DE2126993A1

DE2126993A1 - Consumable electrode - with integrally cast end piece

Info

Publication number: DE2126993A1
Application number: DE19712126993
Authority: DE
Inventors: Guenter Walter Vielstich
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1971-06-01
Filing date: 1971-06-01
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2126993C3; DE2126993B2

Abstract

The clamping end piece is cast integrally with the electrode in a cavity provided for it in an insert of the bottom of the electrode casting mould. The method does away with the need for machining and fitting a separate component. The electrodes are used in electro-metallurgical melting processes.

Description

"Verfahren zur Herstellung von Abschmelzelektroden für elektrometallurgische Prozesse I)ie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Abschmelzelektroden für elektrometallurgische Prozesse aus schmelzflüssigem Metall durch Blockguß in einer Form, wobei die Abschmelzelektroden mit mindestens einem Ansatz zur formschlüssigen Halterung in einer Elektrodeneinspannvorrichtung ausgestattet sind."Process for the production of consumable electrodes for electrometallurgical Processes I) The invention relates to a method for producing consumable electrodes for electrometallurgical processes from molten metal by ingot casting in a shape, wherein the consumable electrodes with at least one approach for form-fitting Holder are equipped in an electrode jig.

Es ist bekannt, Abschmelzelektroden dadurch mit einem Ansatz für die kraft- und/oder formschlüssige Halterung in einer Elektrodeneinspannvorrichtung zu versehen, daß man einen vorgeformten Ansatz, auch als "Stub" bezeichnet, an der fertigen Elektrode durch einen Schweißvorgang befestigt. Eine solche Maßnahme ist sehr aufwendig, da sichrgestellt sein muß, daß die Schweißverbindung unter allen Umständen den mechanischen Beanspruchungen durch die große Elektrodenmasse standhält.It is known to create consumable electrodes with an approach for the non-positive and / or form-fitting holder in an electrode clamping device to provide that you have a preformed approach, also referred to as a "stub", on the manufacture Electrode attached by a welding process. Such Measure is very expensive, since it must be ensured that the welded connection under all circumstances the mechanical stresses caused by the large electrode mass withstands.

Elektrodengewichte von 20 und mehr Tonnen sind dabei keine Seltenheit. Obwohl der angescnweißtezStub bei rechtzeitiger Beendigung des Abschmelzens der betreffenden Elektrode unter Umständen mehrfach verwendet werden kann, stellt er dennoch ein relativ teueres Bauteil dar, weil es durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden muß. Sowohl bei ein- als auch bei nehrfacher Verwendung des gleichen Stubs besteht jedoch immer die Gefahr, daß die Achse des Stubs nicht mehr mit: der Elektrodenachse identisch ist und insbesondere zu ihr unter einen Winkel verläuft. An dieser Stelle liegt eine weitere UnzAlänglichkeit dieser Maßnahme.Electrode weights of 20 tons and more are not uncommon. Although the welded-on stub, if the melting of the The electrode concerned can be used several times under certain circumstances nevertheless it is a relatively expensive component because it is machined must be made. Both for single and multiple use of the same Stub, however, there is always the risk that the axis of the stub is no longer with: the The electrode axis is identical and in particular runs at an angle to her. At this point there is another inadequacy of this measure.

Es gehört ebenfalls zum Stande der Technik, am Ende eines Gußblocks, der als Absohmelzelekürode Verwendung finden soll, selbst durch einen spanabhebenden Vorgang eine Einspannmöglichkeit zu erzeugen. Naturgemäß wiederholt sich dieser Vorgsng bei jeder Elektrode, und zwar durch Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine. Es ist auch schon versucht worden, auf die aanabhebende Bearbeitung des Elektrodenendes zu verzichten, und die prismatische oder zylindrische Elektrode in einer rein kraftschlüssigen Elemavorrichtung aufzunehmen. Dies bedingt jedoch außerordentlich große und schwere KlemmLvorrichtungen. An die Genauigkeit der Einspannung können hierbei -schoz deswegen keine großen Anforderungen gestellt werden, weil die Elektrodenoberfläche durch den Gießvorgang nicht ausreichend glatt und eben ist. Es ist auch schon versucht worden, an das Elektrodenende ein Gewinde, insbesondere ein Kegelgevinde, anzudrehen. Auch hierbei ergeben sich erhebliche Probleme, schon allein wegen der Schwierigkeiten bei dem Transport und der Handhabung der schweren Elektrode.It is also part of the state of the art, at the end of an ingot, which is supposed to be used as a decalciner, even by a cutting tool Process to generate a clamping option. Naturally, this repeats itself This is done on each electrode by machining it on a machine tool. Attempts have also been made to remove the electrode end to do without, and the prismatic or cylindrical electrode in a purely frictional connection To include elementary device. However, this requires extremely large and heavy Clamping devices. The accuracy of the clamping can therefore -schoz no great demands are made because the electrode surface is through the casting process is not sufficiently smooth and level. It has already been tried been to turn a thread, in particular a cone thread, on the electrode end. Here, too, there are considerable problems, if only because of the difficulties when transporting and handling the heavy electrode.

