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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Metallblöcken rechteckigen
Querschnittes, insbesondere von Brammen, durch Elektroschlackeumschmelzen, bei dem jeder Block aus zwei mindestens je zwei verzehrbare Elektroden enthaltenden Elektrodengruppen erschmolzen wird, die an eine gemeinsame Stromquelle, wie einen Einphasentransformator angeschlossen sind und von denen wenigstens eine während des Betriebes gegenüber der Kokille verstellt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
Bei solchen Umschmelzverfahren besteht die Gefahr eines Durchbrennens der Kokille als Folge eines bei
Berührung zwischen der Kokillenwandung und den verstellbaren Elektroden auftretenden Kurzschlusses.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes mussten die Querschnittsabmessungen der verzehrbaren Elektroden, insbesondere das Mass, welches der Schmalseite des brammenförmigen Blocks entspricht, vermindert und daher die Elektrodenlängen vergrössert werden, was die Herstellung der Elektroden erschwert und eine kompliziertere
Konstruktion der Einrichtungen zum Verstellen der gegenüber der Kokille bewegbaren Elektroden zur Folge hat.
Bei einem bekannten Herstellungsverfahren für Brammen durch Umschmelzen von feststehenden verzehrbaren Elektroden in einer Kühlkokille (z. B. belg. PatentschriEt Nr. 711199) kann zwar das Durchbrennen der Kokille vermieden sowie ein weitgehendes Ausfüllen des Kokillenquerschnittes erreicht werden, so dass die
Bauhöhe der Anlage nicht übermässig gross ausfällt, jedoch ist die Länge der herstellbaren Blöcke beschränkt, weil die Tiefe des Schlackenbades dauernd zunimmt. Beispielsweise kann man die geringst mögliche Zunahme der
Schlackenbadtiefe errechnen, die sich beim Erschmelzen einer Bramme von 2 m Länge und einem Querschnitt von 140 X 1500 mm nach diesem Verfahren ergibt. Diese Zunahme beträgt 360 mm, was absolut unzulässig ist, da hiebei die Qualität des Blockmetalles stark vermindert wird.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der obenerwähnten Nachteile. Dieses Ziel ist mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art erreichbar, bei dem erfindungsgemäss die Hauptmenge des zur Erzeugung des
Blockes notwendigen Metalles von einer während des Schmelzprozesses gegenüber der Kokille festen
Elektrodengruppe (Hauptelektroden) abgeschmolzen wird, deren Gesamtquerschnitt wesentlich grösser (z. B. dreimal so gross) als der Gesamtquerschnitt der andern Elektrodengruppe (Zusatzelektroden) bemessen ist, und bei dem die Eintauchtiefe der Hauptelektroden in das Schlackenbad im wesentlichen durch Absenken der gleichzeitig abgeschmolzenen Zusatzelektroden oder bei Auswechseln derselben durch Zugiessen von Schlacke konstant gehalten wird.
Bei diesem Verfahren gelangt das von den Enden der verzehrbaren Elektroden abgeschmolzene Metall gleichmässig entlang der ganzen Kokillenbreite in das Schlackenbad, wodurch eine hohe
Qualität des aufgeschmolzenen, brammenförmigen Blocks gewährleistet wird.
Das Auswechseln der Zusatzelektroden bietet die Möglichkeit, schwerere brammenförmige Blöcke herzustellen und trotzdem mit Elektroden verhältnismässig kleiner Länge auszukommen, die nicht nur dementsprechend leicht sind, sondern sich auch weniger stark verziehen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die mit einer kühlbaren Kokille und mit zwei mindestens je zwei verzehrbare Elektroden enthaltenden Elektrodengruppen ausgerüstet ist, die an eine gemeinsame Stromquelle, wie einen Einphasentransformator, angeschlossen sind und von denen wenigstens eine relativ zur Kokille verstellbar ist. Im Einklang mit der Erfindung ist die eine Elektrodengruppe (Hauptelektroden) gegenüber der Kokille feststehend angeordnet und die andere Elektrodengruppe (Zusatzelektroden) zum Konstanthalten der Eintauchtiefe der Hauptelektroden in das Schlackenbad während des Betriebes in die Kokille absenkbar sowie der Gesamtquerschnitt der Hauptelektroden wesentlich grösser (z. B. dreimal so gross) als der Gesamtquerschnitt der Zusatzelektroden bemessen.
