DE2257104C3 - Einrichtung zum Elektroschlackeschmelzen von Formblöcken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Elektroschlackeschmelzen von Formblöcken wechselnden Längs- und Querschnittes, die als Rohlinge für Erzeugnisse, z. B. für Kurbeln größerer Kurbelwellen und Zahnräder, dienen.

Aus der DT-OS 1 583 687 ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken mit abschnittweise unter- schiedlichen Querschnitten aus Rohblöcken bekannt das dadurch gekennzeichnet ist daß die Rohblöcke, an einem Ende beginnend, kontinuierlich aufgeschmolzen werden und daß das abtropfende Schmelzgut in einer Kokille zum Metallblock erstarrt und dann der Kokille entnommen wird, die die absatzweise unterschiedlichen Querschnitte des Metallblockes als lichte Querschnitte und eine dessen Entnahme ermöglichende Unterteilung aufweist. Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine horizontale Unterteilung der Kokille in Kokillenabschnit- so te vorgeschlagen, an denen die unterschiedlichen lichten Querschnitte aneinandergrenzen. Wenn nicht ein ständiger Elektrodenwechsel vorgesehen wird, muß die Elektrode dabei so dünn bemessen sein, daß sie im schmälsten Querschnitt noch zufriedenstellende Abschmelzbedingungen liefert, wodurch in den verbreiterten Teilen ein im Verhältnis zu deren Querschnitt ungünstiges langsames Abschmelzen erfolgt und keine gleichmäßigen Erstarrungsbedingungen vorliegen.

Es sind Einrichtungen zur Herstellung von Formblöcken bekannt, welche trennbare Kühlkokillen darstellen, in welche flüssiges Metall, erhalten in besonderen öfen, gegossen und bis zum vollständigen Erstarren des Blockes gehalten wird.

Den auf diese Weise erhaltenen Block unterwirft man einer zusätzlichen Behandlung. Man putz ihn von dem Formsand frei, schneidet den verlorenen Kopf und die Angüsse ab, entfernt verschiedene Beulungen und Ansätze des Metalls, putzt die Lunker und verstopft diese z. B. durch Elektroschweißen.

Jedoch sind die Gußfehler und häufig ihre Ausbesserungen bei der Herstellung wichtiger Erzeugnisse, z. B. von Kurbeln der Kurbelwellen für Schiffsdieselmotoren, nicht zulässig. Die Beseitigung der äußeren Blockfehler ist mit der Anwendung von Handarbeit, Hilfsausrüstungen und bedeutendem Aufwand an Mitteln und Zeit verbundea

Neben den äußeren Fehlern weisen äiäufig die Blökke innere Fehler auf, deren Beseitigung sich als unmöglich erweist .

Eine sehr hohe und stabile Qualität der Gußstücke gewährleistet die Einrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen von Metall unter Formen der Blöcke in Kühlkokillen. im allgemeinen verwendet man diese Einrichtungen zum Herstellen von Blöcken einfacher Form mit konstantem rundem, quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt

Es wurde versucht eine Einrichtung zum Herstellen von Blöcken mit wechselndem Längs- und Querschnitt z. B. von Blöcken in Form von Stumpfkegeln, durch Eiektroschlackeumschmelzen von Umschmelzelektroden in einer trennbaren Kühlkokille zu entwickeln (s. UdSSR-Urheberschein Nr. 265 K8).

Die^e Einrichtung besitzt eine trennbare Kühlkokille mit Längsnuten an den Seitenwandungen. In den Nuten sind Gleitstücke mit der Möglichkeit einer Verschiebung in vertikaler Richtung eingebaut und mit einem Antrieb zum Verschieben versehen. Diese Nuten sind bestimmt zum Abfluß der überschüssigen Schlacke und die Gleitstücke zum Festhalten des Metall- und Schlakkenbades, die entsprechend dem Maß der Formung des Blockes nach oben verschoben werden.

Diese Einrichtung gewährleistet aber nicht die Herstellung von Formblöcken wie Kurbelwangen von Schiffsdieselkurbelwellen und Rohlingen für größere Zahnräder Die Herstellung solcher Blöcke mit Hilfe gewöhnlicher Einrichtungen zum Eiektroschlackeumschmelzen ist nur unter Anwendung komplizierter Vor richtungen zum Befestigen der Umschmeizelektroden und deren Speisung aus Quellen großer Leistung möglich.

