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Neueste VIM-Technik bei ThyssenKrupp VDM zur Erschmelzung höchstreiner Metalle und Legierungen

29.09.2004

In einem Vakuuminduktionsschmelzofen (VIM-Ofen) der neuesten Generation produziert ThyssenKrupp VDM am Standort Unna seit einem Jahr hochlegierte Stähle und Nickelbasislegierungen. Das vor gut dreißig Jahren gegründete Werk wurde mit einem umfangreichen Investitionsprogramm auf den modernsten Stand der Technnik gebracht. Es verfügt nun über eine der fortschrittlichsten Vakuumschmelztechniken, die gegenüber der konventionellen Schmelzmetallurgie wesentliche Vorteile bietet:

In einem Vakuuminduktionsschmelzofen (VIM-Ofen) der neuesten Generation produziert ThyssenKrupp VDM am Standort Unna seit einem Jahr hochlegierte Stähle und Nickelbasislegierungen. Das vor gut dreißig Jahren gegründete Werk wurde mit einem umfangreichen Investitionsprogramm auf den modernsten Stand der Technnik gebracht. Es verfügt nun über eine der fortschrittlichsten Vakuumschmelztechniken, die gegenüber der konventionellen Schmelzmetallurgie wesentliche Vorteile bietet:

Geringe Abbrandverluste an sauerstoffaffinen Elementen wie Aluminium, Niobium, Titan, usw.
Einhaltung engster Analysegrenzen
Niedrigste Gasgehalte
Genaue Temperaturführung
Entfernung unerwünschter Spurenelemente
Geringste Umweltbelastung durch Staubfilterung

Die Entwicklung in der VIM-Metallurgie zeigt enorme technologische Verbesserungen des Schmelzprozesses. Standen anfangs beim klassischen VIM-Ofen beispielsweise noch Induktionsofen und Kokillen in einer Vakuumkammer, die in ihrer Gesamtheit evakuiert wurde, waren bei der nächsten Generation bereits Schmelz- und Gießkammer getrennt. Auf diese Weise ließ sich das Schmelzkammervolumen verringern, was die Evakuierungszeiten verkürzte. Zudem wurde durch diese Anlagenverbesserung der Einschmelzvorgang unter Vakuum bereits begonnen, während in der Gießkammer die Kokillen für die Befüllung vorbereitet wurden.

Bei dem VIM-Ofen neuester Bauart, der bei ThyssenKrupp VDM im Einsatz ist, handelt es sich um einen so genannten VIDP-Ofen, wobei das Kürzel „Vacuum Induction Degasing and Pouring“ (Vakuum-Induktions-Entgasung und –Abstich) bedeutet. Er verfügt über 20/30-Tonnen-Wechselgefäße und steht für eine neue, alternative Ofen-Generation in Fortentwicklung der klassischen VIM-Technologie zur Erzeugung höchstreiner Metalle und Legierungen. Ein solcher Ofentyp wird aus vielen Vakuumkammern gebildet, die nach dem Baukastenprinzip aneinander gesetzt sind:


Der Induktionsofen selbst bildet den unteren Teil der Vakuumschmelzkammer und ermöglicht damit einen Heißwechsel des kompletten Ofenunterteils mit Spule und Tiegel in weniger als einer Stunde. Drei austauschbare Ofenunterteile sorgen für eine optimale Anpassung an aktuelle Anforderungen – sei es bei einem Legierungswechsel, einer Neuzustellung, Reparatur oder Wartung –, wodurch sich Produktionskapazität und –flexibilität wesentlich erhöhen. Die kompakte Bauweise des Ofenunterteils verringerte das Vakuumvolumen erheblich, einhergehend mit einer starken Verkürzung der Evakuierungszeit.

Das Legieren von Schrotten und Metallen unter Vakuum erfolgt  mit Hilfe einer separaten Chargierkammer. Um einen reibungslosen Chargiervorgang zu ermöglichen, entwickelte VDM spezielle Chargierkörbe, die über einen automatischen Öffnungs- und Schließmechanismus verfügen. Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen VIM-Öfen bietet der VIDP-Ofen auch die Möglichkeit einer Flüssigchargierung.

Die Größe der Gießkammer wurde auf die zu gießende Formate zugeschnitten. Das derart optimierte Kammervolumen gewährleistet hohe Produktivität durch kurze Evakuierungszeiten und somit niedrige Betriebskosten. Gegossene Elektroden haben einen Durchmesser von 330 bis 980 Millimeter bei einer Länge von maximal 4500 Millimeter. Das Blockgewicht variiert hierbei von 2,9 bis 20 Tonnen. Bei den Vierkant- bzw. Rechteckblöcken liegt das Gewicht zwischen 1,5 und 14 Tonnen. Insgesamt belegen diese Daten eindrucksvoll, dass das Schmelzwerk Unna der ThyssenKrupp VDM damit weltweit über den größten VIM-Ofen des Typs VIDP verfügt.

Gegenüber früheren VIM-Öfen erlaubt eine Transfer-Gießrinne ganz erheblich bessere Reinheitsgrade des Endprodukts durch exaktere Temperaturführung und entsprechende Anordnung von Schlackenwehren und Keramikfiltern.

ThyssenKrupp VDM besitzt somit neben einem modernen Elektrostahlwerk und den ESU- und VAR-Umschmelzanlagen den letzten Baustein, um höchstreine und spurenelementarme Werkstoffe zu produzieren, die heute in der Luftfahrt sowie der Gasturbinen- und petrochemischen Industrie verlang werden.


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