-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erschmelzen von Ferrokupfer-Legierungen
nach dem Elektroschlackeverfahren, bei dem zu Beginn des Schmelzens mindestens zwei
Abschmelzglektroden infolge Widsr@ standserhitzung für das Einschmelzen von Metallschrott
und Schlackenmaterial sorgen.
-
Beim Elektroschlackeverfahren findet als Wärmequelle ein Bad mit elektrisch
leitender geschmolzener Schlacke Verwendung: Die in der flüssigen Schlacke beim
Durchgang des Stromes erzeugte Wärme dient zum Schmelzen und Überhitzen des Elektrrojenwerh
stoffes und zum -Aufrechterhalten der "l"efneatur des Schlackenschmelzbades. In
jedem Zeitabschnitt befindet sieh in der Schmelzzone eine bestimmte Menge von flüssigem
Metall und . Schlacke, - Söhld ein thermisches Gleichgewicht erreicht wird, d. h.,
Wärmeverbrauch gleich Wärmezufuhr-- i@tq blcibpn Volumen, Form und Tiefe des Metallbades
während der ganzen Zeit der Blockbildung konstant, es bleiben also auch die Bedingungen
der Wechselwirkung Schlacke-Metall und der Kristallisation des Metalls unverändert.
Vorzugsweise werden dabei hochbasische Fluoride oder fluoridlose Schlacken verwendet;
um eine aktive Wechselwirkung zwischen dem geschmolzenen Metall und der Schlacke
zu erzeugen, welche in einem tropfenförmigen Übergang des Elektrodenmetalls in das
Bad und in einer elektrokapillaren Vibration an der Grenze Schlacke-Metall resultiert,
mit dem Ergebnis, daB bei entsprechenden Temperaturverhältnissen das flüssige Metall
eine sehr kräftige Verfeinerung erfährt. Nach diesem Elektroschlackeverfahren gewonnene
rostfreie oder hitzebeständige Stähle zeichnen sich deshalb durch gute mechanische
Eigenschaften, besonders durch Verformungsfähigkeit bei hohen Temperaturen, aus.
-
Soweit bekannt, wurde das vorerwähnte Elektroschlackeverfahren zum
Erschmelzen von Ferrokupfer-Legierungen bislang noch nicht zur Anwendung gebracht.
Da an solche Legierungen besonders hohe Anforderungen bezüglich Reinheit und Gleichmäßigkeit
des Gefüges gesteht werden, entspripht .es der Übung, zu deren Erschmelzen das Vakuum-
bzw. Schutzgas-Lichtbogenverfahren zur Anwendung zu bringen, bei denn bekarlutliph
mit g)lhstverzehrendett Elektroden gearbeitet wird, die im elektrischen Lichtbogen
unmittelbar in die im Regelfall aus Kupfer bestehende und wassergekühlte Kokille
aus der Gegenelektrode abgeschmolzen werden. 111 dem bei diesem, seinem Wesen nach
passiven Vorgang keine metallurgische Veränderung des Metalls stattfindet, eignet
sich dieses Verfahren in besonderem Maße zum Erschmelzen von Legierungen einfacher
Zusammensetzung, zum Erschmelzen von Legierungen komplexer Zusammensetzung eignet
es sich hingegen weniger, weil dabei die ipsbespud@xe forderte Feinheit und Gleichmäßigkeit'
des Gefüges' kaum. erreichbar ist.
-
Es wurde nun gefunden; daB sich Ferrokupfer-Legierungen unter wesentlicher
Beibehaltung ihrer bei dem Vakuum-Lichtbogenverfahren erzielbaren Eigenschaften
wesentlich vereinfacht und verbilligt dadurch erschmelzen lassen, daß, ausgehend
von einem Verfahren der eingangs genannten Art, nach eingeleitetem Schmelzen der
Ofencharge zur Zündung eines Lichtbogens eine Elektrode in die Schlackenzone angehoben
und die andere in die -Metallschmelze abgesenkt und dann in an sich bekannter Weise
für die Aufrechtgrhäitung _des Lichtbodens gesorgt wird - ' - - ,-Zum Erschmelze
.von Ferrokupfer-Legierungen gemäß diesem Vorschlag nach der vorliegenden Erfindung
wird dabei unter Hinweis auf die Zeichnung, die in ihren A b b: 1 bis 4 die einzelnen
Verfahrensschritte in schematischen Darstellungen festhält; wie folgt vorgegangen.
