DE1608105B2

DE1608105B2 - MELTING ELECTRODE PROCESS

Info

Publication number: DE1608105B2
Application number: DE19681608105
Authority: DE
Inventors: Joseph William Valencia; Preston Jack Lower Burrell; Pa. Tommaney (V.St.A.)
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1967-02-16
Filing date: 1968-02-13
Publication date: 1976-06-16
Also published as: SE339699B; DE1608105A1; FR1570508A; GB1206045A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzen von Metallen in einem Schmelzelektrodenofen.The invention relates to a method for remelting metals in a melting electrode furnace.

Lichtbogen-Elektrodenschmelzöfen sind weit verbreitet. Sie enthalten im allgemeinen eine Elektrode aus dem zu schmelzenden Metall, die sich nach unten in eine Gußpfanne bzw. einen Tiegel erstreckt, der das geschmolzene Metall aufnimmt und in dem ein Gußblock gebildet wird. Die Elektrode wird dabei an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen, und es ist eine Einrichtung vorgesehen, über die der positive Pol dieser Gleichstromquelle mit dem Tiegel und dadurch mit dem geschmolzenen Metall verbunden wird. Gewöhnlich wird zu Beginn des Schmelzens eine geringe Menge von Spänen od. dgl. in den Tiegel gegeben, so daß beim Zünden des Lichtbogens diese Späne geschmolzen werden und eine erste Metallschmelze im Tiegel bilden, und dann der Lichtbogen zwischen der Metallschmelze und der Elektrode aufrechterhalten wird, die durch die Hitze des Bogens geschmolzen wird. Während die Elektrode geschmolzen wird, sammelt sich das abgeschmolzene Metall in dem Tiegel und bildet die Metallschmelze, deren unterer Teil sich während des Schmelzens der Elektrode ständig verfestigt und einen Block bildet, dessen Länge vom Boden nach oben hin zunimmt. Bei diesem Vorgang schwimmen die Verunreinigungen an die Oberfläche der Schmelze und vorausgesetzt, daß sich diese nicht während der Bildung des Gußblocks verfestigt, wird so der Hauptteil der Unreinigkeiten von der Hauptmasse desselben abgeschieden. Arc electrode melting furnaces are widely used. They generally contain an electrode from the metal to be melted, which extends down into a ladle or crucible, which the receives molten metal and in which an ingot is formed. The electrode is attached to the connected negative pole of a direct current source, and there is a device provided through which the positive pole of this direct current source connected to the crucible and thereby to the molten metal will. Usually a small amount of chips or the like is put into the crucible at the beginning of the melting process. so that when the arc is ignited, these chips are melted and a first metal melt in the Form crucible and then maintain the arc between the molten metal and the electrode which is melted by the heat of the bow. While the electrode is being melted, it collects The molten metal settles in the crucible and forms the molten metal, the lower part of which is during The melting of the electrode steadily solidifies and forms a block, the length of which from the bottom according to increases towards the top. During this process, the impurities swim to the surface of the melt and provided that this does not solidify during the formation of the ingot, so becomes the main part the impurities separated from the bulk of the same.

Solche öfen werden gewöhnlich verwendet, um hochwertige rostfreie Stähle oder hochwertige legierte Stähle oder reaktive Metalle wie Titan, Zirkon und ihre Legierungen herzustellen. Der Schmelzvorgang in einem solchen Ofen läuft gewöhnlich im Vakuum oder auch in einer inerten Atmosphäre ab, weil die Gegenwart von Luft die Bildung von Oxyden bewirkt, welche das entstehende Produkt verunreinigen. Die Ansprüche, die bezüglich der Kornstruktur und allgemein bezüglich der Qualität an den entstehenden Gußblock gestellt werden, sind äußerst streng. Aus diesem Grunde ist es oft notwendig oder erwünscht, sowohl einen Gußblock mit einer im wesentlichen überall gleichen Kornstruktur herzustellen, als auch Einschlüsse, Seigerungen, Lunker u.dgl. im wesentlichen völlig zu entfernen. Such furnaces are commonly used to produce high quality stainless steels or high quality alloys Manufacture steels or reactive metals such as titanium, zirconium and their alloys. The melting process in Such a furnace usually runs in a vacuum or in an inert atmosphere because of the presence of air causes the formation of oxides, which contaminate the resulting product. The requirements, those with regard to the grain structure and generally with regard to the quality of the resulting ingot are extremely strict. For this reason it is often necessary or desirable to have both one To produce cast ingots with a grain structure that is essentially the same everywhere, as well as inclusions, segregations, To remove voids and the like essentially completely.

