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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Elektroschlacken-Umschmelzen verzehrbarer Elektroden zu
Blöcken oder Formstücken, mit wenigstens zwei mittels eines Querhauptes verbundenen Ständern, an welchen je zwei mit Hilfe eigener Antriebe heb- und senkbare Ausleger verschiebbar montiert sind, von denen der obere mit Elektrodenhaltem für die verzehrbaren Elektroden versehen und der untere zum Aufsetzen von Schmelzbehältern bzw. Kokillen eingerichtet ist.
Bekannt sind Elektroschlacken-Umschmelzanlagen (österr. Patentschrift Nr. 279068 und Nr. 282843) mit einem ortsfesten, gegebenenfalls drehbaren Ständer, an dem je ein vertikal verstellbarer-bzw. bewegbarer
Ausleger zum Abstützen eines Elektrodenhalters bzw. einer Kokille montiert ist.
Solche Anlagen erweisen sich als zur Herstellung von Blöcken mit einem etwa 5 t übersteigenden Gewicht als wenig geeignet, da der von den einseitig vorkragenden Auslegern auf Biegung beanspruchte Ständer aus
Gründen der erforderlichen Steifigkeit einen grossen Querschnitt aufweisen muss. Andere bekannte Anlagen (deutsche Offenlegungssschrift 2100960) sind ebenfalls mit einem einzigen Ständer ausgestattet, an dem ein oberer, unbewegbarer Ausleger, an dem die Elektrodenhalter befestigt sind, und ein unterer, bewegbarer Ausleger befestigt sind, der die Kokillen trägt. Die Ausleger sind balken- oder sternförmig gestaltet. Eine Entlastung des
Ständers von Biegemomenten konnte sich nur bei gleichzeitiger Montierung sämtlicher Elektroden bzw. Kokillen und bei gleichzeitiger Durchführung sämtlicher Umschmelzvorgänge ergeben.
In praxi sind diese Bedingungen nicht erfüllbar, es muss daher jedenfalls mit einer wenigstens zeitweiligen Biegebeanspruchung des Ständers gerechnet werden, der demnach entsprechend schwer ausgeführt sein muss.
Um diesen Schwierigkeiten zu entgehen sind Anlagen vorgeschlagen worden, die mit zwei oder mehreren, mittels eines Querhauptes verbundenen Ständern ausgerüstet sind. Auf diese Weise ist auch mit Ständern verhältnismässig geringer Querschnittsabmessungen eine steife Rahmenkonstruktion erzielbar, die z. B. mit Kräften von 200 Mp und auch mehr ohne weiteres belastbar ist. Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung solcher Anlagen des eingangs umrissenen Aufbaues, nämlich eine Ausgestaltung, die das Erschmelzen von Blöcken oder Formstücken sehr unterschiedlicher Masse erlaubt, was bisher auf Schwierigkeiten stiess.
Beschränkungen bzw. den Anlagenaufbau betreffende Komplikationen betrafen insbesondere Umschmelzvorgänge zur Herstellung von Formstücken, wie mit Kröpfungen versehenen Bestandteilen von Kurbelwellen.
Beim Erschmelzen solcher Formstücke werden vorteilhaft die verzehrbaren Elektroden nicht unmittelbar in der formgebenden Kokille abgeschmolzen, sondern in einem gesonderten Schmelzgefäss, aus welchem das geschmolzene Metall in die Kokille überfliesst. Dabei bleibt die Kokille unbewegt, wogegen das Schmelzgefäss relativ zu dieser verschoben wird.
