DE2518517A1

DE2518517A1 - Verfahren zum elektroschlacke-erschmelzen von formgusstuecken und anlage zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE2518517A1
Application number: DE19752518517
Authority: DE
Inventors: Oleg S Karpow; Wladimir A Karpow; Wladimir J Kowenja; Jurij N Kriger; Wolf I Rabinowitsch; Wiktor E Sapunow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE2518517B2; SE412539B; DE2559565B2; SE7504785L; DE2559565A1; FR2268588A1; CS196545B1; DE2559565C3; DD117377A1; JPS51129803A; CA1056427A; FR2268588B1

Description

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf aie Elektrometallurgie, insbesondere auf ein Verfahren zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken und eine Anlage zu seiner Durchführung.

Die Erfindung eignet sich insbesondere

zum Herstellen von Einzelteilen und Bauteilen, an die besonders hohe Anforderungen in bezug auf ihre Qualität gestellt werden, wie dies beispielsweise bei Rohlingen von Deckeln und Körpern ±_n Ener-ieanla^en ^±^^r Atomenergiewerke ι ^zum -Kaltwalzen bestimmten Walzen, Kurbelwellen, Dreiwegestücken, Pleueln der Fall ist, welche anstelle von geschmiedeten oder geschmiedeten und geschweißten Konstruktionen analoger Zweckmbestimmung verwandt werden. Die ersten industriellen Serien zum Kaltwalzen bestimmter Walzen aus

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durch Elektroschlacke-Umschmelzen erhaltenem Metall, die unter Betriebsbedingungen geprüft wurden, haben bestätigt, daß die Standzeit der Walzen auf das Zwei- bis Dreifache verlängert wird.
D-- _a hohe Güte und Homogenität des im Elektroschlackeblock

enthaltenen Metalls ließen es

erscheinen
möglich , Gußwalzen zu verwenden, die nach dem Elektro-

schlacke-Umschmelzverfahren in Fassonkokillen hergestellt sind.

Es sind Verfahren zum Erzeugen von Rohlingen, beispielsweise Walzen, durch Elektroschlacke-Umschmelzen bekannt, wobei in Schlackenbädern nacheinander eine oder mehrere Metallelektroden geschmolzen werden. Die Elektroden weraen in mindestens zwei Kühlkohillen geschmolzen, welche unterschiedliche Querschnittsflächen besitzen und übereinander auf getrennten Hubwagen angeordnet sind. Hierbei weraen die Hubwagen mit den Kokillen und der Hubwagen mit aen Elektroden, der sich über den erstgenannten Wagen befindet, in Senkrechtrichtung längs Stützen verschoben.

Es sind Nachteile dieser Verfahren und der Anlage, daß beim Herstellen von Rohlingen, welche in Höhenrichtung unterschiedliche Querschnitte besitzen, für jeden Querschnitt des zu erschmelzenden Rohlings verschiedene Elektroden verwendet

mehrfaches
werden müssen und daß das Auswechseln dieser Elektroden

Stillsetz en während des Schmelzens erforderlich macht,

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.3-

wodurch, die Qualität der zu erschmelzenden Rohlinge verschlechtert wird. Außerdem muß im Laufe des Schmelzvorgangs Schlacke zugegeben oder ^awgenoamen werden, wodurch Schwierig— keiten bei der Bedienung der Anlagen entstehen.

Vervollkommneter sind Verfahren zum Gießen von Walzenrohlingen durch Elektroschlacke-Umschmelzen in einer Kokille, deren Durchmesser dem Durchmesser des .Wälzenballens entspricht» In die üoKxlle wird auf der Seite der Untersatzplatte ein anzuschmelzendes Element, das in bezug auf !Torrn und Abmessungen dem Laufzapfen entspricht, eingesetzt und zu Beginn des Prozesses an den Grundkörper des Gußstücks angeschmolzen. Die Untersatzplatte der Kokille hat eine öffnung, deren Durchmesser dem Durchmesser des anzuschmelzenden Elements entspricht, welches später als Laufzapfen dient. Die Untersatzplatte ist in Senkrechtrichtung in zwei Teile zerlegbar, unter denen Stromzuführungsprismen angeordnet sind.

