DE1224885B - Verfahren zur Herstellung von Schmelzbloecken im Vakuum-Lichtbogenofen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutschet:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1224 885 ^j, Ij
H53148VI a/31c
2. Juli 1964
15. September 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Schmelzblöcken in einem Vakuum-Lichtbogenofen durch Schmelzen einer Abschmelzelektrode in einem gekühlten Tiegel.

Es hat sich gezeigt, daß die metallurgische Qualität von Schmelzblöcken, die durch Schmelzen einer Abschmelzelektrode, insbesondere einer Abschmelzelektrode aus Stahl, in einem gekühlten Tiegel im Vakuum-Lichtbogenofen hergestellt werden, wesentlich durch die Tiefe des während des Schmelzprozesses im Tiegel vorhandenen Schmelzbades beeinflußt wird. Bei großer Schmelzbadtiefe treten häufig Steigerungen von bestimmten Legierungsbestandteilen oder auch Ausscheidungen und Einschlüsse in bestimmten Anordnungen im Schmelzblock auf. Außerdem beobachtet man ein grobkörniges Kristallgefüge. Bei kleiner Schmelzbadtiefe werden dagegen diese qualitätsmindernden Erscheinungen im Schmelzblock nur in wesentlich geringerem Umfang festgestellt oder sogar vermieden. Um Schmelzblöcke guter metallur- ao gischer Qualität herzustellen, ist man daher bestrebt, die Schmelzbadtiefe möglichst gering zu halten.

Es ist bekannt, daß die Schmelzbadtiefe dadurch verringert werden kann, daß die zugeführte Schmelzenergie reduziert wird, insbesondere durch Herab-Setzung der Schmelzstromstärke. Dieses Verfahren besitzt jedoch eine Reihe von Nachteilen. Eine Reduktion der Schmelzenergie führt zu einer Reduktion der Schmelzleistung des Vakuum-Lichtbogenofens, d. h., die Produktivität des Ofens sinkt ab. Ferner ist es schwierig, bei einer so weitgehenden Verringerung der Schmelzenergiezufuhr, die zu einer merkbaren Verminderung der Schmelzbadtiefe führt, das Schmelzbad über den vollen Tiegelquerschnitt flüssig zu halten. Die Randzone des Schmelzblockes besitzt nach der Abkühlung dann ein borkiges und poriges Aussehen. Diese Randzone muß dann vor der weiteren Bearbeitung des Schmelzblockes abgedreht werden, wodurch ein zusätzlicher Arbeitsaufwand und auch Materialverlust entsteht. Schließlich neigt der mit geringer Stromstärke im Vakuum-Lichtbogenofen betriebene Lichtbogen zu instailem Brennen.

Es wurde auch bereits versucht, durch übernormal großen Abstand zwischen Schmelzbadspiegel und dem abschmelzenden Ende der Elektrode eine Verringerung der Schmelzbadtiefe zu erreichen. Hierbei tritt aber die Schwierigkeit auf, daß der Abstand Schmelzbad—Abschmelzelektrode praktisch kaum konstant gehalten werden kann. Außerdem wird die Gefahr erhöht, daß der Lichtbogen zum gekühlten Tiegel überschlägt und ihn durchschmilzt, so daß durch Kühlmitteleinbruch in den Schmelzraum der Verfahren zur Herstellung von Schmelzblöcken
im Vakuum-Lichtbogenofen

Anmelder:

W. C. Heraeus

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Hanau/M., Heraeusstr. 12-14

Als Erfinder benannt:
Karl-Georg Redel, Jügesheim;
Dipl.-Ing. Dr. Franz Sperner,
Großauheim über Hanau/M.

