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Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroschlacken-Umschmelzanlage zur Herstellung von
Formgussblöcken, von denen mindestens ein umlaufender oder einseitig vorspringender Ansatz, etwa ein Flansch,
Bund, Stutzen od. dgl. absteht, mit einer kühlbaren Kokille zur Aufnahme eines Schlackenbades und mit einem
Elektrodenhalter für eine oder mehrere verzehrbare Elektroden, wobei der Elektrodenhalter und die Kokille vertikal und relativ zueinander bewegbar sind und der formgebende Kokillenraum zumindest einen zum Formen eines Ansatzes bestimmten Abschnitt aufweist.
Eine bekanntgewordene Anlage dieser Art (deutsche Offenlegungsschrift 1583687) dient zur Herstellung von Metallblöcken, die Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten aufweisen. Die hiebei verwendete Kokille ist an jenen Stellen horizontal geteilt, an welchen die unterschiedlichen Querschnitte aneinander grenzen. Die einzelnen formenden Abschnitte der zusammengesetzten Kokille sind zylinderförmig und weisen daher in radialer
Richtung nach aussen vorspringende Flächen auf. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass beim Ansteigen des
Schlacke- bzw. Metallpegels während des Umschmelzens die horizontal verlaufenden Flächen plötzlich überflutet werden, was zur Bildung von Gaseinschlüssen, Schlackeneinschlüssen sowie-durch die plötzliche Abkühlung bedingt-zu unerwünschten Spannungen führen kann.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Umschmelzanlage zu schaffen, die frei von diesen Nachteilen ist.
Dieses Ziel lässt sich mit einer Anlage der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäss der den Ansatz formende Kokillenabschnitt im wesentlichen konisch nach aussen verlaufende Flächen aufweist.
Die konisch verlaufenden Flächen gewährleisten, dass während des Umschmelzens die Schlacke und das
Metall allmählich ansteigen, wodurch die erwähnten Nachteile der bekannten Anlage beseitigt sind und man auch im Bereich der Übergangsstellen eine aussergewöhnliche Qualität der Gussstücke erreichen kann.
Im besonderen empfiehlt es sich, wenn der zum Formen eines flansch- oder bundförmigen Ansatzes bestimmte Kokillenabschnitt von einer Zylinderfläche und von wenigstens einer an diese anschliessenden nach aussen verlaufenden Kegelfläche begrenzt ist, wobei die Zylinder- und die Kegelfläche oder-flächen zueinander koaxial sind.
Zum Betrieb der erfindungsgemässen Anlage hat sich ein Verfahren als die Qualität des Endprodukts besonders fördernd erwiesen, bei welchem der in der Elektrode fliessende Strom bei Eintreten des in der Kokille steigenden Metallbadspiegels in einen ansatzformenden Kokillenabschnitt um bis zu 60% vergrössert und gegebenenfalls bei Austreten des Metallbadspiegels aus diesem Kokillenabschnitt wieder auf seinen ursprünglichen Wert verringert wird.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es zeigen : Fig. l eine Anlage nach der Erfindung, schematisch und im Schnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1, Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Anlage im Schnitt, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, die Fig. 5, 6, 7, 8 weitere Ausführungsformen der Erfindung im Vertikalschnitt und Fig. 9 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Stromes von den jeweils zu erschmelzenden Abschnitten des Gussstückes.
Gemäss Fig. 1 ist in eine Kokille--l--eine verzehrbare Elektrode --2-- eingesetzt, der elektrischer Strom I von einer Stromquelle--3--zugeführt wird. Die Elektrode--2--taucht in ein Schlackenbad --4-- ein, das sich im unteren Teil der Kokille--l--befindet. Die Kokille--l--ist auf einem Bodenteil --5-- aufgestellt. Die formgebende Fläche--6--der Kokille--l--besitzt einen Formabschnitt--7--, der einem Ansatz eines Formgussblockes entspricht, ringförmig ausgebildet ist (Fig. 2) und von einer Zylinderfläche und von jeweils einer angrenzenden, nach aussen verlaufenden, zur Zylinderfläche koaxialen Kegelfläche begrenzt ist.
Beim Zuführen des elektrischen Stroms wird die Elektrode--2--im Schlackenbad --4-- abgeschmolzen, wobei die flüssige Schlacke allmählich vom flüssigen Metall verdrängt wird. Mit fortschreitendem Abschmelzen der Elektrode --2-- fiillen die Schlacke und das flüssige Metall den Abschnitt --7- gleichmässig und stetig, wodurch der Ansatz des Gussstückes in einem Stück mit seinem übrigen Körper geformt wird. Sobald die flüssige Schlacke den Abschnitt--7--zu füllen beginnt, wird der Strom I bis um 60% gegenüber dem ursprünglichen Wert verstärkt und in dieser Grösse über jene Zeit aufrechterhalten, die zum gleichmässigen Ausfüllen des Abschnittes--7--erforderlich ist.
