DE2113521A1

DE2113521A1 - Elektroschlacke-Umschmelzverfahren und Vorrichtung zu dessen Durchfuehrung

Info

Publication number: DE2113521A1
Application number: DE19712113521
Authority: DE
Inventors: Bojko Georgij A; Paton Boris E; Emel Janenko Julij G; Artamonow Wiktor I; Medowar Boris I; Us Wasilij I; Zikulenko Anatolij K; Baglaj Witalij M; Martyn Wiktor M; Bondarenko Oleg P; Iwon Wasilij V; Latasch Jurij W; Pawlow Leonid W; Tschekotilo Leontij W
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1326676A; SE392125B; FR2083466B1; BE764521A; DE2113521C3; FR2083466A1; AT314107B; DE2113521B2

Description

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Institut elektrosvarki imeni E.O. P 36 724/2

Patona Akademii nauk Ukrainskoj SSR .q M"rz 197"

Kiew/UdSSR ^RZ/Br

ELEKTROSCHLACKE-UMSCHMELZVERFAHREN UND VORHICHTiNGEN ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrometallurgie, insbesondere auf Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen von verzehrbaren Elektroden und auf Einrichtungen

der

zur Durchführung dieees Verfahrens und kann bei Erzeugung von Blöcken aus hochwertigem Elektroschlackenmetall angewendet werden«

Bekannt ist ein Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen von verzehrbaren Elektroden in Kokillen, bei dem über dem Elektrosohlackenbad eine Schutz atmosphäre geschaffen wird.

Hierbei wird die Sättigung des umgeschmolzeneα Metalls

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mit schädlichen Beimengungen aus der ümgebungsatmosph&re verhindert, jedoch die erforderliche Entgasung </ej .ifctalli nicht erzielt.

Zur Zeit wird außerdem im Zusammenhang mit der Vergrößerung von nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren erzeugten Blöcken und dementsprechend der Verwendung von gegossenen verzehrbaren Elektroden mit hohem Gehalt an Gasen (O₂, ^Η2»^Ν2^ ^{und scil}ädlichen Beimengungen (S,P u.a.) die Aufgabe gestellt, nicht nur die Sättigung des umgeschmolzenen Metalls mit Gasen aus der Umgebungsatmosphäre, sondern auch den Entgasungsprozeß zu intensivieren, die Reinheit inbezug auf schädliche Beimengungen und nichtmetallische Einschlüsse zu erhöhen, das Metall bt\m Schmelzen nachzulegieren sowie auch die Formung der Blöcke beim Elektroschlacke-Umschmelzen zu verbessern, weil das bekannte Verfahren diese Aufgabe nicht löst.

Im Hüttenwesen ist auch ein Verfahren zur Behandlung •on flüssigem Metall mit Gas bekannt, das im Verblasen (in der Barbotage) der Metallschmelze mit Gasen und mit Pulvern in einem Gasstrom besteht, der in einem gewissen Maße zur Steigerung der Qualität der Schmelze beiträgt. Bei der Barbotage, wird die Schmelze nur in der Nähe des eingeblasenen Stroms durchgemischt, wobei sioh in einzelnen Abschnitten der Schmelze "tote Zonen" bilden, in denen der Prozeß der Entgasung und Reinigung von schädlichen Beimengungen und nichtmetallischen Einschlüssen sowie von leiohtschmelzenden

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üeimengungen (Pl₁ Sn u.a.) nicht intensiv genug verläuft, was zur Verminderung der Qualität der erzeugten χdart.

ZwecK der üirfindung ist die Jintwicicxung eines sciilacke-ümscumeizverf ahreas, das von den erwähnten nachte.Lien frei ist.

L/er üii-findung liegt die Aufgabe zugrunae, aas /erfahren zum KLektroschlacKe-umsciuaelzen von verzehrbaren .al exet roden so zu vervoliicomDinen, ciaii ein intensives xjuxolucuIx-

ren (Drehen) der bcnmeize im ganzen in der lioKixie befindlicheu Schmelzoauvoiumen während ues ganzen bchmeIzVorganges stattfindet, sowie auch Einrichtungen zur i^urcxifüurung aea neuen Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dauurch gelost, aaß im Verfahren zum üiiektroschlac^e-Umscumelzen von verzehrbaren üixektroden Agenzien, wexciie zur Veroesserung uer (Qualität ues Bi beitragen, dex*ax*t in aie feciiiuej.ze eingeoiasen weruen, sie die JDrehuni; uer Sciimeize hervorrufen.

iis ist zweckmäiiig, Agenzien in aen ochxacxcen-ceil aer ochmexze und in den lvietallteil der Schmelze in entgegeugese ten dichtungen einzubiasen.