Das Fehlen einer Einrichtung, die ein beschleunigtes wirtschaftliches Schmelzen hochwertiger Formblöcke mit minimalen Bearbeitungszugaben gewährleistet, bereitet Schwierigkeiten, besonders im Schwermaschinenbau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Elektroschlackeschmelzen von Formblökken mit einem Mittel zum Zuführen von Metall und zur Überwachung seines Füllstandes in der Kühlkokille zu entwickeln, das es ermöglicht, Formblöcke mit minimalen Bearbeitungszugaben zu schmelzen, in konstruktiver Ausführung einfach ist und eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Entwicklung einer Einrichtung zum Elektroschlackeschmelzen von Formblöcken, die eine trennbare Kühlkokille mit einer Längsnut an der Seitenwand enthält, in der ein Gleitstück montiert ist, das einen Antrieb zu seiner Verschiebung in vertikaler Richtung besitzt, und eine Umschmelzelektrode enthält, die in einem Elektrodenhalter befestigt ist, wobei in der Einrichtung erfindungsgemäß auf dem Gleitstück ein Schmelzbehälter starr befestigt ist, der mit der Kühlkokille durch das mit einem Geber für den Metallfüllstand in der Kühlkokille versehene Gleitstück kommuniziert.

Diese Einrichtung gewährleistet eine wirtschaftliche herstellung von Formbiöcken bei hoher Leistung und eine Steigerung der Qualität der Blöcke komplizierter Form wie z.B. der Kurbeln der Kurbeiwellen von Schiffsdieselmotoren.

Man führt zweckmäßig in der Seitenwand des Schmelzbehälters eine öffnung über dem Flüssigkeitsstand des Schlackenbades aus. Diese öffnung dient zum Abfluß der überschüssigen Schlacke, wodurch der vorgegebene Füllstand des Schlackenbades konstant ge- ίο halten wird.

Es kann im Unterbeden des Schmelzbehälters eine nicht umschmelzende Elektrode angeordnet werden.

Dabei werden die Wärmeverluste des geschmolzenen Metalls beim Fließen aus dem Schmelzbehälter in die Kühlkokille ausgeschlossen. Dadurch wächst auch die Zuverlässigkeit der Einrichtung.

Der an dem Gleitstück vorgesehene Geber für den Füllstand des Metalls kann nach einem beliebigen bekannten Prinzip ausgeführt sein, z. B. als Induktionsgeber.

Man ordnet zweckmäßig auf dem Gleitstück über dem Geber einen Schirm an, welcher verhindert, daß Strahlen des abfließenden Metalls auf den Geber gelangen.

Dadurch wird es möglich, eine fehlerhafte Anzeige des Gebers zu vermeiden.

Zur Erläuterung der Erfindung werden nachstehend Beispiele für die Ausführung der Einrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung, die eine Kühlkokille mit schmaler Nut enthält, im Vertikalschnitt,

F i g. 2 den Schnitt 11-11 der F i g. 1,

Fig.3 eine Einrichtung, die eine Kühlkokille mit einer Nut über d»e ganze Wandbreite enthält,

F i g. 4 die Kühlkokille, in Ansicht nach dem Pfeil A, in F i g. 3,

F i g. 5 den Schnitt V-V der F i g. 4.

Die Einrichtung besitzt die Säule 1 (F i g. 1 und 2), an deren Oberteil der in vertikaler Richtung verschiebbare Elektrodenhalter 2 mit der darin befestigten Ums< 'lmelzelektrode 3 befestigt ist. Am Unterteil der Säule I ist der Wagen 4 befestigt, der den Sch lelzbehälter 5 trägt Der Wagen kann längs der Säule I verschoben werden. In dem Herd des Schmekbehälters 5 ist die Elektrode 6 eingebaut, die im Oberteil abgeschmolzen und deshalb als Flüssigmetallelektrode bezeichnet wird. Diese nicht umschmelzende Elektrode 6 ist durch die Schicht 7 von dem Schmelzbehälter 5 elektrisch isoliert. Die Elektrode 6 schließt Wärmeverluste avs und vergrößen die Herdlebensdauer. In der Seitenwand des Schmelzbehälters 5 ist oberhalb des Schlackenbades 9 die öffnung 8 ausgeführt. Die öffnung 8 und die Rinne 10 dienen zum Entfernen der überschüssigen Schlacke beim Aufschmelzen des Blockes 11 an den Stellen des verminderten Querschnittes der trennbaren Kühlkokille 12. An der Seitenwand der Kühlkokille 12 ist die Längsnut 13 ausgeführt, in der das Gleitstück 14 eingebaut ist, das mit dem Schmelzbehälter 5 starr verbunden ist und zusammen mit diesem von einem Antrieb (in der Zeichnung nicht angedeutet) verschoben wird. Das Gleitstück 14 ist mit dem Geber 15 (F i g. 3) für den Füllstand des Metalls 16 in der trennbaren Kühlkokille 17 versehen. Auf dem Gleitstück 14 ist über dem Geber 15 der Schirm 18 angeordnet, der verhindert, daß auf den Geber Strahlen des aus dein Schmelzbehälter S tretenden Metalls gelangen.

