DE2919399A1

DE2919399A1 - Verfahren zum elektroschlackeerschmelzen eines gussblocks mit vollquerschnitt und anlagen zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2919399A1
Application number: DE19792919399
Authority: DE
Inventors: Georgij A Boiko; Rudolf S Dubinskij; Boris I Medovar
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2919399C2

Description

VERFÄHREN ZUM ELEKTROSCHLACKEERSCHMELZEN EINES GUSBLOCKS
MIT VOLLQUERSCHNITT UND ANLAGEN ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHREN Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrometallurgie und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Elektroschlackeumschmelzen und Ausrüstung zur Durohführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung kann zum Erschmelzen von großen Gußblöcken verwendet werden.
Im folgenden wird unter Erschmelzen der Herstellungsprozeß eines Gußblooks durch Elektroschlackeschmelzverfahren verstandes.
Unter Schmelzgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit verstande, mit der das Schmelzgut, während des Elektrosohlaokenumschmelzens einer oder mehrerer Abschmelzelektroden das Schmelzgefäß ausfüllt. Diese wird durch die lineare Subgeschwindigkeit des Metallbadspiegels im Schmelzgefäß ausgedrückt, Unter Tiefe des Metallbades wird der Jeweilige Abstand zwischen dem Boden des Metallbades, der die Grenze zwischen der flüssigen und festen Phase des Gußblock darstellt und dem Metallbadspiegel verstanden, der längs der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässes gemessen wird.
Bei der Herstellung eines großen Gußblocks mit Vollquerschnitt nach dem Elektroschlackeschmelzverfahren ist es schwierig, ein dichtes feinkörniges Gefüge des Metalls über das gesamte Volumen des Gußblock zu erzielen, weil während der KristallIsation wegen verminderter Kühlwlrkung des Untersatzes mit der Vergröserung der Höhe das Metallbad in seinem Zentralteil Je nach dem Wachsen des Gußblock wesentlich tiefer wird und sein Boden einen tIefen Trichter mit Steilhängen bildet, wodurch günstige Bedlngungen zur Entwtoklung von Seigerungserscheinungen sowie zum Festhalten von nichtmetallischen Einschlüssen im Zentralteil eines Gußblocks entstehen.
Zum abgleichen des Bodenprofils des Metallbades zur Erzielung eines gutes Gefüges des Metalle wurden verschiedene Versuche zur Steuerung der Kristallisation während des Erschmelzens eines Gußblock unternommen, indem man auf das Metallbad bzw.
ein elektromagnetisches Feld Ultraschall- oder mechanische Schwingungen einwirken ließ, mit denen große Kristalle während ihres Wachsens zerstört wurden.
Er Diese Verfahren sind Jedoch nur beim schmelzen von Gußblöoken mit einem Durchmesser bis 1000 mm und einer Höhe bis 2,5 n wirksam. Die Anwendung dieser Verfahren zur Herstellung von gröberen Gußblöcken ist mit bedeutenden Energieverlusten verbunden und erbringt infolge der hohen Trägheit eines Metallbades von großer Masse keine befriedigenden Ergebnisse.
In letzter Zeit wurde eine Methode der Leistungsmodulation entwickelt, auf die sich beispielsweise das Verfahren zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblockes nach der GB-PS 1 421 393 bezieht.
fliesen Verfahren sieht den Anschluß Jeder Elektrode oder einer Gruppe von Elektroden an Jeweils eine Stromquelle vor.
Nach der Stabilisierung des Umschmelzbetriebes werden der Strom und die Spannung, die Jeder Elektrode oder Jeder Gruppe von Elektroden zugeführt werden, abwechselnd vermindert und erhöht, so daß die Leistung des zugeführten Stroms abwechselnd ein Maximum und ein Minimum erreicht. Dadurch erfolgt ein wiederholter Hin- und Hergang des Punktes der maximalen Erwärmung im Schlackenbad, was ein homogenes dichtes und feinkörniges Gefüge des umgeschmolzenen Metalls ergibt.
Dieses Verfahren läßt sich zur Herstellung von Gußblöcken großen Querschnittos verwenden.
aber Ein merkliche Effekt lstVnur bei verhältnismäßig kurzen Gußblöcken erzielbar.
Ferner beschränkt sich das Anwendungsgebiet des Verfahrens auf Mehrelektrodenanlagen.
Das beschriebene Verfahren erfordert eine umfangreiche komplizierte und kostspielige Ausüstung mit mehreren Stromquellen, einer Umschalteinrichtung und einer großen Anzahl von Stromzuführungen, die den Zutritt zu den Arbeltsorganen der Anlage verhindern und für große. elektrisohe Verluste verantwortlich sind.
Bekannt sind Anlagen zum BloktroschlaokeN chmelzen von Hohlgußblöcken, in denen ein guts Metallgefüge durch Vorhandensein eines Kühlkörpers im Schmelzgefäß zustande kommt, der sur Ausbildung eines Hohlraums im Gußblock erforderlich ist.
Es ist beispielsweise eine Anlage zum Elektroschlackeschmelzen eines Kohlgußblocks bekannt, die im Sohmelzgefäß, du durch eine Kokille und einen Untersatz gebildet ist, einen Kühlkörper als formbildenden Dorn enthält, der mit einem Hubwerk kinematisch verbunden ist (8. beispielsweise US - PS 3 807 487).
In einer ähnlichen Anlage mit bewegbarer Kokille, die sich in ihrer unteren Stellung auf einen Untersatz stützt und zusammen mit ihm ein Schmelzgefäß bildet, ist der Dorn mit dem Hubwerk nicht unmittelbar gekoppelt, sondern über die mit dem letzteren verbundene bewegbare Kokille, mit dem Dorn in starrer Verbindung <steht>. (s.B.e.Paton, W.R.Demschenke u.a.
eines "Mathematischo Beschreibung des Erstarrungsprozesses hohlen Elektroschlackegtißblocks", einen Artikel im Buch wRaiiinierende Umachmelzangen", Kiew, 1975, Ausgabe 2, herauagegeben von B.E.Paton, S.35. Bild 2).
In dieser Anlage weist der Dorn Pratzen, mit deren Hilfe er an der oberen Stirnseite der bewegbaren Kokille befestigt ist, und einen Kern auf, der nach unten von dieser Stirnseite eine um Höhe herauaragt, die die Höhe der bewegbaren Kokille übersteigt.
Die Anlagen der beschriebenen Art enthalten normalerweise auch einen Badspiegelstandgeber, der in der Wand der bewegbaren Kokille angeordnet und mit dem Hubwerk zur Hubsteuerung der bewegbaren Kokille während des Schmelzens gekoppelt ist.
Diese Anlagen eignen sich nicht zur Herstellung der Gußblöcke, von Vollquerschnitt, da der Kühlkörper (der Dorn) in ihnen so angeordnet ist, daß das Schmelzgut der Abschmelzelektroden die Anordnungazone des Dornes nicht erreicht, wenn der letztere verstellt wird, und/infolgedessen <sich> im Gußblook ein Hohlraum bildet.
Eine beachtliohe Dornfläche, über die eine Berührung mit der flüssigen Schlacke erfolgt, ist die Ursache für hohe Wärmeverluste in der Anlage und somit für einen zusätzlichen Energieverbrauch.