ίο Bisher war eines der schwierigsten Probleme bei der Herstellung von hochwertigen Gußblöcken mit dem Schmelzelektroden-Verfahren das Auftreten von »Sprenkelung« und »weißen Flecken«. Sprenkel erscheinen als dunkle Stellen oder Flecken in der Mikrostruktur des Blocks und scheinen Konzentrationsstellen von eutektischen Karbiden zu sein. Weiße Flecken dagegen scheinen Stellen mit Karbidmangel zu sein. Während beide Arten unerwünscht sind, dürfte das Auftreten der dunklen die häufigere Schwierigkeit sein.ίο So far, one of the toughest problems was with the Production of high quality cast ingots with the melting electrode process the occurrence of "Mottling" and "white spots". Speckles appear as dark spots or spots in the microstructure of the block and appear to be points of concentration of eutectic carbides. White spots on the other hand appear to be carbide deficient spots. While both types are undesirable, they are likely to occur the more common difficulty being the dark one.

Es ist bekannt, daß eine Verringerung der Tiefe der Metallschmelze im gleichen Verhältnis eine Verminderung der schwarzen Sprenkel und der weißen Flecken mit sich bringt. Die industrielle Entwicklungsrichtung bei Lichtbogen-Schmelzelektroden im Vakuum geht infolgedessen dahin, niedrige Stromstärken und dadurch flachere Schmelzen und niedrigere Schmelzraten zu verwenden, um so das Anfallen von Blockseigerungen (vor allem Sprenkel) zu verringern, ebenso wie Verluste durch Lunker oder Wärmehauben, welche beide die Ausbeute am Qualitätsmaterial, das aus einem Block gewonnen werden kann, verringern.It is known that a decrease in the depth of the molten metal in the same proportion is a decrease which brings black speckles and white spots with it. The industrial development direction in the case of arc melting electrodes in a vacuum, as a result, low currents and thereby to use shallower melts and lower melt rates to avoid incurring ingot segregation (especially speckles), as well as losses through blowholes or heat hoods, both of which Reduce the yield of quality material that can be obtained from a block.

Wie leicht einzusehen ist, führ eine Verringerung der Schmelzrate zwar zu besserer Qualität, dafür aber zu höheren Herstellungskosten oder umgekehrt zu niedrigeren Herstellungsraten.As can easily be seen, a decrease in the melting rate leads to better quality, but also to higher manufacturing costs or, conversely, lower manufacturing rates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Metallen im Schmelzelektrodenofen zu schaffen, bei dem das Anfallen von Blockseigerungen wesentlich verringert wird.The invention has for its object to provide an improved method for the production of metals in To create a melting electrode furnace in which the incidence of block segregation is significantly reduced.

Zu diesem Zweck kennzeichnet sich ein Verfahren nach der Erfindung dadurch, daß die Elektrode als Anode und der Tiegel als Kathode geschaltet wird, daß die atmosphärische Luft aus dem Ofen abgesaugt und der Strom eingeschaltet wird, damit sich zum Schmelzen der Elektrode ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem Tiegel bildet. Insbesondere bei bestimmten Metallen kann vorzugsweise ein inertes Gas in den evakuierten Ofen eingeführt werden.For this purpose, a method according to the invention is characterized in that the electrode is used as the anode and the crucible is connected as a cathode that the atmospheric air is sucked out of the furnace and the Electricity is switched on to cause an electric arc to melt between the electrode Electrode and the crucible. In the case of certain metals in particular, an inert gas can preferably be used be introduced into the evacuated furnace.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example, namely shows

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Lichtbogen-Schmelzelektrodenofen, F i g. 1 an electric arc melting electrode furnace according to the invention,

F i g. 2 eine photographische Aufnahme einer grobgeätzten Platte von Werkzeugstahl, auf der die beim normalen Schmelzen mit üblicher Polarität (Elektrode negativ) entstehende starke Sprenkelung sichtbar ist,F i g. 2 is a photograph of a roughly etched plate of tool steel on which the in normal melting with the usual polarity (negative electrode) is visible,

