DE2134223A1 - Electro-slag remelting device for the production of blocks - Google Patents
Electro-slag remelting device for the production of blocksInfo
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Description
29. Juni 1971 Gr 1419June 29, 1971 Gr 1419
Gebr. Böhler & Go. Aktiengesellschaft, WienGebr. Böhler & Go. Aktiengesellschaft, Vienna
Elektro - Schlacken - Umschmelzvorrichtung zur Herstellung von BlöckenElectro slag remelting device for manufacture of blocks
Die Erfindung betrifft eine ülektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus Metallen, insbesondere aus Stählen, bestehend aus mindestens 2 in vertikaler Richtung verschiebbaren an ein und denselben Transformator angeschlossenen bzw. wechselweise anschließbare Elektrodenhalter und einer im Arbeitsbereich wenigstens eines Elektrodenhalters angeordneten gekühlten Metallkokille und einem gekühlten Kokillenboden.The invention relates to an electro-slag remelting device for the production of blocks from metals, in particular from steels, consisting of at least 2 in vertically displaceable connected to one and the same transformer or alternately connectable Electrode holder and a cooled metal mold arranged in the working area of at least one electrode holder and a cooled mold bottom.
Elektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtungen bestehen im allgemeinen nur aus einem Transformator, einer Abschmelzelektrode, einem entlang einer Säule verschiebbaren Elektrodentragarm mit Elektrodenhalter, einer gekühlten Hetallkokille, einen gekühlten Kokillenboden und Stromleitungen, die den Transformator mit der Abschmelzelektrode und dem Kokillenboden verbinden. Bei Beginn des Umschmelzvorganges wird zwisehen der Umschmelzelektrode und einer auf dem Kokillenboden befindlichen Platte aus arteigenem Material ein Lichtbogen gebildet und gekörnte, vorgeschmolzene Schlacke zugegeben, sodaß sich ein Schlackenbad bildet.Electro-slag remelting devices generally only consist of a transformer, a consumable electrode, an electrode support arm with electrode holder that can be moved along a column, a cooled metal mold, a cooled mold base and power lines connecting the transformer with the consumable electrode and the mold base associate. At the beginning of the remelting process between the remelting electrode and one on the bottom of the mold An arc is formed on the plate made of native material and granular, pre-melted slag is added, so that a slag bath forms.
Während des Aufschmelzens der Schlacke beginnt jedoch auch die Elektrode abzuschmelzen. Besonders bei Kokillen größerenHowever, during the melting of the slag also begins to melt the electrode. Especially with larger molds
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Durchmessers ist daher der Blockfuß durch unaufgeschmolzene Schlacke stark verunreinigt und ein wesentlicher Teil davon ist für die v/eiterverarbeitung ungeeignet.The diameter of the block base is therefore heavily contaminated by unmelted slag and is an essential part Part of it is unsuitable for further processing.
Zur Vermeidung des genannten Nachteiles ist es "bekannt, die Schlacke in einem eigenen Schlackenschmelzofen vorzuschmelzen und die flüssige Schlacke entweder von oben oder wie beim Gespannguß durch Kanäle in der Bodenplatte von unten in die Kokille zu gießen und hierauf mit dem Umschmelzen zu beginnen. Dieses Verfahren hat aber den besonderen iTachteil, daß zu dessen Durchführung ein besonderer Schlackenschmelzofen erforderlich ist.To avoid the disadvantage mentioned, it is "known that the To melt slag in its own slag melting furnace and the liquid slag either from above or as to pour into the mold from below through channels in the base plate and then with the remelting to start. However, this procedure has the particular disadvantage of that a special slag melting furnace is required for its implementation.