Zweck der Erfindung ist, die vorstehend angegebenen Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren er zum Elektroschlackeschmelzen eines Gußblocks von Vollquerschnitt und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, in denen mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln zur Steuerung des Kristallisationsprozesses des Gußblocks auf das Metallbad eingewirkt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblocks von Vollquerschnitt durch Umschmelzung einer oder mehreren Abschmelzelektroden im Schmelzgefäß unter Bildung eines flüssigen Metallbades, dasdnach oben>Je nach dem Schmelzen des Gußblock c ) bewegt wird, welches eine Einwirkung auf das flüssige Metallbad während des Schwelzvorgangs vorsieht, erfindungsgemäß diese Einwirkung durch Bringen eines längs der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässes angeordneten Kühlkörpers 4n 3erührungmit dem Schmelzgut und durch Aufrechterhalten der Berührung bis zum lade des Schmelzprozesses, indem man den genannten Kühlktirper nach oben mit einer Geschwindigkeit bewegt, die der Schmelzgeschwindigkeit nahe kommt, mit nachfolgenden Ausziehen des Kühlkörpers aus dem Metallbad durchgeführt wird.
Die Einführung des Kühlkörpers In den Zentralteil des Metallbades beschleunigt den Kristallisationsprozeß in dieser Zone, trägt zum Abgleichen des Bodens des Metallbades bei, der die Kristallisationsfront ist, und schafft somit Bedingungen zu einseitig gerichtetem Wachsen von Kristallen und zur Bildung eines feinkörnigen dichten Gefüges über das gesamte Volumen des Gußblocks.
Dieses Verfahren ist nicht energieaufwendig und braucht für seine Durchführung keine komplizierte Ausrüstung.
Es ist zweckmäßig, den Kühlkörper mit dem flüssigen Metallbad spätenstens in der Zeitspanne in Berührung zu bringen, wo sich im Bodenprofil des Metallbades in dem Bereich, der bezüglich der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgerässes symmetrisch und durch Quermaße begrenzt ist, die mindestens 75% der entsprechenden Maße des letzteren betragen, Abschnitte bilden, die zur Horizontalenunte + inem Winkel von 450 geneigt sind.
Unter aieser Bedingung wachsen Kristalle im Zentralteil des Gußblocks in optimaler Richtung. Die Einführung des Kühl körpers zu einem späteren Zeitpunkt ass Schmelzvorganges kann im Gußblook Bereiche auftreten lassen, in denen die Wachstumsrichtung von Kristallen einen Winkel von mchr als 750 bezügllch der Senkrechtenbeträgt, was eine Gefahr mit sich bringt, daß Ansammlungen von nichtmetallischen Einschlüssen entstehen können, die die Festigkeit des Gußblocks vermindern, guter Zur Erzielung Homogenität des Gußblockgefüges ist es wtohtig, daß die Eintauchtiefe des Kühlkörpers Im Metallbad höchstens 60% der Tiefe dieses Bades zum Zeitpunkt beträgt, der der Einführung des Kühlkörpers vorangeht.
Diese Tiefe kann entweder zum Zeitpunkt der Einführung sofort oder nach momentaner Berührung des Kühlkörpers mit dem Metallbadboden und seinem nachfolgenden Anheben auf die vorgegebene Höhe Eintauchtiefe) mit einer Geschwindigkeit erreicht werden, die die Schmelzgesohwindigkeit übersteigt.
Da sich auf der Oberfläche des Kühlkörpers eine Kruste einer erstarrten Metalle mit Wachstumsriehtung von Kristallen bildet, die zur Wachstumariohtung der Kristallen der Rauptmasse vom Gußblock entgegengesetst verläuft, kann es dazu kommen, daß die Zwischenschicht des Schmelzgutes bei einem kleinen Abstand zwIschen dem Kühlkörper und dem Metallbad boden eine Dicke aufweist, die zum Schmelzen der erwähnten Kruste nicht ausreicht.
Weiter ist zu erwähn-en, daß durch Einführung des Kühlkörpere ins Metallbad sein Bodenprof 11 geändert wird, wodurch die Tiefe des Metallbades vermindert werden kann.
Deswegen können beim Eintauchen des Kühlkörpers auf eine Tiefe, die größer als die angegebene ist, im Gußblock Abschnitte mit verschiedengerichteter Kristallisation und dadurch bedingte Unstetigkeiten des Gefüges auftreten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer Anlage zum Elektroschlackeschmelzen einen Gußblocks, die im Schmelzgefäß, das durch eine Kokille und einen Untersatz gebildet ist, einen Kühlkörper enthält, der längs der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässes angeordnet und mit einem Hubwerk verbunden von ist, erfindungsgemäß der Kühlkörper einen Schwimmer darstellt, dessen Gewicht größer als das Gewicht der gesohmolzenen Sohlakke in einem Volumen, das den Schwimmervolumen entspricht, und kleiner als das Schmelzgutgewicht im gleichen Volumen ist.
Die Ausführung der Anlage gestattet es, Gußblöcke von Vollquerschnitt mit einem dichten feinkörnigen Gefüge über das gesamte Volumen zu erhalten, wobei die bauliche Gestaltung des Kühlkörpers eine höhenmäßige Selbsteinstellung im Metallbad und das Beibehalten einer <ständige> Tauchtiefe im Metallbad ermöglicht.
nämlich Bei zweckmäßiger Form des Schwimmers, wenn die Oberfläche seines über de Metallbadspiegel herausragenden Teiles nicht groß ist und der mit Kühlmittel auszufüllende Hohlraum nach unten verlegt ist, kann die Berührungsfläche zwischen dem Schwimmer und dei bohlackenbad auf ein Minimum gebraoht werden, wodurch die Wärmeverluste, die stich aus dem Vorhandensein eines Kühlkörpers im Schmelzgefäß ergeben, zurückgehen.
Zur Einstellung der Eintauchtiefe des Schwimmers im Metallbad kann der Schwimmer mit einem Gegengewicht versehen werden.
Mit dem Gegengewicht wird die Berührung des Kühlkörpers mit dem flüssigen Metall im Metallbad bei versohiedenen Konstanten des Schmelzprozesses und verschiedener chemischer Zusammensetzung der zu erschmelzenden Gußblöcke optimiert.
Der Schwimmer und das Gegengewicht können an den entgegengesetzten Enden eines doppelarmigen Hebels montiert werden, der über der Kokille wlpponartig angeordnet ist.
darin, Eine andere vorteilhafte Weiterbildun-g besteht daß in einer Anlage zum Elektroschlackmelzen eines Gußblooksnach dem erfindungsgemäßen Verfahren die im bc}unelzgefaß, das durch einen Untersatz und eine bewegliche Kokille in der unteren Stellung der letzteren gebildet ist, einen Whlkörper mit an der oberen Stirnseite der Kokille befestigten Pratzen und einemnnach unten>von dieser Stirnseite11erausragenden Kern enthält sowie ein Hubwerk zur Bewegung der Kokille und einen Standgeber für das flüssige Metall aufweist, der mit diesem Hubwerk gekoppelt und in der Wand der beweglichen Kokille angeordnet ist, erfindungsgemäß der Kern des Kühlko'rpers eine Höhe hat, die kleiner ale die Höhe der beweglichen Kokille ist, und aus einem breiten Teil, der sich unter der Höhenlage des Standgebers für das flüssige Metall befindet, einem schmalen Teil, der über dem breiten Teil liegt, und einem Zwischenteil besteht, dessen Oberfläche kegelähnliche From besitzt und den schmalen mit dem breiten Teil verbindet, wodurch das Schmelzgut von der Oberfläche des Kühlkörpers abtropfen kann.