Dieses Verfahren und die zugehörige Anlage gewährleisten ebenfalls nicht, eine garantierte Qualität in der Verschmelzungszone des anzuschmelzenden Element mit dem Gußstück erhalten . Außerdem hat die Ausführung aer in Sektrechtrichtung in zwei Teile zerlegbaren Untersatzplatce zur Folge, daß infolge der Ausdehnung des anzuschmelzenden Elements beim Erhitzen die Untersatzplatte verformt wird und daß nach der ersten Schmelze die öffnung nicht dem ursprünglichen Durchmesser des anzuschmelzenden Elements entspricht. Der entstandene Spalt muß abgedichtet werden, damit flüssiges i'lüß-

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mittel und Metall nicht ausströmen. Auf diese V/eise wird von Schmelze zu Schmelze der Spalt zwischen dem Durchmesser des anzuschmelzenden Elements und dem Durchmesser der öffnung der Untersatsplatte größer, was letzten Endes zur Folge hat, daß die Untersatzplatte schnell unbrauchbar wird. Die Bedien-

dadurch erhebliche ung solcher Anlagen macht Schwierigkeiten.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenaufgezählten Nachteile zu beseitigen»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken mit gleichzeitigem Anschmelzen einzelner gewalzter, gegossender oder geschmiedeter Elemente zu entwickeln, welches hohe Qualität sowohl der Gußstücke selbst als auch der Anschmelzzonen durch

ung - από

Ander der Schmelztechnologie und Vervollkommn der Elektro

schlacke-Umschmelzanlage ^zu erzielen gestattet.

Die^se Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Verfahren zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken, welches aus dem Umschmelzen einer Abschmelz elektrode im Schlackenbad und dem Anschmelzen von Jsilöm©aten_; besteht, erfindungsgemäß der Anschmelzprozeß in der Anfangsperiode ²^ Eintauchen des anzuschmelzenden Elements in das Schlackenbad

das bis -fache von bis auf 0,2 0,6 dessen Tiefe geführt wird.

Eine derartige Durchführung des Prozesses zum Erschmel-

ein

zen eines Formgußstücks gewährleistet gleichmäßiges Schmelzen des in das Schlackenbad eingetauchten Kopfendes des anzu-

ein
schmelzenden Elements sowie garantiertes Anschmelzen desselben längs seines Umrisses und über seinen ganzen. Querschnitt am

Gußstückkörper.

weiter

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, den Anschmelzprozeß in der Anfangsperiode mittels einer Abschmelze lektroao durchzuführen, deren Querschnitt mindestens gleich cien Querschnitt des anzuschmelzenden Elements ist.

In diesem EaIl treffen die Sropfen umzuschmelzenden

Metalls auf die schon geschmolzene oberfläche des anzuschmelzen-

beste

den Elements, wobei hierdui'ch Änschmelzungsqualität garantiert wird.

Die Anlage zum Durchführen des Verfahrens zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Pormgußstücken, die eine ^{Λ OOiiU}*~^ e lektrode enthält, welche mit einer stromquelle verbunden und in die Kokille mit in Senkrechtrichtung zerlegbarer Untersatzplatte geführt ist, durch die von unten das anzuschmelzende Element in das Schlackenbad eingeführt ist, ist erfindungsgemäß mit einem Werk zum Senkrechtverschieben des anzuschmelzenden Elements im Schlackenbad und mit in der Waagerechtebene verschiebbaren Stromzuführungsbacken versehen, die mit einer Stromquellefund mit einer Vorrichtung, die sie an das anzuschmelzende Element anpreßt, verbunden sind, während der formgebende Teil der Untersatzplatte aus mindestens drei Sektionen besteht, von denen ^ede mit einem elastischen Glied verbunden ist, welches diese Sektionen aneinander und an das anzuschmelzende Element anpreßt.

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-a.

Durch das Werk zur Senkrechtverschiebung wird das anzuschmelzende Element auf eine solche Höhe in das Schlackenbeste

bad geschoben, daß Qualität beim Anschmelzen am Gußstückkörper garantiert und die Bedienung der Anlage Erleichtert wird.

Die in der Waagerechtebene verschiebbaren Stromzuführungsbacken, welche mit einem Werk zum Anpressen derselben an das anzuschmelzende Element versehen sind, gewährleisten zuverlässigen elektrischen Kontakt, sind einfach und betriebssicher.

Die Ausführung des formgebenden Teils des Untersatzes aas mindestens drei Sektionen, von denen jede mit einem elastischen Anpreßglied verbunden ist, ermöglicht es, Verformung

der Untersatzplatte, die durch Wärmeausdehnung des anzu-

en schmelzenden Elements hervorgerufen wsrd, zu vermeiden, sowie die Betriebssicherheit der Anlage zu erhöhen und die Nutzungsdauer der Untersatzplatte zu verlängern.

