DE1758720B2 - Verfahren zur herstellung von gussbloecken aus hoch schmelzenden metallen, insbesondere aus stahl - Google Patents
Verfahren zur herstellung von gussbloecken aus hoch schmelzenden metallen, insbesondere aus stahlInfo
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Description
3 4
gebildete Tropfen löst sich, fällt durch die flüssige den Metallen, insbesondere aus Stahl nach dem Prinzip
Schlacke und wird im Schmelzsumpf des in der ge- des wachsenden Blockes durch Abschmelzen minkühlten
Kokille aufgebauten Blockes gesammelt. Wird destenseinerselbstverzehrendenEIektrodemitWechselnun
mit Gleichstrom gearbeitet, so befindet sich der strom in einer elektrisch leitenden flüssigen Schlacke,
sich bildende Tropfen zunächst an einem Pol (z. B. 5 wobei gleichzeitig mit Hilfe einer nicht schmelzenden
Kathode) an der Abschmelzelektrode und fällt dann Hilfelektrode ein Gleichstrom durch die Schlacke
nach unten und bildet nun den entgegengesetzten Pol geleitet wird, und die Erfindung besteht darin, daß
(z. B. Anode). Chemische Reaktionen, welche an der zum Zwecke eines Schmelzelektrolyseeffektes in der
Anode in einer bestimmten Richtung ablaufen, laufen Schlacke die Abschmelzelektrode gegenüber der mit
an der Kathode in dti entgegengesetzten Richtung ab, io Gleichstrom gespeisten Hilfselektrode auf entgegenworaus
folgt, daß also der abtropfende Stahl zunächst gesetzter Polarität gehalten wird,
durch die Wirkung des elektrischen Stromes z. B. Weiter ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichentschwefelt und desoxydiert wird, um dann im tung zur Durchführung des Verfahrens mit einer flüssigen Sumpf wieder Schwefel und Sauerstoff aus wechselstrombetriebenen einphasigen Elektroder Schlacke aufzunehmen. Bei umgekehrter Polung 15 schlackenumschmelzanlage, bestehend aus einem Einwürde der Stahl an der Abschmelzelektrode Schwefel phasentransformator, dessen eine Ausgangsklemme und Sauerstoff aus der Schlacke aufnehmen, um diese mit der Abschmelzelektrode und dessen zweite Ausbeiden Elemente dann vom flüssigen Sumpf aus wieder gangsklemme mit der Bodenplat und damit mit dem an das Schlackenbad abzugeben. In beiden Fälle", ist Block verbunden ist, und einer in !er Schlacke einalso eine wirksame Steuerung metallurgischer Prozesse 20 tauchenden, an eine Gleichstromquelle angeschlossenicht möglich. Dies trifft auch für die in der deutschen nen nicht schmelzenden Hilfselektrode, die dadurch Auslegeschrift 1 162 094 beschriebene Verwendung gekennzeichnet ist, daß die Hilfselektrode über je von Hilfselektroden zu, wenn diese mit Gleichstrom einen Gleichrichter an die Wechselstromleitungen sogespeist wurden, weil diese Hilfselektroden abschmel- wohl zum Block als auch zur Abschmelzelektrode zende sind. Würden sich z. B. an der Hilfselektrode 25 angeschlossen ist, wobei zur Umkehrung der Polarität durch Elektrolyse unerwünschte Stahlbegleiter konzen- ein Schalter und zur Reguliei un.e der Stromstärke trieren, so wurden diese mit dem von der Hilfselektrode gegebenenfalls ein Regelwiderstand vorgesehen ist.
