DE1191520B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gussbloecken - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von GussbloeckenInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/06—Melting-down metal, e.g. metal particles, in the mould
- B22D23/10—Electroslag casting
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
B22d
Deutsche Kl.: 31c-13
1191520
F32726VI a/31c
9. Dezember 1960
22. April 1965
F32726VI a/31c
9. Dezember 1960
22. April 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußblöcken aus Stahllegierungen,
insbesondere hochlegiertem Stahl, mittels einer Abschmelzelektrode.
Bekannt sind Umschmelzverfahren, insbesondere für hochschmelzende Legierungen, bei denen in einer
oben offenen Kokille vom unteren Ende einer Abschmelzelektrode Metall mittels eines elektrischen
Lichtbogens fortlaufend abgeschmolzen und in der Kokille zum Erstarren gebracht wird, während der
Abstand zwischen Elektrodenende und Schmelzbad im wesentlichen konstant gehalten wird. Wird dieses
Verfahren jedoch zur Herstellung massiver Gußblöcke aus hochlegierten Stählen, beispielsweise mit
hohem Titangehalt, eingesetzt, wird eine verhältnismäßig grobe Kornstruktur erhalten, die es bedingt,
daß die Blöcke vor der Weiterverarbeitung, z. B. dem Schmieden zu Turbinenrädern oder dergleichen hochbeanspruchten
Maschinenteilen zu Knüppeln umgeschmiedet werden müssen. Das Umschmieden ist nicht nur zeitraubend und teuer, sondern führt auch
zu einer Ausrichtung des Gefügeaufbaus, so daß die Festigkeit der Schmiedestücke in Richtungen senkrecht
zur Bearbeitungsrichtung geringer ist als in der Bearbeitungsrichtung.
Es ist ferner bekannt, zur Erzielung einer feinkörnigen Struktur beim Gießen von Metallblöcken die
Gießform mit Hilfe eines Resonanzschwingsystems in Pendelschwingungen von hoher Winkelgeschwindigkeit
zu versetzen. Dies bedingt jedoch in Anbetracht der großen zu beschleunigenden Massen einen unerwünscht
hohen technischen Aufwand. Die auftretenden großen Zentrifugalkräfte bilden im oberen Blockende
einen Trichter aus, der abgeschnitten werden muß. Die Relativbewegung zwischen Schmelzbad
und Forminnenwand beeinträchtigt die Oberflächengüte des erstarrten Gußblocks. Die Turbulenz des
Schmelzbades erschwert oder verhindert die Ausscheidung von Verunreinigungen und Einschlüssen.
Bei einem Lichtbogenschmelzverfahren würden ferner auf Grund der Relativgeschwindigkeit zwischen
dem Metall des Schmelzbades und der Formwand Wirbelströme induziert, welche die Qualität der
Blockumfangsfläche weiter verschlechtern würden, so daß die Umfangsschicht des Blockes vor der Weiterverarbeitung
abgeschliffen werden müßte. Der Schmelzvorgang wäre schon dadurch unruhig und ungleichmäßig, daß die wirksame Lichtbogenlänge
ständig unkontrollierbaren Veränderungen unterworfen sein würde. Beim Schmelzen unter
einer Schlackenschutzschicht wären ein Aufreißen der Schutzschicht und ein gelegentlicher Austritt
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
von Gußblöcken
von Gußblöcken
Anmelder:
Firth Sterling, Inc., Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Als Erfinder benannt:
Robert Kingsley Hopkins,
West New Brighton, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Dezember 1959
(858 719)
V. St. v. Amerika vom 10. Dezember 1959
(858 719)
des Elektronenendes aus dieser Schicht zu befürchten.
