DE1906115C3 - Vorrichtung zur Herstellung hohler, insbesondere aus Stählen bestehender Blöcke nach dem Elektroschlackenumschmelzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung hohler, aus Metallen, insbesondere aus Stähien bestehender Blöcke nach dem Elektroschlackenumschmelzverfahren, mit auf einer Säule in vertikaler Richtung verschiebbaren Hubwagen, wobei an einem Hubwagen durch zwei Arme eine wassergekühlte, ringförmige Kokille und an einem anderen, oberhalb angeordneten Hubwagen durch einen mit dem einen Pol der benützten Stromquelle verbundenen Haltering die abzuschmelzenden Elektroden befestigt sind.

Es ist ein Vakuum-Lichtbogenofen bekannt, bei dem der zur Bildung des im entstehenden Metallblock gewünschten Hohlraumes dienende Dorn von unten her in einen flüssigkeitsgekühlten Schmelztiegel ragt und mit in Zylindern hydraulisch beaufschlagten Kolben hochheb- und absenkbar ist. Wenn man diesen Ofen in etwas abgewandelter Form zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen verwendete, so würden sich vor allem die Nachteile ergeben, daß die betreffende Anlage eine verhältnismäßig große Bauhöhe aufwiese, in ihrem Aufbau kompliziert wäre und daß es große Schwierigkeiten bereitete, den Dorn aus dem jeweils gebildeten Metallblock herauszuziehen.

Weiters ist eine Vorrichtung zur Herstellung hohler, aus Metallen bestehender Blöcke nach dem Stranggießverfahren bekannt, die eine flüssigkeitsgekühlte Kokille und einen auf einem Teil seines Längsbereiches von derselben umgebenen Dorn aufweist, der mittels eines Zwischenstückes an der Kokille befestigt ist. Wenn man diese Vorrichtung in etwas abgewandelter Form zum Elektroschlackeumschmelzen von Metallen verwendete, so würde sich der Nachteil ergeben, daß es große Schwierigkeiten bereitete, den Dorn aus dem von ihm gebildeten Loch herauszuziehen.

Bei einer ebenfalls bekannten, zur Herstellung von Hohlblöcken nach dem Elektroschlackenurnschmelzverfahren dienenden Vorrichtung ist innerhalb einer flüssigkeitsgekühlten Kokille ein zweiteiliger Kern vorgesehen, der aus einem zylindrischen Sandkörper und einem diesen praktisch spielfrei umgebenden, flüssigkeitsgekühlten Schutzmantel besteht. Der gegenüber dem Sandkörper in axialer Richtung verschiebbare Schutzmantel dient lediglich dazu, eine unerwünschte Berührung zwischen der auf der Metallschmelze schwimmenden Schlacke und dem Sandkörper zu verhindern. Der allein im Metallblock die Bildung eines Hohlraumes bewirkende Sandkörper und die Kokille liegen auf der gleichen Bodenplatte auf und sind daher während des Umschmelzvorganges nicht relativ zueinander verstellbar. Diese Vorrichtung ergibt den Nachteil, daß für jeden mit ihr herzustellenden Hohlblock ein neuer Sandkörper erforderlich ist

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und eine im Aufbau einfache Vorrichtung zu schaffen, bei der zur Herstellung von Hohlblöcken nach dem Elektroschlakkenumschmelzverfahren keine Sandkörper erforderlich sind und bei der es keine Schwierigkeiten bereitet, den aus Metall bestehenden Dorn aus dem gebildeten Loch herauszuziehen. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß an einem oberhalb des Elektrodenhubwagens angeordneten, dritten Hubwagen durch einen Armteil ein wassergekühlter hohler, einteiliger, nach unten hin konisch verjüngter, vorzugsweise mit dem anderen Pol der Stromquelle verbundener metallischer Dorn befestigt ist.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor, welches in der Zeichnung schematisch abgebildet ist Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die betreffende, zur Herstellung hohler Stahlblöcke vorgesehenen Vorrichtung in Ansicht,

F i g. 2 die gleiche Vorrichtung in Draufsicht
Koaxial zu der zylindrischen Gießformwand U der Kokille 10 ist der nach unten hin konisch zusammenlaufende, hohle, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Dorn 30 angeordnet. In den zwischen Kokille 10 und Dorn 30 vorhandenen Ringraum ragen mehrere, parallel zum Dorn angeordnete, gleichzeitig abschmelzbare stabförmige Elektroden 50 von oben hinein. Diese weisen gleiche, vorzugsweise kreisförmige Querschnitte auf und liegen in gleichen Abständen voneinander auf einem zu dem Dorn 30 konzentrischen Kreis. Die Elektroden 50 sind an den auf der Oberseite des Halteringes 61 vorgesehenen Klemmen 62 mit Hilfe der Schrauben 63 auswechselbar befestigt

