DE1157739B

DE1157739B - Schmelzofen, insbesondere Vakuum-Schmelzofen, mit Mitteln zur Steuerung des Vorschubes der Abschmelzelektrode

Info

Publication number: DE1157739B
Application number: DEH43117A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Samietz; Karl-Georg Redel
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1961-07-13
Filing date: 1961-07-13
Publication date: 1963-11-21
Also published as: US3179734A

Description

Schmelzofen, insbesondere Vakuum-Schmelzofen, mit Mitteln zur Steuerung des Vorschubes der Abschmelzelektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung des Vorschubes der AbschmeIzelektrode an einem Schmelzofen, insbesondere an einem Vakuum-Schmelzofen, bei dem eine oder mehrere Abschmelzelektroden mittels Lichtbogen, Induktionsheizung oder durch Beschuß mit Elektronenstrahlen in einen vorzugsweise gekühlten Tiegel abgeschmolzen werden.
Es ist für Vakuum-Lichtbogenöfen bekannt, die Schmelzgeschwindigkeit einer Abschmelzelektrode aus ihrer Absinkgeschwindigkeit mittels eines Positionsanzeigers zu bestimmen und entsprechend zu steuern. Dieses Verfahren besitzt aber den Nachteil, daß man damit beispielsweise nicht genau feststellen kann, ob die Abschmelzelektrode bereits vollständig abgeschmolzen ist oder nicht. Bei Abschmelzelektroden mit nicht konstantem Querschnitt ist dieses bekannte Verfahren nur mit erheblichen Schwierigkeiten anwendbar; ebenso bei Abschmelzelektroden, in denen Lunker enthalten sind.
Ferner sind Vakuum-Lichtbogenöfen bekannt, bei denen Mittel zur selbsttätigen Regelung des Vorschubes der Abschmelzelektrode vorgesehen sind. Die Vorschubregelung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von den elektrischen Daten, Strom und!oder Spannung, des Lichtbogens. Die elektrischen Daten werden über Anzeigegeräte und Verstärker oder direkt über ein Steuergerät auf die Vorschubeinrichtung gegeben. Diese Regelverfahren besitzen aber der. Nachteil, daß brauchbare Daten nicht mehr erhalten werden können. wenn während des Schmelzprozesses häufig Gasentladungen auftreten, wie das beispielsweise beim Schmelzen von stark gashaltigen Abschmelzelektroden der Fall ist. Auch beim Schmelzen gewisser Legierungen kann ein vernünftiges elektrisches Signal für die Vorschubregelung nicht mehr gewonnen werden. Ebenso wirkt sich nachteilig aus, daß die Abschmelzelektrode, die beispielsweise aus gepreßtem Schrott und!oder schwammartigem Material besteht, sich während des Schmelzprozesses über ihre Länge verschieden stark erwärmt, dadurch ihren Widerstandswert ungleichmäßig und in nicht bekannter Weise ändert und so die zur Vorschubregelung dienenden elektrischen Daten unregelmäßig beeinflußt.
All diese Nachteile werden bei einem Schmelzofen, insbesondere einem Vakuum-Schmelzofen, bei dem mindestens eine Abschmelzelektrode mittels Lichtbogen-, Induktions- oder Elektronenstrahlbeheizung in einen vorzugsweise gekühlten Tiegel abgeschmolzen wird, und bei dem Mittel zur Steuerung des Vorschubs der Abschmelzelektrode in Abhängigkeit von elektrischen Daten vorgesehen sind, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zur Gewinnung von elektrischen Daten mindestens ein an sich bekanntes Bauteil, dessen elektrischer Widerstand zugabhängig ist, an einer während des Schmelzprozesses durch das Gewicht der Abschmelzelektrode unter Zug belasteten Stelle der Schmelzeinrichtung und/oder mindestens ein an sich bekanntes Bauteil, dessen elektrischer Widerstand druckabhängig ist, an einer während des Schmelzprozesses durch das Gewicht der Abschmelzelektrode unter Druck belasteten Stelle der Schmelzeinrichtung angeordnet sind, wobei die Bauteile mit zug- bzw. druckabhängigem Widerstand in Steuerstromkreisen liegen. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, daß es hierdurch möglich ist, jegliche Beeinflussung der Vorschubregelung, bedingt durch die Beheizungsart der Abschmelzelektrode, auszuschalten, da der Vorschub der Abschmelzelektrode allein als Funktion ihres Gewichts während des Schmelzprozesses erfolgt. Auch der Zeitpunkt zum Beginn des Heißhaltens des Blockkopfes kann nun genau ermittelt werden. Ferner spielen solche Einflüsse keine Rolle mehr, die auf die Form der Abschmelzelektrode und/oder ihre Materialzusammensetzung zurückzuführen sind.