abschmelzenden Metall in konzentrierter Form in den Als Beispiel für eine Anwendungsmöglichkeit der Schmelzsumpf gelangen und dort den Block verun- vorliegenden Erfindung sei zunächst die Förderung reinigen. 30 von Entschwefelung und Desoxydation näher er-
durch die Wirkung des elektrischen Stromes z. B. Weiter ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichentschwefelt und desoxydiert wird, um dann im tung zur Durchführung des Verfahrens mit einer flüssigen Sumpf wieder Schwefel und Sauerstoff aus wechselstrombetriebenen einphasigen Elektroder Schlacke aufzunehmen. Bei umgekehrter Polung 15 schlackenumschmelzanlage, bestehend aus einem Einwürde der Stahl an der Abschmelzelektrode Schwefel phasentransformator, dessen eine Ausgangsklemme und Sauerstoff aus der Schlacke aufnehmen, um diese mit der Abschmelzelektrode und dessen zweite Ausbeiden Elemente dann vom flüssigen Sumpf aus wieder gangsklemme mit der Bodenplat und damit mit dem an das Schlackenbad abzugeben. In beiden Fälle", ist Block verbunden ist, und einer in !er Schlacke einalso eine wirksame Steuerung metallurgischer Prozesse 20 tauchenden, an eine Gleichstromquelle angeschlossenicht möglich. Dies trifft auch für die in der deutschen nen nicht schmelzenden Hilfselektrode, die dadurch Auslegeschrift 1 162 094 beschriebene Verwendung gekennzeichnet ist, daß die Hilfselektrode über je von Hilfselektroden zu, wenn diese mit Gleichstrom einen Gleichrichter an die Wechselstromleitungen sogespeist wurden, weil diese Hilfselektroden abschmel- wohl zum Block als auch zur Abschmelzelektrode zende sind. Würden sich z. B. an der Hilfselektrode 25 angeschlossen ist, wobei zur Umkehrung der Polarität durch Elektrolyse unerwünschte Stahlbegleiter konzen- ein Schalter und zur Reguliei un.e der Stromstärke trieren, so wurden diese mit dem von der Hilfselektrode gegebenenfalls ein Regelwiderstand vorgesehen ist.
abschmelzenden Metall in konzentrierter Form in den Als Beispiel für eine Anwendungsmöglichkeit der Schmelzsumpf gelangen und dort den Block verun- vorliegenden Erfindung sei zunächst die Förderung reinigen. 30 von Entschwefelung und Desoxydation näher er-
Es ist ::uch bereits ein Vorschlag bekannt, dem die läutert.
Schmelzenergie liefernden Wechselstrom mittels einer Hierfür ist mindestens eine in die Schlacke cin-
Hilfselektrode einen Gleichstrom zu überlagern, doch tauchende und gegenüber Block und Abschmel/elek-
wurde bisher kein Vorschlag gemacht, die überlagerte trode als Anode geschaltete Hilfselektrode erforderlich.
Gleichstromkomponente zur Steuerung metallurgischer 35 Die Abschmelzelektrode und die Bodenplatte bzw.
Reaktionen auszunutzen. der aufzubauende Block müssen in diesem Fall als
Der vorliegenden Erfindung liegt die Beobachtung Kathode geschaltet sein. Hierbei kommt es zu folgen-
zugrunde, daß es nicht nur erforderlich ist, überhaupt dt,n Reaktionsabläufen:
eine Schmelzelektrolyse du-:h Anschluß von Gleich- a) Der Schwefel im Stahl [S] nimmt von der Ka-
slrom mittels Hilfselektroden zu bewirken, sondern 40 thode zwei negative Ladungen 2e auf und liegt in der
daß diese Wirkung ganz entscheidend davon abhängt, Schlacke als negatives Ion (S—) vor. Infolge der elek-
daß in diese Elektrolyse als Gegenpol zur Hilfselck- tromotorischen Kraft der positiv geschalteten Hilfs-
trode der sich an der Abschmelzelektrode befindliche elektrode wandern diese (S") Ionen zu ihr hin, so daß
dünne Schmelzern mit einbezogen wild, wenn also es an ihr zu folgenden Reaktionen kommt:
die Schmelzentigie einer Wechselstromquelle ent- 45
nommen wird und z. B. Abschmelzelektrode und auf- (S"") ->
S + 2e~
zubaucnder Block gegenüber einer mit Gleichstrom 3 + S ->
{S2}
gespeisten Hilfselektrode auf gleicher Polarität ge- s + 20 ->
{SO,}
halten v/erden, daß also die Hilfselektrode z. B. als
halten v/erden, daß also die Hilfselektrode z. B. als
Anode und Abschmelzelektrode und Block ab- 50 {Sü2} bzw. das über 300°C gasförmige. {S2} cntwechsclnd
als Kathode wirken. Bei Beachtung dieser weichen an der Anode aus dem System.