Weiters ist schon vorgeschlagen worden, in einer Slektro-Schlacken-Umsehmelzvorrichtung der eingangs genannten Art die Schlacke innerhalb der Kokille zunächst mit einer unverzehrbaren Elektrode zu schmelzen, hierauf die Kokille unter die Abschmelzelektrode zu verfahren und so das Umschmelzen zu beginnen. Dieses Verfahren wird mit einer Vorrichtung ausgeführt, die zwei Säulen mit je einem Elektrodentragarm und Elektrodenhalter aufweist, wobei in dem einen Tragarm eine unverzehrbare Elektrode und im anderen Tragarm die Umschmelzelektrode hängt. Beide Elektroden sind an den Transformator der Anlage angeschlossen. Die Kokille ist dabei auf einem V/agen angeordnet und zwischen den beiden Elektroden verfahrbar. Für das Verfahren kann aber auch eine Vorrichtung verwendet werden, die mit nur einer Säule und einem Elektrodentragarm ausgestattet ist, wobei aber beide Elektroden im selben Tragarm nebeneinander hängen. Auch hier befindet sich die Kokille zum Schmelzen der Schlacke zunächst unter der umrerzehrbaren Elektrode und wird dann unter die Abschmelzelektrode geschoben.It has also already been proposed in a slektro slag conversion device of the type mentioned initially, the slag inside the mold with an unedible To melt the electrode, then to move the mold under the consumable electrode and so the remelting to start. This process is carried out with a device that has two columns, each with an electrode support arm and electrode holder, wherein in one support arm a non-consumable electrode and in the other support arm the remelting electrode is hanging. Both electrodes are connected to the system's transformer. The mold is arranged on a V / agen and movable between the two electrodes. However, a Device can be used, which is equipped with only one column and one electrode support arm, but with both Hang electrodes next to each other in the same support arm. The mold for melting the slag is also located here first under the consumable electrode and then pushed under the consumable electrode.
Dieses Verfahren vermeidet zwar wohl einen eigenen Schlackensohmelzofen» doch hat es den Nachteil, daß das Schmelzen der Schlacke sehr lange dauert und nur unvollständig möglichThis process probably avoids having its own bottom slag melting furnace » but it has the disadvantage that melting the slag takes a very long time and is only incompletely possible
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ist, wenn Kokillen großen Durchmessers und somit verhältnismäßig dünne unverzehrbare Elektroden zur Anwendung kommen.is when large-diameter molds and thus relatively thin non-consumable electrodes are used come.
Durch die Erfindung sollen die Nachteile der bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen vermieden werden. Dies geschieht bei einer Elektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch ein im Arbeitsbereich wenigstens eines Elektrodenhalters angeordnetes Schlackenschmelzgefäß mit gekühlten Metallwänden und von geringerer Querschnittsfläche als die Kokille sowie durch eine Einrichtung zum Überführen von flüssiger Schlacke aus dem Schlackenschmelzgefäß in die Kokille.The invention is intended to avoid the disadvantages of the known methods and devices. this happens in an electro-slag remelting device of the type mentioned according to the invention by an im Work area of at least one electrode holder arranged slag melting vessel with cooled metal walls and of a smaller cross-sectional area than the mold and a device for transferring liquid Slag from the slag melting vessel into the mold.
Um mit einem einzigen Schlackenschmelzgefäß verschiedene Schlackenmengen unter günstigen Bedingungen herstellen zu können, sind in weiterer Ausbildung der Erfindung seine gekühlten toetallwände nicht senkrecht, sondern konisch, und zwar ist die Querschnittsfläche des Schlackenschmelzgefäßes oben größer als unten.In order to produce different amounts of slag under favorable conditions with a single slag melting vessel can, in a further embodiment of the invention, its cooled metal walls are not vertical, but conical, namely, the cross-sectional area of the slag melting vessel is larger at the top than at the bottom.
Zur Verringerung der Abstrahlungsverluste beim Schmelzen der Schlacke ist das Schlackenschmelzgefäß vorzugsweise mit einem Deckel aus feuerfesten Steinen mit einer öffnung für die Elektrode versehen.To reduce the radiation losses when melting the slag, the slag melting vessel is preferably with a lid made of refractory bricks with an opening for the electrode.
Der Boden oder Herd des Schlackenschmelzgefäßes kann in an sich bekannter Weise aus Kohlenstoffstampfmasse bestehen; Um aber die Haltbarkeit eines solchen Bodens zu erhöhen, besteht der Boden des Schlackenschmelzgefäßes aus einer gekühlten Metallplatte mit einer Schicht aus Kohlenstoffstampfmasse, wobei der Fuß der gekühlten Metallwände feanz oder teilweise auf dem äußeren Rand der Schicht aus Kohlenstoff stampf masse aufliegt.The bottom or hearth of the slag melting vessel can consist of carbon rammed earth in a manner known per se; But in order to increase the durability of such a bottom, the bottom of the slag melting vessel consists of a cooled one Metal plate with a layer of carbon rammed earth, with the base of the cooled metal walls feanz or partially rests on the outer edge of the layer of carbon ramming mass.
