DE2804487C2 - Vorrichtung zum Auffüllen von Blockköpfen abgegossener Metallblöcke nach dem Elektroschlackenumschmelzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffüllen von Blockköpfen abgegossener Metallblöcke nach dem Eieklroschiackeumschmeizverfahren {ESU) mit in das Schlackenbad eintauchender Hauptelektrode und um diese koaxial angeordneter, ebenfalls in das Schlackenbad eintauchender rohrförmiger Hilfselektrode.

In der DE-AS 11 62 094 ist eine solche Vorrichtung beschrieben, die sich allgemein mit dem Elektroschlakkeumschmelzverfahren befaßt Vorgesehen ist dort eine Abschmelzelektrode mit einer hierzu konzentrischen Hilfselektrode. Im damaligen Stand der Technik und damit auch in der DE-AS 11 62 094 geht es darum, eine gleichförmige Verc 'flung der Wärme über den gesamten Querschnitt der Forin zu en-eichen und die Formwandungen gegen die intensive Strahlung der Hauptelektrode mittels einer mechanischen, durch die Sekundärelektrode gebildeten Abschirmung zu schützen. Praktisch der gesamte Strom fließt von den Elektroden zu dem ihnen abgelegenen Boden der Form. Der Stromkreis ist also immer über das Metallbad zwischen Schmelzelektrode und Boden der Form geschlossen; die Hilfselektroden erfüllen die Rolle einer Abschirmung gegen Strahlung und Wirbelströme, die in den Kokillen sonst bei Wechselstrombetrieb entstehen.

Eine Vorrichtung ähnlicher Art zur Herstellung gegossener Blöcke ist in der DE-AS 1812102 beschrieben. Hier kommt es neben der Erwärmung der Schlackenmischung während der Erstarrung des Stahls in der Kokille darauf an, eine bestimmte erstarrte Schlackenschicht ringförmig am Kopf zu bilden und aufrecht zu erhalten. Die Energiezufuhr zum Schlackenbad erfolgt durch eine oder mehrere nicht abschmelzende Elektroden. Dem Wechselstrom kann ein Gleichstrom durch Ausnützung der Schmelzflußelektrolyse überlagert werden. Hierzu dienen Hilfselektroden, die kreisförmig um die Hauptelektrode angeordnet sind. Hilfselektrode und Hauptelektroden sind mit dem Boden der Form elektrisch verbunden, so daß sich der Stromkreis über das Schlackenbad, den bereits erstarrten Block sowie die Blockform zur Hauptelektrode schließt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, beim ESU-Verfahren oder beim Hot topping, insbesondere großer Blöcke zu verhindern, daß aufgrund der durch den elektrischen Strom erzeugten Turbulenzen bereits verfestigte Partikel und Schlackenteilchen in den sich bildenden Rohblock mitgerissen werden. Diese Aufgabe wird überraschend einfach erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Strom für den Schmelzvorgang liefernde Stromzuführung mit ihren beiden Polen ausschließlich an die Haupt- und db Hilfselektrode angeschlossen ist Nach der Erfindung hergestellte Blöcke weisen weit weniger Verunreinigungen auf. Das Mitreißen von solchen Partikeln, insbesondere von Schlackenpartikeln in das Schmelzbad und damit in den sich verfestigenden Block wird weitgehend ausgeschaltet Das von Verunreinigungen bisher stark durchsetzte Blockende braucht nicht mehr entfernt zu werden, was das Ausbringen steigert Durch

ίο die Maßnahme, den Strom nur durch die Schlackenschicht und obere Schichten des Metallbads zu leiten, wird im Verhältnis mehr Strom dort durchgeleitet, wo er gebraucht wird, nämlich durch das aufschwimmende Schlackenbad. Die sich bisher schnell bildende praktisch

is fetice Schicht aus Oxidationsprodukten zwischen aufeinanderfolgenden Vorgängen des Auf füllens fällt nunmehr weg. Seigerungs- und Schrumpfvorgänge werden weitestgehend kompensiert

Die Hilfselektrode besteht also aus einem koaxial die

Hauptelektrode umgebenden Rohr; sie beläßt einen geeigneten Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden.

Bei beiden Elektroden kann es sich entweder um sich verbrauchende oder nicht verbrauchende, gegebenen falls wassergekühlte Elektroden handeln; vorzugsweise jedoch ist nur die mittige Elektrode vom sich verbrauchenden Typ.

