DE2314206B2 - Vorrichtung zum elektroschlackefeinen von metallen - Google Patents

Description

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Schmelzraumes, zum Einführen des Schmelzgutes Gießform 1 aufsitzt, und femer einen in Längsrich-

und der Zuleitung von Schutzgas über den Spiegel rung gewellten rohrförmigen Bauteil 11, der aus

des Schlackenbades dient Ferner soll es das Gehäuse einem Material hergestellt ist, welches der während

ermöglichen, die während des Schmelzvorganges ent- des Betriebes der Vorrichtung erzeugten Hitze widerstehenden Gase abzusaugen. Eine besondere Art der S steht und welches nicht die verwendete Schlacke

Abdichtung ist jedoch bezüglich dieses Gehäuses oder den erzeugten Block verunreinigt. Das Material

nicht beschrieben. kann beispielsweise Metall sein, wie z. B. Kupfer

Ausgehend von einer Vorrichtung der oben be- oder Federstahl, oder ein Kunststoff oder kera-

schriebenen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zu- misches Material. Der Bauteil 11 ist, beispielsweise gründe, die oben beschriebenen dem Stand der Tech- io durch Schweißen oder Anklemmen, an seinem auf-

nik anhaftenden Nachteile zu vermeiden. geweiteten Unterende an dem Bauteil 9 befestigt. Das

Bei einer Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen offene Oberende des Bauteiles 11 ist ebenfalls auf- oder obengenannten Art wird diese Aufgabe erfin- geweitet, um den Eintritt des Unterendes der Elekdungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die trode 6 in den Bauteil 11 zu erleichtern. In seiner Einrichtungen zur Strömungsbegrenzung einen rohr- 15 nicht ausgelenkten Form ist der Innendurchmesser förmigen, in Längsrichtung gewellten flexiblen Bau- des Bauteiles 11 kleiner als der Durchmesser der teil aus hitzefestem Material aufweisen, welcher die Elektrode 6. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, Elektrode umgibt, daß der gewellte rohrförmige Bau- liegen die Spitzen der in Längsrichtung verlaufenden teil derart angeordnet und bemessen ist, daß die Wellen des rohrförmigen Bauteiles 11 an der benach-Spitzen der Wellungen mit der Oberfläche der Elek- ao harten Oberfläche der Elektrode 6 an, um getrennte trode über mindestens einen Teil von deren Länge Kanäle zu bilden, welche den oberen Bereich der in Berührung stehen vind mii der Oberfläche von- Gießform mit der Atmosphäre verbinden. Die Abeinander getrennte Kanäle bilden, die die Strömung messungen der Wellungen sind derart, daß die Luftatmosphärischer Luft in den oberen Bereich der strömung aus der Atmosphäre in den oberen Bereich Gießform behindern und daß die Anordnung derart as der Gießform behindert oder verhindert wird, und getroffen ist, daß Änderungen der Abmessungen der daß voraussehbare Änderungen des Elektroden-Elektrode und deren Ausrichtung bezüglich der Gieß- durchmesser und Fluchtungsfehler der Elektrode 6 form durch Auslenken des gewellten rohrförmigen in bezug auf die Gießform 1 aufgenommen werden. Bauteiles aufgenommen werden. Weitere vorteilhafte Die Wellungen können entweder senkrecht verlaufen Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind 3° oder gegenüber der Senkrechten geneigt angeordnet in den Unteransprüchen gekennzeichnet. sein. Eine oder mehrere Schraubenfedern können

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in die Außenfläche des gewellten Bauteiles Il um-

den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Aus- gebend angeordnet sein, um die Spitzen der Wellun-

führungsformen näher erläutert. Es zeigt gen in Berührung mit der Oberfläche der Elektrode 6

F i g. 1 eine Seitenansicht im Schnitt der erfindungs- 35 zu drücken. Zwei derartige Federn sind in gestrichelgemäßen Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen; ten Linien in F i g. 2 angedeutet und mit dem Bezugs-

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der in F i g. 1 zeichen 12 bezeichnet.

