DE1925484B2

DE1925484B2 - Vorrichtung zur beheizung einer metallschmelze waehrend einer vakuumentgasung mittels sich nicht verbrauchender stroemungsmittelgekuehlter, koaxialer elektroden

Info

Publication number: DE1925484B2
Application number: DE19691925484
Authority: DE
Inventors: Serafino M. Media Pa. DeCorso (V.StA.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1969-05-20
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1972-04-13
Also published as: DE1925484A1

Description

kanni, doch ergibt deren Anwendung in Verbindung mit den übrigen Merkmalen der vorliegenden Erfindung eine besonders günstige Ausgestaltung der Elektrode, welche eine besondere Ausnutzung der Aufheizwirkung zuläßt.

Unter Bezug auf die Zeichnungen werden nunmehr nachstehend drei bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

F i g. I einen schematischen Axialschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 3 einen schematischen Axial-Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ein Vakuumgefäß 1 auf, welches beispielsweise in der dargestellten Form als Vakuumheber-Gefäß ausgeführt sein kann. Das Vakuumgefäß 1 ist durch einen Deckel mit Isolationseinsatz 2 vakuumdicht verschlossen, durch welch letzteren sich zwei koaxial ineinander angeordnete, sich nicht verbrauchende Elektroden 3 und 4 erstrecken. Die innere, zylindrisch dargestellte Elektrode 3 wird durch Abstandshalter 5 aus hitzebeständigem isolierendem Werkstoff in koaxialer Stellung mit Bezug auf die äußere Elektrode 4 gehalten, welch letztere einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Die beiden Elektroden 3 und 4 und das Vakuumgefäß 1 sind über Leitungsanschlüsse 6, 7 und 8 an ein Stromnetz angeschlossen, so daß sich zwischen den Elektroden 3 und 4 einerseits und der in dem Vakuumgefäß 1 befindlichen Metallschmelze 9 andererseits Lichtbogen 10 und 11 ergeben. Mindestens die Elektrode 4 kann einen Strömungsmittelkanal 12 aufweisen, welcher in an sich bekannter Weise ein Kühlmittel aufnimmt. Außerdem ist in der Spitze mindestens der Elektrode 4 eine Feldspule 13 angeordnet, mittels welcher der zwischen dieser Elektrode und der Metallschmelze 9 gezogene Lichtbogen 11 in Umlauf versetzt wird. Die zur Evukuiming des Vukuumgefüßes 1 dienende Vakuumpumpe ist mit P bezeichnet.

Das in F i g. 2 in schematisier Aufsicht dargestellte abgewandelte Ausführungsbeispicl einer erfhidungsgemäßen Vorrichtung weist drei ineinander koaxial angeordnete Elektroden 14, 15 und 16 innerhalb eines Vakuumgefäßes Γ auf, welche über Stromleitungen 17, 18 und 19 an ein Drehstromneiz 20 angeschlossen sind. Zur gegenseitigen Isolation und gegenseitigen Abstandshalterung der Elektroden 14, 15 und 16 dienen jeweils Abstandsringe 21, 22 und 23 aus feuerfestem, isolierendem Werkstoff.

Fig 3 zeigt eine in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Anordnung nach Fig. 1 ähnliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Jeweils einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern, jedoch mit Strichindex bzw. Doppel-Strichindex bezeichnet. Das Vakuumgefäß 1" ist als Form zur Herstellung von Barren 2* ausgebildet. Der herzustellende Barren 24 wird im Maße seiner Fertigstellung nach unten aus der Form 1" abgezogen und trägt an seiner Oberseite die Metallschmelze 9'. Die InneneleHrode 3' und die sie koaxial umgebende Außenelektrode 4' sind nicht durch isolierende Abstandsringe, sondern durch eine gemeinsame Halterung 25 aus Isoliermaterial in gegenseitigem Abstand gehalten und die Außenelektrode 4' wird durch einen Isolierring 2' innerhalb des Vakuumgefäßes 1" gehalten. Dadurch wird zwischen der Innenelektrode 3' und der Außenelektrode 4' ein Ringkanal 26 gebildet, in welchen eine Zuleitung 27 einmündet, über welche von oben her Zusatzwerkstoff 28 in Pulverform in die Metallschmelze 9' eingeführt wird. Die Innenelektrode 3' weist eine an sich bekannte Längsmittelbohrung 29 auf, an welche eine zur Vakuumpumpe/³ führende Vakuumleitung 30 angeschlossen hi. pie Innenelektrode 3' ist über einen Stromanschluß 6' an den einen Pol und die Außenelektrode 4' ist über einen Stromanschluß T an den anderen Pol eines Stromnetzes angeschlossen, so daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Lichtbogen 31 zwischen den beiden Elektroden gezogen wird. Mittels einer Feldspule 13' kann dieser Lichtbogen 31 in Umlauf versetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ten Vorrichtung nur unvollkommen erfüllt. Während Patentansprüche· die beiclen erstgenannten Bedingungen bei der he- H ' kannten Vorrichtung in einigermaßen befriedigendem Maße gelöst sind, muß bei dieser Vorrichtung wegen

1. Vorrichtung zur Beheizung einer Metall- 5 der koaxialen Anordnung der beiden Elektroden schmelze während einer Vakuumentgasung mit- übereinander im Interesse der angestrebten Wärmelels sich nicht verbrauchender, strömungsmittel- konzentration die Metallschmelzenoberfläche möggekühlter, koaxialer Elektroden, dadurch ge- liehst klein gehalten werden, wodurch aber die angekennzeichnet, daß zwei oder drei Elektro- strebte große Entgasungsgeschwindigkeit beeinträchden (3, 4 bzw. 3', 4' bzw. 14, 15, 16), zwischen io tigt wird.

denen untereinander oder zwischen jeder von Demgemäß soll durch die Erfindung die Aufgabe

ihnen und der Schmelze (9) ein Lichtbogen (10, gelöst werden, bei einer Vorrichtung der eingangs 11 bzw. 31) gezogen wird, ineinander angeordnet dargekgten allgemeinen Bauart eine große, dem Vasind. kuum ausgesetzte Metallschmelzenoberfläche zu er-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 möglichen, ohne daß die gleichzeitig angestrebte kennzeichnet, daß eine Feldspule (13, 13'), welche Wärmekonzentration auf das Schmelzgut in irgendeinen Lichtbogenumlauf innerhalb des Elektro- einer Weise beeinträchtigt wird, denoberflächenbexeiches (3, 4 bzw. 3', 4^ er- Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die zeugt, im Inneren des Elektrodenkörpers (4 bzw. Erfindung eine Vorrichtung zur Beheizung einer Me-4') nahe der Elektrodenspitze angeordnet ist. 20 tallschmelze während einer Vakuumentgasung mittels

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge- sich nicht verbrauchender, slrömungsmittelgekühlter, kennzeichnet durch einen Kanalraum (26), über koaxialer Elektroden, welche gemäß der Erfindung welchen zu erschmelzendes Material (28) dem dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei oder drei Elek-Bereich des Lichtbogens (31) zugeführt wird. troden, zwischen denen untereinander oder zwischen

25 jeder von ihnen und der Schmelze ein Lichtbogen gezogen wird, ineinander angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung er-

möglicht es, die Meiallschmelzenoberfläche größer

als bei bekannten Vorrichtungen zu machen und

30 trotzdem eine sehr große Hitzekonzentration auf das

Schmelzgut zu richten, wobei es gleichgültig ist, ob

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be- der Lichtbogen zwischen den Elektroden selbst oder heizung einer Metallschmelze während einer Va- zwischen diesen und der Schmelzgutoberfläche gekuumentgasung mittels sich nicht verbrauchender, zogen wird. Außerdem ergibt sich durch die erfinströmungsmittelgekühlter, koaxialer Elektroden. 35 dungsgemäße Elektrodenanordnung ein besonders

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der einfacher Aufbau einer solchen Ent^psungsvorrichbritischen Patentschrift 871 715 beschrieben. Diese tung.

bekannte Vorrichtung weist ein Vakuumgefäß auf, Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine

innerhalb welchem die in einem wassergekühlten derartige Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß Schmelztiegel von der Form eines aufrecht stehenden 40 eine Feldspule, welche einen Lichtbogenumlauf innerZylinders befindliche Metallschmelze die eine Elek- halb des Elektrodenoberflächenbereiches erzeugt, im trode bildet, während als andere Elektrode eine über Innern des Elektrodenkörpers nahe der Elektrodender Metallschmelze vertikal angeordnete, wasserge- spitze angeordnet ist.

kühlte Elektrode mit ringförmigem Querschnitt vor- Aus der britischen Patentschrift 871 715 ist es be-

gesehen ist. durch deren Längsmittelkanal der zu er- 45 reits bekannt, einen Lichtbogenumlauf um die Achse schmelzende Werkstoff vorzugsweise in Pulverform der Elektrodenspitze herum dadurch zu erzielen, daß in das Vakuumgefäß eingeführt wird. Bei der bekann- mittels einer um die Vakuumkammer herumgelegten ten Vorrichtung erfolgt also der Lichtbogenübergang Feldspule ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird, zwischen der Vertikalelektrode einerseits und der Me- Abgesehen davon, daß eine um die Vakuumkammer tallschmelze andererseits. So herumgelegte Feldspule wegen ihres verhältnismäßig

Bekanntlich soll bei der Vakuumentgasung von großen Radialabstandes von der Elektrode auf eine Metallschmelzen eine vorzeitige Überhitzung der Me- große Stromaufnahme ausgelegt werden muß, ist lallschmclze vor Beginn des Entgasungsvorganges auch eine Beeinflussung der Metallschmelze durch vermieden werden, ferner soll die Lichtbogenbildung ein solches Spulenfeld nicht immer erwünscht. Die vom Elektrodenmaterial und von der Elektrodenform 55 erfindungsgemäße Anordnung der Feldspule in der möglichst unabhängig sein, weiterhin soll die dem Elektrodenspitze ergibt einerseits eine bessere Stcue-Vakuum ausgesetzte MetBllschmelzenoberfläche rung des Lichtbogenumlaufes, zum anderen ermogmogtichst groß sein, wobei trotzdem eine Wirme· licht sie eine Auslegung der Feldspule auf geringere abfuhrung aus der Metallscnmelze möglichst vermie- Stromstarken und außerdem ist bei solcher Feld· den werden soll, und schließlich sott die Oeschwin- 60 spulenanordnung die Einwirkung des Spulenfeldes digkeil des Entgasung»Vorganges möglichst hoch sein auf die Metallschmelze nahezu gleich Null, obwohl (s. beispielsweise Aufsatz von Helmut Knüppel. trotzdem sich eine bessere Aufheizwirkung ergibt. Kart Brotzmann, Karl RU11iger und Arnulf In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine D i e η e r »Beheizungsfragen bei der großtechnischen derartige Vorrichtung durch einen Kanalraum ge· Entgasung von Stahlschmelzen«, erschienen in 8j kennzeichnet. Über welchen zu erschmelzendes Ma· »Stahl und Eisen«, Jahrgang 79 (1959), Nr. S vom teriat dem Bereich des Lichtbogens zugeführt wird. 5. Mttrz 1959). Diese sich teilweise gegenseitig aus· Eine derartige Kanalanordnung ist an sich ebenfalls Achließenden Bedingungen werden bei der bekenn· bereits aus der britischen Patentschrift 871 715 be·