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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung von Gussblöcken durch Elektroschlackenumschmelzen.
Zur Herstellung von Gussblöcken durch Schmelzen, vor allem von grossen Gussblöcken, ist es öfters erforderlich, mehrere abschmelzende Elektroden zu benutzen. Wenn die Form des Gussblockes es nicht zulässt, mehrere Elektroden über dem Spiegel des Schlackenbades gleichzeitig anzuordnen, was beispielsweise vorkommt, wenn diese Form eine schmale Mündung in der Kokille bedingt, werden die Abschmelzelektroden im Kokillenraum aufeinanderfolgend eine nach der andern umgeschmolzen. Dabei entsteht das Problem des Wechsels der Abschmelzelektroden während des Elektroschlackenumschmelzens ohne Störung der Kontinuität desselben.
Bei Anlagen zur Herstellung von Gussblöcken durch Elektroschlackenumschmelzen sind Einrichtungen zum abwechselnden Vorschub der abschmelzenden Elektroden in den Kokillenraum weit bekannt, die zwei drehbare Elektrodenhalter enthalten, von denen einer während des Elektroschlackenprozesses ausserhalb des über der Kokille befindlichen Raumes angeordnet wird und zur Anordnung der abschmelzenden Elektrode dient ; nach der Beendigung des Umschmelzens der im andern Elektrodenhalter befestigten abschmelzenden Elektrode und nach dem Herausführen des Elektrodenrestes aus dem Kokillenraum durch diesen andern Elektrodenhalter wird an der Stelle des letzteren der erste Elektrodenhalter zugeführt, während der ausserhalb der Kokille herausgeführte Elektrodenrest durch eine neue abschmelzende Elektrode ersetzt wird (s. z. B.
GB-PS Nr. 1, 200, 278, Nr. l, 355, 264 sowie US-PS Nr. 587, 715).
Beim Wechsel der abschmelzenden Elektrode mit Hilfe von Einrichtungen der beschriebenen Art ist eine Unterbrechung des Elektroschlackenumschmelzens zu dem Zeitpunkt unvermeidlich, bei dem der Rest der abschmelzenden Elektrode bereits herausgezogen, während die neue Elektrode ins Schlackenbad noch nicht eingeführt ist. Ausserdem ist beim Einführen der neuen Elektrode ein Abkühlen des Schlackenbades unvermeidlich. All das führt zur Störung der Gleichmässigkeit des Gussblockgefüges.
Derartige Unterbrechungen bei Elektroschlackenumschmelzen lassen sich durch ununterbrochenen Vorschub einer langen Elektrode bzw. einer Elektrode, die je nach ihrem Verbrauch angestückt wird, vermeiden. Der Vorschub der Elektrode von einer praktisch unbegrenzten Länge ist jedoch nur in dem Fall möglich, in dem die Elektrode einen verhältnismässig geringen Querschnitt aufweist und als zu Bunden gewickelter Draht einsetzbar ist. Für Elektroden grossen Querschnitts werden einzelne Rohlinge benutzt, die je nach dem Umschmelzen angestückt werden.
Es ist eine Anlage zur Herstellung eines Gussblocks durch Elektroschlackenumschmelzen bekannt, die eine Kokille und eine an einer Stütze montierte Elektrodenvorschubvorrichtung enthält (US-PS Nr. 3, 752, 896). Die Elektrodenvorschubvorrichtung enthält einen unteren und einen oberen über der Kokille aufeinanderfolgend angeordneten Elektrodenhalter, die die gleichachsige Anordnung der abschmelzenden Elektrode und der Vorratselektrode gewährleisten, sowie eine zwischen den angegebenen Haltern angeordnete Einrichtung zum Verschweissen der erwähnten Elektrode mit der Vorratselektrode.
Die beiden Halter sind mit schnellwirkenden Spannvorrichtungen versehen und in der vertikalen Ebene unabhängig voneinander verschiebbar angeordnet.
Während des Umschmelzens der in der Spannvorrichtung des unteren Halters angeordneten und von diesem mit der Umschmelzgeschwindigkeit abwärts bewegten abschmelzenden Elektrode wird in der Spannvorrichtung des oberen Halters die Vorratselektrode angeordnet. Wenn der untere Halter seine untere Endstellung erreicht hat, wird der obere Halter abwärts bis zur Berührung des unteren Endes der Vorratselektrode mit dem oberen Ende des Restes der abschmelzenden Elektrode bewegt, wonach sie mit Hilfe der erwähnten Einrichtung verschweisst werden. Dann wird die Spannvorrichtung des unteren Halters gelockert und der Halter in Richtung zum oberen Halter bewegt.
Die Spannvorrichtung des unteren Halters ergreift die angeschweisste Elektrode, die danach von der Spannvorrichtung des oberen Halters wieder gelöst wird.