_ bildung

Jede Sektion der Untersatzplatte der Anlage in Weiter-

der Erfindung ^e^ⁿ auswechselbares wärmeableitendes Einsatzstück besitzen, das sich an der Berührungsstelle mit den

T-

anzuschinelzenden Element befindet und'dessen Höhe mindestens gleich dem Radius des anzuschmelzenden Elements ist.

Das Ausrüsten jeder Sektion der Untersatzplatte mit einem auswechselbaren wärmeableitenden Einsatzstück, das sich an der Berührungsstelle mit dem anzuschmelzenden Element

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befindet, ermöglicht eine schnelle Umrüstung der Anlage beim Übergang vom Erschmelzen eines Gußstücks mit einer Baugröße des anzuschmelzenden Elements auf eine andere.

Die Höhe der Einsatzstücke ist minaestens gleich dem Eadius des anzuschmelzenden Elements, wodurch deren Kühlung gewährleistet und hierdurch vermieden wird, daß die Wände des anzuschmelzenden Clements im Anfangsaugenblick des Schmelzens abgebrannt werden sowie daß flüssiges Metall und Schlacke ausströmen.

Die Teilfugen der Sektionen der üntersatzplatte und

einer Weiterbildung der auswechselbaren Einsatzstücke werden gemäß/der Erfind-

ung stufenförmig ausgeführt.

Eine solche konstruktive Lösung verhindert das Ausströmen von flüssiger Schlacke und flüssigem Metall über die Teilfuge der Untersatzplatte während des ersten Augenblicks des Schmelzens bei der Wärmeausdehnung des anzuschmelzenden Elements und beim Verschieben der Sektionen der Untersatzplatte relativ zueinander.

Die Verwendung deB beschriebenen Verfahrens und der Anlage zu seiner Durchführung ermöglicht es,/bedeutend^> die Produktionskosten beim Herstellen von Pormgußstüeken nach dem Elektroschlacke-Erschmelzverfahren bei gleichzeitigem Anschmelzen einzelner Teile zu senken, und gestattet es

vermeiden in dem technologischen Prozeß ein Schweißen zu *

Mittels des beschriebenen Verfahrens und der zugehörigen Anlage können Gußstücke vergrößert werden, indem

5 0 9 8 U UI 0 8 5 L ._-.■■■.;;. f

zuvor erschmolzene oder nach, einem beliebigen der bestehenden Verfahren hergestellte Rohlinge als anzuschmelzendes Element verwendet werden. Außerdem wird ein bedeutender ökonomischer Nutzeffekt bei Verwendung der Erfindung dadurch erreicht, daß bessere Güte des Metalls und

bessere GußStückqualität erhalten werden»

Kachstehend werden zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen erläutert . _es zeigt

Fig.1 das prisipielle Schema, welches den Prozeß des Elektroschlacke-Srschmelzens von Formgußstücken veranschaulicht,

Fig.2 in schematischer Darstellung die Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Pig.3 die Gesamtansicht der Anlage für die Durchführung des Verfahrens zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken in axonometrischer Darstellung und

KLg.4 einen Schnitt.,nach Linie IV-IV der Fig.2. erfmdungsgernaßen .,..-"-■

Das Wesen des Verfahrens zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken besteht darin, daßeine ' Abschmelz- Elektrode 1 (Fig.1) in den Schiaelzraum einer Kokille 2 eingeführt und daß ein anzuschmelzendes Element 3? in die Öffnung einer Untersatzplatte 6 koaxial mit der Abschmelz- Elektrode 1 eingesetzt wird. Dann wird in die Kokille 2 flüssige geschmolzene Schlacke gegossen, bis ein Schlackenbad 4 mit

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J.

erforderlichen- Höhe entsteht. Hiernach wird, indem elektrischer Strom von einer Stromquelle 5 her durch den Stromkreis " Abschmelz elektrode 1 - Schlackenbad A- - anzuschmelzendes Element 3" geleitet wird, rait dem Prozeß zum Elektroschlacke-Erschmelzen des Formguß Stücks begonnen. In

wird

der Anfangsperioae beim Durchführen d^es Anschmelsproin das Schlackenbad bis in eine Tiefe eingetaucht, die das

zesses das anzuschmelzende Element' zu 0,2 0,6 fachender

des Schlackenbads betragt;.

