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Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroschlacke-Giessanlage zum Herstellen schwerer Blöcke aus legiertem oder unlegiertem Metall, mit einer kühlbaren, gegebenenfalls auf einen Wagen aufgesetzten Kokille zur Aufnahme des schmelzflüssigen Metalls und eines dieses überschichtenden Schlackenbades, mit einem Gestell, an dem Elektrodenhalter für eine Anzahl unverzehrbarer Elektroden verschiebbar geführt sind, und mit einer Giessvorrichtung zum Eingiessen des schmelzflüssigen Metalls in die Kokille. Eine bekannte Anlage (s.
AT-PS Nr. 335090) ist zum Umschmelzen von verzehrbaren Elektroden zu Blöcken in einer unter hohem Druck - mindestens 20 bar - stehenden inerten Atmosphäre bestimmt und enthält eine druckdicht abschliessbare Kammer, die hoch genug ist, um die Kokille sowie die gesamte umzuschmelzende Elektrode aufzunehmen, die an einer Stange hängt, welche einen Deckel des Kammergehäuses dicht durchsetzt. Diese Anlage ist zum Herstellen schwerer Blöcke - worunter Blöcke mit 15 t übersteigender Masse anzusehen sind-völlig ungeeignet, denn sie fiele so hoch aus, dass sie in üblichen Werkshallen nicht unterzubringen wäre, und diese Bauhöhe, wollte man sie in Kauf nehmen, bedingte eine überschwere, praktisch unbrauchbare Gestellkonstruktion.
Für das Elektroschlacke-Giessen schwerer Blöcke mit Massen von 15 t und mehr sind bisher Anlagen der erwähnten Art verwendet worden, bei welchen der oberhalb der Kokillen liegende Raum nicht abgeschlossen war. Hieraus ergaben sich grosse Wärmeverluste wegen der Wärmeabstrahlen des Schlackenbades, Oxydation wegen der zutretenden Luft und das Eintreten anderer Gase, wie Wasserstoff, in das schmelzflüssige Metall, und eine Gefährdung des Bedienungspersonals durch das unvermeidbare Spritzen des flüssigen Metalls beim Eingiessen in die KokiUe und beim Austreten von Gasen aus dem Metall oder der Schlacke.
Der durch die Abstrahlung bedingte Energieverlust und die Berührung zwischen dem schmelzflüssigen Metall und der umgebenden Atmosphäre stehen insbesondere der wirtschaftlichen Herstellung qualitativ hochwertiger Blöcke mit grossen Massen, wie 100 bis 350 t und noch mehr, hindernd entgegen.
Ziel der Erfindung ist eine Elektroschlacke-Giessanlage, die das Herstellen schwerer und überschwerer homogener und fehlerfreier Metallblöcke mit einwandfreier Struktur bei wirtschaftlicher Anwendung der für diese Zwecke entwickelten Verfahren erlaubt, die eine Aufteilung der Gesamtmengen in Chargen und Teilchargen vorschreiben, die in von dem teilweisen Erstarren der jeweils vorher in die Kokille eingegossenen Metallmenge abhängigen zeitlichen Abständen einzubringen sind. Das Giessen eines Blockes von z. B. 100 t kann Wochen in Anspruch nehmen, und für diese Zeit muss das Schlackenbad auf Betriebstemperatur gehalten werden.
Dieses Ziel ist mit einer Elektroschlacke-Giessanlage des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, bei welcher erfindungsgemäss die vorzugsweise aus mindestens zwei Längsabschnitten bestehende Kokille in an sich bekannter Weise mittels eines abnehmbaren Deckels abgeschlossen ist, jede der in den oberhalb des abnehmbaren Deckels angeordneten Elektrodenhaltern eingespannten Elektroden eine mit dem Deckel verbundene Dichtung durchsetzt, die Giessvorrichtung ein vertikales, durch eine mittige Öffnung des Deckels in den Kokillenhohlraum hineinragendes Giessrohr mit einem an seinem äusseren Ende vorgesehenen Trichter sowie ein Eingiessbecken und eine von diesem ausgehende geneigte Rinne aufweist, das Becken und die Rinne in Horizontalrichtung gegenüber der Kokille zwischen einer inneren Endstellung, in welcher das Rinnenende über dem Trichter liegt, und einer äusseren Endstellung,
in der das Rinnenende ausserhalb des Deckelrandes liegt, verschiebbar, insbesondere an einem auf dem Fundament abgestützten Wagen befestigt sind, und bei welcher durch in die Elektrodendichtungen eingegliederte und an der Eintrittsstelle des Giessrohres in den Deckel sowie zwischen dem Trichter des Giessrohres und dem Rinnenende vorgesehene, auf einer Seite mit Löchern oder Bohrungen ausgestattete Ringrohre oder-kanäle inertes Gas zuführbar ist, das den Zutritt der umgebenden Atmosphäre zu dem schmelzflüssigen Metall verhindert. Der oberhalb des Schlackenbades liegende Raum ist gegenüber der Umgebung völlig isoliert und gegen Wärmebestrahlung abgeschirmt, die nicht nur wegen des Wärmeverlustes, sondern nicht zuletzt auch deshalb unerwünscht ist, weil mit der Verlustwärme das Anlagegestell ungebührlich aufgeheizt wird.