In der beschriebenen Anlage wird der Rest der um geschmolzenen Elektrode nicht entfernt, sondern angestückt, wodurch ein Abkühlen des Schlackenbades bei der Einführung der neuen Elektrode ausgeschlossen wird. Bei der Verwendung verschiedener Stromquellen zum Schweissen der zu verbindenden abschmelzenden Elektrode und der Vorratselektrode werden ebenfalls Unterbrechungen
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beim Elektroschlackenumschmelzen ausgeschlossen.
Die erwähnte Anlage ist jedoch im Betrieb unbequem, erfordert hohen Arbeitsaufwand für die Durchführung des Hilfsarbeitsganges und gewährleistet keine Arbeitssicherheit für das Bedienungspersonal, da das Anstücken der abschmelzenden Elektrode verhältnismässig kompliziert ist, Rückbewegungen der Halter und öfteres Neueinspannen der Elektroden erfordert, was über der in Betrieb befindlichen Kokille durchgeführt werden muss.
Die konstruktive Ausführung der Elektrodenvorschubvorrichtung in der beschriebenen Anlage gestattet es nicht, den angegebenen Hilfsarbeitsgang zu automatisieren, insbesondere in den Fällen nicht, in denen zur Herstellung eines Gussblocks durch Schmelzen mehr als zwei Elektroden erforderlich sind.
Der Zweck der Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlage zur Herstellung eines Gussblocks durch Elektroschlackenumschmelzen so auszuführen, dass durch die konstruktive Ausführung der Elektrodenladevorrichtung der Arbeitsgang des Anstückens der abschmelzenden Elektrode vereinfacht und die Automatisierung desselben möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einer Anlage zur Herstellung von Gussblöcken durch Elektroschlackenumschmelzen mit einer Kokille und einer an einer Säule montierten Elektrodenladevorrichtung, die einen unteren und einen oberen über der Kokille aufeinanderfolgend angeordneten Halter enthält, welche eine gleichachsige senkrechte Anordnung der abschmelzenden Elektrode und der Vorratselektrode sowie einen Vorschub der abschmelzenden Elektrode in die Schmelzzone mittels Reibrollen gewährleisten, und mit einer zwischen den Haltern angeordneten Einrichtung zum Verschweissen der Vorratselektrode mit der abschmelzenden Elektrode erfindungsgemäss der obere Halter als Drehtrommel ausgeführt ist, die eine auf einer Säule montierte senkrechte Welle besitzt, wobei in den Stirnflächen dieser Trommel durchgehende senkrechte Öffnungen vorgesehen sind,
die in gleichem Abstand voneinander entlang einer gedachten Zylinderfläche angeordnet sind, welche die Symmetrieachse der Abschmelzelektrode als Erzeugende enthält, wobei die Öffnungen an der unteren Stirnfläche der Drehtrommel durch Klappen abgeschlossen sind, und der untere Halter mit den Reibrollen, vorzugsweise mit mindestens zwei Paaren, versehen ist.
Die Anlage zur Herstellung von Gussblöcken durch Elektroschlackenumschmelzen in der beschriebenen Ausführung gestattet es, das Elektroschlackenumschmelzen kontinuierlich zu führen, indem die abschmelzende Elektrode je nach ihrem Umschmelzen mit Vorratselektroden angestückt wird, deren Anzahl in der Drehtrommel der Elektrodenladevorrichtung ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der zum Erschmelzen eines Gussblocks erforderlichen Vorratselektroden sein kann.
Das Vorhandensein einer mit mindestens zwei Paaren Rollen versehenen Vorschubeinrichtung im unteren Halter in Kombination mit den Öffnungen und Klappen der Drehtrommel des oberen Halters gestattet es, auf die Spannvorrichtungen für die abschmelzende Elektrode und die Vorratselektrode zu verzichten, senkrechte Verschiebungen der Halter zu vermeiden, die Stromzuführungen entsprechend zu verkürzen, das Anstücken der abschmelzenden Elektrode zu vereinfachen und die Arbeitssicherheit für das Bedienungspersonal zu gewährleisten.
Ausserdem wird durch die Elektrodenladevorrichtung in der beschriebenen konstruktiven Ausführung eine Vollmechanisierung des erwähnten Arbeitsganges ermöglicht.
Es ist zweckmässig, die Drehtrommel auswechselbar auszuführen. Dies gestattet es, ihre Beladung ausserhalb der Anlage vorzunehmen und die Zeit zwischen den Schmelzungen auf diese Weise. zu verkürzen.
Konstruktiv kann die Trommel mindestens aus einem Paar waagrecht angeordneter Scheiben bestehen, die an einer auf die senkrechte Welle aufgesetzten Nabe übereinander montiert sind.
