DE1812032A1

DE1812032A1 - Verfahren zum Unterschlackeumschmelzen von Metallen

Info

Publication number: DE1812032A1
Application number: DE19681812032
Authority: DE
Inventors: Helmut Scheidig
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1968-11-30
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1971-01-28
Also published as: BE741372A; FR2024614A1; DE1812032B2; GB1238080A

Description

'Pat en taruneldung

Verfahren zum Unberschlackeumschmelzen von Metallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen in einem mit Drehstrom versorgten Unterschlackeumschmelzofen mit drei Abschmelzelektroden. Das Umschmelzen von selbstverzehrenden oder Abschmelzelektroden na,eh dem Unter schlacke ν erfahren findet eine immer breitere Anwendung in der Qualitätsmetallurgie. Dieses metallurgische Verfahren gewährleistet die Herstellung von Spezialstählen und legierungen, die qualitätsmässig die Metalle herkömmlicher Herstellung übertreffen. ■

In der Industrie werden für das Umschmelzen nach dem Unterschlackeverfahren sowohl einphasige Öfen verwendet, bei denen in einem Tiegel eine selbstverzehrende Elektrode umgeschmolzen wird, als auch dreiphasige Öfen, in deren Tiegel gleichzeitig drei selbstverzehrende Elektroden umgeschmolzen werden. Bei dreiphasigen Anlagen der bekannten Bauweise sind die Elektroden an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet und werden zum Zwecke einer gleichnassigen Belastung des Stromversorgungsnetzes mit Drehsfcrom betrieben.

Die motorische Kraft des Drehfeldes bringt hierbei bevorzugt die leichtere Schlacke zur Rotation, wobei sich das Metallbad zunehmend mitdroht. Während eine Rotation der Schlacke allein infolge des hierdurch bedingten Durchmischungseffekts durchaus positive Auswirkungen haben kann,"ist eine Rotation des Metallbades unerwünscht, da sie leicht zu Segregationen im Ingot führt. Beispielsweise werden bei einer motorischen Schmelzbadbewegung die Verunreinigungen, da sie spezifisch leichter als das geschmolzene Metall sind, in Richtung Schmelztiegelachse nach innen wandern. Die mit Verunreinigungen durch-.setzten Schmel.Kblo'cke müssen in den meisten fällen verworfen

009885/0942

oder ein zweites Hal ohne Bewegung des Schnelzbades · erachrnolzon werden.

Bs ist bekannt, daß eine Schmelzbadbewegung, insbesondere eine rotorische, unbedingt vermieden werden muß, damit keine Verunreinigungen in das innere des Schmelzblockes gelängen. So ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 1 093 926 ein Vakuumlichtbogen-Ofen mit nur einer einzigen Abschmelzelektrode bekannt, bei dem der Lichtbogen durch die Anordnung von Ilagnetspulen bewegt wird» Gerade diese Magnetspulen aber sind es, die neben der lichtbogenbewegung auch eine Badrotation begünstigen. Bei der bekannten Lösung, die außerdem nur bei Gleichstrom angewandt werden kann, wird die Badbewegung durch eine besondere Anordnung und Steuerung der Magnetspulen verhindert bzw. unterdrückt. Ausserdem herrschen bei Unterschlackeumschmelzöf en schon allein deswegen grundsätzlich andere Verhältnisse, woil, wie bereits ausgeführt v/urde, die Schlacke als wesentlicher. Initiator der Schmelzbadrotation anzusehen ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Unterschlackeumschmelzofen der eingangs beschriebenen Art eine Badrotation zu verhindern ohne daß hierdurch andere iiachteile in Kauf genommen werden müssen. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Drehsinn des durch die 3 Elektroden erzeugten magnetischen Drehfeldes geändert wird. Ss ist dabei besonders vorteilhaft, den Drehsinn des Drehfeldes periodisch zu ändern, und die Dauer einer Periode so zu wählen, daß eine Rotation des Metallbades noch nicht erfolgt ist, eine E-otation der Schlacke mit leichterem spezifischen Gewicht aber nicht verhindert wird. Hierdurch wird ,der vorteilhafte Mischeffekt innerhalb der Schlackeschicht nicht unterbunden. Von ganz besonderem Vorteil ist es, die Dauer einer Periode durch eine Steuervorrichtung veränderlich zu machen, so daß der metallurgische Prozess optimal gesteuert werden kann.

BAD ORIGINAL

009885/0 942

_ 3 —

iiine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgeuässen Verfahrens sei an Hand der nachfolgenden i'igurGn 1 und 2 näher "beschrieben.

15s zeilen x^?ig. 1 ein Schalt3cheina der Stromversorgung und einen Längsschnitt durch einen schematise!! dargestellten Unterschlaekel· umschmelzofen, und

J¹Ig, 2 eine JJraufsieht auf den Ofen mit seinen drei Abschraelzolelclroden.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Unterschlackeumschraelzof en bezeichnet, . dargestellt durch seine wesentlichen Bauteile, den Tiegel. 2 und die drei ;\.bsch:nelaelektroden 3» 4 und 5. Wie j?ig. 2 zeigt, hat der -TiGgel einen kreisförmigen Querschnitt, und die Abschmelzelektroden sind an den Eckpunkten eines gleichseitigen Breiecks angeordnet. In dem Tiegel befindet sich das Schmelzbad 6 und darüber die genchmolsene Schlackeschicht 7. Der Unterschlackea::r3chniGl:-:ofen wird üb3r einen dreiphasigen Stelltransfornator 8 mit Niederspannung versorgt. Eine Leistungsregelung kann beijpielsweise über Anzapfungen 9, 10 und 11 auf der Hochspaunungsseite erfolgen.

