<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Herstellen von Blöcken durch Elektroschlacken-Um- schmelzen einer oder mehrerer verzehrbarer Elektroden, mit einem Untersatz, der einen gekühlten Ansatz trägt, dessen Querschnitt dem lichten Querschnitt des unteren Bereiches einer gekühlten Kokille entspricht, und mit mehreren um den Untersatz angeordneten vertikalen Säulen, die mit ihren oberen Enden in einer horizontalen Plattform befestigt sind, auf der eine Tragplatte für Halter für die Elektroden aufliegt, wobei längs der Säulen ein die Kokille tragender Support geführt und mittels eines Antriebes verstellbar ist und wobei die Kokille in ihrem oberen Bereich, also im Bereich des Schlackenbades, gegenüber dem unteren Bereich, dessen lichter Querschnitt dem des herzustellenden Blockes entspricht, erweitert ist.
Anlagen dieser Art (s. z. B. AT-PS Nr. 300224 oder DE-PS Nr. 1925438) dienen vor allem zur Erzeugung schwerer Metallblöeke mit einem Gewicht, das 150 bis 200 t betragen aber auch höher liegen kann. Der Gesamtquerschnitt der zu einem Block umgeschmolzenen Elektroden wird in der Regel ungefähr ebenso gross wie der vorbestimmte Blockquerschnitt gewählt, so dass die abschmelzenden Elektrodenabschnitte etwa der Blockhöhe entsprechen. Die Elektroden sind ungefähr ebenso lang wie der Block hoch ist und an ihren oberen Enden je an einem dünneren Schaft befestigt, meist angeschweisst, der seinerseits an dem Elektrodenhalter abgestützt ist.
Bevor ein Block, der fertig ist, also seine Sollhöhe erreicht hat, aus der Anlage abtransportiert werden kann, muss er aus dem unteren, formgebenden Kokillenbereich mit Sicherheit entfernt sein. Bei den bekannten Anlagen war vorgesehen, den auf einen Wagen aufgesetzten Untersatz samt dem auf ihm stehenden Block seitlich auszufahren. Der Ansatz des Kokillenuntersatzes brachte bei aufsitzender Kokille demnach nicht weiter in den formgebenden Kokillenbereich hineinzureichen, als aus Gründen eines sicheren Abschlusses erforderlich war ; jedoch mussten die Säulen des Anlagegestelles so hoch sein, dass die Kokille bis zum sicheren Austreten des Blockes aufwärts bewegt werden konnte.
Beispielsweise mussten bei zur Herstellung von 200t-Blöcken eingerichteten Anlagen die Säulen bzw. die Elektrodenschäfte um 1, 6 bis 2 m höher bzw. länger sein, als es die maximale Blockhöhe erforderte. Der hieraus entspringende Nachteil war beträchtlich u. zw. sowohl hinsichtlich des Bauaufwandes als auch hinsichtlich des Betriebes.
Jede Anlage soll von allen Seiten her weitestgehend zugänglich und überwachbar sein, d. h. ihr Gestell soll möglichst wenige, untereinander unverstrebte Säulen enthalten. Die mit den Gewichten der Elektroden und ihrer Schäfte, der Kokille und des schweren Elektrodenhalters belasteten Säulen sind auf Knickung beansprucht, so dass jede Vergrösserung der Säulenhöhe einen erheblich gesteigerten Bauaufwand bedingt.
Bezüglich des Betriebes ist zu beachten, dass wohl die von der zum Speisen der Anlage bestimmten Stromquelle zu den Elektrodenschäften führenden Zuleitungen möglichst nahe aneinander gerückt werden können, jedoch die Schäfte in Abständen voneinander angeordnet sein müssen, die vorgegeben sind und nicht verringert werden können. Die Induktionskoeffizienten des gesamten Stromzuführungssystemes sind wesentlich von jenem Abschnitt dieses Systemes bestimmt, der die Elektrodenschäfte enthält. Der Beitrag dieses Systemabschnittes ist ausschlaggebend und wächst mit der Schaftlänge. Aus jeder Vergrösserung der Induktionskoeffizienten resultiert aber eine von der Speisestromquelle aufzubringende Blindleistung, die wegen der vielen kA betragenden Speisestromstärken bedeutend ist.
Ziel der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile. Dieses Ziel ist mit einer Anlage des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, bei welcher erfindungsgemäss die Höhe des Ansatzes grösser als die Höhe des unteren Bereiches der Kokille ist, so dass nach Absenken der Kokille von der Stellung zu Beginn des Abschmelzvorganges in Richtung zum Untersatz die Oberseite des Ansatzes über dem unteren Bereich der Kokille liegt und ein Abheben des Blockes mittels der Greifzange eines Kranes möglich ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe des Ansatzes das 1, 05- bis 1, 2-fache der Höhe des unteren Bereiches der Kokille.