Der Dorn weist an seinem oberen Ende einen zylindrischen Einspannbolzen 31 auf, welcher mittels der beiden Schrauben 43 an der an dem Armteil 41 vorgesehenen, einen Längsschlitz 42' aufweisenden Hülse 42 festgeklemmt ist. Der Armteil 41 und der Haltering 61 (an welchem die Elektroden 50 hängen) sind an je einem Hubwagen 40 bzw. 60 befestigt. Die Kokille 10 liegt mit ihren Seitenwangen 14 und 17 auf den beiden gabelförmig angeordneten Armen 21 und 25 des Kokillenhubwagens 20 auf und wird auf diesem durch die Zapfen 22 in der richtigen Lage festgehalten. Alle drei Hubwagen 20, 40 und 60 lassen sich vorzugsweise mit Hilfe von (nicht dargestellten) Seilzügen auf der im Querschnitt quadratischen Säule 70

bo in vertikaler Richtung verschieben. Infolgedessen ist es bei der Herstellung längerer Blöcke 80 möglich, während des Abschmelzvorganges der Elektroden 50 die Höhenlagen derselben und der Kokille 10 so zu verstellen, daß einerseits die Elektroden 50 in die auf der

hi Metallschmelze 81 schwimmende (zur Reinigung und Abschirmung des abgeschmolzenen Stahls dienende) Schlackenschichte 82 eintauchen und hierbei ihren Enden den gewünschten Abstand vom Spiegel der

Metallschmelze 81 aufweisen und andererseits — außer während der Anfangsphase des Abschmelzvorganges — die Lage dieses Spiegels relativ zur Kokille 10 unverändert bleibt Da der Dorn 30 und die Kokille 10 auf verschiedenen Hubwagen 40 und 20 angeordnet sind, ist es auch während des Umschinelzvorganges möglich, den Dorn 30 in Richtung seiner Längsachse a-b relativ zur Kokille 10 zu verstellen. Dieser Umstand ist von besonderer Bedeutung, da bei der Herstellung längerer rohrartiger Blöcke 80 einerseits zu Beginn des ι ο Abschmelzvorganges sowohl die Kokille 10 als auch das untere Ende des Domes 30 auf der horizontal angeordneten Bodenplatte 90 aufliegen müssen und es andererseits wichtig ist, daß sich (wie in der Zeichnung dargestellt) das untere Ende des Domes 30 um ein beträchtliches Stück oberhalb des unteren Endes der Kokille 10 befindet, sobald der Spiegel der Metallschmelze 81 in der Kokille 10 eine bestimmte Höhe erreicht hat, damit sich der gebildete hohle Metallblock 80 leicht von dem Dom 30 ablösen kann.