Zur Ungleichung uex· umiaufguscliwindigiceiten aes »Schxaä- - una des iae~uau.iteixs aex· bchmelze werden die .agenzien

aäiiig in den Schiacxcenteii der Schlacke unter einem Drucke eingebiasen, der icleiner ist ais der uruck aer in

den ivi

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der Schmelze eingeblasenen Agenzien* und zwar um so viele Male, um wieviel das spezifische Gewicht des Metallteils der Schmelze das des .Schlackenteils der Schmelze überschreitet.

Bei großen Abmessungen der Kokille ist es zweckmäßig, im Schmelzbad mehrere Umlaufzonen der Schmelze in waagerechter Ebene durch Einblasen der Agenzien in eine entsprechende Anzahl von Schmelzbadabschnitten/gesondervund in entgegengesetzten Richtungen^n benachbarten Abschnitten)'zu schaffen.

Wünschenswerterweise werden die Agenzien in den Schlacken teil der Schmelze unmittelbar unter die verzehrbaren Elektroden eingeblasen.

Die gestellte Aufgabe wird auoh dadurch gelöst, daß die Kokille zur Durchführung des Verfahrens mit einer Düse zum Einblasen von Agenzien in die Schmelze versehen wird, die als Rohrschlange aus abschmelzbarem Material ausgebildet und innerhalb der Kokille längs deren Wänden gewunden ist.

Zweckmäßigerweise wird die Kokille mindestens mit einer Zusatzdüse ausgestattet, die als Rohrschlange aus abschmelzbarem Material, dessen Schmelztemperatur von der des Materials der Hauptrohrschlange verschieden ist, ausgebildet entsprechend der Hauptrohrschlange angeordnet und dungenhati, die entgegen den Windung der Hauptrohrschlange verlaufen.

Man kann in der Kokille zumindest in eigner Ete^e im Schlackenteil der Schmelze und zumindest in eigner

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.im Metallteil der Schmelze mindestens je eine Düse zum Einführen VD Agenzien in die Schmelze anbringen, die in Form eines in die Seitenwand der Kokille eingebauten Stutzens ausgebildet und deren Längsachse tangential zur Kokillenvjand gerichtet ist.

Es ist zweckmäßig, in den Wänden der Kokille mehrere Gruppen von Stutzen zum Einblasen von Agenzien in. die Schmelze unter unterschiedlichem Neigungswinkel zu den Kokillenwänden einzubauen, welche mehrere, der Anzahl der % Stutzengruppen entsprechende Umlaufzonen der Schmelze in der Kokille mit entgegengesetztem Drehsinn in den benachbarten Zonen erzeugen.

einen

In einer Kokille, die verbreiterten Oberteil aufweist, werden die Düsen zum Einblasen von Agenzien in den Schlackenteil der Schmelze zweckmäßig im Boden des verbreiterten Oberteils der Kokille unmittelbar unter den verzehrbaren Elektroden angebracht.

Zweckmäßigerweise wird der Boden des verbreiterten Ober- ,

teils der Kokille mit abnehmbaren Einsatzstücken versehen, in welche die Stutzen zum Einblasen von Agenzien in den Schlackenteil der Schmelze eingebaut sind.

Es ist zweckmäßig, die Düsen zum Einblasen von Agenzien in die Schmelze mit porösen Einsätzen aus hochschmelzenden Materialien auszustatten.

Uan kann die Kokille vertikal unterteilt aus-

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bilden, die mindestens zwei Abteilungen besitzt, wobei die V/ände der Kokille an der Verbindungsstelle der Abteilungen mit einem hermetisch abgedichteten Hohlraum zu versehen sind, der über einen Spalt mit dem Schmelzbad und über einen Kanal mit der Quelle eines zur Verbesserung der Blockgüte beitragenden Agens in Verbindung steht.

Es ist erwünscht, mindestens eine der den Spalt bildenden Flächen mit Rändelung auszuführen.

Die gestellte Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß die verzehrbare, mit der Düse zum Einblasen von Agenzien in die Schmelze versehene Elektrode eine Düse aufweist, die als eine uw die Elektrode gewundene Rohrschlange ausgebildet ist und aus absαhm©labarem Material besteht.

