DE2550084A1 - Verfahren und einrichtung fuer das elektro-schlacke-schmelzen - Google Patents

Verfahren und einrichtung fuer das elektro-schlacke-schmelzen

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DE2550084A1 DE19752550084 DE2550084A DE2550084A1 DE 2550084 A1 DE2550084 A1 DE 2550084A1 DE 19752550084 DE19752550084 DE 19752550084 DE 2550084 A DE2550084 A DE 2550084A DE 2550084 A1 DE2550084 A1 DE 2550084A1
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
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Description

  • VERFAHREN UND EINRICHTUNG FÜR DAS ELEKTRO-
  • SCHLACKE-SCHMELZEN Die vcrliegende Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren Wt 8 eine Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen, vornehmlich für die Elektroschlacke-Umschmelzung mit selbstverzehrenden Elektroden, Elektrochlacke Erschmelzung von Metallblöcken und Elektroschlacke-Schweißung von Metallen bzw. Metallegierungen wie verschiedenen Sorten von Stahl, bronze u. dgl. m.
  • Zur Zeit sind viele Verfahren bekannt, die in das Gebiet Elektroschlacke-Schmelzen fallen. Bei einem von den Verfahren nämlich dem zur Elektroschlacke-Umschmelzung von Metall in einer wassergekühlten Kokille, wird das Metall zu Blöcken umgeschmolzen, indem selbstverzehrende Metallelektroden in einem Schlackenbad abschmelzen. Die erforderliche Wärme liefert. ein . elektrischer Stroms durch die verflüssigte Schlacke. Die entsprechende. Einrichtung zur Elektroschlacke-Umschmelzung weist normalerweise einen Kokillenuntersatz mit darauf stehender wassergekühlter Kokille auf. Diese nimmt das Schlackenbad auf, und das Ende der selbstverzehrenden Elektrode, die bewegbar gegen die Kokille angeordnet ist, taucht in das Schlackenbad ein. Die in das Schlackenbad eingesenkte Elektrode schmilzt bei geschlossenem Stromkreis Stromquelle-Elektrode-Schlackenbad-Kokillenuntersatz ab bzw. wird zu einem Block umgeschmolzen.
  • Nachteile dieses Verfahrens und der entsprechenden Einsind richtung @ der niedrige Wirkungsgrad und die Oxydatation leichtoxydierender Elemente des Metalls.
  • Bei der Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallblöcken nach dem herkömmlichen Verfahren wird das flüssige Metall in eine Kokille mit verflüssigter Schlacke einefüllt.
  • Dabei wird vorher die Kokille mit der Pestschlacke beladen. Dann läßt man elektrischen Strom durch Elektrode, Schlackenbad und Untersatz fließen, wodurch die Schlacke eingeschmolzen wird. Erst danach wird das flüssige Lletall in die Kokille eingefüllt, wo es dann bei der Erstarrung zu einem Block mit Strom durch Elektrode, Schlacken- und Metallschmelze warmgehalten wird.
  • Das dargestellte Verfahren zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallblöcken wird auf einer Einrichtung durchgeführt, bei der in eine Kokille eine gegen die Kokille verstellbare Elektrode ztLr,Einschmelzung der Schlacke in der Kokille und späteren Warmhaltung des zu vergießentlen Metalls eingehängt ist.
  • Nachteil des Verfahrens und der entsprechenden Einrichtung ist der hohe spezifische Verbrauch von elektrischem Strom.
  • Auf dem Gebiet Schweißen ist auch ein Verfahren bekannt,be4 dem sich in der seitlich abgedeckten Schweißfuge ein Schlackenbad ausbildet, in das eine metallische Elektrode eintaucht und durch das elektrischer Strom fließt. Bei Strom durch Elektrode, Schlackenbad und Grundmetall werden daß Metall- und Schlackenbad mit ihrer hohen Temperatur und Leitfähigkeit aufrechterhalten. Die aufgeheizte flüssige Schlacke schmilzt die in das Schlackenbad eingesenkte Elektrode und die Stoßkanten des Werkstücks auf. Das flüssige Metall der abschmelzenden Stoßkanten des Werkstücks und das der abschmelzenden Elektrode sammelt sich am Boden des Schlackenbades und bildet das Metallbad das erstarrend, die Schweißnaht ausfüllt.
  • Nachteil des herkömmlichen Schweißens dieser Art ist der niedrige Wirkungsgrad, die Oxydation leichtoxydierender Elemente des Metalls und Unmöglichkeit, die Durchschweissung des Stoßes einzustellen.
  • Somit ist allen obigen Verfahren mit ihren Einrichtunten ein Nachteil gemeinsam: der niedrige Wirkungsgrad infolge größerer Wärmeverluste.
  • Dabei geht die meiste Wärme, wie die Wärmeverlustanalyse zeigt. dort verloren, wo das Schlackenbad sich mit seiner Begrenzung berührt.
  • Bei einem Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen drückt man den Wärmeverlust dadurch' herab, daß.
  • man die selbstverzehrende Elektrode mit einem Schutzschirm versieht'. Hier senkt man gleichzeitig mit der selbstverzehrenden Elektrode, und zwar mit deren fortschreitender Abschmelzung unter Einwirkung des Stromes durch Elektrode und Schlacke auch einen Schutzschirm ins Schlackenbad ein, wobei dieser die Gestalt eines den ins Schlackenbad eintauchenden Teil der Elektrode umschließenden zylinderförmigen Ringes hat.
  • fläche Die untere Stirn eines solchen Schutzschirmes bleibt.
  • stets in der Höhe des unteren Endes der selbatverzebrenden Elektrode.
  • Die Einrichtung, mit welcher dieses Verfahren verwirklicht wird, weist einen Schutzschirm auf, der als ein zylinderförmiger Ring ausgeführt wird, der Die selbstverzehrende Elektrode umschließt. Der Schutzschirm wird über eine Tragarm am Hubwerk des ersteren befestigt, und mittels dieses Hubwerks sowie einer Vorrichtung zur Uberwachung der fläche Eintauchtiefe für den Schutzschirm wird die untere Stirn des Schutzschirmes stets in der Höhe. des unteren Endes der selbstver a ehrenden Elektrode gehalten.
  • Das bekannte Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen, bei dem ein mittels Rubwerks verstellbarer Schutzschirm verwendet wird, kann nur mit einem großen technischen Auf es wand realisiert werden, wie das Hubwerk und die zusätzliche Vorrichtung zur Uberwachung der Eintauchtiefe für den Schutzschirm sind.