Maßnahme ist es möglich, in der Schlacke durch Aus- b) Dei Sauerstoff im Stahl [O] nimmt von der Kanutzung des Schmelzelektrolyseeffektes die Abschei- thode zwei negative Ladungen 2e~ auf und liegt in der dung unerwünschter Stahlbegleiter an der Hilfs- Schlacke als negatives Ion (O—) vor. Infolge der e!ekelektrode zu erzwingen oder den Übergang erwünschter 55 tromotorischen Kraft der positiv geschalteten HilfsMetalle oder Slahlbegleiter in die Schlacke zu ver- elektroden wandern diese (O") Ionen zu ihr hin, meiden. In jeder Ausführungsform der Erfindung muß so daß es an ihr zu Folgenden Reaktionen kommt:
Maßnahme ist es möglich, in der Schlacke durch Aus- b) Dei Sauerstoff im Stahl [O] nimmt von der Kanutzung des Schmelzelektrolyseeffektes die Abschei- thode zwei negative Ladungen 2e~ auf und liegt in der dung unerwünschter Stahlbegleiter an der Hilfs- Schlacke als negatives Ion (O—) vor. Infolge der e!ekelektrode zu erzwingen oder den Übergang erwünschter 55 tromotorischen Kraft der positiv geschalteten HilfsMetalle oder Slahlbegleiter in die Schlacke zu ver- elektroden wandern diese (O") Ionen zu ihr hin, meiden. In jeder Ausführungsform der Erfindung muß so daß es an ihr zu Folgenden Reaktionen kommt:
die Hilfselektrode eine nicht abschmelzende sein und
_ 7
so gepolt weiden, daß der dem Wechselstrom über- ^ ' -*-U + -e
lagerte Gleichstrom wenigstens teilweise zwischen 60 O + O -> (O2)
Hilfselektrode und Hauptelektrode fließt. Dadurch C + O -»· {CO}
wird {!.ewährleistet, daß der Schmelzelektrolyseeffekt § _j_ 20 -> {SO2}
bereits einsetzt, sobald das sich an der Abschmelzelektrode jeweils verflüssigende Metall in das System {O.,}, {CO} sowie {SO2} entweichen an der Anode aus eintritt, und daß die siel·, an der Hilfselektrode konzen- 65 dem System. Die Entschwefelung bzw. Desoxydation trierenden Ionen aus dem System ausgeschieden werden. erfolgt hierbei um so rascher, je größer die Wande-
lagerte Gleichstrom wenigstens teilweise zwischen 60 O + O -> (O2)
Hilfselektrode und Hauptelektrode fließt. Dadurch C + O -»· {CO}
wird {!.ewährleistet, daß der Schmelzelektrolyseeffekt § _j_ 20 -> {SO2}
bereits einsetzt, sobald das sich an der Abschmelzelektrode jeweils verflüssigende Metall in das System {O.,}, {CO} sowie {SO2} entweichen an der Anode aus eintritt, und daß die siel·, an der Hilfselektrode konzen- 65 dem System. Die Entschwefelung bzw. Desoxydation trierenden Ionen aus dem System ausgeschieden werden. erfolgt hierbei um so rascher, je größer die Wande-
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren rungsgcschwindigkeit der Ionen ist. Die untere Grenze
zur Herstellung von Gußblöcken aus hochschmelzen- der die Ionen bewegenden elektromotorischen Kraft Utl
ist aus den für die beschriebenen Reaktionen typischen Größen /I H, T, A S und η errechenbar.
A H ist die beim Ablauf einer bestimmten Reaktion verbrauchte oder frei werdende Wärme in cal/Mol.
A S ist die Entropieänderung beim Ablauf einer
chemischen Reaktion in cal/°C Mol.
Die Werte A H und A S sind für die verschiedenen
metallurgischen Reaktionen bekannt und können aus dem Schrifttum entnommen werden.
T ist die absolute Temperatur in 0K,
// ist die Zahl der umgesetzten Elementarladungen
je Molekül bzw. Ion.
Der Ausdruck AH-TAS = A G0 ist die freie
Standardreaktionsenthalpie und bezeichnet die Arbeit, die beim Ablauf eines chemischen Vorganges geleistet
oder aufgewendet wird.
F ist die Faradaysche Konstante, die die Strommenge angibt, die die für Abscheidung von //;; Mol
(= /VaI) erforderlich.
F = 96,500 [Coulomb] = 26,6 [Ah].
