DE2415925C3

DE2415925C3 - Elektroschlackenofen zur Raffination von Roheisenschmelzen

Info

Publication number: DE2415925C3
Application number: DE19742415925
Authority: DE
Original assignee: Pensenskij Kompressornyj Sawod, Pensa (Sowjetunion)
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1976-05-26

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektroschlackenofen zur Raffination von Roheisenschmelzen unter Anwendung einer verstellbaren nicht abschmelzenden Elektrode.

Es ist ein Elektroschlackenofen zur Behandlung von Roheisenschmelzen bekannt, der einen ausgefutterten Körper besitzt, in welchem der Boden und die inneren Wände aus einem stromleitenden feuerfesten Werkstoff z. B. aus Graphit ausgeführt sind.

Die bekannten öfen haben eine nicht abschmelzende Elektrode, die mittels eines Antriebs in die Ofenwanne zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens zwischen dieser Elektrode und der Roheisenschmelze, die sich in der Ofenwanne befindet, eingetaucht wird.

Die bekannten öfen ermöglichen keine optimale Raffination der Roheisenschmelze, da sie keine starke Überhitzung des Metalls ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroschlackenofen zur Raffination von Roheisenschmelzen anzugeben, der eine für die Raffination und das nachfolgende Gießen günstige Überhitzung zu erzielen gestattet.

Dies wird bei einem Elektroschlackenofen zur Raffination von Roheisenschmelzen, enthallend einen ausgefütterten Körper, in welchem der Boden und die inneren Wände aus einem stromleitenden feuerfesten Werkstoff ausgeführt sind, und mindestens eine nicht abschmelzende Elektrode, die in die Ofenwanne mittels eines Antriebs eingetaucht wird, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei symmetrischer Anordnung der Elektrode in einer zylinderförmigen Ofenwanne der Innendurchmesser der Wanne, der durch die Flächen der stromführenden Wände, welche mit der Roheisenschmelze unmittelbar in Berührung kommen, begrenzt ist, 2 bis 4 Durchmesser der einzuführenden Elektrode beträgt.

Wie Versuche gezeigt haben, ist bei diesem Verhältnis des Innenhohlraumes der Ofenwanne zum Elektrodendurchmesser eine maximal effektive Behandlung der Roheisenschmelze möglich.

Für den Fall, daß mehrere nicht abschmelzende

Elektroden vorhanden sind, ist in Weiterbildung der Erfindung zur Einhaltung des angegebenen Verhältnisses der Durchmesser vom Gesamtquerschnitt sämtlicher Elektroden auszugehen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche den Längsschnitt eines erfinduugsgemäßen Elektroschlackenofens zur Roheiscnbehandlung zeigt, näher erläutert.

Der Eiektroschlackenofen zur Raffination der Roheisenschmelze besteht aus einem Körper 1, der auf einem Fundament 2 steht und im Inneren mit einem wärmeisolierenden Werkstoff 3 ausgefüttert ist.

Die Innenflächen der Ausfütterung und der Boden sind mit einem stromleitenden feuerfesten Werkstoff 4 überzogen. Der Ofen ist von oben mit einem Deckel 5 verschlossen. Durch eine öffnung in dem Deckel 5 ist eine nicht abschmelzende Elektrode 6 eingeführt, die längs ihrer Achse mittels eines Antriebs 7 über einen Umlenkblock 8 und einen Schlitten 9 auf einer Säule 10 verstellbar ist. Der elektrische Strom wird der nicht abschmelzenden Elektrode mit Hilfe eines biegsamen Kabel? 11. wassergekühlter Rohre 12 und eines wassergekühlten Elektrodenhalters 13 zugeführt. Der Innendurchmesser der Ofenwanne, der durch die Fläche der ausgefütterten stromführenden Wände, welche mit der Schmelze unmittelbar in Berührung kommen, befrenzt ist, beträgt 2 bis 4 Durchmesser der einzuführenden Elektrode. Das Verhältnis Wannendurchmesser zu Elektrodendurchmesser wird entsprechend den elektrischen Daten der Prozeßführung gewählt.

Für den Fall, daß ein Elektroschlackenofen mit mehreren nicht abschmelzenden Elektroden zum Einsatz kommt, wird zur Einhaltung des obengenannten optimalen Verhältnisses der Durchmesser vom Gesamtquerschnitt sämtlicher Elektroden ausgegangen.

Zum Abstich des raffinierten Metalls aus dem Ofen sind eine Abstichöffnung 14 und eine Stichrinne 15 vorgesehen.

Der Elektroschlackenofen arbeitet folgendermaßen: Vor dem Betrieb wird der Ofen mit einem tragbaren Gasbrenner auf eine Temperatur von 700 bis 800⁰C vorgewärmt. Danach wird der stromführende Boden mit einem metallischen »Impfstoff« zv,ecks Vermeidung eines Durchbrennens des Bodens durch den elektrischen Lichtbogen beschickt.

Es wird der elektrische Strom eingeschaltet und durch die Verstellung der Elektrode 6 ein elektrischer Lichtbogen erzeugt, wobei man zugleich ein vorher mit exothermem Pulver vermischtes stromleitendes Flußmittel zuschüttet.