Die Erfindung gestattet es, die Bauhöhe der Säulen des Anlagegestelles sowie die Länge der Elektrodenschäfte wesentlich kleiner zu machen als bei herkömmlichen Anlagen, so dass nicht nur der Bauaufwand für die Anlage verringert wird, sondern auch die Speisestromquelle leistungsschwächer sein kann.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Fig. 1 in teilweise geschnittener Seitenansicht eine erfindungsgemässe Anlage zu Beginn eines Umschmelzvorganges und Fig. 2 diese Anlage mit einem fertigen, entnahmebereiten Block.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Anlage weist ein Gestell mit einer Anzahl von an einem Fundament --1-- abgestützten Säulen - und mit einer die oberen Säulenenden miteinander verbindenden Plattform --4-- auf. In der Plattform --4-- ist eine zentrale Durchtrittsöffnung --5-- vorgesehen, die von einer Tragplatte --3-- überdeckt ist. An der Tragplatte --3-- sind mehrere Schäfte --6-- befestigt, deren unteres Ende je mit einer verzehrbaren Elektrode --7-- verbunden, vorzugsweise verschweisst ist. Die Elektrodenschäfte --6-- sowie die Tragplatte --3-- sind Bestandteile eines Elektrodenhalters ; die Schäfte können, wie gezeigt, die Platte durchsetzen und mit einem gegen diese abgestützten Kopf versehen sein.
Unterhalb der Plattform --4-- ist ein Support --8-- für eine kühlbare Kokille --9-- angeordnet, der längs der Säulen --2-- verschiebbar und mittels eines nicht gezeigten Antriebes heb-und senkbar ist.
Der z. B. als hohle Balkenkonstruktion ausgebildete Support --8-- weist eine Öffnung auf, in welche die einen beidseitig offenen Kanal --11-- aufweisende Kokille --9-- eingesetzt ist. Im unteren Kokillenbereich --16-- ist die innere Umfangswand der Kokille --9-- mit der Mantelfläche des herzustellenden Blockes --13-- konform gestaltet. Dieser untere Bereich --16--, dessen lichter Querschnitt dem des Blockes entspricht, ist der formgebende Kokillenbereich. An diesen unteren schliesst oben unter Bildung einer Schulter ein oberer, zur Aufnahme eines Schlackenbades --12-- bestimmter Kokillenbereich an. Dieser ist
EMI2.1
Vertikalen geneigt ist, um die Ausbildung fest anhaftender, erstarrter Schlackenkrusten auszuschliessen.
Bevorzugt liegt der Neigungswinkel zwischen 2 bis 100.
Auf dem Fundament --1-- ruht unterhalb der Kokille --9-- ein kühlbarer Untersatz --10--, der mit einem aufwärts weisenden Ansatz --15-- versehen ist. Die Umfangsfläche des an seiner Oberseite ebenen, ebenfalls kühlbaren Ansatzes --15-- ist der formgebenden Innenfläche des unteren Kokillenbereiches - angepasst, so dass zwischen diesen beiden Flächen nur ein verhältnismässig enger Spalt belassen ist,
EMI2.2
ist grösser als die Höhe h des formgebenden Kokillenbereiches --16--. Daher liegt bei weit genug abgesenkter Kokille --9-- die Oberseite des Ansatzes --15-- ausserhalb u. zw. über dem unteren Kokillenbereich.
Die beschriebene Anlage wird in folgender Weise betrieben. Zunächst wird die Kokille --9-- in ihre Ausgangsstellung gebracht, in der sie gegenüber ihrer tiefsten Lage soweit angehoben ist, dass sich die Oberseite des Ansatzes --15-- innerhalb des unteren Kokillenbereiches --16-- an jener Stelle befindet, an welcher das untere Ende des herzustellenden Blockes --13-- liegen soll, Während dieser Vorbereitungsarbeit wird auch die Dichtung --17-- eingelegt. Hierauf werden in den Elektrodenhalter, der übrigens auch zwei oder mehrere Tragplatten --3-- aufweisen kann, die mit den Elektroden --7-- verbundenen Elektrodenschäfte --6-- eingesetzt. Die Schäfte --6-- sind so lang, dass die unteren Elektrodenenden im richtigen Niveau im oberen Kokillenbereich zu liegen kommen.
Sodann wird in den oberen Kokillenbereich eine zur Bildung eines ausreichend tiefen Schlackenbades --12-- notwendige Menge schmelzflüssiger Schlacke eingegossen.
