DE2522754A1

DE2522754A1 - Abschmelzbare elektrode

Info

Publication number: DE2522754A1
Application number: DE19752522754
Authority: DE
Inventors: Aldo Ramacciotti; Eugenio Repetto; Paolo Sommovigo
Original assignee: Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Current assignee: Centro Sviluppo Materiali SpA
Priority date: 1974-06-04
Filing date: 1975-05-22
Publication date: 1975-12-18
Also published as: SE427674B; JPS513326A; US3975577A; GB1515693A; DE2522754B2; FR2273876B1; DE2522754C3; SE7506139L; JPS5857266B2; FR2273876A1; IT1013366B

Description

CENTRO SPERTMENTA I.E
METALLURGICO S.P.A.

ABSCHMELZBARE ELEKTRODE

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte, abschmelzbare Elektrode zum Herstellen von Metal!gegenständen durch Wiedererschmelzen unter elektrisch 1 eitfähiger Schlacke. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Elektrode, die im wesentlichen aus Metallpulver besteht und sich ganz besonders gut dazu eignet, große Blöcke zum Schmieden herzustellen oder Metall auf einen zu beschichtenden Metallgegenstand aufzubringen.

Es gibt eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Metallgegenständen durch Wiedererschmelzen unter elektrisch leitender Schlacke. Einige dieser Verfahren sind in der italienischen Patentanmeldung 5^515 A/72 der Anmelderin beschrieben. Die genannte Anmeldung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Metallegierungen. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Metallrohr, das am Boden verschlossen ist und in welches eine begrenzte Menge an Metallpulver mit geeigneter Zusammensetzung eingeführt wird. Das Metallpulver sammelt sich im Rohr an und bildet eine Schicht von relativ geringer Höhe. Aufgrund der während des Schmelzvorgange·

509851/0731

erzeugten Warme sintert ein Teil dieser Schicht und bildet ein Tragelement für die verbleibende Metallpulverschicht, und zwar dann, wenn das Verschlußelement nm unteren Ende des Rohres weggeschmolzen ist. Wenn der Schmelzvorgang fortschreitet, so bewegt sich die gesinterte Schicht und ermöglicht eine korrekte Fortführung des Verfahrens. Das Metallpulver wird kontinuierlich zugeführt, um den geschmolzenen, gesinterten Abschnitt zu ersetzen, wobei die Gesamthöhe der innerhalb des Metallrohres vorhandenen Pulverschicht praktisch konstant gehalten wird. Dieses Elektrodensystem erbringt hervorragende Ergebnisse, jedoch war es nicht möglich, den Durchmesser der Elektrode über einen bestimmten Wert hinaus zu vergrößern, da sonst die gesinterte Schicht ein zu geringes Maß erhält, um das Gewicht des darüberliegenden ungesinterten Pulvers zu tragen.

Die italienische Patentanmeldung 5^6i6a/7'3 der Anmelderin bringt die Technik des Wiedererschmelzens unter elektrisch leitfähiger Schlacke einen weiteren Schritt voran, indem nämlich eine rohrförmige Elektrode geschaffen wird, die aus zwei konzentrischen Rohren besteht. Das Metallpulver wird in den Ringraum zwischen den beiden Rohren eingeführt, und zwar in ganz ähnlicher Weise, wie es in der bereite genannten italienischen Patentanmeldung 5^'^ΐ35Α/?2 beschrieben ist. Die weiterentwickelte Elektrode beseitigt den einzigen Nachteil der Vorläuferin, nämlich deren notwendiger Weise relativ geringen Durchmesser. Man erhält eine Elektrode, bei der die Pulverschicht dick genug ist, um nicht zu brechen, und sich andererseits über eine Länge erstreckt, die dem Umfang des zwischen den beiden konzentrischen Rohren gebildeten Ringraumes entspricht. Bei dieser Elektrode ist es ferner möglich, in äußerst einfacher Veise einen zentralen Metallkern beliebigen Durchmesser« mit einer Schicht oder mehreren Schichten einer Metall-

509851/0731

legierung beliebiger Zusammensetzung zu überziehen.

