CH625436A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus unlegierten und legierten Stählen mit verbesserter Primärkristallisation, verringerter Blockseigerung und vermindertem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen, wobei in bekannter Weise - (DE-AS 1 812 102) — in eine Kokille flüssiger Stahl eingegossen, anschliessend auf diesen eine Schlackenmischung aufgebracht und dem Schlak-kenbad während der Erstarrung des Stahles über eine oder mehrere Abschmelzelektroden Energie zugeführt wird, die vorteilhaft mindestens 120 kWh je Tonne Blockgewicht entspricht.

Zur Durchführung eines solchen Verfahrens kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der ein das Schlackenbad aufnehmender Aufsatz mit gekühlten oder feuerfest ausgekleideten Wänden auf den oberen Rand der Kokille oder den Block aufgesetzt ist.

Eine wesentliche Voraussetzung für die Erzeugung qualitativ hochwertiger Blöcke besteht darin, dass an der Grenzfläche flüssiges Metall — Schlacke und im Schlackenbad bis nahe der Wand des Aufsatzes oberhalb des erstarrenden Blockes Temperaturen herrschen, die über dem Liquiduspunkt des vergossenen Stahles liegen und dass während der Blockerstarrung bei Anwendung des Verfahrens keine die Kristallisation des Blok-kes nachteilig beeinflussende Änderung der Strömungsverhältnisse des flüssigen Blockteiles entsteht.

Bei der Erzeugung von Blöcken mit grossem Durchmesser können Schwierigkeiten auftreten, wenn das Schlackenbad mit einer einzigen Elektrode beheizt und auf hohen Temperaturen gehalten werden soll. Von der Elektrode zur Aufsatzvorrichtung hin herrscht ein grosses Wärmegefälle, weshalb es notwendig ist, die Schlacke im Bereich der eintauchenden Elektrode stark zu erhitzen, um die notwendige Energie zuführen zu können und grosse Schlackenbadhöhen für eine ausreichende Wärmeverteilung anzuwenden. Das grosse Wärmegefälle von der Elektrode zur Aufsatzvorrichtung hin in Verbin-40 dung mit der Forderung, dass zumindest zu Beginn des Prozesses die Schlackenschicht an der gesamten Grenzfläche flüssiger Block — Schlackenbad auf Temperaturen über dem Liquiduspunkt zu halten ist, machte es erforderlich, eine Abschmelzelektrode mit grossem Durchmesser zu verwenden und grosse 45 Schlackenbadhöhen anzuwenden. Bei der zur Einhaltung der günstigsten Schlackenbadtemperatur notwendigen elektrischen Energiezufuhr ergibt sich jedoch dann der Nachteil, dass Elektroden mit grossem Elektrodendurchmesser eine wesentlich höhere Abschmelzrate haben als der Schwindung des Blockes so beim Erstarren entspricht. Mit anderen Worten, es tropft mehr Metall von der Elektrode ab als prozesstechnisch notwendig wäre, was Nachteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und auch hinsichtlich der Qualität des erzeugten Blockes zur Folge hat. Durch grosse Schlackenbadhöhen ent-55 stehen auch bei geringen Änderungen der elektrischen Leistungszufuhr schädliche Strömungen im flüssigen Blockteil, wodurch Inhomogenitäten in der Blockstruktur verursacht werden.

Eine ausreichende Temperaturverteilung bei Verwendung 6o von einer oder mehreren Elektroden konnte man bisher nur unter Einhaltung grosser Schlackenbadhöhen und hoher elektrischer Energiezufuhr erreichen, was aber wiederum der Wirtschaftlichkeit des Prozesses abträglich ist, den apparativen Aufwand z. B. der Schlackenschmelzaggregate vergrössert und 65 besondere Massnahmen hinsichtlich der Energiezufuhr zum Schlackenbad während der Erstarrung des Blockes erfordert, um hochwertige Blöcke herzustellen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten

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Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus unlegierten und legierten Stählen mit wesentlich verbesserter Qualität zu schaffen, welche einerseits bei ausreichender Energiezufuhr zum Schlackenbad eine hinsichtlich der Block-schwindung ausreichende, jedoch nicht übermässige Abschmelzrate gewährleistet und anderseits eine möglichst homogene Temperaturverteilung im Schlackenbad und die Vermeidung von schädlichen Seigererscheinungen ermöglichen.