Der verstärkte elektrische Strom sichert eine Erhöhung der Wärmemenge des Schlackenbades--4--, wodurch der Ansatz in höchster Qualität und einstückig mit dem Gussblock erschmolzen wird.
Falls der Formgussblock keinen umlaufenden Ansatz, sondern beispielsweise zwei vorspringende Ansätze in gleicher Höhe aufweist, erfolgt der Umschmelzvorgang ähnlich der oben beschriebenen Weise, die formgebende Fläche --6-- der Kokille weist jedoch zwei Formabschnitte--8-- (Fig. 3, 4) auf, die kegelförmig verjüngend zur Peripherie der Kokille hin ausgeführt sind.
Zur Herstellung von Gussblöcken, die nach oben flanschartig erweitert sind, kann die in Fig. 5 dargestellte Kokille--l--verwendet werden, deren formgebende Fläche--6--einen Formabschnitt--9--besitzt, der sich nach oben hin erweitert. Der Schmelzvorgang geht in diesem Fall ähnlich beim oben beschriebenen vor sich.
Auf diese Weise können beispielsweise Deckel, Flansche und andere derartige Teile erschmolzen werden.
Zum Erschmelzen von Gussblöcken, die nach dem Ansatz eine Fortsetzung des Gussblockkörpers mit einem Querschnitt, der dem anfänglichen Querschnitt nahekommt, aufweisen, erfolgt der Schmelzvorgang ähnlich wie
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oben beschrieben, aber der Strom I wird nach dem Erschmelzen der Ansätze bis auf den ursprünglichen Wert reduziert. Gemäss Fig. 6 weist die formgebende Fläche --6-- der Kokille --1-- in diesem Fall nach den Formabschnitten--8--einen Abschnitt--10--auf, dessen Querschnitt etwa dem Querschnitt vor dem Abschnitt--8--nahekommt.
Zum Erschmelzen von Gussblöcken, welche mehrere Ansätze aufweisen, die in verschiedenen Höhen liegen, weist gemäss Fig. 7 die formgebende Fläche --6-- der Kokille --1-- abwechselnd angeordnete Formabschnitte--8--und beispielsweise zylindrische Abschnitte --10-- auf. Der Schmelzvorgang erfolgt in ähnlicher Weise wie oben beschrieben.
An Hand der Fig. 8 und 9 wird in einem Beispiel die Herstellung eines Gussblockes aus rostfreiem Stahl beschrieben. Der anfängliche Stromwert, der für das Erschmelzen des unteren Teils des Gussblockes eingestellt wird, beträgt 6000 A. Beim Erschmelzen der Ansätze, die den Formabschnitten--8--der formgebenden Fläche--6--der Kokille--l--entsprechen, wird der Strom bis auf 9500 A erhöht und in dieser Grösse bis zur Beendigung des Erschmelzens des Ansatzes aufrechterhalten. Während der weitergehenden Erschmelzung des Gussblockes wird der Strom bis auf 6000 A reduziert und auf diesem Wert gehalten, bis der obere Formabschnitt - -9-- der Kokille --1-- mit Schlacke gefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom wieder bis auf
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reduziert, um eventuelle Schwindungshohlräume zu vermeiden.
Die Stromänderung während des eben beschriebenen Verfahrens ist in Fig. 9 graphisch veranschaulicht. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate der Strom, wobei als Einheit ein kA gewählt wurde.
Hiebei entsprechen der Abschnitt A-B dem ursprünglichen Stromwert beim Erschmelzen des unteren Blockteiles, der Abschnitt B-C der Stromerhöhung bei der Herstellung des unteren kegelförmigen Teiles des unteren Ansatzes, der Abschnitt C-D dem Stromwert bei der Herstellung des von einer Zylinderfläche begrenzten Teiles des unteren Ansatzes, der Abschnitt D-E der Stromreduzierung bis auf den ursprünglichen Wert beim Erschmelzen des zweiten Blockteiles mit ursprünglichem Querschnitt, der Abschnitt E-F dem Stromwert, der dem ursprünglichen Stromwert beim Erschmelzen des untersten Blockteiles gleich ist, der Abschnitt F-K der Stromerhöhung bei der Herstellung des kegelförmigen Teiles des oberen Ansatzes, der Abschnitt K-L dem Stromwert beim Erschmelzen des oberen Ansatzes und der Abschnitt L-M der Reduzierung des Stromwertes bis auf Null zur Beseitigung von Schwindungshohlräumen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektroschlacken-Umschmelzanlage zur Herstellung von Formgussblöcken, von denen mindestens ein umlaufender oder einseitig vorspringender Ansatz, etwa ein Flansch, Bund, Stutzen od. dgl. absteht, mit einer kühlbaren Kokille zur Aufnahme eines Schlackenbades und mit einem Elektrodenhalter für eine oder mehrere verzehrbare Elektroden, wobei der Elektrodenhalter und die Kokille vertikal und relativ zueinander bewegbar sind und der formgebende Kokillenraum zumindest einen zum Formen eines Ansatzes bestimmten Abschnitt
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