Es kann also entweder ein Bauteil verwendet werden, dessen elektrischer Widerstand zugabhängig ist, oder ein Bauteil, dessen elektrischer Widerstand druckabhängig ist. Ebenso können mehrere gleichartige oder verschiedenartige Bauteile verwendet werden. Die Befestigung des Bauteils, dessen elektrischer Widerstand zugabhängig ist, erfolgt beispielsweise an dem Halteseil und der Abschmelzelektrode bzw. der Abschmelzelektrodenhalteeinrichtung, wobei mindestens eine Seite des Bauteils elektrisch isoliert befestigt ist. Die andere Seite des Bauteils kann auf Masse liegen. Wenn also die Abschmelzelektrode nicht an einer Elektrodenhaltestange befestigt ist, kann das Gewicht der Abschmelzelektrode während des Schmelzprozesses direkt an einem Anzeigegerät abgelesen werden. Im anderen Fall muß selbstverständlich das Gewicht der Elektrodenhalteeinrichtung abgezogen werden. Als Bauteile, deren elektrischer Widerstand zugabhängig ist, eignen sich beispielsweise solche, die auf dem Prinzip des Dehnungsmeßstreifens beruhen. Solche Dehnungsmeßstreifenbauteile eignen sich vor allem bei Abschmelzelektroden mit einem Gewicht bis zu etwa 40 t. Wenn Abschmelzelektroden größeren Gewichts verwendet werden, benutzt man vorteilhafterweise Bauteile, deren elektrischer Widerstand druckabhängig ist. Diese Bauteile können dann beispielsweise unter den Lagern der Antriebsachse für das Halteseil angeordnet werden. Wenn man mehrere Bauteile bei einem Schmelzofen benutzt, so ist es vorteilhaft, solche Bauteile, die entgegengesetzte Widerstandscharakteristik besitzen, an den betreffenden Stellen der Schmelzofeneinrichtung anzuordnen.
Aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ergeben sich weitere Merkmale der Erfindung.
In der Zeichnung ist ein Vakuum-Lichtbogenschmelzofen mit Abschmelzelektrode dargestellt. Die Abschmelzelektrode 1 ist an einer Elektrodenhalteeinrichtung 2 befestigt. Die Abschmelzelektrode wird in den gekühlten Tiegel 3, der an die Ofenkammer 4 vakuumdicht angesetzt ist, abgeschmolzen. An der Ofenkammer befindet sich ein Pumpstutzen 5, an den ein Vakuumpumpenaggregat 6 angeschlossen ist. Die Elektrodenhalteeinrichtung wird über mindestens eine Druckstufe 7 in die Ofenkammer eingeführt. Der Tiegel 3 und die Elektrodenhalteeinrichtung 2 sind mit einer Stromquelle 8, die den Schmelzstrom liefert, verbunden. Das Bauteil 9, dessen elektrischer Widerstand zugabhängig- ist, ist einerseits an der Elektrodenhalteeinrichtung 2, andererseits an dem Halteseil 10 befestigt, und zwar mindestens einseitig elektrisch isoliert, während die andere Seite beispielsweise auf Masse liegen kann. Das Halteseil 10 verläuft über eine Antriebsrolle 11 und eine Laufrolle 12. An dem einen Ende des Halteseils ist das Gegengewicht 13 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 9 in einem Brückenzweig einer Widerstandsmeßbrücke geschaltet. Bei Verwendung mehrerer gleichartiger oder verschiedenartiger Bauteile, beispielsweise von zwei Bauteilen, ist jedes Bauteil für sich in einem Zweig einer Widerstandsmeßbrücke eingeschaltet, die mindestens einen variablen Widerstand in einem anderen Zweig besitzt. Die Widerstandsmeßbrücke wird gebildet aus den