DE1558769A1 - Elektro-Schlacken-Umschmelzverfahren - Google Patents

Description

"Elektro-Schlacken-Umschmelzverfahren¹'

Die Erfindung "bezieht sich auf das bekannte Elektro-Schlacken-Umschmelzverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine Schlackenschicht auf den elektrisch leitenden Boden einer Kokille gebracht und eine metallische Umschmelzelektrode in die Schlacke eingetaucht, so daß ein elektrischer Strom zwischen dem Boden der Kokille und der Elektrode fließt. Die sich infolge des Stromdurchgangs ergebende Wärme führt zum Schmelzen der Schlacke, die ihrerseits die Elektrode zum Schmelzen bringt. Dabei wird die Elektrode kontinuierlich in die Schlackenschicht eingeführt, so daß sich das flüssige Metall am Boden der Kokille sammelt und durch die Schlackenschicht abgedeckt wird. Zn dem Maße, wie der Schmelzprozeß fortschreitet, erstarrt das flüssige Metall am Boden der Kokille, die im allgemeinen aus Stahl oder Kupfer besteht und häufig wassergekühlt ist.

IKSPECTEO

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Die bei dem Verfahren zur Verwendung kommenden Schlacken unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung, "bestehen jedoch häufig aus einem Gemisch von Kalzium-Fluorid und Tonerde oder von Kalziumfluorid und Kalk. Diese Schlakken führen zu Metallblöcken mit einer guten Oberfläche mit Ausnahme des Blockfuöes. Es scheint, daß zu Beginn des Verfahrens die Schlacke dazu neigt, die Kokille zu überbrücken und Unregelmäßigkeiten auf der Kokillenwandung zu bilden, die die Oberflächengüte des Blockes beeinträchtigen.

Es sind auch reine Kalzium-Fluorid-Sehlacken bekannt, doch ergibt sich bei deren Verwendung eine schlechte Blockoberfläche im wesentlichen über die gesamte Blocklänge.

Die Hauptschwierigkeiten liegen bei dem bekannten Verfahren in der Anfangsphase. Dabei ist es üblich, zunächst eine Anfangsschlackenschicht aus zerkleinertem Peststoff aufzubauen, der im festen Zustand nichtleitend oder scheinbar nicht leitend ist, so daß der Strom nicht einfach durch die Schicht geht. Aus diesem Grunde ist es üblich, eine leitende Initialschicht auf den Boden der Kokille zu bringen, um sowohl den Stromdurchgang zu erleichtern als auch durch Wärmeaufnahme die sich anfänglich einstellende hohe Temperatur zu verringern. Ohne eine derartige Initialsohicht besteht die Gefahr, dafl eine Kupferkokille örtlich anschmilzt und es zu einer Explosion kommt,

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ils wurde nun festgestellt, daß, wenn beim Verfahrensbeginn mit einer Initialschicht derselben Zusammensetzung wie die Elektrode die Schlacke die Form überbrückt, die Initialschicht nicht vom Block aufgenommen oder sauber mit diesem verbunden wird. Vielmehr muß die Initialschicht häufig verworfen werden, da sie mit dem Block unvollständig verschmilzt und sich Einschlüsse an der Berührungsfläche finden, was zu einem nicht unwesentlichen Blockverlust führt.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren daher mit einer nur aus Kalziumfluorid bestehenden Schlacke begonnen und dann, wenn die Schlacke eingeschmolzen ist und das Schmelzverfahren selbständig abläuft, Aluminiumoxyd und/oder Kalziumoxyd dem geschmolzenen Kalziumfluorid zugesetzt. Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß sich auf diese Weise das Verfahren in Gang bringen läßt und sich außerdem noch gute Oberflächen ergeben. Das Kalziumfluorid bildet offenbar keine Brücke über die Form oder doch mindestens nicht in demselben Maße wie die übrigen herkömmlichen Schlacken, so daß der Blockfuß eine bessere Qualität besitzt als diejenigen Blöcke sie aufweisen, die mit üblichen Schlacken während des gesamten Verfahrens erschmolzen wurden. Bei Verwendung einer Initialschicht wird diese wesentlich leichter mit dem entstehenden Block verbunden.

Der Zusatz von !Donerde und/oder Kalk verändert

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die elektrischen Eigenschaften der Schlacke, so daß die Oberflächenbeschaffenheit des oberen Teils des Blocke's beträchtlich verbessert wird. Der Gesamtzusatz wird vorteilhafterweise so gewählt, daß die Endschlacke 30 bis 50$ Tonerde und/oder Kalziumoxyd enthält. Dabei ist ein Tonerdegehalt von 309ε in der Endschlacke vorzuziehen. Die Schlackenzusammensetzung kann auch durch den Zusatz anderer Schlakkenbestandteile verändert werden. Hierzu gehören Magnesiumfluorid und Natriumfluorid, die beide den Schmelzpunkt herabsetzen und deren Gehalte in der Endschlacke bis je 10$ betragen können. Andererseits kann der Schlacke auch bis IO96 Magnesiumoxyd zugesetzt werden, da dieses den Wiederstand vorteilhaft erhöht. Besteht die Elektrode aus einer titanhaltigen Legierung, so kann der Schlacke Titandioxyd zugesetzt werden, um einen Titanverlust der geschmolzenen Legierung zu vermeiden; der Titandioxydzusatz darf jedoch in der Endschlacke 10$ nioht übersteigen.