Diese neue Elektrodenbauart hat einen Hauptvorteil: sie beschränkt den Fluß des elektrischen Stroms auf die Schicht leitfähiger Schlacke; höchstens werden die obersten Schichten des darunter befindlichen Bades geschmolzenen Metalls in den elektrischen Weg eingeschlossen. Das der Elektrodengruppe zugeordnete Kontrollsystem ermöglicht eine sehr genaue Steuerung der vom Strom innerhalb des schmelzflüssigen Metalls hervorgerufenen Strömungen.

Es ergeben sich aber noch weitere nicht weniger wichtige Vorteile. Beispielsweise fällt die gesamte gesonderte Schlackenschmelzeinrichtung bzw. die Not wendigkeit fort, die feste Schlacke oben auf das

Metallbad während der Anlaufvorgänge aufzubringen. Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung

soll nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden.

Die Elektrode ist mittig bezüglich der Blockform 2

angeordnet Die zweite Elektrode 3 besteht aus einem röhrenförmigen Gehäuse, das koaxial bezüglich der ersten Elektrode angeordnet ist

Im Falle sehr großer Blöcke oder solcher rechtecki-

gen Querschnitts, denen eine Seite wesentlich länger als die andere ist, kann die Elektrode 1 durch zwei oder meh/ Elektroden ersetzt sein, die sämtlich mit dem gleichen Anschluß der Stromquelle verbunden sind. Die hohle Elektrode 3 kann in den Abmessungen so sein, daß sie zur Geometrie des Blocks paßt

Sowohl die mittige Elektrode 1 wie die röhrenförmige Elektrode 3 können von sich verbrauchender oder nichtverbrauchender Bauart sein; beim letztgenannten Fall können die Elektroden entweder aus Graphit oder aus wassergekühltem Metall bestehen. Wenn beide Elektroden vom sich nichtverbrauchenden Typ sind, werden sie nur verwendet, um Wärmeenergie an das schmelzflüssige Bad abzugeben, während das zum Auffüllen verwendete Metall gesondert entweder in gepulverter Form oder einfach als schmelzflüssiges Metall zugegeben wird. Wenn dagegen beide Elektroden vom sich verbrauchenden Typ sind, so können ihre chemischen Zusammensetzungen so gewählt werden,

daß das in die Blockform eintretende flüssige Metall im Mittel die genaue gewünschte Zusammensetzung aufweist

Auf jeden Fall muß unabhängig von Zahl und Typ der verwendeten Elektroden die mittige Elektrode (oder Elektroden) 1 immer mit einer Klemme und die röhrenförmige Elektrode 3 mit der gegenüberliegenden Klemme der Stromzuführung 4 verbunden sein.

Wird Strom eingeschaltet, so fließt der Strom von einer Elektrode zu anderen über das Schlackenbad 5 oder höchstens über das Schlackenbad und die obersten Schichten des schmelzflüssigen Bades 6.

Durch Einstellen der Tiefe, mit der die Elektroden in das Bad tauchen, wird es möglich, die Stromzuführung zu steuern und die zirkulierenden, innerhalb des schmelzflüssigen Bades durch den Stromzufluß zwischen den Elektroden aufgebauten Ströme zu beeinflussen.

Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich, daß die elektrische Impedanz des Systems praktisch während des Arbeitens konstant bleibt, da die Geometrie und die Charakteristiken des elektrischen Kreises sehr begrenzte Veränderungen erleiden. Dies ist äußerst wirksam, wenn ein hoher Grad der Steuerung sichergestellt werden soll, /ils Ergebnis kann man die Verteilung der Legierungselemente innerhalb des Blocks optimieren und somit Seigerungen verhindern, gleichzeitig für die Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse, beispielsweise Schlackenpartikel, vom schmelzflüssigen Bad sorgen und die optimale Verfestigungszone herstellen, und schließlich die Bildung von Hohlräumen und Porosität innerhalb des Rohblocks verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Auffüllen von Blockköpfen abgegossener Metallblöcke nach dem Elektroschlakkeumschmelzverfahren (ESU) mit in das Schlackenbad eintauchender Hauptelektrode und um diese koaxial angeordneter, ebenfalls in das Schlackenbad eintauchender rohrförmiger Hilfselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom für den Schmelzvorgang liefernde Stromzuführung (4) mit ihren beiden Polen ausschließlich an die Haupt- (1) und die Hilfselektrode (3) angeschlossen ist