Das Flußmittel wird unter Einwirkung der hohen Temperatur des elektrischen Lichtbogens geschmolzen und bildet ein Schlackenbad. Durch die Verstellung der Elektrode wird der Lichtbogen-Schmelzvorgang der Schlacke in die bogenfreie Elektroschlackenerhitzung überführt. Wenn die Schlackenschmelze eine Temperatur im Bereich von 1600 bis 1700°C erreicht, wird flüssiges Roheisen in den Ofen durch die öffnung im Deckel eingegossen. Das flüssige Roheisen, das ein größeres spezifisches Gewicht hat, verteilt sich unter der heißen Schlackenschicht, wo es teilweise infolge Wärmeleitung, teilweise infolge der Durchmischung auf die erforderliche Temperatur überhitzt wird und von schädlichen nichtmetallischen Einschlüssen und Gasen gereinigt wird.

Es zeigte sich, daß bei einem Durchmesser des

Innenraumes der Wanne von weniger als 100 mm bei der Führung des Elektroschlackenprozesses mit einer Spannung und einer Stromdichte, die für die üblichen Elektrodendurchmesser kennzeichnend sind, u. z. 40 Volt und 30 A/cm², die Bildung von örtlichen Herden des Lichtbogenvorganges längs des Ringspaltes zwischen der Elektrode und der stromführenden Ausfütterung beobachtet wird. Vergehe bei Verwendung des Arbeitsraumdurchmessers 150 und 180 mm haben ein intensiveres Entslehen von Lichtbogenentladungen ergeben.

Versuche mit Wannendurchmesser 220 bis 250 mm haben einen stabilen Elektroschlackenvorgang ergeben. Spannungsänderungen im Bereich der Spannungen für die Führung von Elektroschlackenumschmelzvorgängen haben keine Änderung der beobachteten Situation herbeigeführt, wahrscheinlich infolge einer begleitenden Änderung von Temperaturverhältnissen. Eine weitere Vergrößerung des Wannendurchmessers bis 400 mm hat einen stabilen Verlar^f des Überhitzungsvorjanges erwiesen. Eine Vergrößerung des Wanneniurchmessers bis 500 mm und mehr hat bei der gleichen berechneten Stromdichte (infolge eines tieferen Eintauchens der Elektrode in die Schlacke) eine erhebliche Herabsetzung der Metallüberhitzung herbeigeführt.

Wenn bei der Schmelzführung unter Einsatz der Wanne mit einem Durchmesser im Bereich von 2 bis 4 Elektrodendurchmessern eine Metallüberhitzung von 1500 bis 1550⁰C erzielt wird, ist es bei der Einhaltung derselben elektrischen Daten und der Leistung der Wanne mit einem Durchmesser, der 5 Elektrodendurchmesser betrug, nicht gelungen, das Metall auf mehr als 1400⁰C zu überhitzen. Das ist vielleicht mit einer Schwächung der elektromagnetischen Kräfte und der Art der Wärmeübertragung verbunden, wenn der Durchmesser des Arbeitsraumes wesentlich vergrößer: wird. Das Schlackenbad wird mit Hilfe des elektrischen

ίο Stroms ununterbrochen eine gewisse Zeitspanne lang erwärmt, wobei der Strom dank der stromleitenden Ausfütterung das Schlackenbad gleichmäßig und. intensiv erwärmt, wodurch der thermische Wirkungsgrad des Ofens bedeutend erhöht wird.

Vor dem Gießen des flüssigen Metalls wird der elektrische Strom abgeschaltet und die Abstichöffnung für das Metall geöffnet. Das Metallgießen kann sowohl vollständig, als auch zum Teil erfolgen.

Der erfindungsgemäße Elektroschlackenofen für die Behandlung des schmelzflüssigen Metalls ist in der Bedienung unkompliziert, er gestattet eine effektive Aufkohlung und Beruhigung des Metalls bei entsprechender chemischer Zusammensetzung der Schlacke und eine hohe Temperatur derselben zu erzielen, sowie Metall mit hoher Temperatur zu gewinnen, was bei der Herstellung von dünnwandigen Gußstücken von großer Bedeutung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektroschlackenofen zur Raffination von Roheisenschmelzen, enthaltend einen ausgefüttertes Körper, dessen Boden und innere Wände mit einem stromleitenden Werkstoff ausgekleidet sind, und mindestens eine nicht abschmelzende Elektrode, weiche in die Ofenwanne mittels eines Antriebs eingetaucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei symmetrischer Anordnung der Elektrode (6) in einer zylinderförmigen Ofenwanne der Innendurchmesser der Wanne, die durch die Flächen der stromführenden mit der Roheisenschmelze unmittelbar in Berührung kommenden Wände begrenzt ist, 2 bis 4 Durchmesser der einzuführenden Elektrode (6) beträgt.

2. Elektroschlackenofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer nicht abschmelzender Elektroden der Durchmesser des Gesamtquerschnittes sämtlicher Elektroden für die Bestimmung des Durchmesserverbältnisses zugrunde gelegt ist.