In den aus feuerfestem und gegen chemische Reaktionen widerstandsfähigem Werkstoff
bestehenden Tiegelofen 1 wird zunächst der Metallschrott 4 und das Schlackenmaterigl
3 ;wobei vor dem Einbringen des letzteren die beiden Abschmelzelektroden
2a und 2b in Berührung mit dem Metallschrott 4 stehend angeordnet
werden. Das Schlackenmaterial wird vorzugsweise in einer solchen Menge eingebracht,
daß die später erzeugte, flüssige Schlackendecke eine Tief von etwa 38 mm besitzt.
An die beiden Abschmelzelektroden 2a, 2b wird dann eine Wechselspannung von
etwa 40 bis 60 V angelegt, wodurch es zu einer Widerstandserhitzung primär des Metallschrotts
4 kommt, so daß dieser und sekundär auch das Schlackenmaterial eine Einschmelzung
erfahren, das geschmolzene Metall dann also durch eine flüssige Schlackendecke abgedeckt
ist, welche einen Zutritt der Atmosphäre zum Metallbad verhindert.
-
Wenn nun dieses Schmelzen der Ofencharge eingeleitet ist, dann wird
die eine Abschmelzelektxode 2a in die Schlackenzone angehoben und die andere Abschmelzelektrode
2b in die Metallschmelze abgesenkt, wodurch es -zur Zündung eines Lichtbogens kommt,
wie dies in. A b b; 2 gezeigt ist. Dieser Lichtbogen wird in bekannter Wei$e für
den weiteren Schmelzvorgang gemäß den A b b. 3 und 4 aufrechterhalten, wobei es
sich empfiehlt, die Elektrode 2a etwa 20 mm tief in die Schlackendecke und die Elektrode
2b etwa 5 bis 10 mm tief in das Metallbad einzutauchen. Der Abstand der beiden Elektroden
sollte wenigstens etwa 40 mm betragen, sie sollten vorzugsweise etwa in der -Mitte
des Tiegelofens angeordnet sein. Ein tieferes Eintauchen der Elektrode 2b in das
Metallbad, wie in Abb.4°-gezeigt; bringt eine Erhöhung der Abschmelzgeschwindigkeit,
d. h., jede Änderung in der Höhendifferenz zwischen den Abschmelzenden -der 49iJ9a
- Elektroden- icsultiert in einer Geschwindigkeitssteuerung des Abschmelzvorganges,
wenn dabei gleichzeitig in bekannter Weise eine entsprechende Steuerung der Strom-
und Spannungswerte vorgenommen wird.
-
In Abhängigkeit von der erwünschten Zusammensetzung der zu erschmelzenden
Legierung können natürlich auch mehr als zwei Abschmelzelektroden Verwendung finden,
dies ist in den A b b. 5 und 6 gezeigt. Eine gleichzeitige Zündung und Aufrechterhaltung
von mehr als. einem Lichtbogen, wie in A b b. 6 gezeigt. bringt eine vergrößerte
Bindekraft zwischen den Mßlekülen der erschmolzenen Legierung. _ .
-
In der nachfolgenden Tabelle sind die Werte für die Härte und die
Wärmeleitfähigkeit von fünf Ferrokupfer-Legierungen oder jeweils. angegebenen Zusammensetzung
aufgeführt, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erschmolzen wurden. Die
Werte wurden gemessen an einem Rundstab mit einem Durchmesser von 3;97 mm, sie können
mit den zwischen 25 und 65 liegenden Meßwerten für die Härte und mit dem MeBwert
von 0,94 für die Wärmeleitfähigkeit von reinem Kupfer verglichen werden.
| Cu Fe Ni Cr A1 Ti Te Härte Wärmeleitfähigkeit" wI |
| (H.R.B.) |
| 50 bis 80 50 bis 20 75 bis 82 0,36 bis 0,52 |
| 50 bis 70 45 bis 40 8 bis 2 2 bis 0,5 77 bis 90 0,32 bis 0,49 |
| 50 bis 73 45 bis 30 8 bis 2 2 bis 0,5 80 bis 96 0,33 bis 0,47 |
| 50 bis 80 50 bis 10 8 bis 2 2 'bis 05 70 bis 85 0,38 bis 0,48 |
| 50 bis 80 50 bis 20 2 bis 0,5 72 bis 85 0,36 bis 0;46 |