DE2620823B2

DE2620823B2 - Verfahren und Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Elektroschlacke-Umschmelzen mit dieser Anlage

Info

Publication number: DE2620823B2
Application number: DE19762620823
Authority: DE
Inventors: Vja&ccaron;eslav W. &ccaron;echov Moskovskaja oblast' Filippov; Vladimir A. &Ccaron;echov Moskovskaja oblast' Karpov; Wolf I. &Ccaron;echov Moskovskaja oblast' Rabinovi&ccaron;; Aleksandr I. Sapo&scaron;nikov; Viktor E. &Ccaron;echov Moskovskaja oblast' Sapunov; Igor A. Moskva Svitenko
Original assignee: VENJUKOVSKIJ ARMATURNYJ ZAVOD CECHOV MOSKOVSKAYA OBLAST' SU
Current assignee: VENJUKOVSKIJ ARMATURNYJ ZAVOD CECHOV MOSKOVSKAYA OBLAST' SU
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1981-07-09
Also published as: DE2620823A1; DE2620823C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen, enthaltend eir Schlackenbad, das in einer auf einer Gespannplatte angeordneten gekühlten Kokille untergebracht ist, und in das Schlackenbad eingetauchte Abschmelz- und Permanentelektroden, die elektrisch in Reihe mit der Stromquelle verbunden und mit Vorrichtungen zum Senkrechtverschieben versehen sind und auf ein Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit dieser Anlage.

Es ist beispielsweise aus der DE-AS 12 57180 bekannt, das Elektroschlacke-Umschmelzen mit in Reihe geschalteten Abschmelzelektroden durchzuführen.

Es ist weiter beispielsweise aus der DE-AS 21 16 038 bekannt, das Elektroschlacke-Umschmelzen mit nichtabschmelzenden Elektroden, sog. Permanentelektroden, durchzuführen.

Schließlich ist es beispielsweise aus der DE-OS 19 06 115 bekannt, mittels des Elektroschlacke-Umschmelzverfahrens hohle Blöcke herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der Eingangs erwähnten Art und ein Elektroschlacke-Unischmelzverfahren anzugeben, die bei gleicher zugeführter elektrischer Leistung den Umschmelzvorgang zu beschleunigen, d. h. den Wirkungsgrad zu erhöhen, die Güte des gebildeten Blocks zu verbessern, indem die Wärmeleistung des Schlackenbades vollständiger ausgenutzt und die Verwendung von Anfahrköpfen entbehrlich zu machen gestatten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Permanentelektrode an der Kokille elektrisch von dieser isoliert befestigt ist und entweder die Permanentelektrode die Abschmelzelektrode umgibt oder umgekehrt.

Auf diese Weise bildet die Permanentelektrode gleichzeitig auch ein wärmedämmendes Element, das die Wärmeverluste des Schlackenbadcs an der Wand der Kokille vermindert, wobei sie ständig einen wirksamen Stromdurchgang durch die ganze Schlakkenschicht sicherstellt, ohne daß bezüglich des Eintauchens der Permanentelektrode ein besonderer Antrieb erforderlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der

Erfindung sind in den Untcransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbci-

spielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F^:ig. 1 eine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen mit einer an der Innenfläche der Kokille angeordneten Perinanentelcktrode.

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 11-11 in Fi g. I,
F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Permanentelektrode in Form von die Abschmelzelektrode teilweise oder vollständig umgebenden Platten.

Fig.4 eine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen mit im Oberteil verbreiterter Kokille und Aufsatz in Form einer Permanentcleklrode,

F i g. 5 einen Schnitt gemäß V-V in Fig. 4,
F i g. 6 einen Schnitt gemäß Vl-Vl in F i g. 4,
Fig. 7 eine die Bewegung der Anlageteile beim Elektroschlacke-Umschmelzen veranschaulichende Qucrschnittszcichnung,

Fig. 8 eine Anlage mit einer Kokille entsprechend Fig. 7 mit einer Vorrichtung zur Senkrechtverschiebung des erschmolzenen Blockes,

Fig. 9 eine Anlage zum Erschmelzen von Hohlblökken mit einer Permanentelektrode, innerhalb von der ein Dorn angeordnet ist,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine andere Ausführungsvariante der Permanentelektrode,

F i g. 12 eine gegenüber Fi g. 9 abgewandelte Anlage zur Erzeugung von Hohlblöcken mit Vertikalabzug der Hohlblöcke,

F-" i g. 1 3 eine Anlage mit am Dorn und an der Kokille angeordneten Permanentelektroden,

Fig. 14 eine gegenüber der Anlage nach Fig. 13 abgewandelte Ausführungsform mit Vertikalabzug des Hohlblockes,

Fig. 15 einen Teilquerschnitt durch eine Anlage mit im Oberteil erweiterter Kokille und verjüngtem Dorn,

f ig. 16 einen Schnitt gemäß Linie XVl-XVI in tie.! 5.

Fig. 17 einen Schnitt gemäß Linie XVIl-XVII in Fig. 15,

Fig. 18 eine gegenüber Fig. 15 dadurch abgewandelte Anlage, daß der Abzug des erzeugten Hohlblockes durch dessen Senkrechtverschiebung erfolgt.