Weitere Ziele der Erfindung sind die Anpassungsmöglichkeit des Verfahrens bzw. der Vorrichtung an den Kristallisationsfortschritt des Blockes; eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und eine Verringerung des apparativen Aufwandes.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Erzielung optimaler Blockqualität die Schlackenbadhöhe in einer bestimmten Relation zum Abstand der Elektrode(n) von der Kokilleninnenfläche zu halten ist, und dass es weiter auf eine bestimmte Relation zwischen der in das Schlackenbad eintauchenden Gesamtquerschnittsfläche der Elektrode(n) zur Kokillenquerschnittsfläche kommt.

Diese Verfahrensparameter, durch deren Anwendung die obenangeführte Aufgabe gelöst wird, bestehen darin, dass mit einer Schlackenbadhöhe Hs (in cm) gearbeitet wird, die höchstens der Beziehung 0,15 (A -I- 100) entspricht, worin A den kürzesten Abstand zwischen der inneren Kokillenwand und der (den) Elektrode(n) in cm bedeutet und mindestens 5 cm beträgt, und dass Elektroden solcher Dimensionierung verwendet werden, dass das Verhältnis der Elektrodenquer-schnittsfläche(n) zur oberen Kokillenquerschnittsfläche höchstens 1:10 beträgt. Bei Anwendung dieser Regeln wird eine derartig gleichmässige Temperatur der Schlacke und eine grossflächige Wärmeeinbringung in die Schlacke gewährleistet, dass eine Verbesserung der Qualität des Blockes eintritt. Etwa auftretende kurzzeitige Schwankungen der elektrischen Leistungszufuhr werden dahingehend ausgeglichen, dass keine die Blockkristallisation beeinflussenden Schwankungen an der Grenzfläche Schlacke - Stahlblock entstehen. Dadurch werden eine gleichmässige Primärkristallisation erreicht und Seige-rungserscheinungen vermieden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden Elektroden solcher Dimensionierung verwendet, dass das Verhältnis der Elektrodenquerschnittsfläche(n) zur Querschnittsfläche der Kokille 1:15 bis 1:30 beträgt.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann nach dem Kristallisationsfortschritt des Blockes derart gesteuert werden, dass mit zunehmender Erstarrung des Blockes der Abstand zwischen der inneren Kokillenwand und der (den) Elektrode(n) vergrössert wird.

Die Erfindung umfasst weiter eine Vorrichtung mit der das Verfahren ausgeübt werden kann. Diese weist eine den schmelzflüssigen Stahl aufnehmende Kokille und einen darauf aufgesetzten, die Schlackenmischung aufnehmenden Aufsatz auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode zur Energiezuführung ins Schlackenbad vorgesehen ist. Eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode rohrförmig ausgebildet ist, wobei eine ringförmige Querschnittsfläche der Elektrode in das Schlackenbad eintaucht. Die elektrische Energie wird sozusagen «ringförmig» dem Schlackenbad zugeführt, wodurch eine weitgehend gleichmässige Wärmeverteilung erzielt wird. Die in das Schlackenbad eintauchende Elektrodenfläche, die die Abschmelzrate von der Elektrode bestimmt, ist verhältnismässig klein, wesentlich geringer als die kreisförmige Querschnittsfläche einer massiven Elektrode. Dies bedeutet, dass das Verhältnis der Ringfläche, an der die Energie in das Schlackenbad eingebracht wird, zur Schlackenbadoberfläche bzw. Kokillenquerschnittsfläche, verglichen mit der bisherigen Arbeitsweise, gering ist. Es ist daher möglich, bei optimaler

Wärme Verteilung im Schlackenbad die Abschmelzrate gering zu halten, d.h. von der Elektrode nur etwa soviel abschmelzen zu lassen, wie durch die Blockschwindung verbraucht wird.