  • Das bekannte Verfahren gestattet es nicht, die Stromzerteilung über das Schlackenbad zu verändern sowie. den .ärmeverlust des Schlackenbades durch Strahlung zu unterdrücken und die Oxydation leichtoxydierender Elemente. des Metalls zu unterbinden.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Behebung der aufgeführten Nachteile.
  • Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Erhöhung des Wirkungsgrades für das Elektroachlacke-Schmelzen sowie die Unterbindung der Oxydation leichtoxydierender Elemente des Metalls.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen.zu entwickeln, bei dem die bei Strom durch Elektrode und Schlackenbad frei werdende Wärme praktisch restlos für das Einschmelzen der Elektrode und Aufheizen des Schlackenbades verbraucht wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen, das aus einem Abschirinen der Elektrode, deren Einsenken in das Schlackeabad, Herstellen eines elektrischen Stromes durch Elektrode und Schlackenbad und Erhitzen der Schlacke mit diesem Strom bis mindestens auf die Schmelztemperatur des metalls besteht, die Abschirmung erst nach der Verflüssigung der Schlacke und Entstehung des Metallbades erfolgt, und zwar indem man eine Scheibe mit Loch far das Durchlassen der Elektrode auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, derart, daß diese Scheibe in der Schlacke schwimmt, ohne das Setallbad zu berühren. Die Scheibe schwimmt im Schlackenbad, weil sie aus einem Werkstoff gefertigt wird, dessen Dichte unter der der Schlacke liegt.
  • Ein solcher Vorgang des Elektroschlacke-Schmelzens bringt eine Herabsetzung des Wärmeverlustes im Bereich der Berührung des Schlackenbades mit dessen Begrenzung, z.B.
  • der Wand einer Kokille, sowie fast völliges Ausschließen des Verlustes an Strahlungswärme mit sich und gestattet es, die Verteilung der Stromdichte über die Schmelzzone der selbstverzehrenden Elektrode zu verändern. Dies alles verbessert den Wirkungsgrad.
  • Bei dem Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen wird die Scheibe, die man auf die Oberflache des Schlackenbades senkt, zweckmäßig aus einem Werkstoff gefertigt, dessen Leitfähigkeit über der der flüssigen Schlacke liegt.
  • In dieser Weise läßt sich der Strom auf Grund der Verdichtung des elektrischen Feldes auf den Bereich um die abschmelzende Elektrode konzentrieren.
  • Es empfiehlt sich, die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, aus einem Werkstoff zu fertigen, dessen Desoxydationsfähigkeit über der der Elemente von Metall und Schlacke liegt.
  • Hierdurch bleiben leichtoxydierende Elemente wie Al, Ti, Si u.a. im umgeschmolzenden Metall erhalten. Dabei ist die wirkung starker, wenn die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, aus einem Werkstoff gefertigt wird, dessen Desoxydationsreaktionen als Abgase entweichende gasförmige Produkte ergeben.
  • Die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, wird vorher zweckmäßig erwärmt. Die Temperatur, bis auf welche man die Scheibe erwärmt, liegt Je nach Erfordernissen der Verfahrenstechnik zwischen +500°C und +1200°C.
  • Normalerweise fertigt man die Scheibe aus Graphit, Graphitkohle oder Kohle.
  • Daher setzt die Herstellung einer Schutzatnosphäre, in der die flüssige Schlacke und sehielsende Elektrode nicht.
  • oxydieren, Vorerwärmung der Scheibe auf eine Temperatur von mindestens +500°C voraus.
  • Ursache daFür ist, daß die Verbindung zwischen Kohlenstoff der Scheibe und Sauerstoff der Luft und alZo Entstehung der Scbutzatmosphäre bei einer Temperatur von nicht unter +500°C eintreten.
  • Allem Anschein nach ist die Temperatur +1200°C die beste für Erwärmung der Scheibe, denn diese erfordert normale Heizquellen und die ins Schlackenbad hineingebrachte Scheibe stört dabei das Elektroschlacke-Schmelzen selbst nicht, liegt doch die mittlere Scheibentemperatur beim Elektroschlacke-Schmelzen ungefähr bei +120000.
  • Somit beeinträchtigt die vorerwärmte Scheibe beim Einbringen ins Schlackenbad die Stabilität des Prozesses nicht und läßt sofort eine Schutzatmosphäre entstehen.
  • Je nach Verbrauch der Scheibe werden auf sie von oben zweckmäßig ähnliche Scheiben gesenkt.
  • Diese Maßnahme ist bei einem längeren Elektroschlacke-Schmelzen nötig, wenn die ursprünglich abgesenkte Scheibe noch vor Abschluß des Prozesses verbraucht is.
  • Der dargestellte Vorgang kann auf einer Einrichtung durchgeführt für das Elektroschlacke-Schmelzen werden, die aus einem Untersatz für einen Behälter zur Aufnahme des Schlackenbades und einer Elektrode mit Schutzschirm und Anschlußmöglichkeit an eine Stromquelle besteht und bei der der Schutzschirm gemäß der Erfindung die Gestalt einer praktisch das ganze Schlackenbad abdeckenden, an seiner < > Oberfläche auf Grund einer<niedrigeren> gegenüber der Schlacke'r Materialdichte schwimmenden Scheibe mit Loch für das Durchlassen der Elektrode hat, wobei der Spalt zwischen Innenfläche des Behälters für das Elektroschlacke-Schmelzen und Seitenfläche der Scheibe wie der zwischen wandung des Scheibenlochs und Elektrode mindestens gleich der Dicke der Schlackenkruste an der Innenfläche des Behälters bzw.
  • an der Elektrode ist.
  • Es ist wie gesagt das Material des Schutzschirmes in Gestalt einer Scheibe, das sie, indem dessen Dichte unter der der Schlacke liegt, an der Oberfläche der Schlacke schwimmen LLfld ihre Funktion des sich praktisch fiber den ganzen Spiegel des Schlackenbades erstreckenden Schutzschirmes erfüllen läßt.
  • Das die Elektrode unter Erhalten eines Spaltes hindurchlassende Loch in der Scheibe sowie der Spalt zwischen Innenfläche des Behälters für das Elektroschlacke-Schmelzen und Seitenfläche der Scheibe ermöglichen ein freies Smporsteigen der Scheibe mit fortschreitendem Aufschmelzen von Metall. Dabei ist die Minimalweite der Spalte durch die sich an der Innenfläche des Behälters für das Elektroschlacke-Schmelzen bzw. an der Elektrode herausbildenden Schlacke kruste gegeben. Bei einer anderen Auswahl kann die emporsteigende Scheibe festlaufen.
  • Der Schutzschirm kann die Gestalt einer Scheibe haben, deren Dicke nach der Außenseite hin zunimmt.