Zweckraäßigerweise wird die verzehrbare Elektrode mit mindestens einer Zusatzdüse versehen, welche die Form einer Rohrschlange hat, die uw die Elektrode gewunden iat, bei v/ei*

richtung ,ricM^un£

eher db H/indungs entgegen der V/indung* der Hauptrohrschlange verläuft und welche au3 abschmelzbarem Material besteht, dessen Schmelztemperatur sich von der des Materials der

ο
Eauptrhrschlange unterscheidet«,

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung vrn Ausführungsbeispielewund anhand von Zeichnungen erläutert j es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Elektroschlaoke-Umschmelzen mit Kokille, die mit einer Düee in Form einer Rohrschlange versehen ist;

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5?ig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-j.I der Fig. 1;

Fig. 3 eine erfindungsgeraäße Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit Kokille, die mit Düsen in Form von in die Kokillanwand eingebauten Stutzen versehen ist;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit Kokille, die mit Düsen in Form von< > in der Kokillenwand(gruppenweise)>montierten Stutzen versehen ist; ■

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum ElektrO-dnen

schlacke-Umschmelzen mit Kokille, die verbreiterten Oberteil besitzt; >

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit unterteilter Kokille;

Fig. 9 einen Schnitt nach Linie II-IX der Fig. 8; -

Fig. 10 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit verzehrbarer Elektrode, die mit ei-

ner Düse in Form einer Rohrschlange ausgestätet ist;

Fig. 11 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit Kokille, welche zum gleichzeitigen Erschmelzen mehrerer Blöcke bestimmt ist;

Fig. 12 einen Schnitt nach Linie ΙΙΙ-λΙΙ der Fig. 11.

Die Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen (Fig.l) s

_a 0

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bestellt aus einer wassergekühlten üo^iiie 1 unu einem gekahiten untersatz 2, aus Stutzen 3 £ür öie ^u- und Abführun des Kältemittels und einer Düse» welche in Form einer xtohrsciiiange 4· ausgebildet ist ι die innerhalb aar Ho icillef längs deren Wände gewunden ist. Die Rohrschlange 4- besteht aus abschmelzDarein Material und dient zum üinöxasen in den Scnlacicenteil 5 und in den Metall teil 6 der ochmelze^von A&enzien^ die zur Verbessexiing der Qualität von Blöcken beitragen. Als solche Agenzien können z.B. Gase (Ar, lie, N₅» COp u.a.), Gemische aus verschiedenen Gasen (Ar_f+ C^ u.a.), Gas-Puiver-Geiuiöche CAr + CaF₂ u.a.),· Aerosole u.a. verwendet werüent Auiieruem ist die ^iiuüchtung mit einer »Speise«· quelle 7 versehen, die mit einer Klemme au eine verzehrbare iiiiektrode B/und mit der anderen - an den Untersatz 2 angeschlossen ist.

In dex* auf i'ig. 1 wiedergegebenen AusfdhrungsVariante ist eine Kokille?dargestellt, die mit nui* einer Rohrschlange 4· ausgesuatleu ist. £is sind Ausfühiuingsfornien der E'inx^ichtung , mit mehl· als einer Rohrschlange ^möglich. In diesem SPaIx solle* die bindung« der zusätzlichen Kohrschlangen entgegen den Windunguer HauptxOhrschlange verlaufen. Sie sollen aus

abschmeizbarem Material ausgeführt; werden, jedoch ist die Schmelztempex'atur so zu wählen, daß sie sich

von der Schmelztemperatur des Materials der hauptrohrschlange unterscheidet.

. 1 09845/ 1 1 OZ₁

In Fig. 2 ist ein Schnitt II-II der uf Fig. 1 gezeigten Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen dargestellt. Aus dieser Figur ist die Anordnung der Rohrschlange 4 und der verzehrbaren Elektrode 8 "bezüglich der Wände der Kokille 1, sowie auch die Anordnung und die Quersohnittsform der verzehrbaren Elektrode 8 ersichtlich.