Nach einer Variante kann die rohrförmige Elektrode ke-gelstumpfförmig ausgebildet sein, und es kann eine Mehrzahl solcher nacheinander am Elektrodenhalter zu befestigender Elektrodenrohre vorgesehen sein, bei denen jeweils der untere Durchmesser eines kegelstumpfförmigen Rohres dem oberen Durchmesser des vorhergehenden Rohres entspricht. Auf diese Weise wird der Durchmesser des Ringes für die Wärmeeinbringung in das Schlackenbad dem Fortschreiten der Blockkristallisation angepasst, indem die Zone hoher und gleichmässiger Temperatur im Schlackenbad durch Verkleinerung der Durchmesser der Elektrodenrohre entsprechend verringert wird.

Gemäss anderen Ausführungsformen der Erfindung kann anstelle von Elektrodenrohren eine Mehrzahl von Elektroden geringen Durchmessers ringförmig oder in Form eines symmetrischen Polygons um die Längsachse der Kokille angeordnet sein.

Auch hier ist es vorteilhaft, wenn die polygonförmig um die Längsachse der Kokille angeordneten Stabelektroden gegenüber der Längsachse geneigt sind und ein pyramidenstumpf-förmiges Bündel bilden.

In analoger Weise wie bei den kegelstumpfförmigen Rohren kann auch hier eine Mehrzahl von pyramidenstumpfförmi-gen nacheinander am Elektrodenhalter zu befestigenden Bündeln vorgesehen sein, bei denen jeweils der untere Querschnitt eines Bündels dem oberen Querschnitt des vorhergehenden Bündels entspricht. Auch mit dieser Ausführungsform wird der Vorteil erzielt, dass der Durchmesser des Ringes der Wärmeeinbringung in das Schlackenbad dem Fortschreiten der Blockkristallisation durch Verringerung des Abstandes der Einzelelektroden voneinander angepasst werden kann. Die stabförmigen Einzelelektroden können runden oder viereckigen Querschnitt haben.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtungen sind in der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen schematisch die für die einzuhaltende Schlackenbadhöhe massgebenden Grössen. Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 4 gibt den entsprechenden Grundriss wieder. In Fig. 5 ist eine dritte Ausführungsform im Vertikalschnitt dargestellt, und Fig. 6 gibt den entsprechenden Grundriss wieder. In Fig. 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform im Grundriss dargestellt. Die Fig. 8 und 9 zeigen Seitenansichten von Elektrodensets, deren Einzelstücke gemäss dem Fortschreiten der Blockerstarrung nacheinander am Elektrodenhalter befestigbar sind. In Fig. 10 ist der Grundriss einer weiteren Ausführungsform dargestellt.

In Fig. 1 steht auf einer Bodenplatte (nichtdargestellt) eine polygonale Stahlwerkskokille 3. Auf dieser ist ein gekühlter Schlackenbehälter 4 aufgesetzt. Die Kokille ist bis zum oberen Rand mit flüssigem Stahl 1 gefüllt; eine mit dem Stahlspiegel in Berührung stehende flüssige Schlackenmischung 5 ist in den Schlackenbehälter 4 eingebracht. Eine Elektrode 6 ist an einem Elektrodenhalter befestigt; und die Grundplatte 2 und der Elektrodenhalter sind an eine Stromquelle anschliessbar. Der Durchmesser der stabförmigen Elektrode ist mit DE, der Innendurchmesser der Kokille in Höhe des Stahlspiegels mit Dk und die Höhe des Schlackenbades mit Hs bezeichnet.

Mit dieser im Prinzip dargestellten Einrichtung wurden die folgenden drei Versuche durchgeführt:

Versuch 1: Eine Kokille mit einem mittleren Kokillendurchmesser von 94 cm im steigenden Guss mit 6,11 Stahl in 4 Minuten gefüllt. Die Menge der in den gekühlten Aufsatz eingebrachten flüssigen Schlackenmischung betrug 400 kg; die

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Elektrode hatte einen Durchmesser De von 15 cm. Ein Strom von 3000 A wurde durch das Schlackenbad fliessen gelassen, wodurch sich aufgrund der freigesetzten Joule'schen Wärme eine Schlackenbadtemperatur von 1685 °C einstellte. Die elektrische Energie wurde während einer Zeit von 320 Minuten zugeführt.