Das Zutreten von Luft, Wasserstoff und andern Gasen oder Dämpfen ist verhindert, wogegen aus dem Schlackenbad austretende Gase entweichen können. Dem Aufrechterhalten einer Atmosphäre gewünschter Zusammensetzung innerhalb des Kokillenraumes steht nichts im Wege, und ohne Störung der Abdichtung gegenüber der Umgebung können der Metallschmelze in der Kokille oder dem Schlackenbad erforderliche Komponenten zugeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Elektrodendichtung eine über eine Öffnung des Deckels angebrachte, vorzugsweise in diese eingesetzte untere Ringscheibe, eine gegenüber dieser
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elektrisch isolierte obere Ringscheibe sowie den Ringkanal auf, in dessen Innenwand die Austrittsöffnun- gen vorgesehen sind, wobei die obere Ringscheibe in einer Parallelebene zu der Ebene der unteren Ringscheibe verschiebbar und der Ringspalt zwischen der oberen Ringscheibe und der Elektrode kleiner als die Ringspalte zwischen der Elektrode und der unteren Ringscheibe bzw. der Kanalinnenwand ist.
Derartige Elektrodendichtungen gestatten insbesondere die Verwendung unverzehrbarer Elektroden mit von der Geraden erheblich abweichender Gestalt. Dabei kann der Ringkanal zwischen die beiden Ringscheiben verlegt und zum Teil von einer dieser Scheiben, vorzugsweise von der ortsfesten unteren begrenzt sein.
Als vorteilhaft hat sich ein Giessrohr erwiesen, das mit einem unterhalb des Trichters vorspringenden Flansch versehen und mit diesem an einer die mittige Öffnung des Deckels begrenzenden Buchse abgestützt ist, wobei an der Innenseite der Buchse der zugehörige Ringkanal angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist einfach und betriebssicher. Das Giessrohr kann mittels einer mit dem Gestell verbundenen, ortsfesten Hebevorrichtung auswechselbar sein. Diese Massnahme entspringt dem Wunsch, sämtliche Geräte, die bei der Herstellung eines Blockes notwendig sein können, stets bei der Hand zu haben. Für die Blockqualität ist es nur förderlich, wenn das Giessrohr stets die günstigste Länge aufweist. Deshalb soll dieses Rohr bequem auswechselbar sein.
Es sollte nämlich nie vergessen werden, dass das Giessen eines in jeder Hinsicht fehlerfreien und hochwertigen, grossen Metallblockes mit der in Rede stehenden Anlage keineswegs eine einfache oder Routinearbeit ist, sondern in Wirklichkeit grösste Sorgfalt und dauernde Überwachung erfordert. Bewährt hat sich eine Hebevorrichtung, die einen längs an dem Gestell befestigter, vertikaler Führungen, z. B. mittels eines Seilzuges bewegbaren Schlitten oder Wagen mit einem Greifer aufweist, der in einen an dem herausragenden Ende des Giessrohres vorgesehenen Bügel einführbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Deckel mit einem an dem Gestell angeordneten, ortsfesten sowie durch einen Antrieb betätigbaren Hubwerk verbunden, das vorzugsweise ein bezüglich einer durch die Deckelachse verlaufenden Vertikalebene symmetrisches Lenkergestänge enthält, wobei jeder der beiden symmetrischen Gestängeteile aus zwei vertikalen, mit dem Deckel in Nähe seines Randes gelenkig verbundenen Zugstangen und aus einer an deren oberen Enden über Winkelhebel angelenkten Querstange besteht, wobei die Verschwenkbarkeit einer Zugstange mit Hilfe eines Lenkers beschränkt ist. Diese Ausgestaltung erlaubt ein Abheben des Deckels in Vertikalrichtung und ohne Auftreten unerwünschter Pendelbewegungen.
