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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen von Blöcken durch Elektroschlackeumschmelzen verzehrbarer Elektroden in einer gekühlten Kokille.
Bei solchen Verfahren ist es üblich, das nach Beendigung des Schmelzprozesses in der Kokille befindliche schmelzflüssige Metall bis zur Ausbildung eines Blockes mit einer ausreichend dicken, erstarrten Oberflächenschicht zu kühlen. Dabei verbleibt die Schlacke über dem Blockkopf, und bildet eine wärmeisolierende Schicht, so dass grössere Blöcke 4 bis 8 h in der Kokille verbleiben müssen. Da das Metall bei wesentlich höheren Temperaturen erstarrt als die Schlacke, wird die Haltezeit in der Kokille nicht von der Abkühlung des Metalles, sondern von der längeren Zeit bestimmt, die bis zum Erstarren der Schlacke verstreicht.
Überdies ist das anschliessende Abtrennen der erstarrten Schlacke von dem Block ein arbeitsintensiver Vorgang und mit zusätzlichem Aufwand an Zeit und Ausrüstung verbunden.
Zum Beispiel ist die Mantelschicht eines 15 t schweren Blockes nach etwa 1 h ausreichend dick, so dass dem Entfernen aus der Kokille nichts im Wege stünde. Es dauert aber mehr als 3, 5 h bis die Schlacke erstarrt und sich auch am Blockkopf eine genügend dicke Metallschicht gebildet hat. Wird der Block vor dem Verstreichen dieser Zeitspanne aus der Kokille herausgenommen, so kann die flüssige Schlacke diese Metallschicht durchbrechen, und es kommt zu einer Betriebsstörung. Infolgedessen ergibt sich beim Erschmelzen von tonnenschweren Blöcken eine erzwungene Stillstandzeit, die bis zu mehreren Stunden bei jeder Schmelze erreicht.
Abgesehen davon vermindert eine zu langsame und ungleichmässige Abkühlung des Blockes in der Kokille die Qualität des Metalles, besonders im Blockfuss. Beim Umschmelzen von härtbaren Stählen kann dies zur Bildung von Kaltrissen führen.
Beim Elektroschlackeumschmelzen bilden sich in der gekühlten Kokille ein Metallbad, das mit dem Schlackenbad überschichtet ist, in welches die verzehrbare Elektrode eintaucht. Die Wärmeleitfähigkeit der geschmolzenen Schlacke ist wesentlich kleiner als die des schmelzflüssigen Metalles. Dieser Umstand ist für den Schmelzprozess sehr vorteilhaft, denn er bewirkt eine Wärmekonzentration in der Schmelzzone, wo Wärme verbraucht wird, und verringert die unerwünschte Wärmeabgabe im Bereich des Metallbades. Die Unterschiedlichkeit der Wärmeleitfähigkeit, welche sich für den Schmelzvorgang vorteilhaft auswirkt, erweist sich bei der Abkühlung des erschmolzenen Blockes als nachteilig.
Es ist bekannt (USA-Patentschrift Nr. 3, 511, 303), während des Schmelzvorganges Schlacke nach Massgabe des in der Kokille ansteigenden Metallspiegels selbsttätig durch eine Rinne abzuführen. Dabei wird aber Wärme ungenutzt abgeführt und auch der Schmelzvorgang beeinflusst. Dieselben Nachteile ergeben sich, wenn (USA-Patentschrift Nr. 3, 234. 608) während des Schmelzvorganges Schlacke kontinuierlich abgezogen und regeneriert wird.
Ziel der Erfindung ist die Behebung der erwähnten Mängel. Dieses Ziel ist mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art erreichbar, bei dem erfindungsgemäss nach dem Abschalten der verzehrbaren Elektrode oder Elektroden von der Stromquelle die auf dem Metallbad schwimmende Schlacke zumindest bis auf einen für die Abkühlung des Metalles praktisch bedeutungslosen Rest entfernt wird. Auf diese Weise werden Stillstandszeiten vermieden, und die Abkühlung des Blockes gewährleistet eine hohe Metallqualität. Das erfindungsgemässe Verfahren kann in einfachster Weise realisiert werden, indem die Schlacke abgeschröpft wird.