Bei einer solchen Ausführung der Anlage können in der letzteren Gußblöcke von Vollquerschnitt mit einem dichten feinkörnigen Gefüge über das gesamte Volumen hergestellt werden. Relative Abmessungen des Kernes des Kühlkörpers und der beweglichen Kokille werden so festgelegt, daß der Kern das Ausfüllen des Raumes, der früher von diesem Kern eingenozn men worden war und später infolge der Verstellung des letzteren frei wurde, mit Schmelzgut nicht verhindert. Die Borm des Kernes, der im oberen Teil schmal und im unteren breit ist, gestattet ihm eine optimale Berührung mit dem bohmelzgut, so daß die durch das Vorhandensein des Küfllkorpers im Schmelzbad bedingten Energieverluste infolge der Minimisierung aer ß,erührungsfläche zwisonen uem Kern und dem Sahlackenbad herabgesetzt werden können.
Die Anlage ist konstruktiv einfach. Da der Kern des Kühlkörpers nicht formgebend ist und an seine Festigkeit keine erheblichen Anforderungen gestellt werden, ist es zweokmäßig, sein Gewicht maximal zu vermindern und ihn aus Rohren oder einer Rohrschlange als Gitter auszuführen.
en Dabei kann die Rohrschlange als ein sohleitförmig gebogenes Rohr ausgebildet sein.
Bei einer querschnittsrunden Kokille kann eine solche Schleife einen horizontalen Teil, wo das Rohr im wesentlichen kre isförmig gebogen ist, und senkrechte Zu- und Abfülirungsabschnitte haben, die symmetrisch relativ zu der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässes angeordnet sind. Um dabei Anhaftens die Möglichkeit eines des Kühlkörpers an dem zu kristallisierendeeMetall des Gußblock auszuschließen, ist es wichtig, daß sich die horizontale Symmetrieebene des horizontalen Teiles der Schleife nicht tiefer als die Anordnungshöhe des Standgebers für das flüssige Metall befindet.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnuxlgen erläutert, in diesen zeigt: Fig. 1 ein, konstruktives Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblocke mit Vollquerschnitt; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung des Verfahrens zum Elektroschlackeschmelzen eines Gußblock; Fig. 3 in schematischer Darstellung eine andere erfindungsgemäße Anlage zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblocks, mit der dasselbe Verfahren durch führbar ist; Fig. 4 bis 9 verschiedene Ausfuhrungsvarianten des Sühlkörpers der in Fig. 3 dargestellten Anlage1 u.z.
Fig. 4 - als Gitter aus Rohren; Fig. 5 - als spiralförmige Rohrschlange; Fig. 6 - als Rohr, das zur Schleife gebogen ist; Fig. 7 - einen QuerschnItt nach der Linie VII-VII in Fig.6; Fig. 8 - als Rohr, das zur Schleife gebogen ist, die einen horizontalen Tell und senkrechte Abschnitte hat; Fig. 9 - einen Querschnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8; Fig. 10 a, bbo - Berechnungsdiagramme, auf denen Ligui dusisothermen für verschiedene Schmelzstufen beim Schmelzen von Gußlöcken darstellt sind, die in Größe und Form verschieden sind: a - für einen zylindrischen Gußblock mit einem Durchmesser von 1100 mm; einen b - für zylindrischen Gußblock mit einem Durchmesser von 2700 mm; einen o - für Gußblock eines rechteckigen Querschnitt es von 250 x 1100 ii.
Das Verfahren zum Elektroschlackschmelzen eines Gußblocks Vollquerschnitt besteht in folgendem.
In einem Schmelzgefäß 1, (Fig.l) das lurch eine Kokille 2 und einen Untersatz 3 gebildet ist, wird in bekannter Weise ein Sohlaokenbad 4 erzeugt. In dieses Schlackenbad werden Abschmelzelektroden 5 eingetaucht, denen elektrischer Strom zugeführt wird. Unter Stromeinwirkung wird das bohlackenbad 4 erterme und die Abschmelzelektroden 5 werden heruntergeßohmolzen.
Das flüssige Metall tropft von den Enden der Absohmelzelektroden 5 auf den Untersatz 3 ab und bildet ein Metallbad 6. An den tuhlbaren Wänden der Kokille 2 und in unmittelbarer Nähe von dem kühlbaren Untersatz 3 erstarrt und kristallisiert das Schmelzgut, das das Metallbad 6 bildet. Das kristallisierte Metall bildet den Boden des Metallbades 6. Mit der Höhe des Sohmelzgefässes 1 wird die Kühleinwirkung des Untersatzes 3 schwach, während die Kühleinwirkung der Wände der Kokille 2 unveränderlich bleibt. Das Bodenprofil des Metallbades 6 ändert sich darum Je nach dem Wachsen des Gußblock. Der Boden wird in seiner Mitte tiefer und neigt dazu, eine Triohter- bzw.
Kegelform anzunehmen. Bei den ersten Anzeichen einer solchen Änderung wird ein Kühlkörper 6 mit dem Schmelzgut, das das Metallbad 6 bildet in berührung gebracht.
Die Änderung des Bodenprofils des Metallbades 6 während Erschmelzens des vontGußblook wird vor Beginn des Schmelzvorganges experimentell oder theoretisch bestimmt. Bei der experimentellen Bestimmung wird in demselben Schmelzgefäß vorher ein Probegußblock geschmolzen, ohne daß man den Kühlkörper einführt, aber die vorgegebenen Schmelzbedingungen werden eingehalten.
Aus der Wachstumsrichtung derKristalle au einem Längsschnitt des Probegußblocks wird auf den Änderungsprozess des Bodenprofils des Metallbades geschlossen und in Abhängigkeit davon der optimale Zeitpunkt zur Einführung des Kühlkörpers sowie dessen Eintauchtiefe festgelegt.
Um das Bodenprofil des Metallbades zu verschiedenen Zeitpunkten des Schmelzprozesses rechnerisch zu ermitteln werden Liquidusisothermen gebilde,die nach der bekannten Methode berechnet sind (s.B.E.Paton, V.F. Demehenko, I u. G. Emeijanenko, D.A. Kozlitin, V.I.Machnenko, B.I.Medovar, 1. u A. Sterenbogen "Investigation of temperature fields of large electroslag remelted ingots by the methode of Mathematical Simultation" im Buch 'Special Electro-Metallurgy'1, part 1 - Reports of the International Simposium on Spezial Elektrometallurgy, Kiev, June, 1972, verlag "Naukova Dumka", Kiev, 1972, S. 144-154).
dem Bei der Auswahl des Zeitpunktes,inMder Kühlkörper 8 mit dem Schmelzgut in Berührung gebraucht werden muß, sind sowohl die Anforderungen, die an die Qualität des herzustellenden Gußblocks gestellt werden, als auch die Wirtschaftlichkeit, die teohnische Durchführbarkeit und die Betriebssicherheit des Herstellungsprozesses zu berücksichtigen. Bs stellte sich heraus, daß, um ein günstiges Metallgefüge des Gußblocks zu bewirken und den Schmelzprozess konstruktiv einfach und betriebssicher zu gestalten, der Kühlkörper ins Schmelzgut in einer möglichst früheren Stufe des Schmelzvorganges eingeführt werden soll. Andererseits ist es aber anzustreben, daß mit Rücksicht auf die unvermeidliche Erhöhung des Energieverbrauchs zum Ausgleich der Wärmeverluste, die durch das Vorhandensein eines Kühlkörpers im Schlackenbad entstehen, der Kühlkörper zu einem möglichst späteren Zeitpunkt des Herstellungsprozesses mit dem Schmelzgut in Berührung kommt.