Nach 100,200 und 300 Minuten erfolgte eine Unterbrechung der Energiezufuhr von durchschnittlich 8 Minuten. Die Schlackenbadhöhe Hs betrug 20 cm. Der kürzeste (senkrechte) Abstand A zwischen der Elektrodenoberfläche und der Kokilleninnenwand betrug 39,6 cm. Nach der angegebenen er-findungsgemässen Beziehung würde die errechnete maximal einzuhaltende Schlackenbadhöhe 20,9 cm betragen. Die Schlackenbadhöhe entspricht also der erfindungsgemässen Regel.

Die obere Querschnittsfläche der Kokille betrug 6940 cm2, die Elektrodenstirnfläche 177 cm2. Daraus ergibt sich ein Flächenverhältnis von 0,026, was also ebenfalls der erfindungs-gemäss anzuwendenden Dimensionierungsregel entspricht. Aus dem fertigen Block wurde ein Schmiedestück gefertigt, aus welchem zwecks Materialuntersuchung an beiden Enden eine Querscheibe entnommen wurde. Die Struktur war ganz homogen. Die dreimalige Unterbrechung der Energiezufuhr hatte weder Seigerstreifen noch andere Inhomogenitäten verursacht.

Versuch 2: Eine ähnlich gestaltete Kokille mit einem mittleren Innendurchmesser von 115 cm wurde mit 11,3 t flüssigem Stahl im fallenden Guss in einer Zeit von 6 Minuten bis zum oberen Rand gefüllt. Auf den flüssigen Stahl wurden 450 kg einer flüssigen Schlackenmischung gegossen und eine Abschmelzelektrode mit einem Durchmesser von 33 cm in Stellung gebracht, bis die Elektrodenstirnfläche in die Schlacke eintauchte. Ein Strom von 7400 A wurde durch das Schlak-kenbad geleitet, welches eine Temperatur von 1590 °C aufwies.

Nach 100 Minuten wurde die Spannung für 10 Minuten unterbrochen und die Elektrode ausgefahren. Nach der Unterbrechung wurde eine neue Elektrode in die Schlacke getaucht und weitere elektrische Energie zugeführt. Nach weiteren 100 Minuten wurde dieser Vorgang wiederholt, wobei die Unterbrechungszeit 12 Minuten betrug. Nach weiteren 100 Minuten wurde wieder eine Unterbrechung für 8 Minuten vorgenommen. Insgesamt, also eingerechnet die Unterbrechungszeit, wurde der Block 560 Minuten über die Schlacke beheizt. Die Schlackenbadhöhe betrug 19,2 cm, der kürzeste (senkrechte) Abstand A der Elektrodenoberfläche zum Blockrand betrug 41 cm. Die maximal grösste Schlackenbadhöhe ergäbe sich rechnerisch aus der erfindungsgemässen Beziehung mit 21,2 cm, so dass die Regel erfüllt ist.

Der obere Kokillenquerschnitt betrug 10 470 cm2, die Elektrodenquerschnittsfläche 855 cm2. Dies ergibt ein Flächenverhältnis von 0,082 und entspricht wieder der erfin-dungsgemäss einzuhaltenden Relation. Aus dem durcherstarrten Block wurden zwei Schmiedestücke gefertigt, wobei an den jeweiligen Enden eine Probescheibe entnommen wurde. Die Untersuchung ergab eine vollständig gleichmässige seigerungs-freie Struktur.

Versuch 3: Eine ähnlich gestaltete, jedoch grössere Kokille mit einem mittleren Innendurchmesser von 184 cm wurde während 19 Minuten mit 401 Stahl bis zu ihrem oberen Rand gefüllt. In den gekühlten Aufsatz wurden 1000 kg flüssige Schlackenmischung eingebracht und eine Elektrode mit einem Durchmesser von 33 cm in Stellung gebracht, wobei sie mit ihrer Stirnfläche 4 mm in das Schlackenbad eintauchte. Durch Anlegen elektrischer Spannung zwischen Elektrode und Bodenplatte wurde ein elektrischer Strom von 11 200 A durch das Schlackenbad geleitet.

