DE2533413C3 - Vorrichtung zum Erschmelzen von Metallhohlblöcken durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Erschmelzen von Metallhohlblöcken durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden und kann beim Erschmelzen von Rohren mit runden, quadratischen, rechteckigen und anderen Querschnitten verwendet werden.

Zur Zeit werden zum Erschmelzen von Metallhohlblöcken durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden Vorrichtungen verwendet, welche eine hohle Kühlkokille, einen Dorn, der in den Hohlraum der Kühlkokille eingeführt wird und zum Formen des Hohlraums des zu erschmelzenden Blocks dient, und einen in Form einer Kühlplatte ausgeführten Untersatz enthalten, auf dessen flache Oberfläche zu Beginn des Blockschmelzprozesses mit ihrer Unterfläche die Kühlkokille aufgesetzt wird, für welche dieser Untersatz als Boden dient.

Während des Erschmelzen des Metallhohlblocks, wobei eine relative Verschiebung des Blocks und der Kühlkokille erforderlich ist, wird jedoch zu Beginn des Schmelzens, wenn die hohle Kühlkokille auf dem Untersatz steht, der Dorn durch erstarrendes Metall des Hohlblocks festgeklemmt. Der Grund hierfür ist, daß die ersten Dosen flüssigen Metalls beim Gelangen an den kalten Untersatz intensiv erstarren und im Augenblick, in dem sie schwinden, den Dorn festklemmen.

Um das Festklemmen des Dorns durch den Block während dessen Schwindens zu verhüten, wird zu Beginn des Schmelzens der Dorn oder der Untersatz beschleunigt in bezug auf die Kühlkokille verschoben.

Da jedoch die Wahl der erforderlichen Verschiebungsgeschwindigkeit der hohlen Kühlkokille, des Untersatzes oder des Dorns kompliziert ist, wird es nicht immer möglich, das Festklemmen des Doms durch den sich formenden Hohlblock zu verhindern. Bei niedrigen Verschiebungsgeschwindigkeiten der hohlen Kühlkokille oder des Dorns kann der letztere durch den sich formenden Hohlblock festgeklemmt werden, während bei hohen Geschwindigkeiten der Verschiebung das flüssige Metall durch den Spalt zwischen der unteren Stirnfläche der Kiihikokille und dem Untersatz

ίο durchbrechen kann.

Auf Grund von Experimenten und Untersuchungen sind die Erfinder zum Schluß gekommen, daß es am wirksamsten ist, das Schmelzen des Metallhohlblocks zu beginnen, wenn die hohk· Kühlkokille und der Dorn re'ativ zum Untersatz unbeweglich sind oder wenn ihre relativen Verschiebungsgeschwindigkeiten sehr niedrig sind. In diesem Fall wird ein zuverlässiges Haften des zu formenden Hohlblocks am Untersatz gewährleis*et, das flüssige Metall erstarrt derart, daß die technologischen Forderungen beim Blockerschmelzen erfüllt werden, und ein Durchbrechen des geschmolzenen Metalls durch den Spalt zwischen der unteren Stirnfläche der hohlen Kühlkokille und dem Untersatz wird ausgeschlossen. Bis jetzt bleibt jedoch das Festklemmen des Dorns durch den sich formenden Hohlblock eine wesentliche Schwierigkeit beim Erschmelzen von Metallhohlblöcken.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erschmelzen von Metallhohlblöcken durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden mit einem derartig konstruierten Untersatz zu schaffen, daß ein Festklemmen des Dorns durch den sich formenden Hohlblock zu Beginn des Blockerschmelzens, wenn der Untersatz unbeweglich in bezug auf die hohle Kühlkokille und den Dorn bleibt oder sich langsam in bezug auf diese verschiebt, verhütet wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Erschmelzen von Metallhohlblöckeii durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden, welche eine auf einen Untersatz aufgesetzte, hohle Kühlkokille und einen Dorn zum Formen des Hohlraums im zu erschmelzenden Block, wobei der Dorn in den Hohlraum der Kühlkokille eingeführt wird, enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Untersatz mit mindestens zwei Vorsprüngen auf seiner Arbeitsfläche ausgeführt ist, die die Form von Zähnen haben, und daß die Dicke jedes Vorsprungs gleich dem Abstand zwischen der Innenwand der hohlen Kühlkokille und der Außenwand des Dorns, welche den Block formen, ist, während Höhe und Breite jedes Vorsprungs kommensurabel seiner Dicke sind.

