DE1615329C3 - Use of an alternating current system for remelting consumable electroslag smelting processes - Google Patents
Use of an alternating current system for remelting consumable electroslag smelting processesInfo
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Description
Aus der DE-PS 10 05 660 ist für das Punktschweißen eine Wechselstromanlage bekannt, bei der die Wechselstromquelle mit einer Vorrichtung zur Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz in Reihe geschaltet ist.From DE-PS 10 05 660 an alternating current system is known for spot welding, in which the alternating current source with a device for modulating the amplitude of the alternating current with low frequency in Is connected in series.
Wechselstromanlagen für das Elektroschlacke-Schmelzverfahren mit sich verzehrenden Elektroden unter Verwendung einer Kühlkokille sind beispielsweise aus dem Buch von Medowar B. I. u.a. »Elektroschlacke-Schmelzen«, 1963, S. 20 bis 21 bekannt.AC systems for the electroslag melting process with consumable electrodes using a cooling mold are for example from the book by Medowar B. I. et al. "Elektroschlacke-Schmelzen", 1963, pp. 20 to 21 known.
Die in den bekannten Anlagen hergestellten Gußblöcke, z. B. Gußblöcke aus austenitischen Stählen und aus Legierung auf Nickelbasis, weisen jedoch ein grobkristallines Gefüge mit ziemlich starker Entwicklung von Dendritseigerung auf. Beispielsweise weisen Kugellagerstähle sowie Werkzeug- und Schnellstähle mit großem Profil, die aus den in den bekannten Anlagen erschmolzenen Gußblöcken hergestellt sind, erhöhte Kennwerte für die Struktur- und Karbidstreifigkeit auf.The ingots produced in the known systems, for. B. ingots made of austenitic steels and made of nickel-based alloy, but have a coarsely crystalline structure with fairly strong development of dendrite segregation. For example, ball bearing steels as well as tool and high-speed steels have with a large profile, which are made from the cast ingots melted in the known plants, increased characteristic values for the structural and carbide streakiness.
Bekannte Methoden zur Bekämpfung der Inhomogenität von Gußblöcken, z. B. anhaltende Wärmebehandlung oder Homogenisierungsglühen der Gußblöcke ίο erwiesen sich bei mittels Elektroschlacke-Schmelzverfahren hergestellten Stählen als wenig wirkungsvoll. Deshalb ist es notwendig, beim Elektroschlacke-Schmelzen von bestimmten Stählen und Legierungen derartige Voraussetzungen für die Kristallisation des Gußblockes zu schaffen, daß die Entwicklung von Dendritseigerung insbesondere von Karbidseigerung beim Elektroschlacke-Schmelzen von Karbidstählen verhindert wird.Known methods of combating the inhomogeneity of ingots, e.g. B. prolonged heat treatment or homogenization annealing of the cast blocks ίο proved to be by means of electro-slag melting processes manufactured steels as ineffective. This is why it is necessary in electroslag smelting of certain steels and alloys such requirements for the crystallization of the To create ingots that the development of dendrite segregation in particular of carbide segregation in the electroslag melting of carbide steels is prevented.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anwendung zum Umschmelzen von sich verzehrenden Elektroden nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren anzugeben, die es ermöglicht, Metallgußblöcke mit einer minimalen Strukturstreifigkeit und einer minimalen Dendritinhomogenität zu gewinnen, die ferner frei von Gas- und nichtmetallischen Einschlüssen sind sowie eine feinkörnige Struktur aufweisen.The invention is based on the object of providing an application for remelting consumable Specify electrodes according to the electroslag remelting process, which makes it possible to produce cast metal blocks with minimal structural striation and minimal dendritic homogeneity that are also free of gas and non-metallic inclusions and have a fine-grain structure.
Die Erfindung besteht in der Anwendung einer Wechselstromanlage, bei der die Wechselstromquelle mit einer Vorrichtung zur Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz in Reihe geschaltet ist, zum Umschmelzen von sich verzehrenden Elektroden nach dem Elektroschlacken-Schmelzverfahren, mit einem Wechselstrom, dessen Amplitude mit einer Frequenz sprunghaft moduliert ist, die der Frequenz der Eigenschwingung des flüssigen Metallbades nahekommt.The invention consists in the use of an alternating current system in which the alternating current source with a device for modulating the amplitude of the alternating current with low frequency in series is switched to remelt consumable electrodes according to the electroslag melting process, with an alternating current, the amplitude of which is abruptly modulated with a frequency that of the Frequency of the natural oscillation of the liquid metal bath comes close.