Nach 20 Minuten betrug die Schlackenbadtemperatur 1660 °C. 200 Minuten nach Beginn des Heizens wurde die elektrische Energiezufuhr unterbrochen und die Elektrode ausgefahren. Nach 20 Minuten Unterbrechungszeit wurde die Elektrode wieder in Stellung gebracht und die elektrische Energiezufuhr fortgesetzt. Nach 4 Stunden war die Elektrode so weit abgeschmolzen, dass sie durch eine neue ersetzt werden musste. Zu diesem Zweck wurde die Energiezufuhr unterbrochen, das Elektrodenreststück entfernt und eine neue Elektrode mit dem gleichen Durchmesser in Stellung gebracht, wobei wieder die Stirnfläche 4 mm in das Schlackenbad eintauchte. Für den Elektrodenwechsel war eine Zeit von 8 Minuten erforderlich. Nach 1300 Minuten wurde die Energiezufuhr unterbrochen; nach 1350 Minuten wurde der erstarrte Block aus der Kokille entnommen. Zwischen der Elektrodenoberfläche und der Kokilleninnenwand war ein Abstand A von 75,5 cm vorhanden. Die maximal zulässige Schlackenbadhöhe würde - rechnerisch ermittelt — 26,3 cm betragen, tatsächlich wurde die Schlackenbadhöhe auf 22 cm gehalten, was der erfindungsgemässen Beziehung entspricht.

Die obere Querschnittsfläche der Kokille betrug 26 560 cm2, der Elektrodenquerschnitt 854 cm2. Es ergibt sich ein Verhältnis der Elektrodenquerschnittsfläche zur Kokillenquerschnittsfläche von 0,032, welches wieder der erfindungs-gemäss einzuhaltenden Relation entspricht. Der erzeugte Schmiedeblock wurde zu einer Generatorwelle verarbeitet und einer genauen metallurgischen Prüfung unterworfen. Die Struktur war einheitlich, die Unterbrechungen der Energiezufuhr hatten keine Inhomogenitäten bzw. Seigerungszeilen zur Folge.

In Fig. 2 sind anstelle der einzelnen, zentrisch angeordneten Elektrode zwei oder mehrere Elektroden 6, 6' symmetrisch zur Längsachse der Kokille vorgesehen; im übrigen ist die Anordnung die gleiche wie in Fig. 1.

Gemäss der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 steht auf einer Bodenplatte 2 eine Stahlwerkskokille 3. Auf die Kokille ist ein Schlackenbehälter 4 aufgesetzt, dessen Seitenwände in Richtung nach oben konisch zulaufend ausgebildet sind. Die Kokille wird bis zum oberen Rand mit flüssigem Stahl 1 gefüllt, worauf eine flüssige Schlackenmischung 5 in den Schlackenbehälter 4 eingebracht wird. Eine rohrförmig ausgebildete Elektrode 7 ist am Elektrodenhalter befestigt, und die Grundplatte 2 und der Elektrodenhalter sind an eine Stromquelle 8 angeschlossen. Der Innendurchmesser der rohr-förmigen Elektrode ist mit DR und der kürzeste (senkrechte) Abstand der Elektrodenoberfläche von der inneren Kokillenwand mit At bezeichnet. Nach Einschalten des Stroms wird das Schlackenbad vom Strom durchflössen und durch den Widerstand der Schlacke Joule'sche Wärme freigesetzt, wodurch das Schlackenbad auf Temperaturen über dem Liquiduspunkt des Stahles gehalten wird.