Das Vorhandensein der erwähnten Vorsprünge auf der Arbeitsfläche des Untersatzes ermöglicht es, ein Festklemmen des Dorns durch den sich formenden Metallhohlblock zu verhüten.

Dies wird dadurch erreicht, daß mit Hilfe der Vorsprünge auf der Arbeitsfläche des Untersatzes der Unterteil des sich formenden Metällhöhlblöcks in Abschnitte unterteilt wird, deren Zahl gleich der Anzahl der Vorsprünge auf der Arbeitsfläche des Untersatzes ist. Hierbei schwindet jeder der unteren stirnseitigen Blockabschnitte in Richtung seines geometrischen Mittelpunktes und nicht in Richtung des geometrischen Mittelpunktes des sich formenden Metallhohlblocks.
Auf diese Weise wird das Festklemmen des Dorns

durch den sich formenden Metallhohlblock im Laufe der Zeit verhütet, während welcher eine Höhe des Metallhohlblocks erschmolzen wird, die gleich der Höhe des Vorsprungs auf der Arbeitsfläche des Untersatzes ist, da während des Aufschmelzens des Blocks die Kühlwirkung des Untersatzes scharf abnimmt. Wenn sich das flüssige Metallbad den oberen Abschnitten/ Stirnseiten der Vorsprünge nähert, wird mit der Verschiebung des Untersatzes oder der hohlen Kühlkokille mit dem Dorn begonnen und weiterhin wird der Block auf übliche Weise geformt.

Die Vorrichtung kann auf dem Untersatz Vorsprünge haben, von denen jeder im Längsschnitt die Form eines Trapezes besitzt, dessen größere Grundlinie dem Uniersatz zugewandt ist.

Eine solche Form der Vorsprünge erleichtert die Abnahme des geformten Metallhohlblocks vom Untersatz.

Zweckmäßigerweise werden im Untersatz der Vorrichtung Aussparungen vorgesehen, um in sie auswechselbare Vorsprünge einzusetzen sowie in ihnen zu befestigen.

Da die Vorsprünge unter den härtesten Betriebsbedingungen arbeiten und schnellverschleißbare Teile des Untersatzes sind, ermöglicht eine derartige Befestigung derselben, sie leicht ohne Auswechselung des ganzen Untersatzes auszuwechseln.

Es ist zweckmäßig, wenn der Untersatz der Vorrichtung rechteckig ist, die erwähnten Vorsprünge auf ihm symmetrisch in bezug auf seine Längs- und Querachse anzuordnen.

Hierdurch wird die Symmetrie der während der Erstarrung des Metallhohlblocks entstehenden Eigenspannungen im Blockunterteil gewährleistet und die Konstruktion des Untersatzes vereinfacht.

Nachstehend werden zur Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben; es zeigt

F i g. 1 Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit hohler Kühlkokille, Dorn und Untersatz, die im Querschnitt rund sind,

Fig. 2einen Schnitt nach Linie H-Il der Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt nach Linie III-III der F i g. 2; es ist nur ein Vorsprung gezeigt, welcher aus einem Stück mit dem teilweise abgebildeten Untersatz gefertigt ist,

Fig.4 einen Schnitt durch selbstverzehrende Elektroden und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit hohler Kühlkokille, Dorn und Untersatz mit Vorsprüngen, die viereckige Querschnitte besitzen, wobei eine Ecke der Kühlkokille teilweise ausgeschnitten ist, und

Fig.5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.4 mit Teilausschnitten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine hohle Kühlkokille 1 (Fig. 1), weiche auf einem Untersatz 2 (Fig.2) mit Vorsprüngen 3 aufgesetzt ist, die in einen Hohlraum 4 hineinragen, welcher durch die Oberfläche der Innenwand 5 der hohlen Kühlkokille 1 und die Oberfläche der Außenwand 6 eines Doms 7 begrenzt wird. Der letztere wird in die hohle Kühlkokille eingeführt und dient zum Formen des Hohlraums im zu erschmelzenden Metallblock.

Die Vorsprünge 3 (Fig.3) können im Längsschnitt die Form eines Trapezes besitzen, dessen größere Grundlinie dem Untersatz 2 zugewandt, während die kleinere Grundlinie nach oben gerichtet ist.

Die hohle Kühlkokille 1 (Fig.2) besitzt einen erweiterten Oberteil 8 zum Schlackemachen und darauffolgenden Aufnehmen eines Schlackenbades 9 sowie zum Schmelzen selbstverzehrender Elektroden 10.