Es ist zweckmäßig, die Wechselstromquelle als Transformator auszubilden, und die Vorrichtung für die Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz in den Stromkreis der Primärwicklung oder der Sekundärwicklung des Transformators einzuschalten. It is appropriate to train the AC power source as a transformer, and the device for Modulation of the amplitude of the alternating current at low frequency in the circuit of the primary winding or the secondary winding of the transformer.
Die Vorrichtung für die Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz kann als Ignitronunterbrecher ausgebildet sein.The device for modulating the amplitude of the alternating current at low frequency can be used as Ignitron interrupter be designed.
Statt dessen kann die Vorrichtung für die ModulationInstead, the device can be used for modulation
der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz auch als Sättigungsdrossel mit einem Unterbrecher für den Steuerstrom zur Änderung der Induktivität der Erregerwicklung der Drossel ausgebildet sein.the amplitude of the alternating current with low frequency also as a saturable choke with a breaker for the control current to change the inductance of the excitation winding of the choke can be formed.
Ferner kann die Vorrichtung für die Modulation derFurthermore, the device for the modulation of the
Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz alsAmplitude of the alternating current with low frequency as
Drossel mit einem beweglichen Joch zur Änderung der Induktivität des Sekundärkreises des Transformators ausgebildet sein.Choke with a movable yoke for changing the inductance of the secondary circuit of the transformer be trained.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below on the basis of the description of exemplary embodiments with reference explained in more detail on the drawings. It shows
F i g. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Anlage,
F i g. 2 ein elektrisches Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anlage mit Ignitronunterbrecher,F i g. 1 is a diagram of a system according to the invention,
F i g. 2 shows an electrical circuit diagram of a system according to the invention with an Ignitron interrupter,
Fig.3 ein elektrisches Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anlage mit einer Sättigungsdrossel als Vorrichtung für die Modulation der Amplitude des b5 Wechselstromes,3 shows an electrical circuit diagram of a system according to the invention with a saturation choke as a device for modulating the amplitude of the b5 alternating current,
Fig.4 ein elektrisches Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anlage mit elektromagnetischem Modulator, 4 shows an electrical circuit diagram of an inventive System with electromagnetic modulator,
F i g. 5a eine graphische Darstellung der Änderung des Speisestromes in Abhängigkeit von der Zeit,F i g. 5a a graphical representation of the change in the feed current as a function of time,
Fig.5b eine graphische Darstellung einer anderen Form der Änderung des Speisestromes in Abhängigkeit von der Zeit.5b shows a graphic representation of another form of change in the feed current as a function from the time.
Die Anlage für das Elektroschlackeschmelzen mit verzehrenden Elektroden 1 (F i g. 1) in einer Kühlkokille 2 besitzt eine als Speisetransformator 3 ausgeführte Wechselstromversorgung und eine Vorrichtung 4 (4') für die Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz, die in den Primärkreis oder Sekundärkreis des Speisetransformators 3 eingeschaltet ist.The system for electroslag melting with consuming electrodes 1 (FIG. 1) in a cooling mold 2 has an AC power supply designed as a supply transformer 3 and a device 4 (4 ') for the modulation of the amplitude of the alternating current with low frequency, which in the primary circuit or Secondary circuit of the supply transformer 3 is switched on.
Die Vorrichtung 4 für die Modulation der Amplitude des Wechselstromes mit Niederfrequenz besteht bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 2 aus einem lgnitronunterbrecher, der aus gegen- und parallelgeschalteten lgnitronen 5,6(Fi g. 2), Schaltelementen 7,8 für die Gittervorspannung und die Zündung, Phasenreglern 9 und einem Zeitrelais 10 aufgebaut ist. Die Kontakte 11 eines Ölschalters (in der Zeichnung nicht dargestellt) sind zum lgnitronunterbrecher parallelgeschaltet. The device 4 for the modulation of the amplitude of the alternating current with low frequency consists in the embodiment of FIG. 2 from a lgnitron interrupter made up of counter-connected and parallel-connected Ignitrones 5.6 (Fig. 2), switching elements 7.8 for the grid bias and the ignition, phase regulators 9 and a timing relay 10 is constructed. the Contacts 11 of an oil switch (not in the drawing shown) are connected in parallel to the lgnitron interrupter.