Kürzlich wurde in Frankreich die Patentanmeldung 73 07 f* veröffentlicht, die die Priorität der japanischen Anmeldung 22 290-72 vom 6. März 1972 auf den Namen Mitsubishi Jukogyo K.K. in Anspruch nimmt. Dort wird eine weitere Elektrode zum Viedererschmelzen unter elektrisch leitender Schlacke beschrieben und beansprucht. Diese Elektrode besteht aus einem hohlen Körper beliebigen Querschnitts, "dessen Innenseite mit Metallpulver gefüllt ist". Das Metallpulver wird innerhalb des Körpers vorzugsweise zusammengespreßt gehalten, um ein leichteres Sintern herbeizuführen. Eine derartige - Elektrode ist offensichtlich äußerst attraktiv, bringt jedoch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen mit sich, wie beispielsweise die durch den Kompaktierungsvorgang erhöhten Kosten unddie Schwierigkeit, daß gleichzeitig mehrere Elektroden zur Herstellung von Behältern oder Rohren großen Durchmessers verwendet werden müssen. Aus dem letztgenannten Gesichtspunkt resultieren weitere Schwierigkeiten, die zum einen zurückzuführen sind auf die Anlagen, die benötigt werden, um gleichzeitig eine große Anzahl von Elektroden zu halten und mit Strom zu versorgen. Zum anderen besitzen diese Elektroden notwendigerweise geringe Querabmessungen und können sich daher leicht verbiegen. Sodann besteht die Gefahr, daß sie sich gegenseitig oder aber die Gußform berühren, wodurch der Vorgang des Viedererschmelzens unterbrochen wird. Schließlich besteht aufgrund der geringen Querabmessungen der Elektroden nicht die Möglichkeit, das Metallpulver in einfacher und wirtschaftlicher Weise einzuführen und kompaktiert zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angedeuteten Nachteile früherer Elektroden zu vermeiden und

509851/0731

eine Elektrode zu schaffen, die einfacher und zuverlässiger arbeitet, leichter ist und sich äußerst wirtschaftlich herstellen läßt.

Erfindungsgemäß wird ein Metallkörper geeigneter chemischer Zusammensetzung außen oder, sofern es sich um einen Hohlkörper handelt, innen mit einer Verstärkung überzogen, die vorzugsweise aus mindestens einer Lage eines Metallnetzes besteht, welches unter Verwendung an sich bekannter Mittel im Abstand zur Innenwand bzw. zur Außenwand des Metallkörpers gehalten wird. Anschließend bettet man diese Lage bzw. diese Lagen aus Metallnetz in eine Schicht oder Beschichtung ein. Letztere besteht zum einen aus einem Metallpulver solcher Zusammensetzung, daß es zusammen mit dem Material des Metallkörpers und der Verstärkung der Schmelze die gewünschte Zusammensetzung verleiht. Weiterhin ist ein Bindemittel vorgesehen, beispielsweise Pech bzw. Teer oder aber ein anderes Bindemittel, welches sich vorzugsweise einfach verkoken läßt. Schließlich enthält die SchiebtSchlacke von einer Zusammensetzung, die sich für das Wiedererschmelzen unter elektrisch leitfähiger Schlacke eignet. Auf diese Weise entsteht eine Elektrode, bei der ein festes Metallteil als Träger für das Metallpulver und als Stromleiter dient, während ein nichtfestes Metallteil, nämlich das Pulver, den Hauptanteil an Metall in das ViedererschmelZungsverfahren einführt. Das Metallnetz bildet eine Verstärkung, die es überflüssig macht, ein weiteres Trägerelement zu verwenden, wie etwa das zweite Rohr, das in der italienischen Patentanmeldung 536i6a/73 beschrieben ist. Zusammen mit dem B^JLndemit tel macht das Metallnetz die Schicht aus Metallpulver kompakt und mechanisch fest.