Der Lösung dieses Problems liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Gewährleistung einer hohen Qualität des Gußblocks die Wachatumarichtung der Kristalle in ihm von der Senkrechten nicht mehr als um 45° abweichen soll da bei einem größeren Abweichungawinkel das Makrogefüge des Gußblockes solche Fehler aufweist, wie das Festhalten von nichtmetallischen Einschlüssen durch Kristalle im Zentralteil des Gußblocks.
Bei der Auswahl der Eintauchtiefe des Kühlkörpers 8 im Metallbad 6 geht man von folgender Uberlegung aus.
Bei einem übermäßig tiefen Eintauchen des Kühlkörpers 8 ins Metallbad 6 werden an seiner Oberfläche Kristalle gebildet, die in der Richtung des Bodens des Metallbades 6 wachsen.
Bei ihrer Verwachsung mit den Kristallen, die vom Boden des Metallbades 6 her wachsen, können in der Mitte des Gußblockes Fehler wie Linker, nichtmetallische Einschlüsse usw. gebildet werden.
Um diese unerwünschten Folgen zu vermeiden, wird der Kühlkörper 8 ins Metallbad 6 nicht mehr als 60 % von Ausg aPg stiefee4ngetaucht' (unmittelbar vor dem Eintauchen> In diesem Falle schmelzen die an der Oberfläche des Kühlkörpers bei seiner Beruhrung mit dem Metallbad 6 entstandenen Kristalle eine schneller als Verwachsung mit den Kristallen stattfindet, die vom Boden des Metallbades 6 her wachsen.
Gemäß einer Variante wird der Kühlkörper 8 ins Metallbad 6 eingetaucht, bis er zunächst auf den Boden eine stößt, und dann auf vorgegebene Höhe, die auch 60% der Ausgangstiefe des Metallbades nicht überschreiten soll, mit einer Geschwindigkeit gehoben, die die Sahmelzgeschwindigkeit erheblioh übersteigt. Dabei können die Tiefe des Metallbades 6 unmittelbar zum Zeitpunkt der Einführung des Kühlkörpers 8 während des Schmelzvorganges bestimmt werden sowie die oben bezu schriebenen Erscheinungen, die auf eine nahe Anordnung des Eühlkörpers 8 gegenüber dem Boden des Metallbades 6 zurückgehen, von vornherein ausgeschlossen werden.
Die Berührung des Kühlkörpers 8 mit dem Schmelzgut wird bis zum Ende des Schmelzvorganges durch Anheben des Kühlkörpers 8 mit einer Geschwindigkeit, die der ßchmelzgeschwindigkeit nahekommt, aufreohterhalten, wonach der Kühlkörper aus dem Metallbad 6 herausgezogen wird.
Normalerweise sind die Verstellgesohwindigkeit des Kühlkörpers 8 und die Schmelzgeschwindigkeit einander gleioh, aber grundsätzlich ist eine Überschreitung bzw. Unterschreitung der einen oder der anderen möglich.
Eine Abweichung der Verstellgesohwindlgkeit des Kühlkörpers 8 von der Schmelzgeschwindigkeit ist durch die Bedingung eingeschränkt, daß sich der Kühlkörper 8 im Metallbad 6 zwischen dem Badspiegel und der kritischen Tiefe befinden muß, auf der die oben beschriebene Verwachsung der entgegengesetzt wachsenden Kristalle erfolgt.
Optimale Einwirkung auf da. Bodenprofil des Metallbawenn er des 6 ist vom Külilkörper 8 zu erwarten, allmählich während des Schmelzvorganges vom Badspiegel des Metallbades bis zur zwec0 größtmöglichen Eintauchtiefe verstellt wird. Hierfür wäre es die die Verstellung des Kühlkörpers nach oben mit einer Gesohwindigkeit durchzuführen, die kleiner als die Schmelzgeschwindigkeit ist. Es ist anzunehmen, daß man durch Auswahl eines Verhältnisses zwischen diesen Geschwindigkeiten gute Stabilität des Bodenprofils und der Tiefe des Metallbades 6 während kann des ganzen Schmelzprozesses erzielen. Diese Variante des erfindungegemäßen Verfahrens ist insofern schwer durchführbar,als die Eigenschaften der Kristallisationsfront des Gußblocks In Anwesenheit eines Kühlkörpers im Metallbad von vielen Faktoren abhängig sind und zur Prognose titierung dieses Verhaltens umfassende theoretische und experimentelle Arbeiten erforderlioh sind.
Wie weiter an Hand der Beispiele für zwei Anlagen zum Elektroschlackschmelzen eines Gußblocks gezeigt wird, ist aus der Sioht der technischen Durchführbarkeit die oben beschriebene Variante des erfindungsgemäßen Verfaens, die einfachste, bei der die Einführung ins Metallbad und die nachfolgende Veretwa <,> stellung des Kühlkörpers mit einer Goachwindigkeit, die der Schmelzgeschwindigkeit <gleich> ist, erfolgen.
In Pig. 2 ist eine Anlage zum Elektroschlackschmelzen eines Gußblock dargestellt, die eine bewegliche Kokille 2 mit Wänden 9, die einen an seiner oberen und unteren Stirnseite offenen Raum umfassen, einen Untersatz 3, der an d er unteren Stirnseite der Kokille 2 anliegt, wenn sich die letztere In ihrer unteren stellung befindet und zusammen mit ihr ein Schmelzgefäß 1 bildet, einen über dem Schmelzgefäß 1 angeordneten Elektrodenhalter 1O zur Befestigung von Abschmelzelektroden 5, und einen als Schwimmer 11 ausgebildeten Kühlkörper 8 aufweist.
In der Anlage sind zwei Hubwerke 12 und 13 vorgesehen, die an einer senkrechten Säule 14 montiert sind, welche nahe dem Schmelzgefäß 1 aurgestellt ist.
Die Hubwerke 12 und 13 dienen zur Bewegung der Kokille 2 bzw. dos Elektrooenhalters 10 während des Schmelzvorganges und es sind an der senkrechten Säule 14 axial verstellbar montierte Wagen 15 und 16 mit Antrieben 17 und 18 vorgesehen.
Am Wagen 15 ist die Kokille 2 und am Wagen 16, der stich über dem Wagen 15 befindet, der Elektrodenhalter 10 angeordnet.
Der Untersatz 3 des Schmelzgefässes 1 ist an einem Wagen 19 montiert, der zum Herausrollon des fertigen Gußblooks nach Beendigung des Schmelzvorgang,es dient. Der Schwimmer 11 hat einer im Querschnitt die Form einer Pigur, die geometrisch Figur ähnlich ist, welche durch die Wände 9 im Querschnitt der Kokille 2 gebildet wird.
Im unteren Teil des Schwimmere 11 ist ein zu gespitztes Endstück 20 zum Abstützen t donnUntoraatz 3 am Anfang des Schmelzeins vorgesehen. Der geschlossene Hohlraum 21 des Schwimmers 11 ist durch Rohre 22 mit dem Zuführungssystem für Kühlflüssigkeit verbunden (in der Zeichnung nicht gezeigt).