Im Hinblick auf die lange Zeit, die das Herstellen eines Blockes in Anspruch nehmen kann, und dessen Giessen aus zahlreichen, keineswegs völlig gleich zusammengestellten Chargen ist es sehr ratsam, in die erfindungsgemässe Anlage je einen Vorratsbehälter für Schlacke bzw. Legierungszusätze einzugliedern und die von den Behältern ausgehenden Leitungen mit in den Deckel eingesetzten Stützen über lösbare Kupplungen zu verbinden. Zweckmässig ist es, wenn die Behälter auf einer von dem Gestell seitlich abstehenden Bühne waagrecht verschiebbar, vorteilhaft auf einem Wagen in einem oberhalb des Deckels liegenden Niveau angeordnet sind.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen und der Zeichnungen näher erläutert. Fig. l zeigt eine erfindungsgemässe Anlage teils in Seitenansicht, teils im Vertikalschnitt, Fig. 2 bzw. 3 je ein in Fig. l mit A bzw. B bezeichnetes Detail, Fig. 4 bzw. 5 je einen Schnitt nach der Linie IV-IV bzw. der Linie V-V der Fig. l, und Fig. 6 bzw. 7 ein Hubwerk für den Deckel in Seitenansicht bzw. in Draufsicht.
Die zum Giessen schwerer Blöcke aus mehreren Chargen bestimmte Anlage weist eine kühlbare, aus zwei aufeinandergesetzten Teilen --2, 3-- und einer Bodenplatte --4-- bestehende Kokille --1-- auf, die auf einem Wagen --98-- steht. Der auf Schienen verfahrbare Wagen --98-- sowie die auf ihm stehende Kokille-l-sind in einer von Mauerwerk --99-- begrenzten Grube --7-- untergebracht, die einem Fundament --8-- zuzurechnen ist. Der Kokillenhohlraum --6-- ist von den beiden z. B. zylindrischen Teilen --2, 3-- und einer Ausnehmung --5-- der Bodenplatte --4-- begrenzt. In der Grube --7-- können hinsichtlich ihrer von dem jeweils herzustellenden Block bestimmten Gestalt durchaus unterschiedliche Kokillen aufgestellt werden.
Auf dem Fundament --8-- ist oberhalb der Grube ein Gestell --9-- mit einer Anzahl von Ständern angeordnet, das die Kokille umgibt und an dem sämtliche ortsfesten Anlagebestandteile montiert sind.
In den Kokillenraum --6-- tauchen z. B. drei unverzehrbare Elektroden --10-- ein, die von der Kokillenwandung 100 bis 300 mm weit entfernt und an Elektrodenhaltern --11-- befestigt sind. Jeder Elektrodenhalter sitzt am Ende eines horizontalen Auslegers --15-- einer lotrechten Säule --16--, die in einer am Rande der Grube --7-- in einem Rahmen --18-- des Gestells --9-- angeordneten Rollenführung
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- verschiebbar ist. An ihrer Aussenseite sind an den Säulen --16-- Zahnstangen --21-- angebracht, von denen jede mit einem Zahnrad --20-- kämmt, das über ein Getriebe von einem Motor --19-- antreibbar ist.
Selbstverständlich kann zum Verstellen der Säulen --16-- auch ein anders beschaffener, z. B. ein hydraulischer Antrieb vorgesehen sein.
Die Kokille-l-ist mittels eines abnehmbaren und kühlbaren Deckels --23-- verschliessbar. Dieser genauer aus Fig. 2 entnehmbare Deckel --23-- weist eine obere und eine untere Metallplatte --24 bzw. 25-sowie eine zwischen diesen angeordnete, ringförmige äussere Umfangswand --26-- auf. An den Orten der Elektroden sind beide Platten mit untereinander und mit der jeweiligen Elektrode koaxialen Öffnungen und auch in ihrer Mitte mit koaxialen zentralen Öffnungen versehen. In die Öffnungen der ersterwähnten Paare ist je ein Rohrabschnitt --28--, der eine Elektrodenöffnung --29-- umgibt, und in die zentralen Öffnungen ein Rohrstutzen --27-- eingesetzt (Fig. 3).
In weitere Paare fluchtender Öffnungen in den Platten-24, 25-- sind ebenfalls Rohre eingesetzt, von denen mit Kupplungen --31, 32-- versehene Anschlussrohre zur Zufuhr von Schlacke bzw. Legierungszugaben sowie eine Saugleitung --30-- zu einer nicht gezeigten Saugpumpe ausgehen (Fig. 4). Mit der Umfangswand --26-- und den Rohrabschnitten - ist zwischen den Platten-24, 25-- ein allseits umschlossener Raum abgegrenzt, der über Verbindungsrohre --33 bzw. 34-- mit Ringrohren --35 bzw. 36-zur zur Zu- bzw. Ableitung von Kühlwasser verbunden ist. Auf die Unterseite der unteren Platte --25-- ist eine Schicht --37-- aus feuerfestem Material aufgelegt.
In Nähe ihres Randes steht von der unteren Platte (Fig. 4) ein Ringansatz --40-- abwärts vor, der in einen am oberen Rande des Kokillenoberteiles --2-- angebrachten ringförmigen Trog --39-- hineinragt.