veranschaulichten Einrichtung zur Begrenzung der Die Elektrode 6 ist in einem Wagen oder Schlitten

Strömung, 13 gelagert, der längs eines Mastes 14 mittel eines

F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Linie HI-III 40 Motors 15 in senkrechter Richtung bewegbar ist. Die

von F i g. 2, Elektrode 6 und die Grundplatte 2 sind in den

F i g. 4 eine Einzelheit einer bezüglich der in den Sekundärkreis eines Transformators 16 eingeschaltet,

F i g. 1 bis 3 dargestellten abgewandelten Ausfüh- dessen Primärkreis an eine Stromquelle angeschlos-

rungsform der Einrichtung zur Strömungsbegrenzung sen ist.

und 45 Im Betrieb wird elektrischer Strom zu der Elek-

F ig. 5 eine Draufsicht von oben auf eine weitere trode 6 geleitet, um ein Bad aus elektrisch leitender

Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen nach der Schlacke 18 zum Feinen bei einer Temperatur zu

vorliegenden Erfindung. halten, die bei oder oberhalb des Schmelzpunktes des

Die in F i g. 1 veranschaulichte Vorrichtung weist Metalls liegt, aus dem die Elektrode 6 besteht, und eine offenendige Gießform 1 auf, die auf einer gekühl- 50 Tropfen von ungefeintem Metall gelangen von der ten Grundplatte 2, von dieser jedoch isoliert, montiert Elektrode 6 durch die Schlacke und sammeln sich in ist. In den Seitenwandungen der Gießform 1 sind einem Schmelzbad 19 unterhalb des Schlackenbades öffnungen 3 und 4 ausgebildet und stehen mit Lei- 18. Diese Tropfen erstarren, um einen Block 20 zu tungen 5 in Verbindung, die zum Fördern eines gas- bilden. Während die selbstverzehrende Elektrode 6 förmigen Mediums, beispielsweise Argon, von einer 55 schmilzt und ein Block unterhalb des aus Metall Quelle 10 in die und aus der Gießform dienen. Eine bestehenden Schmelzbades 19 aufgebaut wird, wird selbstverzehrende Elektrode 6, die beispielsweise aus die Elektrode 6 durch den Schlitten 13 in einer geStahl besteht, hängt in das obere offene Ende der steuerten Geschwindigkeit abgesenkt, um einen vorGießform 1, und ein rohrförmiger flexibler Hauben- her festgelegten Spalt zwischen der Elektrodenspitze teil 7 zur Strömungsbegrenzung sitzt auf dem oberen 60 und der Oberfläche der Metallschmelze 19 aufrecht-Rand der Gießform. Die Haube 7 ist gegenüber der zuerhalten.

Gießform 1 elektrisch isoliert, und eine Dichtung 8 Beim Schmelzen von bestimmten Metallen ist es

ist zwischen den zusammenwirkenden Flächen der wünschenswert, das Strömen von Luft aus der Atmo-

Haube 7 und der Gießform 1 vorgesehen. Die Sphäre in das obere offene Ende der Gießform zu

Haube 7, welche in näheren Einzelheiten in den 65 verhindern, um einen Betrieb unter einer gesteuerten

F i g. 2 und 3 veranschaulicht ist, weist einen unteren Atmosphäre zu ermöglichen, insbesondere einer

ringförmigen Bauteil 9 (vorzugsweise aus Kupfer sauerstofffreien Atmosphäre. Für einen derartigen

oder Stahl) auf, welcher auf dem oberen Rand der Betrieb wird ein inertes Gas, beispielsweise Argon

oder Stickstoff, in den und aus dem Gießformraum Schmelze, die unter Verwendung der erfindungs-

oberhalb der Schlacke 18 durch die Leitungen 5 gemäßen Vorrichtung durchgeführt wurde, be-

und die Öffnungen 3 und 4 gefördert. schrieben.

