DE2319982C3 - Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken - Google Patents

Description

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

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 Schlakienschich* zur Gänze im oberen Teil des KristaHisaiors 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 ff:r diesen Zweck auch Graphit oder Asbest verwendet werden. *o

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 Doms Kanäle mit Öffnungen für eine Üaszuieitung vorgesehen sind, wodurch der Dom 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 1083⁰C 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 Mangel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken mit einem Oberteil des Doms zu schaffen, der eine längere Lebensdauer der Einrichtung nebst Herabsetzung der Kosten der Herstellung der Metallhehlblöcke 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 Umschmelzen 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 Doms 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 Doms 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 Dom, welcher in die Kokille durch eine öffnung in der Gespannplatte eingeführt wird (Schnitt durch eine Vertikalebene in der Längsachse);

Fig.2 eine Einrichtung rr.it einem Dom, 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 Doms 9 in den Hohlraum 2 der gekühlten Kokille 1 vorhanden. Der Oberteil 10 des Doms 9, welcher während der Schmelze mit dem Metallband 5 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 Doms gewährleistet wird, und sie weisen die erforderliche Temperaturwechselbeständigkeit und Wärmeleitung auf.

Im zweiten Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist ein Dom 11 (F i g. 2) auf Konsolen 12 im Hohlraum 2 der Kokille t 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 Dom 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 Dorns 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 unter der Schicht der flüssigen Schlacke 6 befindet Die Abschmelzelektrode 4 wird in den Hohlraum 2 der Kokille 1 von oben eingeführt

Die Elektrode 4 wird im vorgegebenen Abs tand vom oberen Teil 10 des Doms 9 eingestellt Bei der Erschmelzen« 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 de' untere Teil der Elektrode 4 in die Schlacke 6 eintaucht. Hiemach wird die erforderliche Spannung von einer elektrischen Stromquelle der Abschmelzelektrode 4, dar Gespannplatte 7 und dem Dom 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 Dorn* 9 herunterfallen, fließen dann in den ringförmigen Spalt des Hohlraums 2 der Kokille 1 und bilden ein flüssiges Metallbad 5. 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 Dom 9 mit der Geschwindigkeit des Anwachsens des Blocks 3 nach oben verstellt

Möglich ist eine Ausführungsvariante der Einrichtung, bei der der Dom 9 unbeweglich bleibt, während die Gespannplatte 7 gemeinsam mit der Kokille 1 und den) Kühib!ück3 nach unten bewegt werden.

Auch ist eine andere Variante möglich, bei der der

Dora 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 Doms 9. Da der Oberteil 10 des Doms 9 aus Molybdän,

ίο Tantal, Niob, Wolfram oder deren Legierungen besteht, widersteht ein solcher Dom 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 Doms vorgebeugt

Außerdem kann der Oberteil 10 des Doms 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 erfolgreicli widerstehen.

Die Einrichtung mit dem Dom 11 (F i g. 2\ der in der

Kokille 1 mit Hilfe der Konsolen 12 stationär befestigt ist, arbeitet ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, daß der Dom 11 während des Schmelzprozesses gleichzeitig mit der Kokille 1 nach oben oder die Gespannplatte relativ dazu nach unten bewegt wird.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallhohlblöcken, enthaltend eine gekühlte Hohlkokille, eine gekühlte Gespannplatte, welche s 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 Doms (9 und 11), der mit der flüssigen Schlacke (6) in Berührung kommt aus Molybdän, Tantal, Niob oder Wolfram oder deren Legierungen ausgeführt ist