DE1162094B - Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen und Legierungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen und LegierungenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/18—Electroslag remelting
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4i07¥W PATENTAMT
Internat. Kl.: C22d
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche Kl.: 40 c-7/00
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
P 27884 VI a/40 c
19. September 1961
30. Januar 1964
19. September 1961
30. Januar 1964
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektroschlackenumschmelzen von
Metallen und Legierungen, insbesondere von Stahl, legiertem Stahl und hochschmelzenden Nichteisenmetallen,
in einer gekühlten Metallkokille, wobei die Barren des umgeschmolzenen Metalls aus Abschmelzelektroden
gewonnen werden, die in einem aus geschmolzenen Flußmitteln bestehenden Schlackenbad
durch die Wärmeentwicklung beim Stromdurchgang durch die flüssige Schlacke zum Schmelzen gebracht
werden.
Der Zweck der Erfindung ist es, eine Erhöhung der Leistung des Verfahrens und eine bessere Qualität
des Barrens zu erreichen. Die Erfindung wird hauptsächlich für die Gewinnung von besonders reinen
Metallen und Legierungen aus Abschmelzelektroden verwendet.
Beim Gießen von Barren nach bisher bekannten Verfahren zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von
Abschmelzelektroden wird ein Metall von nur ungenügender Reinheit erhalten, weil darin nichtmetallische
Einschlüsse, wie Gase und andere Verunreinigungen, enthalten sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, diese Mängel zu beseitigen und eine hohe Qualität
des Metalls mit einem minimalen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen, wie Gasen und sonstigen
Verunreinigungen, sowie eine axiale Richtung der anwachsenden Kristalle während der Bildung des
Barrens zu erhalten. Gemäß diesem neuen Verfahren werden durch Schmelzen von Abschmelzelektroden
in einem Schlackenbad Barren verschiedenen Gewichts hergestellt.
Die erfindungsgemäße Maßnahme des Verfahrens besteht darin, daß das Schmelzen der Abschmelzelektroden
in einer solchen Schlacke erfolgt, deren Schmelztemperatur höher ist als die Schmelztemperatur
des Metalls der Abschmelzelektroden und deren linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei der Erstarrungstemperatur
des Metalls vom linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallbarrens unterschiedlich
ist, weshalb der sich an den gekühlten Wänden der metallischen Kokille bildende Schlackenansatz
von den Wänden und vom Metallbarren gut abtrennbar ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von Legierungen mit bestimmten
Zusammensetzungen aus mehreren Metallen oder von Legierungen mit verschiedenen Schmelztemperaturen
können in die Kokille Schlacken verschiedenartiger Zusammensetzung und von unterschiedlichem
spezifischem Gewicht eingeführt werden.
Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen
und Legierungen
und Legierungen
Anmelder:
Paton-Institut für Elektroschweißung,
Kiew (Sowjetunion)
Kiew (Sowjetunion)
Vertreter:
Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,
Ludwigshafen/Rhein, Rheinstr. 25
Als Erfinder benannt:
Boris E. Paton,
Boris I. Medowar,
Jury W. Latasch,
Boleslaw I. Maximowitsch, Kiew (Sowjetunion)
Dabei werden die Elektroden aus leichterem Metall in einer Schicht leichterer Schlacke geschmolzen, die
auf einer Schicht des leichteren Metalls schwimmt, das seinerseits von einer Schicht schwerer Schlacke
getragen und durch Tropfen des in der schwereren Schlacke geschmolzenen schwereren Metalls mitgerissen
wird. Hierdurch ist es möglich, besonders reine Legierungen einer gewünschten Zusammensetzung zu
erhalten.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in der Kokille das geschmolzene Metall und
die Schlacke in gleichmäßiger Rotation um die Vertikalachse der Kokille versetzt. Hierdurch wird im
Metallbad die Bildung eines ebenen Ansatzes sowie das vorzugsweise Anwachsen der Metallkristalle in
Axialrichtung begünstigt.