In, Fig. 3 ist eine Einrichtung aum Elektroschlacke-Umschmelzen dargestellt, die zum Unterschied von der auf Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform mit Düsen zum Einblasen A des Agens versehen ist, welche als in die Seitenwände der Kokille 1 eingebaute Stutzen 9 ausgebildet sind. Je nach dem Querschnitt der Kokille 1 kann sigh die Anzahl der Stutzen ändern. Pie Stutzen 9 werden sowohl in der Zone des Sohlackante ils 5 als auch in her Zone des Metallteils 6 der Schmelze angebracht. In der auf Fig. 3 und 4 dargestellten Einrichtung sind länge dem Durchmesser der Kokille 1 je vier Stutzen 9 in eigner then· im Schlackenteil 5 und in eigner Eb#ne in der Zone des Schlaokenteils 6 der Schmelze angebracht,

Außerdem sind, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht, die -

Stutzen 9 in die Wände der Kokille 1 tangential in bezug auf diese Wände eingebaut und derart angeordnet, daß die cfv»*cJi diese eingeblasenen Ströme des Agens ein Drehen dee Schlackenteils 5 und des Metallteils 6 der Schmelze in entgegengesetztem Sinn hervorrufen.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen dargestellt, die zur Erzeugung

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-io-

von Blöcken mit großem Querschnitt verwendet wird» In diesem Fall versieht man im Unterschied *u den obenbeschriebenen Ausführung formen der Einrichtungen die Kokille 1 mit Busen zum Einblasen des Agens, welche als in die Wände der Kokille 1 in mehreren Niveaus 10 der Kokille 1 eingebaute Stutzen 11 ausgebildet sind. Der Abstand zwischen den Niveaus 10 wird so gewählt, daß während des ganzen Schmelzvorgangs das Verblasen sowohl des Schlackenteils 5 als auch des Metallteils 6 der Schmelze mit Agenzien stattfindet« Die Stutzen 11 sind zu msiireren (dies näBgt von dem Querschnitt der Kokille ab) Gruppen 12 (Fig. 5) vereinigt^ in denen die Längsachsen der Stutzen 11 untar solchen Winkeln zur Wand der Kokille 1 geneigt sind, daß beim

Einblasen von Agenzien in die Schmelze in ihr

mehrere, der Anzahl der Gruppen 12 entsprechende Umlaufzonen 13 der Schmelze mit gegenläufiger Drehrichtung in benachbarten Zonen 15 gebildet werden. In Fig. 6 sind vier solche Zonen gezeigt.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Einrichtung sum ElektreschlaGke-Umschmelzen mit einer Kokille dargestellt, die einen verbreiterten Oberteil 14 und eine Gruppe von verzehrbaren Elektroden 15» die an &er Peripherie des oberen

es

Teils 14 angeordnet sind, aufweist. In diesem Fall ist^bequem, die als Stutzen 16 ausgebildeten Düsen für die Zuführung des Agens in die Schmelze im Boden 17 des verbreiterten

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Oberteils 14 der Kokille unmittelbar unter den verzehrbaren Elektroden 15 anzubringen. Die Stutzen 16 werden in auswechselbaren Einsatzstücken 18 befestigt, die in den Boden 17 eingesetzt werden. Die Zuführung des Agens zu den Stutzen 16 von der in Fig. 7 nicht dargestellten Quelle erfolgt über eine Verteilereinheit 19 durch Kanäle 20.

Die Anordnung der Stutzen 16 zum Einblasen der Agenzien in den Schlackenteil 5 der Schmelze unmittelbar unter de verzehrbaren Elektroden 15 gestattet es, mit dem Agens nicht nur flüssiges Metall 21, sfcndern auch Tropfen 22 und die an den abgeschmolzenen Stirnflächen der verzehrbaren Elektroden 15 sich bildende dünne Haut 23 des flüssigen Metalls zu behandeln.

Um die Behandlung des Metallteils 6 der Schmelze mit

dem Agens durchzuführen, wird der untere Teil der Kokille zweckmäßig als eine in Fig. 7 nicht dargestellte Sammelleitung ausgeführt, in deren Wänden Düsen für die Zuführung des Agens durch den Spalt zwischen Block und' Innenwand der SammelH-tung in die Schmelze eingebaut sind, wobei diese Düsen als Stutzen ausgebildet werden.

In Fig. 8 ist eine Aue führung s form der Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit unterteilter Kokille dargestellt. In diesem Falle stellen die Düsen für die Zuführung des Agens in den Schlackenteil 5 und den Metallteil 6 der Schmelze Spalten 24 dar, welche an den Verbindungsstellen der Abteilungen. 25 durch die Flächen 26 derselben gebildet

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werden. Die Flächen 26 weisen eine Rändelung 27 (Fig.. 9) auf. In der beschriebenen Konstruktion erfolgt die Zuführung des ■ Agens zu den Spalten 24 von einer (in Fig. 8 und Q nicht dargestellten) Quelle über Kanäle 28 durch hermetisch abgeschlossene Hohlräume 29 in den Wänden der Kokille 1,

In Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit verzehrbarer Elektrode 8 dargestellt, die mit einer Düse zum Einblasen des Agens in den Schlackcnteil 5 der Schmelze versehen ist, welche aus einem abschmelzbaren Material in Form einer Rohrschlange 30 ausgebildet ist, die im Unterschied von der in Fig. 1 und 2 dargestellten Aus führungs form der Einrichtung um die verzehrbare Elektrode 3 gewunden ist.