ίο Der Unterteil des Hohlraumes 4 der Kühlkokille 1 besitzt einen engeren Durchgangsquerschnitt als der Oberteil und dient zum Aufnehmen eines Metallbades 11, das durch Schmelzen der selbstverzehrenden Elektroden 10 erzeugt wird, aus deren Metall der zu erschmelzende Metallhohlblock 12 erstarrt. Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung in verschiedenen Ausführungen den Untersatz 2 mit mindestens zwei, auf seiner Arbeitsfläche in gleichem Abstand voneinander angeordneten Vorsprängen 3 (F i g. 3) und 3' (F i g. 4 und 5) haben, welche Vorsprünge in Form von Zähnen ausgeführt sind, wobei die Dicke ;; (Fig. 1) jedes Vorsprungs gleich dem Abstand zwischen der Oberfläche der Innenwand 5 der hohlen Kühlkokille 1 und der Außenfläche der Wand 6 des Dorns 7, welche den Metallhohlblock 12 formen, ist, während die Höhe h (Fig. 3) and die Breite m (Fig. 1) jedes Vorsprungs 3 kommensurabel seiner Dicke η sind.

Die Vorsprünge 3' (F i g. 4 und 5) können auswechselbar sein. Zu diesem Zweck erhält der Untersatz 2' Aussparungen 13, und in diesen werden die erwähnten Vorsprünge 3' befestigt.

Die Vorrichtung kann einen rechteckigen Untersatz 2' haben, auf dem Vorsprünge 3' symmetrisch zu seiner Längs- und Querachse angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die hohle Kühlkokille 1 (Fig. 1) und der Dorn 7 werden auf den Untersatz 2 (F i g. 2) derart aufgesetzt, daß die Vorsprünge 3 in den Spalt zwischen der Innenwand 5 der hohlen Kühikokille 1 und der Außenwand 6 des Dorns 7 eintreten, damit sich dort der Hohlraum4zum Formendes Metallblocks 12bildet. Die selbstverzehrenden Elektroden 10 werden in den erweiterten Teil 8 der hohlen Kühlkokille 1 eingeführt.

In der Kühlkokille 1 wird ein Schlackenbad 9 erzeugt und die selbstverzehrenden Elektroden werden an eine Stromquelle angeschlossen. Während der Wärmeentwicklung im Schlackenbad 9 beginnt das Elektroschlakke-Umschmelzen der selbstverzehrenden Elektroden

10. Hierbei bleiben die hohle Kühlkokille 1 und der Dorn 7 unbeweglich in bezug auf den Untersatz 2.

Wenn das Metallbad 9 die obere Stirnfläche de; Vorsprünge 3 erreicht, werden die hohle Kühlkokille 1 und der Dorn 7 nach oben oder der Untersatz 2 nach unten mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Aufschmelzgeschwindigkeit des Metallhohlblocks 12 ist, geschoben. Weiter wird der Block auf übliche Weise geformt.

Mit der Vorrichtung durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß beim Erschmelzen von Metallhohlblöcken diese während der Erstarrung zu Beginn des Schmelzens den Dorn nicht festklemmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erschmelzen von Metallhohlblöcken durch Elektroschlacke-Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden, welche eine auf einem Untersatz aufgesetzte, hohle Kühlkokille und einen in den Hohlraum dieser Kokille eingeführten Dorn zum Formen des Hohlraums im zu erschmelzenden Block enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersalz (2) mit mindestens zwei, in gleichem Abstand auf der Arbeitsfläche des Untersatzes (3) angeordneten Vorsprüngen ausgeführt ist, die in Form von Zähnen ausgebildet sind, und daß die Dicke (n) jedes Vorsprungs gleich dem Abstand zwischen der Innenwand (5) der hohlen Kühlkokille (1) und der Außenwand des Doms (7), welche den Block (12) formen, ist, während die Höhe (h) und die Breite (m) jedes Vorsprungs {3) kommensuraivil seiner Dicke sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Vorsprünge (3) im Längsschnitt die Form eines Trapezes haben, dessen größere Grundlinie dem Untersatz (2) zugewandt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersatz (2') Aussparungen (13) besitzt, in denen auswechselbare Vorsprünge (3) einsetzbar sowie befestigbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigem Untersatz (2') die Vorsprünge (3') symmetrisch in bezug auf dessen Längs- und Querachse angeordnet sind.