Die Einrichtung zum Überführen von flüssiger Schlacke aus dem Schlackenschmelzgefäß in die Kokille besteht am besten aus eineiu V/agen für das Schlackenschmelzgefäß, mit dem dasThe device for transferring liquid slag from the slag melting vessel into the mold is best Made of a material for the slag melting vessel with which the
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Schlackenschmelzgefäß nahe an die Kokille herangefahren werden kann, und aus einer Kippvorrichtung zum Kippen des Schlackenschmelzgefäßes.Slag melting vessel can be moved close to the mold, and from a tilting device for tilting the Slag melting vessel.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Pig. 1 eine erfindungsgemäße Elektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtung in Ansicht und Fig. 2 in Draufsicht.An embodiment of the invention is shown in the drawing. Show it Pig. 1 shows an electro-slag remelting device according to the invention in view and FIG. 2 in plan view.
Die Elektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtung enthält vertikale Säulen 1,1', an denen je ein Führungsstück 2,2' vertikal verschiebbar angebracht ist. Fm diese Führungsstücke ist je ein Arm 3,3' in horizontaler Richtung drehbar gelagert. Am äußeren Ende der Arme 3,3' ist je ein Elektrodenhalter 4,4' mit Klemmbacken für die Elektroden 5, 51 angebracht. Beide Elektrodenhalter 4>4* sind somit entlang eines Kreisbogens, jeweils um ihre Säule schwenkbar und die gekühlte Kokille 6 mit dem Kokillenboden 7 ist unter flem Schnittpunkt der beiden Kreisbögen angeordnet. Mit Hilfe beider Elektrodenhalter können wechselweise Abschmelzelektroden in der Kokille umgeschmolzen werden. Weil die Kokille mit Hilfe eines an der Säule 1· verschiebbaren Tragarmes 8 angehoben werden kann, ist es möglich, aus mehreren Abechmelzelektroden einen Block zu erzeugen, der wesentlich langer ist, als die Kokille. Im Arbeitsbereich des Elektrodenhalters 4 ist in genügender Entfernung von der Kokille 6 ein Schlackenschmelzgefäß mit gekühlten Metallwänden angeordnet, wie es bei Schlackenschmelzöfen verwendet wird· Es besteht aus einem feuerfesten Deckel 9» einem Zwischenring 10, der auf einer Seite in eine Rinne 11 übergeht, aus den gekühlten, sich nach oben erweiternden Metallwänden 12 und dem Boden, der von einer gekühlten Metallplatte 13 mit einer Schicht aus Kohlenstoffstampfmasse gebildet wird. Der Fuß der Metallwände 12 ruht hierbei teilweise auf dem äußeren Rand der Schicht aus Kohlenstoff stampf masse 14 auf.. Das Schlackenschmelzgefäß steht auf einem Wagen mit einem Aufbau 16, der eine Rinne 17 und die Lager 19 trägt, um welche das Schlackensehmelzgefäß 12 mit Hilfe eines Hydraulikzylinders kippbar ist« 10988S/1243The electrical slag remelting device contains vertical columns 1, 1 ', on each of which a guide piece 2, 2' is attached so as to be vertically displaceable. For each of these guide pieces, an arm 3, 3 'is rotatably mounted in the horizontal direction. At the outer end of the arms 3,3 'each is an electrode holder 4,4' are mounted with clamping jaws for the electrodes 5, 5. 1 Both electrode holders 4> 4 * can thus be pivoted about their column along an arc, and the cooled mold 6 with the mold base 7 is arranged at the intersection of the two arcs. With the help of both electrode holders, consumable electrodes can be melted alternately in the mold. Because the mold can be lifted with the aid of a support arm 8 which can be displaced on the column 1, it is possible to produce a block from several melting electrodes which is considerably longer than the mold. In the working area of the electrode holder 4, a slag melting vessel with cooled metal walls is arranged at a sufficient distance from the mold 6, as is used in slag melting furnaces the cooled, upwardly widening metal walls 12 and the floor, which is formed by a cooled metal plate 13 with a layer of carbon tamped mass. The foot of the metal walls 12 rests partially on the outer edge of the layer of carbon ramming mass 14 .. The slag melting vessel is on a carriage with a structure 16, which carries a channel 17 and the bearings 19, around which the slag melting vessel 12 with the help a hydraulic cylinder is tiltable «10988S / 1243
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Die Arbeitsweise der dargestellten erfindungsgemäßen Torrichtung ist folgende:The operation of the illustrated door direction according to the invention is as follows:
Während der im vorhergegangenen Umschmelzvorgang hergestellte Block entfernt, die Kokille 6 und die Bodenplatte 7 für den folgenden TJmsehmelzvorgang vorbereitet wird, erfolgt das Schmelzen der für das folgende Umschmelzen erforderlichen Schlacke. Dazu befindet sich das Schlaekensehmelzgefäß und der Elektrodenhalter 4 in der dargestellten lage. In den Elektrodenhalter 4 wird eine unverζehrbare Elektrode 5, z.B. aus Graphit, eingehängt, die nicht dargestellte elektrische Verbindung zwischen den Ausgangsklemmen eines Einphasentransformator s mit dem Elektrodenhalter 4 und der Platte hergestellt, durch Absenken der Elektrode 5 ein Lichtbogen zwischen Elektroden und Boden gezündet und die Schlackenbestandteile zugegeben. Weil das Schlackenschmelzgefäß verhältnismäßig eng ist und für das Schmelzen der Schlacke die gesamte Leistung des Transformators zur Verfügung steht, erfolgt das Schmelzen der Schlacke sehr schnell. Sobald die Schlacke geschmolzen und genügend überhitzt ist, wird die Elektrode 5 hoch gefahren, die elektrische Verbindung zum !Transformator gelöst, der Wagen 15 mit dem Schlackenschmelzgefäß in die Kokille entleert. Hierauf wird der Wagen zurückgezogen und die Abschmelzelektrode 5'abgesenkt, bis sie das Schlackenbad berührt, wodurch der Umschmelzvorgang mit dieser Elektrode beginnt.While the block produced in the previous remelting process is being removed, and the mold 6 and the base plate 7 are being prepared for the subsequent melting process, the slag required for the subsequent remelting process is melted. For this purpose, the sleeping vessel and the electrode holder 4 are in the position shown. In the electrode holder 4 an indestructible electrode 5, for example made of graphite, is hung, the electrical connection (not shown) between the output terminals of a single-phase transformer s with the electrode holder 4 and the plate is established, by lowering the electrode 5 an arc is ignited between the electrodes and the ground and the Slag constituents added. Because the slag melting vessel is relatively narrow and the entire power of the transformer is available to melt the slag, the slag melts very quickly. As soon as the slag has melted and sufficiently overheated, the electrode 5 is raised, the electrical connection to the transformer is disconnected, and the carriage 15 with the slag melting vessel is emptied into the mold. The carriage is then withdrawn and the consumable electrode 5 ′ is lowered until it touches the slag bath, as a result of which the remelting process begins with this electrode.
Die unverzehrbare Elektrode 5 wird sodann durch eine der Elektrode 5'entsprechende Abschmelzelektrode ersetzt. Sobald die Abschmelzelektrode 51verbraucht ist, wird der Elektrodenhalter 4+ hochgefahren und ausgeschwenkt. Möglichst schnell wird der Halter 4 mit der neuen Umschmelzelektrode eingeschwenkt und mit dieser das Umsohmelstn in üblicher Weist praktisch ohne Unterbrechung fortgesetzt.The non-consumable electrode 5 is then replaced by a consumable electrode corresponding to the electrode 5 ′. As soon as the consumable electrode 5 1 is used up, the electrode holder 4 + is raised and swiveled out. As quickly as possible, the holder 4 is pivoted with the new Umschmelzelektrode and continue with this in the conventional Umsohmelstn exhibits virtually without interruption.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das Ausführungsbeispiel "beschränkt. Ihre Vorteile können in allen Elektro-Schlacken-Umschmelzvorrichtungen genützt werden, in denen wenigstens zwei an denselben Transformator angeschlossene oder anschließbare Elektrodenhalter vorhanden sind. Diese beiden Halter können an einem einzigen Tragarm angebracht sein und das Schlackenschmelzgefäß befindet sich dann in seiner Arbeitsstellung unter dem Elektrodenhalter, in den die nicht abschmelzbare Elektrode eingehängt werden kann, während sich der andere Halter mit der Abschmelzelektrode über der Kokille befindet. Ist allerdings In diesem Fall der Arm nicht so schwenkbar oder verfahrbar, daß beide Halter über die Kokille gebracht werden können, kann in einer derartigen Vorrichtung entweder nur eine Elektrode zu einem Block umgeschmolzen werden oder es muß die Kokille so verfahrbar sein, daß sie schnell genug unter den anderen Halter gebracht werden kann.The invention is of course not limited to the exemplary embodiment "Limited. Your benefits can be found in all electro-slag remelters are used in which at least two connected to the same transformer or connectable electrode holders are available. These two holders can be attached to a single support arm his and the slag melting vessel is then in its working position under the electrode holder, in the the non-consumable electrode can be suspended while the other holder with the consumable electrode is attached is located above the mold. In this case, however, the arm is not so pivotable or movable that both holders can be brought over the mold, either only one electrode can be used in such a device Block to be remelted or the mold must be movable so that it quickly enough under the other holder can be brought.