Nach einer vierten Ausführungsform des Verfahrens werden in der Kokille zugleich mehrere am
Kreisumfang der Kokille angeordnete Elektroden geschmolzen. Dabei ist es zweckmäßig, die Anzahl der
in der Kokille zum Schmelzen angeordneten Elektroden stets durch drei teilbar zu wählen, damit diese
an einen Drehstromtransformator angeschlossen werden können.
Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Umschmelzen in einer abgedichteten
Kokille, so daß das Umschmelzen in der Atmosphäre eines über dem Spiegel des Schlackenbades
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befindlichen Schutzgases bzw. unter Absaugen der Gase aus der Kokille erfolgen kann.
Die Abschmelzelektroden, welche erfindungsgemäß verwendet werden, können konstruktiv verschieden
ausgeführt sein. Zur Erzielung von besonders reinen Legierungen aus mehreren Metallen, die verschiedene
Schmelztemperaturen haben, werden mehrschichtig oder aus mehreren Elementen ausgeführt, beispielsweise
in Form einer Hohlelektrode aus einem Metall
Schmelztemperatur des Metalls, wobei deren linearer Wärmeausdehnungskoeffizient geringer ist als der
lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls des Barrens.
Der Vorgang der Bildung der Schlackenschmelze und des Metallbades sowie der Erstarrung des Barrens
ist schematisch in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt.
Für die Schlacke 1 kann beispielsweise folgende oder aus einer Legierung von höherer Schmelztempe- io Zusammensetzung verwendet werden: 80% CaF2 und
ratur und einer darin eingesetzten Stange aus einem 2O°/o MgO. Während der ersten Periode des Schmel·-
Metall oder aus einer Legierung von niedrigerer zens bildet sich an den gekühlten Wänden der Ko-Schmelztemperatur
und einem leichten dazwischen in kille 2 ein 5 bis 15 mm dicker Schlackenansatz 3. Das
der Hohlelektrode befindlichen Schlackenstoff. Metallbad 4 befindet sich zwischen dieser Schlacken-
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Elek- 15 schicht.
trode wird diese in Form einer äußeren Hilfshohlelek- Mit dem Anfüllen der Kokille und dem Steigen des
trode mit einer darin eingesetzten zentralen kompak- Schlackenspiegels 1 erfolgt von unten allmählich ein
ten Elektrode ausgeführt, wobei der äußeren Hohl- Abtrennen des Schlackenansatzes 3 von den Wänden
elektrode eine geringere Spannung angeschlossen der Kokille 2, wobei zwischen dem Ansatz 3 und der
wird als die der zentralen kompakten Elektrode. Das ao Kokille 2 sich ein Spielraum 5 bildet.
Profil der äußeren Elektrode wird dem Profil des Das in der Kokille befindliche Metall erstarrt allherzustellenden
Barrens entsprechend ausgebildet. Die mählich — der Vorgang setzt von unten ein — und
äußere Hohlelektrode kann aus einem schraubenför- schrumpft. Als Ergebnis dieser Schrumpfung und der
mig gewundenen Leiter bestehen. unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungs- 25 des Metalls und der Schlacke, erfolgt bei der Erstargemäß
eine Vorrichtung entwickelt worden mit einer rung eine Abtrennung des Metalls von dem Ansatz 3.