Die erwähnten Schwierigkeiten lassen sich beheben, wenn bei Elektroschlacken-Umschmelzanlagen des erwähnten Aufbaues erfindungsgemäss, wie an sich bekannt, sämtliche Ausleger zueinander parallel verlaufen, die
Ausleger jedoch in bezug auf den Ständer, an dem sie montiert sind, symmetrisch ausgebildet sind, wobei, wie weiters an sich bekannt, in Nähe der Enden jedes oberen Auslegers ein zum Befestigen, insbesondere Einspannen wenigstens einer verzehrbaren, stromführenden Elektrode und gegebenenfalls mindestens eines zusätzlichen, stromlosen, verzehrbaren Stabes eingerichteter Halter angeordnet ist und wobei, wie ebenfalls bekannt, die beiden Enden jedes unteren Auslegers zum Abstützen eines Schmelzbehälters bzw. einer Kokille ausgestaltet sind.
Erfindungsgemässe Anlagen sind zufolge ihrer Ausgestaltung zum Erschmelzen sehr unterschiedlich gestalteter Blöcke brauchbar insbesondere auch von grossen Blöcken oder Formstücken. Insbesondere kann eine zur Herstellung eines grossen Formstückes bestimmte Kokille an zwei benachbarten, unteren Anlagen, u. zw. an deren einander zugekehrten Enden abgestützt sein. Es können Blöcke mit Gewichten von 1 bis zu 200 t und mehr hergestellt werden u. zw. gleichzeitig auch zwei oder mehr Blöcke oder Formstücke unterschiedlicher Gestalt. Die Verwendbarkeit der Anlage wird universeller, wenn wenigstens eine Elektrode oder ein stromloser verzehrbarer Stab gegenüber den andern in Querrichtung verstellbar ist, do dass die Abstände der Elektroden bzw. Stäbe voneinander in die für die jeweilige Gestalt eines Blockes oder Formstückes günstigste Stellung gebracht werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Halter mit Abstützflächen für je eine Elektrode aufweisenden Widerlagern versehen, denen je eine auf den Ausleger vorzugsweise isoliert aufgesetzte Anpressvorrichtung zugeordnet ist, wobei mindestens eines dieser Widerlager gegenüber dem Ausleger verstellbar, insbesondere verschwenkbar, und feststellbar ist. Es erleichtert die Benutzung der Anlage, wenn die unteren Ausleger mit verstellbaren Auflagern für die Kokillen zu deren Ausrichtung gegenüber den Elektroden ausgestaltet sind.
Bei einer sehr einfachen Ausführungsform bestehen die verstellbaren Auflager aus einer keilförmigen, gegenüber dem Ausleger verschiebbar abgestützten Unterplatte und aus einer relativ zu dieser verschiebbaren und keilförmigen Oberplatte, wobei die Keilwinkel beider Platten miteinander übereinstimmen und vorzugsweise auf die Oberplatte eine Befestigungsvorrichtung, z. B. eine Schraube für einen Ansatz der Kokille isoliert aufgesetzt ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform und den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemässe Anlage zum Elektroschlacken-Umschmelzen im Längsschnitt, Fig. 2 in Draufsicht bei abgenommenem Querhaupt, Fig. 3 eine Einzelheit innerhalb des Feldes III der Fig. 2, nämlich eine bevorzugte Ausführung der Halter für die Elektroden, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 ein Auflager für die Kokille im Längsschnitt, Fig. 6 einen Ausleger zum
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Abstützen von Kokillen, gesehen in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 1, Fig. 7 eine Einzelheit innerhalb des Feldes VII der Fig. l, Fig. 8 deren Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 7 ;
und Fig. 9 in einem Längsschnitt eine Anlage mit einer beweglichen und einer feststehenden Kokille.
Die aus den Fig. l und 2 entnehmbare Elektroschlacken-Umschmelzanlage weist zwei Ständer--l--mit langgestreckt rechteckigem Querschnitt und ein diese verbindendes Querhaupt --2-- auf.
An jedem Ständer sind zwei Schlitten, ein oberer--5--und ein unterer --6-- verschiebbar montiert.
An jedem der mittels eines nicht gezeigten Antriebes heb- und senkbaren Schlitten ist ein Ausleger--3 bzw.