F i g. 19 eine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen bei der Erzeugung eines hohlen Gußstückes mit Boden im Unterteil unter Verwendung einer beweglichen äußeren Kokille.

F i g. 20 eine gegenüber F i g. 19 dadurch abgewandelte Ausführungsform, daß mittels nach unten verschieblicher Gespannplatte ein vertikaler Abzug des hohlen Gußstückes erfolgt,

F i g. 21 eine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen beim Wechsel der Abschmelzelektrode,

F i g. 22 die gegenseitige Anordnung der Anlagenteile nach Abschmelzen mehrerer, der Höhe nach kleiner Abschmelzelektroden bei Senkrechtabzug des Blockes.

F i g. 23 die gegenseitige Anordnung der Anlagenteile am Anfang des Vorgangs der Elektroschlacke-Umschmelzung mit gleichzeitigem Zuschmelzen eines Elementes,

F i g. 24 die gegenseitige Anordnung der Anlagenteile nach Zuschmelzen des Elementes und

F i g. 25 die gegenseitige Anordnung der Anlagenteile nach Zuschmelzen des Elementes und Umschmelzen mehrerer Abschmelzelektroden bei senkrecht nach unten abgezogenem Block.

Als Anwendungsbeispicle der Erfindung werden nachstehend erläutert:

a) die Blockerzeugung

b) die Rohrknüppelherstellung

c) die Erzeugung von hohlen Gußstücken mit Boden

d) der Wechsel der Abschmelzelektroden im Verlauf des Umschmelzvorganges und

c) die Herstellung von Gußstücken mit gleichzeitigem Zuschmelzen einzelner Elemente.

Die Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen enthält eine Tragsäule 1 (Fig. 1) mit einem daran geführten oberen Wagen 2, auf dem ein Elektrodenhalter 3 mit einer darin befestigten Abschmelzelektrode 4 angeordnet ist. Zur Bildung der Außenfläche vom Block dient eine gekühlte Kokille 16. die auf einer gekühlten Gespannplattc 6 aufgestellt ist. Vor Beginn des Vorganges des Elektroschlacke-Umschmelzens von Metallen und Legierungen wird in der Kokille 16 ein flüssiges Schlackenbad 7 gebildet. Die Abschmelzelektrode 4 und die Permanentelektrode 8 sind an verschiedene Pole einer Wechselstromquelle 11 angeschlossen, wodurch der elektrische Strom die Abschmelzelektrode 4, das Schlackenbad 7 und die Pennanenteleklrode 8 durchfließt.

Der zu erschmelzende Block 12 wird durch die Gespannplatte 6 und die Kokille 16 geformt. Um den Stromdurchgang zur Innenwand 13 der Kokille 16 zu verhindern, sind Abschmelzelektrode 4 und Permanentclektrode 15 elektrisch nicht mit der Kokille 16 verbunden, die ebenso wie die Gespannplatte 6 von dem Stromkreis getrennt ist. Die Stromlosigkeit der Kokille 16 und der Gespannplatte 6 schützt ihre Wände gegen elektrochemische Zerstörung. Die Permanentelektrode 15 ist hohl ausgebildet und an der Innenwand 13 der Kokille 16 starr befestigt. Zwecks Vermeidung eines Stromdurchganges zur Kokille 16 ist eine Schicht 17 elektrischer Isolation zwischen der Permanentelektrode 15 und der Kokille 16 vorgesehen.

Diese Konstruktion der Anlage bietet die Möglichkeit, eine der Höhe nach kleine Kokille 16 bei der Erzeugung von Blöcken beträchtlicher Höhe einzusetzen, da die Kokille 16 und die Permanentelektrode 15 mit Hilfe ein und derselben Vorrichtung 10 zur Senkrechtverschiebung nach oben verschoben werden.

Beim Betrieb dieser Anlage wird die Permanentelektrode 15 gemeinsam mit der Kokille 16 mit Hilfe ein und derselben Vorrichtung 10 zur Senkrechtverschiebung in bezug auf den zu erschmelzenden Block 12 nach oben verschoben.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Permanentelektrode 15. die in Form eines Hohlzylinders ausgeführt ist. Es ist jedoch manchmal konstruktiv günstiger, die Permanentelektrode in Form von die Abschmelzelektrode 4 teilweise oder vollständig umgebenden Platten 18 (F i g. 3) auszuführen und an der Innenfläche 13 der Kokille 16 gegen diese elektrisch isoliert anzuordnen.

Fig.4 zeigt den Betrieb zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Stahl und Legierungen bei der Erzeugung einer Bramme 19. Die Kokille 20 der Anlage weist im Oberteil eine Erweiterung zur Anordnung des Schlackenbades 7 auf. in dem die Abschmelzelektrode 4 schmilzt. Die Permanentelektrode 21 stellt einen am erweiterten Oberteil der Kokille 20 angeordneten

Aufsatz dar. Die Bramme 19 wird im konvergenten Unterteil der Kokille 20 geformt.