Das Einströmen von aus der Atmosphäre stam- Beispiel

mender Luft wird dadurch verhindert, daß die Spitzen 5

der Wellungen des Bauteiles 11 auf Grund ihrer Eine aus Stahl bestehende Elektrode von einem

Flexibilität gegen die gegenüberliegende Oberfläche mittleren Durchmesser von 127 mm wurde mit ihrem

der Elektrode 6 drücken. Die Strömungsmenge an Unterende in eine Gießform hineinhängend gelagert,

durch die Öffnung 3 eintretendem inertem Gas und deren Innendurchmesser 200 mm betrug. Die Zu-

die Druckdifferenz über die getrennten zwischen dem io sammensetzung der Elektrode betrug C = 0,39°/o,

Bauteil 11 und der Elektrode 6 gebildeten Kanäle S = 0,034«/o, Si = O,2O°/o, Mn = O,8O«/o, Al = 0,016%>,

werden bei Werten gehalten, die derart sind, daß der Ti<0,005%>, O₂ = 32,30 ppm, Rest Fe.

Eintritt von Luft aus der Atmosphäre in den Gieß- Es wurde ein aus Kupfer bestehender gewellter

formraum verhindert wird und daß gleichzeitig über- rohrförmiger Haubenteil verwendet, der in seinem

große Leckverluste an inertem Gas zur Atmosphäre 15 unausgelenkten Zustand einen Durchmesser von

verhindert werden. Änderungen der Elektrodendicke 120 mm aufwies. Die Höhe des Haubenteiles betrug

und Fluchtungsfehler der Elektrode 6 in bezug auf ungefähr 70 mm, und die Länge eines jeden zwischen

die Gießform 1 werden durch Auslenken des gewell- den gegenüberliegenden Oberflächen des Haubenteiles

ten Bauteiles 11 aufgenommen. und der Elektrode gebildeten Kanals betrug ungefähr

Wenn zusätzliche chemische Reaktionen erforder- ao 50 mm, wobei jeder Kanal etwa eine Querschnitts-

lich sind, kann das über die Leitung 5 zugeführte fläche von 3,5 mm* aufwies.

inerte Gas durch ein reaktionsfähiges Gas ersetzt Eine Schlacke mit der Zusammensetzung CaF₂

werden. Beispielsweise kann ein schwefelhaltiges Gas wurde verwendet.

zugeführt werden, um den Schwefelgehalt des fertigen Argon wurde dem Gießformraum oberhalb dem

Blockes 20 zu steuern. as Schlackenbad mit einer Strömungsgeschwindigkeit

F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Bauweise, bei der von 10 Litern pro Minute zugeführt, was ausreichte,

die Öffnungen 3 und 4 der F i g. 1 bis 3 zum Fördern um den minimalen Sauerstoffdruck zu ergeben, der

gasförmiger Medien zu und aus der Gießform durch durch einen Sauerstoffmesser ermittelt wurde und

Kanäle 21 ersetzt sind, die in einem Flanschteil 22 diese Strömung wurde während des Umschmelzens

ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform ist das 30 aufrechterhalten.

Unterende des gewellten Bauteiles 11 gegen einen Beim Abschluß der Schmelze wurde die Argonaufrecht stehenden Flansch 23 mittels einer Klammer zufuhr beendet, die Haube entfernt und der Block 24 gedrückt. aus der Gießform herausgezogen.

In F i g. 5 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei Die Zusammensetzung des Blockes in Prozent

der drei selbstverzehrende Elektroden 6a 6b, 6c mit 35 war folgendermaßen: am Oberende des Blockes:

rechteckigem Querschnitt gleichzeitig in einer Gieß- C= 0,38, S=0,019, Si=0,18, Mn=0,74, AK0.005,

form gefeint werden, die im Querschnitt gleichfalls Ti<0,005,0₂= 18,17 ppm;

rechteckig ausgebildet ist. Die Elektroden 6 a, 6 b, 6 c am Unterende des Blockes: C=0,38, S=0,029,

sind in einer Linie längs der Längsachse der Gieß- Si = 0,18, Mn = 0,77, Al<0,005, Ti<0,005,

form 1 angeordnet. Wie bei der zuvor beschriebenen 40 O₂ = 25,26 ppm, Rest Fe.