Zur Durchführung des automatischen Vorschubs der Vorratselektroden zur Stelle der Stossverbindung zwischen der Vorratselektrode und der abschmelzenden Elektrode ist es zweckmässig, dass die Elektrodenladevorrichtung einen Drehantrieb zum Drehen der Trommel, sowie einen Geber für das Austreten der Vorratselektrode aus der Trommel besitzt, der den Drehantrieb steuert und in Höhe der Klappe auf der Säule angeordnet ist.
Weiterhin kann die Elektrodenladevorrichtung einen am unteren Halter angebrachten ortsfesten Anschlag aufweisen, dessen obere Stirnfläche bei der Drehung der Trommel die Klappe verschwenkt
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: Fig. 1ratselektroden-9-dienen.
Mit der senkrechten Welle --16-- ist ein an der Säule --4-- angeordneter, aus einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe und einem Zahnpaar bestehender bzw. in einer andern bekannten Weise ausgeführter Antrieb --23-- zum Drehen der Trommel kinematisch verbunden.
In der beschriebenen bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Trommel --8-- abnehmbar von der senkrechten Welle --16-- ausgeführt. Zur Übertragung des Drehmoments von der Welle - auf die Trommel --8-- ist an der Welle --16-- ein --16-- ein Keil --24-- angeordnet. Die Trommel - ist mit einer ihre starre Verbindung mit der Welle --16-- gewährleistenden und ihre Vibrationen beim Drehen verhindernden Feststellvorrichtung --25-- versehen.
Der zur Verbindung der abschmelzenden Elektrode --7-- mit der Vorratselektrode --9-- dienende Schweisskopf --10-- hat eine an der waagerechten Konsole --11-- des unteren Halters --6-- montierte Drehstützscheibe --26--, die als ein mit dem (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Dreh-
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--26-- ist- besteht, durch dessen Hohlraum ein Elektrodendraht --30-- geführt wird, der auf die Spule - 31-- einer Elektrodendrahtvorschubvorrichtung --32-- aufgewickalt wird. Der Hohlraum des Mund- stücks --29-- ist mit einem (in den Zeichnungen nicht dargestellten) System für Kohlendioxydzuführung verbunden.
Als Einrichtung zur Verbindung der abschmelzenden Elektrode --7-- mit der Vorratselektrode - kann der Schweisskopf in einer andern bekannten konstruktiven Weise ausgebildet sein bzw. kann eine Einrichtung verwendet werden, die zur Durchführung eines andern Verfahrens zur Herstellung einer unlösbaren Verbindung, beispielsweise durch Elektroschlackenschweissen, geeignet ist.
Die Anlage besitzt eine an die Bodenplatte --3-- der Kokille --1-- und an eine der unbeweglichen Achsen --14-- der mit Rollen versehenen Vorschubeinrichtung --12-- des unteren Halters
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In der bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Elektrodenladevorrichtung --5-- einen Geber --34-- für das Heraustreten der Vorratselektrode --9-- aus der unteren Scheibe --19-- der Trommel --8--, der als ein Lichtrelais bzw. eine beliebige andere bekannte mit dem Trommelantrieb --23-- elektrisch verbundene Einrichtung ausgeführt ist. Der Geber --34-- ist etwa in der Höhe der Klappe --22-- angeordnet und an einem Ständer --35-- montiert, der mit der Säule - des unteren Halters --6-- starr verbunden ist. Der Geber --34-- dient zur Steuerung des Drehantriebes der Trommel --8--.
An der Konsole --11-- des unteren Halters -6-- ist ein als senkrechter Stab ausgeführter und zum Öffnen einer der Klappen --22-- dienender unbeweglicher Anschlag --36-- angeordnet (s. Fig. 2). Der Abstand zwischem dem Anschlag --36-- und der Achse der senkrechten Welle--16-- sowie der Drehachse der Klappe --22-- wird so gross gewählt, dass die Klappe --22-- die entsprechende Öffnung --20-- zu dem Zeitpunkt vollständig öffnet, in dem die Trommel --8-- eine Stellung einnimmt, in der die Achse der nächstfolgenden Vorratselektrode --9-- mit der Achse der anzustückenden Elektrode --7-- fluchtet.
Zur Steuerung des Schweisskopfes --10-- beim Betrieb dient ein Geber --37-- für das Zusammenstossen der Vorratselektrode --9-- und der abschmelzenden Elektrode --7-- (s. Fig. 1), der als End- schalter --38-- ausgeführt ist, der an einem mit der Konsole --11-- starr verbundenen Ständer - montiert ist. Die Höhe des Ständers --39-- wird so gross gewählt, dass sich das Antriebselement des Endschalters --38-- etwas über dem zugespitzten Teil der Vorratselektrode-9-befindet, wenn sich diese auf der anzustückenden abschmelzenden Elektrode --7-- abstützt.
