DE6941438U - Vorrichtung zum elektroumschmelzen von metallen, insbesondere von staehlen - Google Patents

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?§|S&spiÜDsIica ethgeren&iKi Onliriogen.ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichuncr lit nicrrt geprüft. Όίε ursprünglich eln-

P ~"°ye;eü Ifalerfcgaa bsSnden sich in denAroisafclen. Sie tonnen, jederzelf ohne Nachweis eines rechfliduJ Interesses g«büh- Treiifie eingesehen werden. Ao? Anlrog werfen hiervon oech FoIofcopTen oder filmnegaKve zu den üblichen Preisen geliefert. C OH [SJtTj wd Fattatcst, Gdiro»tfalill«

Gebr. 3öLler ώ Co- Ak-ienresellschaft in '.Vieri

Yorrichtur^ 2un Elektroschlacl'er.ur.schr.elzer. vor. Jletaller., ir.sbesor.iere von Stähler., ">

Die !ieuerunr jetrli't ■: :'.ne Vcrricr.tMr.r z\jt. Ele::i,rorcr-lackonur-schselzen Tor. Iletallen, Lr.zcezcr.iere vor. Stählen, v;c'c3i ir. einer flüssir^eitsre'.rühlter. rTolril-e *ir.t°r ^lr.er Sclilackenschi elite eine oder sehrere aus dem umsTUSTlinielzendeii Metall bestehende Elektroden infolge der Wärmeentwi-ufelinig des durch sie hindurchgeleiteten elektrischen Stromes abschipelzbar sind.

Es ist bekannt, beim Elektroschlackenumschiaelzen von Metallen Kokillen zu verwenden, deren vorzugsweise mittels Wasser gekühlte G-ießformv/and in ihrem gesamten Eöhenbereich aus dem gleichen Material, z.3. aus Kupfer besteht und eine is wesentlichen konstante V/andstärke auxweisi. '«Tie von deir Amsel— derin durchgeführte Tersuche zeigten, treten durch den oberhalb des ungeschmolzenen, bereits erstarrten Hetallbloclres liegenden Teil der Sießformwand beträchtliche 'Z'ärmsnengev. aus, welche vor ihrem Austritt keineswegs für den Absehnelzvorgang benützt v/urden und somit V/änceverluste darstellen.

Der ITeueruiig liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen !iachteil z- verneiden und eine Vorrichtimf zu schaffen, bei der sich die vorstehend angeführten './arr.eVerluste i:_ v/ sentlichen vermeiden laecen. GenäS er !Teuerung wird dies bei einer Vorrichtung der eir.ranfs genannten Atz dadurch erreicht, da3 ir. oberen Bereich der Gie2-"orav/and der Kokille eine wärme- solierende or.er l.ur v;-:nig v/ür:.eleitende Schichte vorgesehen ist. Die relative Lar.e ces Snierels des a'crescJinolzer.en r'.etall« f:ei~enU."oer de:· Kokille soll so gesteuert v/erden, daß sicii die auf deia ao^ssciisiolsenen. Metall schwimmende Schlackenschicht zur Gänze im oberen, «ärnsisolierten oder nur wenig v/ärmeleitenden Höhenbereich der GieS--formv/and der Kokille befindet. Eiebei erfolgt die Steuerung der relativen Xtage des Spiegels des abgeschmolzenen l'etalls gegenüber der Kokille in an sich bekannter Weise durch entsprechende V/ahl der Geschv/indigkeiten, mit denen sich die Kokille und die abzuschiaelzenden Elektroden bewegen.

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Bei einer bevor zur "en Ausf iihrur.rE^cr. '.er -e '-:.r M Iieher. Vorrichtung ist die Kokille ir. horincrt- ier Mz:.t unterteilt, wobei ihr oberer Teil z—.ir.dert -r.i'* s^ ' r.e : Gießf orn.wo.nd darstellenden Innenseite aus e-'r.e:.: -Ve r^rlierende Schichte bildenden, vorzuf;:.·/-ise /cerar: - ?fcen Ila besteht.

Bei einer anderen Ausführungsfcrm de:· gegenständlicher. Vorrichtung ist im oberen Höhenbereich der Kokille die aus eiiräin vorzugsweise keramischen Hateriai besfcehei.de wäreniso— lierende Schichte eingebracht.