In Fig. 11 und 12 ist eine Ausfiiunngsform der Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit Kokille 1 dargestellt, die zum gleichzeitigen Erschmelzen mehrerer Blöcke bestimmt ist.

In diesem Fall wird die Kokille im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Einrichtungen mit einem Boden 31 mit ins Innere der Kokille hineinragendem Zentralteil 32 versehen, in welchem eine Schale 33» die als Sammler für den Metallteil 6 der Schmelze dient, sowie Öffnungen 34_;(Fig. 12) vorgesehen sind, welche für die Formung der zu erschmelzenden Blöcke dienen und an der Peripherie dee Bodens 31 angeordnet sind. Düsen zum Einblasen des Agens in die Schmelze, ausgebil-

her

det. als Stutzen 35^ sind in die Wände des <äusragenden Teils

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32 des Bodens 31 in den Höhen eingebaut, die der Lage des Schlackenteils 5 und des Metallteils 6 der Schmelze entsprechen·

Die Einrichtung zum Elektroschlacke-Ümschmelzen, die in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, arbeitet gemäß der Erfindung nach folgendem Prinzip.

Vor dem Beginn des Elektroschlacke-Umschmelzens wird die Kokille 1, die mit einer aus einem abschmelzbaren Material in Form einer Rohrschlange 4 ausgebildet ist, auf den Untersatz 2 aufgestellt. Auf den Untersatz 2 wird auch ein Impfer 36 aufgebracht, worauf in die Kokille 1 die verzehrbare Elektrode 8 eingeführt wird. Hiernach wird der verzehrbaren Elektrode 8 und dem Untersatz 2 elektrischer Strom von einer Speise-quelle 7 zugeleitet. In die Rohrschlange 4 wird ein Agens von einer (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten) Quelle eingeblasen, welches zur Verbesserung der Blockqualität beiträgt, während in den Mantel der Kokille 1 und des Untersatzes 2 ein Kül· i. mittel zugeführt wird. Sodann wird in die Kokille 1 schmelzflüssige Schlacke, die den Schlackenteil 5 der Schmelze (Schmelzbad) bildet, so lange eingegossen,

umc/ de m

bis 2w'ts<hen eier verzehrbaren Elektrode 8 Untersatz 2 elektrischer Strom fließt , was zum Abschmelzen der Elektrode 8 führt.

Die verzehrbare Elektrode 8 wird während des ganzen Schmelzvorgangs mit einer Geschwindigkeit, die seiner Abschmelzgeschwindigkeit gleich i3t, in die Kokille 1 vor-

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geschoben..Je nach dem Abschmelzen der verzehrbaren Elektrode 8 sammelt sich in der Kokille 1 flüssiges I&etall an, welches den Metallteil 6 der Schmelze "bildet, der allmählich zum Block 37 kristallisiert. Während des Schmelzvorganges ..wird der Block 37 angesetzt, der Metallteil 6 und der Schlakkenteil 5 der Schmelze steigen in der Kokille?auf. Hierbei geschieht gleichzeitig mit dem Abschmelzen der verzehrbaren Elektrode 8 auch das Abschmelzen der Rohrschlange 4, die im Inneren der Kokille 1 Uang. der Wände gewunden

ist, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die der Ansteiggeschwindigkeit des Schlacken- 5 bzw. des Metallteils 6 gleich ist. Das aus dem Enäe der Rohrschlange 4, die sioh während des ganzen Schmelzvorganges im Schlackenteil 5 der Schmelze befindet, austretende Agens durchsprudelt den Schlackenteil 5 und teilweise den Metallteil 6 der Schmelze und versetzt zugleich beide Teile um die vertikale Achse der Kokille 1 in Drehung. ·

Dies erlaubt, den Prozeß der Entgasung und Raffination des Metalls des Blocks 37 beträchtlich zu intensivieren.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen arbeitet ähnlich der Einrichtung, die in Fig. 1 und 2 abgebildet ist, mit.dem Unterschied, daß der Block 37 beim Schmelzvorgang aus der Kokille l'mit einer Geschwindigkeit herausgezogen wird, die es dem Schlacken-5 und dem Metallteil 6 der Schmelze gestattet, während des ganzen Schmelzvorganges in der Kokille 1 bezüglich der als

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Stutzen 9 ausgebildeten Düsen zum Einblasen des Agens in einem Hiveau zu verbleiten.