Bei einer weiteren Ausführung«form nach der Erfindung kann

509851/0731

die Verstärkung einfach aus einer relativ dünnen Platte bestehen, die rundum diejenige Schicht gelegt ist, welche aus der Mischung Metal1pulver-Bindemittel-Sch1acke besteht. P.ei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsforra ist in einen hohlen Metallkörper, der als Träger und Stromleiter dient, eine tragende Verstärkung eingelegt, die vorzugsweise aus einem spiralförmig gewundenen Metallnetz oder aus einer Gruppe von festen Metall stäben oder Rohren besteht. Anschließend ist der Innenraura de* hohlen Metallkörper?, der zwischen diesem Körper und der tragenden Ver.« tn rkung verbleibt, mit einer abgewogenen Mischung aus Metallpulver, Bindemittel oder Schlacke ausgefüllt worden. 7u dieser Mischung kann man vorzugsweise eine bestimmte Menge an par t ike 1 f örmigen Me tal 1 abfa'l len zufügen, beispielsweise Schrottstücke aus Draht-, Stab- oder Blechmaterial u. dgl., wobei die Schrottstücke nur geringe Abmaße besitzen.

Wenn al? innere Verstärkung ein Rohr verwendet wird, so kann letztere« ebenfalls aus einem Netz bestellen, welches zy1inderförmig gebogen ist. Auch kommt ein Rohr in Frage, das eine bestimmte Anzahl von Löchern aufweist. In diesen Fallen dient die Verstärkung nicht nur zum Halten des Metallpu'vers, sonlern bietet der Wärme außerdem die M">gl ichkeit, einfach von innen her in die Pulvermasse einzutreten, weiterhin k'.r.nen ohne weiteres diejenigen Gase und Dämpfe abziehen, die sich beim Ausheizen oder Sintern des Bindemittels bilden.

Die Elektrode nach der Erfindung ist wirtschaftlicher als die früheren Elektroden. Auch läßt sie sich einfacher herstellen und problemloser benutzen. Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß nicht mehr die Notwendigkeit besteht, die Elektrode an ihrem Ende zu verschließen. Ee wird also Zeit bei der Herstellung eingespart, woraus ein weiterer virt-

509851/0731

BAD

-6-schaft 1 icher Vorteil resultiert.

Sofern die Elektrode nach der Erfindung aus einem innen oder außen mit einer Metallpulverschicht überzogenen Rohr besteht, ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil in Anwendung der Elektrode auf die Beschichtung eines Metallzylinders. Aufgrund der Kontinuität des Elektrodenquerschnittes kommt es in diesem Falle nämlich 7u einpr gleichmäßigen Verteilung sowohl der Wärme, die beim Durchgang des Stromes durch die Schicht aus geschmolzener Schlacke erzeugt wird, als auch des magnetischen Feldes im geschmolzenen Metallbad. Ma/i erhält auf diese Weise eine besonders gleichmäßige Verteilung des der Fläche des Zylinders zugeführten Metalls, ohne auf die komplizierten mechanischen Systeee

zugreifen zu müssen, die bei früheren Elektroden erforderlich waren, um die Elektroden eine kreisförmige Bahn zu führen.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Elektroden nach der Erfindung aufgrund der Verstärkung bemerkenswert fest sind und während des Transportes und der Lagerung keiner besonderen Sorgfalt bedürfen, und zwar selbst dann nicht, wenn die Mischung aus Metal 1 pulver-Bindemittel auf der Außenseite des, festen metallischen Tragkörpers liegt.

Schließlich sei noch ein Vorteil erwähnt, der keineswegs unwichtiger als die oben genannten Vorteile ist. Die Elektroden können nämlich unabhängig von der eigentlichen Viedererschmelzungsvorrichtung zusammengesetzt werden. Weiterhin entfallen die früher verwendeten Einrichtungen zum Einführen der Schlacke in das geschmolzene Bad und zum Einführen des Metallpulvers.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung > *--Orsa-gter Ausführungsbeiepiele

509851/0731

im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die
Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Elektrode, bei der der
feste metallische Tragkörper außen liegt und das Metallnetz in die Mischung aus Metallpulver, Bindemittel und
Schlacke eingebettet ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei der der feste metallische Tragkörper außen liegt

und das Metallnetz auf der Schicht aus Metallpulver aufruht;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei der der feste metallische Tragkörper innen liegt;

Fig. k einen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei der das Metallpulver ein äußeres Metallrohr ausfüllt und bei

der al«? Verstärkung für die Säule aus Metallpulver ein
spiralförmig gewinkeltes Metallnetz dient;

