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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG METALLISCHER HOHLBLÖCKE IM ELEKTROSCHLACKEN
- UMSCHMELZVERFAHREN SOWIE VORRICHTUNG ZU SEINER REALISIERUNG Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von metallischen Hohlblöcken im Elektroschlacken-Umschmelzen
sowie auf Vorrichtungen zu ihrer Realisierung; diese Erfindung kann auch auf für
die Herstellung von Hohlblökten- Rohrstreifen aus Stählen, Legierungen und Metallen
(Wälzlager-, hochlegierter warmfester Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, hochfester
Baustahl und anderes mehr, darunter schwer verfonmbarer Stahl) eingesetzt werden,
die zu ihrer nachfolgenden Umarbeitung in Rohre und andere Erzeugnisse mittels Pressen,
Streckwalzen, Walzen, usw. geeignet sind.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen @ohlblöcken
mittels des Elektroschlacken- Umschmelzens einer hohlen (in Form eines Rohres) verbrauchbaren
Verbrauchselektrode in einer abzukühlenden Ringblockform, die aus einem Kühlkristallisator
und dem in Bezug auf ihn ortsfesten Untersatz mit einem auf ihm befestigten abzukühlenden
Dornbesteht.
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Die verbrauchbare Elektrode wird in diesem Fall in dem Ringspalt
zwischen dem Kristallisator und Dorn umgeschmelzt. Das Schlackenbad weist während
des ganzen Schmelzprozesses des jaweiligen Hohlblocks eine Ringform auf. Sein Querschnitt
kommt ungefähr dem Querschnitt des zu schmelzenden Hohlblocks gleich.
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Als nachteiling bei diesem Verfahren erweist sich erstens die Tatsache,
daß man zum Schmelzen von Blöcken kostspielige hohle (in Form eines Rohres) verbrauchbare
Elektroden verwendet Der aufzuschmelzende hohlblock verformt bei seiner Schrumpfung
daß Dorn, wodurch Risse am Block auftreten können, und du
Dorn soll
aus jedem Block mechanisch entf@rnt werden Die vorliegende Erfindung bezweckt gerade
die Beseitiguag der genannten Nachteile.
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Dieser Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, ein solches Verfahren
zur Elektroschlacken-Herstellung metallischer Hohlblöcke sowie eine Vorrichtung
für seine Realisierung zu entwickeln, die es ermöglichen würden, billige verbrauchbare
Elektroden mit dem Vollquerschnitt (verformte, beziehungsweise gegossene Elektroden)
zu verwenden, die Bildung von Rissen am Block zu vermeiden sowie Hohlblöcke mit
guter inneren Ob erfläche zu gewinnen, die unmittelbar für weitere Verarbeitung
eingesetzt werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Entwicklung eines solchen Verfahrens
zur Herstellung metallischer Hohlblöcke mitt Elektroschlacken-Umschmelzens der jeweiligen
V£rbrauchbaren Verbrauchs-Elektrode in dem Kühl-Kristallisator mit dem in ihm eingebauten
abzukühlenden Dorn, die den inneren Hohlraum des jeweiligen auf dem gekühltem Untersatz
angebrachten Blocks formt, bei welchem, erfindungsgemäß, der Kristallisator, das
Dorn- und der Untersatz mit dem Jeweiligen auf ihm befestigten Gußblock während
des Umschmelzens der verbrauchbaren-Elektrode gegenseitige tängsverschiebung erfahren,
damit die obere Stireseite der Stange in dem schmelzflüssigen Schlackenbad ständig
getaucht bleibt.
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Die gegenseitig abgestimmt Verschiebung des Kristallisatorf, des
Dorn und des Untersatzes kann entweder durch die Verstellung des abzuhühlenden Dornes
nach oben gegenüber dem unbeweglichen Kristallisator und dem Untersatz, oder durch
die
Verstellung des Untersatzes mit dem auf ihm befestigten Block
nach unten gegenüber dem Dorn und dem feststehenden gristallisator Oder noch durch
die Verstellung des gristallisators zusammen mit dem Untersatz und dem auf ihm befestigten
auf zuschmelzenden Block n*Gh unten gegenüber dem Dorn vorgenommen werden.