Bei der Herstellung kurzer hohler Blöcke wird die Kokille 10 nicht von der Bodenplatte 90 abgehoben und liegt demgemäß während des ganzen Umschmelzvorganges auf derselben auf. Von dem einen Pol der benützten (nicht dargestellten) Stromquelle (z. B. Sekundärwicklung eines Transformators) führt eine elektrische Leitung 100 zu dem Haltering 61 (mit welchem die Elektroden 50 elektrisch leitend verbunden sind), wogegen der andere Pol der Stromquelle mit dem Dorn 30 ebenfalls durch eine elektrische Leitung 101 3<i verbunden ist. Während des Abschmelzvorganges werden die Kokille 10 und der Dorn 30 mittels Wasser gekühlt. Durch einen (nicht dargestellten) biegsamen Schlauch, den Rohrstutzen 23 und die im Arm 21 des Kokillenhubwagens 20 sowie in der Seitenwange 14 und am Außenmantel 12 der Kokille 10 vorhandenen Kanäle 24, 15 und 16 wird Kühlwasser in den zwischen Außenmantel 12 und Gießformwand 11 der Kokille 10 vorhandenen Hohlraum gleitet Sobald das Kühlwasser diesen Hohlraum 13 von unten nach oben durchströmt hat, wird es durch die in der Seitenwange 17 der Kokille 10 sowie im Arm 25 des Kokillenhubwagens 20 vorhandenen Kanäle 18 und 26, den Rohrstutzen 27 und einen (ebenfalls nicht dargestellten) biegsamen Schlauch abgeleitet. Überdies wird durch einen (nicht dargestellten) biegsamen Schlauch, den am Einspannbolzen 31 seitlich vorgesehenen Rohrstutzen 32, den im Einspannbolzen 31 vorhandenen Kanal 33 und das konzentrisch zur Längsachse a-b des hohlen Domes 30 angeordnete Innenrohr 34 Kühlwasser zum unteren Ende des Domes 30 geleitet. Das Kühlwasser fließt sodann durch den am unteren Ende des Innenrohres 34 befestigten, bis zur Außenwand 30' des Domes 30 reichende Axialschaufeln 36 aufweisenden (ruhenden) Leitapparat 35, wird von diesem in Rotation versetzt und durchströmt hierauf den zwischen Außenwand 30' und Innenrohr 34 vorhandenen Hohlraum 37 von unten nach oben, wobei sich die einzelnen Flüssigkeitsteilchen annähernd auf Schraubenlinien bewegen. Die Ableitung des Kühlwassers erfolgt durch den am oberen Ende des Domes 30 vorgesehenen Rohrstutzen 36. In der Zeiteinheit wird so viel Kühlwasser durch die beiden Hohlräume 13 und 37 der Kokille 10 und des Domes 30 geleitet, daß dort das Kühlwasser Strömungsgeschwindigkeiten aufweist welche zur Erzielung eines hohen Wärmedurchganges ausreichen. Zur Erhöhung des Wärmedurchganges kann in dem Hohlraum 13 der Kokille 10 eine schraubenförmige gewundene (nicht dargestellte) Führungswand (Leitblech) vorgesehen sein, welche bewirkt daß das Kühlwasser im gesamten Höhenbereich der Kokille 10 mit einer verhältnismäßig großen Strömungsgeschwindigkeit nach Schraubenlinien entlang der Gießformwand 11 strömt Auch im Hohlraum 37 des Domes 30 kann anstelle des Leitapparates 35 eine dem gleichen Zweck dienende schraubenförmig gewundene Führungswand vorgesehen sein.

Das Kühlwasser entzieht der in der Kokille 10 infolge des Abschmelzvorganges gebildeten Metallschmelze 81 durch die Gießformwand 11 einerseits und die Außenwand 30' des Domes 30 andererseits so viel Wärme, daß bei der mit verhältnismäßig kleiner Geschwindigkeit erfolgenden Aufwärtsbewegung der Kokille 10 nur erstarrter Stahl bei deren unteren Öffnung austritt Dieser bildet einen festen, hohlen Block 80, welcher auf der horizontal liegenden, aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Bodenplatte 90 mit seiner Unterseite aufliegt

Die mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten hohlen Blöcke 80 sind rohrartig und im Querschnitt kreisringförmig. Es ist jedoch auch möglich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung andere Querschnittsformen aufweisende hohle Blöcke herzustellen, wenn entsprechend geformte Kokillen bzw. Dorne verwendet werden. Weiters ist darauf hinzuweisen, daß anstelle mehrerer, parallel zum Dorn 30 angeordneter, gleichzeitig abschmelzbarer stabförmiger Elektroden 50 auch jeweils eine rohrartige (vorgegossene), während des Abschmelzvorganges den Dorn umfassende Elektrode verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es hohle, aus Metallen, insbesondere aus Stählen bestehende, einen hohen Reinheitsgrad aufweisende Blöcke in besonders rationeller Weise nach dem Elektroschlackenumschmelzverfahren herzustellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung hohler, aus Metallen, insbesondere aus Stählen bestehender Blöcke nach dem Elektroschlackeumschmelzverfahren, mit auf einer Säule in vertikaler Richtung verschiebbaren Hubwagen, wobei an einem Hubwagen durch zwei Arme eine wassergekühlte, ringförmige Kokille und an einem anderen, oberhalb angeordneten Hubwagen durch einen mit dem einen Pol der benützten Stromquelle verbundenen Haltering die abzuschmelzenden Elektroden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oberhalb des Elektroden wagens (60) angeordneten dritten Hubwagen (40) durch einen Armteil (41) ein wassergekühlter hohler einteiliger, nach unten hin konisch verjüngter metallischer Dem (30) befestigt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (30) mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist.