DE2001256A1

DE2001256A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Bloecken

Info

Publication number: DE2001256A1
Application number: DE19702001256
Authority: DE
Inventors: Ploeckinger Dr Erwin; Kuehnelt Dr Gert
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Priority date: 1969-01-20
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1970-07-30
Also published as: FR2028729B1; US3820587A; DE2001256B2; FR2028729A1; LU60198A1; JPS5013217B1; US3916978A; CH524413A; BE744684A; SE421877B

Description

Gebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft in \7ien Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus Metallen, insbesondere aus unlegierten oder legierten Stählen mit guter Primärkristallisation, geringer Blockseigerung und niedrigem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen.

Hierfür sind Vorrichtungen bekannt, die im wesentlichen aus einer unten verschlossenen Kokille sowie einer oder mehreren in diese von oben absenkbaren, abschmelzbaren oder nicht abschmelzbaren Elektroden bestehen, die an eine Stromquelle angeschlossen sein können. Y/enn bei der Herstellung eines Stahlblockes die beispielsweise aus Gußeisen bestehende und ohne Zuhilfenahme eines besonderen flüssigen oder gas- . förmigen Kühlmittels abkühlende Kokille mit geschmolzenem Stahl gefüllt und dessen freie Oberfläche mit einer flüssigen Schlackenschicht bedeckt ist, kann nach dem Prinzip der Blockschopfheizung durch Stromzufuhr zu den in die flüssige Schlakkenschichte eintauchenden Elektroden der unmittelbar darunter befindliche oberste Teil der .'tahlschmelze solange erwärmt und dadurch flüssig gehalten v/erden, bis vom Boden her der grüßte Teil zu einem festen Block erstarrt ist. Die auf diese ',/eise gebildeten Blöcke v/r-isen gegenüber den in herkömmlichen Kokillen gegossenen kürzere, durch Einschlüsse und Hohlräume unhomogene und daher unverivendbare Köpfe und reringere Schwindungshohlräune in ihrem oberen Teil auf.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der obere, zur Aufnahme der auf der Stahlschmelze schwimmenden flüssigen Scnlakkenschicht bestimmte Kokillenteil feuerfest ausgekleidet. Diese Auskleidung ist aber dem Angriff der Schlacke und der Stahlschmelze ausgesetzt und erfordert häufige Erneuerung und damit hohe Instandhaltungskosten, Außerdem verändert di"; He!/auslösung von Bertandteilen der feuerfesten A.-skleiäuiig -ΐ:^:-·3 chemische Zucarnmensetzung der mit ihr in L~:./\'_: v.'-T'.-y ttiherüer. flünsigen Schlacke und verunreirigt die er surrende t- ;uhl-

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schmelze durch nichtmetallisch- e Sinnchlüsse. Diese Nachteile verstärken sich bei starker Strom- bzw, ^v/i^;.rr.ezu':'uhr über die Schlacke soweit. da ^η· -schließlich die Zerstörung der Auskleidung ir kurzer Zeit v.nzulärri ^e Ausmaße erreicht, solche bekannte '■' λ '^ich tungen rind d-:her nur zur Aufnahme geringer Ht rom- b:⁷,v/. ".'h'rmerierren gee irret, die zu einer durchgreifenden. Gef ügebeeirr.'lui'ung nicht ausreichen v/ürden.

Der --rfindung liegt die Au^-abe zugrunde, die genannten !"achte j Ie durch besser geeignete Vorriel" tunken zu vermeiden, in denen trotz Zuführung wesentlich größerer Stromnengen von mindestens 120 "~\'h je t Gewicht der erstarrenden Stahlschmelze und der dadurch oder durch anderweitige ^ne -giezufuhr erreichten hohen Aufheizunr; der flüssigen Schlaekendeclce bzw. der darunter befindlichen Iletall- oder Stahlschmelze über ein möglichst /rroße.n Querschnitt derselben die Abtragung insbesonders derjenigen Kokilleninnenflächen, die von der flüssigen Schlakkenschicht berührt v/erden, nur gering sind.

Erfindungrgemäß v/ird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannter. Art dac irch gelost, daß die nicht durch I'lüssigkoi ten gekühlte Kokille nit einem Aufsatz für die Aufnahme der auf der Stahlschmelze schwimmender flüssigen Schlakkenschicht versehen ist, 'essen ',Vände durch ein geeignetes Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit gekühlt sind. Sobald die Kokille dieser Vorrichturr mit der'Stahlschmelze und der gekühlte Aufsatz mit der flüssigen Schlacke gefüllt ist, bedeckt den die flüsrrire Schlacke begrenzenden Teil der zumeist metallischen Innenwand des Aufsatzes infolge der Kühlung ihrer Außenseite eine erstarrte Schlackenschicht. Zwischen der sehr heißen flüssigen Schlacke und der Innenwand des Aufsatzes besteht dahe keine direkt^ Berührung. Dadurch entfällt auch der Angriff der Schlacke auf die Innenwand der Aufsatzes und die chemische Veränderung der Schlacke oder die Verunreinigung der Stahlschmelze in der Kokille.

^ine andere Ausführung der erfindunrsgem^;;ßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dm?, der zur Aufnahme der flüssigen Schlacke vorgesehene Aufsatz aus einem z.B. metallischen,

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allenfalls im Inneren mit Lritflocher, verre! oren do^nelv/andigen Hohlkörper "besteht, wobei der Zwischenraun zwischen den Außen- und Innenwänden Ein- und Austri ttr.stutsen für die Kühlflüssigkeit aufweist. Nachstehend wird die er^indunrnrer.äße Vorrichtung na einem Ausführunr^'e? spiel näher erläutert, das auf der Zeichnung im Längsschnitt schematisch ci^rrertellt ist.

An der z.B. aus Gußeisen bestehenden. Ie i?lich der umgebenden Atmosphäre ausgesetzten d.h. nicht durch ein besonderes Mittel, z.B. eine ^lürrigkeit, gekühlten Kokille 10 ist ein A 3atz 20 befestigt, der aus miteinander verschweißten Hetallblechen, z.B. aus Stahl oder aus einem anderen Werkstoff, besteht. An der oberen Kante des Aufsatzes 20 ist eine rinrc-. förmige Verteilerkaniner 22 angebracht, in der sich eine Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, befindet. Die Verteilerkammer 22 ist an die Flüssigkeitszuleitung 21 angeschlossen und weist entlang ihrer Unterseite Austrit^r.-'^fr-unren 23 oder Sprühdüsen für den Austritt der Kühlfiürsi r-keit geg^n die Außenreite der Wand 26 des Aufsatzes 20 auf. An der Unterreite des Aufsätzen ist für die herabrinnende Kühlflüssigkeit eine Saimnelrinne 24 angebracht, die mit der Abflußleiϊν.τ.ιτ 25 ir. Verbindung steht.

Die Kokille 10 ruht auf einer Bodenplatte 40 und ist reren diese abgedichtet, damit sie "beiir. Gießen eines Blocken, bei-. spielsweise aus Stahl, bis zum obere}! Rand gefüllt weret^n kann, ohne daß Stahl an der Bodrnfu^e austritt. Der A'Jfsnts 20 Bchließt ebenfalls dichtend an den oberen Kokillenrnrd ar., so daß über dem Stahlspiegel vorrrrchr.olzene Schlacke e^nrerosspr. werden kann. Die Aussätzwände Fir.d auf der jimer.seite r.it einer Schicht 51 aus erstarrter Schlacke bedeckt, die zufcl.-f der Kühlung der Außenseite auch während s.'ir.er 7.rwürrunr öer ""!".ε-sigen Schlacrienschicht 50 r.ittels ötron- oner anderweitiger Energiezufuhr nicht auf schmelzbar ist und z:. ischen dieser ur.d der Wand eine feste Trennschicht oildet.

• Über der Kokille 10 sind heb- ;md senlibar eine oder r.ehrere · abachmelzbare Elektroden 60 in die über den 3tahlspie~el befind-

\ liehe Schlackenschicht absrnkbar nr.~eOraclit. Eine V'echselstror.-quelle 70 ist an die "Elektrode 'C ei2:erneits und ar.dererseixs

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an die Bodenplatte 40 und somit an den Block 30 so angeschlossen, daß durch das Eintauchen der Stromkreislauf durch die Schl.vckenschicht 50 geschlossen ist und diese infolge der Y/iderntandserwärmung auf hoher Temperatur gehalten und dem Block während der Erstarrung Warne zugeführt werden kann. Die Stromquelle und alle Zuleitungsteile dieses Kreislaufes sind entsprechend einer Energiezufuhr von mindestens 120 O/h/t Blockgewicht bei 30 bis 100 Volt Spannung bemessen, die zur Erreichung des hohen Reinheitsgrades und ein in allen Bereichen des Blockes dichtes und seigerungsfreies Gefüge erforderlich ist.