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Zweckmäßigerweise soll das Dorn zwecks Verbesserung der inneren Oberfläche
des jeweiligen hohlen Gußblocks im Prozeß des Umschmelzens in eine schwingende Bewegung
in der Längsrichtung sowie in rückläufige und Drehbewegung gebracht werden.
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Die Vorrichtung zur Realisierung des beantragten Verf ahrens, die
die abzuhühlenden Kristallisator, Untersatz und Dorn für das Formen des Hohlraumes
in dem aufzuschmelzenden Block enthält, weist, erfindungsgemäß, einen Mechanismus
für die gegenseitig Verstellung des Kristallisators, des Untersatzes und des Dornes
im Prozeß des Umschmelzens der Jeweiligen verbrauchbaren Elektrode auf.
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Es ist zweckmäßig, diese Vorrichtung mit einem Mechanismus für schweingende
Bewegung des abzukuh1enden Dornes in der Längsrichtung sowie mit einem Mechanismus
für rückläufige Drehbewegung des Dornes zu versehen.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung ihrer Ausführungsvarianten
und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, auf denen: es zeigen Fig. 1 erfindungsgemäße
Vorrichtung für Herstellung von Hohl.
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blöcken mittels des Elektroschlacken-Umschmelzsns der jetciligen verbrauchbaren
Elektrode mit dem Mechanismus zur Verstellung des Dornes gegenüber dem feststehenden
Kristallisator und Untersatz; Fig. 2 dieselbe Vorrichtung mit dem Mechanismus zur
Verstellung des Untersatzes nit dem jeweiligen Block gegenüber dem
Dorn
und dem ortsfesten Kristallisator; Fig. 3 dieselbe Vorrichtung mit dem Mechanismus
zur Verstellung des Kristallisators mit dem Untersatz und der aufzuschmelzenden
Elektrode nach unten in Bezug auf die Stange.
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Das Umschmelzen der verbrauchbaren Elektrode 1 (Fig. 1, 2 und 3)
erfolgt in dem Kühlkristallisator 2. Am unteren Teil des Kristal.
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lisators wird der abzukühlende Untersatz 3 mit einer Öffnung angebracht.
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Zum Formen der inneren Oberfläche des aufzuschmelzendem Hohlblocks
dient das abzukhhlende Dorn 4, die durch die Öffnung im Untersatz läuft. Die Zuführung
der schmelzflüssigen Schlacke an den Kristallisator erfolgt durch die Siphonvorrichtung
5 und die Rinne 6. Das Eingießen der Schlacke in den Kristallisator kann auch von
oben vorgenommen werden. Die verbrauchbare Elektrode 1 wird während des Umschmelzprozesses
dem Schlackenbad zugeführt.
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Der Schmelzvorgang von Hohlblöcken kann jedoch auch bei ortefest
autgestellten verbrauchbaren Elektrode geführt werden. Dabei wird diese Elektrode
an der oberen Kante des Kristallisators befestigt und mit der Dichtung 7 von ihm
isoliert, der Querschnitt der Elektrode wird gleich beziehungsweise ähnlich dem
Querschnitt des aufzuschmelzenden Hohlblocks gewählt. Vor Beginn des Schmelzens
ist das Dorn 4 so in der Offnung des Untersatzes aufgestellt, daß ihre obere Stirnseite
8 über den Untersatz herausragt und zusummen mit dem Kristallisator den Ringspalt
bildet. Dieser Spalt zwischen das Dorn und der Offnung im Untersatz soll minimal
sein, um das Ausfließen der Schlacke aus dem Kristallisator am Anfang des Vorganges
zu vermindern. Die schmelzflüssige Schlacke wird in den Kristallisator eingegossen,
die das Schlackenbad bildet.
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M Danach wird z di die Elektrode 1, an den Untersatz 3 und das Dorn
4
die Spannung von der Wechsel-beziehungsweise Gleichstromquelle
9 angelegt.
