DE2319982B2 - Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen zu Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken, welche eine gekühlte Kokille mit einer Gespannplatte enthält, die den Kokillenraum von unten überdeckt, sowie einen in der Kokille angeordneten Dorn, der den Hohlraum des Metallblocks gestaltet und in dessen Körper Kanäle zum Durchfluß des Kühlmittels vorhanden sind.

Aus der DE-OS 18 17 124 ist es bekannt, daß die auf dem umgeschmolzenen Metall schwimmende Schlakkenschicht zur Gänze im oberen Teil des Kristallisators wärmeisoliert sein muß; denn die Schlackenschmelze muß nach Möglichkeit vor einer Abkühlung oder sogar Erstarrung bewahrt werden. Zu diesem Zweck ist die Gießform des oberen Teils des Kristallisators, in dem sich üblicherweise die Schlackenschmelze befindet, mit hochschmelzenden Metallen wie Wolfram und Molybdän ausgekleidet. Außerdem kann für diesen Zweck auch Graphit oder Asbest verwendet werden.

Die DE-OS 21 16 038 betrifft ein Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Blöcken und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung. Danach gehört die Gefahr der elektrochemischen Zerstörung der lochbildenden Dorne zum Stand der Technik. Nach der Lehre dieser Entgegenhaltung wird dieses Problem u. a. dadurch gelöst, daß in den Wänden des lochbildenden Dorns Kanäle mit öffnungen für eine Gaszuleitung vorgesehen sind, wodurch der Dorn mit einem Schutzgas umspült wird.

In einer solchen Einrichtung wird ein Dorn aus einem Metall mit hoher Wärmeleitung verwendet, jedoch mit einem tieferen Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt der Legierung des zu erschmelzenden Hohlblocks. Am häufigsten werden dazu Kupfer mit einem Schmelzpunkt 1083° C bzw. Kupferlegierungen benutzt.

Der obere Teil des Dorns, welcher während der Elektroschlacke-Erschmelzung des Metallhohlblockes in der Kokille mit der flüssigen Schlacke und dem flüssigen Metall in Berührung kommt, wird unter der Wirkung der chemisch aggressiven Schlacke und der Trompfen des überhitzten Metalls zerstört. All das beschleunigt den Verschleiß des oberen Dornteils, erfordert dessen häufigen Wechsel, wodurch die Herstellung der Metallhohlblöcke entsprechend verteuert wird.

Zweck der Erfindung ist die Behebung der genannten Mängel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken mit einem Oberteil des Dorns zu schaffen, der eine längere Lebensdauer der Einrichtung nebst Herabsetzung der Kosten der Herstellung der Metallhohlblöcke gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallblöcken, die eine hohle gekühlte Kokille und eine Gespannplatte enthält, welche den Kokillenraum von unten überdeckt, in dem ein gekühlter Dorn angeordnet ist, welcher den Hohlraum des Metallblocks gestaltet und während des Umschmelzens mit darüber befindlicher flüssiger Schlacke sowie mit im Ringspalt zur Gestaltung des Hohlblocks befindlichem flüssigen Metall in Berührung steht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit der flüssigen Schlacke in Berührung kommende Oberteil des Dorns aus Molybdän, Tantal, Niob, Wolfram oder deren Legierungen besteht.

Jedes dieser Metalle genügt den genannten Forderungen und läßt sich entsprechend bearbeiten (schneiden, walzen, schmieden), um dem Oberteil des Dorns die erforderliche Form zu verleihen.
Um die Erfindung eingehender zu erläutern, werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Einrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Dorn, welcher in die Kokille durch eine öffnung in der Gespannplatte eingeführt wird (Schnitt durch eine Vertikalebene in der Längsachse);

F i g. 2 eine Einrichtung mit einem Dorn, der im Kokillenraum an Konsolen befestigt ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Elektroschlakke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken enthält eine gekühlte Kokille 1 (Fig. 1) mit einem Hohlraum 2 zur Gestaltung des Hohlblocks 3, zur Einführung einer Abschmelzelektrode 4 und zur Aufnahme des flüssigen Metalls 5 und der flüssigen Schlacke 6.

Die gekühlte Kokille 1 wird auf eine Gespannplatte 7 aufgesetzt, welche den Hohlraum 2 der Kokille 1 von unten überdeckt. In der Gespannplatte 7 ist eine öffnung 8 zum Einführen eines Dorns 9 in den Hohlraum 2 der gekühlten Kokille 1 vorhanden. Der Oberteil 10 des Dorns 9, welcher während der Schmelze mit dem Metallband S und dem Schlackenbad 6 in Berührung kommt, ist aus Molybdän, Tantal, Niob, Wolfram oder deren Legierungen hergestellt.

Diese Metalle lassen sich leicht bearbeiten, so daß die nötige Form des Oberteils des Dorns gewährleistet wird, und sie weisen die erforderliche Temperaturwechselbeständigkeit und Wärmeleitung auf.