Die für die elektrolytische Behandlung der Schlacke beim Elektroschlackeumschmelzen erforderliche
Gleichspannung U ergibt sich allgemein aus der Gleichung
U= U0 +J-R,
darin bedeutet U0 die theoretische elektromotorische
Kraft (EMK oder auch E0 genannt), die benötigt wird,
um den chemischen Prozeß zu aktivieren, und wird errechnet aus
Δ G = A C0 + R · T · In K = — η · F ■ U0;
daraus ergibt sich
daraus ergibt sich
Weiter gilt
n-F
/ ist die Elektrodenfläche in cm2,
K Kennzahl aus dem Massenwirkungsgesetz für die jeweilige Reaktion.
In der Folge wird ein Beispiel angegeben, für welches
mit Hilfe der eben angestellten Angaben der erforderliche Strom und die erforderliche Spannung für die
Abscheidung einer bestimmten Schwefel- und Sauerstoffmenge errechnet werden soll.
In einer ESU-Anlage wird ein Block mit 300 mm
Durchmesser mit einer Schmelzleistung von 200 kg/h umgeschmolzen. Zur Entfernung des Schwefels und
des Sauerstoffes wird Gleichstrom mit Hilfe von 8 Hilfselektroden zu je 30 mm Durchmesser im
Schlackenbad überlagert. Die Schlacke hat einen spezifischen Widerstand von 0,5 Ω cm. Insgesamt
sollen 0,010% Sauerstoff und 0,020% Schwefel entfernt werden. Es wird errechnet, welche Spannung und
welcher Strom hierfür erforderlich sind. Der Elektrodenabstand / beträgt 50 mm.
Zu entfernende Sauerstoff menge: 0,010% von
Zu entfernende Sauerstoff menge: 0,010% von
a5 200 kg = 20 g/h.
Zu entfernende Schwefelmenge: 0,020% von 200 kg = 40 g/h.
scheidung:
45
uii isiiiniviigv lui
20 g/h
8g
8g
26,6[Ah] = 66,5 A.
35 Erforderliche Strommenge für die Schwefelabscheidung:
16 g
40 Insgesamt ist also für die Abscheidung '<· τ gewünschten
Schwefel- und Sauerstoffmenge ein ständiger Strom von 123 A erforderlich.
Δ G0 Sauerstoff = — 55,860 = 1,14 · T.
Bei 16000C: Δ G° Sauerstoff = -58,10OCaVMoI.
Bei 16000C: Δ G° Sauerstoff = -58,10OCaVMoI.
A G° Schwefel = — 62,520 + 5,27 · T.
Bei 1600DC: Δ G° Schwefel = — 52,600 cal/Mol.
Bei 1600DC: Δ G° Schwefel = — 52,600 cal/Mol.
Daraus ergibt sich für 16000C bei niedrigen Sauer-
Q ist der spezifische Widerstand des Schlackenbades 50 stoff- und Schwefelkonzentrationen, bei welchen der
'η Ω cm, Ausdruck —
I ist der Abstand der Elektroden in der Schlacke rtUsarucK H.F in cm, Rechnung vernachlässigt werden kann.
In Kx klein wird und daher für diese
,, „ ,« 58,100 cal/Mol · 4,2 Ws/cal , ,_„
U0 (Sauerstoff) ^ '- ■
= 1,3 [V]
2/Ml 96500 AS
U0 (Schwefel) - -
2/Mol · 96,500 AS ■ 4,2 Ws/cal
2/Mol· 96,500 AS
(Der Faktor 4,2 stellt hierbei den Umrechnungsfaktor von Kalorien auf Wattsekunden dar.)
Das höhere U0 wurde nach dieser Rechnung für den
Sauerstoff ermittelt, daher muß mit dieser Spannung weitergerechnet werden. Aus diesen Daten kann nun
die für den Prozeß erforderliche Spannung U errechnet
| werden, gemäß: | U0 + | Ri, | «, |
| U = | o-l | 0,5-5 | 123-0,045 |
| η | f | 56 ' | 5,5 ~ 6,8 [V]. |
| K — | 0,04S | ||
| R = | 1,3 + | ||
| U = | 1,3 I | ||
wird. Dadurch wird in der Schlacke ein zusätzlicher Gleichstromfluß erzeugt, der je nach Polung vom oder
zum Hilfselektrodensystem gerichtet ist. Die Gleichspannung kann entweder durch Gleichstromquellen
5 oder, in einer bevorzugten Ausführungsform, durch Gleichrichter im Wechselstromumschmelzsystem aufgebracht
werden.