Ausführungsform ist jede Elektrode durch einen Durch die Verwendung der Haube wurde eine flexiblen in Längsrichtung gewellten Haubenteil verbesserte Aufrechterhaltung des Schwefelgehaltes la, Tb, Tc umschlossen, wobei die Spitzen der und Siliziumgehaltes und eine markierende Verringe-Wellen gegen die benachbarte Oberfläche der ent- rung des Sauerstoffgehaltes erzielt,
sprechenden Elektrode anliegen. Vorzugsweise sind 45 Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf Elekdie Ecken jeder Elektrode abgerundet, und die We- troden von kreisförmigen und zylindrischem Querlungen sind im Vergleich mit dem Wölbungsradius schnitt beschrieben wurde, ist offensichtlich, daß der der abgerundeten Ecken klein. Die Elektroden 6 er- erfindungsgemäß vorgesehene gewellte Bauteil zur strecken sich durch in einer Platte 25 ausgebildete Strömungsbegrenzung bei Gefäßen verwendet weröffnungen, die auf dem oberen offenen Ende der 50 den kann, in welche Elektroden anderer Querschnitts-Gießform 1, dieser gegenüber jedoch isoliert, montiert formen, beispielsweise quadratisch oder elliptisch, sind und die Haubenteile sitzen auf der Platte 25. Die hineinhängen, wobei der Bauteil zur Strömungs-Elektroden können je an einer Phase einer Drei- begrenzung derart geformt ist, daß die Spitzen der Phasen-Stromquelle angeschlossen sein. Wellungen gegen die gegenüberliegende Oberfläche

Im folgenden wird eine als Beispiel durchgeführte der Elektrode anliegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

2 509

Claims (10)

gekennzeichnet, daß drei in das obere offene Patentansprüche: Ende der Gießform hineinragende Elektroden vorgesehen sind, und daß die Elektroden je an

1. Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen von eine Phase einer Dreiphasenstrooquelle ange-Metallen mit einer Gießform, in deren oberes 5 schlossen sind.

Offenes Ende das Unterende einer Elektrode hin- 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der

einragt, mit Einrichtungen zum Fördern gas- vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeich-

förmiger Medien zur Verbindung mit der Gieß- net, daß die oder jede der Elektroden (6) in ihrem

form, Einrichtungen zur Begrenzung der Strö- Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.

mung gasförmiger Medien, die auf dem Oberende 10 12. Vorrichtung nacn einem oder mehreren der

der Gießform gegenüber diesem isoliert montiert Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

sind und mit Einrichtungen zur Erzeugung einer die oder jede der Elektroden im Querschnitt

Relativbewegung zwischen der Elektrode und der rechteckig ausgebildet ist. Einrichtung zur Strömungsbegrenzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich- 15

hingen (7) zur Strömungsbegrenzung einen rohr-

förmigen, in Längsrichtung gewellten flexiblen Bauteil (11) aus hitzefestern Material aufweisen,

welcher «die Elektrode (6) umgibt, daß der ge- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum wellte rohrförmige Bauteil (11) derart angeordnet ao Elektroschlackefeinen von Metallen mit einer Gieß- und bemessen ist, daß die Spitzen der Wellungen form, in deren oberes offenes Ende das Unterende mit der Oberfläche der Elektrode über mindestens einer Elektrode hineinragt, mit Einrichtungen zum einen Teil von deren Länge in Berührung stehen Fördern gasförmiger Medien zur Verbindung mit der und mit der Oberfläche voneinander getrennte Gießform, Einrichtungen zur Begrenzung der Strö-Kanäle bilden, die die Strömung atmosphärischer 25 mung gasförmiger Medien, die auf dem Oberende der Luft in den oberen Bereich der Gießform (1) be- Gießform gegenüber diesem isoliert montiert sind hindern und daß die Anordnung derart getroffen und mit Einrichtungen zur Erzeugung einer Relativist, daß Änderungen der Abmessungen der Elek- bewegung zwischen der Elektrode und der Einrichtrode und deren Ausrichtung bezüglich der Gieß- rung zur Strömungsbegrenzung, form durch Auslenken des gewellten rohrförmi- 30 Beim Elektroschlackefeinen von Metallen wird gen Bauteiles (11) aufgenommen werden. eine elektrisch leitende Schlacke in einer Gießform