senkrechten Tragsäule, auf der ein Fahrgestell mit
Haltern für die Elektroden und die stromführenden
Einrichtungen sowie ein anderer Hebemechanismus
zum Anheben der Kokille gleiten. Darüber hinaus 30
enthält die Vorrichtung ein drittes Fahrgestell, das
dazu dient, den gekühlten Boden der Kokille zum Arbeitsplatz zu bringen, diesen während der Zeitdauer
des Gießens des Barrens in der erforderlichen Stellung zu halten und schließlich den gegossenen Barren 35 bildeten Schlackenansatzes 3 kann durch l^derung abzutransportieren. der Zusammensetzung der Schlacke und des Schmelz-
Haltern für die Elektroden und die stromführenden
Einrichtungen sowie ein anderer Hebemechanismus
zum Anheben der Kokille gleiten. Darüber hinaus 30
enthält die Vorrichtung ein drittes Fahrgestell, das
dazu dient, den gekühlten Boden der Kokille zum Arbeitsplatz zu bringen, diesen während der Zeitdauer
des Gießens des Barrens in der erforderlichen Stellung zu halten und schließlich den gegossenen Barren 35 bildeten Schlackenansatzes 3 kann durch l^derung abzutransportieren. der Zusammensetzung der Schlacke und des Schmelz-
Auf die Kokille sind zur Durchführung einer Ro- Vorganges geregelt werden. Infolge der Isolierung des
tation der geschmolzenen Schlacke und des Metalls erstarrenden Metalls von der Wand der Kokille 2 und
Solenoide aufgesetzt, welche in den die Abschmelz- der Verhinderung der seitlichen Ableitung der Wärme
elektrode speisenden Stromkreis des Drehstrom- 40 erfolgt das Anwachsen der Kristalle im Barren in der
transformators oder in den Kreis einer selbständigen Axialrichtung, und der Boden des Metallbades 4 ist
genügend flach.
Um eine gleichmäßige Erwärmung des Schlackenbades und des Metallbades zu erhalten, ist die Zahl
der in der Kokille 2 eingebauten Elektroden 7 durch drei teilbar gewählt (F i g. 4). Die Elektroden werden
in DrehstromschaUung angeschlossen und am Kreisumfang der Kokille angeordnet.
Gleichzeitig kann eine zwangläufige Rotation des Schlackenbades und des Metallbades um die Vertikalachse
des Barrens erfolgen. Zu diesem Zwecke werden in Serie in den Stromkreis einer jeden Abschmelzelektrode
7 Solenoide 8 eingeschaltet. Die Speisung erfolgt über einen Drehstromtransformator
9.
Die Rotation des Schlackenbades um die Achse des Barrens hat zur Folge, daß die erwärmte flüssige
Schlackenmasse und das Metall gegen die Kokillenwände geschleudert werden. Dadurch wird die
60 Wärmeableitung durch die Kokillenwände herabgesetzt und die Wärmeabteilung zum Boden über den
bereits erstarrten Teil des Barrens für die Kokille größer bzw. ausschlaggebend. Demgemäß wird der
Boden des Metallbades flach oder beinahe flach aus-Beim
Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metal- 65 gebildet, und das Wachstum der Kristalle erfolgt in
len in eine gekühlte Kokille werden legierende oder Axialrichtung des Barrens, senkrecht zum Boden des
passive Schlacken verwendet, deren Schmelztempe- Metallbades. Darin äußert sich ein entscheidender
raturen um 50 bis 70° C höher liegen als die Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens ge-
Zwischen der Seitenfläche des kristallisierten Barrens 6 und dem Ansatz bildet sich gleichfalls ein
Spielraum S.
Der erstarrende Teil des Barrens 6 ist somit von der gekühlten Wand der Kokille durch zwei Gasräume
5 und 5' sowie durch den Schlackenansatz 3 getrennt.
Die Stärke des im Laufe des Schmelzvorganges ge
Stromquelle geschaltet sind.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der Erläuterung und den Zeichnungen ersichtlich.
Es sind schematisch dargestellt in Fig. 1, 2 und 3 die Entstehung des Barrens,
Fig. 4 die Drehstromschaltung der Abschmelzelektrode,
F i g. 5 die Schaltung der Abschmelzelektroden für Gleichstrom,
F i g. 6 eine Vorrichtung mit zwei Abschmelzelektroden,
F i g. 7 eine Vorrichtung mit zwei Abschmelzelektroden, von denen die äußere als gewundene Hohlelektrode
ausgeführt ist,
Fig. 8 eine Anordnung mit Elektroden aus Metallen, die unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen,
F i g. 9 und 10 Anschluß der Elektroden in einer Einphasenschaltung,
Fig. 11 Anschluß der Elektroden in einer Drehstromschaltung,
Fig. 12 und 13 eine Vorrichtung zum Elektroschlackenumschmelzen.
genüber dsm bekannten Verfahren des Elektro-Schlacken-Umschmelzens
von Barren in gekühlten Metallkokillen, bei denen die intensive Wärmeableitung
durch die Kokillen zur Bildung des Metallbades in Form eines Rotationsparaboloids führt.