  • Dies gilt für die Fälle, bei denen der Sitz der Wärmeleistung des Schlackenbades von der kitte zun Rand hin verlagert werden muB.
  • Sonst sollte der Schutzschirm die Gestalt einer Scheibe haben, deren Dicke in Richtung auf die Mitte zu zunimmt.
  • Im Innern der Scheibe werden zweckmäßig von der Mitte zum Rand verlaufende durchgehende Kanäle ausgesp@rt.
  • Hierdurch wird eine innige Durchmischung und bessere Desoxydation der Schlacke im Verlauf des Prozesses ge-Währleistet.
  • Des weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und * Zeichnungen naher erläutert; @n den Zeichnungen zeigen: Fig.1 die Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen; Fig.2 ein Verteilungsbild für das elektrische Feld im Schlackenbad ohne Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe an der Elektrode; Fig.3 ein Verteilungsbild für das elektrische Feld im Schlackenbad mit Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe an -der Elektrode; Fig.4 das Aussehen des Endes der selbstverzehrenden Elektrode im Falle Eines Elektroschlacke-Schmelzens ohne Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe an der Elektrode; Pig.5 das Aussehen des Endes der selbstverzehrenden Elektrode im Falle eines EleXtroschlacke-Schmelzens mit Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe an der Elektrode; Fig.6 den Schutzachirm in Gestalt einer Scheibe mit Verstärkung nach der Peripherie hin; Fig.@ den Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe mit Verstarkung gegen die Mitte zu; Fig.8 den Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe mit von der Mitte zum Rand verlaufenden durchgehenaen Kanälen; Fig.9 die wSnrichtung zur Elektroschcke-Umsohmelzung mit selbstverzehrenden metallischen Elektroden; Fig.10 die Einrichtung zur Elektroachlacke-Erachmelzung von Metallblöcken; Fig.11 Gegenseitige Anordnung von Elektrode, Schlackenbad erfindungsgemäßer Scheibe und Stoßkanten der Werkstücke beim Elektroschlacke-Schweißen mit einer Elektrode.
  • Fig.12 Gegenseitige Anordnung von Elektroden, Schlackenbad, erfindungsgemäßer Scheibe und seitlichen Gleitschuhen beim Elektroschlacke-Schweißen von dickeren Werkstücken mit mehreren Elektroden; Fig.13 eine Einrichtung zur Einschmelzung von Schlacke.
  • Das wesen der Erfindung soll an Hand von Fig.1 erläutert werden, die eine verallgemeinerte Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen zeigt.
  • Im folgenden werden Sondereinrichtungen dieser Art wie die zur Elektroschlacke-Umschmelzung mit selbstverzehrenden metallischen Elektroden, die zur Elektroschlacke Erschmelzung von Metallblöcken, die zur Einsohmelzung und Erhitzung von Schlacke beschrieben.
  • Das Elektroschlacke-Schmelzen vollzieht sich in einem Behälter, wobei dieser < > verallgemeinert- <Behälter> bei den Sonderarten des Prozesses in verschiedener Weise realisiert wird. Bei der Elektroschlacke-Umschmelzung von Metallen und Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallblöcken ist es die wassergekühlte Kokille, die den Behälter bildet @ Beim Elektroschlacke-Schweißen vertreten ihn die Stoßkanten des werkstücks und seitliche Abdeckungen des Schweißbades. 13ei der Einschmelzung und Erhitzung von Schlacke übernimmt seine Funktion ein Tiegel aus Beuerreststorf.
  • Der Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen steht @iesen @@@det auf einem Untersatz 1 (Fig.1). normalerweise eine wassergekühlte metallisch'e Platte.
  • Der Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen nimmt ein Schlackeabad 3 auf, in das eine an einem der Pole einer Stromquelle 5 liegende Elektrode 4 eintaucht.
  • Je nach Art des Elektroschlacke-Sch4lzens kann die Elekausgebildet trode 4 abschmelzend oder nicht abschmelzend sein.
  • Das Schlackenbad 3 kann man erhalten, indem man vorher zu verflüssigende Schlacke eingießt oder feste Schlacke im Behälter 2 verflüssigt. Hierzu läßt man elektrischen Strom durch Elektrode 4. Schlacke 3 und an dem zweiten Pol der Stromquelle 5 liegenden Untersatz 1 fließen.
  • Im Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen schwimmt auf der Schlacke des Schlackenbades 3 ein Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe 6, deren Material (zum Beispiel Graphit, Graphitkohle, Sohle) eine im Vergleich zu der Schlacke niedrigere Dichte hat und die das Schlackenbad 3 praktisch in aeiner ganzen Äusdahnung abdeckt.
  • Die Scheibe 6 weist ein Loch für das Durchlassen der Elektrode 4 auf, derart, daß zwischen Wandung 7 des Loches in der Scheibe 6 und Elektrode 4 ein Spalt verbleibt, der mindestens so weit wie die Schlackenkruste 8 an der Elektrode 4 stark ist.
  • Zu der Begrenzung 2 des Schlackenbades liegt die Scheibe 6 ao, daß zwischen Innenfläche 9 dieser Begrenzung 2 und Seitenfläche 10 der Scheibe 6 ein Spalt erhalten bleibt, der in der Weite mindestens gleich der Stärke der Schlackenkruste 11 an der Innenfläche 9 des Behälters 2 rur das Elektroschlacke-Schmelzen ist.
  • Das auf der dargestellten Einrichtung durchführbare Elektroschlacke-Schmelzen geht wie fölgt vor sich.
  • Die selbstverzehrende Elektrode 4 wird zu Metallblöcken umgeschmolzen,indem sie ins Schlackenbad abschmilzt, und zwar unter Einwirkung der Warme, die im Schlackenbad 3 bei einem elektrischen Strom durch die F2iissigschlacke frei wird.
  • Nachdem sich das Schläckenbad 3 gebildet hat und eine von der abschmelz enden Elektrode herrübrende Metallschmelze 12 entstanden ist, senkt man auf die Oberflache des ersteren die Scheibe 6 mit ihrem Loch für das Durchlassen der Elektrode 4 so, das sie in der Schlacke Schwimmt, ohne das metallbad 12 zu berührten, Dies wird dadurch erreicht, daß man die Scheibe 6 aus einem Werkstoff fertigt, dessen Dichte unter der der Schlacke liegt. Andererseits dimensioniert man die Scheibe 6 in ihrer Stärke so, daß der hydrostatische Auftrieb von der Flüssigkeit des Schlackenbades 3 her die Scheibe 6 ohne Berührung ihres Unterteils mit der Metallschmelze 12 im Schlackenbad 3 hält.