F i g. 3 eine photographische Aufnahme einer grobgeätzten Platte von Schnelldrehstahl, der bei üblicher Polarität mit einer niedrigen Schmelzrate geschmolzen wurde,F i g. 3 is a photograph of a coarsely etched plate of high-speed steel used in conventional Polarity was melted at a low melting rate,

F i g. 4 eine photographische Aufnahme einer grobgeätzten Platte von Schnelldrehstahl, der gemäß der Erfindung mit umgekehrter Polarität (Elektrode positiv) bei einem Druck von 30 μQS geschmolzen wurde, F i g. 5 eine photographische Aufnahme einer grobgeätzten Platte von Schnelldrehstahl, der gemäß der Erfindung mit umgekehrter Polarität bei einem Argondruck von 1000 μQS geschmolzen wurde, undF i g. 4 is a photograph of a roughly etched plate of high-speed steel produced according to FIG Invention with reversed polarity (electrode positive) was melted at a pressure of 30 μQS, F i g. 5 is a photograph of a roughly etched plate of high-speed steel produced according to FIG Invention was melted with reverse polarity at an argon pressure of 1000 μQS, and

F i g. 6 als Diagramm einen Vergleich der Badtiefen von Schmelzen bei umgekehrter und bei üblicher Polarität. F i g. 6 as a diagram a comparison of the bath depths of melts with reversed and normal polarity.

In F i g. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Lichtbogen-Schmelzelektrodenofens nach der Erfindung schematisch dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Der Ofen besitzt eine leitfähige Gußpfanne bzw. einen Tiegel 12, der beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein kann. Das obere Ende des Tiegels 12 ist von einem gasundurchlässigen Gehäuse 14 zugedeckt, das bei 16 eine Anschlußstelle an eine (nicht gezeigte) Vorrichtung zum Absaugen der Luft aus der durch den Tiegel 12 und das diese zudeckende Gehäuse 14 gebildeten Kammer 18 besitzt. Die Kammer 18 kann wahlweise mit einem inerten Gas gefüllt werden; auf jeden Fall wird jedoch das zu schmelzende Metall gegen Oxydation geschützt. Ein Kühlmantel 20 mit den zugehörigen Einlaß- und Auslaßöffnungen 22 und 24 für Kühlwasser umgibt den Tiegel 12.In Fig. Fig. 1 is a preferred embodiment of an electric arc fusible electrode according to the invention shown schematically and generally provided with the reference numeral 10. The furnace has a conductive Casting ladle or crucible 12, which can be made, for example, of copper or aluminum can. The upper end of the crucible 12 is covered by a gas-impermeable housing 14, which at 16 a connection point to a device (not shown) for sucking the air out of the through the crucible 12 and the housing 14 that covers this chamber 18 formed. The chamber 18 can optionally be filled with an inert gas; in any case, however, the metal to be melted is resistant to oxidation protected. A cooling jacket 20 with the associated inlet and outlet openings 22 and 24 for cooling water surrounds the crucible 12.