Bei einer zum Herstellen von Brammen bestimmten vorteilhaften Ausführungsform weist die Kokille einen als Rechteck gestalteten Querschnitt auf, die Achsen sämtlicher Elektroden sind in die Längsmittelebene der Kokille verlegt, die eine Elektrodengruppe ist in zwei gleiche, in Serie geschaltete Untergruppen aufgeteilt und die ebenfalls in Serie geschalteten Elektroden der andern Elektrodengruppe sind zwischen diesen Untergruppen angeordnet. Bekannt ist ein Elektroschlackenofen (franz. Patentschrift Nr. 1. 574. 794), bei dem für die Erzeugung von Gussblöcken eine bewegliche Grundelektrode, welche sich im Zentrum der Kokille befindet, sowie eine bewegliche Hilfselektrode verwendet wird, die aus Stäben besteht, welche gleichmässig um die Grundelektrode und parallel zu ihr angeordnet sind.
Bei diesem Ofen wird die bewegliche Hilfselektrode in das Schlackenbad eingeführt und nur beim Auswechseln der beweglichen Grundelektrode, aus welcher der Block erschmolzen wird, mit der Stromquelle verbunden.
Weil der Umschmelzvorgang während des Auswechselns der Grundelektrode nicht unterbrochen werden soll, wird diese von der Hilfselektrode ersetzt, die demnach denselben Gesamtquerschnitt aufweist. Die Nachteile dieser Vorrichtung bzw. Arbeitsweise liegen auf der Hand. Auf alle Fälle muss eine dem Gesamtgewicht der Grundelektrode entsprechende Materialmenge abgesenkt werden, wodurch entweder das Elektrodengewicht beschränkt oder die Vorrichtung sehr schwer und teuer wird.
Die erfmdungsgemässe Vorrichtung ist anders beschaffen und erlaubt ein anders geführtes Umschmelzverfahren. Zunächst wird davon ausgegangen, die Hauptmasse des zu erschmelzenden Blockes aus einer Elektrode grossen Querschnittes zu gewinnen, die wegen ihres Gewichtes gegenüber der Kokille unbewegt bleibt. Würde diese Elektrode allein abschmelzen, so würde sich ihre Eintauchtiefe in das Schlackenbad und
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damit ihre Abschmelzgeschwindigkeit bzw. die pro Zeiteinheit abgeschmolzene Metallmenge ändern, was wegen der Rückwirkung auf das Erstarren des Blockes eine unerwünschte Beeinflussung des Umschmelzprozesses bedeuten würde. Im Einklang mit der Erfindung wird daher zugleich mit der Hauptelektrode eine Zusatzelektrode geringeren Querschnittes abgeschmolzen, die dementsprechend leichter ist.
Diese Zusatzelektrode wird in das Schlackenbad nach Massgabe der Abschmelzgeschwindigkeit der Hauptelektrode abgesenkt, und hiedurch wird deren Eintauchtiefe in das Schlackenbad praktisch konstant gehalten, dessen Spiegel langsamer steigt als die Länge der Hauptelektrode abnimmt.
Das Absenken der leichteren Zusatzelektrode kann mit einer schwächer dimensionierten Anstellvorrichtung vorgenommen werden. Die Zusatzelektroden können ohne Unterbrechung des Betriebes ausgetauscht werden.
Während der für das Auswechseln benötigten Zeitspanne wird dann Schlacke in jedem Masse zugegossen, das notwendig ist, um die vorbestimmte Eintauchtiefe der Hauptelektrode aufrecht zu erhalten. Es versteht sich, dass hiezu nur verhältnismässig geringe und demnach leicht manipulierbare Schlackenmengen notwendig sind und der Umschmelzprozess praktisch unbeeinträchtigt bleibt, weil die über die Hauptelektrode zugeführte Leistung nicht verändert wird. Die Zusatzelektrode braucht also nicht unter Zeitdruck ausgewechselt zu werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im folgenden an Hand einer in den Zeichnungen dargestellten beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt in schematisierter Darstellung Fig. l die erfindungsgemässe Vorrichtung in Draufsicht und Fig. 2 im Längsschnitt.
Die dargestellte Vorrichtung weist eine kühlbare Kokille-l-rechteckigen Querschnittes auf, in der sich zwei Gruppen von verzehrbaren Elektroden--2, 2 bzw. 3, 3--befinden. Die Elektroden--3, 3--der einen Gruppe sind während des Betriebes in die Kokille absenkbar, die Elektroden--2, 2--der ändern Gruppe während des Schmelzprozesses gegenüber der Kokille ortsfest. Jede Elektrodengruppe enthält mindestens zwei (im vorliegenden Fall zwei) Elektroden und ist in zwei gleiche Untergruppen aufgegliedert, von denen, wie die im vorliegenden Fall, jede aus nur einer Elektrode besteht. Die gezeigte Vorrichtung ist zum Erschmelzen von Brammen bestimmt und deshalb mit einer Kokille eines Querschnittes in Gestalt eines langgestreckten Rechteckes ausgestattet.
