DE1813478C3 - Anlage zur gleichzeitigen Herstellung verschieden großer Blöcke beim Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur gleichzeitigen Herstellung verschieden großer Blöcke durch Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stählen, die zwei vertikale Säulen besitzt, auf denen je ein Kokillenhalter mit je einer an ihm befestigten Kokille in horizontaler Richtung schwenkbar sind.

Im Zuge der Weiterentwicklung und Rationalisierung des Elektroschlackenumschmelzverfahrens wird angestrebt, Stahlblöcke herzustellen, die aus mehreren nacheinander eingeschmolzenen Hauptelektroden bestehen. Wenn bei dem Umschmelzprozeß eine Hauptelektrode durch die Wärmeentwicklung der aus ihr austretenden elektrischen Stromes bis auf ein kurzes Reststück abgeschmolzen ist, so muß dieses durch Hochheben des Elektrodenhalters aus der Kokille gezogen werden und gegen eine neue Hauptelektrode ausgetauscht werden. Dieselbe wird sodann durch Senken des Elektrodenhalters in die Kokille eingebracht und abgeschmolzen. Damit während des oben beschriebenen Vorganges des Elektrodenwechsels die in der Kokille befindliche Metallschmelze nicht abkühlt und erstarrt, ist es üblich, sogenannte Hilfselektroden zu verwenden, durch die während dieser Phase ein elektrischer Strom geleitet wird.

Es ist eine Anlage zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen bekannt, die zwei vertikale Säulen besitzt, auf denen je ein je zwei vertikale Schwenkachsen aufweisender, je eine Kokille tragender Kokillenhalter angeordnet ist. Diese Anlage ist in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert und jedenfalls nicht zur Herstellung von verschieden großen Blöcken vorgesehen. ⁶S

In vielen Fällen werden jedoch nicht nur große, aus mehreren nacheinander, eingeschmolzenen Elektroden bestehende Stahlblöcke, sondern auch kleine, lediglich aus einer umgeschmolzenen Stahlelektrode gebildete Blöcke benötigt.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einem extrem niedrigen Aufwand an Aniageteilen eine Anlage zur gleichzeitigen Herstellung von verschieden großen Blöcken durch Elektroschlackenum-3chmelzen zu schaffen, wobei der Raumbedarf der Anlage möglichst gering sein soll. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß an diesen beiden Säulen auch je ein Elektrodenhalter mit je einer an ihm befestigten Abschmelzelektrode vorgesehen sind, wobei in Draufsicht die von einer Säule getragene Abschmelzelektroden und Kokille entlang eines Kreisbogens bewegbar sind, der den Kreisbogen schneidet, entlang dem die von der anderen Säule getragene Abschmelzelektrode und Kokille bewegbar sind und daß vorzugsweise, wie an sich bekannt, je ein Kokillenhalter samt Kokille auch in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Hierbei werden in einer Kokille große, aus mehreren nacheinander eingeschmolzenen Elektroden bestehende Stahlblöcke, hingegen in der anderen Kokille verhältnismäßig kleine, lediglich aus einer umgeschmolzenen Elektrode gebildete Blöcke hergestellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist gekennzeichnet durch drei, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Bodenplatten, auf welchen die durch den Umschmelzvorgang sich bildenden Blöcke aufruhen, wobei der Schnittpunkt der beiden Kreisbögen innerhalb der zwischen den beiden äußeren Bodenplatten angeordneten mittleren Bodenplatte liegt.

Die erfindungsgemäße Anlage wird durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung schematisch abgebildet ist, erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 die betreffende Anlage zum Elektroschlackenumschmelzen von Stahl in Ansicht,

Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 3 einen Seitenriß gemäß oer Linie A-B der F i g. 2. (Ansicht in Richtung des Pfeiles Cj.