Um beim Gießen eine Entmischung von Legierungen zu verhindern oder eine einwandfreie Vermischung
der Schmelze mit dem Metallbad zugesetzten Metallkörnern zu gewährleisten, ein feines Korn zu
erhalten und das Entgasen zu unterstützen, hat man auch bereits den flüssigen Gießkopf elektromagnetisch
berührt, indem man ihn nieder- oder hochfrequenten Induktionsströmen, insbesondere Drehfeldern
mit ständig wechselndem Drehsinn, ausgesetzt hat. Hierbei müssen aber ebenfalls die vorstehend in
Verbindung mit mechanischen Pendelschwingungen erörterten Nachteile in Kauf genommen werden.
Außerdem muß dafür gesorgt sein, daß die Elektrode genau in der Mitte der Kokille steht.
Diese Mißstände werden bei einem Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken aus Stahllegierungen,
insbesondere hochlegiertem Stahl, mittels einer Abschmelzelektrode, bei dem während des fortschreitenden
Abschmelzens der Elektrode und der Erstarrung des Blocks eine relative Drehbewegung zwischen
dem Schmelzbad und dem erstarrten Metall erfolgt, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß
eine stetig gleichsinnige Drehbewegung mit derart niedriger Regelgeschwindigkeit erzeugt wird, daß das
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Schmelzbad keine merklichen Zentrifugalkräfte er- einem rotierend antreibbaren Drehtisch befestigt ist
fährt und Wirbelströme im Schmelzbad praktisch sowie die Elektrodenhalterung und die Kokille gegennicht
induziert werden. Die hierfür erforderlichen einander horizontal einstellbar sind.
konstruktiven Einrichtungen sind verhältnismäßig Die Drehzahl der Kokille kann während des geeinfach, billig und wartungsfrei. Da höhere Relativ- 5 samten Schmelzvorgangs konstant sein. Für Kokillen geschwindigkeiten zwischen Formwand und Schmelz- üblicher Größe erwiesen sich Umfangsgeschwindigbad und damit unerwünschte Wirbelströme vermie- keiten des Gußblocks zwischen ungefähr 125 und den sind, werden glatte Blockoberflächen erhalten. 500 cm/Min., vorzugsweise 250 cm/Min., als beson-Infolge des Fehlens schädlicher Zentrifugalkräfte ders günstig. Beispielsweise eignet sich für eine Kovermögen sich auch störende Kegel am oberen Block- io kille mit einem Innendurchmesser von ungefähr 38 ende nicht zu bilden. Von besonderer Wichtigkeit bis 40 cm eine Drehzahl von etwa 1 bis 4, vorzugsist, daß durch das relativ ruhig gehaltene turbulenz- weise 21A Umdr./Min. Eine Drehzahl von ungefähr freie Schmelzbad Verunreinigungen, wie nichtmetal- 3 Umdr./Min. ist bei einem Kokilleninnendurchlische Einschlüsse und Gase, ungehindert nach oben messer von etwa 28 cm, eine Drehzahl von ungefähr steigen können, während metallische Einschlüsse, 15 6 bis 7 Umdr./Min. bei einem Kokilleninnendurchz. B. Legierungsbestandteile höheren Schmelzpunkts, messer von etwa 23 cm besonders zweckmäßig.
