AT408528B

AT408528B - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von gegossenen oder umgeschmolzenen strängen nach einem elektroschlacke-verfahren

Info

Publication number: AT408528B
Application number: AT0100999A
Authority: AT
Inventors: Harald Dipl Ing Holzgruber; Wolfgang Dr Holzgruber; Bertram Dipl Ing Ofner
Original assignee: Inteco Int Techn Beratung
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2001-12-27
Also published as: WO2000075386A1; JP4563631B2; JP2003501267A; EP1187943B1; US20030111204A1; US6568463B1; ATA100999A; US6834707B2; DE10023098A1; EP1187943A1; DE50002922D1

Description


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   Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Knüppeln oder Blöcken nach dem verfahren des Elektroschlacke-Umschmelzens oder Elektroschlackegiessens sind grundsätzlich bekannt. 



   So wird beispielsweise durch Sh Sasayama und Mitarbeiter sowie in den Patent Abstracts of Japan, unexamined applications, Section C, Band 12, Nr. 301,16. August 1988 (16. 08.88), The Patent Office Japanese Government, Seite 67 C 521 *Nr. 63-72839 (Daido Steel)* ein Verfahren zum kontinuierlichen Umschmelzen selbstverzehrbarer Elektroden nach dem ElektroschlackeUmschmelzverfahren in einer wassergekühlten Kokille mit kontinuierlichem Strangabzug durch eine Abzugsvorrichtung beschrieben. 



   Durch Anwendung der Elektrodenwechseltechnik und Schneiden der erzeugten Stränge kleiner Abmessung in der Anlage wird eine kontinuierliche Herstellung von Umschmelzsträngen ermöglicht, wobei die Umschmelzraten für Giessquerschnitte mit 130 - 250 mm quadrat mit 180 - 275 kg/h angegeben werden und sich somit im Bereich von 1,1 - 1,38 kg/h/mm Strangdicke bewegen. Ob der Strangabzug schrittweise oder kontinuierlich erfolgt wird nicht angegeben. Der Strangabzug erfolgt mittels zweier Paare einander gegenüber angeordneter Klemmbacken, die jeweils entweder gleichzeitig an die Strangoberfläche angepresst oder gleichzeitig zurückgezogen werden, wobei keine Angaben gemacht werden über die Kontaktzeit mit der Strangoberfläche, Hubschritt etc. 



   A.E. Vokov und Mitarbeiter beschreiben ein kontinuierliches Verfahren zum Einschmelzen von Schleifstaub in einem durch eine nichtverzehrbare Elektrode erhitztem Schlackenbad in einer wassergekühlten Kokille mit kontinuierlichem Strangabzug durch eine sogenannte Block- Klemmund Abzugsvorrichtung. Eine in der Anlage angeordnete Autogenschneidvorrichtung ermöglicht ein Ablängen der erzeugten Umschmelzstränge. Die Umschmelzraten werden mit 210 - 240 kg/h für Stränge mit 300 mm Durchmesser angegeben und betragen sohin 0,7 - 0,8 kg/h/mm Strangdurchmesser. 



   In der AT 399 463 B wird ein Verfahren zum Elektroschlacke-Stranggiessen von Stählen und Legierungen beschrieben, bei welchem der Giessspiegel in der wassergekühlten Kokille durch eine elektrisch leitende Schlacke abgedeckt ist und bei welchem das Schlackenbad beispielsweise beim Stromdurchgang durch eintauchende Hilfselektroden erhitzt wird. Bei dem Verfahren soll die Giessgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass sie mindestens dem 1,5-fachen der beim Elektro-   schlacke-Umschmeizen   üblichen Abschmelzrate und höchstens 50 % der Giessgeschwindigkeit beim konventionellen Stranggiessen beträgt. Angaben über die Art des Strangabzugs werden nicht gemacht. 



   Weiters ist aus der US 5,799,721 (entsprechend der EP 0786531 sowie A 151/96) ein Verfahren zum Elektroschlacke-Strangschmelzen von Metallen bekannt, bei welchem selbstverzehrbare Elektroden, deren Querschnittsfläche das 0,5-fache der Querschnittsfläche des Umschmelzstranges beträgt, mit einer Abschmelzrate in kg/h umgeschmolzen werden, die dem 1,5 bis 30-fachen des aus dem Umfang des Giessquerschnitts errechneten äquivalenten Strangdurchmesser gemäss Daq =   U/#   in mm entspricht. Angaben über die Art des Strangabzugs werden ebenfalls nicht gemacht. Auch werden keine Angaben gemacht, wie die Strangführung gewährleistet werden soll sowie über die Dauer des Kontakts der Abzugswerkzeuge mit der Strangoberfläche. 



   Andererseits sind für das Stranggiessen von Stählen und Legierungen unterschiedlichste Anordnungen für den kontinuierlichen Abzug der Stränge bekannt, wobei diese Vorrichtungen immer in einem erheblichen Abstand von der wassergekühlten Kokille angeordnet sind und sich zwischen der wassergekühlten Kokille und der Strangabzugsvorrichtung im allgemeinen eine Sekundärkühlstrecke befindet. 