Ofen sofort abgeschaltet und der Schmelzblock meistens verworfen werden muß.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines metallischen Schmelzblockes, insbesondere eines Stahlschmelzblockes, in einem Vakuum-Lichtbogenofen durch fortwährendes Abschmelzen einer Abschmelzelektrode, Sammeln des geschmolzenen Metalls in einem gekühlten Tiegel und laufenden Aufbau des geschmolzenen Metalls zu einem Schmelzblock, wobei die Tiefe des beim Schmelzblockaufbau vorhandenen Schmelzbades möglichst gering gehalten wird, wird erfindungsgemäß zur Verringerung der Schmelzbadtiefe ein im wesentlichen parallel zur Achse der Abschmelzelektrode verlaufendes Magnetfeld in der Lichtbogenzone erzeugt, dessen Feldstärke größer als etwa 50 Amperewindungen pro Zentimeter beträgt und dessen Richtung maximal etwa 15mal pro Sekunde wechselt. Durch die Einwirkung des ziemlich starken und immer wieder seine Richtung wechselnden Magnetfeldes auf den Lichtbogen wird erreicht, daß die Energiezufuhr zum Schmelzbad mehr nach außen, d. h. aus dem Bereich der Tiegelachse in Richtung auf die Tiegelwand, verlagert und verteilt wird. Hierdurch wird bei Aufrechterhaltung einer relativ hohen Schmelzstromstärke die Tiefe des Schmelzbades im Bereich der Tiegelachse reduziert und gleichzeitig das Ausschmelzen des Schmelzblockes bis zum Tiegelrand gefördert, also das Schmelzbad praktisch über den vollen Tiegelquerschnitt flüssig gehalten. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher bekannten besteht unter anderem darin, daß die hohe Schmelzleistung des Ofens erhalten bleibt und Schmelzblöcke guter metallurgischer Qualität hergestellt werden können.

609 660/331

1224 8TB-5

Es ist zwar bekannt, mittels eines magnetischen Gleichfeldes den Lichtbogen eines -Schmelzofens zu stabilisieren und auch das Schmelzbad in Rotation zu versetzen. Diese Verfahren geben jedoch keine Anregung für die vorliegende Erfindung und führen insbesondere beim Schmelzen von Stahl zu negativen Ergebnissen in bezug auf die Homogenität des Schmelzblockes. ·

Zur Erzeugung des starken, seine Richtung wechselnden Magnetfeldes wird eine um den Tiegel des Lichtbogenofens angeordnete Spule vorzugsweise mit Wechselstrom entsprechender Stärke und Frequenz gespeist. Die Spule kann auch aus einer Gleichstromquelle gespeist werden;-Es ist dann nur erforderlich, den Gleichstrom in gewissen Zeitabständen umzupolen.'Es liat sich als vorteilhaft erwiesen, an Stelle eines sinusförmigen Stromes einen rechteckförmigen zu verwenden. Besonders zu beachten ist, daß die Zeit des Stromflusses durch die Spule und die Stromstärke in jeder Flußrichtung gleich sind, da sonst bei völliger elektrischer Symmetrie des Ofens unerwünschte Rotationen des Schmelzbädes auftreten können. Andererseits ist es.auch möglich, durch Vorgabe von verschiedenen .Zeiten des Stromflusses durch die Spule in der einen und der ihr entgegengesetzten anderen Richtung und/oder durch Vorgabe von verschieden großen Spulenstromstärken in den beiden einander entgegengesetzten' Flußrichtungen vorhandene elektrische Umsymmetrien des Ofens auszugleichen und eine Rotation des Schmelzbades zii verhindern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung· eines metallischen Schmelzblockes, insbesondere eines Stählschmelzblockes, in einem Vakuum-Lichtbogenofen durch fortwährendes Abschmelzen einer Abschmelzelektrode, Sammeln des geschmolzenen Metalls in

ίο einem gekühlten Tiegel und laufenden Aufbau des geschmolzenen Metalls zu einem Schmelzblock, wobei die Tiefe des beim Schmelzblockaufbau vorhandenen Schmelzbades möglichst gering gehalten wird, dadurch- gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Schmelzbadtiefe ein im wesentlichen parallel zur Achse der Abschmelzelektrode verlaufendes' Magnetfeld in deir Lichtbogenzone erzeugt wird," dessen Feldstärke größer als etwa 50 Amperewindüngen pro Zentimeter beträgt und dessen Richtung maximal etwa 15mäl pro Sekunde wechselt. ., . ■ ..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gckennzeichnet, daß die Zeiten, in denen das Magnetfeld in der einen Richtung, und die Zeiten, in denen das Magnetfeld in der ihr entgegengesetzten anderen Richtung verläuft und/oder die Stärke des Magnetfeldes in den beiden einander entgegengesetzten Richtungen verschieden groß vorgegeben werden. ■

609 660/3E1 9.66 © Bundesdruckerei Berlin