Schließlich- ist es sich schon bekannt, ein vorgefertigtes Einspannende durch den Blockaufbau selbst mit dem Block zu vereinen. Zu aiesem Zwecke wird das vorgefertigte Einspannende in einer zentralen Öffnung der Bodenplatte einer Kokille so befestigt, daß das Einspannende um ein geringes Maß in den Kokilleninnenraum hineinragt. In der Kokille wird nun unter Verwendung einer bereits vorhandenen Abschmelzelektrode ein Umschmelzvorgang durchgeführt, bei dessen Beginn die Oberfläche des Einspannendes unter der Wirkung der zugeführten Schmelzenergie aufschmilzt und so mit dem in Bildung begriff enden Block vereint wird. Es handelt sich hierbei jedoch um keinen Gieß- sondern um einen Schmelzvorgang, der allein jur die sichere Verbindung von Einspannende und Restblock sichere Gewähr bietet.Finally, it is already known, a prefabricated clamping end through the block structure itself with the block unite. To this Purpose is the prefabricated clamping end in a central opening in the base plate a mold attached so that the clamping end to a small extent in the mold interior protrudes. An existing consumable electrode is now used in the mold a remelting process is carried out, at the beginning of which the surface of the clamping end is carried out melts under the effect of the supplied melt energy and so with the in formation term ends block is united. However, this is not a casting but rather a melting process, which alone jur the secure connection of the clamping end and the rest of the block offers a secure guarantee.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren ansugeben, durch welches eine Abschmelzelektrode mit einem zuverlässig befestigten Einspannende versehen wird, ohne daß es hierzu eines vorgefertigten Einspannendes mit nachfolgenden Schweißarbeiten oder komplizierten mechanischen Bearbeitungsvorgängen bedarf.The invention is based on the object of specifying a method through which a consumable electrode with a reliably attached clamping end is provided without this being a prefabricated clamping end with subsequent Welding work or complicated mechanical processing operations is required.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ansatz bzw. das -inspannende zusammen mit dem Block durch Ausgießen eines Hohlraumes in der Form hergestellt wird. Dies bedeutet, daß der Ansatz durch den gleichen Gießvorgang wie der Block selbst hergestellt wird. Die Verbindung ist außerordentlich homogen und besitzt infolgedessen eine nicht zu übertreffende nechanische Festigkeit, Zusätzliche Arbeitsgänge sind nicht erforderlich, und man hat es in der Hand, dem An-Satz jede beliebige Form zu geben, die gießtechnisch denkbar ist s hängt dabei lediglich von der Genauigkeit der Form ab, inwieweit die hchaen von ansatz und Block mit einander übereinstimmen. Diese Notwendigkeit ist bei Elektroschlacke-Umschmelz-Verfahren deswegen gegeben, weil die Abschmelzelektrode in vielen ällen nahezu den gesamten Querschnitt der Kokille ausfüllen .uß, so daß nur ein sehr enger Ringraum zwischen Elektrode und Kokille verbleibt. Schon geringe Exzentrizitäten haben schädliche Auswirkungen auf das Endrodukt.The task at hand is carried out in the case of the procedure described at the beginning solved according to the invention in that the approach or the -inspannende together with the block is made by pouring a cavity in the mold. This means, that the approach is made by the same casting process as the block itself. The connection is extremely homogeneous and consequently does not have one Mechanical strength to be surpassed, additional operations are not required, and it is up to you to give the onset any shape you like, the casting technique is conceivable s depends only on the accuracy of the shape, to what extent the hchaen of approach and block match with each other. That need is given in electroslag remelting processes because the consumable electrode in many cases almost the entire cross-section of the mold fill .uß, so that only a very narrow annular space remains between the electrode and the mold. Already minor Eccentricities have harmful effects on the end product.

Der Ansatz der Ab'schmelzelektrode kann dabei einen prismatischen oder zylindrischen Querschnitt erhalten, so daß eine kraftschlüssige Einspannung möglich ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Abschmelzelektrode mit einem sochen Ansatz, welcher mindestens eine Ausnehmung für den Eingriff einer Elektrodeneinspann-Vorrichtung besitzt. Insbesondere ist daran gedacht, daß der Ansatz einen T-förmigen Querschnitt besitzt, wobei das querliegende Profil mit zwei hakenförmigen Binspannelementen zusammenwirken kann.The attachment of the melting electrode can be prismatic or cylindrical cross-section, so that a force-fit clamping is possible. However, a consumable electrode with a is particularly advantageous Such approach, which has at least one recess for the engagement of an electrode clamping device owns. In particular, it is thought that the approach has a T-shaped cross section possesses, the transverse profile with two hook-shaped bin clamping elements can work together.