Fig. 5 eine Ausführungsform ähnlich der nach Fig. h, bei der jedoch die Verstärkung aus einem Satz von Metallrohren besteht;

Fig. 6 eine Ausführungsform ähnlich der nach Fig. h_f bei der jedoch die Verstärkung aus einem Satz fester Metallstäbe besteht;

Fig. 7 einen Schnitt durch ein letztes Ausführungsbeispiel, bei der der eigentliche Tragkörper ein fester Metallstab ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 besitzt ein festes Metallelement 1, das sowohl als Hauptträger, als auch als Strom-

509851 /"0731

leiter dient und aus einem Metnilrohr besteht.. In dieses ist eine fn^kung ein^e 1 ef-;t , die von einer Schicht oder mehreren Schichten aus einem Metallnel7 2 gebildet wird. Da s MeLaI !netz dient als weiterer Trümer und al? Versteifung für eine Schicht Ί aus Metallpulver, welche? mit einem Bindemittel und mit einer Schlacke bekannter Art gemischt ist. Bei dem Bindemittel handelt es sich beispielsweise um Pech bzw. Teer oder ein anderes Material, das verkokt werden kann. Fig. 2 zeigt eine A 1 terna t. i vJ ö sung, bei der die Schicht 3 aus Metallpulver, Bindemittel und Sch 1 acke.direkt das Metallrohr 1 berührt, während das Metallnetz 2 in einfacher Weise derart angeordnet ist, daß es auf der freien Fläche der Metallpulverschicht aufniht. Dabei kann dann das Metallnetz vorzugsweise in eine weitere Sch 1ackeschicht k eingelagert sein, die sich über das Metallnetz hinaus in das Tnnere der .so gebildeten Elektrode hineinerstreckt.

Bei der Aus führung?form nach Fig. Ί besteht ne-r Hfiu[Utr.'ijer sui einem Metallrohr 1, auf dessen Außenfläche eine .-chicht aufgebracht ist, die sich aus einer Mischung aus Metallpulver mit Bindemittel und Schlacke zusammensetzt.. Die aus MetaUnetz 2 bestehende Verstärkung liegt auf.en auf der Schicht ?. Sie kann auch in diese Schicht eingelagert sein. Bei dieser Aus Führungsform enthält das Metallpulver Ab-'

fal1 stücke j aus Draht oder Blech. Diese Abfallstücke UiUSi=On natürlich nicht ausgesprochen massiv sein. Die ii^urtn ''· t ~> und 6 zeigen Ausführungsbeispiele von Elektroden nach der Lrfinduiig, die einander ziemlich ähnlich sind. Dabei wird ein au.'-en 1 i elende s , festes Me ta 1 Ie 1 einen t, das aus einem Metall rohr· besteht, mit einer Mischung "! gefüllt, die sich aus Metallpulver, Bindemittel und Schlacke zusammensetzt. Das Verstärkungseiement besteht aus einem spiralförmig gewickelten Metallnetz 2, das sich in Längsrichtung

509851 /073 1

COPY

-Q-

Ui-^r · 1 1 ο .·-<.·>..ι rn-te IJJ η,·; t· tier h1 ek r. rode erstreckt (V.i:^r,. ■'» )

oder aus »-in»·· in Satz von Metal 1 rohren 6, die mit O rrnung«jn

7 viT.-t'i.i'n -icin künnen (Fi>?. 3) oder aber aus festen Vi-1 a 1 1 .- t:; :·<·η ■■* ( Fi tf. 6')·

Fi-r. 7 5r.ii 1 i tf Ul ich zeigt eine Kl t;k troile nach <ler Ki f in-iung, b*»i flf/r -Ic-r Ilaujil trüber aus einem festen Metal IsIhI) 0 besti'jit. !. Lc-er Metallstab viril von einer schicht ⁿ aus Me tal 1 jjuJ vtvr, Eimiemi t tel und Schlacke umgeben. Diese Schicht '^l weist ein Verst.'irkungselement 10 auf, das als Metallnetz ausgebildet und in die Oberflächenzonc <!ei· Schici: r "; eingelagert =.eir; kann. Auch kann :nr-.n tin dünnes RI e c h verwfcn'len, das direkt auf der Fläche der- Schicht 1 auflieft. .Me E.1 ek troden . nach der Erfindurif; können so geformt sein, "laß man ohne weiteres, beispiel sweif-e durch Scliwei iJoti, eine neue Kiekt rode an eine schon fast at»«·;*·- fch.no 1 vene Ilektrorle ansetzen kann und auf diese Weisein

der I.a^e ist, eine beliebige Anzahl von Elektroden nacheinander abzuschmelzen, ohne den Schmelzprozeß zu unterbrechen.