In der dargestellten Anlage sind zwei austauschbare Kokillen 10 und 10' vorgesehen, die mit ihren Seitenwangen 11 und 12 auf den beiden gabelförmig angeordneten Armen 21 und 22 je eines Kokillenhubwagens 20 bzw. 20' aufliegen. Die Kokillenhubwagen 20 und 20' sind auf je einer drehbaren, vertikal stehenden im Querschnitt quadratischen Säule 30 bzw. 30' verschiebbar und werden von je einem auf einer Seiltrommel 41 aufwickelbaren Drahtseil 40 gehalten Dasselbe läuft um die am Kokillenhubwagen 20 bzw. 20' drehbar gelagerte Seilrolle 23. Das eine Ende des Drahtseiles 40 ist mit Hilfe der Halterung 32 an der arr oberen Ende der Säule 30 bzw. 30' angeordneten Auflageplatte 31 und das anderen Ende des Drahtseiles an der Seiltrommel 41 befestigt. Die beiden abzuschmelzenden, an ihren oberen Enden eine Verlängerungsstange 51 aufweisenden Elektroden 50 und 50' sind an je einem an der Säule 30 bzw. 30' vorgesehener Elektrodenhalter 60 bzw. 60' angeordnet. Desser Armteil 61 weist an seinem der Säule 30 bzw. 30 abgewandten Ende einen Längsschlitz 62 auf, in den die Verlängerungsstange 51 eingeschoben ist. Diese ist ar ihrem oberen Ende mit einem Bund 52 versehen, der aul dem A.rm 61 aufliegt und infolgedessen ^eiⁿ Herabfaller der Elektrode 50 bzw. 50' verhindert. Weiteres ist aul beiden Seiten des Schlitzes 62 je eine eine annähernc halbkreisförmige Ausnehmung 64 aufweisende Halte

platte 63 am Arm 61 befestigt. Der Bund 52 der Verlängerungsstange 51 ist in diese beiden Ausnehmungen 64 eingehängt, wodurch erreicht wird, daß die Verlängerungsstange 51 nicht aus dem Schlitz herausstellen kann. Der Elektrodenhalter 60 bzw. 50' ist so wie der unterhalb von ihm angeordnete Kokillenhubwagen 20 bzw. 20' auf der Säule 30 bzw. 30' verschiebbar und wird ebenfalls von einem auf einer Seiltrommel 71 aufwickelbaren Drahtseil 70 gehalten. Dasselbe läul; um

abgeschmolzenen Stahls dienende) Schlackenschichte bzw. 54' eintaucht und hierbei ihr Ende den gewünschten Abstand vom Spiegel der Metallschmelze aufweist und daß andererseits die Lage dieses Spiegels relativ -.tür Kokille 10 bzw. 10' unverändert bleibt. Von der von dem einen Pul der benützten (nicht dargestellten) Stromquelle (im allgemeinen Sekundärwicklung eines Transformators) kommenden elektrischen Leitung 120 zweigt je eine elektrische Leitung 121 bzw. h 22 b 122' esehen

aUIWl<-l^^lu"" "-·■ —· - ο .--."- .Hu₁₁ U₁₁, '""6 ■*·" *·"»-■&» j»- »-■··- - —- "

die am Führungsstück 67 des Elektrodenhalters 60 bzw. ίο 12Γ, in welcher ein Schalter 122 bzw. 122' vorgesehen

die am Führg

60' drehbar (.clagerte Seilrolle 65. Das eine Ende des Drahtseiles 70 ist mit Hilfe der Halterung 33 an der am oberen Ende der Säule 30 bzw. 30' angeordneten Auflageplatte 31 und aas andere Ende des Drahtseiles ill 71 bfti Di Höhl d

ist, zu den Verlängerungsstangen 51 der beiden Elektroden 50 und 50' ab. Weiters zweigt von der von dem anderen Pol der Stromquelle kommenden elektrischen Leitung 123 je eine elektrische Leitung 124, 125 d di Bdl 130 140 und 150 ab