Außerdem, da die Längsachsen der Stutzen 9, welche sich in der Zone des Schlackenteils 5 der Schmelze befinden, entgegen den Längsachsen der in der Zone des Metallteils 6 untergebrachten Stutzen 9 gerichtet sind und in die Wände der Kokille 1 tangential eingebaut sind, ruft das durch diese eingeblasene Agens ein Drehen des Schlacken- 5 beziehungsweise des Metallteils 6 der Schmelze in entgegengesetztem Sinn hervor.

Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen arbeitet analog der Einrichtung, welche in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, mit dem Unterschied, daß das Agens über als Stutzen 11 ausgebildete Düsen eingeblasen wird, die in die 7/ände der Kokille 1 eingebaut und zu vier selbständigen Gruppen 12 vereinigt sind.

Das über die Stutzen 11 geblasene Agens durchperlt und dreht zugleich den Schlacken- 5 und dem«Metallteil 6 der Schmelze, wobei jede Gruppe 12 der Stutzen 11 eine unabhängige Umlaufzone 13 der Schmelze erzeugt. Um ein intensiveres Durchrühren zu ermöglichen, sind die Stutzen 11 in den benachbarten Gruppen 12 derart angeordnet, daß das über diese eingeblasene Agens ein gegenläufiges Drehen der Schmelze in den benachbarten Zonen 13 hervorruft.

Die Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen, welche in Fig. 7 dargestellt und zum Umschmelzen einer Gruppe von

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verzehrbaren Elektroden 15 bestimmt ist, arbeitet ähnlich wie die in Fig. 3 und 4 dargestellte Einrichtung. Jedoch wird in diesem ,Falle das Agens im Laufe des ganzen Schmelzvorganges über Stutzen 16, die sich im Boden 17 des verbreiterten Teils 14 der Kokille befinden, in den Schlackenteil 5 der Schmelze unmittelbar unter die verzehrbaren Elektroden 15 eingeblasen. Die Ströme des eingeblasenen Agens, indem sie in ihrem Weg auf die Tropfen 22 und die dünne Haut 23 des flüssigen Metalls an den abgeschmolzenen Stirnflächen der verzehrbaren Elektroden 15 treffen, zerstb'ren diese und unterziehen sie der Behandlung (Entgassung und Raffination).

Außerdem, da der Boden 17 des verbreiterten Oberteils der Kokille gekühlt wird, bildet sich nach dem Eingießen der Sehlacke in die Kokille auf dem Boden 17 an den Anöidnungsstellen der Stutzen 16 eine poröse Schlackenkruste 38. Das in den Schlackenteil 5 der Schmelze über die Stutzen 16 eingeblasene Agens passiert die Schlackenkruste 38, wird in kleine Teile zerstäubt und durchperlt den Metall- 6 und den Schlackenteil5 der Schmelze sowie die Tropfen 22 und die Haut 24 .des flüssigen Metalls in Form von kleinen Blasen 39, Dies trägt zu einer vollständigen Behandlung der ganzen . Schmelze mit Agens bei, was eine Verbesserung der Qualität des erschmolzenen Blocks 37 herbeiführt.

Die in Fig. 8 und 9 dargestellte Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen arbeitet ähnlich wie die Einrichtung,

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welche in Fig. 3 und 4 abgebildet ist, mit dem Unterschied, daß das Agens in den Schlacken- 5 beziehungsweise den Metallteil 6 der Schmelze in Form von kleinen Blasen am ganzen Umfang der Kokille über Düsen eingeblasen wird, welche als Spalt 24 ausgebildet sind, die mit der (in Fig. 8 und 9 nicht dargestellten) Quelle für das Agens über einen hermetisch abgedichteten Hohlraum 29 und die Kanäle 28 in Verbindung stehen.