voll aufgeschmolzen und im Schmelzbad gleichmäßig Die sich drehende Kokille sucht das Schmelzbad verteilt werden. Die Korngröße läßt sich so klein hai- mitzunehmen. Dessen Trägheit und der Einfluß des ten, daß die Gußblöcke ohne Umschmieden unmittel- von der stationären Elektrode auf das Schmelzbad bar fertig bearbeitet werden können. Das Verfahren ao übergehenden Lichtbogens sorgen jedoch dafür, daß nach der Erfindung ermöglicht ferner, eine gegen- die Drehzahl des Schmelzbades etwas unterhalb der über bekannten Verfahren gesteigerte Kühl- und Er- Drehzahl der Kokille und des mit dieser umlaufenden, starrungsgeschwindigkeit des Metalls vorzusehen, bereits erstarrten Metalls bleibt. Beispielsweise dreht wodurch die Kornstruktur weiter verbessert wird. So sich bei einem Innendurchmesser der Kokille von wurde gefunden, daß gemäß dem Verfahren nach der 25 ungefähr 23 cm und einer Kokillendrehzahl von Erfindung hergestellte Blöcke in ihrer Korngröße 6 bis 7 Umdr./Min. das Schmelzbad mit einer um Vs zwei- oder dreifach vorgeschmiedeten Blöcken ent- bis 1Ii Umdr./Min. geringeren Drehzahl. Das besprechen, gegenüber diesen jedoch den zusätzlichen deutet, daß das Metall im Augenblick des Erstarrens Vorteil haben, von einer Ausrichtung der Kornstruk- gestört wird. Hierbei dürften die Körner gegeneintur frei zu sein. Schlackenschutzschichten können 30 ander reiben und schleifen, was einer Bearbeitung eine ständig geschlossene Decke ausbilden. Legie- des Metalls im geschmolzenen oder halbgeschmolrungszusätze können während des Schmelzvorganges zenen (plastischen) Zustand entspricht und die Ausin die Kokille eingebracht werden. Sie werden eben- bildung größerer Körner verhindert. Da die Störung falls vollständig aufgeschmolzen und im Schmelzbad in Form der Relativbewegung zwischen dem gleichmäßig verteilt. 35 Schmelzbad und dem erstarrten Metall stetig gleich-
konstruktiven Einrichtungen sind verhältnismäßig Die Drehzahl der Kokille kann während des geeinfach, billig und wartungsfrei. Da höhere Relativ- 5 samten Schmelzvorgangs konstant sein. Für Kokillen geschwindigkeiten zwischen Formwand und Schmelz- üblicher Größe erwiesen sich Umfangsgeschwindigbad und damit unerwünschte Wirbelströme vermie- keiten des Gußblocks zwischen ungefähr 125 und den sind, werden glatte Blockoberflächen erhalten. 500 cm/Min., vorzugsweise 250 cm/Min., als beson-Infolge des Fehlens schädlicher Zentrifugalkräfte ders günstig. Beispielsweise eignet sich für eine Kovermögen sich auch störende Kegel am oberen Block- io kille mit einem Innendurchmesser von ungefähr 38 ende nicht zu bilden. Von besonderer Wichtigkeit bis 40 cm eine Drehzahl von etwa 1 bis 4, vorzugsist, daß durch das relativ ruhig gehaltene turbulenz- weise 21A Umdr./Min. Eine Drehzahl von ungefähr freie Schmelzbad Verunreinigungen, wie nichtmetal- 3 Umdr./Min. ist bei einem Kokilleninnendurchlische Einschlüsse und Gase, ungehindert nach oben messer von etwa 28 cm, eine Drehzahl von ungefähr steigen können, während metallische Einschlüsse, 15 6 bis 7 Umdr./Min. bei einem Kokilleninnendurchz. B. Legierungsbestandteile höheren Schmelzpunkts, messer von etwa 23 cm besonders zweckmäßig.