  • Wegen des Spaltes zwischen Seitenfläche 10 der Scheibe 6 und Innenfläche 9 des Behälters für das Elektroschlacke-Schmelzen bzw. zwischen Wandung 7 des Loches in der Scheibe 6 und Elektrode 4 kann die Scheibe 6, die unter ständigem Einfluß des Auftriebs vom flüssigen Schlackenbad 3 steht, mit Wachstum des zu erschmelzenden Metailblocks frei emporsteigen.
  • Der Schutzschirm, dessen Funktion die Scheibe 6 übernimmt, befindet sich während des Elektroschlacke-Schmelzens all der Oberfläche des Schlackenbades 3, praktisch seinen ganzen Spiegel überdeckend. Dies macht es möglich, größeren Wärmeverlusten durch Strahlung' vorzubeugen sowie die warmeverluate im Bereich herabzusetzen, wo Schlaokenbad und Behält er 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen sich berühren.
  • Eine ins Schlackenbad 6 eingesenkte Scheibe 6, dessen Waterial(zum Beispiel Graphit, Graphitkohle oder Kohle)gegenüber der flüssigen Schlacke bei der Arbeitstemperatur besser leitfähig ist, andert das Bild der Stromverteilung für das Schlackenbad, wie sich aus einem Vergleich der Verteilung des elektrischen Feldes über das Schlackenbad im Falle mit Scheibe 6 (Fig.2) mit der im Falle ohne Scheibe 6 (Fig.3) ergibt, wesentlich.
  • In Fig.2 und 3 sind die fett gezogenen Linien Äquipotentiallinien der Spannungsverteilung über das Schlackenbad, die schmalen Linien Stromlinden.
  • Der Großteil des elektrischen Stroms tritt beim normalen f che Elektroschlacke-ScLm'elzen durch die Stirn der Elektrode 4 fläche hindurch. Infolgedessen befindet sich in der Nähe der Stirn der Elektrode 4 die am stärksten erhitzte Zone des Schlackenbaues 3, in der auch das Einschmelzen der selbstverzehrenden Elektrode 4 geschieht.
  • Die im Schlackenbad 3 befindliche Scheibe 6 -DewirKt, daß die Dichte des elektrischen Stroms um die abschmelzende Elektrode 4 wächst. Hiermit steigt.auch die Wärmemenge, welche in den Nahbereich der Elektrode abgegebfläche en wird, so daß die Elektrode 4 nicht nur unten an der Stirn sondern auch an der Seitenfläche abschmilzt, wo sie ins Schlackenbad 3 eintaucht, und zwar weitgehend tiefer, als es beim Elektroschlacke-Schmelzen in seiner normalen Kodifikation der Fall ist. In"Fig.4 ist das abgeschmolzene Ende einer Elektrode 13 beim Elektroschlacke-Schmelzen ohne Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe abgebildet. Mit der gestrichelten Linie 14 ist die Eintauchtiefe für die Elektrode 13 im Schlackenbad markiert. In Fig.5 ist das abgescamolzene Ende einer Elektrode 15 beim Elektroschlacke-Schmelzen mit Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe gezeigt.
  • Mit der getrichelten Linie 16, ist die Eintauchtiefe für die, Elektrode 15 im Schlackenbad veranschaulicht.
  • Die Form des Endes der Elektrode 15, welche die Abschmelzung hinterläßt, zeugt davon, daß die Elektrode beim Elektroschlacke-Schmelzen mit Scheibe als Schutzschirm ins Schlackenbad wesentlich tiefer eintaucht und einen der Mantelfläche nach wesentlich größeren Kegel der Abschmelzung bekommt, als es für die Elektrode 13 beim normalen Elektroschlacke-Schmelzen der Fall ist. Ferner ist eine solche Erscheinungsform der Abschmelzung Zeichen dafür, daß bei der Verwendung des Schutzschirmes in Gestalt einer Scheibe mehr Wärme für das Einsohmelzen der Elektrode selbst verbraucht wird.
  • Beobachtunbea des Elektroschalcke-schmelzens mit Verwendung der Scheibe 6 als Schutzschirm zeigen, daß die schlacke im spalt zwischen wandung 7 im Loch der Scheibe 6 und Außenfläche der Elektrode 4 bis über die obere Stirnfläche der Scheibe 6 steigt.
  • Größere Dichte des elektrischen Stroms um die abschmelzende Elektrode 4 und wesentlich größere Eintauchtiefe £ür die Elektrode 4 im Schlackenbad bringen es mit sich, daß die ibschmelzgeschwindigkeit für die Elektrode 4 bei gleicher StromauSnahme größer wird.
  • Durch Versuche wurde festgestellt, daß beim Elektroschlacke-Schmelzen mit im Schlackenbad 3, schwimmendem Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe 6 die erforderliche Abschmelzgeschwindigkeit für die Elektrode 4 bei wesentlich geringeren Stromverbräuchen erreicht werden kann.
  • Vorgänge der Beseitigung nichtmetallischer Einschlüsse werden beim Elektroschlacke-Schmelzen in hohem Maße von der Größe der Fläche beeinflußt, an der Letall mit Schlacke reagiert. Vergrößerung der Reaktionsfläche und somit Verstärkung der Bes eiti gungsv orgänge für nichtmetallische Binschlüsse im Metall, die beim Elektroschlacke-Schmelzen eintreten, lassen sich beobachten bei: a) Ausweitung der Kontaktfläche für Schlacke und Metall an der Elektrode 4 im lauf der Abschmelzung des Elektrodenmetalls bzw. Bildung von Tropfen flüssiges Metall; b) Verlängerung der Zeit für die Reaktion eines Tropfens flüssigen Metalls mit der Schlacke während dessen Bewegung darin; c) Verfeinerung der, Tropfen flüssigen Metalles.
  • Das Elekt roschlacke-Schmelzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, d.h. mit Verwendung der Scheibe 6 als Schutzschirm, ermöglicht eine Optimierung aller drei Einflußroßen im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren.
  • Im Falle der Verwendung der die Rolle eines Schutzschirmes spielenden Scheibe 6 für das Elektroschlacke-Schmelzen schmilzt das Metall an einer größeren kegeligen Fläche am Ende der Elektrode 4, so daß die Fläche, wo sich Metall und Schlacke an der Elektrode 4 berühren, für die Tropfenbildung größer wird.
  • Die Zeit für die Reaktionen an den indem Schlacke herabfallenden Metalltropfen wird auch größer, weil die Schlacke unmittelbar unter der Elektrode 4 auf Grund der Verdrängung von Schlacke durch die im Schlackenbad 8chwimmenCe Scheibe 6 tiefer und also der Fallweg für die Tropfen länger wird.