Der Tiegel 12 enthält den Gußblock 26, der sich aus einer Schmelze 28 direkt unter dem unteren Ende einer Elektrode 30 aus dem zu schmelzenden Metall bildet. Die Elektrode 30 erstreckt sich aus der Gußpfanne 12 nach oben und ist mit ihrem oberen Ende an einen vertikal bewegbaren Träger 32 angeschlossen, der durch einen Deckel mit Dichtung 34 im Gehäuse 14 hindurchragt. Der Träger 32 ist mit einer geeigneten Elektrodenantriebsvorrichtung 36 für die Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Elektrode 30 verbunden. An den Kolben bzw. Träger 32, und damit an die Elektrode 30, ist die positive Klemme 38 einer (nicht gezeigten) Gleichstromquelle angeschlossen. Die negative Klemme 40 der gleichen Spannungsquelle ist an die Gußpfanne 12 so angeschlossen, daß ein Lichtbogen 42 zwisehen dem unteren Ende der Elektrode 30 und dem Boden der Gußpfanne 12 und, wenn sich Metall in der Gußpfanne befindet, zwischen der Elektrode 30 und dem oberen Ende des Gußblocks 26, entsteht dessen Hitze, die allmählich das Ende der Elektrode abschmilzt und die Bildung des Schmelzbades 28 bewirkt. Selbstverständlich muß die Elektrode 30, während sie abschmilzt, durch den Elektrodenantrieb 36 abwärtsbewegt werden, um den gewünschten Bogenabstand aufrechtzuerhalten. Hierfür ist ein Antriebsmotor 44 für die Antriebsvorrichtung 36 und ein, in Blockzeichnung dargestelltes, Steuersystem 46 in den Stromkreis eingeschaltet. Das Steuersystem ist über die Leitung 48 mit der Elektrode 20 und über die Leitung 50 mit dem Tiegel 12 elektrisch verbunden. Die Leitungen 48 und 50 haben die Aufgabe, einen Impuls von einer Charakteristik des Lichtbogens aufzunehmen, der zur Steuerung des Motors 44 und damit der Stellung der Elektrode 30 verwendet werden kann. Das Steuersystem 46 kann z. B. das wohlbekannte Spannungssteuersystem oder das in der USA.-Patentschrift 30 87 078 der Anmelderin beschriebene System sein.The crucible 12 contains the ingot 26, which is made up of a melt 28 directly below the lower end of a Forms electrode 30 from the metal to be melted. The electrode 30 extends out of the ladle 12 upwards and is connected at its upper end to a vertically movable support 32, which passes through a cover with a seal 34 protrudes in the housing 14. The carrier 32 is provided with a suitable electrode drive device 36 connected for moving the electrode 30 up or down. To the piston or carrier 32, and thus to the electrode 30, the positive terminal 38 is connected to a DC power source (not shown). The negative clamp 40 of the same voltage source is connected to the casting ladle 12 in such a way that an arc 42 intervenes the bottom of the electrode 30 and the bottom of the ladle 12 and, if there is metal in the The casting ladle is located between the electrode 30 and the upper end of the casting block 26, which is created Heat which gradually melts the end of the electrode and causes the molten pool 28 to be formed. Of course, while the electrode 30 is being melted, it must be moved downward by the electrode drive 36 to maintain the desired arc spacing. For this purpose, a drive motor 44 is for the drive device 36 and a, shown in block diagram, control system 46 switched into the circuit. The control system is via line 48 to electrode 20 and via line 50 to the crucible 12 electrically connected. The lines 48 and 50 have the task of a pulse of a characteristic of the arc to control the motor 44 and thus the position of the electrode 30 can be used. The control system 46 may e.g. The well known tension control system or be the system described in Applicant's US Pat. No. 3,087,078.

F i g. 2 zeigt eine makrophotographische Aufnahme einer starken Sprenkelung bei Schnelldrehstahl-Legierung, die eine der am meisten zu Sprenkelung neigenden Legierungen ist. Wie man erkennen kann, tritt die Sprenkelung auf der gesamten Oberfläche der Platte auf; einige der Flecken sind mit dem Bezugszeichen 52 versehen, während starke Sprenkelung gegen den Mittelpunkt der Platte hin bei 54 auftritt. Die dargestellte Platte wurde einem in einem mit normalen Schmelzraten arbeitenden Schmelzelektrodenofen mit üblicher Polarität hergestellten Gußblock entnommen.F i g. 2 shows a macrophotographic image of a strong mottling in a high-speed steel alloy, which is one of the most speckled alloys. As you can see, the Mottling all over the surface of the plate; some of the spots are identified by the reference number 52 while strong mottling occurs towards the center of the plate at 54. The shown Plate became conventional in a melt electrode furnace operating at normal melt rates Polarity produced ingot removed.

