[发明专利]电渣重熔的方法及熔化容器

说明书

本发明提出一种用于施行电渣熔化方法的熔化容器及如此的方法。测量位于相异的高度的温度的测量装置可得出在此方法期间在熔化容器中熔渣区域的位置和高度的结论。

技术领域

本发明涉及一种用于金属及金属合金的重熔方法。本发明还涉及一种适当的熔化容器，特别是涉及一种模具，及此熔化容器的用途。

背景技术

为了得到高纯度的材料，由此材料制成的主体(bodies)被重熔。众所周知的重熔方法是被称为电渣重熔方法。在此重熔方法中，熔化电极通常在所提供熔化容器中重熔。施行电极的重熔藉由流经电极的电流，通常藉由流动在相对低的电压下的非常大的电流。为了避免直流电可能产生的电解效应，通常使用交流电。在电渣重熔中，熔渣作为加热组件及精炼槽。电流经由电极流经熔渣区域及锭。由于熔渣的阻力(resistance)，其加热电极的尖部并将其熔化。产生的熔化的金属或金属合金的液滴在通过熔渣区域时被精炼。电极的尖部浸入熔渣区域内。熔渣区域浮动在熔化的金属或金属合金之上。熔渣区域也因此确保液态金属与周遭大气隔绝。通常，氟化钙、氧化钙及氧化铝之混合物作为熔渣。然而，氧化钙、氧化镁、氧化铝或二氧化硅的纯粹的混合物亦可被使用。熔渣必须具有低熔点、高稳定性、低挥发性及良好的精炼反应性。在电极材料中的不纯物被熔渣中的溶液及熔渣的化学反应去除。

在电渣重熔方法中，锭从开启的熔化容器或熔化容器向上移动而被抽出，在此过程中，相对于模具，熔渣及锭之间(或在熔渣及液态金属之间)的边界面的位置为保持几乎恒定具有决定性的重要性，除了其他事项之外，以避免热过载或设备损坏。在此之挑战为抵销在锭上取决于熔化速度的增加的体积，相对应地取决于锭的抽出速度或模具的升起速度。由于在电极及锭方面熔化的材料的相异的(部分未定的)密度，由熔化速率简单计算的体积不够准确，可能最终导致偏移效应。可靠的位置确定及控制对过程及操作安全具有决定性的重要性。否则，存在有熔渣泄漏(假如此位置太深入熔化容器之中)或熔渣溢流(假如在熔化容器中此位置太高)的风险。

电渣重熔方法明显地与其他过程相异，例如连续铸造，在电渣重熔中不只具有锭及金属熔化物之间及熔化物及气相之间的两个边界面，而是锭/金属熔化物、金属熔化物/熔渣及熔渣/气相三个边界面。由于熔渣区域的高度不是恒定的，过程控制不足以决定三个边界面之一的位置。相反地，熔渣连续地从熔渣区域排出，在所生成的锭上形成熔渣膜(slag skin)。再者，熔化的金属的高度不是恒定的。因此，在电渣重熔期间，熔渣区域的位置及高度的确定极度复杂，且尤其是比只有两个边界面的方法更加的复杂。

为了克服这个问题，采取了实质上依赖在重熔方法期间监控熔渣高度的不同的解决方法。运用了光学测量方法及基于雷达的距离测量方法。EP 2 386 366 A2揭露熔渣高度基于雷达的距离测量。用在早期的同位素辐射的距离测量不再是最新的。

除了体积计算造成的困难之外，在过程进行期间，确定位置更被从系统中永久地抽出的固化在锭的熔渣层复杂化，且因此熔渣的质量(或高度)可能发生变化。根据先前技术的方法，只有熔渣区域的表面的位置可被直接确定，但并非其长度(extent)，即其在熔化容器中的高度。

在此方法期间不容易目视检查熔渣高度，因为通常使用封闭系统，即熔化容器被屏蔽封闭。连续式目视监测熔渣高度并不是可行的，因为强烈的烟雾发展，使得熔渣高度的突然变化不会被立即发现。由于缺乏气体交换，封闭系统产生更多的粉尘。先前技术有时候会使用影像系统，由于粉尘及烟雾的生成，倾向于进行不正确的测量；此外，相机的视角及内壁的温度不容许明确的确定。再者，为了增加模具的使用寿命而容许熔渣区域在特定限制内变化是有用的。需要特别地小心及连续式的确定熔渣高度，且可由流动在容器墙壁上的热而确定。