DE1583687C3

DE1583687C3 - Process for the production of metal blocks with different cross-sections in sections

Info

Publication number: DE1583687C3
Application number: DE19671583687
Authority: DE
Inventors: Alok Dr.-Ing. 4320 Hattingen Choudhury; Manfred Dr.-Ing. 4630 Bochum Wahlster
Original assignee: RHEINSTAHL HUETTENWERKE AG 4300 ESSEN
Current assignee: RHEINSTAHL HUETTENWERKE AG 4300 ESSEN
Priority date: 1967-09-06
Filing date: 1967-09-06
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE1583687A1; DE1583687B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken mit abschnittsweise unterschiedlichen Querschnitten aus Rohblöcken. Blöcke mit abschnittsweise unterschiedlichen Querschnitten, wie sie z. B. für Walzen oder Wellen benötigt werden, werden bekanntlich durch Schmieden oder Pressen von Gußblöcken hergestellt, die, abgesehen von der geringen Konizität für das Strippen der Blöcke, über die ganze Länge gleiche, runde oder quadratische Querschnitte haben.The invention relates to a method for producing metal blocks with different sections Cross-sections from rough blocks. Blocks with different cross-sections in sections, how they z. B. are required for rolls or shafts, are known by forging or pressing made from cast ingots which, apart from the low taper for stripping the ingots, have the same, round or square cross-sections over the entire length.

Zur Herstellung hochreiner Stahlblöcke und von Blöcken aus schwer schmelzbaren Metallen ist es bekannt, Rohblöcke als selbstverzehrende Elektroden im Umschmelzverfahren, z.B. im Vakuumlichtbogenofen, im Elektronenstrahlofen oder in einer Elektroschlacke-Umschmelzanlage (Stal in Deutsch, 1961, Heft 7, S. 683/688) umzuschmelzen, wobei das von der selbstverzehrenden Elektrode abtropfende Metall in wassergekühlten Kokillen zum Erstarren gebracht wird. Die auf diese Weise erzeugten Blöcke sind wegen ihres kontinuierlichen Aufbaues mit der langsam von Blockfuß zum Blockkopf vordringenden Erstarrungsfront nahezu einschluß-, seigerungs- und porenfrei. Die mit dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren erzeugten Blöcke haben eine besonders glatte und fehlerfreie Oberfläche, die durch eine Schlackenschicht zwischen dem umgeschmolzencn Block und der Kokillenwand entsteht.For the production of high-purity steel blocks and blocks made of difficult-to-melt metals, it is known Raw blocks as self-consuming electrodes in the remelting process, e.g. in a vacuum arc furnace, in an electron beam furnace or in an electroslag remelting plant (Stal in Deutsch, 1961, No. 7, pp. 683/688) to remelt, with the dripping from the self-consuming electrode Metal is solidified in water-cooled molds. The ones created in this way Because of their continuous structure, blocks are slowly advancing from the block base to the block head Solidification front almost free of inclusions, segregation and pores. The ones with the electroslag remelting process generated blocks have a particularly smooth and flawless surface, which is created by a layer of slag between the remelted ingot and the mold wall.

Bei allen bekannten Umschmelzverfahren haben die Blöcke über die Gesamtlänge gleiche oder annähernd gleiche Querschnitte. Zur Herstellung von abschnittsweise unterschiedlichen Querschnitten, z.B. für Walzen, muß darum die Formgebung durch Wiedererhitzung und Schmieden erfolgen. Dies ist mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden, insbesondere dann, wenn das Schmieden nicht in einer, sondern in mehreren Hitzen vorgenommen werdenIn all known remelting processes, the blocks have the same or approximately the same length over the entire length same cross-sections. To produce different cross-sections in sections, e.g. for rolls, the shaping must therefore be done by reheating and forging. This is associated with additional manufacturing costs, especially if the forging is not carried out in a, but can be done in several heats

ίο muß. Dabei werden neue Oberflächen gebildet, und der ursprüngliche Vorteil, daß die im Umschmelzverfahren erzeugten Blöcke eine glatte Oberfläche haben, kommt nicht zum Tragen.ίο must. This creates new surfaces, and the original advantage that the blocks produced in the remelting process have a smooth surface, does not apply.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Metallblöcke mit abschnittsweise unterschiedlichen Querschnitten aus Rohblöcken derart herzustellen, daß ein Schmieden oder Pressen entfällt.The invention is based on the object of providing metal blocks with different cross-sections in sections Manufacture from ingots in such a way that forging or pressing is not necessary.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohblöcke an einem Ende beginnend kontinuierlich aufgeschmolzen werden und daß das abtropfende Schmelzgut in einer Kokille zum Metallblock erstarrt und dann der Kokille entnommen wird, die die absatzweise unterschiedlichen Querschnitte des Metallblockes als lichte Querschnitte und eine die Entnähme ermöglichende Unterteilung aufweist.This object is achieved in that the ingots are continuously melted starting at one end and that the dripping melt material solidifies in a mold to form a metal block and then the mold is removed, showing the different sections of the metal block in sections as clear cross-sections and a subdivision that enables removal.