F i g. 1 zeigt eine einphasige Elektroschlackeumschmelzanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein
ίο Einphasentransformator 1, dessen eine Klemme mit Aus dieser Überlegung ergibt sich also, daß unter der Abschmelzelektrode 2 und dessen zweite Klemme
den oben angeführten Umschmelzbcdingungen eine mit der Bodenplatte und damit mit dem Block 3
Gleichspannung von mindestens 6,8 V und ein Strom veibunden ist, liefert die für den ESU-Vorgang nötige
von 123 A erforderlich sind, um aus dem Stahl Energie. Die Stromrichtuiiii Block—Elektrode wechselt
0,020 und 0,010°/0 O zu entfernen. 15 zwangläufig mit der Netzfrequenz. Durch Einbringen
Selbstverständlich ist der Anwendungsbereich der von nicht schmelzenden Hilfselektroden 5 in die
vorliegenden Erfindung nicht auf Schwefel oder Schlacke 4 ist es möglich, diesem Wechselstromfluß
Sauerstoff beschränkt. Grundsätzlich können Ionen- eine Gleichstromkomponente zu überlagern, wobei die
reaktionen aller Art auf die oben beschriebene Weise Gleichstromrichtung vom oder zum Hilfselektrodenelcktromotorisch
gesteuert werden, z.B. auch die 20 system weist. Als zweiter Pol dienen dann die Elektrode
Abscheidung von Wasserstoff aus dem Stahl, wenn und der Block. Die Erzeugung der Gleichspannung
der Wasserstoff in der Schlacke als OH-Ion vorliegt. wird durch Gleichrichter 6 bewerkstelligt. Zwecks
Wenn hingegen beim Umschmelzen von Auto- Polung der Abschmelzelektrode zur Hilfselektrode
matenstählen der Schwefel daran gehindert werden wird die Leitung zum Block mit dem Hilfselektrodensoll,
aus lern Stahl in die Schlacke zu gehen oder mit 25 system über einen Gleichrichter verbunden, so daß
der Schlacke chemisch zu reagieren, muß die Hilfs- je nach Durchgangsrichtung des Stromes durch den
elektrode als Kathode geschaiiei weiden. Die Haupt- Gleichrichter die positive oder negative Halbwolle zur
elektrode und die Bodenplatte stellen in diesem Fall Wirkung kommt. Nach demselben System wird die
die Anode dar. Auf diese Weise entstehen elektro- Leitung zur Elektrode mit den Hilfselektroden vermotorische
Kräfte, welche den elektromotorischen 30 bunden. Um die Polarität der Hilfselektroden umKräften,
die zu einer unerwünschten Schwefelab- kehren zu können, ist ein Schalter 7 eingebaut. Zur
scheidung führen wurden, entgegenwirken. Die hierzu Regulierung des Hilfselektrodenstromes wird ein
erforderliche Mindestspannung U0 errechnet sich eben- Regelwiderstand 8 eingeschaltet. Durch die Stromfalls
aus der Beziehung belastung der Hilfselektrode tritt auch eine örtliche
35 Erwärmung des Schlackenbades auf, die die Ausbil-
.. _ RT 1 β A G0 dung des flüssigen Blocksumpfes ändern kann. Der
0 "~ fj.f n-f Schalter 9 dient zur fallweisen Speisung des Hilfs-
elektrodensystems mit Wechselstrom.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Die Stromregulierung kann einerseits durch den
Verfahrens erforderlichen, in die Schlacke eintauchen- 4° Widersland 8, andererseits durch die Stellung des
den und nicht schmelzenden Hilfselektroden können Hilfselektrodensystems 5 in der Schlacke 4 gegenüber
aus metallischen Werkstoffen mit Schmelzpunkten Block und Elektrode erfolgen. Der Abstand zwischen
über 20000C, wie z. B. aus Mo oder W sein. Vorzugs- Hilfselektrode einerseits zu Elektrode und Umweise
werden solche Hilfselektroden jedoch aus Gra- schmelzblock andererseits regelt bei einem gegebenen
phit hergestellt. 45 Abs^hmelzelektrodenabstand vom Block die Hilfs-
Die Hilfselektroden können rohrförmig ausgebildet elektrodenstromstärke im flüssigen Schlackenbad nach
sein und die selbstverzehrende Elektrode konzentrisch den Faradayschen Gesetzen. Durch unterschiedliche
umgeben. Eine weitere Möglichkeit stellt die Verwen- Abstände der Hilfselektroden von Abschmelzelekdung