Zu^r Erläuterung ^der Zweckmäßigkeit einer solchen technologischen Maßnahme wird das Schlackenbad als aie Summe von Widerständen ^EQ_eo_amt^=R1^+S2⁺'^a:5 betrachtet, wobei bedeuten:
It, - widerstand zwischen den Polen "■ Abs&rselz-

^elektrode 1 - anzuschmelzendes Element; 3"» R₂ und R^ - Widerstand zwischen den Polen "-Abschmelzelektrode 1 - Untersatzplatte 6¹¹ (auf beiden Seiten der Abschmelze _{iektrode 1)}}

^Gesamt ~ Gesamtwiderstand des Schlackenbads 4·.

Wenn der Einfachheit halber angenommen wird, daß die Abschmelz -3 Elektrode i und das anzuschmelzende Element 3 symmetrisch im Schmelzraum der Kokille 2 liegen, können S_? und R, als gleiche Widerstände betrachtet werden.

Bei unveränderlich in das Schlackenbad 4 von der Stromquelle 5 her zugeführter elektrischer Leistung und bei Veränderung des Zwischenelektrodenabstands 1 ändert sich im

Schlackenbad 4 die Verteilung der elektrischen Leistung, wobei sie sich am stärksten im Widerstand R^ ändert, da

kommen die Widerstände R₀ und R, einander nahe und sich beim Ändern der Eintauchtiefe des anzuschmelzenden Elements 3 im Schlackenbad 4 nur unbedeutend ändern. Die spezifische elektrische Höchstleistung wird längs den Kanten der Kopfenden des anzuschmelzenden Elements 3 und· der Abschmelzelektrode 1 ausgeschieden. Beim Vermindern des Zwischenelektrodenabstands 1, d.h. beim Vergrößern der Eintauchtiefe /^ des anzuschmelzenden Elements 3 i*i das Schlackenbad 4, wächst der Anteil des elektrischen Stroms, welcher durch das anzuschmelzende Element 3 fließt, wodurch die Schmelzgeschwindigkeit des Kopfendes des anzuschmelzenden Elements 3 erhöht und hierdurch wiederum die Anschmelzqualität verbessert wird.

Außerdem ist die größere Schmelzgeschwindigkeit des Kopfendes des anzuschmelzenden Elements 3 beim Vergrößern seiner Eintauchtiefe M im Schlackenbad 4 durch Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen anzuschmelzendem Element 3 und erhitztea Schlackenbad 4 zu erklären.

Je großer also die Eintauchtiefe des anzuschmelzenden Elements 3 ίω Schlackenbad 4 ist, desto höher wird die Qualität seiner Ansciimelzung am Guß Stückkörper.

Bei geringem ZwischeneleJctrod enabstana 1 geht jedoch äer Elektroschlackeprozeß in einen Lichtbogenprozeß über, wodurch die Eintauchtiefe ^l des anzuschmelzenden Elements 3 i

- ΛΑ,

das -fache
Schlackenbad M auf 0,6 der Tiefe des Bads begrenzt wird.

Bei einer Eintauchtiefe des anzuschmelzenden Elements

das -fache im Schlackenbad 4-, die geringer als 0,2 der Tiefe des Bads

ist, gelangt das Metallbad, welches durch Abschmelzen der

Abschmelz ^&ektrode 1 erzeugt wird, mit aem anzuschmelzenden Element 3 längs seiner noch nicht geschmolzenen Oberfläche in Berührung und es wira daher keine Anschmelzungsqualität gewährleistet.

Wenn der Prozeß des Elektroschlacke-Srschmelzens von Gußstücken in der Anfangsperiode mit einer Abschmelzelektrode 1, deren Querschnitt gleich oder größer als der Querschnitt des anzuschmelzenden Elements 3 ist, geführt wird, so wird Metall der Abschmelze^—x_e]ct;rode ^ derartig tropfenweise übertragen, daß aie Tropfen des umzuschmelzenden Metalls auf die schon geschmolzene Oberfläche cies anzuschmelzenden Elements 3 treffen, wobei ein gemeinsames tietallbad längs aes Umrisses des Elements entsteht. Hierdurch wird hohe Qualität bei der Verschmelzung von anzuschmelzendem Element 3 mit dem Gußstückkörper erreicht.

Wenn dagegen eine ^A-'^bscanelzevlektroae 1 mit einem Querschnitt, der kleiner als der Querschnitt des anzuschmelzenden Elements 3 ist, verwendet wird, so hat dies zur Polge, daß Tropfen Elektrodenmetalls auf die noch nicht geschmolzene Oberfläche des Kopfendes des anzuschmelzenden

immer .