Nach einem anderen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind über der Kokille und dem Aufsatz eine oder mehrere nicht abschmelzbare Elektroden heb- und senkbar derart angeordnet, daß der Stromkreislauf durch Absenken bia zur Berührung der Elektrode mit der flüssigen' Schlacke geschlossen v/erden kann und auf diese V/eise deren Widerstandserwärnmng bewirkt wird. Ebenso können andere Einrichtungen, wie z.B. Plasmabrenner, oder andere Energiezuführungen zur Erwärmung der Schlaclcenabdeckung anstelle der Stromzufuhr über Elektroden vorrerehen sein.

I.Iit Hilfe der erfindungsgenüßen Vorrichtung hergestellte Stahlblöcke weisen nach der Erstarrung an allen Stellen eine gute Primarkristnllisat j on, vollkommen dichtes Gefüge sowie einen reringen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen auf. Kitteln dieser Vorrichtung lassen sich z.B. durch Regelung der Errtarrungs~eschvindig¹.:eit Blöcke herstellen, die in der axialen Blockzone ^rei vor. der. bekannten V-Seigerungen sind.

'.Venn die Kokille in einer Grube oder in einem Vakuumbehälter angeordnet werter, coil, empfiehlt es sich, den metallischen Kokilloncufsatz aus einem dopr>elwardigen. allenfalls im Inneren nit Lei tf] ^H eher. f> ^;ie durchströmende -'lüsrigkei t versehenen Hohlkörper aun:; i::l^or,. Auch in rl ie sen '''all genügt eine Schweißkonstruktion z~-c Stahlblechen. Die Leitflächen sind dann vorteilr.rfterv/eise so npiralerförr.ig angeordnet, daß das Kühlwasser die .Inr.enw^rce des Aufsatzes vor. unten nach oben im vesentl" eher er.ti-^n-" einer Schraubenlinie mit ausreichender

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Geschwindigkeit umströmt. Me doppelwandige Ausbildung des Aufsatzes bietet den Vorteil, daß die Ableitung des Kühlwassers nicht an ein natürliches Gefälle gebunden ist, sondern die Leitungen beliebig, z.B. durch die './and des Vakuumgefäßes hindurchgehend, verlegt sein können.

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Claims

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Patentansprüche:

1 . Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus iletallen, insbesondere aus unlegierten oder legierten Stählen mit guter i'rimL'.rkrio tallisation. geringer Tlockseirerung und niedrigem !ehalt an ni chtinetall' sehen !Einschlüssen, die aus einer nicht f lüsri gkeitsgekühlton, unten verschlossenen Kokille zur Aufnahme einer Stahlschmelze und einer oder mehreren in diese von oben absenkbaren, abschr.el/,baren oder nicht abschmelzbaren, an eine Stromquelle anreschlosrener Elektroden oder anderweitigen Einrichtungen zur Energiezufuhr, v/ie z.B. Plasmabrenner oder dergleichen, besteht dadurch g kennzeichnet, daß die nicht flüssigkeitsgekühlte Kokille (10) mit einem zur Aufnahme einer auf der Stahlschmelze schv/imr.enden. durch eine mittels der absenkbaren Elektroden zugeführten Strommenge von mindestens 1 2OkWh je t Stahlgev/icht oder eine andere Energiezufuhr stark aufgeheizten Schlackenschicht (50) mit einem Aufsatz (20) versehen ist, dessen 7,'ände (26) au Men durch eine Flüssigkeit oder ein nnderos κ^:\· Inittel gekühlt und innen infolge dieser Abkühlung während des Gießens und Erstarrens der Stahlschmelze mit einer erstarrten Schlackenschicht bedeckt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der außen gekühlte Aufsatz (20) mit einer ringförmigen Verteilerkammer (22) vers· hen ist, die regen die Außenseite der Aufsatzwände (.26) gerichtete Austrittsöffnungen (23) oder Spritzdüsen für die Kühlflüssigkeit und an seiner unteren Kante eine ringförmige Sammelrinne (24) für die Ableitung der Kühlflüssigkeit aufv/eist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Aufsatz (20) aus einem doppelwandigen, allenfalls zv/ischen den doppelten Wänden mit Leitflächen versehenen/ Hohlkörper gebildet ist, der Ein- und Austrittsstutzen für ein Kühlmittel bzw. eine Kühlflüssigkeit aufweist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle, alle Zuleitur.rsteile und die Elektroden für eine Energiezufuhr von mindestens 120 kWh/t Blockgewicht bei 30 bis 100 V Spannung bemessen sind.

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5. Vorrichtung" nach den Ansprüchen 1 bis 3· dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Energiezufuhr, "z.B. durch Plasmabrenner öder dergleichen mindestens für die Aufnahme einer der Erwärmung durch 120 k".Vh/t Blockf;ev/icht äquivalenten Energiener.^e bemecsen Bind.

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