Zum Zwecke der Herstellung eines Ansatzes für den Eingriff einer formschlüssigen Einapann-Yorrichtung wird gemäß der -weiteren Erfindung vorgeschlagen, daß die Gießform eine im-Bereich des Bodens angeordnete, mit dem Forminnenraum in Yerbindung si.ehendg nach unten erweiterte Ausnehmung besitzt.For the purpose of producing an approach for the engagement of a form-fitting Einapann-Yorrichtung is proposed according to the -other invention that the mold one arranged in the area of the bottom, in connection with the interior of the mold, see also Has extended recess downwards.

Diese Ausnehmung kann durch-zwei- oder mehrteilige, flüssigkeitsgekiihlte Formteile gebildet werden, die einzeln in radialer Richtung von der Elektrodenachse abzlebar sind. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, die nach unten erweiterte Ausnehmung aus einem hitzebeständigen, mechanisch leicht zer- l störbaren Material herzustellen, welches einen Einsatz für die Gießform bildet. Ein solcher Einsatz ist billig herzustellen und belastet die Herstellkosten der Elektrode weniger er als die Verwendung einer mehrteiligen Dauerform mit beweglichen wassergekühlten Formteilen. ß Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Gießfom sowie Varianten der hierdurch hergestellten Abschmelzelektroden und eine Einspannvorrichtung hierfür seien nachfolgend anhand der Piguren 1 bis 4 näher beschrieben.This recess can be liquid-cooled by two or more parts Molded parts are formed, which are individually in the radial direction from the electrode axis are removable. However, it is particularly advantageous to use the recess that is widened downwards made of a heat-resistant, mechanically easily destructible material, which forms an insert for the casting mold. Such an insert is cheap to manufacture and puts less of a burden on the manufacturing cost of the electrode than using one multi-part permanent form with movable, water-cooled molded parts. ß An exemplary embodiment of the method according to the invention and the associated Gießfom and variants of consumable electrodes produced in this way and a clamping device therefor are described in more detail below with reference to Piguren 1 to 4.

Es zeigen: Figur. 1 einen Längsschnitt durch eine wassergekühlte Gießtorm während des Gieß- und Erstarrungsvorgangs der Elektrode, Figur 2 eine zylindrische Abschmelzelektrode mit prismatischem Ansatz, Figur 3 eine prismatische Abschmelzelektrode mit T-förmigem Ansatz und -Figur 4 eine schematisch dargestellte Einspannvorrichtung für eine Elektrode gemäß Figur 3.They show: figure. 1 shows a longitudinal section through a water-cooled casting mold while the casting and solidification process of the electrode, Figure 2 shows a cylindrical consumable electrode with a prismatic attachment, FIG. 3 a prismatic consumable electrode with a T-shaped Approach and figure 4 a schematically illustrated clamping device for an electrode according to Figure 3.

In Figur 1 ist mit 1 eine Gießform bezeichnet, bestehend aus einem wassergekühlten, hohlzylindrischen Mantelteil 2 und einer ebenfalls wassergekühlten Bodenplatte3. Auf der Bodenplatte ruht ein Einsatz 4 aus einem hitzebeständigen, mechanisch leicht zerstörbaren Material, beispielsweise aus einem geformten Schamottetein. er Einsatz 4 ist gegen Aufschwimmen unter dem Einfluß der unterschiedlichen spezifischen Gewichte des Forminhslts gesichert. 'ttittels einer Gießpfanne 5 wird schinelzflüssiges Metall 6, beispielsweise ein VEerkzeugstahl mit folgender Bezeichnung (nach DIN) S 6-5-2-(6 xó w - 5 io Mo - 2 o/o V) in die Gießform eingefüllt. Das schmelzflüssige Metall 6 füllt zunächst die Ausnehmung 7 des Einsatzes 4 aus und erstarrt dann rasch unter dem Einfluß des leXårmeentzugs durch die angrenzenden Formteile. Während der Erstarrung wandert die Kristallisationafront 19 in der Gießform 1 nach oben, wie dies' vom Blockguß her bekannt -ist. Der Inhalt der Ausnehmung 7 bildet nach Erstarrung den Ansatz 8 des Blockes 9, die zusammen die Abschmelzelektrode bilden.In Figure 1, 1 denotes a mold, consisting of one water-cooled, hollow cylindrical shell part 2 and one also water-cooled Base plate 3. An insert 4 made of a heat-resistant, mechanically easily destructible material, for example from a shaped firebrick. he insert 4 is against floating under the influence of different specific Weights of the mold content secured. A pouring ladle 5 becomes liquid Metal 6, for example a V tool steel with the following designation (according to DIN) S 6-5-2- (6 xó w - 5 io Mo - 2 o / o V) filled into the mold. The molten one Metal 6 first fills the recess 7 of the insert 4 and then solidifies quickly under the influence of leXårmeentzug through the adjacent moldings. During the Solidification moves the crystallization front 19 in the casting mold 1 upwards, as this is known from ingot casting. The content of the recess 7 forms after solidification the approach 8 of the block 9, which together form the consumable electrode.