Elements treffen, wobei nicht die erforderliche Anschmelzungsqualität gewährleistet wird'.

ORIGINAL INSPECTED 5 D 9 8 4 UI 0 8 5 L

Weiterhin wird die Anlage betrachtet, welche das Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken beim gleichzeitigen Anschmelzen einzelner Teile während des Schmelzprozesses zweckmäßig durchzuführen gestattet.

Die Anlage zum Eiektroschlacke-Erschmelzen von Forngußstücken besitzt eine Abschmelzelektrode 1 (Fig.2 und 3)j die in den Schmelzraum einer Kühlkokille 2 eingeführt ist, und ein anzuschmelzendes Element J, das von unten her ins Schiackenbad eingetaucht ist. Die Abschmelzelektrode T und das anzuschmelzende Element 5 sind an einer Stromquelle 5 angeschlossen.

Die Kokille 2 ist auf einer Untersatzplatte 6 aufgesetzt, die eine mit der Abschmelze-^lektrode 1 koaxiale öffnung hat, in welche von unten her das anzuschmelzende Element J eingeführt wird. Letzteres ist auf uie obere Bühne'eines Senkrechtverschiebungswerks 7 gesetzt, welches

unter der Untersatzplatte 6 auf einer (Tragplatte 8 be-

anzuschmelzende

festigt ist. Mit Hilfe dieses Werks wird das Element 5 in den Schmelzraum der Kokille 2 eingeschoben. Als Antrieb des Werks 7 kann ein beliebiger bekannter (elektromechanischer, hydraulischer, pneumatischer, manueller u.a.). Antrieb verwendet werden.

Strom wird dem anzuschmelzenden Element 3> über in der

Waagerechtebene verschiebbare Stromzuführungsbacken 9 zu-

£
geführt, da deren Wirkläche direkt in Kontakt mit der Ober-

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fläche des anzuschmelzenden Elements 5 steht. Die Stromzufiihrungsbacken 9 werden an das anzuschmelzende Element 3> mit Hilfe einer Vorrichtung 10 (Fig.2) angepreßt, wobei die Stromzuführungsbacken 9 in diesem Fall zwischen zwei senkrechten Stützen 11 so angeordnet werden, daß sie relativ zueinander in der Waagerechtebene verschoben weraen können. Als Antrieb der Vorrichtung 10 kann ein beliebiger bekannter Celektromechanischer, hydraulischer, pneumatischer u.a.) Antrieb eingesetzt werden.

Der formgebebende Teil der üntersatzplatte 6 besteht aus drei Sektionen 12 (Fig.4). Alle Sektionen 12 werden aneinander und an das anzuschmelzende Element 3 iait Hilfe eines elastischen Anpreßglieds 1J angepreßt, das zwischen der äußeren Stirnfläche einer Sektion 12 und einem Anscalag 14 radial verschiebbar angeordnet ist.

Jede Sektion der üntersatzplatte 6 kann mit einem auswechselbaren wärmeableitenden Einsatzstück 15 versehen werden, welchesCbedeutend die Dauer der Anlagenvorbereitung beim übergang zum Erschmelzen von Formgußstücken mit verschiedenem Durchmesser des anzuschmelzenden Elements ^"vermindert. Die Höhe des auswechselbaren Einsatzstücks I5 ist mindestens gleich dem Radius des anzuschmelzenden Elements 5.

Wenn die Höhe der auswechselbaren Einsatzstücke I5, welche das anzuschmelzende Element 5? berühren, geringer als

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der Radius des anzuschmelzenden Elements 3 ist, so brennen im Aufangsaugenblick beim Erschmelzen des Formgußstücks die Wände des anzuschmelzenden Elements 3 ab ^unci Schlacke und Metall strömen im flüssigen Zustand aus. Dies ist durch unzureichende Wärmeableitung vom anzuschmelzenden Element 3 zu erklären, die zur Folge hat, daß es geschmolzen und seine Seiten unterhalb der Berührungsstelle mit den auswechselbaren Einsatζstücken 15 abbrennen.

Die Teilfugen 16 (Fig.3) der Sektionen 12 der Untersatzplatte 6 werden, um Ausströmen flüssiger Schlacke und flüssigen Metalls im Aufangsaugenblick beim Erschmelzen des Formgußstücks zu verhindern, stufenförmig ausgeführt.