voll aufgeschmolzen und im Schmelzbad gleichmäßig Die sich drehende Kokille sucht das Schmelzbad verteilt werden. Die Korngröße läßt sich so klein hai- mitzunehmen. Dessen Trägheit und der Einfluß des ten, daß die Gußblöcke ohne Umschmieden unmittel- von der stationären Elektrode auf das Schmelzbad bar fertig bearbeitet werden können. Das Verfahren ao übergehenden Lichtbogens sorgen jedoch dafür, daß nach der Erfindung ermöglicht ferner, eine gegen- die Drehzahl des Schmelzbades etwas unterhalb der über bekannten Verfahren gesteigerte Kühl- und Er- Drehzahl der Kokille und des mit dieser umlaufenden, starrungsgeschwindigkeit des Metalls vorzusehen, bereits erstarrten Metalls bleibt. Beispielsweise dreht wodurch die Kornstruktur weiter verbessert wird. So sich bei einem Innendurchmesser der Kokille von wurde gefunden, daß gemäß dem Verfahren nach der 25 ungefähr 23 cm und einer Kokillendrehzahl von Erfindung hergestellte Blöcke in ihrer Korngröße 6 bis 7 Umdr./Min. das Schmelzbad mit einer um Vs zwei- oder dreifach vorgeschmiedeten Blöcken ent- bis 1Ii Umdr./Min. geringeren Drehzahl. Das besprechen, gegenüber diesen jedoch den zusätzlichen deutet, daß das Metall im Augenblick des Erstarrens Vorteil haben, von einer Ausrichtung der Kornstruk- gestört wird. Hierbei dürften die Körner gegeneintur frei zu sein. Schlackenschutzschichten können 30 ander reiben und schleifen, was einer Bearbeitung eine ständig geschlossene Decke ausbilden. Legie- des Metalls im geschmolzenen oder halbgeschmolrungszusätze können während des Schmelzvorganges zenen (plastischen) Zustand entspricht und die Ausin die Kokille eingebracht werden. Sie werden eben- bildung größerer Körner verhindert. Da die Störung falls vollständig aufgeschmolzen und im Schmelzbad in Form der Relativbewegung zwischen dem gleichmäßig verteilt. 35 Schmelzbad und dem erstarrten Metall stetig gleich-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird mäßig erfolgt, wird eine einheitlich feine Kornstrukdas
abschmelzende Elektrodenende während des tür erhalten. Dadurch, daß sich der andererseits die
Schmelzvorgangs außermittig mit Bezug auf das Drehzahl von Kokille und Schmelzbad nur wenig
Schmelzbad gehalten, örtliche Anreicherungen in voneinander unterscheiden, wird eine zusätzliche
Elektrodennähe werden hierdurch vermieden. Die 40 Sicherung gegen die Induktion nachteiliger Wirbelabgeschmolzenen
Metallteile werden im Schmelzbad . ströme verwirklicht. Die relative Drehbewegung zwisofort
verteilt. Die Metalloberfläche und gegebenen- sehen der Abschmelzelektrode und dem Schmelzbad
falls die Schlackendecke werden geglättet. Der er- gewährleistet einen gleichmäßigen Abbrand des Elekstarrte
Gußblock ist frei von Strömungslinien. Die trodenendes.
Eigenschaften des Gußblocks sind weitgehend 45 Die Vorrichtung nach der Erfindung kann mit
unabhängig von Form und Größe der Elektrode. gleicher elektrischer Leistung betrieben werden wie
Selbst bei kleinem Elektrodendurchmesser werden bekannte Vorrichtungen mit stationärer Kokille. Das
hervorragende Ergebnisse erzielt. Die Elektroden Schmelzbad kann flach gehalten werden, und der
können beispielsweise quadratischen oder kreis- Schmelzvorgang kann in der gleichen Zeit wie bei
förmigen Querschnitt haben. Es können auch 50 Anordnungen mit fester Kokille durchgeführt wer-
gleichzeitig mehrere kleinere Elektroden abgeschmol- den. Infolgedessen wird die geschilderte Qualitäts-
zen werden. steigerung der Gußblöcke erzielt, ohne daß praktisch
Vorzugsweise wird hierbei die Abschmelzelektrode die Produktionsgeschwindigkeit sinkt oder die Beverhältnismäßig nahe an der Innenwand der Kokille triebskosten höher werden.