Mit der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Einrichtung wurde folgender Versuch durchgeführt:

Eine polygonal ausgebildete Kokille mit einem mittleren Durchmesser von 257 cm wurde während einer Zeit von 25 Minuten bis zum oberen Rand mit 110 t Stahl gefüllt. In den wassergekühlten Aufsatz wurden 2960 kg flüssige Schlacke eingebracht. In das Schlackenbad wurde zentrisch ein Elektrodenrohr mit einem Innendurchmesser von 89 cm und einer Wandstärke von 3 cm eingetaucht, wobei die Eintauchtiefe 5 mm betrug. Nach Anlegen elektrischer Spannung zwischen dem Rohr und der Bodenplatte wurde Strom von 14 180 A durch die Schlacke fliessen gelassen. 20 Minuten nach Beginn der Beheizung betrug die Schlackenbadtemperatur 1650 °C. Die Beheizungszeit betrug insgesamt 2700 Minuten; viermal wurde die Energiezufuhr zum Schlackenbad während einer Zeit von etwa 8 Minuten unterbrochen, um das abgeschmolzene Elektrodenrohr durch ein neues zu ersetzen. Der senk5

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rechte Abstand Ai der Aussenoberfläche des Elektrodenrohres zur inneren Kokillenwand betrug 86,5 cm. Die maximal zulässige Schlackenbadhöhe aufgrund der erfindungsgemässen Relation ergibt sich rechnerisch mit 28,0 cm; tatsächlich wurde mit einer Schlackenbadhöhe von 26 cm gearbeitet und so die erfindungsgemässe Beziehung eingehalten.

Der obere Kokillenquerschnitt betrug 57 760 cm2, die in die Schlacke eintauchende Querschnittsfläche der Rohrwandung 867 cm2. Das Flächenverhältnis Elektrodenquerschnittsfläche: oberer Querschnittsfläche des Blockes betrug somit 0,0168 und liegt daher unter dem erfindungsgemäss einzuhaltenden Maximalwert von 0,1. Aus dem erstarrten Block wurde eine Generatorwelle geschmiedet und eingehenden metallurgischen Prüfungen unterworfen. Es wurde eine gleichmässige Qualität ohne Inhomogenität festgestellt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 steht ebenfalls eine Kokille 3 auf einer Bodenplatte 2 und trägt einen Schlackenbehälter 4, der wassergekühlt oder feuerfest ausgekleidet sein kann. Stahl 1 wird in die Kokille bis zum oberen Rand gegossen und eine flüssige Schlackenmischung 5 in den Aufsata-4 eingebracht. Sechs Stabelektroden 10 sind symmetrisch um die Längsachse 9 der Kokille bzw. des Schlak-kenaufsatzes 4 angeordnet und am Elektrodenhalter befestigt. Der Elektrodenhalter und die Bodenplatte sind wieder an eine Stromquelle 8 angeschlossen. Die Stabelektroden 10 sind massiv ausgebildet und haben den Durchmesser DE. Der Abstand zweier gegenüberliegender Elektroden beträgt DK; der kürzeste Abstand jeder Elektrode zur Innenwandung ist mit A2 bezeichnet.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wurde der folgende Versuch durchgeführt:

Es wurde eine Polygonalkokille mit einem mittleren Durchmesser von 330 cm verwendet. Während einer Zeit von 33 Minuten wurden 2401 Stahl fallend in die Kokille gegossen und diese bis zu ihrem oberen Rand gefüllt. Auf den Stahlspiegel wurden 5500 kg flüssige Schlacke in den wassergekühlten Aufsatz eingebracht. Ein Bündel, bestehend aus sechs Elektroden mit jeweils einem Durchmesser DE von 20 cm wurde am Elektrodenhalter befestigt und 4 mm in das Schlak-kenbad eingetaucht. Der Durchmesser des Kreises DK, auf welchen die Elektrodenmittelpunkte in gleichen Abständen zueinander angeordnet waren, betrug 130 cm. Durch Anlegen elektrischer Spannung wurde ein Stromfluss von 19 870 A erhalten. Die Schlackenbadtemperatur betrug 15 Minuten nach Beginn der Energiezufuhr 1610 °C. Die Beheizung dauerte insgesamt 4600 Minuten, wobei zwecks Elektrodenwechsel jeweils 10 Unterbrechungen von durchschnittlich 6 Minuten Dauer erfolgte. Der kürzeste Abstand A2 jeder Elektrode von der Kokilleninnenwand betrug 90 cm.