Diese Konstruktion der Anlage bietet die Möglichkeit, erstens Abschmelzelektroden 4 mit einem Querschnitt S\ (Fig. 5), der größer als der Querschnitt S₂ ■·, (Fig. 6) des zu erschmelzenden Blocks 19 ist, umzuschmelzen. Zweitens werden günstigste Bedingungen des Abschmelzens der Abschmelzelektrode 4 und der Formung der Bramme 19 geschaffen, was die Anlage gedrängter und wirtschaftlicher macht.

Das Schmelzen der Abschmelzelektrode 4 mit einem Querschnitt Si, der größer als der Querschnitt Si der zu erschmelzenden Bramme 19 ist, bei Relativbewegung von Abschmelzelektrode 4, Permanentelektrode 21 und Kokille 20 bietet die Möglichkeit, Blöcke von großer ι ο Höhe zu erzeugen.

Das sei anhand eines Beispiels erläutert.
Der Querschnitt S\ der Abschmelzelektrode 4 sei beispielsweise um das Zweifache größer als der Querschnitt S₂ der zu erschmelzenden Bramme 19. Nachdem die Abschmelzelektrode 4 in der Mitte der Säule 1 eingestellt wurde, beginnt man mit ihrem Umschmelzen im Schlackenbad 7. In diesem Fall ist die Aufschmelzgeschwindigkeit (V₂) der Bramme 19 doppelt so groß wie die Abschmelzgeschwindigkeit (V\) der Elektrode und beide Geschwindigkeiten sind nach oben gerichtet. Die Permanentelektrode 21 und die Kokille 20 werden mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlakkenbades 7 nach oben verschoben, wobei die Enden der Abschmelzelektrode 4 und der Permanentelektrode 21 jo in das Schlackenbad 7 eingetaucht gehalten werden.

Bei diesem Beispiel wird die Elektrode 4 sich gegen Ende des Elektroschlacke-Umschmelzens zum oberen Ende der Säule 1 verschieben, d. h. sie wird einen der halben Höhe der Säule 1 gleichen Weg zurücklegen. In gleicher Zeit erhält die Bramme 19 ein Aufwachsen, das doppelt so groß ist, wie der durch die Abschmelzelektrode 4 zurückgelegte Weg. d. h. die Höhe der Bramme 19 ist gleich der der Säule.

Die Form der Elektroden und Blöcke kann natürlich verschiedenartig sein.

Besonders wirkungsvoll ist die Erfindung bei der Erzeugung von Gußbrammen. Durch Verminderung des Verformungsgrades und Verkürzung des Walzzyklus gelingt es in diesem Fall, den Rohling (die Gußbramme) aufgrund einer großen Höhe auf maximale Weise dem herzustellenden Blech nach dem Walzen anzupassen. Außerdem setzt die Verwendung von der Höhe nach kleinen Abschmelzelektroden 4 mit großem Querschnitt und die Prozeßführung im Schlackenbad 7, das durch w einen Aufsatz in Form der Permanentelektrode 21 gegen die gekühlten Wände der Kokille 20 wärmgedämmt ist den Verbrauch an Elektroenergie stark herab, erhöht also den Wirkungsgrad der Anlage.

F i g. 8 zeigt einen Fall der Erzeugung einer « Gu3bramme 19 in einer Anlage, deren Gespannplatte 6 mit einer Vorrichtung zum Senkrechtabzug der Gußbramme 19 versehen ist.

Dies bietet die Möglichkeit, eine Gußbramme 19 von einer Höhe, die der Summe der Abstände, um die sich eo Kokille 20 und Gespannplatte 6 verschieben, entspricht zu erschmelzen, d. h. die Gußbramme kann praktisch um den Wert der Absenkung der Gespannplatte 6 größer als die Höhe der Säule 1 sein.

Solch große Gußbrammen 19 können ohne Walzen zum Einsatz gelangen, und beispielsweise im Schiffbau beim Bau von Schiffsrümpfen verwendet werden.

Im folgenden sei die Rohrknüppelherstellung beschrieben.

Fig. 9 zeigt eine Variante einer Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen zum Herstellen eines Rohrknüppels 22. Die Permanentelektrode 23 dieser Anlage ist hohl ausgeführt, und innerhalb von dieser ist ein Dorn 24 befestigt. Zwischen der Permanentelektrode 23 und der Außenfläche des Domes 24 ist eine Schicht elektrischer Isolation 25 vorgesehen, um einen Stromdurchgang durch den Dorn 24 zu verhindern. Die Abschmelzelektrode 26 ist in Form eines Rohres oder aus einzelnen Walzstangen ausgeführt, die die Permanentelektrode 23 mindestens teilweise umgeben.

Die Permanentelektrode 23 kann einen Hohlzylinder

23 (F i g. 10) darstellen oder in Form einzelner Platten 27 (Fig. 11), die um den Dorn 24 herum angeordnet sind und den Dorn 24 teilweise oder vollständig umgeben, ausgeführt werden.