70 an der Seiltrommel 71 befestigt. Die Höhenlagen des 15 bzw. 126 zu den drei Bodenplatten 130, 140 und 150 ab. "" ' ' ' ' " Solange eine Elektrode 50 bzw. 50' in der Schlacken

schichte 54 bzw. 54' eintaucht, ist der zugehörige Schalter 122 bzw. 122' so eingestellt, daß der Stromfluß über die elektrische Leitung 121 bzw. 121' zu der

Kokillenhubwagens 20 bzw. 20' und der auf ihm befindlichen Kokille 10 bzw. 10' sowie des Elektrodenhalter 60 bzw. 60' und der an diesem hängenden

Elektrode 50 bzw. 50'lassen sich mit Hilf; der auf der uuei uic cicmm^hc ^uui.g .~. - --

Auflagepiatte 31 angeschraubten beiden Elektro-Ge- ia Elektrode 50 bzw. 50' erfolgt und diese infolgedessen

triebsmotoren 42 und 72, auf deren Wellenstummeln 43 abschmilzt. Wenn sodann das übrigbleibende Reststuck

und 73 die Seiltrommeln 41 und 71 befestigt sind, der Elektrode 50 bzw. 50' zum Zwecke des Elektroden-

verstellen Die beiden Säulen 30 und 30' weisen an ihren wechseis aus der Kokille 10 bzw. 10' gezogen werden

oberen und unteren Enden zylindrische Lagerzapfen 34 muß, wird der Schalter 122 bzw. 122' vorzugsweise

und 35 auf welche in den Lagern 80 und 90 geführt sind. 25 automatisch geöffnet (strichliert dargestellt). Gleichzei-

Die unteren, unmittelbar am Boden befestigten Lager 80 tig wird der Elektrodenhalter 60 bzw. 60' so weit nach

wirken sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, aufwärts bewegt, daß sich das untere Ende des

woeeeen die oberen, von dem Gestell 100 gehaltenen Reststückes der Elektrode 50 bzw. 50' oberhalb der

Meer 90 reine Radiallager sind. An der Oberseite jedes Oberkante der Kokille 10 bzw. 10' befindet. Hieraut

,,nieren Lagers 80 ist ein Zahnkranz 81 befestigt, in jo wird der Armteil 61 des Elektrodenhalters 60 und 60 so

welchen ein Ritzel 36 eingreift. Dieses ist am lange geschwenkt, bis er sich direkt über der

Wellenstummel 38 eines an der Säule 30 bzw. 30' Elektrodenzuführungseinnchtung 170 bzw. 1'« ^De"n-

aneeschraubten Elektro-Getriebemotors 37 aufgekeilt. det, welche neben der äußeren Bodenplatte 130 bzw.

Demgemäß ist es mit Hilfe dieser Elektro-Getriebemo- 150 angeordnet ist. (Der geschwenkte Armteil 61 des

wren 37 möglich, die Säulen 30 und 30' zu verdrehen. 35 Elektrodenhalters 60 bzw. 60' ist in F■ g. 2 «*™a»sOi

Weiters muß erwähnt werden, daß jeder Elektrodenhal- dargestellt.) Sodann wird der Elektrodenha er 60 bzw.

ter 60 und 60' aus einem auf der Säule 30 bzw. 30' in 60' nach abwärts bewegt und das Reststuck der

vertikaler Richtung verschiebbaren Führungsstück 67 Elektrode 50 bzw. 50' von der Buhne 180 bzw. 180 aus

und au einem au* diesem verdrehbaren Armteil 61 vom Elektrodenhalter 60 bzw. 60' abgenommen^«.f der zusammengesetzt ist. Am oberen Rand jedes Armteiles 40 Elektrodenzuführungseinnchtung 170 bzw J70_ ist zu

6IiTSrί Zahnkreuz 60 befestigt, in welchen ein Ritzel diesem Zeitpunkt bereits eine^ neue EMarode ^bzw. HO eingreift. Dieses ist am Wellenstummel 112 eines am
Führungsstück 67 angeschraubten Elektro-Getriebemo-