Der Grund für eine derartige konstruktive Lösung ist, daß das Erhitzen des anzuschmelzenden Elements 3 eine Wärmeausdehnung hervorruft, durch welche die auseinandernehmbaren Sektionen 12 und auswechselbaren Einsatzstücke 15 der Untersatzplatte 6 auseinandergeschoben werden, wobei

Spalte entstehen, über die Schlacke und Metall im ersten

t Augenblick des Erschmelzungsprozesses ausfließen können.

Die Teilfugen 16 der Sektionen 12 und der auswechselbaren Einsatzstücke 15 der Untersatzplatte 6, die stufenförmig ausgeführt sind, verhindern das Ausfließen von Schlacke und Metall. ,

Die Anlage arbeitet folgendermaßen.

An den auseinandernehmbaren Sektionen 12 der Untersatzplatte 6 werden die auswechselbaren Einsatzstücke 15 befestigt

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welche den Abmessungen des in ihnen zu befestigenden, anzuschmelzenden Elements 3 entsprechen. Letzteres wird mit Hilfe des Senkrechtverschiebungswerks 7 in den Schmelzraum

die - fache-fache

der Kokille 2 bis auf 0,2 C.6 Tiefe des Schlackenbads 4 eingeschoben. Hit Hilfe der Anpreßvorrichtung 10 werden die Stromzuführungsbacken 9 in die Arbeitsstellung gebracht, wobei sie in Kontakt mit dem anzuschmelzenden Element 3 gelangen. Durch das elastische Anpreßglied 13 wird d as Spiel zwischen dem anzuschmelzenden Element 3 und den Wänden der auswechselbaren Einsatzstücke 15 beseitigt. Hiernach wird die Köhlkokille 2 auf die Untersatzplatte 6 gestellt, das Schlau k-Isenbad 4 erzeugt und mit dem Prozeß zum Elektroschlacke-Erschmelzen eines Formguß Stücks begonnen, indem die Abschmelzelektrode 1 im Schlackenbad 4 durch elektrischen Strom geschmolzen wird. Das Erhitzen des anzuschmelzenden Elements 3 führt zu dessen Wärmeausdehnung, die durch das elastische Anpreßglied 13 aufgenommen wird, wodurch Verformungen der Untersatzplatte 6 vermieden

Nachstehend werden einige Beispiele des Elektroschlacke-Erschmelzens von Formgußstücken bei gleichzeitigem Anschmelzen einzelner Eeile gemäß der obenbeschriebenen Technologie beschrieben.

Es wurde der Einfluß der Eintauchtiefe des anzuschmelzenden Elements 3 im Schlackenbad 4 und das Verhältnis des Querschnitts der Abschmelzelektrode 1 zum Querschnitt des anzuschmelzenden Elements 3 &^ die Anschmelzungsqualität

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sowohl in einer Labor-Versuchsanlage als auch in einer Industrieanlage untersucht.

Die anzuschmelzenden Elemente bestanden aus Walzgut. Die Anschmelzungsqualität wurde anhand von Makroschliffen und auch durch zerstörungsfreie Prüfverfahren (Gamma-Burchstrahlung und Ultraschallprüfung) beurteilt. Die Ergebnisse dieser Unterschungen sind in Tafel 1 enthalten.

Aus der Analyse dieser Ergebnisse ist ersichtlich, daß hochwertige Anschmelsung erreicht wird,, wenn zu Beginn des Prozesses zum Elektrcschlacke-Erschiaeizen von Foriagußstücken

das anzuschmelzende Element in das Schlackenbad bis auf ^^as bis -facne

0,1- .0.6 dessen Tiefe eingetaucht ist und einen Querschnitt besitzt, der nicht kleiner als der Querschnitt des anzuschmelzenden Elements 2 ist.

In der Industrieanlage zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken wurde unter Verwendung des beschriebenen Verfahrens eine industrielle Versuchsserie (ca.200 St.)

aus Rohlingen für Deckel von Aruiaturkörpern für Atomenergie-Rohlingen anlagen erzeugt. Bei allen/wurde die Qualität der Anschmelzungszone und des Grundmetalis des Gußstücks durch zerstörungsfreie Prüfverfahren geprüft.

Die Anschmelzungsqualität war bei allen Gußstücken gut; Fehler in Form von Poren, Rissen, unverschmolzenen Stellen u.a. waren nicht vorhanden.