Der Endschalter --38-- ist mit dem Drehantrieb des Schweisskopfes --10-- und einer (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Stromquelle elektrisch verbunden.
Vor dem Beginn des Schmelzvorganges bzw. beim Vorhandensein von auswechselbaren Trommeln - während des Schmelzens des vorhergehenden Gussblocks werden die Vorratselektroden-9in den Öffnungen --20-- der Trommel --8-- derart angeordnet, dass sie sich mit ihren zugespitzten Enden gegen die Klappen --22-- abstützen. Die auswechselbare Trommel --8-- wird nachher auf die senkrechte Welle --16-- aufgesetzt und mit der Feststellvorrichtung --25-- arretiert.
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Nachdem die Achse einer der Vorratselektroden-9-mit der Kokillenachse übereinstimmt, wird diese Elektrode in den Hohlraum der Kokille-l-eingeführt, in dem vorher ein Schlackenbad - erzeugt worden ist. Danach wird die Spannung der Stromquelle an die unbewegliche Achse - einer der Rollen der Vorschubeinrichtugn --12-- und die Bodenplatte --3-- der Kokille - gelegt. Unter Einwirkung der Wärme, die in der vom elektrischen Strom durchflossenen Schlacke entwickelt wird, wird die in die Kokille --1-- eingeführte Elektrode --7-- abgeschmolzen, und das schmelzflüssige Metall fliesst auf die Bodenplatte --3-- der Kokille --1-- und erstarrt zu einem Gussblock-41-.
Zum Zeitpunkt, zu dem die mit Rollen versehene Vorschubeinrichtugn --12-- die abschmelzende Elektrode --7-- je nach ihrem Niederschmelzen abwärts verstellt und ihr oberes Ende aus der Öffnung Trommel -8-- herausführt, sohaltet der Geber --34-- den Trommeldrehantrieb - ein.
Bei der Drehung der Trommel --8-- stösst die Klappe-22-, welche die Öffnung --20-- mit der Vorratselektrode --9-- abschliesst, gegen den ortsfesten Anschlagbund wird verschwenkt, so dass sie die Öffnung --20-- zum Zeitpunkt, in dem die Achse der Vorratselektrode-9-mit der Achse der abschmelzenden Elektrode fluchtet (Fig. 2), vollständig öffnet. Die Vorratselektrode --9-bewegt sich durch die Eigenmasse abwärts, bis ihre kegelförmige Spitze die kegelförmige Aussparung in der Stirnfläche der abschmelzenden Elektrode --7-- berührt (Fig.1), gelangt vor den Geber - 34--, und nach dem Signal des letzteren wird der Elektromotor des Trommeldrehantriebes --23-abgeschaltet, so dass das Drehen der Trommel --8-- aufhört.
Die Vorratselektrode --9-- wird mit ihrem zugespitzten Ende in der kegelförmigen Aussparung in der Stirnfläche der abschmelzenden Elektrode --7-- von selbst zentriert, wozu das oben beschriebene Verhältnis der Masse der Öffnung --20-- beiträgt. Auf dem Weg zur Stirnfläche der abschmelzenden Elektrode --7-- betätigt die Vorratselektrode den Endschalter --38--, der die (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Stromquelle, den Drehantrieb der Drehstützscheibe --26-- und die Vorrichtung -32-- zum Vorschub des Elektrodendrahts des Schweisskopfes-10-- einschaltet.
Der Schweisskopf --16-- dreht sich auf der Drehstützscheibe-26--, wobei die abschmelzende Elektrode --7-- mit der Vorratselektrode --9-- verschweisst wird, indem die Schweissnaht die Lücke zwischen den Oberflächen der kegelförmigen Spitze der Elektrode --9-- und der kegelförmigen Aussparung der abschmelzenden Elektrode --7-- ausfüllt.
Danach werden die oben genannten Vorrichtungen des Schweisskopfs --10-- abgeschaltet, und die durch das Schweissen erzeugte verlängerte Elektrode bewegt sich als ein Ganzes in den Hohlraum der Kokille --1--. Sobald die Elektrode die Öffnung --20- in der unteren Scheibe der Trommel --8-- freigibt, wird nach dem Signal des Gebers Antrieb --23-- eingeschaltet, der die Trommel dreht, bis die Achse der nächstfolgenden Vorratselektrode-9-mit der Achse der abschmelzenden Elektrode --7-- fluchtet. Das Zusammenstossen dieser Vorratselektrode mit der abschmelzenden Elektrode --7-- sowie das Schwei- ssen derselben erfolgt durch das oben beschriebene Verfahren.
Die oben beschriebene Anlage ist zur Herstellung von grossen Gussblöcken, für deren Erschmelzen Elektroden in einer grossen Menge erforderlich sind, besonders wirkungsvoll.
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