   Bei sogenannten Bogenanlagen muss die Strangabzugsvorrichtung auch die Aufgabe einer kontinuierlich arbeitenden Biege- und Richtanlage erfüllen. 



   Abzugsvorrichtungen für kontinuierlich arbeitende Elektroschlacke-Anlagen müssen aber noch zusätzlich in der Lage sein, entweder den gesamten oder zumindest einen Teil des Schmelzstroms ohne Unterbrechung vom erzeugten Strang abzuführen, wobei bei geringem Abstand von der Kokillenunterkante der Führung des abgezogenen Stranges Beachtung zu schenken ist. 



   Mit den im Schrifttum angeführten Klemmvorrichtungen kann ein Kontakt zu einer Stromquelle grundsätzlich hergestellt werden. 



   Fur den Zweck des Strangabzugs sind sowohl Rollenelemente als auch bewegliche Klemmbackensysteme bekannt. 



   Rollenelemente haben den Vorteil, dass sich bei bewegtem Strang die Berührungsstellen mit 

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 der Strangoberfläche ständig ändern, sodass auch bei Verwendung wassergekühlter Rollen eine unzulässige Abkühlung der Strangoberfläche vermieden wird. Allerdings ist eine Ableitung des Schmelzstroms über Rollen durch Verwendung von Bürsten zwar möglich, aber bei höheren Stromstärken nicht ganz einfach zu realisieren. 



   In Bezug auf die Stromableitung weisen dagegen Klemmbacken mit einem relativ kurzen Hub Vorteile auf, da durch Verwendung flexibler Leitungselemente, wie Kabel oder Bänder, eine fixe stromleitende Verbindung vergleichsweise einfach herstellbar ist. Andererseits sind die, die Strangabzugsbewegung mitmachenden Klemmbacken mit der Strangoberfläche während der Klemmphase in ständigem Kontakt, sodass bei langer Klemmphase eine unzulässige Abkühlung der Strangoberfläche an den Kontaktstellen bewirkt werden kann. Aus diesem Grund dürfen die Eingriffszeiten von Klemmbackenelementen nicht zu lang gewählt werden, wobei es hilfreich sein kann, ähnlich wie bei Schmiedewerkzeugen, eine gewisse Erwärmung der Klemmbackenkontaktfläche zuzulassen. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren und die für die Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung stellen eine zweckmässige Lösung dar, mit der die im Vergleich zum Stranggiessen erheblich unterschiedliche Aufgabe eines kontinuierlichen oder schrittweisen Strangabzugs aus der Kokille beim Elektroschlacke-Umschmelzen oder Elektroschlacke-Stranggiessen gelöst werden kann. 



   Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass der aus der Kokille austretende Strang an mindestens ein hinsichtlich seiner Anordnung zur Kokillenachse starr angeordnetes Führungselement durch mindestens ein diesem gegenüber angeordnetes Klemmelement so angepresst wird, dass die Berührungspunkte von Strangoberfläche und Führungs- bzw. Klemmelement sich ständig ändern, wobei zumindest eines dieser Elemente zum Zwecke des Strangabzugs angetrieben ist, während das andere die Strangbewegung mitmacht und zumindest über eines dieser Elemente ein Kontakt zu einer Stromquelle herstellbar ist. Als starres Führungselement sind aus einer oder mehreren Rollen bestehende Rollenelemente am besten geeignet. 



   Die Ableitung des Schmelzstroms erfolgt zweckmässigerweise über die abwechselnd anpressbaren Klemmbacken, wobei die Anpresszeiten der einzelnen Backen 2 Minuten nicht überschreiten. 



   Um die Kontaktzeiten der Klemmbacken mit der Strangoberfläche kurz zu halten, können die Klemmbacken vorzugsweise auch als Schwingbacken ausgebildet sein, die ähnlich einer Rolle mit grossem Radius während des Klemmzyklus entlang der Strangoberfläche abrollen. 



   Die Strangabzugsbewegung kann dann durch eine oder mehrere angetriebene Rollen oder auch durch mindestens zwei Klemmbacken erfolgen, von denen immer eine angepresst ist und gleichzeitig durch eine geeignete Vorrichtung den Abzug bewirkt, während die zweite zurückgezogen und in ihre, bezogen auf den Strangabzug, obere Position zurückgesetzt wird. 



   Die nicht angetriebenen Rollen oder angepressten Klemmbacken machen dabei die Strangabzugsbewegung mit, wobei eine der nichtangetriebenen Rollen als Messrolle ausgebildet sein kann. 



   Eine für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einem in Bezug auf die Kokillenachse ausgerichteten starren Rahmen mit mindestens zwei wassergekühlten Führungsrollen, von welchen mindestens eine angetrieben ist und mindestens zwei mit einer Stromquelle verbundenen, gegen die Strangoberfläche pressbaren Klemmbacken
Eine derartige Vorrichtung wird in   Fig. 1   gezeigt. 



   In einer wassergekühlten Kokille (1), die auch als an sich bekannte Trichterkokille ausgeführt sein kann, befindet sich das Schlackenbad (2), in welchem eine selbstverzehrbare Elektrode (3) abgeschmolzen wird. Das abgeschmolzene Metall wird im Schmelzsumpf (4) gesammelt. 