Dieser ist mit Sand gefüllt und in diese Füllung --38-- dringt der Ringansatz --40-- ein, um, soweit es die Kokillenwand betrifft, einen ausreichend dichten Abschluss des Kokillenraumes --6-- gegenüber der Umgebung zu bewirken. Ein und derselbe Deckel --23-- kann zum Abdecken verschiedener Kokillen verwendet werden, falls deren Ringtröge in Radialrichtung ausreichend breit sind.
Das Eindringen von Gasen oder Dämpfen aus der Umgebung durch die zwischen den Elektroden - und den von ihnen durchsetzten Öffnungen bzw. Rohrstutzen vorhandenen Räume wird mit Hilfe eines Gasstromes verhindert, der mit Elektrodendichtungen --41-- hergestellt wird. Jede dieser Elektrodendichtungen --41-- enthält eine über einer Öffnung des Deckels angebrachte vorzugsweise eingesetzte untere Ringscheibe --42-- und in einem Abstand oberhalb dieser eine obere Ringscheibe - -44--. Die untere Ringscheibe --42-- ist gegen die obere Deckelplatte --24-- über eine ringförmige Isolierung --43-- abgestützt und beiderseits vorteilhaft mit nabenförmigen Axialvorsprüngen --46-- versehen, von denen der untere eine gewisse Zentrierung gegenüber der Isolation sichert.
Auf die äussere bzw. innere Umfangsfläche des oberen Axialvorsprunges sind die äussere bzw. innere Umfangswand - -49, 48-- eines Ringkanals --45-- aufgeschoben und dort befestigt. Die innere Umfangswand oder Innenwand des Kanals ist mit Austrittsöffnungen --50-- für ein über nicht gezeigte Leitungen zuströmendes, inertes Gas versehen. Die den Ringkanal --45-- nach oben begrenzende Deckwand --47-springt über dessen äussere Umfangswand --49-- vor und trägt in Nähe ihres Randes einen aufwärts abstehenden Kragen --51--, an dessen Innenseite eine rohrförmige Isolierzwischenlage --59-- zur elektrischen Isolation angrenzt, die innen mit einem nachgiebigen Isoliermantel --60-- abgedeckt ist.
Ferner ist auf die Oberseite der Deckwand --47-- des Ringkanals --45-- eine Isolierscheibe aufgelegt, die aussen an die Isolierzwischenlage --59-- grenzt und auf die ein Isoliermantel --60-- aufgestellt ist. Gegen diesen Isoliermantel --60-- liegt die Umfangswand --53-- eines becherförmigen Einsatzes mit einem Boden - an, der eine mit den mittigen Öffnungen der Kanaldecke und der Isolierscheibe koaxiale Öffnung aufweist. Von der oberen Ringscheibe --44-- steht am Rande ihrer Öffnung ein Rohrkragen --57-aufwärts und in Nähe ihres Umfangsrandes ein Rohrkragen --55-- abwärts ab, welche Krägen über Versteifungsrippen --56 bzw. 58-- mit dem Scheibenkörper --54-- zusätzlich verbunden sind.
Die obere Ringscheibe --44-- ist in einer Parallelebene zu der unteren Ringscheibe --42-- gegenüber der letzteren verschiebbar, wobei der untere Rand des umfänglichen Rohrkragens --55-- sich entlang der Innenfläche des Bodens --52-- des becherförmigen Einsatzes bewegt.
Die Radialabstände a zwischen der unverzehrbaren Elektrode --10-- und dem Rand der Öffnungen in den aufeinanderliegenden Bestandteilen, nämlich Deckscheibe des Ringkanals --45--, Isolierscheibe und Boden --52-- des Einsatzes, sowie zwischen der Innenwand --48-- des Ringkanals und dem Innenrand der ortsfesten unteren Scheibe --42-- sind sämtlich grösser als der Radialabstand b zwischen Elektrode
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- und Innenfläche des der oberen Ringscheibe --44-- zugehörigen Kragens --57--. Mit dem
Radialabstand b sind die Unterschiede zwischen den Maximaldurchmessern der Elektroden --10-- sowie die Ungenauigkeiten erfasst, die aus ihren Abweichungen von der geraden Gestalt und von den theoretischen Winkelabständen entstehen.
Das belassene Radialspiel a, zusammen mit der Festlegung a > b gestattet die
Selbsteinstellung der Elektroden innerhalb des sie umgebenden Rohrabschnittes --28-- oder Raumes - -29--. Weil die Abmessungen a, b beider Spalte und auch deren Summen bzw. Differenzen gering sind, genügt eine kleine Menge pro Zeiteinheit des hiezu ausgewählten Gases zur verlässlichen Dichtung der Elektroden gegenüber dem Deckel.