Die Ergebnisse der Prüfungen von mechanischen Eigenschaften und Kerbschlagzähigkeit (bei Zimmertemperatur)

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für zwei aus verschiedenen Gußstückzonen entnommene Stahlsorten sind in Tafel 2 enthalten. Die chemische Zusammenseztung der geprüften Stahlsorten ist in Tafel 3> enthalten.

Aus der Analyse dieser Ergebnisse ist ersichtlich, daß die mechanischen Eigenschaften und die KerbSchlagzähigkeit des Metalls der Ubergangszcne und des durch Elektroschock e-Erschmelzen erhaltenen Metalls isotrop sind und den analogen Eigenschaften von Walzgut entsprechen, wobei dessen Probestäbe längs der Walzrichtung ausgeschnitten wurden.

Versuchsweise in der Industrieanlage zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken ausgeführte Schmelzen bestätigten die Zuverlässigkeit der. AnI aee., ihre ein-

Ausgleiben
fache Bedienung sowie das- von merklichen VerfOr der Untersatzplatte und anderer konstruktiver Bauteile der Anlage.

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ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG VON MAKROSGHLIFEEN ^AN EROBESCHEIBEN DURCH ELEKTROSCHLACKE-ERSCHMELZEN MIT ANSCHMELZEN VON ELEMEi¹JTEN

ERHALTENER ERZEUGNISSE

Tafel 1

Anlagentyp

Kokillen-Durchmesser (mm) Durchmesser Durchmesser

Absch.melzjj_es angeschmol-

Elek- zenen Elements

trode (mm) (mm)

Tiefe des Schlackenbads (mm)

80	50
Labor- 80	50
Versuchs- 80	50
anlage 100	50
200	80
80	50
80	50
80	50
80	50
80	50
80	50
100	50
80	55
80	55
60	45
200	80
200	80

50 50 50 50 60

50

50 50 50 50 50 50 50 4-5 40 60 80

45 45 60

75 45 45 45

45

45 40 60 45 45 30 75 75

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Eintauchtie- Verhältnis des Quer- Verhältnis der Einfe des EIe- Schnitts der Abschmelz-tauchtiefe des EIe- Anschmelments im elektrode zum ments im Schlacken- zungs-Schlackenbad Querschnitt des ange- bad zu dessen Tiefe qualität (mm) schmolzenen Elements

0,0

1 1 1 1

1,17

1,21

1,49 1,26

1,77 1

0	unverschmolz en
0,06	unverschmolzen
0,15	un^verschmolzen
0,16	unverschmolzen
0,15	unverschmolzen
0,2	gute
0,22	gute
0,55	gute
0,44	gute
0,55	gute
0,5	gute
0,55	gute
0,44	gute
0,44	gute
0,55	gute
0,55	gute
0,55	gute

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	2	3	4	2518517
1	80	50	45	5
S	80	50	30	45
	80	60	58	45
	100	60	50	45
	150	80	60	45
	200	80	so	70
	80	50	50	70
Labor-	60	45	40	45
Versuchs	200	80	80	30
anlage	200	80	70	75
	- 80	45	50	75
	100	76	80	45
	200	80	90	60
	200	50	- ^	75
	80	40	42	75
	100	50	60	45
	360	200	180	50
	360	200	180	80
	360	200	200	80
	520	160	160	80
	360	180	180	90
Industrie	360	200	180	80
ofen	360	160	160	80
	520	200	180	80
			90

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1,25 2,7 1,07 1,44

1,77 1 0,55
0,55
0,55
0,55

0,43

gute gute gute gute gute gute

30 30 15 15 10 14 15 15

1,26

1,3 0,81

0,9

0,79

0,82

0,91

0,69

1,23

1,0

1,0 1,23 1,0 1,23

0,6έΛ ErschmelzuAgspro-

0,66 zeß instabil,

0,66 Unterschneidungezi

0,73

0,35 unverschmolzen

0,33 unverschmolzen

0,4 unverschmolzen

0,33 unverschmolzen

0,3 unverschmolzen

0,12 unverschmolzen

0,17 unverschmolzen

0,18 unverschmolzen

0,16 unverschmolzen

0,2 gute

0,25 gute

0,22 gute

1	CVJ	5.	4	5
Industrie		200	200	90
ofen	560	180	160	.80
	360	160	180	80
	^60	160	200	80
	360	180	200	80

509844/0854

60	1,0
50	1,26
20	0,79
20	0,64
20	0,81

Erschmelzungs-

prozeß instabil, Unterschneidüngen

unver schmolz en unverschmolz en unverschmolzen

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MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN UND KERBSCHLAGZMlGKSIT (Temperatur der Prüfungen 20⁰C)