Die Rotation des Schlacken- und Metallbades begünstigt nicht nur das Anwachsen der Kristalle in
Axialrichtung, sondern bringt auch eine Verfeinerung des Barrengefüges mit sich. Voraussetzung zur Rotation
des flüssigen Bades ist die Phasenübereinstimmung zwischen dem elektrischen Strom der Abschmelzelektroden
und dem magnetischen Strom in den Solenoiden 8. Deshalb sind die Solenoide 8 (Fig. 4) im Stromkreis der Abschmelzelektroden
in Serie geschaltet. Beim Elektro-Schlacken-Umschmelzen
mit Wechselstrom kann die Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des flüssigen Bades durch
Ändern der Windungszahl der Solenoide 8 erfolgen, welche mit den Abschmelzelektroden 7 in Serie geschaltet
sind. Bei einer derartigen Schaltung bringt jedoch eine Änderung der Windungszahl der Solenoide
auch eine Änderung der dem Schlackenbad zugeführten Spannung infolge Änderung der Induktivität
des elektrischen Stromkreises mit sich.
Eine unabhängige Stromzuführung der Solenoide beim Schmelzen mit Wechselstrom erfordert eine
Phasenabstimmung zwischen dem Strom in den Elektroden und dem Magnetstrom in den Solenoiden.
Beim Elektro-Schlacken-Umschmelzen mit Gleichstrom kann die Stromzufuhr zu den Solenoiden von
einer unabhängigen Gleichstromquelle erfolgen (Fig. 5). In diesem Falle ist es möglich, die Regelung
der Rotationsgeschwindigkeit des Bades durch Änderung der Ströme in den Solenoiden 8 zu erwirken.
Eine besonders gleichmäßige Erwärmung des Schlackenbades kann durch Einsetzen von zwei Abschmelzelektroden
in der Kokille 2 (Fig. 6) erreicht werden. Die eine davon stellt eine gezogene geschmiedete,
gegossene oder gepreßte Stange 7' dar, welche von der Hauptstromquelle bei Leerlauf eine
Spannung von beispielsweise 60 bis 80 V erhält. Im Laufe des Schmelzvorganges wird die Abschmelzelektrode
T mit der entsprechenden Geschwindigkeit in das Schlackenbad 1 eingeschoben. Die zweite
Elektrode 72 dient als Hilfselektrode und ist unbeweglich. Sie ist als geschweißtes, gewalztes, gepreßtes
oder gegossenes Rohr hohl ausgeführt, dessen Länge der Höhe der Kokille entspricht.
Das Profil der Hohlelektrode 72 ist dem Profil des zu gießenden Barrens angepaßt. Die unbewegliche
Hilfshohlelektrode wird von einer besonderen Stromquelle mit niedriger Leerlaufspannung (etwa 15 bis
30 V) gespeist, damit das Schmelzen der Hohlelektrode bei geringerem Elektrodenzwischenraum h-hv
erfolgt.
Durch tiefes Eintauchen der Hilfselektrode in das Schlackenbad 1 wird die Möglichkeit geschaffen, ein
Auswechseln der Hauptelektrode nach Verbrauch vorzunehmen, ohne den Schmelzvorgang selbst zu
unterbrechen. Dies bedeutet, daß man auch kurze Hauptelektroden verwenden kann.
Die Hilfshohlelektrode 72 erfüllt die Rolle einer Abschirmung; sie reduziert die Energieverluste durch
Strahlung und Wirbelströme auf ein Minimum, welche üblicherweise in den Kokillen beim Wechselstrombetrieb
entstehen.