Zum Zuführen des schmelzflüssigen Metalls in die Kokille-l-dient eine Giessvorrichtung --22-- mit einer Zuleitung --62--, die aus einer geneigten Rinne --71--, einem an ihrem höheren Ende angebrachten Eingiessbecken-72-und einem an ihrem unteren Ende vorgesehenen Auslauf --73-- besteht. Die Rinne - und das Eingiessbecken-72-sind z. B. auf einem Wagen --77-- od. dgl. angeordnet, jedenfalls aber zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. In einer dieser Stellungen liegt das tiefere Rinnenende bzw. der Auslauf --73-- im wesentlichen auf der Kokillenachse, in der andern Stellung ausserhalb des Deckelrandes.
An beiden Enden der Zuleitung --62--, nämlich oberhalb des Eingiessbeckens --72-- und im Bereich des Auslaufes --73-- sind dynamische Gasdichtungen vorgesehen. In einem Abstand über dem Rand des Eingiessbeckens-72-und in einem Abstand von der Mündung des Auslaufes --73-- sind Ringrohre --75 bzw. 74-- mit gegen ihre Achsen gekehrten Austrittskanälen für ein mittels einer beiden Ringrohren vorzugsweise gemeinsamen Speiseleitung zugeführtes Dichtungsgas befestigt.
Ein weiterer Bestandteil der Giessvorrichtung ist ein der Kokille zugeordnetes Giess gerät --61-- mit einem Giess rohr --69-- (Fig. l und 3), das an seinem oberen Ende mit einem Flansch --68-- und einem von dessen oberem Öffnungsrand ausgehenden Trichter --67-- versehen ist.
Der Flansch --68-- ist gegen das obere Ende des zentralen Rohrstutzens --27-- des Deckels --23-abgestützt. In Nähe seiner oberen Öffnung ist an der Innenseite der Wand des Rohrstutzens --27-- ein Ringkanal --76-- mit seine untere Wand durchsetzenden, im wesentlichen lotrechten Austrittskanälen befestigt. Dem Ringkanal --76-- über eine (nicht gezeigte) Speiseleitung zugeführtes und durch die Austrittskanäle entweichendes Gas dient dazu, das Zutreten der umgebenden Atmosphäre und von in dieser enthaltenen gas-oder dampfförmigen Verunreinigungen, wie z. B. Wasserstoff, in den Kokillenraum - zu unterbinden. Das schmelzflüssige Metall, das z.
B. unmittelbar aus der Austrittsdüse --79-- eines an dem Werkshallenkran aufgehängten Transportgefässes --64-- in das Auffangbecken gelangt, wird an dieser Übertrittsstelle und beim Eingiessen aus dem Auslauf --73-- in den Trichter --67-- mit Dichtungsgas beblasen und damit vor Oxydation oder andern von der Umgebung ausgehenden Einwirkungen geschützt. Der Kokille --1-- sind mehrere Giessgeräte-61-mit unterschiedlich langen Giessrohren-69- zugeordnet. Die Giessrohre --69-- sollen in einem nicht zu grossen Abstand oberhalb des Spiegels eines in der Kokille befindlichen Schlackenbades enden und müssen deshalb während eines Giessvorganges nach Massgabe des steigenden Badspiegels ausgetauscht werden, bzw. der Höhe des zu giessenden Blockes angepasst sein.
Nicht notwendig, aber vorteilhaft ist es, in die Giessvorrichtung Zwischengefässe-63-einzugliedern (Fig. 5), in welche das mit dem Transportgefäss --64-- von dem Schmelzofen kommende flüssige Metall vorübergehend gespeichert werden kann. Es ist dann möglich, das Transportgefäss --64-- weniger gross zu machen, als notwendig ist, um die gesamte in jeweils einem Ofen geschmolzene Charge unterzubringen und diese Charge in ein oder mehrere Zwischengefässe zu überführen, von denen so viele vorhanden sein bzw. die gross genug sein sollten, um diese Charge aufzunehmen. Aus diesen Zwischengefässen wird dann das Eingiessbecken --72-- gespeist.
Fig.5 zeigt zwei Zwischengefässe, von denen eines sich in Ruhestellung befindet und gegen einen Vorsprung --82-- des Fundaments --8-- abgestützt ist und das andere zur Entleerung seines Inhalts aufgeschwenkt ist. Die Zwischengefässe können als Induktionsmischer ausgebildet sein und sind je an zwei Ständern --81-- über eine Gelenksverbindung --80-- abgestützt und zu ihrer Entleerung um deren Achse mittels eines Paares von Hydraulikzylindern --83--, deren Zylinder --84-- an von dem Fundament abstehenden Konsolen --85-- und deren Kolbenstangen --86-- an dem Gefässmantel angelenkt sind, schwenkbar.
Das Eingiessbecken-72-ist von einem auf dem Fundament --8-aufgestellten Gerüst --78-- umgeben, auf welches das Transportgefäss --64-- oder ein Zwischenbehälter
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- aufgesetzt werden kann, welche Behälter mit wahlweise verschliess- bzw. freigebbaren bodenseitigen Ausläufen --79-- ausgestattet sind.