  • Die Tatsache, daß der Spitzenwinkel α das Kegels am Ende der abschmelzenden Elektrode 4 im Falle der Verwendung des Schutzschirmes in Gestalt einer Scheibe 6 für das lektroschlacke-Schmelzen spitzer wird, hat zur Folge, daß die sich von der Spitze lösenden Tropfen feiner werden.
  • Somit wird bei dem Elektroochlacke-Schmelzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Peinungswirkung der Schlacke gegenüber dem Metall bei gleichem Verbrauch an Schlacke stärker.
  • Indem man eine neue Form für die Scheibe 6 wählt , kann man die abzugebende Wärmeleistung je nach technologischen Erfordernissen über das Schlackenbad neu zu verteilen.
  • wird der Schutzschirm als Scheibe 17 (Fig.6) mit Verstärkung nach der Außenseite hin ausgebildet, so verlagert sich die meiste Wärmeleistung von der Mitte des Schlackenbades nach den - Randgebieten zu.
  • Wird der Schutzschirm als Scheibe 18 (Fig .7) mit Verstärkung in Richtung aus die Mitte zu aussebildet, so wird die Wärmeleistung mehr in der Mitte des Schlackenbades konzentriert Die Möglichkeit, die im Schlackenbad freiwerdende Warmeleistung umzuverteilen, ist besonders für das Elektros chlacke-Aufs cemelzen , -Schweißen und -Pla@@ieren von Metallen von Bedeutung.
  • Die an der Oberfläche des Schlackenbades 3 schwimmende Scheibe 6 (Fig.1) ver sperrt für den Sauerstoff der Luft den Zugang zu der Oberfläche des Schlackenbades 3 in bedeutendem Maße. Senkt man aber auf die Oberfläche des Schlackenbades 3 eine Scheibe 6, dessen aterial eine gegenüber Elementen von Metall und Schlacke größere Desoxydationsfähigkeit besitzt, so hilft" die Schlacke während des Elektroschlacke-Schmelzens zu desoxydieren und somit leichtoxydierende Elemente im Metall aufrechtzuerhalten..
  • Die im Innern der Scheibe 19 (Fig.8) von der Mitte zum Rand ausgesparten durchgehenden Kanäle 20 machen die Kontaktfläche für Scheibe 19 und Schlacke größer, führen eine innigere Durchmischung der Schlacke auf Grund der konvektiven Wärmeströme durch die Kanäle 20 herbei und gewährleisten somit eine bessere Desoxydation der Schlacke sowie eine gleichmäßigere Verteilung der Temperatur über das Schlackenbadvolumen.
  • Bei den dargestellten Verfahren und Einrichtungen wird zweckmäßig auf die Oberfläche des Schlackenbades 3 (Fig.1) eine Scheibe 6 gesenkt, die man vorher auf eine Temperatur von 500°V bis 12000C erwärmt. Wie schon oben gesagt wendet man die Vorerwärmung an, um die Stabilität des Prozesses nicht zu beeinträchtigen und die Desoxydation der Schlacke vom Einbringen der Scheibe 6 an sieher w stellen. Die Verbindung von Kohlenstoff, aus welchem die Scheibe 6 besteht, mit Sauerstoff der Luft geschieht einer Temperatur <nicht> unter 500°C. Daher bleibt die Erwärmung auf eine Temperatur unter 500°C ohne Wirkung. Für die optimale Temperatur der Vorerwärmung kann man die Temperatur 120000 halten. aie Auswahl geschieht aus Gründen der Problemlosigkeit der Wärmequellen, denn man braucht hier keine besonderen Wärmequellen für die Erwärmung bereitzu-stellensondern man kann sich der normalen Warmequellen bedien@en. Wie Messungen der Temperatur an der Scheibe während des Elektroschlacke-Schmelzens zeigten, liegt vielmebr ihre mittlere Temperatur bei 120000.
  • Nach Verbrauch der Scheibe 6 senkt man auf, eie von oben eine ähnliche Scheibe (in der Zeichnung weggelassen), diese davor schon auf die Elektrode aufgesteckt und im Bereich der oberen Stirn fläche des Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmele zen befestigt sein kann. Man sollte ~ so viel von derartigen Scheiben bereitzuhalten, wie man bis zum Abschluß des Prozesses braucht.
  • Weiter unten werden Anwendungs- bzw. Ausführungsbeispiele für die dargestellten Verfahren bzw. Einrichtungen angefünrt.
  • In Fig.9 ist vereinfacht die Einrichtung zur Elextroschlacke-Umschmelzung von Metall dargestellt.
  • Die Anlage besteht aus einer Tragsäule 21,. welche entlang ein Tragarm 22 mit Elektrodenhalter 23 für die selbstverzehrende Elektrode 4 läuft. Die selbstverzehrende Elektrode 4 ist in den Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen eingesenkt als welcher hier eine auf dem untersatz 1 stehende Kokille 41eft. X Selbstverzehrende Elektroae 4 und Untersatz 1 sind an einer Stromquelle 5 angeschlossen.
  • Die Funktion der Anordnung, mit welcher das dargestellte Verfahren durchge führt wird, verläuft wie folgt.
  • Vor Beginn des Prozesses steckt man auf die selbstverzehrende Elektrode 4 von ihrem unteren Ende her die Scheiben 6 in erforderlicher Zahl auf, befestigt sie dann nahe der oberen Stirn der kokille und erwärmt schließlich eine der in Scheiben 6 (Fig.9 ist nur eine Scheibe 6 gezeigt).
  • Danach füllt man in die Kokille 2 flüssige Schlacke ein und erhält somit das Schlackenbad 3, in das das Ende der selbstverzehrenden Elektrode 4 eintaucht. Durch selbstverkehrende elektrode 4, Schlackenbad 3 und Untersatz 1 schickt man den elektrischen Strom der Stromquelle 5.
  • Nach der bildung des Letallbades 12 senkt man die Scheibe 6 auf die Oberfläche des Schlackenbades 3 und setzt die Elektroschlacke-Umschmelzung der selbstverzehrenden Elektrode 4 fort.
  • Die Schmelzung wird elektrisch so geführt, daß das Wachstumstempo für den Metallblock 24 etwa gleich der Kristallisationsgeschwindigkeit des Metalls ist.
  • Je nach Verbrauch der Scheibe senkt man auf liegt eine weitere, ebenfalls vorher erwärmte Scheibe (in Fig.
  • nicht zu sehen).