gehalten. Als besonders geeignet erwiesen sich Ab- 55 Die gleichsinnige Drehung der Kokille verbietet
stände der Elektrode von der Kokilleninnenwand in die Verwendung biegsamer elektrischer Zuleitungen
der Größenordnung von 2,5 bis 3,8 cm. Ist der Ab- für den Anschluß der Kokille an die Lichtbogenstand
geringer, neigt der Lichtbogen dazu, auf die stromquelle. Statt dessen können Schleifringe, Kom-Kokille
überzuspringen. mutatoren od. dgl. vorgesehen werden. Vorzugsweise
Die stetig gleichsinnige Drehbewegung zwischen 60 erfolgt die Stromzuführung zur Kokille jedoch über
dem Schmelzbad und dem erstarrten Metall wird einen flüssigen Stromleiter, beispielsweise Queckzweckmäßigerweise
durch langsames Rotieren der silber oder ein anderes flüssiges Metall. Hierbei sind
Kokille bewirkt. Dementsprechend wird zur Durch- zweckmäßigerweise an dem Drehtisch Kontaktteile
führung des Verfahrens nach der Erfindung Vorzugs- befestigt, die in eine ortsfeste, den flüssigen Leiter
weise eine Vorrichtung mit einer oben offenen, ge- 65 aufnehmende Ringwanne eintauchen. Eine derartige
kühlten Kokille und einer die Abschmelzelektrode Anordnung vermeidet die in Anbetracht der außersenkrecht
über dem Schmelzbad haltenden Elek- ordentlich hohen Stromstärken besonders kritischen
trodenhalterung benutzt, bei welcher die Kokille auf Nachteile von Schleifring- oder Kommutator-
anschlüssen, wie Funkenbildung, Verschleiß und Energieverlust durch Spannungsabfall. Der Spannungsabfall
kann auf 1A Volt herabgesetzt, die Funkenbildung völlig ausgeschaltet werden. Weiterhin
ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung eine einfache Kühlung der Kontaktteile und des
flüssigen Stromleiters, so daß diese ungeachtet anderer Temperatureinflüsse stets auf der geeignetsten
Betriebstemperatur gehalten werden können.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine lotrechte Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
F i g. 2 in kleinerem Maßstab eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,
F i g. 3 im gleichen Maßstab einen waagerechten Schnitt nach der Linie III-III der F i g. 2 und
F i g. 4 in größerem Maßstab einen lotrechten Schnitt durch die Kokille der Anordnung nach
Fig. 1.
Wie dargestellt, ist eine Kokille A auf einem Drehtisch B angeordnet, der einerseits auf einem Ständer C
drehbar gelagert ist. An dem Drehtisch B ist eine Hohlwelle 35 befestigt, die durch den Ständer C hindurchragt
und von einem Antrieb D rotierend angetrieben wird.
Eine Elektrode 10 ragt von einem nach außen stehenden Arm 12 einer Aufhängung E nach unten,
welche die Elektrode mit der Kokille A fluchtend und mittig oder außermittig zu dieser hält, die Elektrode
während des fortschreitenden Abschmelzens laufend in die Kokille absenkt und die Elektrode
bzw. den abgeschmolzenen Stumpf aus der Kokille heraushebt, wenn die Elektrode 10 aufgebraucht ist,
bevor der Gußblock in der Kokille fertig ist. Eine weitere Aufhängung E' nimmt eine Elektrode 10' auf,
die an Stelle der Elektrode 10 in die Kokille abgesenkt werden kann, nachdem die verbrauchte Elektrode
10 entfernt und die Kokille A außer einer mit der Elektrode 10 fluchtenden Stellung in eine Stellung
geschwenkt worden ist, in der sie mit der Elektrode 10' fluchtet (F i g. 2). Die Aufhängungen E, E'
sind ähnlich aufgebaut.
Der Arm 12 der Aufhängung E endet in einem Bund 12a (Fig. 1), gegen dessen obere Stirnfläche
sich ein an die Elektrode 10 angeschweißter verbreiterter Kopf 11 anlegt. Der Kopf 11 ist über ein biegsames
Kabel an den einen Pol einer Stromquelle, beispielsweise eines Gleichstromgenerators, angeschlossen.