stabförmiger Hilfselektroden dar, die in gleichen troden und Block kann die Partialstromverteilung
Abständen voneinander angeordnet sind, wobei sich 5<> Elektrode—Block geregelt werden,
die Achsen der Hilfselektroden auf einer die selbst- F i g. 2 zeigt eine Schaltungsmöglichkeit der Hilfsverzehrende Elektrode konzentrisch umgebenden, ge- elektroden in einer mehrphasigen Elektroschlackendachten Zylinderfläche befinden. Selbstverständlich umschmelzanlage. Die vom Transformator 1 zu den können auch mehrere selbstverzehrende Elektroden Abschmelzelektroden 2 führenden Phasen werden gleichzeitig abgeschmolzen werden. Zur Durchführung 55 über Gleichrichter 6 mit einem Hilfselektrodensystem 5 des erfindungsgemäß^n Verfahrens in einer wechsel- verbunden. Bei Sternpunktspeisung der mehrphasigen strombetriebenen ESU-Anlage dient beispielsweise Umschmelzanlage kann ein weiterer Gleichrichter 1 eine Vorrichtung, bei welcher neben den in die Schlacke zwischen Sternpunkt und Hilfselektrode angeordnet eintauchenden Abschmelzelektroden nicht schmelzende werden. Der Umschalter 8 dient zur Änderung dei Kilfselektroden angeordnet sind, wobei zwischen diesen 6° Hilfselektrodenpolarität. Die Regelung des Hilfs-Hilfselektroden sinerseits und dem Block und den elektrodenstromes wird durch deren Stellung in dei Elektroden andererseits eine Gleichspannung angelegt Schlacke und den Regelwiderstand 9 bewerkstelligt.
die Achsen der Hilfselektroden auf einer die selbst- F i g. 2 zeigt eine Schaltungsmöglichkeit der Hilfsverzehrende Elektrode konzentrisch umgebenden, ge- elektroden in einer mehrphasigen Elektroschlackendachten Zylinderfläche befinden. Selbstverständlich umschmelzanlage. Die vom Transformator 1 zu den können auch mehrere selbstverzehrende Elektroden Abschmelzelektroden 2 führenden Phasen werden gleichzeitig abgeschmolzen werden. Zur Durchführung 55 über Gleichrichter 6 mit einem Hilfselektrodensystem 5 des erfindungsgemäß^n Verfahrens in einer wechsel- verbunden. Bei Sternpunktspeisung der mehrphasigen strombetriebenen ESU-Anlage dient beispielsweise Umschmelzanlage kann ein weiterer Gleichrichter 1 eine Vorrichtung, bei welcher neben den in die Schlacke zwischen Sternpunkt und Hilfselektrode angeordnet eintauchenden Abschmelzelektroden nicht schmelzende werden. Der Umschalter 8 dient zur Änderung dei Kilfselektroden angeordnet sind, wobei zwischen diesen 6° Hilfselektrodenpolarität. Die Regelung des Hilfs-Hilfselektroden sinerseits und dem Block und den elektrodenstromes wird durch deren Stellung in dei Elektroden andererseits eine Gleichspannung angelegt Schlacke und den Regelwiderstand 9 bewerkstelligt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309 508/204
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken
aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus 5
Stahl, nach dem Prinzip des wachsenden Blockes
durch Abschmelzen mindestens einer selbstverzehrenden Elektrode mit Wechselstrom in einer Es ist eine bekannte Tatsache, daß beim Elektroelektrisch leitenden flüssigen Schlacke, wobei schlackeumschmelzen die Zusammensetzung der gleichzeitig mit Hilfe einer nicht schmelzenden io Schlacke einen wesentlichen Einfluß auf den Ablauf Hilfselektrode ein Gleichstrom durch die Schlacke metallurgischer Reaktionen zwischen Stahl und geleitet wird, dadurchgekennzeichnet, Schlacke ;vie Entschwefelung, Sauerstoff abbau u. a. m. daß zum Zwecke eines Schmelzelektrolyseneffektes ausübt und somit die Endzusammensetzung des umgein der Schlacke die Abschmelzelektrode gegenüber schmolzenen Stahles entscheidend beeinflussen kann, der mit Gleichstrom gespeisten Hilfselektrode 15 Das Ausmaß des Ablaufes derartiger Reaktionen auf entgegengesetzter Polarität gehalten wird. hängt von den physikalischchemischen und reaktions-
