DE2545547A1

DE2545547A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektroschlackeumschmelzen

Info

Publication number: DE2545547A1
Application number: DE19752545547
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Hoyle
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1975-10-10
Publication date: 1976-05-06
Also published as: SE7512261L; GB1525462A; ES442232A1; US4022264A; FR2289617A1; BR7507217A; JPS5169405A; FR2289617B1; ATA835575A

Description

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Diplom Ingenieure

D-6023 München-Pullach. Wiener Sir. 's, TpI (0S9; 793 'Ό 71. Trie» 52^147 brer. d. Cables -Paientibus- München

Ihr Zeichen: . Tag 8. Oktober 1975

Your ref. Date: DBr/Pz - P 7697

BRITISH STEEL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den

Bestimmungen des "Iron and Steel Act 1967",

33 Grosvenor Place, London SWl, England

Verfahren und Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen. Beim Elektroschlackeumschmelaverfahren wird eine elektrisch leitende Schlacke in einer Form im geschmolzenen Zustand und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des umzuschmelzenden Metalles gehalten. Das ungefeinte Metall wird in die Form eingeleitet und gefeint, während es in Tropfenform durch ein aus der geschmolzenen Schlacke bestehendes Bad hindurchgelangt, wobei sich die gefeinten Tropfen unter Bildung eines Schmelzbades unterhalb des Schlackenbades sammeln. Die Wandungen der Form und die Grundplatte der Form sind mittels des Kreislaufs eines Kühlmittels normalerweise Wassergekühlt und ein erstarrter Block wird unterhalb des aus dem geschmolzenen Metall bestehenden Schmelzbades aufgebaut. Das zu feinende Metall kann in die Form in Form einer oder mehrerer selbstverzehrender Elektro-

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den eingeführt werden und die Schlacke im geschmolzenen Zustand durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch das Schlackenbad gehalten werden.

Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen zum Umschmelzen einer aus dem zu feinenden Metall hergestellten Elektrode eine mit einem Deckel versehene gekühlte Form auf, wobei der Deckel einen nach oben gerichteten Abschnitt aufweist, der eine öffnung definiert, durch welche die Elektrode in die Form abgesenkt werden kann und ferner Einrichtungen zum Fördern getrockneter Luft in das Innere des oberen Abschnittes der Form. Vorzugsweise besteht der Deckel aus zwei Abschnitten, die längs einer Linie geteilt sind, welche durch die öffnung des Deckels verläuft, um es zu ermöglichen, daß ein derartiger Abschnitt von der Form abgenommen werden kann, wobei die selbstverzehrende Elektrode in ihrer Stellung verbleibt. Es können mehr als eine selbstverzehrende Elektrode in die Form hineingehängt werden, wobei sich jede Elektrode durch eine -entsprechende öffnung in dem Deckel erstreckt, Bei dieser Ausführungsform ist, falls der Deckel aus zwei Abschnitten aufgebaut ist, dieser längs einer Linie geteilt, die durch Jede der öffnungen des Deckels verläuft.

Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beweist ein Verfahren zum Umschmelzen einer selbstverzehrenden Elektrode mittels des Verfahrens des Elektroschlackefeinens die folgenden Verfahrens schritte: Herstellung eines Bades aus geschmolzener elektrisch leitender Schlacke in einer gekühlten Form, welche mit einem Deckel versehen ist, der eine darin ausgebildete kanalähnliche öffnung aufweist, Aufhängen der selbstverzehrenden Elektrode in das Schlackenbad durch die öffnung des Deckels, Hindurchleiten eines elektrischen Stromes von der Elektrode durch das Schlackenbad und Einleiten einer Menge von getrockneter Luft in die Form, welche zwischen einander gegenüberliegenden Flächen der Elektrode und der kanalähnlichen öffnung des Deckels nach oben geleitet wird.