Der andere Pol der Stromquelle steht über eine Stromschiene oder ein biegsames leitendes Rohr
37 (beispielsweise aus Kupfer) mit dem Ständer C in Verbindung, der über einen flüssigen Leiter, beispielsweise
Quecksilber, mit dem Drehtisch B und der Kokille A sowie dem darin befindlichen Metall
leitend verbunden ist, so daß zwischen dem Ende der Elektrode 10 und dem Metall ein Lichtbogen d
aufrechterhalten wird.
Das andere Ende des Arms 12 endet in zwei übereinanderliegenden Gleitlagerbuchsen 126, die auf
einer lotrechten Säule 13 mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt laufen. Das untere Ende
der Säule 13 sitzt in einem ortsfesten Fuß 16. An ihrem oberen Ende 13 b ist eine Seilscheibe 15 drehbar
gelagert, über die ein die Elektrode auf und ab bewegendes Kabel 14 läuft, dessen eines Ende bei
14 a an dem Arm 12 und dessen anderes Ende an einer Trommel 17 befestigt ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Trommel 17 über ein Getriebe 18 von einem auf einer Platte 16 a
sitzenden, umsteuerbaren Elektromotor 19 angetrieben. Der Motor 19 weist eine Magnetbremse 20
auf, die die Trommel 17 in der gewünschten Stellung hält. Die Senkgeschwindigkeit entspricht der
Schmelzgeschwindigkeit der Elektrode 10 in der Kokille. Durch Umsteuerung des Motors 19 wird der
Arm 12 in die obere Bereitschaftsstellung gebracht, die in Fig. 1 für die zweite Elektrode 10' dargestellt
ist.
Drehtisch B, Ständer C und Antrieb D sind auf einem Schwenkrahmen 21 so gelagert, daß die Kokille
A mittels eines Handgriffs 22 zwischen den Stellungen (1) und (2) der F i g. 2 verschwenkbar ist. In
Stellung (1) fluchtet die Kokille mit der einen Elektrode 10, in der Stellung (2) mit der anderen Elektrode
10'. Der Schwenkrahmen ist bei 23 an einer auf dem Boden aufliegenden Lagerplatte 24 angelenkt.
Der Handgriff 22 ist mit einer Federklinke 22 a versehen, die mit im Abstand voneinander angeordneten
Vertiefungen 24 α der Platte 24 zusam-
as menwirkt, um die Elektroden 10, 10' in gewünschter
Ausrichtung innerhalb der Kokille zu halten.
Gemäß Fi g. 4 weist die Kokille A eine Innenwand
30, eine Zwischenwand 30 α und eine Außenwand 306 auf. Kühlmittel, beispielsweise Wasser, wird
über das Rohr 37 und eine Kammer 36 des Ständers C in die Hohlwelle 35 des Drehtisches B
eingeführt, strömt in der Welle 35 nach oben in eine Bodenkammer 34 des Drehtisches B und dann über
eine halbkreisförmige Kammer 33 in die Leitung 32.
Von dort wird das Kühlmittel über einen seitlichen Einlaß 31 in den Außenmantel der Kokille A eingeführt,
strömt zwischen der Außenwand 30 b und der Zwischenwand 30 α nach unten, tritt durch eine Öffnung
im unteren Bereich der Wandung 30 a und ge-
■to langt in dem Raum zwischen den Wänden 30 α und
30 nach oben, um über den Auslaß 40 in eine Leitung 41 abzufließen. Aus der Leitung 41 strömt das
erwärmte Kühlmittel in eine halbkreisförmige Kammer 42, bewegt sich von dort nach unten durch
den Raum zwischen der Welle 35 und einer äußeren konzentrischen Buchse 35 α in eine Kammer 44 des
Ständers C und strömt über ein biegsames Auslaßrohr 45 in die Umlaufanlage ab. Von dieser kann
das Wasser gekühlt und über das Rohr 37 zurückgeführt werden.