  • Vor Abschluß des Vorganges regelt man den Schmelzstrom herab und führt den Prozeß mit kleinerem Strom, um der ausbildung von Makrolunkern vorzubeugen, Nach Abschaltung der Stromquelle 5 und Heben er Elektrode 4 kann man die Scheibe bus dem Schlackenbad 3 <ebenfalls>berausheben und zwecks späterer benutzung aufbewahren.
  • In Fig.10 ist vereinfacht eine Einrichtung zur Elektroschlacke-Erschmelzung von Metallblöcken dargestellt.
  • Sie besteht aus einer Tragsäule 21, @ welche@ entlang ein Tragarm 22 mit Elektrodenhalter 23 für eine hohle nicht abschmelzende Graphitelektrode 25 mit Trichter 26 oben läuft.
  • Die hohle das Graphitelektrode 25 ist in die Kokille 2 für Elektroschlacke-Schmelzen eingesenkt, als welche hier eine auf dem Untersatz 1 stehende Kokille dient. Graphitelektrode 25 und Untersatz 1 sind an einer Stromquelle 5 angeschlossen.
  • Vor dem Eingießen von Flüssigmetall werden folgende Vorbereitungen getroffen. Auf den Untersatz 1 stellt man.
  • die Kokille 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen auf, dann steckt man auf die Graphitelektrode 25 Scheiben 6 in errorderlicher Zahl auf, die mali nahe der oberen Stirn fläche d@e Kokille 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen befestigt, und schließlich füllt man in die Kokille 2 rur das Elektroschlacke-Schmelzen flüssige Schlacke ein und erhält somit das Schlackenbad 3. Danach senkt man die Graphitelektrode 25 ab, so daß ihr Ende ins Sclilackentad 3 eintaucht, und laßt den elektrischen Strom der Quelle > durch Graphitelektrode 25, Schlackenbad 3 und Kokillenuntersatz 1 fliesen wodurch das Schlackenbad erhltzt wird. im Anschluß daran senkt man die scheibe 6 aufs Schlackenbad 3 und Dringt nach inrer Erwärmung einen Kübel 27 mit flussigem Metall 28 in die Stellung Der dem Aufnahmetrichter 26. Durch eine Offnung 29 im B@den des Kübels 27 errolgt das Eingießen von Flüssigmetall 28. Das Elektroschlacke-Warmhalten nach dem Eingießen macht eine vollkommene LunkerverhAtung möglich.
  • Die Erfindung kann auch beim Elektroschlacke-Schweißen von Metallen Anwendung finden. In Fig.11 ist vereinfacht eine Anordnung von Elementen für das Elektroschlacke-Schweißen mit nur einer Elektrode gezeigt.
  • In der Stoßfuge des @erkstücks 30 befindet sich das Schlackenbad 3. Ins . Schlackenbad 3 ist die Elektrode 4 eingeführt, die eine Schweißelektrode ist und im Verlauf der Schweißung schmilzt. Über die Elektrode 4 wird ins Schlackenbad .3 der Schutzschirm in Gestalt einer Scheibe 6 mit einem Loch für die Elektrode 4 eingeführt derart, daß er an der Oberfläche des Schlackenbades 3 schwimmt. Dabei deckt er rast die ganze Oberfläche des Schlackenbades 3 ab.
  • In Fig .12 ist die gegenseitige Anordnung der elemente für das Elektroschlcke-Schweißen eines dickeren Blecks mit mehreren Elektroden gezeigt. In der Stoßfuge des Werk- -stücks 30, die durch Gleitschuhe 31 seitlich begrenzt ist, befindet sich das Schlackenbad 3. Ins ScillackenDaa 3 sind die Elektroden 4 eingesenkt, auf welchen der Schutzschirm in - Gestalt einer scheibe 32 gemäß der Erfindung geführt ist, derart, daß er an der Oberfläche des Schlackenbades 3 schwimmt. Dabei deckt er fast die ganze Oberflache des Schlackenbades ab. Hierbei . weist die Scheibe 32 mehrere Löcher 33 fur das Durchlassen der Elektroden 4 auf.
  • Da die Schweißvorgäng in den beiden Fällen - Schweißen mit einer und mit mehreren Elektroden - ähnlich sind, wird nachstehend ausschließlich das Schweißen mit mehreren Elektroden, wie es in Fig.12 dargestellt betrachtet ist, Im wesentlichen läuft der Vorgang folgendermaßen ab.
  • In der seitlich durch die Gleitschuhe 31 begrenzten das Stoßfuge des Werkstücks 30 bildet die Schlackenschmelze 3Qd 3, in das Metallstäbe - die abschmelzbaren Elektroden 4 -eintauchen. Von oben senkt man auf die Oberfläche des schlackenbades 3 die Scheibe 52, die vorher schon auf die Elektroden 4 aufgesteckt war. Durch selbstverzehrende Elektroden 4, Schlackenbad 3 und @erkstück 30 schickt man elektrischen strom.
  • Der durchfließende elektrische Strom bewirkt Erhitzung des Schlackenbades 3 auf eine Temperatur, die oberhalb derjenigen des Grundwerkstoffs - Metall des Werkstücks 30 - und derjenigen des mit den Abschmelzelektroden 4 zugeführten Zusatzwerkstoffs liegt. Das Schlackenbad 3 schmilzt die in die Schlacke eintauchenden Elektroden 4 sowie die StoBkanten bades Werkstücks 30 auf.
  • Aufgeschmolzenes Elektrodenmetall und W'erkstückmet all bilden, sich vermischend, das Metallbad 12. Mit fortschreitender Abschmelzung der ständig nachgeschobenen Elektroden wandern Schlacken- 3 und Metallbad 12 von unten nach oben, wobei die durch den Auftrieb stets schwimmend an der Oberfläche des Schlackenbades 3 gehaltene Scheibe 32 ebenfalls aufwärts steigt. Die erstarrenden unteren Metallschichten füllen die Schweißnaht 34 aus, die die Stoßkanten -des Werkstücks miteinander verbindet. Die Ausbildung der Naht oberfläche 34 geschieht normalerweise mittels wassergekuhlter Gleitschuhe 31, die aufwärtsbewegt werden. Das Kühlwasser wird durch die Rohre 35 zugeleitet.
  • Das Elektroschlacke-Schmelzen mit Verwendung einer an der Oberfläche des Schlackenbades schwimmenden Scheibe hat nicht nur den Vorteil einer Einsparung an Elektroenergie wegen der Verminderung von Wärmeverlusten und Konzentration der Warme auf die Schmelzzone der Elektroden, sondern auch den einer Desoxydation der Schlacke und also Aufrechterhaltung leichtoxydierender Elemente im aufgeschmolzenen metall, einer stärkeren Feinungswirkung der Schlacke gegenüber dem Metall und einer Moglichkeit, die Durchschweißung des Storens des Werkstücks 30 zu beeinflussen.