Im einzelnen kann die Erfindung in folgender Weise vorteilhaft ausgestaltet sein.In detail, the invention can advantageously be designed in the following manner.

Eine besondere glatte und fehlerfreie Oberfläche wird dadurch erreicht, daß das kontinuierliche Aufschmelzen des Rohblocks durch Eintauchen von dessen Ende in eine flüssige Schlacke durch Stromdurchgang zwischen dem Rohblock und dem in der Kokille erstarrenden Schmelzgut durch die dieses abdeckende flüssige Schlacke erfolgt. Dieses Elektroschlacke-Umschmelzverfahren bietet den Vorteil einer vollkommenen Rißunempfindlichkeit der damit erzeugten Blöcke mit unterschiedlichen Querschnitten, besonders an den rißgefährdeten Kanten des Gußstückes am Übergang zwischen den verschiedenen Querschnitten. Selbst bei den besonders stark gekühlten Außenkanten bleiben die Zugspannungen in unmittelbarer Nähe der Oberfläche mit Sicherheit weit unter der Rißbildungsgrenze.A particularly smooth and flawless surface is achieved by the continuous melting the ingot by immersing its end in a liquid slag through the passage of electricity between the ingot and the melt material solidifying in the mold through the material covering it liquid slag occurs. This electroslag remelting process offers the advantage complete insensitivity to cracks in the blocks with different cross-sections produced in this way, especially on the edges of the casting that are at risk of cracking at the transition between the different ones Cross-sections. Even with the particularly strongly cooled outer edges, the tensile stresses remain in in the immediate vicinity of the surface, with certainty far below the crack formation limit.

Für das Verfahren eignet sich besonders gut eine Kokille, die an solchen Stellen horizontal geteilt ist, an denen die unterschiedlichen Querschnitte aneinandergrenzen. Bei einer Teilung an allen solchen Stellen ergeben sich glatte und einfach zu fertigende Kokillenabschnitte, die bei verschiedenen gewünschten Abmessungen der Metallblöcke baukastenartig zusammensetzbar sind. Zur Vermeidung vieler Unterteilungen kann man auch die Horizontalteilung nur jeweils an einer Stelle der größeren Durchmesser vornehmen.A mold that is divided horizontally in such places is particularly suitable for the process, where the different cross-sections adjoin one another. With a division at all such Places result in smooth and easy-to-manufacture mold sections that are desired for various Dimensions of the metal blocks can be assembled in a modular manner. To avoid many subdivisions you can also use the horizontal division only at one point of the larger diameter make.

Bei örtlichen Einschnürungen der Metallblöcke oder bei langen zylindrischen Flächen, bei denen das Strippen erschwert ist, werden die entsprechenden Abschnitte der Kokille in Axialrichtung in mindestens 2 Segmente unterteilt.With local constrictions of the metal blocks or with long cylindrical surfaces where the Stripping is difficult, the corresponding sections of the mold in the axial direction in at least 2 segments divided.

Die Kokillen können doppelwandig ausgeführt sein, wobei die einzelnen Kokillenabschnitte und/ oder Kokillensegmente einzeln gekühlt werden können. Auf diese Weise kann die Abkühlung der einzelnen Blockteile unabhängig voneinander geregelt werden. Besonders einfach herzustellende Kokillen besitzen keine Doppelwände für das Kühlsystem, sondern sind einwandig und werden durch Aufspritzen von Wasser gekühlt.The molds can be double-walled, with the individual mold sections and / or mold segments can be cooled individually. This way you can cool down the individual Block parts are regulated independently of each other. Have molds that are particularly easy to manufacture no double walls for the cooling system, but are single-walled and are sprayed on by Chilled water.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt :m einzelnen dieIn the following an embodiment of the invention is explained with reference to the drawing. It shows : m individual the

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine dreiteilige Kokille,F i g. 1 a longitudinal section through a three-part mold,

F i g. 2 die seitliche Draufsicht auf einen axial geeilten Kokillenabschnitt und dieF i g. 2 the side plan view of an axially split mold section and the

Fig.3 einen Querschnitt durch den Kolillenabschnitt nach F i g. 2 nach der Schnittebene A-A. 3 shows a cross section through the column section according to FIG. 2 after the section plane AA.