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt.
Nach der Anordnung einer der Höhe nach kleinen Kokille 28 mit an deren Oberteil befestigten Dorn 24, der mit der hohlen Permanentelektrode 23 versehen ist, auf der Gespannplatte 6 (F i g. 9) wird ein vorgewärmtes Schlackenbad 7 so hoch eingefüllt, daß das Ende der Permanentelektrode 23 sich in das Schlackenbad 7 erstreckt.

Darauf wird die Abschmelzelektrode 26 in das Schlackenbad 7 eingetaucht und mit dem Vorgang des Elektroschlacke-Umschmelzens begonnen, indem man den elektrischen Strom von einer Wechselstromquelle 11 die Abschmelzelektrode 26, das Schlackenbad 7 und die Permanentelektrode 23 durchfließen läßt.

Zu Anfang des Schmelzens des Metalls der Abschmelzelektrode 26 wird die Permanentelektrode 23 mit Hilfe der Vorrichtung 10 gemeinsam mit dem Dorn

24 und der Kokille 28 bei unbeweglichem Rohrknüppel 22 verschoben. Die Außenfläche des Rohrknüppels 22 wird durch die bewegliche Innenfläche 13 der Kokille 28 geformt. Bei ihrer Aufwärtsbewegung formt die Außenfläche 29 des Domes 24 die Innenfläche des Rohrknüppels 22.

Die Bauweise des Domes 24 mit an dessen Oberteil befestigter hohler Permanentelektrode 23 ist vom Standpunkt einer Wärmeverlustersparnis des Schlakkenbades 7 aus günstig, verbessert die Schmelzbedingungen der Abschmelzelektrode 26 aufgrund der Verbesserung der Stromverteilung im Schlackenbad und verhindert eine elektrische Erosion des Domes 24.

Fig. 12 zeigt die Wirkungsweise einer Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen bei der Erzeugung eines Rohrknüppels 22 unter Verwendung einer Vorrichtung zum Senkrechtwalzen. In diesem Fall wird der Rohrknüppel 22 mit Hilfe der Abzugsvorrichtung zur Senkrechtverschiebung bei unbeweglicher Permanentelektrode 23, Dorn 24 und Kokille 28 derart nach unten verschoben, das der Spiegel des Schlackenbades 7 konstant bleibt

F i g. 13 zeigt die Arbeit der Anlage bei der Herstellung eines Rohrknüppels 22. wenn die Permanentelektrode 30 in Form von zwei Hohlzylindern mit beliebigem Querschnitt ausgeführt ist, von denen einer an der Innenfläche 13 der Kokille 16 und der andere an dem Dorn 24 befestigt ist

Diese Konstruktion der Permanentelektrode schafft optimale Bedingungen der Stromverteilung im Schlakkenbad 7 um die Abschmelzelektrode 26 herum für deren Schmelzen. In diesem Fall stellt die Permanentelektrode 30 außerdem einen Wärmedämmschutz für

die gekühlten Wände der Kokille 16 und den Dorn 24 im Bereich des Schlackenbades 7 dar. Dieser Umstand setzt die Wärmeverluste im Schlackenbad 7 stark herab. Alles dies zusammen erhöht den Wirkungsgrad der Anlage, d. h. vermindert den spezifischen Elektroenergieverbrauch im Vergleich zu den bekannten Anlagen zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen.

Der Rohrknüppel 22 wird ähnlich wie oben beschrieben d. h. durch die gemeinsame Aufwärtsbewegung von Kokille 16, Dorn 24 und Permanentelektrode 30 mit Hilfe der Vorrichtung 10 bei unbeweglichem Rohrknüppel 22 geformt.

Es ist auch eine Variante möglich, bei der die Kokille 16 (Fig. 14), der Dorn 24 und die Permanentelektrode

30 unbeweglich sind, während der Rohrkniippel 22 auf der Gespannplatte 6 mit Hilfe einer Abzugsvorrichtung nach unten verschoben wird.

In diesem Fall werden die Bedienungsverhältnisse an der Anlage verbessert, weil die Kokille 16, der Dorn 24 und die Permanentelektrode 30 unbeweglich und während des gesamten Vorganges der Beobachtung zugänglich sind.

Fig. 15 erläutert die Wirkungsweise der Anlage bei der Erzeugung von Rohrknüppeln 22, deren Wandstärke geringer als der Querschnitt der Abschmelzelektrode

An der Kokille 20 mit erweitertem Oberteil ist eine hohle Permanentelektrode 32 mittels einer Schicht 17 elektrischer Isolation gegen die Wände der Kokille 20 elektrisch isoliert befestigt. Am Oberteil des Domes 24, der konvergent nach oben ausgebildet ist, findet eine hohle Permanentelektrode 23 Platz, die mit Hilfe einer elektrischen Isolierschicht 25 gegen die Wände des Domes isoliert ist. In der oben gebildeten Verbreiterung zwischen den Permanentelektroden 32 und 23 werden die Abschmelzelektroden 31, die aus einzelnen Stangen mit einem Gesamtquerschnitt Si (F i g. 19) bestehen, der größer als der Querschnitt S₂ (Fig.20) des zu erschmelzenden Rohrknüppels 22 ist, umgeschmolzen.