Die Erfindung erstreckt sich jedoch auch auf eine für dieses Verfahren eingerichtete Anlage, die mit einem absenkbaren Elektrodenhalter zum Befestigen mindestens einer verzehrbaren Elektrode und mit einer kühlbaren, unterhalb der Elektroden angeordneten, zur Aufnahme der einem Block entsprechenden Metallmenge bemessenen Kokille ausgerüstet ist. Im Einklang mit der Erfindung weist diese Anlage entweder einen vorzugsweise mittels eines Ejektors betätigbaren Saugheber mit einem innerhalb der Kokille angeordneten Schenkel auf, dessen Eintrittsöffnung in die Nähe des Metallspiegels verlegt ist, oder die Kokille ist mit einer knapp oberhalb des Schlackenbadspiegels angeordneten Abflussöffnung und die Elektrode mit einem verbreiterten, bis in das Schlackenbad absenkbaren Endabschnitt versehen.
Wird im ersten Fall die Schlacke nach Beendigung der Stromzufuhr abgehebert, so wird sie im zweiten Fall verdrängt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert, die eine erfindungsgemässe Anlage im Schnitt veranschaulicht.
Die Darstellung ist auf die für die Erfindung wesentlichen Anlageteile beschränkt und zeigt eine herkömmliche, kühlbare Kokille in der sich ein Block--2--befindet, dessen Kopf mit einem Bad --5-- schmelzflüssigen Metalles bedeckt ist, auf dem ein Schlackenbad --4-- schwimmt. In der wiedergegebenen Phase des Herstellungsprozesses ist die verzehrbare Elektrode--3--von der Speisestromquelle bereits abgeschaltet und mittels eines bewegbaren Elektrodenhalters (nicht gezeigt) aus der Kokille herausgehoben worden. In dieser Phase beginnt das Entfernen der flüssigen Schlacke, was, wie bereits erwähnt, durch Ausschöpfen geschehen kann.
Die Anlage ist jedoch mit einer diesem Zweck dienenden Vorrichtung, nämlich mit einem Saugheber --6-- ausgestattet. Ein Schenkel --7-- dieses Hebers ist innerhalb der Kokille--l--angeordnet, wogegen der andere, längere Schenkel --8-- ausserhalb der Kokille liegt und an seinem Ende mittels eines Stopfens --10-- verschliessbar ist. An der Verbindungsstelle der beiden Schenkel ist ein Ejektor --9-- zur Erzeugung eines Unterdruckes angeschlossen, wobei ein mit engen
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Ejektor in Betrieb gesetzt, worauf flüssige Schlacke durch den Schenkel-7-aufwärts strömt und sich der andere Schenkel füllt. Hierauf wird der Ejektor abgeschaltet und der Stopfen--10--entfernt, so dass die
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Eine restlose Entfernung der flüssigen Schlacke ist nicht notwendig. Der verbliebene Rest darf aber die Abkühlung des Metalles nicht beeinträchtigen, d. h. er ist bedeutungslos, solange der Block sich von oben her etwa in demselben Mass wie von der Seite abkühlt. Es versteht sich, dass der Saugheber nicht dauernd mit in die Kokille ragendem Schenkel--7--montiert zu sein braucht, vielmehr erst bei Bedarf entsprechend abgesenkt wird. Bei der beschriebenen Anlage können Kokillen üblicher Bauart verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist aber auch mit Anlagen realisierbar, die anders ausgestaltet sind. Bei diesen Anlagen ist die Kokille mit einer Abflussöffnung versehen, und die Elektrode weist einen verbreiterten Endansatz auf. Bei dieser Ausführung wird die Elektrode bis zu diesem Ansatz abgeschmolzen und hierauf die Speisequelle abgeschaltet. Sodann wird der Ansatz in das Schlackenbad abgesenkt, wobei er die Schlacke verdrängt, die ansteigt und durch die Abflussöffnung austritt und mit Hilfe einer Rinne abgeleitet wird.
Verständlicherweise kann der herzustellende Block anstatt aus einer auch aus mehreren Elektroden erschmolzen werden, ohne dass hiezu das Wesen der Erfindung berührende Abänderungen vorzunehmen wären.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Blöcken durch Elektroschlacken-Umschmelzen verzehrbarer Elektroden, in einer gekühlten Kokille, bei welchem das nach Beendigung des Schmelzprozesses in der Kokille befindliche schmelzflüssige Metall bis zur Ausbildung eines Blockes mit einer ausreichend dicken, erstarrten
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