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- in geschmolzenem Zustand und bei einer Temperatur kennzeichnet, daß eine Leitung (5) vorgesehen bei oder oberhalb des Schmelzpunktes des zu feinenist, welche den oberen Bereich der Gießform (1) den Metalls gehalten. Ungefeintes Metall wird in die mit einer Gasquelle (10) verbindet. 35 Gießform eingeführt und gefeint, während es in

3. Verwendung einer Vorrichtung nach An- Tropfenform durch ein aus geschmolzener Schlacke sprach 2, zum Einleiten von inertem Gas, vor- bestehendes Bad hindurchgelangt, wobei sich die gezugsweise Argon. feinten Tropfen sammeln, um ein Schmelzbad unter-

4. Verwendung einer Vorrichtung nach An- halb des Schlackenbades zu bilden. Die Gießformsprach 2 zum Einleiten von reaktionsfähigem Gas. 40 wandungen und die Grundplatte sind durch den

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Kreislauf eines Kühlmittels, normalerweise Wasser, vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- gekühlt, und ein erstarrter Block wird unterhalb des net, daß der Bauteil (11) an seinem Unterende Schmelzbades aus geschmolzenem Material aufgean einem Flansch (22) befestigt ist, der auf dem baut. Das zu feinende Metall kann in die Gießform Rand des oberen offenen Endes der Gießform (1) 45 in Form einer selbstverzehrenden Elektrode eingeaufsitzt. bracht werden, welche sich in das offene Ende der

6. Vorrichtung nach Ansprach 5, dadurch ge- Geißform erstreckt, und die Schlacke kann dadurch kennzeichnet, daß in dem Flansch (22) ein Kanal im geschmolzenen Zustand gehalten werden, daß ein (15) vorgesehen ist, der zum Inneren der Gieß- elektrischer Strom von der Elektrode zu der Grundform (1) führt und an das eine Ende der Leitung 50 platte der Gießform hindurchgeleitet wird.

(5) anschließbar ist. Zur Herstellung bestimmter Blöcke ist es bevor-

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der zugt, daß das Schmelzen in einer gesteuerten Atmovorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Sphäre durchgeführt wird, insbesondere in einer net, daß Einrichtungen (12) vorgesehen sind, um sauerstofffreien Atmosphäre. Bisher wurden sauerdie Spitzen der Wellungen des Bauteiles (11) in 55 stofffreie Atmosphären dadurch erzielt, daß im Berührung mit der Oberfläche der Elektrode (6) oberen Teil der Gießform ein Vakuum erzeugt zu drücken. wurde. Bei Verfahren, wie beispielsweise dem Elek-

8. Vorrichtung nach Ansprach 7, dadurch ge- troschlackefeinen, bei denen eine selbstverzehrende kennzeichnet, daß die Einrichtung (12) min- Elektrode während des Erschmelzen in bezug auf destens eine Spiralfeder aufweist, die den ge- 60 die Gießform nach unten bewegt wird, hat sich die wellten rohrförmigen Bauteil (11) umgibt. Abdichtung des Raumes, in dem das Vakuum er-

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der zeugt wird, als schwierig und mit hohen Kosten bevorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- lastet erwiesen.

net, daß mehrere Elektroden in dem oberen Eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art

offenen Ende der Gießform vorgesehen sind und 65 ist aus der DT-AS 11 62 094 bekannt. Bei dieser be-

daß jede Elektrode durch einen in Längsrichtung kannten Vorrichtung ist ein mit einem Isolierring

gewellten flexiblen Bauteil (11) umgeben ist. versehenes Gehäuse am oberen Ende des Kokillen-

10. Vorrichtung nach Ansprach 9, dadurch gehäuses befestigt, welches zur Abdichtung des