Figur 2 zeigt eine fertige Elektrode von kreisförmigem Querschnitt mit angegossenem Ansatz 8 von prismatischem Querschnitt. Der Ansatz besitzt eine querliegende Ausnehmung 10, die beispielsweise durch Einlegen eines entsprechenden Kernes in die Gießform hergestellt werden kann. Diese Ausnehmung bildet dann später den Angriffspunkt für eine Elektrodeneinspannvo -rrichtung. Figur 3 zeigt eine ganz analoge Ausbildung des Einspannendes der Abschmelzelektrode, jedoch mit dem Unterschied, daß der Ansatz 8 einen T-förmigen Querschnitt besitzt.FIG. 2 shows a finished electrode of circular cross-section with molded approach 8 of prismatic cross-section. The approach has a transverse recess 10, for example by inserting a corresponding Core can be produced in the mold. This recess then forms later the point of application for an electrode clamping vo direction. figure 3 shows a completely analogous design of the clamping end of the consumable electrode, however with the difference that the extension 8 has a T-shaped cross section.

Das Zusammenwirken des T-förmigen Ansatzes 8 gemäß Figur 3 mit einer Elektrodeneinspannvorrichtung 11 ist in Figur 4 dargestellt. Die Elektrodeneinspannvorrichtung 11 ist Teil eines Umschmelzofens, der jedoch nicht Gegenstand der Erfindung und daher an dieser Stelle nicht näher erläutert ist.The interaction of the T-shaped extension 8 according to Figure 3 with a Electrode clamping device 11 is shown in FIG. The electrode jig 11 is part of a remelting furnace, which however is not the subject of the invention and is therefore not explained in more detail at this point.

Sie besteht aus einem Querträger 12, welcher über eine Zugstrebe 13 mit einem Elektroden-Antrieb des Umachmelzofens in Verbindung steht. An den beiden Enden des Querträgers 12 sind über Gelenkverbindungen 14 zwei Haken 15 befestigt, welche den Ansatz 8 auf beiden Seiten unterfangen. Die Zuführung des Schmelzstroms zur Abschmelzelektrode erfolgt über einen Druckkontakt 16 und einen Kugelabachnitt 17 unter der Wirkung eines hydrauliahen Antriebszylinders 18. Der Druckkontakt 16 ist in der Form dem Eugelab-schnitt 17 angepaßt. Die entsprechende Anordnung ist imstande, den hohen Scilnelzstrom über einen großen Querschnitt auch dann einwandfrei zu übertragen, wenn gewisse lfinkelabweichungen des Ansatzes 8 avSgetreten sein sollten. Durch die Anpressung des Druckkontaktes 16 wird gleichzeitig die Einspann-Vorrichtung mechanisch verriegelt.It consists of a cross member 12, which via a tension strut 13 is connected to an electrode drive of the remelting furnace. On both of them Ends of the cross member 12 are attached to two hooks 15 via articulated connections 14, which undertake the approach 8 on both sides. The supply of the melt stream to the consumable electrode takes place via a pressure contact 16 and a ball section 17 under the action of a hydraulic drive cylinder 18. The pressure contact 16 is adapted in shape to the Eugelab-section 17. The corresponding arrangement is able to handle the high melt flow over a large cross-section without any problems to be transferred if certain angular deviations of approach 8 avS have occurred should. By pressing the pressure contact 16, the clamping device is at the same time mechanically locked.

5 Patentansprüche 4 Figuren5 claims 4 figures

Claims

PATENT CLAIMS 1. Process for the production of consumable electrodes for electrometallurgical processes from molten metal by ingot casting in a shape, wherein the consumable electrodes with at least one approach for form-fitting Holder are equipped in an electrode clamping device, characterized in that that the approach (8) together with the block (9) by pouring out a cavity in the form (1) is produced.

2. consumable electrode according to the method of claim 1, marked by a cast-on approach (8) with at least one recess (10) for the Engagement of an electrode clamping device (11).

3. consumable electrode according to claim 2, characterized in that dor approach (8) has a D-shaped cross-section.

4. Casting mold for carrying out the method according to claim 1, characterized by one in the area of the base (3) in connection with the interior of the mold standing recess extended downwards (7).

5. Casting mold according to claim 4, characterized by one made of heat-resistant, mechanically easily destructible material existing 3insatz (4) 7 which one after below expanded AusnehsunO (7) from the shape of the approach (8).

L e r s e i t e