DE2631980B2

DE2631980B2 - Mittels Elektrode beheizter von einem Hot-Top umgebener Blockkopf

Info

Publication number: DE2631980B2
Application number: DE2631980A
Authority: DE
Inventors: Aldo Prof. Ramacciotti; Eugenio Repetto
Original assignee: Centro Sperimentale Metallurgico S.P.A., Rom
Current assignee: Rina Consulting Centro Sviluppo Materiali SpA
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2631980A1; DE7622454U1; SE7608378L; CS193556B2; JPS6021024B2; PL98546B1; RO68538A; DD126499A5; DE2631980C3; IT1040998B; ES449948A1; FR2318935B1; GB1552189A; SU683637A3; SE420104B; US4055215A; JPS5214526A; FR2318935A1

Description

Die Erfindung betrifft einen mittels Elektrode beheizten Blockkopf, der von einem wärmeisolierenden Hot-Top umgeben ist, zur Herstellung von Rohblöcken nach dem Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren.

Bei einem solchen bekannten Blockkopf (US-PS 28 93 085) besteht die Forminnenseite aus Stahlblech und ist mit einem wärmeisolierenden Material hinterfüllt. Wärme wird nicht nur mittels Lichtbogen an den Kopf des späteren Rohblocks übertragen, sondern auch von der Formaußenseite, und zwar durch Verbrennung von Kohle. Es kann aber auch eine elektrische äußere Heizeinrichtung vorgesehen sein. Das hinterfüllte Stahlblech dient also im wesentlichen als Behälter für die Kohlebeschickung. Wie allgemein üblich, wird der Lichtbogen über das Metallbad geschlossen. Der Blechteil des Hot-Tops wird im allgemeinen' auf beiden Seiten mit einem feuerfesten Überzug versehen, um ein Durchbrennen zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, daß bei dem durch das Metall geschlossenen Stromkreis infolge der Konvektionsbewegung Schlackenpartikel bis zum Boden des Rohblocks gefördert werden, wo diese Partikel im gerade verfestigten noch pastenförmigen Stahl eingefangen werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Fließen elektrischen Stroms auf einen begrenzten Teil des Blocks, wo Einschlüsse weniger zu erwarten sind, zu begrenzen und die Wasserstoffaufnahme im Bereich des Hot-Tops herabzusetzen.

Erreicht wird dies bei einem mittels Elektrode beheizten Blockkopf, der von einem wärmeisolierenden Hot-Top umgeben ist, zur Herstellung von Rohblöcken nach dem elektrischen Schlacke-Umschmelzverfahren dadurch, daß über die Innenfläche des Hot-Tops eine Vielzahl gesonderter elektrisch leitfähiger Zonen verteilt sind, die vom oberen Rand des Hot-Tops wenigstens über 50% seiner Gesamthöhe nach unten reichen. Bevor auf die Vorteile des Anmeldungsgegenstandes weiter eingegangen wird, sei die folgende Definition noch eingefügt:

Das Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren besteht darin, eine metallische Elektrode unter Ausnutzung der durch den Jouleeffekt eines elektrischen Strom:* erzeugten Wärme abzuschmelzen, wobei der Strom veranlaßt wird, von der sich verbrauchenden Elektrode

ίο zum metallischen Boden einer Blockform durch ein Bad elektrisch leitfähiger synthetischer Schlacke zu fließen. Dieses Verfahen wird bei sehr großen Blöcken kombiniert durchgeführt, wobei der größte Teil des Blocks in üblicher Weise aus einer Transportpfanne vergossen wird und der Gießvorgang nach dem Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren unter Verwendung einer Metallelektrode gewünschter Zusammensetzung vervollständigt wird.
Solche nach dem Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren hergestellten Rohblöcke weisen nun wesentlich weniger Einschlüsse aufgrund der Tatsache auf, daß im Unterschied zu sämtlichen bekannten Verfahren dem Metallbad keinerlei Energie außer der durch die elektrische, von den Elektroden freigesetzte Energie zugeführt wird. Auch ist keine weitere äußere Energiequelle notwendig.