F i g. 3 zeigt den Erfolg der gegenwärtig bei Verwendung üblicher Polarität angewandten Praxis eines Verlangsamens der Schmelzrate zur Verringerung des Auftretens von Sprenkelung. Wie aus einem Vergleich zwischen F i g. 2 und F i g. 3 ersichtlich ist, wirkt sich das Verringern der Schmelzrate in einer ausgeprägten Verringerung der Sprenkelung aus. In F i g. 3 sind die Tüpfelchen weniger und kleiner und verhältnismäßig konzentriert auf den Mittelpunkt der Platte. (Die dunkle große längliche Stelle in der Mitte der Platte ist ein Fleck, der unbeabsichtigt während des Ätzens auftrat und der nicht hierher gehört.) Die weißen Flecken 56 sind tüpfelchenartige Steigerungen, die Karbidmangel anzeigen; sie treten häufiger bei Schnelldrehstahl-Legierungen bei niedrigen Schmelzarten bzw. Temperaturen auf. So läßt sich erkennen, daß niedrigere Schmelzraten bei gleicher Polarität zwar das Auftreten von Sprenkelung in Form von Karbidanreicherung verringern, daß sie aber Stellen mit Karbidmangel oder weißen Flecken 56 schaffen, die auch unerwünscht sind.F i g. Figure 3 shows the success of the slowing down practice currently in use using normal polarity the melt rate to reduce the occurrence of mottling. As if from a comparison between F i g. 2 and F i g. As can be seen in FIG. 3, lowering the melt rate results in a marked decrease the mottling off. In Fig. 3 the icing on the cake is fewer and smaller and relatively concentrated on the center of the plate. (The dark, large elongated point in the middle of the plate is a Stain that appeared unintentionally during the etching and that does not belong here.) The white spots 56 are dot-like increases that indicate a carbide deficiency; they occur more frequently with high-speed steel alloys at low melting types or temperatures. So it can be seen that lower melting rates with the same polarity reduce the occurrence of speckles in the form of carbide accumulation, but that they create places with a carbide deficiency or white spots 56, which are also undesirable.

Während das Verkleinern der Schmelzrate zwar zu einer wesentlichen Herabsetzung von Sprenkelung geführt hat, ist es wegen der niedrigen Produktionsraten nicht befriedigend.While reducing the melting rate led to a substantial decrease in mottling it is unsatisfactory because of the low production rates.

Der Erfindung liegt nun die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß beim Umkehren der Polarität, d. h. indem man die Elektrode anionisch machte, höhere Schmelzraten bei einer praktisch völligen Vermeidung von Sprenkelung und weißen Flecken erzielt werden können. Zur Durchführung des Schmelzens mit umgekehrter Polarität wird eine in den Elektrodenofen eingebrachte, geschmiedete oder gegossene Elektrode aus Schnelldrehstahl mit der Elektrode 30 verbunden, die mit der positiven Klemme 38 einer Gleichstromquelle verbunden wird. Die negative Klemme 40 derselben Spannungsquelle ist an den Tiegel 12 angeschlossen. Die atmosphärische Luft wird aus der Kammer 18 durch die Vakuumöffnung 16 abgesaugt. Dann wird die Elektrode 30 durch den Antriebsmotor 40 über die Elektrodenantriebsvorrichtung 36 abwärts bewegt. Beim Einschalten entsteht ein Lichtbogen 42 und die Elektrode 30 wird um ein entsprechendes Stück wieder zurückgezogen, um die gewünschte Bogenlänge herzustellen. Der Strom für den Lichtbogen wird dann auf etwa 10 000 Ampere reguliert und das Schmelzen beginnt, wobei die Elektrode durch das Steuersystem 46 gesteuert wird. Durch die Anwendung dieses Verfahrens mit umgekehrter Polarität wird ein Gußblock 26 von hoher Qualität erhalten, der praktisch sprenkelungsfrei ist. Die makrophotographische Aufnahme in F i g. 4 zeigt eine bei umgekehrter Polarität und einem Druck von 30 μθ_5 geschmolzene Platte, und es läßt sich aus der Photographic keine (sichtbare) Sprenkelung erkennen. Bei einem Gußblock von 43 cm und einer Steigerung der Bogenspannung auf den Bereich von 15 000 bis 18 000 Ampere zeigte es sich, daß wieder Sprenkelung auftrat.The invention is based on the surprising finding that when reversing the polarity, i. H. by making the electrode anionic, higher melt rates with virtually no elimination of mottling and white spots can be achieved. To carry out the melting with reverse Polarity is determined by a forged or cast electrode that has been placed in the electrode furnace High speed steel connected to electrode 30 which is connected to the positive terminal 38 of a direct current source connected. The negative terminal 40 of the same voltage source is connected to the crucible 12. The atmospheric air is sucked from the chamber 18 through the vacuum port 16. Then the Electrode 30 is moved downward by the drive motor 40 via the electrode drive device 36. When switching on, an arc 42 arises and the electrode 30 is again a corresponding distance withdrawn to make the desired arc length. The current for the arc is then on about 10,000 amps is regulated and melting begins with the electrode controlled by control system 46 is controlled. Using this reverse polarity process, an ingot 26 of high quality that is practically speckle-free. The macrophotographic recording in F i g. 4 shows a plate melted with the polarity reversed and a pressure of 30 μθ_5, and it leaves No (visible) speckles can be seen from the photographic. With a cast block of 43 cm and an increase in the arc voltage to the range from 15,000 to 18,000 amperes was found to be again Mottling occurred.