Im zweiten Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist ein Dorn 11 (F i g. 2) auf Konsolen 12 im Hohlraum 2 der Kokille 1 befestigt. Auch in diesem Falle ist der Oberteil 10 des Doms 11, welcher mit der flüssigen Schlacke 6 in Berührung kommt, aus einem Metall mit einer Wärmeleitung und einem Schmelzpunkt wie im vorigen Beispiel hergestellt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgenderweise. Die gekühlte Kokille 1 (Fig. 1) wird auf die Gespannplatte 7 aufgestellt, wonach durch die öffnung 8 der Dorn 9 eingeführt wird.
Den Dorn 9 führt man nur so hoch ein, daß aus dem Hohlraum 2 der Kokille 1 das flüssige Metall nicht hinausfließen kann. Zwischen den äußeren Seitenwänden des Doms 9 und der Innenwand der Kokille 1 bildet sich dabei ein ringförmiger Spalt zur Gestaltung des

Metallblockes 3 aus dem flüssigen Metall 5, das sich jnter der Schicht der flüssigen Schlacke 6 befindet Die »Abschmelzelektrode 4 wird in den Hohln τη 2 der Kokille 1 von oben eingeführt.

Die Elektrode 4 wird im vorgegebenen Abstand vom oberen Teil 10 des Dorns 9 eingestellt. Bei der Erschmelzung von Metallhohlblöcken mit 200 mm Durchmesser beträgt dieser Abstand 100—120 mm. Dann wird der ringförmige Hohlraum 2 und ein weiterer Teil der Kokille mit der flüssigen Schlacke 6 so weit gefüllt, bis dur untere Teil der Elektrode 4 in die Schlacke 6 eintaucht. Hiernach wird die erforderliche Spannung von einer elektrischen Stromquelle der Abschmelzelektrode 4, der Gespannplatte 7 und dem Dorn 9 zugeführt.

Unter der Wärmewirkung im Schlackenbad 6 schmilzt der untere Teil der Abschmelzelektrode 4 ab, so daß Metalltropfen von ihr auf den Oberteil 10 des Dorns 9 herunterfallen, fließen dann in den ringförmigen Spalt des Hohlraums 2 der Kokille 1 und bilden ein flüssiges Metallbad S. Beim Abkühlen erstarrt das flüssige Metall 5 zu einem Block 3, welcher auf der Gespannplatte 7 mit Hilfe eines Impfstückes (auf der Zeichnung nicht angegeben) festgehalten wird.

Mit fortschreitendem Abschmelzen der Abschmelzelektrode 4 und der Bildung des Metallhohlblockes 3 wird der Dorn 9 mit der Geschwindigkeit des Anwachsens des Blocks 3 nach oben verstellt.

Möglich ist eine Ausführungsvariante der Einrichtung, bei der der Dorn 9 unbeweglich bleibt, während die Gespannplatte 7 gemeinsam mit der Kokille 1 und dem Hohlblock 3 nach unten bewegt werden.

Auch ist eine andere Variante möglich, bei der der Dorn 9 und die Kokille 1 unbeweglich bleiben, während die Gespannplatte 7 mit dem aufgeschmolzenen Block 3 beim Abschmelzen der Abschmelz-Elektrode 4 nach unten verstellt (aus der Kokille herausgezogen) werden.

Die flüssige Schlacke 6 wird beim Schmelzen bis auf hohe Temperaturen 1600 bis 1800⁰C erhitzt Die Hauptmenge des elektrischen Stroms fließt zwischen der Abschmelzelektrode 4 und dem Oberteil 10 des Dorns 9. Da der Oberteil 10 des Dorns 9 aus Molybdän,

ίο Tantal, Niob, Wolfram oder deren Legierungen besteht, widersteht ein solcher Dorn erfolgreich der Zerstörung unter der Einwirkung des elektrischen Stroms und der aggressiven Schlacke. Dank der hohe Wärmeleitung dieses Metalls wird einer übermäßigen Erhitzung der Oberflächenschicht des oberen Teils des Dorns vorgeheugt.

Außerdem kann der Oberteil 10 des Dorns 9 aus einem solchen Metall dank dessen hohem Schmelzpunkt den hohen Schlackentemperaturen sowie dem Aufprall der von der Abschmelzelektrode 4 herabfließenden Metalltropfen sowie sonstigen ungünstigen Bedingungen der Elektroschlacke-Erschmelzung erfolgreich widerstehen.
Die Einrichtung mit dem Dorn 11 (Fig. 2), der in der Kokille 1 mit Hilfe der Konsolen 12 stationär befestigt ist, arbeitet ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß der Dorn 11 während des Schmelzprozesses gleichzeitig mit der Kokille 1 nach oben oder die Gespannplatte relativ dazu nach unten bewegt wird.

Versuche zeigten, daß ein Dorn mit einem aus Molybdän ausgeführten Oberteil eine bedeutend längere Lebensdauer aufweist als ein aus Kupfer hergestellter Dorn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken, enthaltend eine gekühlte Hohlkokille, eine gekühlte Gespannplatte, welche den Hohlraum dieser Kokille von unten überdeckt, in dem ein gekühlter Dorn angeordnet ist, der den Hohlraum des Metallblocks gestaltet und im Schmelzprozeß mit darüber befindlicher flüssiger Schlacke sowie mit im Ringspalt zur Blockgestaltung befindlichem flüssigem Metall in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil (10) des Dorns (9 und 11), der mit der flüssigen Schlacke (6) in Berührung kommt aus Molybdän, Tantal, Niob oder Wolfram oder deren Legierungen ausgeführt ist.