Der Schwimmer 11 ist an einem doppelarmigen Hebel 23 montiert, der über der Kokille 2 angeordnet ist. Die Schwenkachse 24 des Hebels 23 ist in einer Gabel 25, die an der Kokille 2 von der Außenseite befestigt wird, so angeordnet, daß sich der erste Arm 26 des Hebels vorwiegend in dem Raum, von diesem über der Kokille 2 liegt, und der zweite Arm 27 auXerhalb V Raum befinde Dabei ist der Schwimmer 11, der durch ein mit ihm starr verbundenes Ohr 2d auf einer Gelonkachae 29 an das Ende des ersten Armes 26 des Hebels 23 angehängt wird, längs der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässos 1 angeordnet. Am zweiten Arm 27 des Hebels 23 ist ein Gegengewicht 30 längs des Hebels 23 verschiebbar montiert. Eine Schraube 31, die im Gewindoloch des Gegengewichte 30 angeordnet ist und die sich an den Körper des Hebels 23 stützt, dient zur Arretierung des Gegengewichts 30 in der vorgegebenen Stellung am Arm 27. Da die Kokille 2 kinematisch mit dem Hubwerk 12 verbunden ist, er-Schwenkachse gibt die Verbindung der 24 des Hebels 23 mit der Kokille 2 auch die Verbindung des Schwimmers 11 mit demselben Hubwerk 12, das zum Herausziehen des Schwimmers 11 aus dem Metallbad nach der Beendigung des Schmolzvorganges nötig ist.
Flüssigkeitsstandgeber In der Wand 9 der Kokille 2 ist ein 32 für das flüssige Metall angeordnet, der elektrisch mit dem Antrieb 17 des Wagen 15 des Hubwerks 12 gekoppelt ist und zur Steuerung der Verstellung der Kokille 2 dient. Der Standgeber 32 ist in der Höhe "a" über dem Untersatz 3 angebracht, die nachatehend als Anordnungshöhe des Standgebers 32 bezeichnet wird. In den Zeichnungen ist das Maß "a" im Anschluß an die untere Stirnseite der Kokille 2 angegeben.
Vor dem Beginn des Schmelzvorganges berührt der Schwimmer 11 mit seinem Endstück 20 unter Einwirkung seines Gewichtes den Untersatz 3.
Unter dem Gewicht des Schwimmers wird die Kraft verstanden, die senkrecht nach unten längs seiner Symmetrieachse wirkt und die sich in der vorliegenden Variante aus dem Momentenunterschied zwischen dem Eigengewicht des Schwimmers 11 und dem des Gegengewichtes 30 relativ zur Schwenkachse 24 des Hebels ergibt. Dieser Unterschied soll größer sein, als das Gewicht in einem der flüssigen Schlacke \/ Volumen, das dem Volumen des Schwimmers 11 entspricht, aber kleiner als das Gewicht des Schmelzgutee in demselbem Volumen. Diese Bedingung ist nötig, damit der Schwimmer 11 in der flüssigen Schlacke sinkt aber im Schmelzgut schwimmfähig bleibt.
Nach Erzeugung des Schlackenbades 4 werden die Enden der Abschmelzelektroden 5 darin eingeführt und der S¢hmelzprozeß beginnt. Auf dem Untersatz 3 sammelt sich Schmelzgut an und bildet ein Metallbad 6. Wenn die Verdrängungskraft des Schmelzgutes das Gewicht des Schwimmers 11 übersteigt, taucht der letztere auf. Seine Eintauchtiefe "h" im Sahwimmzustand wird im voraus durch die Verstellung des Gogengewichtes 30 am Bmn 27 des Hebels 23 reguliert. Mit dem Erhöhen des Schmolzgutsplegele im Schmelzgefäß 1 wird der Schwimmer 11 zusammeln mit dem Metallbad 6 verstellt. Wenn d er Spiegel des Flüssigkeitsstandgebers Metallbades die Anordnungshöhe a" des # 32 für das altet flüssige Metall erreicht, spricht dieser an und sch den Antrieb 17 des Wagens 15 ein, und die Kokille 2 bewegt sich nach oben und verstellt den daran angeordneten Hebel 23 mit dem Schwimmer 11. Nach der Beendigung des Schmelzvorganges bewegt sich der Wagen 15 mit der Kokille 2 nooh eine Zeitspanne mit einer Geschwindigkeit, die der Schmelzgeschwindigkeit gleich list, bis die Kokille 2 über die Obergrenze des völlig erstarrten Gußblock hlnausstelgt. Dabei wird der Schwimmer 11, der der unteren Stirnseite der Kokille voreilt, aus dem Motallbad früher herausgeführt, als erkaltet. Beim Ubergang von Schmelzen von Gußblöcken einer chemischen Zusammensetzung zum Schmelzen von Gußblöckenanderer chemischer Zusammensetzung sowie bei Änderung der Schmelzbedingungen kann die Eintauchtiefe "h" des Schwimmers 11 mit Hilfe des Gegengewlchte 30 neu eingestellt werden.
Diese Ausführung der Anlage zum EleXtrosohlakkoschmelzon eines Gußblock mit einem Kühlkörper als Schwimmer ist natürlich nicht die einzig mögliche Variante der Erfindung.
vorl egende Vielmehr ist darauf hinzuweisen, daß das # Prinzip auch in großen Anlagen mit einer ortsrest angeordneten Kokille ausgenutzt werden kann. In diesem Falle muß zum Herausziehen des Schwlmmere aus dem Metallbad ein speziell oazu dienendes Hubwerk vorgesehen werden, aas mit dem Schwimmer in Endstadium des Schmelzprozesses operativ verbunden ist. Anders, als oben beschrieben , können einzelne Baugruppen der Anlage ausgeführt werden. Die Regelung des Gewichtes des Schwimmers zum Beispiel kann mit Hilfe abnehmbarer Elemente erfolgen, die zu Gehäuse gehören. Dabei kann die Verbindung des Sehwimmers mit dem Schmelzgefäß in Form von Führungen ausgebildet werden, die seine Seitenverstellungen begrenzen, und die Verbindung mit dem Hubwerk durch für diesen Zweck vorgesehene Fänger erfolgen, Möglich sind auch andere Ausführungsvarianten, die die Vereinigung der bekannten Mitteln darstellen.
In Fig. 3 ist eine andere Anlage zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblocks veranschaulicht, in der das oben beschriebene Verfahren angewendet wird. Sie unterscheidet sioh von der Anlage in Fig. 2 durch die Gestaltung des Kuhlkörpers 8, der einen Kern 33 darstellt, welcher mit der Kokille 2 mittels Pratzen 34 starr verbunden Ist, die sich auf die obere Stirnseite der Kokille 2 stützen. Der Kern 33 ist längs der senkrechten S=-metrieachse des Schmelzgefässes 1 angeordnet. Die Höhe des Kernes 33, von der oberen Stirnseito der Kokille 2 gemessen, ist kleiner als die Höhe der Kokille 2. Der germ ist im un-Teil teren Teil erweitert. Zwischen dem schmalenth5 und dem breiten 36 Teil des Kernes ist ein Zwischenteil 37 angeordnet, der beide Teile 35 und 36 verbindet und kegelförmig ist. Der breite Teil s des Kernen 33 liegt tiefer als die Anordnunge-Flüssígxceitsstandgebers höhe "a" des 32 für das flüssige Metall über dem Untersatz 3. Da mit dem Maß "a" der Spiegel des flüssigen Mevo -talls egeben wird, bei dem der Kühlkörper 8 auf die vorgegebene Tiefe "h" eingetaucht wird, muß man bei seiner Auswahl von der oben erwähnten Erwägung ausgehen, daß das Bodenprofil des Metallbades in seinem Zentralteil Abschnitte haben kann, die zur Horizontale um einen Winkel von maximal 450 geneigt sind. Wie schon gesagt wurde, wird dieser Stand berechnet oder experimentell bestimmt und ist von den Abmessungen, der ohemirohen Zusammensetzung des zu erschmelzenden Gußblock und den Sohmolzbedingungen abhängig.