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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine Draufsicht einer Einzelheit der in Figur 1 veranschaulichten Vorrichtung.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen weist eine gekühlte Form 1 rechteckigen Querschnittes auf, die elektrisch isoliert auf einer Grundplatte 2 montiert ist. Die Form 1 ist mit einem Deckel 3 versehen, der den oberen Rand der Form umgebend auf dieser aufsitzt, wobei ein Ring aus elektrisch isolierendem Material zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Deckels 3 und der Form 1 angeordnet ist. Der Deckel 3 weist nach oben gerichtete kanalähnliche Abschnitte 4 auf, welche öffnungen definieren, durch die sich je eine selbstverzehrende Elektrode 5 erstreckt. Jede Elektrode ist in einer Klemme 6 gelagert, die an einem Ende eines waagerecht ausgerichteten Armes 7 angeordnet ist, welcher längs eines Mastes 8 mittels eines Schlittens 9, der durch einen Elektromotor 10 angetrieben ist, in senkrechter Richtung beweglich ist. Jede Elektrode 8 ist derart angeschlossen, daß sie einen elektrischen Strom von einem Wechselstromtransformator 11 aufnimmt. Der Rückführungspfad zum Transformator erfolgt über einen Anschluß 12, der auf der Grundplatte 2 angeordnet ist. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind die Elektroden 5 und die Grundplatte 2 in Reihe in dem Sekundärkreis des Transformators geschaltet, wobei der Primärkreis des Transformators an die Stromversorgung angeschlossen ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann Gleichstrom den Elektroden oder der Grundplatte zugeführt werden.

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Der Deckel 3 besteht aus zwei Abschnitten 3a, 3b, die längs einer Linie voneinander geteilt sind, welche durch den Abschnitt ¹I verläuft. Der Deckelabschnitt 3a ist von seinem Sitz auf der Form mittels Pneumatikzylindern 13» I** abnehmbar, wobei der Zylinder 13 arbeitet, um den Abschnitt 3a nachooben weg von der Form anzuheben und der Zylinder 14 arbeitet, um den Deckelabschnitt in die in gestrichelten Linien in Figur 1 veranschaulichte Stellung zu verschwenken.

Ein Kanal 16 ist in einem horizontal gerichteten Flanschabschnitt des Deckels 3 ausgebildet, um es zu ermöglichen, daß trockene Luft (d. h. Luft, die keinen oder einen minimalen Feuchtegehalt aufweist) in dem oberen Teil der Form eingeführt werden kann. Atmosphärische Luft wird in eine in senkrechter Richtung bewegbare Ansaugkammer 17 eingesogen, welche über flexible Leitungen 18 mit einem Kühlgerät 19 verbunden ist. Ein Kühlmittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff, wird im Kreislauf durch übliche Kühlspiralen geführt, die in dem Kühlgerät 19 angeordnet sind, um zu bewirken, daß der Feuchtegehalt der atmosphärischen Luft an den Kühlwindungen kondensiert, so daß die das Kühlgerät durch eine Leitung 20 verlassende Luft, welche an den Kanal 16 angeschlossen ist, wenig oder keine Feuchtigkeit enthält. Die getrocknete Luft wird in den Kanal bei positivem Druck mittels einer Pumpe 21 eingespeist. Um örtliche Fluktuationen in der Menge,mit der die Luft in den Kanal 16 eingespeist sind, zu vermeiden, ist ein Vorratsbehälter 23 zwischen der Pumpe und dem Kanal angeordnet. Einrichtungen können vorgesehen sein, um die kondensierte Flüssigkeit von den Kühlwindungen des Kühlgerätes nach Jeder Schmelze oder nach festgelegten Zeitintervallen abzuführen.

Beim Betrieb wird ein Bad elektrisch leitender geschmolzener Schlacke 22 in der Form 1 hergestellt. Die selbstverzehrenden Elektroden 5 werden dann durch die Deckelabschnitte ^ in das Schlackenbad abgesenkt und Strom durch das Schlackenbad über die

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Elektroden 5 und Grundplatte 2 geleitet. Der elektrische Strom erhitzt mittels des elektrischen Widerstandes die Schlacke auf eine Temperatur bei oder oberhalb des Schmelzpunktes der Elektroden 5» um zu bewirken, daß die Spitzen der Elektroden schmelzen. Tropfen geschmolzenen Metalls von den Elektroden werden gereinigt und gefeint, während sie durch die Schlacke indurchgelangen und sammeln sich unter Bildung eines Schmelzbades 24, welcher fortschreitend unter Bildung eines gefeinten Blockes 25 erstarrt.