Die Hohlwelle 35 und die Buchse 35 a sind in dem Ständer C drehbar gelagert. Der Antrieb D weist ein
Kettenrad auf, das mittels eines Bolzens mit der Hohlwelle 35 fest verbunden ist. An dem Ständer C
ist eine Lagerplatte 47 befestigt, die über den Ständer oder eine unmittelbare Anschlußleitung mit dem
Rohr 37 elektrisch leitend verbunden ist, um zwei konzentrischen, nach oben stehenden Ringflanschen
48 und 48 a Spannung zuzuführen. Die beiden Ringflansche bilden einen nach oben offenen Trog, in
dessen Mitte ein sich nach unten erstreckender Ringflansch 50 a des Drehtisches B ragt. In dem Trog befindet
sich ein elektrisch leitendes Medium 51, beispielsweise Quecksilber, das eine leitende Verbindung
von den Flanschen 48 und 48 a zu dem Flansch 50 a, dem Drehtisch B und der Kokille A herstellt.
Ein nach oben stehender, konzentrischer Ringflansch 48 b bildet mit dem Flansch 48 α des Ständers
einen Kühlmittelbehälter, in den sich ein nach unten ragender äußerer Dichtungsflansch 50 des Drehtisches
B erstreckt. Das Kühlmittel 52 in dem Raum zwischen den Flanschen 48 a und 48 b hält das über
ein biegsames Rohr 49 zugeführte leitende Medium 51 auf einer geeigneten Arbeitstemperatur und dichtet
gleichzeitig gegenüber Verunreingungen der Atmosphäre ab. Es wird über eine Leitung 53 eingeführt
und strömt über ein Rohr 54 ab. Die Leitung 53 und das Rohr 54 sind biegsam und können an einen ge- ίο
schlossenen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sein.
Die Abschmelzelektroden 10, 10' sind im Schmelzverfahren gewonnen und haben im wesentlichen den
gewünschten Legierungsgehalt des herzustellenden Gußblockes, weisen jedoch ihrer Struktur nach oder
wegen ihres Gehaltes an Einschlüssen usw. nicht die für das Endprodukt gewünschte Qualität auf. Eine
der Elektroden 10, 10' wird mit ihrem unteren Ende in die Kokille A eingeführt und durch den Lichtbogen
d abgeschmplzen, wobei das Schmelzbad b gebildet wird. Durch Einstellung der Strömungsmenge
oder Temperatur des die Kokille A kühlenden Kühlmittels wird dafür gesorgt, daß der Block c praktisch
in dem Maße erstarrt, in dem Metall von der Elektrode abgeschmolzen wird. Das heißt, während des
fortschreitenden Abschmelzens der Elektrode wird entsprechend der Gußblock c innerhalb der Kokille A
von unten nach oben aufgebaut, bis die gewünschte Gußblocklänge erreicht ist. Wenn die gerade verwendete
Elektrode, z. B. die Elektrode 10, aufgebraucht ist, wird die Kokille .4 unter die nächste Elektrode
Iff verschwenkt und diese in die Kokille abgesenkt.
Für den Schmelzvorgang werden vorzugsweise ein verhältnismäßig schwacher Lichtbogen und eine verhältnismäßig
geringe Schmelzgeschwindigkeit verwendet, um Funkenbildungen zu vermeiden und Verunreinigungen,
wie nichtmetallische Einschlüsse und Gase, die aus den Elektroden 10, 10' stammen, im
Schmelzbad b ungehindert nach oben steigen zu lassen sowie alle etwa vorhandenen Metalleinschlüsse,
beispielsweise aus Legierungsbestandteilen mit höherem Schmelzpunkt, vollständig zu erschmelzen und
im Schmelzbad einheitlich zu absorbieren. Durch Drehen der Kokille A über den Antrieb D wird eine
relative Drehbewegung zwischen dem Schmelzbad b und dem erstarrten Metall c aufrechterhalten. Die
Drehzahl der Kokille wird so niedrig gehalten, daß das Schmelzbad keine merklichen Zentrifugalkräfte
erfährt, d. h. die Oberfläche des Schmelzbades durch Randablagerungen ungestört bleibt und Wirbelströme
im Schmelzbad praktisch nicht induziert werden.