Auf ähnliche Weise wird die Höhe "h" des breiten Teiles 36 des Kernes 33 bestimmt, der 60% der Tiefe des Metallbades 6 nicht übersteigen soll, wenn der Spiegel des flüssigen Metalls im Schmelzgefäß 1 der Anordnungehöhe "a" des Standgebers 32 für das flüssige Metall entspricht.
Der Kühlkörper 8 ist in der Anlage, die in Fig. 3 gezeigt Ist, als Hohlgußstück auageführt (sein Hohlraum ist mit einem Kühlsystem verbunden, das in der Zeichnung nicht -dergestellt ist). Möglich sind auch andere Ausführungsvarianten, einige von ihnen sind in Fig. 4 bis 9 der Zeichnungen veranschaulicht.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, stellt der Kern 33 des Kühlkörpers 8 ein Gitter aus Rohren dar. In Fig. 5 bis 9 stellt der Kern 33 verschiedene Varianten der Rohrachlange dar: in Fig. 5 eine spiralförmige Rohrschlange; in Fig. 6 und 7 eins einer senkrechte Flanschleife; die in Kokille von rechteckiger Form verwendet wird, deren Hochkante nicht breiter als 500 mm ist; in Fig. 8 und 9 eine Schleife, die einen horizontalen Teil 38 hat, in dem das gehogene Rohr fast einen Vollkreis bildet.
Diese Variante ist für Kokille mit rundem Quer schnitt vorgesehen. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, befindet sich die horizontale Symmetrieebene "S" des Teiles 38 der Schleife in der Anordnungshöhe "a" des Flüssigkeits-Standgebers 32 für das flüssige Metall. Diese Ebene kann auch etwas höher sein, aber, um ein Anhaften des Kernes 33 an dem zu kristallisierenden Metall des Gußblocks zu vermeiden, darf sie nicht tiefer liegen. Die senkrechten Zuführungs- und Ableitungsabschnitte 39 bzw. 40 der Schleife sind symmetrisch bezüglich der senkrechten Symmetrisachse des Schmelzgefässes 1 angeordnet.
Die Anlage arbeitet wie folgt: Bei Stromzuführung zu den Abschmelzelektroden 5, die ins Schlackenbad 4 eingetaucht sind, tropft das Schmelzgut von deren Enden ins Schmelzgefäß 1 und bildet das Metallbad 6.
Das das Metallbad 6 bildende Schmelzgut steigt während des Schmelzvorganges, kommt mit dem Kern 33 des Kühlkörpers in und zwar Berührung Vzuerst nur durch d Spiegel des Metallbades 6 und erreicht dann allmählich den Stand "a", bei dem die Eintauchtiefe des Kernes 33 der vorgegebenen Tiefe "h" gleich ist.
Nach dem Signal des Gebers 32 beginnt zu diesem Zeitpunkt ein gemeinsames Heben der Kokille 2 und des Kühlkörpers 8 mit Hilfe des Hubwerkes 12. Da dieses Hoben mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die der Schmelzgeschwindigkeit gleich ist, bleibt die Eintauchtiefe "h" des Kernes 33 des Kühlkörpers 8 während des ganzen Schmelzprozesses konstant. Nach der Boendigung des Schmelzens, wenn der Gußblock 7 die vorgegebene Höhe erreicht, bewegt sich die Kokille 2 mit dem Kühlkörper 8 mit derselben Geschwindigkeit nooh eine Weile, bis die Kokille 2 völlig über die Grenzen d.s erstarrten Güßblocks hinaussteigt. Der Kern 33 des Kühlkörperi 8, da er kürzer als die Kokille 2 ist, tritt früher aus dem Metallbad 6 heraus, als dies erkaltet.
Diese . Anlage ist konstruktiv einfach und eignet sioh sur Herstollung großer Gußblöcke von Vollquerschnitt, für die die oben beschriebene Technologie gut ausgefeilt ist, wobei die Stellungen des Geber 32 und des Kühlkörpers 8 in der Kokille 2 nicht geändert zu werden brauchen.
Es ist offensichtlich, daß die oben beschriebenen Anlagen zum Elektroschlackeschmelzen von Gußblöcken die möglichen konstruktiven Lösungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erschöpfen.
Um das Wesen der Erfindung zu erlätern, , sind weiter konkrete Durchführungsbeispiele für das Verfahren angeführt.
Beispiel 1.
Es wurde ein zylindrischer Gußblook alt einem Durchmesser von D t1100 mm und einer Höhe von 2300 mm aus Stahl alt einem kohlenstoffgehalt von ca. 0,2% erschmolzen. Die Durchflußmasse des schmelzens war konstant und betrug oa. 1000 kg/h, was einer linearen GeschwindIgkeit von V r 435 mm/h entsprach. Als der Spiegel des Schmelzgtites die 300 mm Marke erreichte, wurde ins Metallbad ein Kühlkörper bis zu einer Tiefe von 50 mm einige tauoht,was 20% der Tiefe des Metallbad ausmacht. Der maximale Neigungswinkel des Bodenprofile des Metallbades zur Horizontale im Zentralteil innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von 825 mm betrug dabei 280.
Hier und weiter sind das Bodonprofil und die Tiefe des Metallbades anhand Diagrammen in Fig. 10 bestimmt, wobei die Liquidusisothermen zu verschiedenen Zeitpunkten des Schmelzen eines Gußblocks von festgelegten Abmessungen und Form dargestellt sind. Die Isothermen entsprechen dem Sohmelzvorgang ohne Einführung des Kühlkörpers. Diese Isothermen sind nach der bekannten Methode (s. den erwähnten Beitrag im Buoh "Speoial electro-metallurg", Part 1) berechnet. Die Werte, die an der Horizontale jedes Diagramms angeführt sind. bestimmen den Radius des Gußblock und die an der Senkrechte seine Höhe (in der Zeichnung sind die Abmessungon in cm angegeben).
Die Daten für das beschriebene Beispiel sind dem Diagramm in Fig. 10 a entnommen. Der Kühlkörper, dessen mit dem bohmelzgut in Berührung gebrachter Teil die Form eines nach unten verjüngten Kegelstumpfes alt Abmessungen von # 300 x p 500 x x # 350 mm hatte, wurde nach dem Eintauchen wider nach oben mit einer Geschwindigkeit verstellt, dielder Sohmelzgeschwindigkeit <gleich> ist. Nachdem der Spiegel des Schmelzgutes die 2300 mm Marke erreicht hatte, wurde der Kühlkörper schnell aus dem Metallbad herausgenommen.
Das Metallgefüge, das an einem au dem geschmolzenen Güßblook hergeetellten Probekörper geprüft wurde, erwies sich als geordnet, feinkörnig und dicht, bunker fehlten. Der schwefelhaltige Abdruck des Bodens des Metallbades hatte einen auageprägten Hügel im Zentralteil.