Die geneigte Rinne --71-- schliesst mit der Lotrechten einen Winkel CI ein, der 87 nicht übersteigen soll, weil dann das schmelzflüssige Metall zu langsam fliesst, zum Teil erstarren und gegebenenfalls die Rinne verstopfen kann, und 45 nicht unterschreiten soll, weil dann das Metall zu schnell fliesst.
Wie bereits erwähnt, muss das Giessrohr-69-oft ausgewechselt und der Deckel --23-- abgehoben werden. Zu diesem Zweck ist an dem Gestell --9-- eine ortsfeste Hebevorrichtung --66-- für das Giessrohr - angeordnet. An dem Gestell --9-- sind vertikale Führungen --96-- für einen Wagen oder Schlitten - angebracht, der am einfachsten mittels eines Seilantriebes-87- (Fig. 4) heb-und senkbar, nämlich an dessen Seil --93-- angehängt ist. An dem Wagen --95-- ist ein Greifer befestigt oder er ist, wie gezeigt, selbst als Greifer ausgebildet und gabelförmig gestaltet. Die Gabelzinken oder an diesen angebrachte Bolzen --97-- sind in einen am oberen Ende des Giessrohres-69-befestigten Bügel-70- bzw. Öffnungen in dessen Steg einführbar (Fig. l und 4).
Der Antriebsmotor --90-- des Seilantriebs - ist auf einen Querträger --88-- aufgesetzt, mit dem die oberen Enden zweier Ständer des Gestells - verbunden sind. Von dem Motor --90-- ist über ein Getriebe --91-- eine Seiltrommel --89-antreibbar, auf der das über eine Rolle --92-- umgelenkte Seil --93-- aufgewickelt ist.
Zum Abheben bzw. Aufsetzen des Deckels --23-- ist ein Hubwerk --100-- vorgesehen, das von einem Antrieb --103--, z. B. einem auf dem Fundament --8-- aufgestellten Hydraulikzylinder --113--, betätigbar ist (Fig. 6 und 7). Dieses Hubwerk --100-- kann den Deckel --23-- unverdreht und im wesentlichen parallel zu sich selbst lotrecht verlagern und enthält zwei in bezug auf eine lotrechte Mittelebene symmetrische Systeme --101, 104-- von miteinander gelenkig verbundenen Stangen.
Jedes dieser im wesentlichen in einer Ebene liegenden Systeme von Lenkergestängen enthält zwei lotrechte, an den Deckel --23-- in Nähe seines Randes angelenkte Zugstangen --105, 106--, deren oberes Ende mit dem einen Ende je eines Schenkels von zwei gleichen, mit ihren Scheiteln an einem angedeuteten Gestell --102-- drehbar gelagerten Winkelhebeln --107, 108-- gelenkig verbunden ist. Die andern Schenkelenden dieser Hebel --107, 108--sind über eine horizontale Querstange --111-- bzw. unmittelbar an die Enden der im wesentlichen lotrechten Basis einer gleichschenkelig dreieckigen Platte --112-- angelenkt, mit deren Spitze das eine Ende einer Zugstange --122-- drehbar verbunden ist.
Das andere Ende dieser etwa horizontalen Stange --122-- ist mit dem einen Schenkelende eines mittig drehbar gelagerten Winkelhebels --121-- und das andere Schenkelende dieses Hebels ist mit einer lotrechten Zugstange --120-- gelenkig verbunden.
Über einen annähernd horizontalen Lenker --109-- ist die Gelenkachse des Gelenkes --110-- der einen von dem Deckel --23-- ausgehenden Zugstange --105-- mit dem Gestell --102-- verbunden und hiedurch die Verschwenkbarkeit dieses Lenkers beschränkt.
Jede der beiden Zugstangen-120-- beider Lenkergestänge ist an eine bei --114-- lotrecht geführte Zahnstange --115 bzw. 116-- angelenkt, mit der ein Zahnrad --117 bzw. 118-- kämmt. Diese Zahnräder sind auf eine Welle --119-- drehfest aufgesetzt. Mit einer Zahnstange --115-- ist die Kolbenstange des Hydraulikzylinders --113-- gelenkig verbunden.
Wie oben erwähnt, gehen von dem Deckel --23-- Anschlussrohre zur Zufuhr von Schlacke bzw.
Legierungsbestandteilen aus (Fig. 4), die über die lösbaren Kupplungen --31 bzw. 32-- je mit einer Leitung --127 bzw. 128-- verbunden ist. Diese Leitungen gehen von Vorratsbehältern --124 bzw. 125-aus, die zur Aufnahme von Schlacke bzw. von Legierungszusätzen bestimmt und auf einem gemeinsamen Wagen --126-- montiert sind, der auf einer seitlichen Bühne --123-- des Anlagegestells steht bzw. dort verfahren werden kann.