Die Einrichtung kann die Kühlkokille 17 (F i g. 4 und 5) mit der Nut 19 über die ganze Wandbreite aufweisen, wobei das Gleitstück 14 einen Teil der Wand (eine gekürzte Wand) darstellt, die durch den Bund 20 festgehalten wird, der an der Hauptwand der Kühlkokille 17 befestigt ist.

Das Blockschmelzen in der beschriebenen Einrichtung geschieht folgendermaßen:

Der Schmelzbehälter 5 wird in die untere Endstellung gebracht bei der der Geber 15 für den Füllstand des Metalls 16 gegenüber dem unteren Rand des formenden Raumes der Kühlkokille 12 angeordnet ist. In den Schmelzbehälter 5 gießt man vorher geschmolzenes Flußmittel ein und legt an die Umschmelzelektrode 3 und die Elektrode 6 eine Spannung an. Das durch das Schmelzen der Elektrode 3 erhaltene flüssige Metall fließt aus dem Schmelzbehälter 5 durch die Nut in seiner Wand und dem Gleitstück 14 in den Raum der Kühlkokille 12. Entsprechend dem Ansteigen des Standes des in der Kühlkokille 12 geschmolzenen Blockes 11, was durch den Geber 15 fixiert wird, wird der Schmelzbehälter 5 nach oben verschoben. Im Zusammenhang mit der Veränderung des Querschnittes des Raumes der Kühlkokille 12 verändert sich die Tiefe des Schlackenbades 9. Zum Vermeiden einer Vergrößerung der Tiefe des Schlackenbades über die kritische Tiefe, was zur Störung des Prozesses führen würde, wird die überschüssige Schlacke aus dem Schmelzbehälter 5 in den Schlackensammler 21 durch die öffnung 8 über die Rinne 10 entfernt. Die an der Wand des Gleitstückes 14 hinabfließenden Metallstrahlen gelangen nicht auf den Geber 15 und führen nicht zu einer Fehlanzeige desselben, weil der Schirm 18 über dem Geber 15 angeordnet ist und diese Strahlen von dem Geber 15 fernhält. Nach beendetem Schmelzen schiebt man die Kühlkokille 12 von dem Schmelzbehälter 5 ab und trägt den Block 11 nach dem Auseinandernehmen der Kühlkokille 12 heraus.

Die Einrichtung mit der Kühlkokille 17, die die breite Nut 19 aufweist, arbeitet in ähnlicher Weise und kann in Abhängigkeit von der Form des zu schmelzenden Blocks 11 verwendet werden.

Wie aus den beschriebenen Beispielen hervorgeht, ist die Einrichtung leicht im Betrieb zu handhaben. Durch den gleichbleibenden Abstand zwischen den Elektroden hängt die Stromstärke von der Höhe des geschmolzenen Blockes nicht ab und gewährleistet eine hohe Stabilität des Umschmelzprozesses der Elektroden und die Herstellung hochwertiger Blöcke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Elektroschlackeschmelzen von Formblöcken, die eine trennbare Kühlkokille s mit einer Längsnut an der Seitenwand enthält, in der ein Gleitstück eingebaut ist, das einen Antrieb jtu seiner Verschiebung in vertikaler Richtung aufweist, und eine Umschmelzelektrode enthält, die in einem Elektrodenhalter befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gleitstück (14) ein Schmelzbehälter (5) starr befestigt ist, der mit der Köhlkokille (12) durch das Gleitstück (14) kommuniziert, das mit einem Geber (1$) für den Füllstand des Metalls (16) in der Kühlkokille fl2) verse- hen ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Schmeizbehälters (5) eine öffnung (8) oberhalb des Schlackenbades (9) ausgeführt ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet daß in dem Herd des Schmelzbehälters (5) die nicht umschmelzende Elektrode (6) eingebaut ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gleitstück (14) über dem Geber (IS) ein Schirm (18) angeordnet ist zum Schutz des Gebers (15) vor Strahlen des herabfließenden Metalls.

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