Beim Schmelzen mit zwei Abschmelzelektroden, von denen die eine sich in einer unbeweglichen Hilfshohlelektrode
befindet, entsteht die Möglichkeit, ein flaches Metallbad 4 zu verwenden, bei welchem das
Aufsteigen und Absorbieren der (äußerst feinen) nichtmetallischen Einschlüsse und Gasblasen durch
die Schlacke erleichtert wird. Auf diese Weise können Barren 6 aus Metallen oder Legierungen erhalten
werden, die weitgehend frei von nichtmetallischen Einschlüssen oder Gasen sind.
Wie in F i g. 7 schematisch dargestellt, kann die
ίο unbewegliche Hilfselektrode 73 aus einem schraubenförmigen
Leiter bestehen. Die Wechselwirkung zwischen dem von der schraubenförmigen unbeweglichen
Elektrode 73 erzeugten magnetischen Feld und dem elektrischen Feld in der Schlackenschicht ruft eine
Rotation des Schlackenbades und des Metallbades hervor. Im Endergebnis wird hier das gleiche erzielt
wie bei Rotation des Bades unter Verwendung von Solenoiden.
Beim Elektroschlackenguß der Barren werden Abschmelzelektroden
verwendet, welche aus reinen Werkstoffen bestehen, die auf elektrolytischem Wege
oder durch direkte Reduktion oder auf andere Weise gewonnen wurden und keinem Schmelzvorgang in
elektrischen Öfen und keinem Gießvorgang in Kokillen unterworfen waren.
Die Abschmelzelektroden werden aus reinen Metallen oder Legierungen in Form von gewalzten, geschmiedeten
oder gepreßten Stangen, Streifen, Platten, Rohren oder Profilen hergestellt.
Um eine Wechselwirkung zwischen dem umzuschmelzenden Metall und der Luft völlig auszuschließen,
ist ein Schutz der Abschmelzelektroden und der Oberfläche der Schlacke durch neutrale Gase vorgesehen.
Zur Gewinnung besonders reiner Legierungen aus Metallen bzw. aus solchen Legierungen, welche die
Bestandteile der neu herzustellenden Legierung enthalten, verwendet man zusammengesetzte Abschmelzelektroden.
Die aus Metallen oder Legierungen hergestellte Elektrode, welche in geschmolzenem Zustand
ein geringeres spezifisches Gewicht besitzt als die geschmolzene Schlacke, wird in der Haupthohlelektrode
angeordnet (Fig. 8). Die aus Leichtmetall bzw. aus einer leichten Legierung hergestellte Abschmelzelektrode
71 wird in der leichten Schlackenschicht 1' (z. B. in Natrium-Kryolith) geschmolzen. Dabei entsteht
eine kleine Säule flüssigen leichten Metalls 10, welche auf der Oberfläche der geschmolzenen Grundschlacke
1, die ein verhältnismäßig höheres spezifisches Gewicht besitzt, schwimmt. Somit wird das Metall
der Elektrode 7' in der Schlackenschicht 1' geschmolzen.
Die Tropfen 11 des verhältnismäßig schwerer schmelzenden, schweren Hauptmetalls fließen am korüschen
Ende der Abschmelzelektrode 74 ab, reißen dabei das geschmolzene leichtere Metall 10 mit sich,
vermischen sich mit diesem und gelangen als Legierung in das Metallbad 4 des Barrens 6.
Das Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen unter Bildung von Barren kann erfindungsgemäß
unter Verwendung einer Einphasenstromschaltung (Fig. 9) oder einer Drehstromschaltung mit einer
durch drei teilbaren Anzahl von Schmelzelektroden (Fig. 10) oder einer Drehstromschaltung mit drei
separaten Kokillen (Fig. 11) erfolgen.