Die Schlackenzusätze können als Pulver auf die Oberfläche des geschmolzenen Kalziumfluorids gestreut werden, wo sie schnell absorbiert werden und in die Schlacke übergehen, die während des weiteren Verfahrensablaufs beibehalten wird. Dabei ist es wichtig, die Zusätze sorgfältig einzuführen, um sicherzustellen, daß die Schlacke jederzeit durchgehend flüssig ist.

Bei Beginn des Verfahrens wird vorittgsweise ©ine"

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elektrisch leitende Initialschicht auf den Boden der Kokille gebracht. Dabei wurde festgestellt, daß es von Vorteil ist, vor dem Einfüllen der granulierten Schlacke in die Kokille und vor dem Anlegen der Spannung an Elektrode und Kokille eine geringe Menge Magnesiumdrehspäne unterhalb der Elektrode auf die Initialschicht zu legen. Diese Magnesiumspäne brennen nämlich schnell ab und schmelzen die Schlacke ein.

Die mit der Erfindung erzielbare Qualitätsverbesserung ergibt sich deutlich aus der Zeichnung; in dieser zeigen:

Mga 1 einen Block, der unter Verwendung einer aus Kalziumfluorid und Tonerde bestehenden Schlacke erzeugt worden ist,

Hg, 2 einen längsschnitt durch den in Mg. 1 dargestellten Block, .

Pig, 3 einen unter Verwendung einer Schlacke aus reinem KaI-ziumfluorid hergestellten Block,

Pig, 4 einen Längsschnitt durch den Block nach Mg. 3,

Mg« 5 einen unter Verwendung einer Anfangsschlacke aus reinem Kalziumfluorid hergestellten Block, wobei der Schlacke später Tonerde zugesetzt wurde und

?ig. 6 einen Längsschnitt durch den Blook nach Mg, 5.

Die abgebildeten Block· wurden duroh Abeohmelaen

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von Elektroden aus einer Legierung mit 62$ Nickel, 3296 Kupfer und insgesamt 5# Eisen und Mangan erzeugt. Der Elektrodendur ohmess er "betrug 51 mm, der Innendurchmesser der Kokille 102 mm bei einer Höhe von 254 mm und einer Blockhöhe von 203 mm. Beim Erschmelzen dieser Blöcke wurde eine Initialschicht derselben Zusammensetzung mit einem Durchmesser von 89 mm und einer Dicke von 13 mm zusammen mit 5 g Magnesiumspänen zum Aufbau des Lichtbogens benutzt, die auf die mit Schlacke umgebene Initialschicht gelegt wurden. Die beim Schmelzen des Blockes nach den fig. 1 und 2 benutzte Schlacke bestand aus 705ε Kalziumfluorid und 30$ Tonerde. Die Abbildungen zeigen, daß der Blockfuß unregelmäßig ist und eine schlechte Oberfläche besitzt, während der übrige Block eine gute Oberfläche besitzt. D.h., der Anfangsteil des Blockes war schlecht, obwohl seine Oberfläche über den größten Teil ausgezeichnet war.

Die beim Schmelzen des Blockes nach den fig. 3 und 4 benutzte Schlacke bestand nur aus Kalziumfluorid. Die Abbildungen zeigen, daß der Fuß des Blockes wesentlich, besser ist als der des Blocks nach, den fig. 1 und 2, der größere Teil der Blookoberfläche jedoch außerordentlich schlecht ist.

Beim Schmelzen des Blocks der flg. 5 und 6 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestand die anfänglich in die Kokille gegebene Schlacke aus reinem Kalziumfluorid;

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nach dem Schmelzbeginn und der Stabilisierung des Prozesses wurde soviel Tonerde sorgfältig in die geschmolzene Schlakke gegeben, daß die Schlacke nach dem Schmelzen 72,7$ KaI-ziumfluorid und 21,2$ Tonerde.» Rest unbedeutende Bestandteile enthielt. Die Bilder zeigen, daß der Schmelzteginn gut war und die Initialschicht vollständig geschmolzen wurde und daß die Oberfläche über die gesamte Blocklänge ausgezeichnet war.

ORIGINAL INSPECTED

ÖÖ9817707

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektro-S chlacken-IImschmelzverfahren unter Verwendung einer im wesentlichen aus Kälziumfluorid bestehenden Schlacke und einer Initialschicht derselben Zusammensetzung wie die 1.Taschmelzelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß das Terfanren zunächst mit einer reinen KaI-ziumfluorid-Schiacke begonnen und nach, dem Einschmelzen des Kalziumfluorids und dem Beginn des selbständigen Terfahrensablaufs der Schlacke Tonerde und/oder Kalk zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Initialschicht zunächst Magnesiumdrehspäne aufgebracht werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Endschlacke 30 bis 50$ Tonerde und/oder Kalk enthält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlacke Magnesiumfluorid und/oder Uatriumfluorid bis zu je 10$, bezogen auf die Endschlacke, zugesetzt werden.

009817/0784

Zum Schreiben vpm -M&ÜXJS&L- an ^

5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 Tti,§ 4* f a d u ι δ Ii g § k e η η ζ e "i cine t _f daß der §Q3q.laeke n<3qh "bis 105$ Magnesiuiaoxyd, "bezogen auf die Endschlacke, zugesetzt werden,

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß "beim Umschmelzen von titanhaltigen Legierungen der Schlacke bis zu 10$ Titandioxid, bezogen auf die Endschlacke, zugesetzt werden.

ORiGINAL INSPECTED