Es empfiehlt sich daher, die Achsen sämtlicher Elektroden in eine gemeinsame Ebene, nämlich in die Längsmittelebene der Kokille zu verlegen und die Elektroden-3, 3-der absenkbaren Elektrodengruppe zwischen den feststehenden Elektroden-2, 2-anzuordnen. Die Elektroden jeder Gruppe
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Stromverteilung und damit die örtliche Wärmeentwicklung innerhalb des Schlackenbades abhängt, muss aus diesen Gründen innerhalb gewisser Grenzen gehalten, d. h. die bewegbaren Elektroden müssen abgesenkt werden, weil die Eintauchtiefe rascher abnimmt als der Schlackenbadspiegel ansteigt. Gemäss der Erfindung ist der Gesamtquerschnitt der feststehenden Elektroden --2-- wesentlich grösser bemessen als der Gesamtquerschnitt der bewegbaren, z. B. dreimal so gross.
Die Hauptmenge des Blockmaterials wird daher von den schwergewichtigen aber unbewegbaren
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die wesentlich leichter sind, so dass die zum Absenken erforderlichen Einrichtungen ebenfalls wesentlich leichter und einfacher sein können.
Die Struktur der hergestellten Blöcke soll verständlicherweise möglichst gleichmässig sein, sie müssen also gleichmässig wachsen und dürfen unter nur beschränkt veränderlichen Abkühlungsbedingungen erstarren. Zufolge der erheblich verschiedenen Gesamtquerschnitte der Haupt- bzw. Zusatzelektroden bleibt die pro Zeiteinheit abgeschmolzene Metallmenge auch dann innerhalb der für das Erschmelzen guter Blöcke gezogenen Grenzen, wenn eine Zusatzelektrode während des Betriebes, also ohne Unterbrechung des Schmelzvorganges ausgetauscht wird.
Die aus Fig. l entnehmbare Elektrodenanordnung gewährleistet ein weitgehend gleichmässiges Abschmelzen sämtlicher Elektroden, so dass das abgeschmolzene Metall über den gesamten Kokillenquerschnitt verteilt und insbesondere auch im Bereich der breiten Kokillenwände in die Metallschmelze gelangt, in der demnach keine Strömungen entstehen, die den Kristallisationsprozess beim Erstarren stören könnten. Die Erfahrung hat gezeigt, dass auch die beim Auswechseln der Zusatzelektroden auftretende Beeinflussung des Schmelzvorganges keine die Blockqualität beeinträchtigenden Störungen bewirkt. Wegen des kleinen Querschnittes der Zusatzelektroden, ist auch die bei ihrem Auswechseln zum Anheben des Schlackenbadspiegels zuzugebende Menge von Schlacke oder Schlackenbildnern gering und bedingt keine besonderen Einrichtungen.
Es versteht sich, dass die Schlackenbadtiefe auch am Ende des Umschmelzprozesses das zulässige Mass nicht überschreiten darf, das bei Kokillen mit dem aus Fig. l entnehmbaren Querschnitt etwa der 1, 5 bis 2fachen Breite der schmalen Kokillenseitenwand entspricht. Man wird daher die Zusatzelektroden so lang bemessen, dass während eines Schmelzvorganges nicht zu oft ausgewechselt werden muss und die beim Auswechseln zugeführten Schlackenmengen nicht zu gross ausfallen.
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Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung können Brammen hergestellt werden, die wegen ihres ausreichend flachen Querschnittes ohne weiteres auf Blechwalzenstrassen weiter verarbeitet werden können und nicht vorher auf einer Blockstrasse vorgewalzt werden müssen. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Blöcke zeichnen sich durch ihre gute Qualität aus.
Mit Hilfe der absenkbaren Zusatzelektroden kann der Ablauf des Umschmelzvorganges leicht und zufriedenstellend geregelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Metallblöcken rechteckigen Querschnittes, insbesondere von Brammen, durch Elektroschlackeumschmelzen, bei dem jeder Block aus zwei mindestens je zwei verzehrbare Elektroden enthaltenden Elektrodengruppen erschmolzen wird, die an eine gemeinsame Stromquelle, wie einen Einphasentransformator angeschlossen sind und von denen wenigstens eine während des Betriebes gegenüber der
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notwendigen Metalles von einer während des Schmelzprozesses gegenüber der Kokille festen Elektrodengruppe (Hauptelektroden 2,2) abgeschmolzen wird, deren Gesamtquerschnitt wesentlich grösser (z.
B. dreimal so gross) als der Gesamtquerschnitt der andern Elektrodengruppe (Zusatzelektroden 3,3) bemessen ist, und die Eintauchtiefe der Hauptelektroden in das Schlackenbad im wesentlichen durch Absenken der gleichzeitig abgeschmolzenen Zusatzelektroden oder bei Auswechseln derselben durch Zugiessen von Schlacke konstant gehalten wird.