In F i g. 12 ist eine universelle, selbsttätige Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen
und Bilden von Barren in einer gekühlten Ko-
kille schematisch veranschaulicht. An der senkrechten prismatischen Tragführungssäule 12 bewegen sich das
obere und das untere Fahrgestell. Die Hinterwand der Führungssäule ist mit Zähnen versehen. Das obere
Fahrgestell 13 schiebt während des Schmelzvorganges die Abschmelzelektroden mit der erforderlichen Arbeitsgeschwindigkeit
vor. An das obere Fahrgestell ist ein Halter 14 zum Einstellen und Festhalten der
Abschmelzelektroden sowie eine Stromzuleitungseinrichtung befestigt. Der Gewichtsausgleich zwischen
dem oberen Fahrgestell und den Abschmelzelektroden erfolgt zum Teil durch ein innerhalb der Säule
angeordnetes Gegengewicht. Dieses Gewicht dient auch zum Festklemmen der Elektroden und ist am
Luftzylinder des Halters mit Hilfe des über eine am Oberteil der Säule angeordnete Lenkrolle geführten
Stahlseils befestigt. Die Elektrode wird im Halter durch das Gewicht über ein Hebel-Seil-System festgeklemmt.
Die öffnung des Halters erfolgt durch den pneumatischen Zylinder.
Das obere Fahrgestell wird zum Vorschieben der Abschmelzelektroden und Einstellung in die Anfangslage
mit einem Antriebsmotor mit Untersetzungsgetriebe betrieben. Auf der Abtriebwelle des Untersetzungsgetriebes
ist ein Zahnrad vorgesehen, welches mit der Zahnstange der Säule im Eingriff steht. Der
untere Mechanismus 15 dient zur Befestigung und Einstellung der Kokille sowie zum Neigen (Schwenken)
und Heben nach Fertigstellung des Barrens.
Das Heben und Senken des Hebelmechanismus erfolgt mittels eines mit Untersetzungsgetriebe ausgestatteten
Asynchronmotors.
Die Kokille 2 besteht aus einem Kupferrohr, welches in ein Gehäuse aus nichtmagnetischem Stahl eingesetzt
ist. Zwischen dem Kupferrohr und dem Gehäuse ist ein ringförmiger Spielraum vorgesehen, in
welchen Kühlwasser zur Kühlung des Kupferrohres während des Schmelzvorganges umläuft. Am oberen
Ende des Kokillengehäuses ist ein mit einem Isolierring versehenes Gehäuse 16 befestigt, welches zur Abdichtung
des Schmelzraumes zum Einführen des Schmelzgutes und der Zuleitung von Schutzgas über
den Spiegel des Schlackenbades dient. Das Gehäuse über der Kokille ermöglicht es auch, die Gase während
des Schmelzvorganges abzusaugen. Dazu dienen Saugzuganlagen, welche unmittelbar hinter der Säule
angeordnet sind.
Die Einrichtung 17 zur Rotation des Schlackenbades und des Metallbades ist um die Kokille 2 herum
angeordnet.
Die Kokille zum Umschmelzen und zur Bildung des Barrens ist auf einen gekühlten Kupferboden 18
gestellt, der auf dem Fahrgestell 19 angeordnet ist. Die Stromzuleitung zum Boden erfolgt über ein biegsames
Kabel. Nach Beendigen des Schmelzvorganges wird die Kokille bis zur vollständigen Freigabe des
Barrens emporgehoben; dieser mittels des Wagens seitwärts gebracht und mittels eines Hebezuges zum
weiteren Abtransport hochgehoben (Fig. 13).
Die Vorrichtung kann zur Regelung des Schmelz-Vorganges und der Rotationsgeschwindigkeit des
Schlackenbades und des Metallbades mit einem selbsttätigen Steuersystem versehen sein.