Der Herstellungsvorgang des Rohrknüppels 22 (F i g. 15) wird analog zum oben beschriebenen Fall der Erzeugung einer Gußbramme, d. h. bei der Aufwärtsbewegung von Abschmelzelektrode 31, Kokille 20 und Permanentelektroden 23 und 32 durchgeführt.

Die Permanentelektroden 23 und 32 und die Kokille 20 werden mit der Geschwindigkeit V₂ verschoben, die der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades 7 gleich ist, welche der Anwachsgeschwindigkeit des Rohrknüppels 22 entspricht. In Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen der Abschmelzelektrode 31 (Si) und des herzustellenden Rohrknüppels 2? (S₂) wird die Abschmelzelektrode 31 mit 0,05 bis 0,95facher Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades 7 nach oben verschoben.

Auf diese Weise gelingt es, der Höhe nach große Rohrknüppel 22 mit geringen Wandstärken herzustellen. Ein besonders großer ökonomischer Anwendungsnutzen der Erfindung liegt bei der Rohrherstellung aus schwer und nicht verformbaren Stählen vor. Zur Zeit werden solche Rohre in der Regel geschmiedet und gebohrt hergestellt

Fig. 18 zeigt die Arbeit der Anlage mit einer Vorrichtung zum Senkrechtwalzen der Gespannplatte 6. Mit Hilfe dieser Vorrichtung 14 wird der Rohrknüppel 22 je nach dessen Aufschmelzen derart nach unten abgesenkt, daß der Spiegel des Schlackenbades 7 bei der Abwärtsbewegung der Abschmelzelektrode 31 je nach deren Abschmelzen in Hinblick auf die unbeweglichen Permanentelektroden 23 und 32 und Kokille 20 konstant bleibt.

Bei der Abwärtsbewegung des Rohrknüppels 22 werden die Bedienungsverhältnisse verbessert, weil die Kokille 20, die Permanentelektrode 23 und 32 und das Schlackenbad 7 während des gesamten Vorganges unbeweglich sind, was die Beobachtung und Durchführung von erforderlichen verfahrentechnischen Arbeitsgänge erleichtert.

Die Abwärtsbewegung des Rohrknüppels 22 und der Abschmelzelektrode 31 bei unbeweglicher Kokille 20 und Permanentelektroden 23 und 32 in Verbindung mit der Aufwärtsbewegung von Abschmelzelektrode 31, Kokille 20 und Permanentelektrode 23 und 32 bietet ferner die Möglichkeit, noch längere Rohrknüppel 22 herzustellen.

Letzterer Umstand spielt bei der Rohrherstellung eine große Rolle, weil es auf der Hand liegt, daß je größer die Länge des herzustellenden Rohres, desto geringer die Anzahl von Montageschweißnähten ist.

Nachstehend wird die Erzeugung von Hohlrohlingen mit Boden im Unterteil erläutert.

Fig. 19 zeigt einen Fall der Erzeugung eines Hohlrohlings 33 mit Boden 34 im Unterteil.

Nach der Bildung des Schlackenbades 7 wird der elektrische Strom mittels eines Umschalters 35 bei unbeweglicher Permanentelektrode 23, Dorn 24 und Kokille 28 durch die Abschmelzelektrode 26, das Schlackenbad 7 und die Gespannplatte 6 durchfließen gelassen. Unter dem Einfluß des elektrischen Stromes schmilzt das Ende der Abschmelzelektrode 26, die Metalltropfen sammeln sich im Unterteil der Kokille 28, erstarren auf der Gespannplatte 6 und bilden den Boden 34. Allmählich steigen das Schlackenbad 7 und das Metallbad 36 die Mantellinie des Domes 24 hinaus. Das flüssige Metall des Metallbades 36 kommt mit der Oberfläche des gekühlten Domes 24 in Berührung, erstarrt und bildet die Wände eines Innenhohlraumes 37, während das Schlackenbad 7 das Ende der Permanentelektrode 23 erreicht. Nach dem Eintauchen des Endes der Permanentelektrode 23 in das Schlackenbad 7 wird ein Pol der elektrischen Stromquelle 11 mit dem Umschalter 35 von der Gespannplatte 6 abgeschaltet und an die Permanentelektrode 23 angeschlossen. Darauf beginnt man den elektrischen Strom durch die Abschmelzelektrode 26, das Schlackenbad 7 und die Permanentelektrode 23 durchfließen zu lassen. Gleichzeitig werden der Dorn 24 mit der Permanentelektrode 23 und die Kokille 28 nach oben verschoben, und der restliche Teil des Hohlgusses wird bis zum Abschluß des Vorganges analog mit dem zuvor beschriebenen Fall der Rohrknüppelherstellung vorgenommen.

F i g. 23 zeigt eine Variante der Herstellung des gleichen Hohlrohlings mit Hilfe der Vorrichtung zur Senkrechtwalzung, indem der Hohlrohling 33 nach der Bildung des Bodens 34 bei unbeweglichem Dom 24, Permanentelektrode 23 und Kokille 28 nach unten verschoben wird. Es ist wirtschaftlich Druckgefäße, wie Gehäuse von Pumpen, Wasserkraftwerken und Kompressoren nach diesem Verfahren herzustellen.