durch Abschmelzen mindestens einer selbstverzehrenden Elektrode mit Wechselstrom in einer Es ist eine bekannte Tatsache, daß beim Elektroelektrisch leitenden flüssigen Schlacke, wobei schlackeumschmelzen die Zusammensetzung der gleichzeitig mit Hilfe einer nicht schmelzenden io Schlacke einen wesentlichen Einfluß auf den Ablauf Hilfselektrode ein Gleichstrom durch die Schlacke metallurgischer Reaktionen zwischen Stahl und geleitet wird, dadurchgekennzeichnet, Schlacke ;vie Entschwefelung, Sauerstoff abbau u. a. m. daß zum Zwecke eines Schmelzelektrolyseneffektes ausübt und somit die Endzusammensetzung des umgein der Schlacke die Abschmelzelektrode gegenüber schmolzenen Stahles entscheidend beeinflussen kann, der mit Gleichstrom gespeisten Hilfselektrode 15 Das Ausmaß des Ablaufes derartiger Reaktionen auf entgegengesetzter Polarität gehalten wird. hängt von den physikalischchemischen und reaktions-
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekenn- kinetischen Gesetzmäßigkeiten ab und ist daher bezeichnet,
daß der Gleichstrom dem die Schmelz- schränkt. Ferner ist es möglich, über die Schlacke verenergie
liefernden Wechselstromnetz mittels min- schiedene Legierungselemente in den Stahl einzudestens
einer Gleichrichteranordnung entnommen 20 bringen. Nach r-iera älteren, jedoch nicht zum Stand
wird. der Technik trehörenden Vorschlag kann beispiels-
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da- weise unter bestimmten Voraussetzungen durch
•^urch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom ab- Schwefelzusatz zur Schlacke ein bestimmter ei vvünschwechselnd
zwischen Hilfselektrode und Haupt- ter Schwefelgehalt im Endprodukt eingestellt werden,
elektrode und Hilfselektrode und Block fließt. 25 Auch eine Aufstickung des Stahles durch Verwendung
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens stickstoffabgebender Schlacken ist bereits vorgenach
den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer wechsel- schlagen worden.
strombetriebenen einphasigen Elektroschlacken- Die Hauptschwieri^keit bei der Durchführung dieser
umschmelzanlage, bestehend aus einem Einphasen- Verfahren besteht darin, daß sich die Schlackenzutransformator,
dessen eine Ausgangsklemme mit 30 sammensetzung während des Umschmelzvorganges der Abschmelzelektrode und dessen zweite Aus- durch chemische Reaktionen vor allem mit der mit
gangsklemme mit der Bodenplatte und damit mit ihr in Berührung stehenden Atmosphäre laufend
dem Block verbunden ist, und einer in die Schlacke ändert und daß demgemäß auch die Neigung der
eintauchenden, an eine Gleichstromquelle ange- Schlacke, bestimmte Elemente aufzunehmen, je nach
schlossenen nicht schmelzenden Hilfselektrode, 35 der Größe der Abweichung vom Verte.'ungsgleichdadurch
gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (5) gewicht eine stetige Änderung erfährt,
über je einen Gleichrichter (6) an die Wechsel- Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg, die stromleitungen sowohl zum Block (3) als auch zur Schlackenzusammensetzung und damit dio Wechsel-Abschmelzelektrode (2) angeschlossen ist, wobei wirkung zwischen Schlacke und Stahl in gezielter zur Umkehrung der Polarität ein Schalter (7) und 40 Weise zu steuern.
über je einen Gleichrichter (6) an die Wechsel- Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg, die stromleitungen sowohl zum Block (3) als auch zur Schlackenzusammensetzung und damit dio Wechsel-Abschmelzelektrode (2) angeschlossen ist, wobei wirkung zwischen Schlacke und Stahl in gezielter zur Umkehrung der Polarität ein Schalter (7) und 40 Weise zu steuern.