Der Elektrodenhalter --11-- jeder der drei Elektroden --10-- ist über eine Stromschiene --12-- und
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B.- ausserhalb seiner Arbeitsstellung. Die Säulen --16--, an denen die Ausleger --15-- mit den Elektrodenhaltern --11-- befestigt sind, werden in ihre höchsten Stellungen angehoben, der Deckel --23-ist mittels des Hubwerkes --100-- abgehoben und der Wagen --95-- der Hebevorrichtung --66-- für das Giessrohr-69-ist in seine obere Endstellung gebracht. Auf den Kokillenboden --4--, der auf dem Wagen
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--98-- liegt, wird eine Impfscheibe aufgelegt, mit Hilfe des Werkshallenkranes eine Kokille-l-der notwendigen Grösse aufgesetzt und in deren ringförmigen Trog --39-- Sand gefüllt.
Hierauf wird der Wagen --98-- in seine richtige Arbeitsstellung verfahren und der Deckel --23-- auf die Kokille --1-- aufgesetzt, wobei sein Ringansatz --40-- sich in die Sandfüllung --38-- eingräbt. Hierauf werden, wieder mit dem Werkshallenkran, die unverzehrbaren Elektroden --10-- herangeschafft und die Elektrodenhalter - eingespannt und nachher die Säulen --16-- abgesenkt. Dabei tritt jede Elektrode in eine der Abdichtungen --41-- ein, wobei sie gegebenenfalls deren obere Ringscheibe --44-- gegenüber der unteren, --42--, verschiebt. Sämtliche Elektroden werden bis zum Berühren einer auf die Impfscheibe aufgebrachten Zündmischung aus Metallspänen weiter abgesenkt.
Sodann werden die Wasserkühlungen der Kokille --1-- und des Deckels --23-- sowie die Pumpe zum Absaugen von Gas aus dem Kokillenraum --6-durch die Saugleitung --30-- angestellt. Ebenfalls mit dem Hallenkran wird ein Giessrohr-69-passender Länge in den Greifer --94-- der Hebevorrichtung --66-- eingesetzt und dieses durch die zentrale Deckelöffnung in die Kokille-l-eingeführt. Dann wird die geneigte Rinne --71-- so weit verfahren, bis ihr Auslauf --73-- in der Achse des Trichters --67-- des Giessrohres --69-- liegt. In die Vorratsbehälter - -124, 125-- werden Schlacke bzw. Legierungszusätze eingefüllt, und die Leitungen --127, 128-- werden mit den Kupplungen --31, 32-- verbunden.
Damit sind die Vorbereitungen, die sämtlich mit der Anlage zugehörigen Bestandteilen und mittels des Werkshallenkranes durchführbar sind, beendet, und aus dem Schlackenbehälter-124-kann Schlacke in den Kokillenhohlraum eingebracht werden. Die Elektroden - werden angeschaltet, und die flüssig eingebrachte Schlacke wird durch die Joulesche Wärme erwärmt bzw. es werden feste Schlackenbestandteile zu einem Schlackenbad --129-- geschmolzen. Dann wird mit der Zufuhr von inertem Gas, vorzugsweise Argon, in die Elktrodendichtungen --41--, in den Ringkanal --75-- um das Giessrohr-69-, zu dem Ringrohr --74-- um den Auslauf --73-- und über dem Trichter --67-- und zu dem Ringrohr --75-- oberhalb des Eingiessbeckens begonnen.
An all diesen gegen die Umgebung offenen Stellen wird das Zutreten von Luft und Gasen aus der Umgebung mittels austretenden Inertgases unterbunden und innerhalb des Kokillenraumes die Luft verdrängt sowie eine unter Überdruck stehende Inertgasatmosphäre erzeugt.
Jetzt kann mit dem Eingiessen des schmelzflüssigen Metalls begonnen werden, das in Schmelzöfen, z. B. Lichtbogenöfen, aus verzehrbaren Elektroden geschmolzen wird. Ist das Transportgefäss --64-- gross genug, um die gesamte in Teilmengen in die Kokille zu giessende Charge, z. B. 50 t schmelzflüssiges Metall, aufzunehmen, dann erfolgt das Eingiessen aus dem auf das Gerüst --78-- abgesetzten Gefäss durch dessen bodenseitigen Auslauf --79--.
Ist das Transportgefäss --64-- zu klein, dann wird das schmelzflüssige Metall aus diesem zunächst in die Zwischengefässe --63-- eingefüllt, von dort in einen Zwischenbehälter --65-- umgegossen und aus diesem in das Eingiessbecken-72-eingebracht. Gleichgültig, ob das schmelzflüssige Metall unmittelbar aus dem Transportgefäss --64-- oder auf dem
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--65-- bzw.- werden stets nur die nach dem anzuwendenden Giessverfahren in vorbestimmten Zeitabschnitten einzugiessenden ebenfalls vorgeschriebenen Teilmengen eingebracht.