   Der nach der Erstarrung gebildete Strang (5) wird aus der Kokille (1) nach unten durch die in einem starren Rahmen (6) in Bezug auf die Kokillenachse fix angeordnete angetriebene Rolle (7) abgezogen. Eine Führung des Strangs parallel zur Kokillenachse wird durch die angetriebene Rolle (7) und weitere Rollen (8) bewirkt, gegen die der Strang abwechselnd durch eine der beiden in vertikaler Richtung verfahrbare Klemmen (9) angedrückt wird. 



   Die Haltevorrichtung der unteren der beiden Klemmen (9) trägt eine autogene Brennschneideinrichtung (10), mit welcher der erzeugte Strang abgelängt werden kann in der Phase des Eingriffs dieser Klemme. Die Klemmen sind über flexible Kabel und Hochstromleitungen mit der 

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 Stromquelle (11 ) verbunden. 



   In einer besonders zweckmässigen Ausführungsform sind die abwechselnd angepressten Klemmbacken als Schwingklemmbacken ausgeführt, deren Achse im starren Rahmen (6) so angeordnet sind, dass die Klemmen in Strangabzugsrichtung beweglich sind und deren mit dem Strang in Berührung stehende Fläche eine Krümmung mit einem Radius entsprechend ihres Achsabstandes aufweist, sodass sie im angepressten Zustand entlang der Strangoberfläche abrollt. Sobald die zweite Schwingklemmbacke im Eingriff, d. h. angepresst ist, wird die Backe von der Strangoberfläche zurückgezogen und die Schwinge um die Achse entgegen der Strangabzugsrichtung in eine obere Ausgangsstellung bewegt, wo sie verharrt, bis die Backe wieder gegen die Strangoberfläche gepresst wird. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Kokille nach unten austretende Strang an mindestens ein hinsichtlich seiner Position zur Strangachse starr angeordnetes Führungselement durch mindestens ein diesem gegenüber angeordnetes
Klemmelement in der Weise angepresst wird, dass die mit den Führungs- bzw. 



   Klemmelementen in Berührung stehenden Bereiche der Strangoberfläche sich in kurzen
Zeitabschnitten ändern, wobei zumindest eines der genannten Elemente zum Zweck des
Strangabzugs angetrieben ist, während die anderen die Strangbewegung mitmachen und über zumindest eines der genannten Elemente ein Kontakt zu einer Stromquelle herstellbar ist.

Claims

2. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung dadurch bewirkt wird, dass der aus der Kokille austretende Strang gegen eine oder mehrere Rollen gepresst wird, deren Achsen um 90 zur Strangachse angeord- net sind.

3. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangabzug dadurch bewirkt wird, dass mindestens eine Rolle, gegen die der Strang gepresst wird, angetrieben ist.

4. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpressen des Stranges gegen das Führungselement durch zwei oder mehr Klemm- backen erfolgt, von welchen abwechselnd mindestens immer eine gegen den Strang gepresst wird und die Strangabzugsbewegung mitmacht, während zumindest eine von der Strangoberfläche zurückgezogen und entgegen der Strangabzugsrichtung bis in eine obere Endstellung gebracht und dann wieder gegen die Strangoberfläche gepresst und mit dem Strang mitbewegt wird, bevor die mindestens eine im Eingriff befindliche Klemme zurückgezogen wird.

5. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit des Kontakts einer Klemme mit der Strangoberfläche zwei Minuten nicht überschreitet. <Desc/Clms Page number 4> 6.

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach Ansprüchen 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromableitung vom Strang über die an den Strang angepressten Klemmbacken und entsprechende Leitungen zum Anschlusspunkt der Stromquelle erfolgt.

7. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Strängen oder Barren aus Metallen, insbe- sondere aus Stählen sowie Ni- und Co-Basislegierungen nach dem Verfahren des Elektro- schlacke-Umschmelzens oder des Elektroschlacke-Stranggiessens in nach unten offenen, wassergekühlten Kokillen nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer vollkontinuierlichen Arbeitsweise ein Elektrodenwechsel durchgeführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekenn- zeichnet durch mindestens zwei parallel zur Kokillenachse in einem Rahmen (6) ange- ordnete, jedoch in Achsrichtung bewegliche Führungselemente (7, 8) und mindestens ein diesem gegenüber angeordnetes Klemmelement (9), welches in Richtung der Führungs- elemente anpressbar ist und eine Bewegung in Richtung der Kokillenachse sowohl im an- gepressten als auch gelösten Zustand ermöglicht und dass eines der genannten Elemente angetrieben ist sowie ebenfalls von einem der genannten Elemente eine Verbindung zu einer Stromquelle (11) herstellbar ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass als Elemente Rollen (7,8) verwendet werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass als Elemente in Richtung der Strangachse verfahrbare Backen (9) verwendet werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass als Elemente Schwingbacken verwendet werden, deren Kontaktfläche mit der Strangoberfläche eine Krümmung aufweist, deren Radius ihrem Abstand von der Schwingachse entspricht.