^U'kÄorfT^

zusammen mi. dem «uf ihnen hängenden Elektroden 50 Lagerblock 176 drehbar !.Lg« An der σbe™ H

Urnschmelzvorgang sich bildenden Metallb.öcke 55 und längere, nur wen.g gegenüber der Vertikalen geneig^ 55' aufruhen. Hierbei liegt das Mittel der einen
Bodenplatte 140 annähernd auf der Vertikalen, welche
durch die Kreisbögen S, und S₂ hindurchgeht, längs der

diesem Zeitpunkt bereits eine neue Elektrode 50 50' vorbereitet. Die beiden Elektrodenzuführungseinrichtungen 170 und 170' weisen je einen winkelförmig ausgebildeten, schwenkbaren Hebel 171 auf, welcher an Wiklk f dm am Boden befestigten

längere, nur wenig gegenüber der Vertikale gg Schenkel 172 des schwenkbaren Hebels 171 in seinen beiden Endbereichen je einen die vorbereitete Elektrode 50 bzw. 50' umfassenden Ring 175 auf. Sobald das

0' Elktdenhal

durch die Kreisbögen Si und 52 hindurchgeht, längs der ae w dzw. ju unnaaavuu.... _fc

die beiden Kokillen 10 und 10' schwenkbar sind. Auf je 55 Reststück der Elektrode 50 bzw. 50' vom Elektrodenhal-

' ^J— —^c" u.,„, cn- _ομ_{1(τρηΓιΓηηι(},_η |_ς, wird der Hebel 171 mit

Reststück der Elektrode 50 bzw. 50 ter 60 bzw. 60' abgenommen ist, wird der Hebel 171 mit Hilfe des in einem Zylinder 179 pneumatisch beaufschlagbaren Kolbens 177 geschwenkt, wodurch die Verlängerungsstange 51 der Elektrode 50 bzw. 50' in i Elkdhlt 60 bzw 60' vorgesehenen

einer Seite dieser Bodenplatten 140 ist eine der beiden anderen Bodenplatten 130 und 150 unter einem der oben angeführten Kreisbögen S, und S₂ liegend,

angeordnet. Unterhalb diesen vorzugsweise aus Kupfer vcnangciungoon..^^ ... „_.

bestehenden Bodenplatten 130, 140 und 150 ist je eine 6o den im Elektrodenhalter 60 bzw. 60' vorgesehenen elektrisch isolierende Zwischenplatte 131, 141 bzw. 151 Schlitz gleitet und die Elektrode 50 bzw. 50' in ihre

vorgesehen. Diese Zwischenplatten 131, 141 und 151 ~ - ^J~— ⁷"^i;n'^l»^r

ruhen auf einem Sockel 160 auf.
Während des Abschmelzvorganges der Elektrode

Schlitz gleitet und die Elektrode 50 bzw. 50 in ihre vertikale Lage kommt. Bezüglich des in dem Zylinder 179 pneumatisch beaufschlagbaren Kolbens 177 sei noch erwähnt, daß dessen Kolbenstange 178 an ihrem

Ed it dm längeren

^n/ i„_r Ai_n

DZW. JW wciuvii "">-

i.«..v.i.__D- j-

Kokille 10 bzw. 10' so verstellt, daß einerseits die Elektrode 50 bzw. 50' in die auf der Metallschmelze schwimmende (zur Reinigung und Abschirmung des

