DE2121439C3 - Verfahren zum Umschmelzen von Blöcken mittels Plasmastrahlen - Google Patents

Description

^vorteilhaft erfolgt das Umschmelzen der Randschicht des Blockes unter Relativdrehung oder hin- und hergehender Drehbewegung des Blockes, der Koki.le und des Sehmelzbades relat.v zu den Plasmastrah en

,, Zum Umschmelzen von flachen Barren wird vor-

zugsweise den Plasmabrennern entlang den Seitenwan-

d»n des Barrens unter Konstanthaltung des Abstanries

zu diesen eine hin- und hergehende Bewegung erteilt

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfah-

rens besieht gemäß der Erfindung dann, daß während des Umschmelzens der Randschicht des Blockes /u dem Formmantel durch Eingaben eines Legierungsmetalls auf das Schmelzbad ein Legieren des den 1-ormmantel bildenden Werkstoffes erfolgt.

Zur Entfernung von nichtmetallischen Einschlüssen an der Grenzfläche /wischen dem Schmelzbad und dem ungeschmolzenen Kern wird vorteilhaft auf das Schmelzbad ein Flußmittel aufgegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es. Blöcke herzustellen, deren ungeschmolzener Kern mit

eineWst daiauf haftenden äußeren Randschicht von schädlichen Beimengungen gereinigten und

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umschmelzen von Blöcken mittels mehrerer unter einem spitzen Winkel auf den umzuschmelzenden Block gerichteter Plasmastrahlen.

Aus der US-PS 3 4% 280 ist ein derartiges Verfahren zur Raffination von Stahl durch Umschmelzen in einem Plasmabogen bekannt, der die Umschmelzelektrode durch Strahlung und Konvektion so erwärmt, daß diese »chmilzt und in Form von Tropfen in das .Schmelzbad flüssigen Metalls in der Kokille übergeht, wobei diesem Schmelzbad ein Flußmittel zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Umschmcken von Blöcken mittels mehrerer unter einem spitzen Winkel auf den umzuschmelzenden Block gerichteter Plasmastrahlen anzugeben, das die Herstellung von Blöcken ermöglicht, die einen ungeschmolzenen Kern und eine darauf festhaftende äußere Randschicht aus umgeschmolzenem und raffiniertem Metall besitzt.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß diese Plasmastrahlen mit einer solchen Energie auf den sich benenfalls auch zusätzlich legierten Metall besteht.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schemalisch den Längsschnitt durch eine Umschmelzanlage zur Durchführung des erfindungsgemußen Piasmalichtbogen-Umschmelz.verfahrens zur Herstellung zylindrischer Blöcke mit iiner umgeschmol/encn äußeren Randschicht,

F i g. 2 schematisch den Längsschnitt durch eine Um schmclzanlage zur Herstellung flacher Blöcke.

F i g. 3 einen Schnitt HI-III der F i g. 2.

Fig. 4 schematisch eine Umschmelzanlage ?ur Durchführung des erfindungsgemäßen Plasmalichtbogen-Umschmelzverfahrens für die Herstellung von Blöcken mit einer während des Umschmelzvorganges lcgici ien Außenschicht.

Der abschmelzende metallische Rohblock (Fig. 1) wird un der Impfscheibe 2 in einer sich in einer hermetisch abgedichteten Kammer 4 befindlichen Kokille 3 angeordnet. Im folgenden wird die äußere Randschicht des Rohblockes 1 mittels Plasmabrennern 5 abgeschmolzen, wobei sich ein dünnflüssiges Schmelzbad 6 bildet, dessen Spiegel an der Außenseite durch die Wand 7 der Kokille 3 und an der Innenseite durch den ungeschmolzenen Kern 8 des Rohblockcs 1 begrenzt ist, und wobei der Rohblock I mit dem Fortschreiten des Aufschmelzen der äußeren Randschicht und deren Formung durch die Kokille 3 gezogen wird.

Der ausgezogene Pfeil zeigt die Zugrichtung des Rohblockes. Das Plasmalichtbogen-Umschmelzen des Blockes 1, und das Aufrechterhalten eines dünnflüssi* gen Sehmelzbades 6 wird durch die Wärme der von den Plasmabrennern 5 erzeugten Plasmastrahlen erreicht.

Zur Erhaltung einer gleichen Schichtdicke des Form-

mantels »us umgeschmoUenen Metall am ganzen Umfang eines zylindrischen Blockes 9 wird der Kokille 3 mit der Impfscheibe 2 und dem Rohblock I im Umichmel/.vorgfing eine Drehbewegung um die Längsach· ie der Kokille 3 verliehen, deren Richtung durch punktierte Pfeile angedeutet ist.

Zur Vereinfachung der Konstruktion der Umichmelzanlage bezüglich der Wasser- und Elektroenergie/ufuhr zur Kammer 4 kann die Drehbewegung der Kokille 3 mit der Impfscheibe 2 und dem Rohblock 1 durch eine hin- und hergehende Drehbewegung ersetzt werden.

Um eine gleichmäßige Schichtdicke des Formman-IeIs aus umgeschmolzenem Metall auf einem flachen Block 10 (F i g. 2, 3) zu erhalten, wird den Plasmabrennern 5 beim Umschmelzvorgang eine hin- und hergehende Bewegung verliehen, wobei der Abstand zwiichen den Plasmabrennern 5 und dem Block IO unverinden bleibt. Die Richtungen der hin- und hergehen den Bewegung sind in F i g. 3 durch Pfeile angegeben.

Zum Legieren des Metalls der aufgeschmolzenen Randschicht auf dem Rohblock 1 (F i g. 4) v. ird auf den Spiegel des Schmelzbades 12 ein Legierungsmetall gegeben.