Der nächste Schritt ist das Einschalten der Stromquelle. Erfindungsgemässe Anlagen erlauben verschiedene elektrische Elektrodenschaltungen, bei welchen der Strom in dem Schlackenbad zwischen den Elektroden oder zwischen diesen und dem Kokillenansatz fliesst. Es versteht sich, dass die Elektroden sowie die Schäfte entsprechend der jeweiligen Schaltung voneinander bzw. gegenüber dem Gestell elektrisch isoliert sein müssen.
In dem heissen Schlackenbad schmelzen die verzehrbaren Elektroden --7-- ab, und das abtropfende Metall bildet ein zunächst die Oberseite des Ansatzes -15- überschichtendes und dort erstarrendes Metallbad. Der Spiegel des Metallbades steigt nach Massgabe des pro Zeiteinheit abgeschmolzenen Metalles.
Wenn der Gesamtquerschnitt der Elektroden --7-- dem Querschnitt des formgebenden Kokillenbereiches - gleich ist, entspricht die Abschmelzgeschwindigkeit der Elektroden der Anstiegsgeschwindigkeit des Metallbadspiegels. Von Einfluss auf das Gefüge und damit auf die Qualität des hergestellten Blockes --13-ist die Geschwindigkeit, mit der die Zone aufwärtswandert, in welcher das schmelzflüssige Metall erstarrt.
Durch die Abstimmung der dem Schlackenbad zugeführten elektrischen Leistung mit der Kühlung der kühlbaren Anlageteile wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Erstarrungszone und des Metallbadspiegels auf den gewünschten Wert gebracht. Mit dieser Geschwindigkeit wird die Kokille --9-- angehoben, wobei die Erstarrungszone in dem formgebenden Kokillenbereich --16-- immer in Nähe dessen oberen Randes verbleibt. Der Umschmelzprozess wird fortgesetzt, bis der Block --19-- seine Sollhöhe erreicht hat. Zu
<Desc/Clms Page number 3>
diesem Zeitpunkt wird der Strom abgeschaltet und die Schlacke wird aus der Kokille --9-- abgelassen oder ausgepumpt. Dann werden die Elektrodenschäfte --6-- samt den an ihnen verbliebenen kurzen Elektrodenresten entfernt.
Der sich abkühlende Block --13-- schwindet und löst sich von der Wand des formgebenden Bereiches --16-- der Kokille --9--, die demnach ohne Beschädigung abgesenkt werden kann.
Die Kokille --9-- wird bis in ihre untere Endstellung abgesenkt, in der sie tiefer liegt als in ihrer Ausgangsstellung. Weil die Höhe H des Ansatzes --15-- grösser ist als die Höhe h des formgebenden Kokillenbereiches-16--, ist in der Endstellung der Kokille --9-- die Oberseite des Kokillenansatzes aus dem formgebenden in den erweiterten KokiUenbereich eingetreten und befindet sich vorzugsweise 100 bis 200 mm über der Kokillenschulter. Da der auf dem Ansatz --15-- stehende Block --13-- (Fig. 2) die Kokille --9-- nirgends berührt, kann er ohne Beschädigung der letzteren mittels eines nicht dargestellten Kranes, der mit einem Greifer --18-- ausgestattet ist, abgehoben und aus der Umschmelzanlage ausgefahren werden.
Die Notwendigkeit, über einen Kran zu verfügen, bedeutet keine die Anwendbarkeit der Erfindung beschränkende Bedingung ; denn ein solcher Kran gehört zu den selbstverständlichen Einrichtungen jedes Betriebes, in den Elektroschlacke-Umschmelzanlagen eingegliedert sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage zum Herstellen von Blöcken durch Elektroschlacken-Umschmelzen einer oder mehrerer verzehrbarer Elektroden, mit einem Untersatz, der einen gekühlten Ansatz trägt, dessen Querschnitt dem lichten Querschnitt des unteren Bereiches einer gekühlten Kokille entspricht, und mit mehreren um den Untersatz angeordneten vertikalen Säulen, die mit ihren oberen Enden in einer horizontalen Plattform befestigt sind, auf der eine Tragplatte für Halter für die Elektroden aufliegt, wobei längs der Säulen ein die Kokille tragender Support geführt und mittels eines Antriebes verstellbar ist und wobei die Kokille in ihrem oberen Bereich, also im Bereich des Schlackenbades, gegenüber dem unteren Bereich, dessen lichter Querschnitt dem des herzustellenden Blockes entspricht, erweitert ist,
dadurch ge- kennzeichnet, dass die Höhe (H) des Ansatzes (15) grösser als die Höhe (h) des unteren Bereiches (16) der Kokille (9) ist, so dass nach Absenken der Kokille von der Stellung zu Beginn des Abschmelzvorganges in Richtung zum Untersatz (10) die Oberseite des Ansatzes (15) über dem unteren Bereich (16) der Kokille (9) liegt und ein Abheben des Blockes (13) mittels der Greifzange (18) eines Kranes möglich ist.