉头部下方的坩埚中熔化，该电极借助于电极的馈送运动而熔化到坩埚中，熔炉包括为熔化电极提供电力的变压器，该变压器随熔炉头部一起移动。

具体地，变压器随熔炉头部一起移动的事实具有不需要柔性的大电流电缆的优点。关于由此产生的优点，参考在上文中对根据本发明的熔炉的描述。

该方法的其他有利的实施方式从回引装置权利要求1的从属权利要求中的特征的描述中得出。

附图说明

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行更详细的阐述。

在附图中：

图1以侧视图示出根据现有技术的用于电渣重熔的熔炉；

图2以侧视图示出根据本发明的一个实施方式的用于电渣重熔的熔炉。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的用于在惰性气体下进行电渣重熔（ESR）的熔炉10。基架11形成熔炉头部13的支承面12，其中，支承面12和熔炉头部13分别安装在支撑件14上。熔炉头部13包括具有轴17的用于电极16的馈送驱动器15、电极悬挂件18以及电极棒19，该电极棒19将电极16连接至电极悬挂件18。此外，借助于基架11形成两个可在上面行走的平台20和21。在熔炉头部13的下方布置坩埚22，在坩埚22中已经存在锭23和熔池24。坩埚22的底板25不可移动地、即固定地布置在底座26上。此外，在坩埚22上方形成保护气体腔27，该保护气体腔27使得可能在保护气体下熔化电极16。在此处仅部分示出的分隔空间28中布置用于提供电力的变压器29，该变压器29经由壁31中的通道开口30连接至用于基架11的安装空间32。具体地，变压器29借助于水冷的大电流电缆33经由接触装置34连接至电极16和坩埚22。为此，母线35同轴地布置在坩埚22处。此外，在电极棒19处，存在用于将电力传输到电极16上的接触装置34的滑动接触部36。现在借助降低电极悬挂件18至少部分地使电极16降低到坩埚22中，使得电极16相对于变压器29移动。为了将熔炉头部13与新的电极16配装，相对于变压器29水平地旋转基架11是必要的。这借助于围绕支撑件14中的一个枢转来实现，由此也扭曲了大电流电缆33。

图2示出根据本发明的用于电渣重熔（ESR）的熔炉37的一个实施方式。然而，具体地，此处未示出坩埚和电极。熔炉37关于其基本构造对应于前面在图1中描述的熔炉。相比之下，在支撑件39上方的熔炉37的基架38处形成支承面40。在支承面40上从而在熔炉37的熔炉头部41处直接放置变压器42，该变压器42经由具有相对较大的横截面的刚性母线43连接至接触装置44，该接触装置44又连接至此处未示出的电极以及坩埚。因此，从现有技术中已知的大电流电缆可以便宜地由简单形成的母线43代替。这只有通过将变压器42放置在熔炉头部41处才可能实现。

Claims

1.一种用于电渣重熔的熔炉（37），其中，所述熔炉包括基架（38），所述基架包括支承熔炉头部（41）的支撑件（39），在所述熔炉头部处能够布置电极，所述电极能够在布置于所述熔炉头部下方的坩埚中熔化，所述熔炉包括能够为熔化所述电极提供电力的变压器（42），

其特征在于，

所述变压器固定地布置在所述熔炉头部处。

2.根据权利要求1所述的熔炉，

其特征在于，

所述支撑件（39）形成为柱状的并且和水平支承件共同形成所述熔炉头部（41）的至少一个支承面（40）。

3.根据权利要求1或2所述的熔炉，

其特征在于，

所述变压器（42）固定地布置在所述支承面（40）上。

4.根据上述权利要求之一所述的熔炉，

其特征在于，

在所述熔炉头部（41）处形成有用于将电力传输至所述电极、电极棒和/或所述坩埚的底板的接触装置（44），其中，所述变压器（42）直接地邻近于所述接触装置布置。

5.根据权利要求4所述的熔炉，

其特征在于，

所述变压器（42）相对于所述接触装置（44）固定地布置。

6.根据权利要求4或5所述的熔炉，

其特征在于，

所述变压器（42）借助于刚性的母线装置（43）连接至所述接触装置（44）。

7.根据上述权利要求之一所述的熔炉，

其特征在于，

所述熔炉头部形成为不可移动的，并且所述坩埚具有能够相对于所述熔炉头部移动的底板。

8.根据权利要求1至6之一所述的熔炉，

其特征在于，

所述底板形成为不可移动的，并且所述熔炉头部（41）形成为能够相对于所述坩埚水平地移动。

9.根据权利要求1至6之一所述的熔炉，

其特征在于，

所述熔炉具有不可移动的底板，并且所述熔炉头部形成为相对于所述底板是不可移动的。

10.根据上述权利要求之一所述的熔炉，

其特征在于，

所述熔炉（37）构造成用于在真空下、在惰性气体下、在空气气氛下或在压力下进行电渣重熔。

11.一种用于借助熔炉（37）进行电渣重熔的方法，其中，所述熔炉包括基架（38），所述基架包括支承熔炉头部（41）的支撑件（39），在所述熔炉头部处布置电极，所述电极在布置于所述熔炉头部下方的坩埚中熔化，所述电极借助于所述电极的馈送运动而熔化到所述坩埚中，所述熔炉包括为熔化所述电极提供电力的变压器（42），

其特征在于，

所述变压器随所述熔炉头部一起移动。