BeSsDiel 2.
Beim Schmelzen ein Gußblocks, der dieselben Abmessungen und Zusammensetzung wie der Gußblock im Beiepiel 1 hatte, wurde der Kühlkörper (derselbe wie im Beispiel 1) ins Schmelzgut bis zu einer Tiefe von 168 mm eingetaucht, die 40% der Tiefe des dem indem Metallbades zu Zeitpunkt ausmachte, der maximale Neigungswinkel des Bodenprofils des Metallbades zur Horizontaletim Zentralteil 450 betrug, wobei der Stand des flüssigen Metalls im Schmelzbad 800 mm hoch war (s. Fig. 10 a).
Danach wurde der Kühlkörper mit Schmelzgeschwindlgkeit gehoben und nach der Beendigung des Schmelzvorganges schnell aus dem Metallbad herausgenommen. Unstetigkeiten im Mewurden tallgefüge des Zentralteiles von Gußblock nicht festgestelll BeisPiel 3.
Gußblock und Konstanten des Schmelzvorganges sind dieselben wie in den Beispielen 1 und 2. Der Kühlkörper (darselbe wie in den oben beschriebenen Beispielen) wurde ins Metallbad auf eine Tiefe von 246 mm eingetaucht, die 60% der dem Tiefe des letzteren zu Zeitpunkt betrugAndem das flüssige wobei Metall im Schmelzbad 800 mm hoch stand , der maximale Neigungswinkel des Bodenprofils des Metallbades zur Horizontale in seinem Zentralteil 450 betrug (s. Fig. 10 a).
Danaoh wurde der Kühlkörper mit Schmelzgeschwindigkeit gehoben und nach der Beendigung des Schmelzvorganges schnell aus dem Metallbad herausgenommen.
Das Blockgefüge war im Zentralteil umgleichmäßig , das Wachstum von Kristallen ungeordnet. Es gab Zonen mit entgegen gerichteter Kristallisation, Lunker und Ansammlungen von nichtmetallischen Einschlüssen.
Beispiel 5.
Gußblook und Konstanten des Schmelzvorganges waren dieselben wie in den Beispielen 1 bis 4. Der Kühlkörper (derselbe wie in den oben beschriebenen Beispielen) wurde ins Metall bad auf eine Tiefe von 275 mm eingetaucht, was 40% der Tiefe des letzten zu dem Zeitpunkt betrug, in dem der Stand des flüssigen Metalls im Schmelzbad 1420 mm hoch war und der maximale Neigungawinkel des Bodenprofils des Metallbades zur Horizontalo in seinem Zentralteil 550 ausmacht (s. Fig. 10 a).
Danach wurde der Kühlkörper mit der Schmelzgeschwindigkeit gehoben und nach der Beendigung des Schmelzvorganges schnell au dem Metallbad herausgenommen.
Das Blockgefüge war im Zentralteil porös. Es gab Anxammlungen von nichtmetallischen Einschlüssen.
Beispiel 6.
Gußblock und Konstanten des Schmelzvorganges sind dieselben wie in den Beispielen 1 bis 5. Der Schmelzvorgang wurde in der Anlage durchgeführt, die in Fig. 2 dargestellt ist.
Der maximale Durchmesser des Schwimmers 11 betrug 500 mm. Im Anfangsstadium des Schmelzprozesses berührte das Endstück 20 des Schwimmers 11 den Untersatz 3. Nachdem der Stand des flüssigen Metalls die 300 mm Marke erreicht hatte, tauohte der schwimmer 11 auf. Dabei betrug seine Bintauchtiefe im Metallbad 100 mm, was 50% der Tiefe dieses Bades entsprach. Nach der Beendigung des bohmelzens hob das Hubwerk 12 den Schwimmer 11 über den Stand des flüssigen Metalls heraus.
Das Metallgefüge war im Zentralteil des Gußblocks geordnet, ieinkörnig, dicht. Lunker fehlten. Der Boden des Bades wies im Zentralteil einen Hügel auf.
Beispiel 7.
Es wurde ein zylinderförmiges Gußblock mit einem Durchmesser von 2700 mm, einer Höhe von 4430 mm und einem Gewicht von 200 t au Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,2% In der in Fig. 3 dargestellten Anlage erschmolzen, in welcher der Kern 33 des Kühlkörpern 8 als ein Gitter aus Rohren ausgeführt ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Durchflußmasse des Schmelzens war konstant und betrug 2700 kg/h, was einer li-Flüssigkeitsstandgeber nearen Geschwindigkeit etwa 60 mm/h entsprach. Der V 32 für das flüssige Metall war in der Höhe "a" r 1200 mm über dem tjntersatz angeordnet. Vor breite Teil 36 des Kernes hatte die From eines Kugelabschnittes mit einem Krümmungshalbmesser von 2400 mm. Mit einem Durchmesser von 1900 mm und einer Höhe von 360 mm ermöglichte 1dieser Teil das Eintauchen des Kühlkörpers 8 zu dem Zeitpunkt, indem der Spiegel des Metallbades 6 die Höhe von 1200 mm erreichte, bis zur Tiefe "h" = 300 mm, was 60 % der Tiefe des Metallbades ausmacht, das dem gegebenen Stand Im Gußblook von demselben Maß entspricht, der ohne Einführung des Kühlkörpers geschmolzen worden war (s. Fig. 10 b).
Die maximale Neigungswinkel des Bodenprofils des Metallbades 6 zur Horizontale in seinem Zentralteil Innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von 2025 mm betrug zu diesem Zeltpunkt 35°.
Die Verstellung der Kokille 2 und des Kühlkörpers 8 wurde mit Schmelzgeschwindigkeit nach der Beendigung des Schmelzprozesses fort gesetzt bis die Kokille 2 völlig über die Grenzen des Gußblockes hinausstieg. An einem au dem geschmolzenem Gußblock hergestellten Probekörper sah man, daß das Metsllgefüge geordnet, feinkörnig und dicht war. Selgerungserschelnungen und Lunker fehlten. Der Boden des Metallbades wies im Zentralteil einen Hügel auf.
Beispiel 8.
Es wurde ein rechteckiger Gußblock mit einem Gewicht von 4 t, einem Querschnitt von 250 x 1100 mm, einer Höhe von 1500 mm aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,2* in der einem In Fig. 3 dargetollten Anlage mit Kühlkörper 8 ersohmolzen, der gemäß Fig. 7 ausgeführt worden war. Die Durchflußmasse des Schmelzens war konstant; und betrug 1330 kg/h, was einer linearen Geschwindigkeit von etwa 500 mm/h $entsprach.
Der Flüssigkeitsstandgeber 32 für das flüssige Metall war in der Höhe "a" = 200 mm über dem Untersatz angeordnet. Der Kern 33 des Kühlkörpers 8 hatte im breiten Teil das maximale Maß von 500 mm (parallel zur breiten Kante der Kokille gemessen).
Die Höhe "h" des breiten Teiles 36 des Kernes 33 betrug 90 mm, wodurch das Eintauchen des Kühlkörpers 8 zu dem Zeitpunkt, in dem der Spiegel des Metallbades 6 die Höhe von 200 mm erreicht hatte, auf eine Tiefe "h" = 90 mm ermöglicht wurde, wobei diese Tiefe 60% der Tiefe des Bades ausmachte, das dem gegebenen Stand in einem Gußblock von demselben Maß entspricht, der ohne Einführung des Kühlkörpers geschmolzen worden war (5. Fig. 10 c). Dabei betrug der maximale Neigungswinkel des Bodenprofile des Metallbades zur Horizontale in seinem Zentralteil von 188 x 825 mm 45°.