  • Fig.13 zeigt noch eine Anwendungsmöglichkeit für das Verfahren, nämlich eine Anlage zur Einschmelzung und Erhitzung von Schlacke.
  • In der letzten Zeit rührt man in den meisten Ländern das Elektroschlacke-Schmelzen von Eetall unter Anwendung des sogenannten "flüssigen Startes", d.h. mit Eingießen schon im voraus eingeschmozener und erhitzter Schlacke. Um die Schlacke vorher einzuschmelzen und zu erhitzen, braucht man Elektroenergie, naher ist hier das dargestellte Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen, das Stron einspart, angebracht.
  • Die Schlackenverflüssigung erfolgt üblicherweise im Behälter 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen, der hier einen innen mit Eeuerfeststoff 36 ausgekleideten Graphittiegel darstellt. Die Anlage zur Verflüssigung von Schlacke besteht aus einer bäule a1, welche entlang sich ein Tragarm 22 zende mit Elektrodenhalter 23 für eine nichtabschmel-Elektrode 37 bewegt. feuerfeste Tiegel in Funktion des behälters 2 rur Gas Elektroschlacke-Schmelzen und die Elektrode 37 liegen an einer Stromquelle 5.
  • Das Verfahren umfaßt folgende Arbeitsgänge.
  • Vor Beginn des Prozesse steckt man die Scheibe 6 auf die Elektrode 37 unter nachfolgender Befestigung auf. Auf den boden des Behälters 2 für das Elektroschlacke-Schmelzen schüttet man Festschlacke und z@ndet durch Berühren<mit dem Ende der Elektrode 37>gen, Bodens des Behälters Lichtbogen, der die Schlacke schmilzt. Nach der Entstebung eines Schlackenbades 3 geht der Lichtbogen-Yrozeß in einen Elektroschlacke-Prozeß über. Festschlacke wird auch jetzt noch fein dosiert zugegeben, bis sich ein Schlackenbad 3 ausbiliet, das tief genug ist, um das Schwimmen der Scheibe 6 zu er- Edglicnen, ohne das sie dabei den Boden des Behälters 2 berührt. Danach senkt man auf die Oberflache des Schlacken-Dades 3 die Scheibe b und fünrt die Einschmelzung und Erhitzung von Festschlacke fort, die weiter zugegeben wird.
  • Die weitere Zugabe von Festschlacke erfolgt direkt auf die Scheibe 6, auf welche ste von oben geschuttet wird und von welcher Qie, durch den Spalt zwischen innenfläche der Scheibe 6 und elektrode 4 bzw. zwischen Wand des Behälters a für das Elektroschlacke-Schmelzen und Seitenfläche der Scheibe 6 hindurchfallend, ins Schlackenbad 3 gerät, wo sie aufschmilzt und das Schlackenbad 3 vergrößert. So geht es weiter - bis man genug rlüssige Schlacke hat.
  • Nachstehend werden Ergebnisse einer Anwendung des be- -Schriebenen Verfahrens für das Elektroschlacke-Schmelzen auf die Elektroschlacke-Umschmelzung mit metallischen Elektroden angeführt.
  • Die Untersuchung der Abschmelzleistung im Elektroschlacke-Prozeß auf eventuelle Erhöhung hin wurde an selbstverzehrenden Elektroden aus Stahl (A) (Tabelle 1) in einer wassergekühlten Kokille mit 150 mm Durchmesser bei wähl von 50 mm für den Durchmesser der selbstverzehrenden Elektrode durchgeführt. Den Schmelzstrom hielt man auf 2000 i, die Schmelzspannung auf 45 V.
  • Das eine Mal geschah die Umschmelzung in herkömmlicher Weise, das andere Mal nach dem erfindungsge mäßen erfahren.
  • Im ersten Fall betrug die Abschmelzleistung 27 kg/h, im zweiten 58 kg/h.
  • Mehrmalige Wiederholung des Versuchs bestatigte die Erhöhung der Umschmelzleistung beim Elektroschlacke-Schmelzen um das Zweifache und mehr.
  • Die Untersuchung des Einflusses, welchen eine frei im Schlackenbad 3 schwimmende Scheibe 6 (Fig.1) ausübt, wurde mit einer Graphitkohlenscheibe in einer Schlacke (B) (Tabelle 1) für Umschmelzung einer Elektrode aus Stahl (A) von gleichen Dimensionen und bei gleicher Schmelzführung wie bei der Untersuchung der Schmelzleistungserhohung durchgefuhrt.
  • Außerdem wurden ähnliche Versuche (Elektroschlacke-Umschelzung mit selbstverzehrenden Elektroden) immer mit gleiche@ Elektroden, 40 mm im Durchmesser, und Metallblöcken von gleichen Dimensionen in gleicher Kokille, doch unterschiedlichen Stahisorten für die selbstverzehrende Elektrode durchgefuhrt Das eine Mal nahm man die Sorte (C) (Tabelle 1), das andere Lal die Sorte (A). Das weitere varieren der Versuche bestand darin, daß sie.sowohl mit, als auch ohne Scheibe 6 erfolgten.
  • Eine Analyse der chemischen Zusammensetzung von Stahl A, G als material der selbstverzehrenden Elektroden (Tabelle 1) bzw. als Material der Metallblöcke, erhalten im Ergebnis der Elektroschlacke-Umschmelzung (Tabelle @I) im herkömmlichen Verfahren und mit Einbringen einer Graphitkohlenscheibe ins Schlackenbad, zeigt, daß die Einfuhrung der erwähnten Graphitkonlenscheibe, die dann an der oberflache des Schlackenbades schwimmt, zu einer Minderung der Oxydation leichtoxydierender Elemente fuhrt, denn die Oberrläcne des Schlackenbades ist vor zutritt der Atmosphäre mehr geschützt und das Material der scheibe 6 besitzt gegenüber elementen vom aufgeschmolzenen Metall und Schlacke bessere Desoxydationsfahigkeit. Außerdem verbinden sich unter Bildung von solchen Produkten wie CO, CO2 bei der hohen Temperatur der Elektroschlacke-Umschmelzung Kohlenstoff und Sauerstoff der Luft, so daß < > eine Schutzatmosphäre <wiederum> entsteht.
  • Infolgedessen läßt sich die Oxydation von Silizium bei Stahl vom Typ (A) und von Titan bei Stahl vom Typ (C) praktisch völlig vermeiden.