Insbesondere ist daher die Erfindung in Kombination mit Umschmelzvorrichtungen geeignet, die über zwei getrennte Säulen für wechselweises Abschmelzen von Elektroden ausgestattet sind, ganz gleich, ob diese Säulen schwenkbare Arme bzw. Halter aufweisen oder ob die Säulen an kranartigen Vorrichtungen hängen und somit in einem gewissen Bereich in beliebige Stellungen gebracht werden können.In particular, the invention is therefore suitable in combination with remelting devices that have two separate Columns are equipped for alternating melting of electrodes, regardless of whether these columns have swivel arms or have brackets or whether the columns hang on crane-like devices and thus in a certain area in any positions can be brought.
Die Erfindung kann auch bei Einrichtungen Anwendung finden, die mit Hilfe von vier Säulen bzw. Halter für das gleichzeitige Abschmelzen von vier Elektroden geeignet sind. Auch in diesem Pail befindet sich das Schlackenschmelzgefäß neben der Kokille und das Schlackenschmelzen erfolgt mit einem oder zwei der vier Elektrodenhalter mit Hilfe einer öder zweier nichtabsehmelzenden Elektroden. Nachdem die Schlacke aus den Schlackenschmelzgefäß in die Kokille überführt worden ist, wird das Umschmelzen dann nur mit einer oder zwei Abschmslz-The invention can also be used in devices which are suitable for the simultaneous melting of four electrodes with the help of four columns or holders. Also in this Pail, the slag melting vessel is next to the mold and slag melting is done with one or two of the four electrode holders with the help of one or two non-dismantling ends Electrodes. After the slag has been transferred from the slag melting vessel into the mold, the remelting is then only done with one or two cuts
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elektroden begonnen und mit vier Elektroden fortgesetzt, sobald die nicht abschmelzbaren Elektroden gegen Abschmelzelektroden ausgetauscht wurden. Es ergibt sich für den Fachmann von selbst, daß hierbei alle bekannten Schaltungen zu mehreren Elektroden wie Parallel- oder Serienschaltung mit und ohne Anschluß des Kokillenbodens bzw. des Bodens des Schlackenschmelzgefäßes zur Anwendung kommen können.electrodes started and continued with four electrodes as soon as the non-consumable electrodes against consumable electrodes were exchanged. It is obvious to a person skilled in the art that all known circuits to several electrodes such as parallel or series connection with and without connection of the mold bottom or the bottom of the slag melting vessel can be used.
In allen Fällen kommen die Vorteile der Erfindung zur Geltung, das heißt, es steht von Anfang des jeweiligen Um~ schmelzvorganges an überhitzte flüssige Schlacke zur Verfügung und man benötigt für die Schlackenherstellung keinen eigenen Schlackenschmelzofen, sondern nur ein Schlackenschmelzgefäß, weil für das Schmelzen der f'chlacke der für das Umschmelzen ohnehin vorhandene Transformator verwendet wird.In all cases, the advantages of the invention come into play, that is, it stands from the beginning of the respective situation melting process of superheated liquid slag available and you do not need any for the slag production own slag melting furnace, but only a slag melting vessel, because the transformer, which is already available for remelting, is used to melt the f'chlacke will.
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