Die in Fig. IO dargestellte Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen arbeitet ähnlich wie die Einrichtung, welche in Fig. 1 und 2 abgebildet ist, jedoch wird in diesem Falli/a-'S Agens in den Schlackenteil 5 der Schmelze über eine Düse zugeführt_>} die aus abschmelzbarera Material ausgeführt ist und die Form einer "Rohrschlange 30 hat, die um die verzehrbare Elektrode 8 gewunden ist. Hierbei werden die verzehrbaren Elektrode 8 und entsprechend auch die Rohrschlange 30 während des Schmelzvorgangs ununterbrochen in die Kokille 1 vorgeschoben und es erfolgt deren gemeinsame Abschmelzung.

Die in Fig. 11 und 12 dargestellte Einrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen arbeitet ähnlich wie die Einrichtung, welche in Fig. 3 und 4 abgebildet ist, mit dem Unterschied, daß das A/*ens in den Schlackenteil 5 und den Metallteil 6 der Schmelze über Düsen eingeblasen wird, die als Stutzen 35 ausgebildet sind, welche in die Wände des heraus-

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ragenden Teils 32 des Bodens 31 eingebaut sind..

Das durch die Stutzen 35 geblasene Agens durchperlt und dreht gleichzeitig damit den Metallteil 6 der Schmelze, welcher sich nicht nur in den die Bl.öcke 37 formenden Öffnungen •34, sondern auch in der Schale 33 des Zentralteils 32 des Bodens 31 befindet. Dies trägt zu einer vollkommeneren Behandlung des Metallteils 6 der Schmelze bei, was zur Verbesserung der Qualität der erschmolzenen Blöcke 37 führt.

In den beschriebenen Au sführungs variant en der Einrichtung sind die Stutzen zum Einblasen des Agens in die Schmelze mit porösen Einsätzen 40 (diese sind in der auf TIg. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform der Einrichtung dargestellt) aus schwerschmelzbaren Materialien (beispielsweise aus porösem 7/, Ho u.a.) versehen. Dadurch wird es möglich, das Agens in die Schmelze in Form von kleinen nebeligen Strahlen einzublasen, wodurch die Qualität der Behandlung der Schmelze mit Agens gesteigert wird.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß beim Elektroschlacke-umschmelzen von verzehrbaren Elektroden entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren neben der Barbotage des Agens durch die Schmelze, welche zur Verbesserung der Qualität des Blocks beiträgt, auch noch ein Drehen der Schmelze im ganzen Volumen der Kokille erfolgt, was eine bedeutende Intensivierung des Entgasungsprozesses der Schmelze und deren fünigung von schädlichen Beimengungen, nichtmetallischen Einschlüssen und leichtschmelsenden Beimengungen begünstigt sowie zur Verbesserung der Blockoberfläche beiträgt,

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woduroh letzten Endes die Qualität der erschmolzenen Blöcke erhöht wird.

Das Drehen des Schlacken- und des Metallteils der Schmelze in entgegengesetztem Sinn vergrößert die Berührungsfläche zwischen den Teilen, verlängert den Weg des Agens im Metallteil der Schmelze und trägt zur Erhöhung der Qualität der erschmolzenen Blöcke bei.

Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens werden in der Beschreibung eine Reihe von Einrichtungen vorgeschlagen, die auf der Grundlage von bekannten, beim Elektroschlacke-Umschmelzen zur Verwendung kommenden Einrichtungen ausgeführt sind, welche keine großen Aufwendungen bei ihrer Herstellung erfordern, ^as ebenfalls zu den Vorteilen der vorliegenden Erfindung zu rechnen ist·

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Claims

P 36 724/2

»20- 19. März 1971

RZ/Br

PATENTANSPRÜCHE:

1_β Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen von verzehrbaren Elektroden.mit gleichzeitigem Verblasen der Schmelze mittels Agenzien, die zur Verbesserung der Blockqualität beitragen, dadurch gekennzei c h η e t, daß die Agenzien in die Schmelze derart eingeblasen werden, daß die eingeblasenen Ströme der Agenzien ein Drehen der Schmelze hervorrufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze lehne t, daß die Agenzien in den Schlackent@il (5) der Schmelze und in den Metallteil (6) der Sohmalze in entgegengesetzten Richtungen eingeblasen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,' dadurch gekennzeichnet, daß die Agenzien in den Schlackenteil (5) der Schmelze unter einem Druck eingeblasen werden, der den Druck der in den Metallteil (6) der Schmelze eingeblasenen Agenzien um so viele Male unterschreitet, um wieviel das spezifische Gewicht des Metallteils (6) der Schmelze das spezifische Gewicht des Schlackenteils der Schmelze überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e kennze ichne t, daß im Schmelzbad mehrere Umlaufzonen (13) der Schmelze in waagerechter Ebene dureh^inblasen von Agenzien in eine entsprechende Anzahl von Schmelzbadabschnit-