Die Schlackenbadhöhe betrug 26 cm und liegt innerhalb der erfindungsgemäss einzuhaltenden Relation, deren grösste Höhe 28,5 cm wäre. Die Summe der in das Schlackenbad eintauchenden Elektrodenquerschnitte betrug 1885 cm2, die obere Querschnittsfläche des Blockes 85 530 cm2. Daraus ergibt sich ein Flächenverhältnis von 0,022, was im erfindungsgemässen Bereich liegt. Aus dem Block wurden Schmiedestücke gefertigt, die eine durchgehende homogene Struktur be-sassen, ohne dass sich die Unterbrechungen durch Strukturfehler bemerkbar machten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 werden zunächst vier grössere Stabelektroden 12 am Elektrodenhalter befestigt, die einen Durchmesser DEl aufweisen und im Abstand A3 von der Innenwand der Kokille angeordnet sind. Der Abstand zweier gegenüberliegender Stabelektroden 12 beträgt DKl. Im übrigen ist die Vorrichtung in gleicher Weise ausgebildet wie die nach den Fig. 5 und 6. Strom wird dem Schlackenbad zugeführt. Nachdem die Randzone des Blockes erstarrt ist, werden die Elektroden 12 gelöst und vier Elektroden 13 in symmetrischer Anordnung am Elektrodenhalter befestigt, die einen Durchmesser DE2 aufweisen und im Abstand A4 von der Innenwandung der Elektrode entfernt sind. Der Abstand zweier gegenüberliegender Stabelektroden 13 beträgt DK2. Schliesslich können diese vier Elektroden durch eine einzige zentral angeordnete Stabelektrode 14 ersetzt werden, und mit dieser einzigen Elektrode kann der Prozess zu Ende geführt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 wird am Elektrodenschalter eine kegelstumpfförmig ausgebildete rohrförmige Elektrode 15 befestigt, deren unterer Durchmesser mit DRl und deren oberer Durchmesser mit DR2 bezeichnet ist. Die übrigen Teile der Vorrichtung, nämlich die Bodenplatte, die Kokille, der Schlackenaufsatz und der Stromanschluss, sind die gleichen wie in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 bzw. 5 und 6 bereits beschrieben. Weitere rohrförmige Elektroden 16,17, 18 sind vorbereitet, die ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Der untere Durchmesser der Elektrode 16 ist mit DR3 bezeichnet. Er hat die gleiche Grösse wie der obere Durchmesser DR2 der vorher im Einsatz befindlichen Elektrode 15. Der obere Durchmesser D^ der Elektrode 16 entspricht dem unteren Durchmesser DRj der Elektrode 17 usw., so dass die Elektroden entsprechend ihrem Abschmelzen nacheinander am Elektrodenhalter befestigt werden können. Die letzte Elektrode 19 ist eine massive Stabelektrode, die jedoch,

ebenso wie die vorhergehenden Elektroden 16,17,18, eine Neigung gegenüber der Längsachse besitzt.