Legierungsmetall 13 wird als Schüttgut mit Hilfe eines Dosierapparates 14 zugeführt. Das Legierungsmetall in Form von Stangen 15 wird durch einen Mechanismus 16 zugeführt.

Der Dosierapparat 14 wird auch für die Zuführung eines Flußmittels in das Bad benutzt.

Das Flußmittel dient hier zur Reinigung des Metallblockes von unmetallischen Einschlüssen an der Grenze des flüssigen Metalls und des ungeschmolzenen Keines.

Die Dicke der umgeschmolzenen Schicht des Blokkes wird durch Änderung der Leistung der Plasmabrenner 5 und der Ziehgeschwindigkeit des Rohblockes durch die Kokille 3 geregelt.

Bei der Herstellung eines zylindrischen oder flachen Blockes ...'ird dab geschmolzene Metall im Schmelzbad 6. 12 zur Entfernung von Sauerstoff aus dem Metall mit einem wasserstoffhaltigen Gas bearbeitet, oder es wird auf das Metall ein stickstoffhaltiges Gas /um Legieren des Metalls mit Stickstoff gegeben.

Die Regelung der Gasatmosphäre kann sowohl durch Änderung der Zusammensetzung des den Plasmabrennern zugefühiten plasmabildcnden Gase als auch durch Druckänderung in der Umschmelzanlage verwirklicht werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein Umschmelzen von Rohblöcken aus Stählen und Legierungen durch Ziehen der Rohblöcke durch eine gekühlte Kokille durchgeführt unter Bildung eines Fort.iman- tels auf diesen mittels Aufschmelzen der äußeren Randschicht unter Beibehaltung des ungeschmolzenen Kernes des Rohblockes.

Das Umschmelzen erfolgte mit Hilfe der mit Gleichoder Wechselstrom in einer Atmosphäre aus Argon,

»5 Helium, Wasserstoff und deren Gemischen arbeitenden Plasmabrenner.

Zusammen mit dem erhitzenden Plasma kann dem Metall legierender Stickstoff einverleibt werden. Während des Umschmelzens können auf den Badspiegel

ao auch feste Legierungsmetalle und ein Flußmitte! aufgegeber, werden. Der Verbrauch an Elektroenergie und plasmabildendem Gas pro -onne Blockgewieht ist zwei- bis dreimal geringer gegenüber den üblichen Plasmulich t bogen-Umschmelzverfahren.

Durch Umschmelzen nach dem erfindungsgemaßen Verfahren lassen sich Blöcke herstellen, die aus einem !»!geschmolzenen Kern und einer äußeren Randschicht aus unigeschmolzenem, bei der Umschmelzung legiertem Metall bestehen.

Die Haftung des FormmanicK aus der umgeschmolzenen Schicht auf den Kern ist ausgezeichnet.

Das Metall enthkh in der Verbindungszone und in der Außenschicht keine schädlichen Beimengungen. IaIIs öci Rohblock in einer Atmosphäre aus Argon, Hehum. Wasserstoff und deren Gemischen umgeschmol-/en wurde.

Bei dem Umschmelzen des Rohblockes in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre wurden Blöcke erhalten, deren Randschicht mit Stickstoff legiert war, wahrend der Kern des Blockes keinen Stickstoff enthielt. Die Blöcke wiesen eine ebene Oberfläche ohne Risse auf. die keiner Bearbeitung vor der plastischen Deforma tion bedurfte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: dall

1. Verfahren zum Umschmelzen von Blöcken mittels mehrerer unter einem spitzen Winkel auf den umzuschmelzenden Block gerichteter Plasmastrahlen dadurch gekennzeichnet, daß diese Plasmastrahlen mit einer solchen Energie auf den sich in eine Kokille erstreckenden Block gerichtet werden, daß nur die äußere Randschicht des Blokkes abgeschmolzen und zwischen dem ungeschmolzenen Kern des Blockes und der Kokillenwand ein Schmelzbad gebildet wird, das nach Impfung in bekannter Weise bei kontinuierlichem Durchziehen des Blockes durch die Kokille mit einer dem Abschmelzen der Randschicht entsprechenden Geschwindigkeit zu einem den ungeschmolzenen Kern des Blockes umhüllenden Formmantel erstarrt.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Umschmelzen der Randschicht des Blockes unter Relativdrehung oder hin- und hergehender Drehbewegung des Blockes, der Kokille und des Sehmelzbades relativ zu den Plasmastrahlen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschmelzen von flachen Barren den Plasmabrennern entlang den Seitenwänden des Barrens unter Konstanthaltung des Abslandes zu diesen eine hin- und hergehende Bewegung erteilt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da(3 während des Umschmelzens der Randschicht des Blockes zu dem Formmantel uurch F.ingeben eines Legierungsmetalls auf das Schmelzbad ein Legieren des den Formmantel bildenden Werkstoffes erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehender, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hntfernung von nichtmetallischen Einschlüssen an der Grenzfläche zwischen dem Schmelzbad und dem ungeschmolzcnen Kern auf das Schmelzbad cm Flußmittel aufgegeben wird.

in einer Kokille erstreckenden Block gerichtet werden, nur die äußere Randschicht des Blockes abge- und zwischen dem ungeschmolzenen Kern des Blockes und der Kokillenwand ein Schmelzbad ge- bildet wird, das nach Impfung tn bekannter Weise bei kontinuierlichem Durchziehen des Blockes durch die Kokill" mit einer dem Abschmelzen der Randschicht entsprechenden Geschwindigkeit zu einem den ungeschmolzenen Kern des Blocks umhüllenden Formman-