  • Zur Beurteilung des Einflusses der bona, welche die Elektrode während der Abschmeizung annimmt, wurden gleiche Elektroden in herkömlicher Weise und unter Verwendung der Scheibe in gleicher Kokille bei gleicher Menge Schlacke (B) und gleicher Schmelzfuhrung abgeschmolzen.
  • Nach Abschaltung der Spannung wurden die Elektroden aus dem Schlackenbad <schnell>herausgehoben.
  • Die Norm, welche das abgeschmolzene Ende der jeweiligen Elektrode 13 bzw. 15 (Fig.4, 5) zeigt, erbringt einen überzeugenden Beweis dafür, daß die Elektrode 15 (Fig.5) im Falle der Verwendung der Scheibe wesentlich tiefer ins Schlackenbad eintaucht und eine größere kegelige F@äche aufweist Die Verfeinerung der sich an der Kegelspitze bil@enden Tropfen wurde durch Ergebnisse oszillbgraphischer Untersuchungen bestätigt, bei welchen man den Oszillographen an die Klemmen eines den Umschmelzstrom messenden Amperemeters anschloß.
  • Bekanntlich ist für die hier erhäl@@lichen Oszillogramme ein der Ausbildung des Tropfens entsprechender langsamer Anstieg des stromes, auf welchen eine den Lösen des Tropfens von der Abschmelzelektrode entsprechende Verringerung der Stromamplitude folgt,'kennzeichnend. Wie aus den Oszillogrammen ersichtlich, nimmt die Aus@ildungsgeschwindigkeit der Tropren bzw. Häufigkeit ihres Ablösens mit Einführung der Scheibe im Vergleich mit dem slektroschlacke-Sclmelzen in seiner klassischer Eorm um das Mehrfache zu, was gleichbedeutend mit einem schnelleren Ablauf des Slektroschlacke-Prozesses ist.
  • Tabelle I Chemische Zusammensetzung der Stähle der selbstverzehrenden Elektroden und der Schlacke Chemische Zusammensetzung, % Stoff Fe C Mn Si Cr Ni Ti S P CaF2 Al2O3 Stahl A Basis 0,24 0,55 0,27 - - - 0,019 0,018 - -Schlacke B - - - - - - - - - 70 30 Stahl C Basis 0,07 1,42 0,48 17,42 10,26 0,51 0,002 0,014 - - Tabelle II Chemische Zusammensetzung des Metalls nach der Elektroschlacke-Umschmelzung mit und ohne Scheibe Stahl Betrievsverhältnisse bei der Chemische Zusammensetzung, % Elektroschlacke-Umschmelzung Fe C Mn Si Cr Ni Ti S P ohne Graphitkohlenscheibe basis 0,23 0,50 0,18 - - - 0,003 0,017 @1 mit Graphitkohlenscheibe Basis 0,24 0,47 0,26 - - - 0,003 0,015 ohne Graphitkohlenscheibe Basis 0,08 1,38 0,49 17,42 10,26 0,29 0,002 0,018 C1 mit Graphitkohlenscheibe Basis 0,08 1,38 0,51 17,35 10,36 0,43 0,002 0,016

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum -- Elektroschlacke-Schmelzen, das aus einem Abschirmen der Elektrode, deren Einsenken in das Schlackenbad, Herstellen eines elektrischen Stromes durch Elektrode und Schlackenbad und Erhitzen der Schlacke mit diesem Strom bis mindestens auf die Schmelztemperatur des Metalls besteht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c.h n e t , daß die Abschirmung erst nach der Verflüssigung der Schlacke und Entstehung des Lietallbades erfolgt, und zwar indem man eine Scheibe mit Loch für das Durchlassen der Elektrode auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, derart, daß diese Scheibe in der Schlacke schwimmt, ohne das Metallbad zu berühren.
  2. 2. Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 1, d a d u r c h g a k e n n z e i c h n e t daß die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, aus einem Werkstoff gefertigt wird, dessen Dichte unter der der Schlacke liegt.
  3. 3. Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z ei c h -n e t , daß die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, aus einem Werkstoff gefertigt wird, dessen Leitfähigkeit Über der der flüssigen Sohlacke liegt.
  4. 4. Verfahren für das Elektroschlacke-Sciimelzen nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r e h g e k e n n z e i ch -n e t , daß die Scheibe, die man an die Oberfläche des Schlackenbades senkt, aus einem Werkstoff gefertigt wird, dessen Desoxydationsfahigkeit über der der Elemente e von Metall und Schlacke liegt und dessen Desoxydationsreaktionen als Abgase entweichende gasförmige Produkte ergeben.
  5. 5. Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Scheibe, die man auf die Oberfläche des Schlackenbades senkt, vorher auf eine Temperatur van 500°C bis 12000C erwärmt wird.
  6. b. Verfahren für das Elektroschlacke-Schmelzen nach einem der Anspruche 1 bis 5, d a d-u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß je nach Verbrauch der Scheibe auf sie von oben ähnliche Scheiben gesenkt werden. -
  7. 7. Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 1 bis 6, die aus einem Untersatz eine Elektrode mit Schutzschirm und Anschlußmöglichkeit an eine Stromquelle eintaucht d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n n e t ? daß der Schutzschirm die Gestalt einer praktisch das ganze Schlackenbad (3) abdeckenden, an dessen Oberfläche auf Grund einer <niedrigeren> gegenüber der Schlacke < > Materialdichte schwininienden Scheibe (6) * mit einer auf diesem vorgesehenen Anordnung für ein flüssiges Schlackenbad besteht, in das mit Loch für das IXirchlassen der Elektrode (;) hat, wobei der Spalt zwischen Innenfläche (9) des Behälters (2) für das Elektroschlacke-Schmelzen und Seitenfläche (10) der Scheibe (6) wie der zwischen Wandung (7) des Lochs in der Scheibe (6) und Elektrode (4) mindestens gleich der Dicke der Schlackenkruste (11) an der Innenfläche des Bebälters (2) bzw. der Schlackenkruste (8) an der Elektrode (4) ist.
  8. 8. Einrichtung f(ir das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schutzschirm die Gestalt einer Scheibe (6) hat, deren Dicke nach der Außenseite hin zunimmt.
  9. 9. Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 7, d ä d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schutzschirm die Gestalt einer Scheibe (6) hat, deren Dicke in Richtung auf die Mitte zu zunimmt.
  10. 10. Einrichtung für das Elektroschlacke-Schmelzen nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n -e t , daß im Innern der Scheibe (6) von der Mitte zum Rand verlaufende durchgehende Kanäle (19) ausgespart Bind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB1230471A (de) * 1968-03-07 1971-05-05
DE2059385A1 (de) * 1970-12-02 1972-06-08 Tsnii Technologii Mash Vorrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallbloecken

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