Nachstehend wird auf die Arbeit der erfindungsgemäßen Anlage mit Wechsel der Abschmelzelektroden 4 während des Schmelzens eingegangen.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Anlagen ist der elektrische Stromschalter 41 einerseits an einen der Pole der elektrischen Stromquelle 11 und andererseits an die Abschmelzelektrode 4 oder an die Gespannplatte

6 angeschlossen.

Das Elektroschlacke-Umschmelzen der Abschmelz elektrode 4 erfolgt ähnlich wie oben beschrieben bis zum Abschmelzen der Abschmelzelektrode 4. Dann wird die elektrische Stromquelle 11 von der Abschmelzelektrode 4 abgeschaltet und an die Gespannplatte 6 angeschlossen. In diesem Fall hält der elektrische Strom das Schlackenbad 7 und das Metallbad 36 im erwärmten Zustand, indem er Permanentelektrode 15, Schlackenbad 7, Block 12 und Gespannplatte 6 durchfließt.

In dieser Zeit wird die Abschmelzelektrode 4 ausgewechselt und das Ende der neuen Abschmelzelektrode in das Schlackenbad 7 eingetaucht. Dann wird die Abschmelzelektrode 4 mit Hilfe des Umschalters 41 an die elektrische Stromquelle 11 angeschlossen und das Elektroschlacke-Umschmelzen der neuen Abschmelzelektrode 4 weitergeführt.

Dieser Wechsel der Abschmelzelektroden kann die erforderlichen Male wiederholt werden, und es können Blöcke 12 mit großem Einzelgewicht beim Umschmelzen von kleinen Elektroden 4 erzeugt werden.

Solange man also die Elektrode 4 auswechselt, wird das Metallbad 36 im flüssigen Zustand gehalten, wodurch Gefügehomogenität und Oberflächengüte des Blocks gewährleistet werden. Die Anlage ist leicht bedienbar, erfordert keine zusätzlichen Vorrichtungen und Mechanismen, hat kleine Höhenmaße und verhältnismäßig geringe elektrische Leistungen unter Gewährleistung der Erzeugung von Blöcken mit beträchtlichen Einzelgewichten.

Fig. 22 zeigt die Arbeit der Anlage mit einer Vorrichtung zum Senkrechtwalzen des Blocks 12 beim Wechsel der Abschmelzelektrode 4.

Zum Schluß sei die Arbeit der Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen bei der Erzeugung von Formgußstücken mit gleichzeitigem Zuschmelzen eines Elements, das aus Walzgut oder Schmiedestücken bestehen oder durch das Elektroschlacke-Umschmelzen zuvor hergestellt werden kann, behandelt.

F i g. 23 zeigt die gegenseitige Anordnung der Teile der Anlage zu Beginn des Vorganges des Elektroschlakke-Umschmelzens mit gleichzeitigem Zuschmelzen eines Zuschmelzelements 42.

Die Gespannplatte 43 ist mit einer Öffnung ausgeführt, in die das Zuschmelzelement 42 vor Prozeßbeginn eingesetzt wird. Die Anlage ist mit einem elektrischen Stromschalter 44 versehen, der, einerseits, an einen der Pole der elektrischen Stromquelle U und, andererseits, an das Zuschmelzelement 42 oder an die Abschmelzelektrode 4 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt.
Nach der Bildung des Schlackenbades 7 wird ein Pol der Stromquelle 11 mit Hilfe des Umschalters 44 mit uVm Zuschmelzelement 42 verbunden. Man läßt also den elektrischen Strom die Permanentelektrode 15, das Schlackenbad 7 und das Zuschmelzelement 42 bis zum Abschmelzen von dessen oberen Stirnfläche 45 bei aus dem Schlackenbad 7 herausgenommener Abschmelzelektrode 4 durchfließen. Dann wird das Ende der Abschmelzelektrode 4 in das Schlackenbad 7 eingetaucht, der Pol der elektrischen Stromquelle 11 mit Hilfe des Umschalters 44 von dem Zuschmelzelement 42 abgeschaltet und an die Abschmelzelektrode 4 angeschlossen. Das Elektroschlacke-Umschmelzen der Abschmelzelektrode 4 wird mit Stromdurchgar>g durch die Abschmelzelektrode 4, das Schlackenbad 7 und die Permanentelektrode 15 durchgeführt (F i g. 24).

Durch Vorschmeizen der oberen Stirnfläche 45 des Zuschmelzelements 42 wird ein gesichertes Verschmelzen 46 des Zuschmelzelements 42 mit dem Gußkörper 47 gewährleistet.

Nach diesem Verfahren können verschiedene kombinierte Formgußstücke mit unterschiedlichem Querschnitt, z. B. Kaltwalzen, Gehäusedeckel für Energiearmatur u. ä. m., erzeugt sowie Fertigteile eines Erzeugnisses während des Elektroschlacke-Umschmelzen eines seiner Teile zugeschmolzen werden, wodurch die Schwei3ung entfällt und die Produktionskosten unter Gewährleistung einer hohen Güte gesenkt werden.