Zwischen der ilochspannungsseite de3 Transformators 8 und dem Stronversorgungsneta ist ein Phasenucischalter 12 angeordnet, der in Aufbau und V/irkungcveise durchaus bekannt ist, und daher nicht -.vihor beschrieben zu v;erden braucht. Ähnliche Phasenuiaücaaltsr findet sau beispielsweise bei poluaschaltbaren Elektromotoren. Die Sblialtkontakts 13 und 14' sind über ein Gestänge 15 ::iiteinaad3r verbunden, dä3 du einem Steuergerät 16 führt. Dieses Steuergerät bewegt die Stange 15 periodisch hin und her, so da;3 die Schaltericontalcte R¹, S¹ und T¹ sowie R" , S" und T" abv.'ecliseln geschlossen bsw. geöffnet sind. Infolge dieser cnuarudan l^T:r.schaltung kehrt sich der Drehsinn des iret&es an den xi-ansfoi;::atoreiugangskleiiiJien 17 periodisch um.

BAD ORIGINAL

00988 570942

• - 4 -

Die Wirkungsweise einer Anordnung gemäss Fig. 1 sei an Hand von Pig. 2 näher beschrieben:
Bei Beginn der Phasenumschaltung sind an die· Abschmelzelektroden 3, 4 und 5 in gleicher Reihenfolge die Phasen R, S, T angeschlossen. Das elektromagnetische PeId versucht infolge seines Drehsinns Schlacke und Schmelzbad im Sinne der gestrichelten Pfeile in Rotation zu versetzen. Bliebe das Drehfeld in gleicher Richtung über einen längeren Zeitraum bestehen, so würde die Schlacke und, von ihr zusätzlich beeinflußt, auch das Schmelzbad eine merkliche Rotation im Sinne dieser Pfeile ausführe.n. Wird nun rechtzeitig der Drehsinn des elektromag-v ■. netischen Feldes in Richtung der ausgezogenen Pfeile geändert, in dem man beispielsweise an die Abschmelzelektroden 3, 4 und 5 in gleicher Reihenfolge die Phasen S₁ R und T (in eckiger Klammer) legt, so wird eine begonnene, geringfügige Rotation der Schlacke oder der Schlacke und der Schmelze sofort wieder abgebremst. Die optimale frequenz der Phasenumschaltung ist eine Sache einfachen Ausprobierens und hängt u.a. von den metallurgischen Bedingungen sowie von der erforderlichen Reinheit dea zu erschmelzenden Metalls ab.

Beispiel; .

In einem Tiegel rait einem Innendurchmesser von 80 cm und einem Fassungsvermögen von 12 t wären drei Abschmelzelektroden von 4 t Gewicht gleichmässig verteilt auf einen Radius von 18 cm angeordnet, iiach Beendigung des Startvorgangs und dem Einsetzen des eigentlichen Ünterschlackeumschraelzeffekts wurde ,der Drehsinn des elektromagnetischen Feldes alle 240 See. umgekehrt. Der so geschmolzene Block zeigte keinerlei Segregationen

Es ist natürlich möglich, an Stelle des mechanischen Phasenum-,. schalters 12 eine an sich bekannte Anordnung von Thyristoren zu verwenden, die auf der Hiederspannungeseite des Transformators 8 vorgesehen werden kann. Kit diesen Thyristoren ist gleichzeitig eins elegante Leistungssteuerung möglich. Der zveckniässigste und auch wirtschaftlich vor»;silhafteste Einsatz

der Thyristoren oder Ignitions erfolgt jedoch im Mittelspannungsbereich zwischen zwei Transformatoren, von denen der erste die Hochspannung von beispielsweise 15 000 YoIt auf 750 Volt herabsetzt und der zweite die 750 Volt auf 100 Volt'heruntertransformiert. Zwischen beiden Transformatoren wird eine Gruppe von Ignitrons angeordnet. Die Schaltung von Thyristoren und Ignitrans ist hinreichend bekannt und nicht Gegenstand dieser Erfindung, so daß auf eine zeichnerische Darstellung verzichtet werden kann.

3 Patentanspruch* 2 Figuren

009885/0942

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schmelzen von Metallen in einem mit Drehatrom versorgten Untersclilackeumschmelzofen mit drei Ab schmelz el ek troden, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn des durch die drei Elektroden (5,6,7) erzeugten magnetischen Srehfelde geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehsinns periodisch erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drehsinns durch Schaltmittel aus der Gruppe der Thyristoren oder Ignitrons erfolgt, die zusätzlich zur Leistungssteuerung eingesetzt werden.