;es der LieKiroae au nuui cmmim, _uuu „^

derselben und der 65 demselben abgewandten Ende mit dem längeren

demselben abgewandten

Schenkel 172 des Hebels 171 und der Zylinder

der Seitenwand 181 gelenkig verbunden ist. (Die in ihrer

vertikalen Lage befindliche Elektrode 50 ist in F i g. 3

strichpunktiert dargestellt.) Der nächste Arbeitsschritt besteht darin, daß sowohl der Elektrodenhalter 60 bzw. 60' und die auf ihm befestigte Elektrode 50 bzw. 50' so weit hochgehoben werden, daß sich das untere Ende derselben oberhalb der Oberkante derjenigen Kokille 10 oder 10' befindet, in welche die betreffende Elektrode 50 bzw. 50' eingebracht werden soll. Bei dieser Aufwärtsbewegung des Elektrodenhalters 60 bzw. 60' wird der am oberen Ende der Verlängerungsstange 51 vorgesehene Bund 52 in die Ausnehmungen 64 der am Armteil 61 befestigten Halteplatten 63 eingehängt. Hierauf wird der Armteil 61 so lange geschwenkt, bis er sich über derjenigen Kokille 10 bzw. 10' befindet, welcher die an ihm hängende Elektrode 50 bzw. 50' zugeführt werden soll. Danach wird der Elektrodenhaiter 60 bzw. 60' so weit nach abwärts bewegt, bis die Elektrode 50 bzw. 50' in die Schlackenschichte 54 bzw. 54' eintaucht und ihr unteres Ende den gewünschten Abstand vom Spiegel der Metallschmelze aufweist oder — wenn mit der Herstellung eines neuen Blockes 55 bzw. 55' begonnen werden soll — bis sich das untere Ende der betreffenden Elektrode 50 bzw. 50' in dem hierfür erforderlichen Abstand von der Bodenplatte 130,140 bzw. 150 befindet. Im Zusammenhang damit ist darauf hinzuweisen, daß stets mit der Herstellung eines neuen Metallblockes begonnen wird, wenn sich die Kokille 10 bzw. 10', in welche die betreffende neue Elektrode 50 bzw. 50' gelangt, oberhalb der äußeren Bodenplatte 130 bzw. 150 befindet. Während der Abwärtsbewegung der Elektrode 50 bzw. 50' wird der Schalter 122 bzw. 122', über den die Stromzufuhr zu derselben erfolgt, vorzugsweise automatisch in eine Schließstellung gebracht. Während die in die Kokille 10 bzw. 10' eingebrachte Elektrode 50 bzw. 50' abschmilzt, wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Kranes eine neue Elektrode 50 bzw. 50' in die Elektrodenzuführungseinrichtung 170 bzw. 170' von oben her eingebracht. Damit die Elektrode 50 bzw. 50' bei ihrer Abwärtsbewegung in die beiden am Hebel 171 vorgesehenen Ringe 175 leicht eingeführt werden kann, sind deren öffnungen nach oben hin konisch erweitert. Sobald sich die neue Elektrode 50 bzw. 50' in der Elektrodenzuführungseinrichtung 170 bzw. 170' befindet, wird der Hebel 171 mit Hilfe des in dem Zylinder 179 pneumatisch beaufschlagbaren Kolbens 177 um den Winkel, dessen Wert vorzugsweise etwa 15° beträgt, in seine frühere Lage zurückgeschwenkt.

In der dargestellten Anlage sind die Säulen 30 und 30', die Kokillenhubwagen 20 und 20', die Elektrodenhalter 60 und 60' sowie die Bodenplatten 130, 140 und 150 in gleichen Dimensionen ausgeführt. Hierbei beträgt der Schwenkwinkel des Elektrodenhalters 60 bzw. 60' von der Elektrodenzuführungseinrichtung 170 bzw. 170' weg gemessen bis zu der jeweils oberhalb der benachbarten äußeren Bodenplatte 130 bzw. 150 befindlichen Kokill« etwa 45° und der Schwenkwinkel des Elektrodenhalter: 60 bzw. 60' ebenfalls von der Elektrodenzuführungsein richtung 170 bzw. 170' weg gemessen bis zu dei oberhalb der mittleren Bodenplatte 140 befindlicher Kokille ungefähr 100°.