Es sollte erwähnt werden, daß an diesem Punkt die Tiefe der Schmelze sehr eng angenähert ist an die Tiefe der Schmelze bei üblicher Polarität, und es könnte eine Beziehung zwischen der Tiefe der Schmelze und der Blockseigerung bestehen, für die es zur Zeit noch keine Erklärung gibt.It should be noted that at this point the depth of the melt is very closely approximated to the depth of the melt at normal polarity and there could be a relationship between the depth of the melt and the Block segregation exist, for which there is currently no explanation.

F i g. 6 zeigt dies durch graphische Wiedergabe verschiedener Schmelzgrößen für Elektroden von 23 cm der Schnelldrehstahl-Legierung. Die Linie 58 zeigt die Größe der Schmelze bei 4000 Ampere beim Schmelzen mit üblicher Polarität, während die Linie 60 die Vertie-F i g. Figure 6 shows this by graphically displaying various melt sizes for 23 cm electrodes the high-speed steel alloy. Line 58 shows the size of the melt at 4000 amps as it melts with the usual polarity, while the line 60

fung der Schmelze bei einer Steigerung der Stromstärke auf 6000 Ampere wieder beim Schmelzen mit üblicher Polarität zeigt. Im Gegensatz dazu zeigt die Linie 62 die Verkleinerung der Tiefe der Schmelze unter Beibehaltung etwa der gleichen Form beim Schmelzen gemäß der Erfindung mit umgekehrter Polarität bei 10 000 Ampere.The melting of the melt when the amperage is increased to 6000 amperes again when melting with the usual Shows polarity. In contrast, line 62 shows decreasing the depth of the melt while maintaining it approximately the same shape when melting according to the invention with reversed polarity 10,000 amps.

Bei den gleichen Energiestufen ergab sich das Umkehren der Polarität die gleiche Schmelzrate wie bei üblicher Polarität, mit dem Vorteil der Verflachung der Schmelze. Folglich ist es möglich, mit umgekehrter Polarität höhere Schmelzraten zu erzielen und gleichzeitig die Tiefe der Schmelze in den Grenzen des Schmelzens bei üblicher Polarität und niedrigen Schmelzraten zu halten.At the same energy levels, reversing the polarity resulted in the same melting rate as with normal polarity, with the advantage of flattening the melt. Consequently, it is possible to reverse the polarity to achieve higher melting rates and at the same time the depth of the melt within the limits of melting to hold at normal polarity and low melting rates.

Im Gegensatz dazu liegt der Strom des Bogens bei dem Schmelzverfahren mit üblicher Polarität und niedrigen Schmelzraten in dem Bereich von etwa 5000 Ampere bei einer Schmelzrate von 2,6 kg pro Minute bei einem Gußblock von 43 cm. Im Vergleich dazu ergab das Schmelzen bei umgekehrter Polarität und 10 000 Ampere die doppelte Schmelzrate mit einem Durchschnitt von etwa 5,4 kg pro Minute bei einem Gußblock von 43 cm während der Stahl frei von Sprenkelung blieb. Folglich beträgt die Schmelzzeit beim Schmelzen mit umgekehrter Polarität etwa die Hälfte der Schmelzzeit von Blöcken, die mit niedriger Schmelzrate erschmolzen werden.In contrast, the current of the arc is in the conventional polarity and low melting method Melt rates in the range of about 5000 amps at a melt rate of 2.6 kg per minute a cast block of 43 cm. In comparison, the reverse polarity melting gave and 10,000 amps double the melting rate averaging about 5.4 kg per minute for one Cast ingot of 43 cm while the steel remained free of speckles. Consequently, the melting time is at Melting with reverse polarity takes about half the melting time of blocks with lower ones Melting rate can be melted.