Durch die elektrisch leitfähigen Zonen auf der Innenfläche des Hot-Tops steht ebenfalls allein die elektrische Leitfähigkeit im Vordergrund. Es muß keinerlei Material vorgesehen sein, um Wärme freizusetzen.

Im Gegensatz zu den üblichen Verfahren wird nach der Erfindung der elektrische Kreis zwischen der mittigen Elektrode und den leitfähigen Zonen allein über das Schlackenbad und nicht über das Metall geschlossen.

Nach der oben erwähnten amerikanischen Patentschrift wird das dünne Stahlblech schnell schmelzen und dann der Kontakt mit einer größeren Masse schmelzflüssigen Materials hergestellt werden. Dieses wird im schmelzflüssigen Zustand einerseits durch den Lichtbogen und andererseits durch die Verbrennung der im konischen Element enthaltenen Kohle oder durch die elektrische Heizeinrichtung gehalten: eine beachtliche Aufkohlung des Kopfs des Rohblocks ergibt sich hierdurch.

Wenn bei der Maßnahme nach der Erfindung der elektrische Kreis notwendigerweise durch die Schlakkenschicht und nicht durch das Metall geschlossen wird,

so so ist nicht zu erwarten, daß die sonst durch den durch das Metall gehenden Strom erzeugte Konvektionsbewegung Schlackenpartikel bis zum Boden des Rohblocks bringt, wo diese sich im noch teigigen Stahl einfangen lassen. Durch die Maßnahme nach der Erfindung werden Einschlüsse solcher Art, die obligatorisch bei sämtlichen sogegannten ESU-Verfahren sich bisher einstellten, vermieden.

Bei der Maßnahme nach der Erfindung wird nur eine örtlich begrenzte Konvektionsströmung im schmelzflüssigen Stahl, und zwar nur an der Oberseite des schmelzflüssigen Bades, wo der Stahl noch sehr heiß und sehr fluid ist, hervorgerufen. Dies führt andererseits zu einem vorsichtigen Mischen des Stahls, das gerade ausreicht, um das Entwickeln nachteiliger Seigerungen

b5 zu verhindern und nicht ausreicht, Schlackenpartikel nach unten zum Boden des Rohblocks zu bringen.

Vorzugsweise werden diese elektrisch leitfähigen Zonen durch einen Teil der Außenfläche sich nicht

verbrauchender Elektroden gebildet, die in der feuerfesten Wandung des Hot-Top eingebettet sind.

Zweckmäßig bestehen diese sich nicht verbrauchenden Elektroden aus Graphitelektroden, können aber auch als hohle wassergekühlte Metallelektroden ausgebildet sein.

Mit besonderem Vorteil arbeitet man, wenn der gesamte freiliegende Oberflächenbereich der sich nicht verbrauchenden Elektroden zwischen 5% und 50% des Gesamtbereichs der Hot-Top-lnnenfläche ausmacht

Die Maßnahmen nach der Erfindung vermindern im übrigen die horizontale Querschnittsfläche am Kopf des Hot-Tops und setzen so die Wasserstoffaufnahme auf ein Minimum herab. Durch die nur begrenzten vertikalen Strömungen im schmelzflüssigen Metall wird ein homogener Block erhalten; sämtliche im Schmelzbad vorhandenen Verunreinigungen schwimmen zur Schlackenschicht auf.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Diese zeigt in

F i g. 1 einen horizontalen Querschnitt durch den Hot-Top und in

Fig.2 einen Vertikalschnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 1.

Sich nicht verbrauchende Elektroden 2 sind im feuerfesten, die Wandung des Hot-Tops 1 bildenden Material in einer Lage eingebettet die es ermöglicht, daß ein Teil ihrer Außenfläche von der Innenfläche 3 des Hot-Tops vorsteht oder mit diesem fluchtet. Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Elektroden sind von kreisförmigem Querschnitt; es kann sich aber auch Uin irgend einen anderen zweckmäßigen Elektrodenquerschnitt (beispielsweise trapezförmig, kreisförmiger Ringquerschnitt etc.) handeln.