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ten und<in entgegengesetzten Richtungen^in benachbarten Abuchnitteri^rzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Agenzien in den Schlackenteil (5) der Schmelze unmittelbar unter verzehrbare Elektroden (15) eingeblasen werden.
6. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

mit einer Düse zum Einblasen von Agenzien in die Schmelze "

ausgestattet ist, welche als Rohrschlange (4) aus abschmelzbarem Material ausgebildet ist, die innerhalb der Kokille (l) längs deren Wänden gewunden
7. Kokille nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß sie mindestens mit einer Zusatzdüse versehen ist, die als Rohrschlange aus abschmelzbarem Material, dessen Schmelstemperatur sich von der des Materials der

und

Hauptrohrschlange unterscheidet, ausgebildet entsprechend der Hauptrohrschlange (4) angeordnet ist und Windungen

aufweist, welche entgegen den Windung^der liauptrohrschlange (4) verlaufen.
8. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest in eigner £bene im Schlackenteil (5) Schmelze und zumindest in ei αβτ Ebene im Metallteil (β)

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der Schmelze mindestens je eine Düse zum Einführen von Agenzien in die Schmelze besitzt, die in Form eines in die Seitenwand der Kokille "(l) eingebauten Stutzens (9) ausgebildet und deren Längsachse tangential zur Wand der Kokille (l) gerioh-•tet ist.
9. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

4, dadurch · gekennzeichnet, daß in ihre'n Wänden mehrere Gruppen (12) von Stutzen (11) zum Einblasen von Agenzien in die Schmelze unter verschiedenem 2Teigunsv/inkel zu den Wänden der Kokille (l) vorgesehen sind, welche die Bildung von mehreren, der Anzahl der Gruppen (12) der Stutzen (ll) entsprechenden Umlaufzonen (13) der Schmelze in *der Kokille (l) mit entgegengesetztem Drehsinn in den benachbarten Zonen (13) sicherstellen.
10. Kokille zur Durchführung deq Verfahrens nach Anspruch

5, die einen verbreiterten Oberteil te sitzt, dadurch gekennze ichnet, daß die Stutzen (16) zum Einblasen der Agenzien in den Schlackenteil (5) der Schmelze im Boden (17) des verbreiterten Oberteils (14) der iCokille (l) unmittelbar unter den verzehrbaren Elektroden (15) angebracht sind,
11. Kokille nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (17) des verbreiterten Oberteils (14) der Kokille (l) mit abnehmbaren Eirisatzstücken (18) versehen ist, in welche die Stutzen (16)

zum Einblasen von Agenzien in den Schlackenteil C 5 ) der

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-e eingebaut sind.
12. Kokille nach Ansprüchen 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen zum Einblasen der Agenzien in die Schmelze mit porösen Einsätzen (40) aus hochschmelzenden Materialien versehen sind.
13. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie vertikal unterteilt ausgeführt ist und mindestens zwei Abteilungen (25) besitzt, wobei die Wände der Ko-

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kille (1) an der Verbindungsstelle der Abteilungen einen hermetisch abgedichtete Hohlraum (29) aufweisen, der über einen Spalt (24) mit dem Schmelzbad und über einen Kanal (28) mit der Quelle für das Agens in Verbindung steht, welches zur Verbesserung der Blockqualität beiträgt.
14. Kokille nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Flächen (26), welche den Spalt (24) bilden, eine Rändelung (27) aufweist.

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15. Verzehrbare. Elektrode zur Durchfü.rung des Verfahrens nach Anspruch 1, die mit einer Düse zum Einblasen von Agenzien versehen ist, dadurch gekenn zeich net," daß die Düse In Form einer um die Elektrode (8)

gewundenen Rohrschlange (30) und aus abschmelzbarem Material besteh!-.
16. Verzehrbare Elektrode nach Anspruch 15, d a 109845/11(H

durch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer Zusatzdüse versehen ist, <ln Form einer um

die Elektrode (8)- gewundenen Rohrschlange^ , wobei ihre ,richtung .richtung

Windung entgegen der Windung^der Haaptr ohr schlange (30) verläuft und wobei sie aus abschmelzbarem Material besteht, dessen Schmelztemperatur sich von der des Materials der Hauptrohrschlange unterscheidet.

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