Widerständen 14,15 und 16, von denen mindestens einer, beispielsweise der Widerstand 16, variabel ist, und dem Bauteil 9 sowie der Stromquelle 17. Die Widerstandsmeßbrücke ist mit einem Verstärker 18 verbunden und dieser mit einem Anzeigegerät 19 sowie einem Differenzierglied 20 und einem Steuergerät 21 für die Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit der Abschmelzelektrode. Das Differenzierglied 20 ist mit einem weiteren Anzeigegerät 22 verbunden, wobei das Anzeigegerät 22 in dem Ausführungsbeispiel die Gewichtsänderung der Abschmelzelektrode während des Schmelzprozesses pro Zeiteinheit anzeigt. Das Anzeigegerät 19 zeigt das Gewicht der Abschmelzelektrode während des Schmelzprozesses an. Auf den Einbau des Verstärkers 18 kann in gewissen Fällen verzichtet werden, so daß an die Meßbrücke direkt das Differenzierglied 20, das Anzeigegerät 19 und das Steuergerät 21 angeschlossen sind. An den Verstärker können noch weitere Anzeigegeräte, beispielsweise Signalgeräte, vorzugsweise über eine elektronische Schalteinrichtung, angeschlossen werden. Als Signaleinrichtungen kommen beispielsweise solche in Frage, die ein Lichtsignal auslösen, wenn die Abschmelzelektrode aufsitzt, wenn die Abschmelzelektrode vollständig abgeschmolzen ist oder wenn die Abschmelzelektrode so weit abgeschmolzen ist, daß das Heißhalten des Blockkopfes begonnen werden muß.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schmelzofen, insbesondere Vakuum-Schmelzofen, bei dem mindestens eine Abschmelzelektrode mittels Lichtbogen-, Induktions-oder Elektronenstrahlbeheizung in einen vorzugsweise gekühlten Tiegel abgeschmolzen wird und bei dem Mittel zu Steuerung des Vorschubes der Abschmelzelektrode in Abhängigkeit von elektrischen Daten vorgesehen sind. dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung von elektrischen Daten mindestens ein an sich bekanntes Bauteil (9), dessen elektrischer Widerstand zugabhängig ist, an einer während des Schmelzprozesses durch das Gewicht der Abschmelzelektrode (1) unter Zug belasteten Stelle der Schmelzeinrichtung und/oder mindestens ein an sich bekanntes Bauteil, dessen elektrischer Widerstand druckabhängig ist, an einer während des Schmelzprozesses durch das Gewicht der Abschmelzelektrode (1) unter Druck belasteten Stelle der Schmelzeinrichtung angeordnet sind, wobei die Bauteile mit zug- bzw. druckabhängigem Widerstand in Steuerstromkreisen liegen.
2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (9), dessen elektrischer Widerstand zugabhängig ist, an dem Halteseil (10) der Abschmelzelektrodenhalteeinriohtung (2) mindestens einseitig elektrisch isoliert befestigt ist.
3. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (9), dessen elektrischer Widerstand druckabhängig ist, unter den Lagern der Antriebsachse für das Halteseil (10) angeordnet ist.
4. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (9) mit zug- bzw. druckabhängigem Widerstand einen Zweig einer Widerstandsmeßbrücke (9,14,15,16) bildet, die mindestens einen variablen Widerstand (16) in einem anderen Zweig der Meßbrücke besitzt.
5. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Bauteilen mit zug- bzw. druckabhängigem Widerstand jedes Bauteil für sich in einen Zweig einer Widerstandsmeßbrücke eingeschaltet ist, die mindestens einen variablen Widerstand in einem anderen Zweig besitzt.
6. Schmelzofen nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsmeßbrücke (9, 14, 15, 16) vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Verstärkers (18) mindestens ein Anzeigegerät (19, 22) und/oder ein Steuergerät (21) nachgeschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1774 946; britische Patentschrift Nr. 838 263; französische Patentschrift Nr. 1169 410.