4-befestigt. Sämtliche Ausleger der Anlage sind untereinander parallel und sowohl in bezug auf die durch Ständerachsen verlaufende Längsmittelebene als auch in bezug auf die zu dieser normale, die jeweilige
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In Nähe der Enden jedes oberen Auslegerarmes --7-- ist ein Halter --9-- zum Befestigen einer oder mehrerer verzehrbarer Elektroden --10-- angeordnet. An dem Halter sind Ansätze --11-- angebracht, an die eine nicht gezeigte Speisequelle angeschlossen werden kann. Eine bevorzugte Konstruktion der Halter - ist in den Fig. 3 und 4 wiedergegeben. Der Halter besteht aus einer Basisplatte, die in Nähe eines Armendes an dem oberen Ausleger--3--sitzt und einen durchlass --14-- für eine Elektrode--10-aufweist. Auf der Basisplatte ist ein widerlage --16-- sowie -über eine Isolierplatte--18-isoliert-eine Anpressvorrichtung --17-- befestigt. An jener Seite des Widerlagers, die der Elektrode zugewendet ist, sind Abstützflächen für diese gebildet.
Am einfachsten kann das Widerlager mit einer Ausnehmung trapezförmigen Querschnittes versehen sein, deren Flankenfläche die Abstützflächen bilden. Der mit den Abstützflächen ausgestatteten Seite des Widerlagers steht die Anpressvorrichtung, z. B. eine hydraulische Kolbenzylindereinheit mit einem ein- und ausfahrbahren Stempel gegenüber. In derartigen Haltern und mit solchen Anpressvorrichtungen können auch verzehrbare Stäbe-15--befestigt werden, denen kein Strom zugeführt werden soll. Auf die einzuspannenden Enden dieser Stäbe ist eine Isoliermanschette--12--und eine diese umgebende geschlitzte Manschette --13-- aufgeschoben.
Es ist sehr wünschenswert, eine Justiermöglichkeit für die Elektroden vorzusehen, die es erlaubt, die Abstände zwischen den Achsen der oder einiger Elektroden bzw. Stäbe zu verändern bzw. einzustellen. Zu diesem Zweck kann das Widerlager gegenüber dem Ausleger verstellbar und in der jeweils gewünschten Stellung feststellbar sein. Bei einer sehr einfachen Konstruktion ist das Widerlager um einen Zapfen verschwenkbar und mit einem zu diesem koaxialen Langloch versehen, der von einer in die Basisplatte einschraubbaren Feststellschraube durchsetzt ist.
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Es ist sehr vorteilhaft, wenn die Kokille bzw. der Schmelzbehälter gegenüber den Elektroden ausgerichtet werden kann, also verstellbare Auflager vorhanden sind. Aus Fig. 5 geht eine Auflagerkonstruktion hervor, die einfach ist und sich sehr gut bewährt hat. Das Auflager besteht aus zwei aufeinanderliegenden, keilförmigen Platten, einer Unterplatte --20-- und einer Oberplatte-22--. Die Unterplatte --20-- liegt auf der Sohle einer von dem Ende des Armes--8--ausgehenden rinnenförmigen Ausnehmung--21--rechteckigen Querschnittes und ist an deren Flankenfläche geführt. Auf die in Richtung gegen den Ständer ansteigende obere Fläche der Unterplatte ist die Oberplatte--22--aufgelegt, deren Dicke gegen den Ständer zu abnimmt.
Wegen der gleichen Keilwinkel der beiden Platten sind die einander abgekehrten Plattenflächen zueinander parallel.
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Gewindespindeln--24 bzw. 23--eingeschraubt sind. Die Spindel--24--der Unterplatte ist in einem Ansatz des Armes--8--, die Spindel--23--der Oberplatte in einem von der Unterplatte abstehenden Endansatz unverschiebbar aber drehbar gehaltert. Es ist also die Unterplatte gegenüber dem Arm und die Oberplatte gegenüber der Unterplatte verschiebbar und damit das aus beiden Platten bestehende Auflager sowohl hinsichtlich seiner Lage bezüglich des Armes als auch seiner Höhe verstellbar.