Vorzugsweise wird über dem Schmelzbad b eine Deckschicht α aus geschmolzener Asche oder
Schlacke vorgesehen, die durch den Lichtbogen d ionisiert wird. Die Abschmelzelektroden 10, 10' werden
hierbei in der Kokille A so weit abgesenkt, daß ihr unteres Ende in die Deckschicht α eintaucht. Die
Deckschicht nimmt Verunreinigungen aus dem Schmelzbad auf, dient als Wärmeisolation für das
Schmelzbad und gewährleistet einen verhältnismäßig langsamen Schmelzvorgang sowie eine verbesserte
Außenfläche des fertigen Gußblocks, dessen Umfangsfläche mit einer dünnen eierschalenartigen
Schlackenschutzhülle überzogen wird, die leicht entfernbar ist und den Abtrag dickerer Metallschichten
erübrigt. Die Schlackendeckschicht kann über ein oberhalb des Schmelzbades b angeordnetes Beschikkungsrohr25,
25' aufgefüllt werden. Mit Hilfe des Rohres 25, 25' können auch kleinere Legierungszusätze in die Kokille A eingebracht werden.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das oben im einzelnen erläuterte Schmelzverfahren mit
Schlackendeckschicht beschränkt ist, sondern auch bei Vakuuminduktions-, Vakuumlichtbogen- und
Luftschmelzverfahren anwendbar ist.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken aus Stahllegierungen, insbesondere hochlegiertem
Stahl, mittels einer Abschmelzelektrode, bei dem während des fortschreitenden Abschmelzens der
Elektrode und der Erstarrung des Blocks eine relative Drehbewegung zwischen dem Schmelzbad
und dem erstarrten Metall erfolgt, dadurch
gekennzeichnet, daß eine stetig gleichsinnige Drehbewegung mit derart niedriger Regelgeschwindigkeit
erzeugt wird, daß das Schmelzbad keine merklichen Zentrifugalkräfte erfährt und Wirbelströme im Schmelzbad praktisch nicht
induziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abschmelzende Elektrodenende
während des Schmelzvorgangs außermittig mit Bezug auf das Schmelzbad gehalten wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einer
oben offenen, gekühlten Kokille und einer Elektrodenhalterung, welche die Abschmelzelektrode
senkrecht über dem Schmelzbad hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (A) auf einem
rotierend antreibbaren Drehtisch (B) befestigt ist und daß Elektrodenhalterung (E) und Kokille (A)
gegeneinander horizontal einstellbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zur Kokille
(A) über einen flüssigen Stromleiter (51) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Drehtisch (B) Kontaktteile (50 a) befestigt sind, die in eine ortsfeste,
den flüssigen Leiter (51) aufnehmende Ringwanne (48, 48 a) eintauchen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 696 375;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 038 720;
USA.-Patentschriften Nr. 2 361 101, 2 367 123;
E.Herrmann: »Handbuch des Stranggießens«, 1958, S. 417 bis 429;
»The Iron Age« vom 6. 8. 1959, S. 84 bis 87.
Deutsche Patentschrift Nr. 696 375;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 038 720;
USA.-Patentschriften Nr. 2 361 101, 2 367 123;
E.Herrmann: »Handbuch des Stranggießens«, 1958, S. 417 bis 429;
»The Iron Age« vom 6. 8. 1959, S. 84 bis 87.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 540/288 4.65 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1191520XA | 1959-12-10 | 1959-12-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1191520B true DE1191520B (de) | 1965-04-22 |
Family
ID=22382813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEF32726A Pending DE1191520B (de) | 1959-12-10 | 1960-12-09 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gussbloecken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1191520B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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