Tafel 2

Material Geprüftes Metall

'S3 CD

Bruchfestig- Fließgrenze Bruchic ext dehnung

Brucheinschnürung

Kerbschlagzähigkeit

kpm/cm

7"

Stahl

Z A

Durch Elektroschlacke-Erschmel zen erhaltenes Metall (in verschiedenen Richtungen)

Übergangszone

48,5-r 49,5 48,9

46,Ot-47,0 46,5 24,0-^26,0 28,0-^35,0
25,1 31,2

55,5^-65,0
62,2

23,5t-25,0 29 f- 32,0
24,0 31,0

55,6f 65,7
60,6

14,25τΊ6,5 15,7

16,25-r18,2 17,2

Das arithmetische Mittel von 6 Prüfungen des Metalls aus zwei Schmelzen.

1 2	5	4	5	6	7
Anzuschmelzendes	47,0	24,4	52,0	66,0	15,75
Element (längs der	47,0	24,4	55,0	65,6	16,25
Walzrichtung)					14,50

Durch Elektroschlacke- 61,5 22,6 62,0 78,0 24

⁰¹ Stahl Erschmelzen erhaltenes ο ID τ» OO

is nen Richtungen) 30

Metall (in verschiede- 52,0 21,5 66,0 73,0 50

Übergangsζone	EIe-	61	,0
	WaIz-	60	,5
Anzuschmelzendes		62	,5
ment (längs der	61	,0
richtung)

°£ Übergangszone 61,0 23,8 60,0 74,5

29,8 23,5 64,0 74,5

25,6 52,0 78,5 30 25,5 58,0 78,0 30

30

Das arithmetische Littel von 6 Prüfungen des Metalls aus zwei Schmelzen. °°

CHEMISCHE ZU SAMMENSETZUNG DES MATERIALS

Tafel 5

Material Kohlen- Silizium Mangan Titan Nickel Chrom Schwefel Phosphor Eisen stoff

Stahl A	O	,21	0	,51	O	,62
Stahlt B	O	,08	0	,70	1	,57

0,48 10,07

0,06 0,004 0,016 ^Rest

17,49 0,005 0,018 Rest

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ί. Verfahren zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken, welches aus dem Umschmelzen einer

lektrode im Schlackenbad und den Anschmelzen eines Elements besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschmelzprozeß in den Anfangsperiode mit Eintauchen des auzuschmelzenden Elements in das

das bis -fache von durch, ■=

Schlackenbad bis auf 0,2 0,6 dessen Tiefe geführt wird.

2. Verfahren zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschmelzprozeß in der Anfangsperiode mittels einer Absch.ma.ze- lektrode durchgeführt wird, deren Querschnitt mindestens gleich dem Querschnitt des anzuschmelzenden Elements ist.

5· Anlage für das Durchführen des Verfahrens zum Elektroschlacke-Erschmelzen von Formgußstücken nach Anspruch 1 und 2, die eine Ab schmelz., elektrode enthält,

eine welche mit einer Stromquelle verbunden und in Kokille mit in Senkrechtrichtung zerlegbarer Untersatzplatte geführt ist, durch die von unten her das anzuschmelzende Element in das Schlackenbad der Kokille eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einem Werk (7) zum Senkrechtverschieben des an-

c zuschmelzenden Elements (3) im Schlackenbad (4) und mit in

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der Waagerechtebene verschiebbaren Stromzuführungsbacken (9) versehen ist, die mit der Stromquelle (5) und einer Vorrichtung (10), die sie an das anzuschmelzende Element (3) anpreßt, verbunden sind,und daß der formgebende Teil der üntersatzplatte (6) aus mindestens drei Sektionen (12) besteht, von denen jede mit einem elastischen Glied (13) verbunden ist, welches diese Sektionen (12) aneinander und an das anzuschmelzende Element (3) anpreßt.

4. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß äede Sektion (12) der Untersatzplatte (£) ein auswechselbares wärmeableitendes Einsatzstück (15) besitzt, das sich an der Berührungsstelle mit dem anzuschmelzenden Element (3) befindet und dessen Höhe mindestens gleich dem Eadius des anzuschmelzenden Elements (3) ist.

5. Anlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilfugen (16) der Sektionen (12) der üntersatzplatte (6) und der auswechselbaren Einsatzstücke (15) stufenförmig ausgeführt sind.

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