Auf der Oberplatte kann eine Befestigungsvorrichtung für eine Kokille--19--angebracht sein. Am einfachsten kann diese Vorrichtung aus einem Gewindebolzen--25--bestehen, der in ein mit der Oberplatte
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Das Erschmelzen eines Blocks in der beschriebenen Anlage geschieht in folgender Weise :
In den Elektrodenhaltem--9--werden die verzehrbaren Elektroden --10-- befestigt und auf die Arme 8des unteren Schlittens--6--wird die Kokille --19-- aufgesetzt. Sodann wird die Kokille -19-- in bezug auf die Elektroden --10-- mit Hilfe der Schraubenspindeln --23 bzw. 24--der Auflager ausgerichtet, wobei die Kokillenachse lotrecht einjustiert wird und die Abstände zwischen den Elektroden und der Kokillenwandung eingestellt werden. Durch Bewegen des Schlittens --6-- wird die Kokille --19-- in ihre untere Ausgangsstellung abgesenkt.
Nach einem der bekannten Verfahren, beispielsweise durch Eingiessen der bereits geschmolzenen Schlacke aus einer Pfanne, wird in der Kokille --19-- ein Schlackenbad hergestellt und dann eine Betriebsspannung den Elektroden --10-- zugeführt. Je nach dem Anwachsen des Blocks --36-- (Fig. 9) wird die Kokille--19-nach oben bewegt, wobei der Spiegel des Metallbades in einem im wesentlichen gleichbleibenden Abstand von der unteren Fläche der Kokille--19--aufrechterhalten wird. Nach dem Abschmelzen der verzehrbaren Elektrode--10--bis auf einen Rest wird die Betriebsspannung abgeschaltet, die Aufwärtsbewegung der Kokille abgestellt und das Schlackenbad abgelassen oder abgehebert.
Hierauf wird die Kokille--19--weiter angehoben, bis der erschmolzene Block --36-- freigegeben ist. Die Kokille arbeitet mit einer Bodenplatte zusammen, die sie in ihrer unteren Ausgangsstellung abschliesst und die auf einen Wagen--37--aufgesetzt ist.
Der freigegebene Block wird mit dem Wagen aus der Anlage abtransportiert.
In der Anlage können zwei Blöcke gleichzeitig erschmolzen werden. Zur Erschmelzung eines schweren
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Die erfindungsgemässe Anlage bietet die Möglichkeit, nicht nur Blöcke mit einfachem, in der Höhe konstantem Querschnitt, sondern auch Formgussblöcke zu erschmelzen.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, erfolgt das Abschmelzen der Elektroden --42- nicht in der Kokille--40--, sondern in einem Schmelzbehälter--41--. In diesem Falle ist die auf einem Wagen--39--aufruhende Kokille ---40-- der Höhe nach unbeweglich und entlang derselben der an unteren Auslegerarmen--8-befestigte Schmelzbehälter verschiebbar. In diesem Falle wird das Schmelzgefäss --41-- relativ zur feststehenden, den Block formenden Kokille --40- bewegt.
Das geschmolzene Metall fliesst über ein Wehr des Schmelzgefässes in die Kokille, in der es erstarrt. Die Aufwärtsbewegung des Schmelzgefässes wird nach Massgabe des Ansteigens des Metallbadspiegels in der Kokille eingeregelt.
Eine erfindungsgemäss ausgestattete Elektroschlacken-Umschmelzanlage ist sehr anpassungsfähig ; sie ermöglicht die wirtschaftliche und gleichzeitige Herstellung kleinerer Blöcke oder von Formstücken sowie das Erschmelzen komplizierter Formstücke ohne besondere Umrüstung. Die Verwendung von verzehrbaren Stäben, die an die Speisequelle nicht angeschlossen sind, erlaubt in vielen Fällen eine bessere Ausnutzung der zugeführten elektrischen Energie.