Während des Ablaufes des Umschmelzverfahrens wird atmosphärische Luft in die Kammer 17 angesaugt, in dem Kühlgerät 19 getrocknet und in den oberen Raum der Form über die Pumpe 21 den Vorratsbehälter 23 und den Kanal 16 eingeleitet. Beim Eintreten in die Form wird die getrocknete Luft gezwungen, aufgrund der natürlichen Konvektionsphänomene nach unten zu strömen und wird erwärmt, während sie sich dem Schlackenbad 22 nähert. Die erhitzte Luft steigt dann an und verläßt die Form über den Raum zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Elektroden und der Deckelabschnitte 4. Das Entfernen der Feuchtigkeit aus der Luft vermeidet die Möglichkeit, daß Wasserstoff aus der Atmosphäre in den fertigen Block 24 durch Absorption des Wasserdampfes in der Schlacke 22 eingeführt wird. Zusätzlich können normale chemische Reaktionen, die die Anwesenheit von Luft anstelle einer inerten Atmosphäre erfordern können, wie beispielsweise die Entschwefelung unbehindert ablajfen.

Falls während des Ablaufes des Verfahrens es notwendig wird, die ; Elektroden 5 auszuwechseln, beispielsweise weil das Fertigblockgewicht größer ist als das Gesamtgewicht der selbstverzehrenden Elektroden 5, wird der Deckelabschnitt 3a mittels der Pneumatikzylinder 13, 14 in die in gestrichelten Linien in Figur 1 veranschaulichte Stellung verschwenkt. Die Elektroden können dann leicht aus der Form ausgezogen und durch frische Elektroden I ersetzt werden, ohne daß die Gefahr der Beschädigung des Deckels

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3 besteht, wobei gleichzeitig das Risiko der Einführung von Wasserstoff in das Schlackenbad minimal ist.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine Vorrichtung zum Umschmelzen von drei Elektroden beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß die Erfindung gleichermaßen bei Anordnungen verwendbar ist, bei der lediglich eine, zwei oder mehr als drei Elektroden umgeschmolzen werden. Gleichermaßen ist die Erfindung bei der Herstellung von Blöcken von runden oder quadratischen Querschnitten anwendbar.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen einer aus dem

zu feinenden Metall hergestellten Elektrode mit einer gekühlten Form, die mit einem Deckel versehen ist, welcher einen nach oben gericttEten Abschnitt aufweist, der eine Öffnung definiert, durch welche die Elektrode in die Form abgesenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (16 bis 23) vorgesehen sind, um getrocknete Luft in das Innere des oberen Bereiches der Form (1) einzuleiten.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) aus zwei Abschnitten (3a, 3b) besteht, welche längs einer Linie geteilt sind, die durch die Öffnung in dem Deckel (3) verläuft, um es zu ermöglichen, daß ein Abschnitt (3a) von der Form (1) entfernt werden kann, während die Elektrode (5) in ihrer Stelling verbleibt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist, durch welche je eine selbstverzehrende Elektrode (5) in die Form (1) hineinhängen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) längs einer Linie unterteilt ist, die durch jede der Öffnungen in dem Deckel (3) verläuft.

5· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (16 bis 23) zum Fördern getrockneter Luft in das Innere des oberen Abschnittes der Form (1) eine Luftansaugkammer (17) zum Fördern von Luft von der Atmosphäre in ein Kühlgerät (19) aufweisen, welches mittels Leitungen (20) an den oberen Bereich der Form (1) angeschlossen ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (21) in den Leitungen zwischen dem Kühlgerät (19) und der Form (1) angeordnet 1st.

7» Verfahren zum Umschmelzen einer selbstverzehrenden Elektrode mittels des Verfahrens des Elektroschlackeumschmelzens, bei dem ein Bad geschmolzener elektrisch leitender Schlacke in einer gekühlten Form erzeugt wird, welche mit einem Deckel versehen ist, der eine kanalähnliche Öffnung aufweist, bei dem eine selbstverzehrende Elektrode in das Schlackenbad durch die Öffnung in dem Deckel hineingehärg; wird und bei dem ein elektrischer Strom von der Elektrode durch das Schlackenbad hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Form eine Menge getrockneter Luft eingeleitet wird, welche nach oben zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Elektrode und der kanalähnlichen Öffnung des Deckels nach oben strömt.

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