Die Verstellung der Kokille 2 und des Kühlkörpers 8 wurde' mit . Schmelzgeschwindigkeit nach der Beendigung des Schmelzprozesses fort gesetzt, bis die Kokille 2 völlig über die Grenzen des Güßblockes hinaustieg.
Der Gußblock wurde längs der senkrechten Symmetrie achse des breiten Teiles zerschnitten.
Das Metallgefüge war feinkörnig, dicht, geordnet, ohne Kontinuitätsbrüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Elektroschlackerschmel soll eines Gußblock mit Vollquerschnitt und die Anlagen, mit denen dieses Verfahren durchgeführt wird, gewährleisten eine hoho Qualität des geschmolzenen Gußblock. Dabei sind sie einfach und wirtschaftlich in bezug auf die bekannten Verfahren und Anlagen dieser Art, bei denen - Metall dergleichen Qualität durch gerichtete Einwirkung auf den Kristallisationsprozeß des Güßblocks gewonnen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: er 1. Verfahren zum Elektroschlackechmelzen eines Gußblocks mit Voliquerschnitt durch Umschmelzung einer oder mehreren Abschmelzelektroden im Schmelzgefäß unter Bildung eines flüssigen Metallbades, das nach oben Je nach dem Schmelzen des Gußblooks bewegt wird, welches eine Einwirkung auf dae flüssige Metallbad während des Schmelzvorganges vorsieht, d a d u r o h g e k e n n z e i o h n e t, daß ein Kühlkörper (8) in Berührung mit dem flüssigen Metallbad gebracht wird, wobei er längs der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefäßes (1) angeordnet wird und die Berührung bis zur Beendigung des des Schmelzvorganges aufreohterhalten wird, indem dieser Kühlkörper nach oben mit einer Geachwindigkeit bewegt wird, die der Sahmelzgesohwindigkeit nahek°mmt wonach der Kühlkörper (8) aus dem Metallbad herausgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch , d a d u r o h g e k e n nz e i o h n e t, daß der Kühlkorper (8) mit dem flüssigen Metallbad in Berührung spätestens in der Zeitspanne gebracht wird, wenn sich Lm Bodenprofil des flüssigen Metallbades in dem Bereich, der bezüglich der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzgefässes (1) smmetrisoh und durch QuermaBe begrenzt ist, die mindestens 75 % der entsprechenden Maße des Schmelzbades betragen, Abschnitte bilden, die zur Horizontale unter einem Winkel von 450 geneigt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g ek e n n 8 e i c h n e t, daß der Kühlkörper (8) in das flüssige Metallbad auf eine Tiefe oingetaucht wird, die maximal 60 % der Tiefe dieses Bades zum Zeitpunkt beträgt, der seiner Einführung vorangeht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r o h g e k e n n z e i o h n e t, daß der KühlktSrper (8) in das flüssige Metallbad bis zum momentanen Anstoß an seinem Boden eingetaucht wird, wonach er nach oben mit einer Gosohtindigkeit, die größer als die Schmelzgeschwindigkeit ist, auf eine vorgegebene Höhe bewegt wird, bei der die Eintauchtiefe des Kühlkörpers (8) in das flüssige Metallbad 60 % der Tiefe dieses Bades zum Zeitpunkt nicht überschreitet, der der Einführung dieses Kühlkörpers vorangeht, wonach der Kühlkörper (8) mit einer Geschwindigkeit, die der Schmelzgeschwindigkeit nahekommt, nach oben verstellt wird.
5. Anlage zum Elektroschlackeerschmelzen zinks Gußblock nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1,2 oder 4, die im Schmelzgefäß, das durch eine Kokille und einen Untersatz gebildet ist, einen Kühlkörper enthält, der im wesentlichen längs der senkrechten Symmetrieachee des Schmelzgefässes angeordnet und mit einem Hubwerk verbunden ist, d ad u r o h g e k e n n s e i o h n e t, daß der Kühlkörper (8) einen Schwimmer (11) daratellt, dessen Gewicht größer als einem das Gewicht der geschmolzenen Schlacke in Volumen, das dem Volumen des Schwimmers (11) entspricht, doch kleiner als das Gewicht des flüssigen Metalls in demselben Volumen ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, d a d u r o h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Schwimmer (11) mit einem regelbaren Gegengewicht (30) versehen ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n nz 0 i O h n e t, daß der Schwimmer (11) und das Gegengewicht (30) an den entgegengesetzten Enden eines doppelarmigen Hebels (23) angeordnet sind, der über der Kokille (2) wippenartig montiert ist.
8. Anlage zum Elektroschlackeerschmelzen eines Gußblocks nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1,2 oder 3, die im Schmelzgefäß, das durch einen Untersatz und eine bewegliche Kokille in der unteren Stellung der letzteren gebildet ist, einen Kühlkörper mit Pratzen, die an der oberen Stirnseite der beweglichen Kokille befestigt sind, und mit einen <nach unten> von dieser Stirnseite <,> herausragenden Kern enthält sowie ein Hubwerk zur Verstellung der beweglichen Kokille und einen Stanageber für du flüssige Metall aufweist, der mit um genannten Hubwerk verbunden und in der Wand der beweglischon Kokille angeordnet ist, d a d u r o h g e k e n n -z e 1 c h n e t, daß der Kern (33) des Kühlkörpers (8) eine Höhe hat, die kleiner als die Höhe der beweglichen Kokille (2) ist, und aus einem breiten Teil (36), der sich tiefer als die Höhenlage des Standgebers (32) für das flüssige Metall befindet, einem schmalen Teil (35), der über dem genannten breiten Teil (36) liegt, und einem Zwischenteil (37) besteht, dessen Oberfläche eine Kegelform hat und den schmalen (35 mit dem breiten Teil 36) verbindet, wodurch das Abtropfen des Schmelzgutes von der Oberfläche des Kühlkörpers (8) gesichert wird.
9. Anlage nach Anspruch 8, d a d u r o h g e k o n n-8 e i 0 h n e t, daß der Kühlkörper (8) durch ein Gitter aus Rohren gebildet it.
10. Anlage nach Anspruch 8, d a d u r o h g e k e n n-1 o i o h n e t, daß der Kern (33) des Kühlkörpers (8) als Rohrschlange ausgeführt ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, d a d u r o h g e k o n n-2 e i o h n o t, daß die Rohrschlange cbin Rohr darstellt, das als Schleife gebogen ist.
12. Anlage nach Anspruch 11, d a d u r o h g e k e n nz 1 o h n e t, daß das al Schleife gebogene Rohr einen horizontalen Teil (38), wo das genannte Rohr im wesentlichen kreisförmig gebogen ist, und senkrechte Zuführungs- und Ableitungsabschnitte (39 bzw. 40) aufweist, die relativ zu der senkrechten Symmetrieachse des Schmelzfässes (1) symmetrisch angeordnet sind, wobei sich die horizontale Symmetrieebene des horizontalen Teiles (38) der Schleife nicht tiefer als die Anordnungshöhe des Standgebers (32) für das flüssige Metall befindet.