Der Vollständigkeit halber ist noch anzuführen, da£ die beiden Kokillen 10 und 10' mittels Wasser gekühli werden, welches durch die zwischen den zylindrischer Innenmänteln 13 und Außenmäntel 14 vorhandenen Hohlräume 15 strömt. Die Zu- und Ableitung des Kühlwassers zu bzw. von diesen Hohlräumen 15 erfolgt mit Hilfe nicht dargestellter, biegsamer Schläuche.

Weiters ist darauf hinzuweisen, daß sowohl die Kokillenhubwagen 20 und 20' als auch die Führungsstücke 67 der Elektrodenhalter 60 und 60' auf jeder ihrer vier Innenwände mit je vier auf Stegen drehbar gelagerten, nicht dargestellten Rollen versehen sein können, um zu erreichen, daß sich die Kokillenhubwagen 20 und 20' bzw. die Elektrodenhalter 60 und 60' leicht auf der zugehörigen Säule 30 bzw. 30' in vertikaler Richtung verschieben lassen. Die Elektrodenhalter 60 und 60' stellen Hubwagen dar, welche sich mit Hilfe von Seilzügen auf Säulen 30 und 30' in vertikaler Richtung verschieben lassen.

In dem vorstehend angeführten Ausführungsbeispiel sind zylindrische Kokillen 10 und 10' erwähnt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch mit anderen, z. B. im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Kokillen durchgeführt werden.

Ferner sei erwähnt, daß es zweckmäßig ist, wenn die Elektroden 50 bzw. 50', die der Kokille 10 bzw. 10' zugeführt werden, falls sich diese oberhalb der zugehörigen äußeren Bodenplatte 130 bzw. 150 befindet, dem Volumen nach (d. h. im Durchmesser u./o. in der Länge) kleiner sind als jene Elektroden 50 bzw. 50', die in die Kokille 10 bzw. 10' eingebracht werden, wenn diese oberhalb der mittleren Bodenplatte 140 liegt.

Gegenüber den bekannten Anlagen zum Elektrodenschlackenumschmelzen bietet die erfindungsgemäße Anlage den wesentlichen Vorteil, daß es durch sie möglich ist, mit lediglich je zwei Elektrodenhaltern und Kokillen sowohl kleine, nur aus einer Elektrode gebildete, als auch große, aus mehreren nacheinander eingeschmolzenen Elektroden bestehende Metallblöcke im wesentlichen gleichzeitig herzustellen, ohne daß für den Vorgang des Elektrodenwechsels eine der bereits erwähnten Hilfselektroden zum Warmhalten der Metallschmelze erforderlich ist. Da bei der gegenständlichen Anlage die Kokillen und die Hauptelektrode auf lediglich zwei Säulen schwenkbar angeordnet sind, ist der Raumbedarf dieser Anlage extrem niedrig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anlage zur gleichzeitigen Herstellung verschieden großer Blöcke durch Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stählen, die zwei vertikale Säulen besitzt, auf denen je ein Kokillenhalter mit je einer an ihm befestigten Kokille in horizontaler Richtung schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an diesen beiden Säulen (30, 30') auch je ein Elektrodenhalter (60, 60') mit je einer an ihm befestigten Abschmelzelektrode (50, 50') vorgesehen sind, wobei in Draufsicht die von einer Säule (30) getragene Abschmelzelektrode (50) und Kokille (10) entlang eines Kreisbogens (Si) bewegba. sind, der den Kreisbogen (S2) schneidet, entlang dem die von der anderen Säule (30') getragene Abschmelzelektrode (50') und Kokille (10') bewegbar sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Kokillenhalter (20, 20') samt Kokille (10,10') auch in vertikaler Richtung verschiebbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch drei vorzugsweise aus Kupfer bestehende Bodenplatten (130, 140, 150), auf welchen die durch den Umschmelzvorgang sich bildenden Blöcke (55, 55') aufruhen, wobei der Schnittpunkt der beiden Kreisbögen (Si, S2) innerhalb der zwischen den beiden äußeren Bodenplatten (130, 150) angeordneten mittleren Bodenplatte (140) liegt.