Die sich verbrauchende Elektrode 4, die das schmelzflüssige Metall zum Blockkörper zuführt, ist im mittigen Hohlraum des Hot-Tops angeordnet. Die sich nicht verbrauchenden Elektroden 2, die nach dieser Ausführungsform von der Innenfläche des Hot-Tops vorstehen, sind wassergekühlte metallische Elektroden und parallel zu der sich verbrauchenden Elektrode 4 angeordnet Die tatsächliche Positionierung der sich nicht verbrauchenden Elektroden 2 in Zuordnung zur sich verbrauchenden Elektrode 4 ist klar in Fig.2 gezeigt

Der mittige Hohlraum des Hot-Tops (siehe Fig.2) enthält auch das Elektroschlackenbad 5 sowie die Kopfschicht des Schmelzbades 9; dargestellt ist wie dieses sich bei 7 gegen die Wandung der Form 6 verfestigt Die Spitze der sich verbrauchenden Elektro-

aft taucht in das Elektroschlackebad, während die sich nicht verbrauchenden Elektroden in Kontakt sowohl mit dem Elektroschlackebad 5 wie mit dem Schmelzbad 9 stehen.

Der elektrische Kreis stellt sich durch die sich

verbrauchende Elektrode 4 und die sich nicht verbrauchenden Elektroden 2 ein; der Kreis wird durch einen Gleichstrom- oder Wechselstromgenerator 8 hervorgerufen. Durch die oben beschriebene Elektrodenanordnung bzw. -ausbildung werden zunächst drastisch Kreisbahnen im schmelzflüssigen Metall (siehe Pfeile in F i g. 2) vermindert; eine verbesserte sich verfestigende Struktur erzeugt und die Menge an nicht metallischen Einschlüssen vermindert und schließlich die Reaktanz und die Impedanz des elektrischen Sekundärkreises herabgesetzt.

Durch die Verwendung hohler wassergekühlter metallischer sich nicht verbrauchender Elektroden wird ausreichend Wärme vom Hot-Top abgezogen, um im

jo wesentlichen den Verschleiß auf seiner Innenfläche zu vermindern. Trotz dieses Kühleffekts zeitigt der Hot-Top alle die Vorteile eines gewöhnlichen nicht gekühlten Hot-Tops, der vollständig aus feuerfestem Material aufgebaut ist (niedrigerer Strombedarf, ver-

Γ) minderte Wahrscheinlichkeit fester »Brücken«, die sich innerhalb des Schmelzbades bilden, geringerer gegen die umgebende Atmosphäre freiliegender Oberflächenbereich etc.), da die gesamte Kontaktfläche zwischen den sich nicht verbrauchenden Elektroden und dem Elektroschlackenbad und/oder dem Schmelzbad relativ klein ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Mitteis Elektrode beheizter Blockkopf, der von einem wärmeisolierenden Hot-Top umgeben ist, zur Herstellung von Rohblöcken nach dem Elektroschlaekeumschmelzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Ober die Innenfläche des Hot-Top (1) eine Vielzahl gesonderter elektrisch leitfähiger Zonen (2) verteilt sind, die vom oberen Rand des Hot-Top (1) wenigstens über 50% seiner Gesamt höhe nach unten reichen.

2. Blockkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese elektrisch leitfähigen Zonen durch einen Teil der Außenfläche sich nicht verbrauchender Elektroden (2) gebildet sind, die in der feuerfesten Wandung des Hot-Top (1) eingebettet sind.

3. Hot-Top nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nicht verbrauchenden Elektroden Graphitelektroden sind.

4. Hot-Top nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nicht verbrauchenden Elektroden hohle wassergekühlte Metallelektroden sind.

5. Hot-Top nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte freiligende Oberflächenbereich der sich nicht verbrauchenden Elektroden zwischen 5% und 50% des Gesamtbereichs der Hot-Top-Innenfläche ausmacht.