Der Unterbrecher ist in den Stromkreis der Primärwicklung 12 des Speisetransformators 3 eingeschaltet, zu der ein Ballastwiderstand 13 parallel geschaltet ist.The breaker is connected to the circuit of the primary winding 12 of the supply transformer 3, to which a ballast resistor 13 is connected in parallel.
Die Anlage arbeitet wie folgt:The system works as follows:
Das Elektroschlackeschmelzen erfolgt zunächst nach dem bekannten Verfahren, wobei der lgnitronunterbrecher mittels der parallelgeschalteten Kontakte 11 des Ölschalters abgeschaltet ist. Nach der Bildung des Schlackenbades in der Kühlkokille 2 werden die Kontakte 11 geöffnet und von dem Zeitrelais 10 wird auf die Elemente 7, 8 das Kommando für die Zündung des lgnitrons 5,6 gegeben, wodurch ein automatischer Betrieb »Impuls-Pause« erzielt wird.The electroslag melting is initially carried out according to the known method, with the ignitron interrupter is switched off by means of the contacts 11 of the oil switch connected in parallel. After the formation of the Slag bath in the chill 2, the contacts 11 are opened and the timing relay 10 is on the elements 7, 8 given the command for the ignition of the lgnitrons 5,6, creating an automatic Operation »pulse pause« is achieved.
Entsprechend der jeweiligen Elektroschlackeschmelzführung sind zwei Arbeitsweisen des Ignitronunterbrechers möglich. Bei der ersten Arbeitsweise erfolgt die Modulation des Wechselstromes mittels Niederfrequenz durch Ein- und Ausschalten der lgnitrons 5, 6, bei der zweiten Arbeitsweise — mittels einer sprunghaften Änderung der Phase der Ignitronzündung, was eine Aufeinanderfolge von Stromimpulsen Ji und Pausen (F i g. 5a) oder eine Aufeinanderfolge von Stromimpulsen mit maximalem /max. bzw. minimalem /min. Wert der Amplitude (F i g. 5b) ergibt. Zur Unterdrückung einer Magnetisierung des Speisetransformators ist das Einschalten der lgnitrons mit dem Stromnetz synchronisiert, und jeder Impuls besteht aus einer geraden Zahl der Halbperioden.Two modes of operation of the Ignitron interrupter are possible depending on the respective electroslag melt management. In the first mode of operation, the alternating current is modulated by means of low frequency by switching the ignitrons 5, 6 on and off, in the second mode of operation - by means of a sudden change in the phase of the ignitron ignition, which results in a succession of current pulses Ji and pauses (Fig. 5a ) or a sequence of current pulses with a maximum / max. or minimum / min. The value of the amplitude (FIG. 5b) results. In order to suppress magnetization of the supply transformer, the switching on of the ignitrons is synchronized with the mains, and each pulse consists of an even number of half-periods.
F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Anlage, bei welcher die Vorrichtung für die Modulation der Wechselstromamplitude mit Niederfrequenz als Sättigungsdrossel 14 ausgeführt ist, deren Erregerwicklung 15 in den Stromkreis der Sekundärwicklung 16 des Transformators 3 eingeschaltet ist. Die Wicklung 17 für die Steuerung der Sättigungsdrossel 14 ist über einen Gleichrichter 18 und Kontakte 19 eines Zeitrelais anF i g. 3 shows another embodiment of a system in which the device for the modulation the alternating current amplitude with low frequency is designed as a saturation reactor 14, the excitation winding 15 is switched into the circuit of the secondary winding 16 of the transformer 3. The winding 17 for the control of the saturation choke 14 is on via a rectifier 18 and contacts 19 of a timing relay
ίο einen Autotransformator 20 angeschlossen.ίο an autotransformer 20 connected.
Bei geöffneten Kontakten 19 ist die Induktivität der Erregerwicklung 15 groß, und fast die ganze Spannung, die an der Sekundärwicklung 16 des Transformators 3 entsteht, fällt an der Sättigungsdrossel 14 ab. Der Strom beim Schmelzen ist gering.When the contacts 19 are open, the inductance is the Excitation winding 15 large, and almost all of the voltage applied to the secondary winding 16 of the transformer 3 arises, drops at the saturation choke 14. The current when melting is low.