In Fig. 9 ist eine ähnliche Darstellung wiedergegeben wie in Fig. 8, wobei jedoch anstatt der rohrförmigen, kegelstumpfförmig ausgebildeten Elektroden eine Mehrzahl von aus Stabelektroden gebildeten pyramidenstumpfförmigen Bündeln vorgesehen ist. Die einzelnen Bündel bestehen also aus poly-gonförmig um die Längsachse 9 der Kokille angeordneten Stabelektroden 20, die gegenüber der Längsachse 9 eine Neigung besitzen und ein pyramidenstumpfförmiges Gebilde darstellen. Der untere Abstand zweier gegenüberliegender Stabelektro-den ist mit DKa und der obere Abstand mit D^ bezeichnet, welche Werte dem Durchmesser DRl und Dr2 der Ausführungsform nach Fig. 8 entsprechen. Weitere aus Stäben gebildete Bündel sind mit 21, 22 bezeichnet, wobei jeweils der untere Abstand DKs bzw. DKs dem oberen Abstand des vorhergehenden Elektrodenbündels entspricht. Die letzte Stabelektrode ist massiv; ihr unterer Durchmesser d10 entspricht dem Abstand der Aussenflächen des Bündels 21 an seiner Oberseite.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der im Querschnitt rechteckige Elektroden verwendet werden, und zwar zuerst ein Ring von vier symmetrisch zur Längsachse 9 angeordneten Elektroden 25 mit den Massen li x 12, die im kürzesten (senkrechten) Abstand As von der Innenwandung der Elektrode angeordnet sind; dann nach Abschmelzung der äusseren Elektroden und Fortschreiten des Erstarrungsprozesses ein Ring von vier inneren um die Längsachse 9 angeordneten Elektroden 26 mit den Abmessungen 13 und 14, die im Abstand A6 von der Innenwandung angeordnet sind; und schliesslich eine zentrale quadratische Elektrode 27 mit der Seitenlänge ls, die im Abstand A7 von der Innenwand der Kokille angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Kokille ist mit Dk bezeichnet; der Abstand zweier gegenüberliegender Elektroden 25 beträgt DKg und jener zweier gegenüberliegender Elektroden 26 DKs.

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Herstellung von Blöcken aus unlegierten und legierten Stählen mit verbesserter Primärkristallisation, verringerter Blockseigerung und vermindertem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen, wobei in eine Kokille flüssiger Stahl eingegossen, anschliessend auf diesen eine Schlackenmischung aufgebracht und dem Schlackenbad während der Erstarrung des Stahles über eine oder mehrere Abschmelzelektroden Energie zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Schlackenbadhöhe Hs in cm gearbeitet wird, die höchstens der Beziehung 0,15 (A+ 100) entspricht, worin A den kürzesten Abstand zwischen der inneren Kokillenwand und der (den) Elektrode(n) in cm bedeutet und mindestens

   5 cm beträgt, und dass Elektroden solcher Dimensionierung verwendet werden, dass das Verhältnis der Elektrodenquer-schnittsfläche(n) zur Kokillenquerschnittsfläche höchstens 1:10 beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden solcher Dimensionierung verwendet werden, dass das Verhältnis der EIektrodenquerschnittsfläche(n) zur Querschnittsfläche der Kokille 1:15 bis 1:30 beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Erstarrung des Blockes der Abstand zwischen der inneren Kokillenwand und der (den) Elektrode(n) vergrössert wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer den schmelzflüssigen Stahl aufnehmenden Kokille und einem darauf aufgesetzten, die Schlackenmischung aufnehmenden Aufsatz, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode (7) zur Energiezuführung ins Schlackenbad vorgesehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (7) rohrförmig ausgebildet ist, wobei eine ringförmige Querschnittsfläche der Elektrode in das Schlak-kenbad eintaucht.

   5 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Elektrode (15) stumpfförmig ausgebildet ist.
6. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen, nacheinander io am Elektrodenhalter zu befestigenden Elektrodenrohren (15, 16,17,18) vorgesehen ist, bei denen jeweils der untere Durchmesser (DR3, DRs) eines kegelstumpfförmigen Rohres dem oberen Durchmesser (DR2, DR4) des vorhergehenden Rohres entspricht.

   15 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Elektroden (10) ringförmig um die Längsachse (9) der Kokille (3) angeordnet ist.
7. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Elektroden (20, 21, 22) in Form eines

   20 symmetrischen Polygons um die Längsachse (9) der Kokille (3) angeordnet ist.
8. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonförmig um die Längsachse der Kokille angeordneten Elektroden (20,21, 22) gegenüber der Längsachse

   25 geneigt sind und ein pyramidenstumpfförmiges Bündel bilden.
9. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von pyramidenstumpfförmigen nacheinander am Elektrodenhalter zu befestigenden Bündeln vorgesehen ist, bei denen jeweils der untere Querschnitt eines

   30 Bündels dem oberen Querschnitt des vorhergehenden Bündels entspricht.