Die Blöcke mit absatzweise unterschiedlichen Querschnitten werden hergestellt durch Aufschmelzen des Rohblockes 1, das an dessen unterem Ende 2 beginnt und kontinuierlich fortgesetzt wird, wobei las abtropfende Schmelzgut in einer Kokille 3 zum vletallblock 4 erstarrt. Die Kokille 3 hat absatzweise unterschiedliche lichte Querschnitte 5,6 und 7, die mit den Querschnitten des fertigen Metallblocks übereinstimmen. Die Kokille ist an den Stellen 8 und 9 unterteilt, um die Entnahme des fertigen Meallblockes zu ermöglichen. Das Aufschmelzen des ;<ohblockesl erfolgt im Unterschlacke-Schmelzverahren. Dabei taucht dessen Ende 2 in eine flüssige Schlacke 10 ein, die durch Stromdurchgang zwischen dem unteren Ende 2 des Rohblockes und dem Schmelzgut 11 aufgeheizt wird. Dadurch erfolgt das Aufschmelzen des Rohblocks. Der Stromkreislauf besteht aus einer äußeren, nicht dargestellten Stromquelle, dem Rohblock 1, der Schlacke 10, dem Schmelzgut 11, dem Metallblock 4 und der Gießplatte 12. Der Rohblock 1 und die Gießplatte 12 sind mit der äußeren Stromquelle verbunden. Dabei ist die Gießplatte 12 durch einen Isolierring 13 gegenüber der Kokille 3 elektrisch isoliert. Die Schlacke 10 bedeckt den erstarrten Metallblock 4 in einer dünnen Schicht 14, was zu einer besonders glatten Oberfläche führt.The blocks with different cross-sections are produced by melting of the ingot 1, which begins at its lower end 2 and is continued continuously, wherein las dripping melt material solidified in a mold 3 to form a solid block 4. The mold 3 has intermittent different clear cross-sections 5, 6 and 7 that match the cross-sections of the finished metal block to match. The mold is subdivided at points 8 and 9 so that the finished Meallblockes can be removed to enable. The melting of the; <ohblockesl takes place in the sub-slag melting process. The end 2 of which is immersed in a liquid slag 10, which by current passage between the lower end 2 of the ingot and the melt 11 is heated. This is what happens Melting the ingot. The circuit consists of an external power source, not shown, the raw block 1, the slag 10, the melt 11, the metal block 4 and the casting plate 12. The ingot 1 and the casting plate 12 are connected to the external power source. It is the casting plate 12 is electrically insulated from the mold 3 by an insulating ring 13. The slag 10 covers the solidified metal block 4 in a thin layer 14, resulting in a particularly smooth surface leads.

Der Kokillenabschnitt nach den F i g. 2 und 3 ist in zwei Segmente längs unterteilt, um die Entnahme des fertigen Metallblockes zu erleichtern. Die Segmente sind mit Flansche 15 versehen, die mit Schrauben 16 zusammengehalten sind. Die Kokillenabschnitte sind von Kühlmänteln 17 umgeben, die Spalte 18 zwischen den Kokillenabschnitten und dem Kühlmantel für den Kühlwasserumlauf frei lassen. Die einzelnen Kokillenteile werden unabhängig voneinander gekühlt.The mold section according to FIGS. 2 and 3 is divided lengthways into two segments to facilitate the removal of the finished metal blocks to facilitate. The segments are provided with flanges 15 with screws 16 are held together. The mold sections are surrounded by cooling jackets 17, the gaps 18 Leave free between the mold sections and the cooling jacket for the cooling water circulation. the individual mold parts are cooled independently of one another.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of metal blocks with different cross-sections in sections made of ingots, characterized in that the ingots (1) are continuously melted starting at one end (2) are and that the dripping melt material solidifies in a mold (3) to the metal block (4) and then removed from the mold (3) that the intermittently different cross-sections of the metal block (4) as clear cross-sections (5, 6, 7) and a subdivision (8, 9) that enables its removal.

2. A method for the production of metal blocks according to claim 1, characterized in that that the continuous melting of the ingot (1) while immersing its end (2) in a liquid slag (10) takes place by means of an electric current, which between the raw block (1) and the melt material (11) solidifying in the mold (3) through the material covering it liquid slag (10) flows.

3. Mold for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that that their subdivision into mold sections is horizontal and at points (8, 9) where the different clear cross-sections (5, 6 and 6, 7) adjoin one another.

4. Mold according to claim 3, characterized in that mold sections in the axial direction divided into at least two segments and attached to flanges (15) by detachable fastening means (16) are connected to each other.