Nach dem Schließen der Kontakte 19 nimmt die Induktivität der Sättigungsdrossel 14 sprunghaft ab, und im Stromkreis »Drossel-Kühlkokille« fließt ein Strom, der für die Erwärmung des Schlackenbades bis auf die Schmelztemperatur der Elektrode 1 ausreicht.After the contacts 19 are closed, the inductance of the saturable inductor 14 suddenly decreases, and A current flows in the circuit "throttle chill mold" which is responsible for heating the slag bath up to the Melting temperature of the electrode 1 is sufficient.
Der notwendige Modulationsgrad für den Hauptstrom wird mit Hilfe des Autotransformators 20 durch Regelung des Stromes in der Wicklung für die Steuerung der Drossel erreicht. Die Frequenz der Modulation ist durch das Ein- und Ausschalten der Kontakte 19 des Zeitrelais gegeben.The necessary degree of modulation for the main current is achieved with the help of the autotransformer 20 Regulation of the current in the winding for controlling the throttle is achieved. The frequency of the Modulation is given by switching contacts 19 of the timing relay on and off.
Die Modulation des Wechselstromes mit einer Frequenz, die der Frequenz der Eigenschwingungen des flüssigen Metallbades nahekommt, ruft auf Grund der Elektrokapillarvibration an der Grenze »Schlacke-Metall« und der elektrodynamischen Kräfte Resonanzschwingungen des flüssigen Metallbades hervor, die zur Verfeinerung der Struktur des zu erschmelzenden Gußblockes beitragen, die strukturelle Inhomogenität verringern und den Grad der Dendritseigerung vermindern.The modulation of the alternating current with a frequency that corresponds to the frequency of the natural oscillations of the comes close to liquid metal bath, calls due to the electrocapillary vibration at the border "slag-metal" and the electrodynamic forces produce resonance vibrations of the liquid metal bath, which lead to Refinement of the structure of the ingot to be melted contribute to the structural inhomogeneity decrease and decrease the degree of dendrite segregation.
F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Amplitudenmodulation des Wechselstromes mit Niederfrequenz. In den Stromkreis der Sekundärwicklung 16 des Transformators 3 ist eine Drossel 21 eingeschaltet, in deren Magnetkreis 22 ein drehbares Joch 23 angeordnet ist, das mit einem Elektromotor 24 verbunden ist. Je nach Lage des Joches 23 ändern sich die Größe des Magnetspaltes und der magnetische Widerstand des Magnetkreises 22. Dies führt zu einer Änderung des induktiven Widerstandes der Drossel 21 und zu einer Modulation des Wechselstroms, der die Elektrode 1 in der Kühlkokille 2 speist. Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Anlage arbeitet inF i g. 4 shows a further exemplary embodiment of a device for amplitude modulation of the alternating current with low frequency. In the circuit of the secondary winding 16 of the transformer 3 is a Choke 21 turned on, in the magnetic circuit 22, a rotatable yoke 23 is arranged, which with a Electric motor 24 is connected. Depending on the position of the yoke 23, the size of the magnetic gap and the change magnetic resistance of the magnetic circuit 22. This leads to a change in the inductive resistance the choke 21 and a modulation of the alternating current that feeds the electrode 1 in the chill 2. The in the F i g. 3 and 4 shown plant works in
so ähnlicher Weise wie die in F i g. 2 dargestellte Anlage.so similar to that in FIG. 2 shown system.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1967J0033571 DE1615329C3 (en) | 1967-04-28 | 1967-04-28 | Use of an alternating current system for remelting consumable electroslag smelting processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1967J0033571 DE1615329C3 (en) | 1967-04-28 | 1967-04-28 | Use of an alternating current system for remelting consumable electroslag smelting processes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1615329A1 DE1615329A1 (en) | 1971-03-11 |
| DE1615329B2 DE1615329B2 (en) | 1972-04-06 |
| DE1615329C3 true DE1615329C3 (en) | 1979-03-22 |
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ID=7204807
Family Applications (1)
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| DE1967J0033571 Expired DE1615329C3 (en) | 1967-04-28 | 1967-04-28 | Use of an alternating current system for remelting consumable electroslag smelting processes |
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|---|---|
| DE (1) | DE1615329C3 (en) |
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1967
- 1967-04-28 DE DE1967J0033571 patent/DE1615329C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1615329B2 (en) | 1972-04-06 |
| DE1615329A1 (en) | 1971-03-11 |
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Legal Events
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