Mit der gleichen Stromstärke wie beim Schmelzen mit üblicher Polarität wird beim Umkehren der Polarität und wenn man die Elektrode positiv macht, der Schmelzraten-Wirkungsgrad auf 85% gegenüber der bei üblicher Polarität verringert, die Tiefe der Schmelze wird jedoch bei umgekehrter Polarität wesentlich verringert. Durch Erhöhen der Stromstärke bei umgekehrter Polarität ist die Schmelze bei umgekehrter Polarität ■ nur annähernd genauso tief wie bei der halben Stromstärke bei üblicher Polarität. Der verringerte Wirkungsgrad wird jedoch mehr als ausgeglichen durch die gesteigerte Ausbeute und die Verminderung der Blockseigerung. With the same amperage as when melting with the usual polarity, the polarity is reversed and if one makes the electrode positive, the melt rate efficiency to 85% over that reduced with normal polarity, but the depth of the melt is significantly reduced with reversed polarity. By increasing the amperage when the polarity is reversed, the melt is ■ when the polarity is reversed only approximately as deep as half the current strength with normal polarity. The reduced efficiency however, it is more than offset by the increased yield and the reduction in block segregation.

Eine beim Schmelzen im Vakuum bei umgekehrter Polarität auftretende prinzipielle Schwierigkeit liegt im Punktschweißen des Gußblocks selbst an den Tiegel.A fundamental difficulty that arises when melting in a vacuum with reversed polarity is in Spot welding the ingot itself to the crucible.

ίο Das Schweißen des Blocks an den Tiegel ist zwar unerwünscht, verhindert aber nicht das Entfernen desselben aus dem Tiegel. Das Hauptproblem ist vielmehr das Reinigen des Tiegels zum Entfernen der Schweißstellen von seiner Innenfläche. Durch Einführen eines inerten Gases nach dem Absaugen der Luft aus dem Ofen kann dieser Schwierigkeit jedoch einigermaßen begegnet werden. Das inerte Gas, z. B. Argon, wird auf Druckhöhen bis zu 2000 μθ.5 gehalten. Es hat sich gezeigt, daß eine Druckhöhe von zwischen 30 μ und 2000 μθ_5 das Schweißproblem behob. Theoretisch könnte angenommen werden, daß der Druck verhindert, daß die Elektrodenpunkte die Seitenwände der Gußpfanne hinaufwandern. Durch erhöhte Drücke wird die Sauberkeit des erhaltenen Gußblocks nicht beeinflußt, und obgleich ein leichtes Ansteigen der Sprenkelung vorhanden ist, im Gegensatz zum Schmelzen im reinen Vakuum bei umgekehrter Polarität, so war das Auftreten von Sprenkelung wesentlich verringert gegenüber dem Schmelzen mit üblicher Polarität bei einer niedrigen Schmelzrate.ίο Welding the block to the crucible is undesirable, but does not prevent its removal from the crucible. Rather, the main problem is that Cleaning the crucible to remove the welds from its inner surface. By introducing an inert Gas after evacuating the air from the oven can, however, counteract this difficulty to some extent will. The inert gas, e.g. B. argon, is kept at pressure levels up to 2000 μθ.5. It has been shown that a pressure height of between 30 μ and 2000 μθ_5 das Fixed welding problem. In theory it could be assumed that the pressure prevents the electrode points from forming hike up the side walls of the ladle. Increased pressures improve cleanliness of the ingot obtained, although there is a slight increase in the mottling If, in contrast to melting in a pure vacuum, the polarity is reversed, then the occurrence was of mottling is significantly reduced compared to melting with normal polarity at a low one Melting rate.

F i g. 6 ist eine makrophotographische Aufnahme einer Werkzeugstahllegierung, die bei umgekehrter Polarität und einem Argondruck von 1000 pQS geschmolzen wurde und wie man sieht, sind keine erkennbaren Sprenkel oder weißen Stellen vorhanden.F i g. Figure 6 is a macro photograph of a tool steel alloy that was melted with reversed polarity and an argon pressure of 1000 pQS and it can be seen that there are no discernible speckles or white spots.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of metals by melting consumable electrodes in a vacuum arc furnace, an electrode made from the metal to be melted in a melting electrode furnace mounted and this is connected to a power source, characterized in that that the electrode is connected as the anode and the crucible as the cathode and is used to melt the Electrode an electric arc is formed between the electrode and the crucible.

2. The method according to claim 1, characterized in that the current strength between 5000 and 15,000 amps.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after suctioning off the atmospheric Air an inert gas is introduced into the furnace.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that argon is used as the inert gas will.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the inert gas on a pressure between 30 μ and about 2000 μΟ ^ held will.