Fig. 25 zeigt eine Variante der Herstellung einer Kaltwalze 48 mit Zuschmelzen ihres Walzenzapfens 49, der aus Walzgut bestehen kann, beim hintereinander erfolgenden Umschmelzen von mehreren Elektroden 4 je nach deren Abschmelzen und bei Abwärtsbewegung der Gespannplatte 43 mit Hilfe einer Vorrichtung zum Senkrechtabziehen.

Hierzul 12 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen, enthaltend ein Schlakkenbad, das in einer auf einer Gespannplatte angeordneten gekühlten Kokille untergebracht ist, und in das Schlackenbad eingetauchte Abschmelz- und Permanentelektroden, die elektrisch in Reihe mit der Stromquelle verbunden und mit Vorrichtungen zum Senkrechtverschieben versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (15) an der Kokille (16) elektrisch von dieser isoliert befestigt ist und eniweder die Permanentelektrode (15) die Abschmelzelektrode (4) umgibt oder umgekehrt.

2. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d'e Permanentelektrode (15) als die Abschmelzelektrode (4) umgebende und an der Innenfläche (13) der Kokille (16) gegen diese elektrisch isoliert angeordnete stromleitende Platten (18) ausgeführt ist.

3. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromleitenden Platten auf dem gesamten Umfang der Innenfläche (13) der Kokille (16) angeordnet sind.

4. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (23) hohl ausgeführt und innerhalb dieser ein Dorn (24) elektrisch isoliert befestigt ist, während die Abschmelzelektrode (26) mindestens teilweise die Permanentelektrode (23) umgibt.

5. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (23), der Dorn (24) und die Kokille (28) mit einer Vorrichtung (10) zur Senkrechtverschiebung nach oben verschieblich sind für die Erzeugung eines Rohrknüppels.

6. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (23) als stromleitende Platten (27) ausgeführt ist.

7. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metallen und Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (30) als zwei hohle, konzentrisch zueinander angeordnete Stäbe mit beliebigem Querschnitt ausgeführt ist, wobei in einem von diesen ein gegen diesen elektrisch isolierter Dorn (24) angeordnet, während der zweite an der Innenfläche (13) der Kokille (16) angebracht und ebenfalls gegen dieses elektrisch isoliert und die hohl ausgebildete Abschmelzelektrode (26) zwischen den hohlen Stäben konzentrisch zu diesen angeordnet ist.

8. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (15) gemeinsam mit der Kokille (16) mit Hilfe ein und derselben Vorrichtung (10) zur Senkrechtverschiebung in bezug auf den zu erschmelzenden Block (12) nach oben verschoben wird.

9. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentelektrode (23) zur Erzeugung des

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Rohrknüppels (22) mit Hilfe der Vorrichtung (10) zur Senkrechtverschiebung gemeinsam mit dem Dorn (24) bei unbeweglichem Rohrknüppel (22) nach oben verschoben wird.

10. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage n^ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschmelzelektrode (4), die Permanentelektrode (21) und die Kokille (20) nach oben verschoben werden, wobei die Abschmelzelektrode (4) mit einer Geschwindigkeit, die ein 0,05 bis 0,95facbes von der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) beträgt, und die Permanentelektrode (21) und die Kokille (20) mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) verschoben werden, wobei die Enden der Abschmelz- (4) und Permanentelektrode (21) in das Schlackenbad (7) eingetaucht gehalten und die Erzeugung eines Blockes (19) aus dem umgeschmolzenen Metall von größerer Länge als die Länge der abgeschmolzenen Elektrode (4) gewährleistet werden.

U. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (19) vom Anfang des Vorganges an mit Hilfe der Vorrichtung (14) zur Senkrechtverschiebung um die Größe der eventuellen Verschiebung der Vorrichtung (M) derart nach unten verschoben wird, daß der Spiegel des Schlackenbades (7) bei der Abwärtsbewegung der Abschmelzelektrode (4) mit einer Querschnittsfläche (S₁), die größer als die Querschnittsfläche (S₂) des zu erschmelzenden Blockes

(19) ist, je nach deren Abschmelzen in bezug auf die unbewegliche Permanentelektrode (21) und die feststehende Kokille (20) konstant bleibt, sodann die Abschmelzelektrode (4), die Permanentelektrode (21) und die Kokille (28) nach Aufhören der Verschiebung des Blockes (19) mit Hilfe der Vorrichtung (14) bis zum Ende des Vorganges nach oben verschoben werden, wobei die Abschmelzelektrode (4) mit 0,05 bis 0,95facher Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) und die Permanentelektrode (21) und die Kokille (20) mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) verschoben werden, indem die Enden der Abschmelz- (4) und Permanentelektrode (21) in das Schlackenbad (7) eingetaucht gehallen und die Erzeugung eines Blockes (19) von größerer Höhe als die Höhe der Säule (I) der Anlpge gewährleistet werden.

12. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschmelzelektrode (31), die Permanentelektrode (23 und 32), die Kokille (20) und der Dorn (24) nach oben verschoben werden, wobei die Abschmelzelektrode (31) mit 0,05 bis 0,95facher Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) und die Permanentelektrode (23 und 32), die Kokille

(20) und der Dorn (24) mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) verschoben werden, indem die Enden der Abschmelz- (26, 31) und Permanentelektrode (23 und 32) in das Schlackenbad (7) eingetaucht gehalten und die Erzeugung eines Rohrknüppels (22) mit geringerer Wandstärke als der Querschnitt der umzuschmelzenden Elektrode (31) gewährleistet werden.

13. Elektroschlacke-Umsehmelzverfahren von

Metallen und Legierungen auf der Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrknüppel (22) vom Anfang des Vorganges an mit der Vorrichtung (14) zur Senkrechtverschiebung um die Größe der vorgesehenen Verschiebung der Vorrichtung (14) derart nach unten verschoben wird, daß der Spiegel des Schlackenbades (7) bei der Abwärtsbewegung einer Abschmelzelektrode (31) mit einer Querschnittsfläche (Si), die größer als die Querschnitlsfläche (S2) des zu erschmelzenden Rohrknuppels (22) ist, je nach deren Abschmelzen in bezug auf die unbewegliche Permanentelektrode (23 und 32), die feststehende Kokille (20) und den ortsfesten Dorn (24) konstant gehalten bleibt, worauf die Abschmelz- (31) und die Permanentelektrode (23 und 32), die Kokille (20) und der Dorn (24) nach Aufhören der Verschiebung des Rohrknüppels (22) mit Hilfe der Vorrichtung (14) bis zum Ende des Vorganges nach oben verschoben werden, wobei die Abschmelzelektrode (31) mit 0,05 bis 0,95facher Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) und die Permanentelektrode (23 und 32), die Kokille (20) und der Dom (24) mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) verschoben werden, die Enden der Abschmelz- (31) und Permanentelektrode (23 und 32) in das Schlackenbad (7) eingetaucht gehalten und die Erzeugung eines Rohrknuppels (22) von größerer Höhe als die Höhe der SäuL (1) der Anlage gewährleistet werden.

14. Elektroschlacke-Umschmelzvcrfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, da!} das Umschmelzen der Abschmelzelektrode (26) zunächst unter Durchlassen des elektrischen Stromes durch die Abschmelzelektrode (26), das Schlackenbad (7), und die Gespannplatte (6) bei unbeweglicher Permanentelektrode (23), Dorn (24) und Kokille (28,40) bis zum Bilden eines Bodens (34, 39) mit Solldicke und durch Eintauchen eines Endes der Permanentelektrode (23) in das Schlackenbad (7) erfolgt, worauf der Strom bis zum Abschluß des Vorganges durch die Abschmelzelektrode (26), das Schlackenbad (7) und die Permanentelektrode (23) durchfließen gelassen und der Dorn (24) mit der Permanentelektrode (23) mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlackenbades (7) gleichen Geschwindigkeit nach oben verschoben werden, wobei das Ende der Pormanentelektrode (23) in das Schlackenbad (7) eingetaucht gehalten und ein Hohlraum (37) im Gußstück (33,38) geformt wird.

15. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (24) und die Permanentelektrode (23) nach der Bildung des Bodens (34) mit Solldicke mit Hilfe ein und derselben Vorrichtung (10) zur Senkrechtverschiebung gemeinsam mit der Kokille (28) verschoben werden.

16. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage gemäß einem der Ansprüche 1, 4 oder 7, dadurch 1 gekennzeichnet, daß nach Abschmelzen einer Abschmelzelektrode (4) die elektrische Stromquelle (11) von der Abschmelzelektrode (4) abgeschaltet und zum Aufrechterhalten des Schlackenbades (7) im erwärmten Zustand an die Gespannplatte (6) 1 angeschlossen, die Abschmelzelektrode (4) ausgewechselt und das Ende der neuen Abschmelzelektrode (4) in das Schlackenbad (7) eingetaucht werden.

worauf die Abschmelzelektrode (4) wiederum an die elektrische Stromquelle (11) angeschlossen und das Elektroschlacke-Umschmelzen der neuen Abschmelzelektrode (4) weitergeführt wird.

17. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Metallen und Legierungen auf der Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Bildung des Schlackenbades (7) den Strom durch die Permanentelektrode (15), das Schlackenbad (7) und das Zuschmelzelement (42) bis zum Abschmelzen der oberen Stirnfläche (45) des Zuschmelzelementes (42) mit aus dem Schlackenbad (7) herausgeführter Abschmelzelektrode (4) durchfließen läßt, danach das Ende der Abschmelzelektrode (4) in das Schlackenbad (7) eintaucht und den elektrischen Strom bis zum Abschluß des Vorganges des Elektroschlacke-Umschmelzens die Abschmelzelektrode (4), das Schlackenbad (7) und die Permanentelektrode (15) durchfließen läßt, wobei ein gesichertes Verschmelzen (46) des Zuschmelzelementes (42) mit dem Gußkörper(47) gewährleistet wird.