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Wenn die untere Stirnseite der Verbrauchselektrode das Schlackenbad
erreicht, beginnt diese zu schmelzan. Der sich beim Schmelzen der Verbrauchselektrode
entstehende flüssige Metall gelangt in den Ringspalt, indem er die in das Schlackenbad
herausragende obere Stirnseite 8 das Dorn 4 umspült. Dadurch entsteht das flüssige
metallische Ringbad, aus dem der jeweilige Hohlblock kristallisiert. Beim Umschmelzvorgang
ist es erforderlich, die obere Stirnseite des abzukühlenden Dornes getaucht in das
Schlakkenbad zu halten, um die Bildung einer verkristallisierten Metallkruste auszuschließen,
die den weiteren Verlauf des Vorganges vermindern kann.
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Um die obere Stirnseite 8 des Dornes ständig in Schlackenbad während
des Aufschmelzens des jeweiligen Hohlblocks getaucht halten zu können, wird die
gegenseitig abgestimmte Verstellung des Kristallisators, Dornes und Untersatzes
mit dem auf ihm befestigten aufzuschmelzenden Block mit einer Geschwindigkeit, die
der Geschwindigkeit dem Anstieg des Schlackenbades annähernd gleich kommt, vorgenommen.
Die Verstellung des Dormes nach oben gegenüber dem feststehenden Kristallisator
und Untersatz erfolgt unter Zuhilfenahme des Mechanismus 10 (Fig. 1), der an der
Dornstange angebracht wird. In diesem Fall wird der Kristallisator ortsfest am Untersatzt
z.B. mittels Schraubzwingen 11 (Fig. 3) befestigt.
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Die Lage der oberen Stirnseit;e des Dornes im Schlackenbad wird von
den Gebern (in der Zeichnung nicht gezeigt) kontrolliert.
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Gemäß der zeiten Ausführungsvariante wird das Formen der inneren
Hohlraumes des Jeweiligen Blocks bei der Verstellung des Untersatzes mit dem Block
gegenüber dem Dorn und dem feststehenden Kristallisator mittels des Mechanismus
12 rig. 2) durchgefuhrt,
der mit dem Untersatz (z.B. mittels eines
Schraubenpaars) gekoppelt wird.
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In der Fig. 3 ist die Vorrichtung zum Gießen von Hohlblöcken gezeigt,
in der während ihres Schmelzens die Verstellung des Kristallisators gegenüber dem
Dorn zusammen mit dem Untersatz und dem auf ihm befestigten Block vorgenommen wird,
der mittels Mechanismus 13 (Fig. 3) durch den Support 14 und die Konsole 15 mit
dem Kristallisator 2 verbunden ist. Der Kristallisator wird in diesem Falle z.B.
unter Zuhilfenahme der Schraubenzwingen 11 am Untersatz festgeschraubt.
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Zwecks Verbesserung der inneren Oberfläche des jeweiligen Hohlblocks
kann die Stange mit dem Mechanismus 16, der dieser die schwingende Bewegung in der
Längsrichtung verleiht, und (beziehungsweise) mit dem Mechanismus 17 gekoppelt sein,
der diesem Dorn die rückläufige Drehbewegung verleiht.
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Nach dem Schmelzen eines Hohlblocks erforderlicher Lange wird die
Spannung abgeschaltet und die verbrauchbare Elektrode weggeführt. Bei allen beschriebenen
Ausführunsvarianten der Torrichtung wird nach der Abschaltung der Spannung die gegenseil
tig Verstellung des Kristallisators, der Stange und des Untersatzes mit dem auf
ihm befestigten Block vorgenommen, bis das Dorn aus dem Hohlraum des Blocks herauskommt,
um das Verklemmern der Stange im Block während ihrer Verschrumpfung beim Abkhhlen
auszuschließen.
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Danach wird das Dorn von ihrer Stange getrennt und der Hohlblock
herausgenommen.
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Das beantragte Verfahren und die Vorrichtung für seine Realisierung
ermöglichen, Höhlblöcke ohne Innen- und Außendefekte aus hochwertigem Elektroschlackenietall
zu erhalten. Die Anwendung dieses Verfahrens uad der Vorrichtung für seine Realisierung
ermöglichen
obenfalls, auf die ko#stspie#liegen und arbeitsintensiven
Vorgänge (Bohren und Hohlwalzen) bei der Herstellung von Rohrstreifen aus Kernen
mit dem Vollquerschnitt zu verzichten, was bei der Herstellung von Rohrstreifen
aus den schwer verSormbaren Metallen und Legierungen von besonderer Wichtigkeit
ist.