Das Bindemittel kann mindestens teilweise durch schlackebildender· oder sinterndes Material ersetzt werden.

50335 1 /0731

BAD ORIGINAL

Claims

Ο EKTRf 5,PhRTMEMTALE
META LLUIcG ICO S. P. A.

PATENTANSPRÜCHE

1. J Zusammengesetzte abschmelzbare Elektrode zum Herstellen von Metallgegenstiinden durch Wiedererschme 1 zen unter elektrisch leitfähiger Schlacke, gekennzeichnet durch

ein erstes festes, schmelzbare? Metallelement, durch ein zweites schmelzbares Element O)₉ bestehend aus mindest ens einer der Substanzen der Gruppe Metallpulver, Bindemittel, Schlacke, und durch ein drittes schmelzbares Metal1element, welches das zweite Element enthält und verstärkt.

2. Elektrode nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

ein schmelzbares Metallrohr (i), auf dessen Innenfläche eine schmelzbare Schicht (l) aus Metallpulver, Bindemittel und ScIiIc₁CKe angeordnet ist, wobei in. dieser Schicht ein verstärkendes schmelzbares Me tall element eingelagert ist, das aus mindestens einer Lage aus Metallnetz (2) besteht.

3. Elektrode nach Anspruch 1,
gekennzeiciinttt durch

ein s c h ine 1 7ha res Metallrohr ( 1 ) » auf dessen Innenfläche eine schmelzbare Schicht (Ί) aus Metal!pulver, Bindemittel und Schlacke angeordnet i 1.1, wobei auf der freien !•'"lache dieser Schicht ein vcrstürKsndfes schmelzbares Element in For:i! eines Metallnetzes ^2) ■ r;d au/ diesem eine dünne Schlackeschicht: (V* vorgesehen isr,

50S851 /0731

-·,,.,_; GOPY

-U-

•Ί. Elektrode nach Anspruch 1, gek ρπ:ι7ρ i c hnf· t (iurch ein schmelzbares Metallrohr (i)» auf dessen Au ί.'-*» η f'J ächo eine schmelzbare Schicht ( Ί-) aus Metallpulver, Pin-if-iai t t el und Schlacke angeordnet ist,, wobei diese Schicht (3) niii einem versteift enden schmelzbaren Element in Form von Metallnetz (2) versehen ist.

5. Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein schmelzbares Metallrohr (Ο, das mit einer schmelzbaren Mischung (l) aus Metallpulver, Bindemittel und Schlacke ijefiillt ist, wobei in diese Mischung mindestens ein VerstiJrkun^pelement (2, 6, 8) eingelegt ist.

f<. Elektrode nach Anspruch 5.

dadurch gekennzeichnet,.

da.3 das Vers tärkungse lement aus Metallnetz (2) besteht.

7. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement aus einem Satz von Metal!rohren (6) besteht, die vorzugsweise Öffnungen (7) in ihren Seitenflächen tragen.

8. Elektrode nach Anspruch ~,, dadurcli gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement aus einer Orupr.·.· leiter Metallstäbe (-** ) ..if s teilt .

9. Elektrode na^h Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen schmelzbaren Metallstab (10), auf dessen Fläche eine schmelzbare· Schicht (?) aus Metallpulver, Bindemittel und Schlacke angeordnet ist, wobei die Schicht {')) mit einem schmelzbaren Verstärkungselement (10) in Form von Metallnetz versehen ist.

/073'

COPY

10. Kli-ktrode nach einem eier Ansprüche 1 bis 9, da lurch ^^kennzeichnet, daß in das zweite schmelzbare Element Abfall stücke aus Metall eingelagert sind, deren Hauptabmaß unter 20 Milli· me ter 1iegt.

509851 /0731 BAD ORIGINAL

Leerseite