Claims (16)
1. Verfahren zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen
von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stahl, legiertem Stahl und hochschmelzenden Nichteisenmetallen, in einer gekühlten
Metallkokille, wobei die Barren des umgeschmolzenen Metalls aus Abschmelzelektroden
gewonnen werden, die in einem aus geschmolzenen Flußmitteln bestehenden Schlackenbad durch
die Wärmeentwicklung beim Stromdurchgang durch die flüssige Schlacke zum Schmelzen gebracht
werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlackenbad, z.B. aus 80% Calciumfluorid
und 2O°/o Magnesiumoxyd verwendet wird, dessen Schmelztemperatur höher ist als die
Schmelztemperatur des Metalls und dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei der Erstarrungstemperatur
des Metalls vom linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallbarrens unterschiedlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kokille Schlacken verschiedener
Zusammensetzung mit verschiedenen spezifischen Gewichten eingeführt werden, wobei
das leichtere Metall in einer Schicht leichterer Schlacke geschmolzen wird, die auf einer Schicht
dieses leichteren Metalls schwimmt, das seinerseits von einer Schicht schwerer Schlacke getragen
und durch Tropfen des von einer Schlacke mit höherem spezifischem Gewicht geschmolzenen
schwereren Metalls in das Metallbad mitgerissen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kokille geschmolzene
Metall und die Schlacke in gleichmäßige Rotation um die Achse der Kokille versetzt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kokille gleichzeitig
mehrere Elektroden (7) zum Schmelzen gebracht werden, welche entlang dem Kreisumfang der
Kokille angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in der Kokille
zu schmelzenden Elektroden durch drei teilbar ist und diese von einem Drehstromtransfonnator
gespeist werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter einer Schutzgasatmosphäre
in der abgedichteten Kokille gearbeitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abschmelzelektroden aus mehreren
Schichten oder Elementen von Metallen oder Legierungen verwendet werden, die die Bestandteile
der zu erhaltenden Legierungen aufweisen und verschiedene Schmelztemperaturen haben.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlelektroden aus einem Metall
oder einer Legierung mit einer höheren Schmelztemperatur verwendet werden mit darin
eingesetzten Stangen aus einem Metall oder einer Legierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur,
die sich in einer Schicht leichterer, in die Hohlelektrode eingebrachter Schlacke befinden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden aus einer äußerea
Hilfshohlelektrode und einer sich darin befindlichen zentralen kompakten Elektrode verwendet
werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der verwendeten
äußeren Hohlelektroden oder Elektroden dem Profil des herzustellenden Barrens angepaßt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die äußere stationär ausgeführte
Hohlelektrode der Anlage eine Spannung zugeführt wird, die geringer ist als die an die
zentrale Elektrode zugeführte, z. B. 60 bis 80 V an die zentrale Elektrode und 15 bis 30 V an die
Hohlelektrode.
12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die verwendete äußere Hohlelektrode aus einem schraubenartig gewundenen
Leiter ausgeführt wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein auf senkrechter Tragsäule (12) sich bewegendes Fahrgestell (13) angeordnet ist,
das ein oder mehrere Halter (14) für die Elektroden und die stromleitenden Einrichtungen trägt.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Hebemechanismus (15) zum Anheben der metallischen Kokille (2) angeordnet ist,
der an der Tragsäule (12) gleitet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrgestell (19)
angeordnet ist, auf dem der genannte an eine Stromquelle angeschlossene gekühlte Boden (18)
ίο der Kokille aufgestellt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kokille (2)
Solenoide (8) aufgesetzt sind, die in Serie in den Stromkreis des die Abschmelzelektroden (7) spei-
senden Drehstromtransformators (9) oder in den Stromkreis einer selbständigen Stromquelle geschaltet
sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
ao USA.-Patentschriften Nr. 2367123, 2 380 238, 670.
ao USA.-Patentschriften Nr. 2367123, 2 380 238, 670.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
309 807/339 1.64 © Bundesdruckerei Berlin
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---|---|---|---|
DEP27884A DE1162094B (de) | 1961-09-19 | 1961-09-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen und Legierungen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEP27884A DE1162094B (de) | 1961-09-19 | 1961-09-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen und Legierungen |
Publications (1)
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---|---|
DE1162094B true DE1162094B (de) | 1964-01-30 |
Family
ID=7371031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP27884A Pending DE1162094B (de) | 1961-09-19 | 1961-09-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Elektro-Schlacken-Umschmelzen von Metallen und Legierungen |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE1162094B (de) |
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