zur Regulierung der Stromstärke gegebenenfalls Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht,
ein Regelwiderstand (8) vorgesehen ist. daß die Schlacke, welche in der Umschmelzanlage
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens infolge der beim Stromdurchgang entstehenden
nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer wechsel- Joulschen Wärme im geschmolzenen Zustand vorstrombetriebenen
mehrphasigen Elektroschlacken- *5 liegt, weitgehend ionisiert ist, und die Erfindung geht
umschmelzanlage, bestehend aus einem Mehr- davon aus, die letztlich auf elektromotorische Kräfte
phasentransforrrator, dessen einzelne Phasen mit zurückführbaren chemischen Reaktionen zwischen
den einzelnen Abschmelzelektroden verbunden Schlacke und Stahl einerseits und zwischen Schlacke
sind, und einer in die Schlacke eintauchenden, an und Atmosphäre andererseits durch elektromotoeine
Gleichstromquelle angeschlossenen nicht 50 rische Kräfte im gewünschten Sinn zu beeinflussen,
schmelzenden Hilfselektrode, dadurch gekenn- Die Schlacke ist weitgehend ionisiert, und die zeichnet, daß die Hilfselektrode (5) über je einen einzelnen Ionen können durch Überlagerung eines Gleichrichter (6) an die vom Transformator (1) zu Gleichstroms in der Schlacke bewegt werden. Durch den Abschmelzelektroden (2) führenden Leitungen derartige Maßnahmen kann der Ablauf metallurangeschlossen ist, wobei <:ur Umkehrung der 55 gischer Reaktionen zwischen Stahl und Schlacke Polarität ein Schalter (8) und zur Regulierung der beeinflußt werden. Dies wurde auch im Zusammen-Stromstärke gegebenenfalls ein Regelwiderstand (9) hang mit dem ESU-Verfahren schon versucht, doch vorgesehen ist. immer so, daß die Abschmelzelektrode den dem in der
schmelzenden Hilfselektrode, dadurch gekenn- Die Schlacke ist weitgehend ionisiert, und die zeichnet, daß die Hilfselektrode (5) über je einen einzelnen Ionen können durch Überlagerung eines Gleichrichter (6) an die vom Transformator (1) zu Gleichstroms in der Schlacke bewegt werden. Durch den Abschmelzelektroden (2) führenden Leitungen derartige Maßnahmen kann der Ablauf metallurangeschlossen ist, wobei <:ur Umkehrung der 55 gischer Reaktionen zwischen Stahl und Schlacke Polarität ein Schalter (8) und zur Regulierung der beeinflußt werden. Dies wurde auch im Zusammen-Stromstärke gegebenenfalls ein Regelwiderstand (9) hang mit dem ESU-Verfahren schon versucht, doch vorgesehen ist. immer so, daß die Abschmelzelektrode den dem in der
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Kokille aufgebauten Block entgegengesetzten Pol
kennzeichnet, daß der Sternpunkt des Transfor- 60 bildete, daß also beispielsweise die Abschmelzelekmators
(1) mit der Bodenplatte und somit mit dem trode als Kathode und der Block als Anode, oder uni-B'.ock
(3) verbunden ist. wobei ein weiterer Gleich- gekehrt, geschaltet waren. Bei einer derartigen Schalrichter
(7) zwischen dieser Sternpunktleitung und tung kann keine echte Steuerung des Ablaufes verder
Hilfselektrode angeordnet ist. schiedener Vorgänge erfolgen. Dies wird sofort klar,
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, 65 wenn man sich nochmals das Prinzip des Verfahrens
dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (5) vor Augen führt. Die Abschmelzelektrode taucht in
?us Graphit besteht. das heiße Schlackenbad ein und wird auf Schmelz-
8. ν Errichtung nach den Ansprüchen 4, 5, 6 temperatur erhitzt. Der an der Abschmelzelektrode
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|---|---|---|---|
| AT729067A AT289874B (de) | 1967-08-07 | 1967-08-07 | Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere Stahl, durch Elektroschlackeumschmelzen und Vorrichtung zur Durchführung desselben |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1758720A1 DE1758720A1 (de) | 1971-03-11 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2517328A1 (fr) * | 1981-12-01 | 1983-06-03 | Iso Metalurgkomplekt | Procede et dispositif pour le traitement et l'affinage d'alliages metalliques liquides par chauffage a l'arc electrique a courant continu |
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- 1967-08-07 AT AT729067A patent/AT289874B/de active
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- 1968-08-02 SE SE10498/68A patent/SE347017B/xx unknown
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- 1968-08-07 BE BE719167D patent/BE719167A/xx not_active IP Right Cessation
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