Diese Giessverfahren zielen bekanntlich darauf ab, das Erstarren des Metallbades --130-- in der Kokille von unten her zu sichern, nämlich einen wesentlichen Teil der zu entziehenden Wärme durch den bereits erstarrten Block --131-- abzuführen, um das gewünschte Blockgefüge aus schräg aufwärts verlaufenden Dendriten zu erzielen.
Vor dem Eingiessen der nächsten, wieder in Teilmengen unterteilten Charge wird das Giessrohr-69- gegen ein kürzeres ausgetauscht, um den richtigen Abstand von dem Schlackenbadspiegel einzuhalten, so dass der aus dem Rohr austretende Metallstrahl das Metallbad nicht so weit aufrührt, um die Kristallisationsrichtung in den in Erstarrung begriffenen Zonen des Metallbades abträglich zu verändern.
Während des Auswechselns bleibt die Zufuhr inerten Gases aufrecht.
Nach dem Eingiessen der gesamten, zur Erzeugung des Blockes notwendigen Metallmenge wird das Schlackenbad noch weiter beheizt und die Stromquelle, der Transformator --14--, wird erst dann abgeschaltet, wenn das Entstehen eines zentralen Lunkers im Blockkopf nicht mehr zu befürchten ist.
Dann werden die unverzehrbaren Elektroden --10-- aus dem Schlackenbad ausgefahren, und die einzelnen Anlagebestandteile werden der Reihe nach in ihre Ausgangslagen überführt. Sobald das Metall innerhalb der Kokille vollständig erstarrt ist, wird der Wagen --98-- an eine Stelle verfahren, an welcher der fertige Gussblock herausgezogen wird.
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Die beschriebene Anlage ist zum Giessen schwerer Blöcke mit bis an die Grenzen reichenden Massen durch Einbringen von Teilmengen des Metalls in bestimmten zeitlichen Abständen eingerichtet und auch bestens geeignet. Es können aber ohne jede Schwierigkeit auch Blöcke aus einer in ihrer Gesamtheit und einmal eingegossenen Metallmenge hergestellt werden. In diesem Fall ist vorweg das Giessrohr mit der erforderlichen, relativ kleinen Länge einzubauen.
In allen Fällen haben sich erfindungsgemässe Anlagen hinsichtlich ihrer Bedienung als einfach, gefahrlos und leicht überschaubar und zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Blöcken mit wirtschaftlich vertretbarem Verbrauch von Inertgas geeignet erwiesen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektroschlacke-Giessanlage zum Herstellen schwerer Blöcke aus legiertem oder unlegiertem Metall, mit einer kühlbaren, gegebenenfalls auf einen Wagen aufgesetzten Kokille zur Aufnahme des schmelzflüssigen Metalls und eines dieses überschichtenden Schlackenbades, mit einem Gestell, an dem Elektrodenhalter für eine Anzahl unverzehrbarer Elektroden verschiebbar geführt sind, und mit einer Giessvorrichtung zum Eingiessen des schmelzflüssigen Metalls in die Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise aus mindestens zwei Längsabschnitten (2,3, 4) bestehende Kokille (1) in an sich bekannter Weise mittels eines abnehmbaren Deckels (23) abgeschlossen ist, dass jede der in den oberhalb des abnehmbaren Deckels angeordneten Elektrodenhaltern (11) eingespannten Elektroden (10)
eine mit dem Deckel verbundene Dichtung (41) durchsetzt, dass die Giessvorrichtung ein vertikales, durch eine mittige Öffnung des Deckels in den Kokillenhohlraum (6) hineinragendes Giessrohr (69) mit einem an seinem äusseren Ende vorgesehenen Trichter (67) sowie ein Eingiessbecken (72) und eine von diesem ausgehende geneigte Rinne (71) aufweist, dass das Becken und eine Rinne in Horizontalrichtung gegenüber der Kokille zwischen einer inneren Endstellung, in welcher das Rinnenende (73) über dem Trichter (67) liegt, und einer äusseren Endstellung, in der das Rinnenende ausserhalb des Deckelrandes liegt, verschiebbar insbesondere an einem auf dem Fundament (8) abgestützten Wagen (77) befestigt sind, und dass durch in die Elektrodendichtungen (41) eingegliederte und an der Eintrittsstelle des Giessrohres (69) in den Deckel (23) sowie zwischen dem Trichter (67)
des Giessrohres (69) und dem Rinnenende (73) vorgesehene, auf einer Seite mit Löchern oder Bohrungen ausgestattete Ringrohre oder-kanäle (45,74, 76) inertes Gas zuführbar ist, das den Zutritt der umgebenden Atmosphäre zu dem schmelzflüssigen Metall verhindert.