Die Gießfornwand kann jedoch auch sur Gänse aus Metall bestehen,, wens sie zumindest in ihres oberes KUhenbereien aus einem einen höheren Schmelzpunkt als das uiazuschnelsende Metall aufweisenden Metall besteht und dort von der v/äraeisolie-^ renden oder nur wenig warne leitenden Schichte usigeben ist. Beim Elektroschlackenumschiaelzen von Stählen koanen hiebei z,3. Wolfram und Molybdän als Material für den oberen Seil der Gießfornv/and in Präge. Ferner ist es auch möglich, bei der ebeai beschriebenen Kokille an Stelle eines Metalles ein anderes einen höheren Schmelzpunkt als das umsuschse!sende Ketall aufweisendes Material, z.B. Graphit, zur Herstellung des oberen Teiles der Gießformwand zu verwenden. Als wärmeisolierende oder nur wenig wärmeleitende Schichte kommt bei dieser Kokille nicht; nur eine aus einem festen Isolierstoff wie s.B, Asbest gebildete Schichte, sondern auch eine Gas- bzw. Luftschichte in betracht.

Deiters erweist es sich als vorteilhaft, wenn bei der gemäß der Neuerung ausgeführten Vorrichtung die vorzugsweise aus Kupfer bestehende Bodenplatte, auf welcher der durch den Um— Schmelzvorgang gebildete Hetallblock aufliegt, sit eines Pol der benutzten Stromquelle elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Kokille relativ zur feststehenden, In die Kokille ragenden Bodenplatte verschiebbar 1st unä die Bodenplatte des Querschnitt der Kokille entspricht. Eledurch wird erreicht, daß auch unmittelbar bei Beginn der Bildung eines neuen. Stahlbloekes die vorstehend erwähnten Wärmevexlnste im weHentllehen vermieden werden können.

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In der Zeichnung sind die eben angeführten verschiedenen Aüsführxmgsf'ormen der gegenständlicher. Vorrichtung in schematxscher Darstellung veranschaulicht. Kiebei seifen die Fig. 1 bis 4 je eine Kokille in Längsschnitt-.·

Die in ?igr.1 dargestellte, in wesentlichen zylindrische Kokille 1 ist in horizontaler Richtung unterteilt, wobei ihr oberer, aus einem keramischen Material, z.B. aus Porzellen, bestehender ?eil, welcher den oberen Abschnitt der Gießformd ί ϋ!1α€τΐ, uie wriiüicisöliereiide Schichte 2 ist» Hingegen

ist die Gießformv/and 1 · im unteren Teil 3 der Kokille 1 aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. aus Kupfer angefertigt und von einem zylindrischen Außenmantel 4 umgeben. Durch den ur.oeren de- beiden am Außenmantel 4 befestigten Rohrstutzen 5 Y/ird Kühlwasser in den zwischen Außenmantel 4 und Gießformwanö 1' vorhandenen Hohlraum 6 geleitet, welches diesen von tmten nach oben durchströmt und sodann durch den oberen Rohrstutzen 5 verläßt. Hiebei wird in der Zeiteinheit so viel Kühlwasser in den Hohlraum 6 geleitet, daß das Kühlwasser dort eine Strömungsgeschwindigkeit aufweist, welche zur Erzielung eines starken Wärmedurchganges in unteren Höhenbereich der Gießform— wand 1' ausreicht. Zur Erhöhung des Y/ärmedurchganges kann im Hohlraum 6 eine schraubenförmig gewundene (nicht dargestellte) Führungswand (Leitblech) vorgesehen sein., welche bev/irkt, daß das Kühlwasser im gesamten unteren Höhenbereich der Gießform— wand 1 * mit einer verhältnismäßig großen Strömingsgeschwindig— seit um diese rotiert. Das Kühlwasser entzieht der in der Kokille 1 infolge des Abschnelsvorganges gebildeten. Metallschmelze im unteren Hönenbereieh der Gießformwand 1^! so viel Wärme, daß einerseits bei der mit verhältnismäßig kleiner Geschwindigkei erfolgenden Aufwärtsbewegung der Kokille 1 nur erstarrter Stahl bei deren unterer Öffnung austritt und andererseits am Eokilleziranä der Stahl im wesentlichen an der Srenmmgsfläche zwischen wärmeisoliertem und stark gekühltem Eöhenbereich der GäeSfottanfl 1 ' su erstarren beginnt. Sowohl die Elekirrode 7 als auch die Kokille 1 sind an (nicht dargestellten) Hubwagen befestigt, die sieh sit Hilfe von Seilzügen auf einer Säule in vertikales Sieirfcung verschieben lassen. Infolgedessen ist es während des Absehmelzvorganges stets möglich, die Höhenlagen

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der abschmelzenden, sich selbst verzehrenden Elektrode 7 und der \ Kokille ί so zu verstellen, daß einerseits die Elektrode 7 in die auf der Metallschmelze 8 schwingende (zur !Reinigung und Abschirmung des abgeschmolaenen Stahles, dienende) Schlackenf schichte IC eir.taucht ur.d hiebe! ihr "r.de den gewünschten Abstand von Spiegel S¹ der Metallschmelze aufweist und daß andererseits die Lage dieses Spiegels ö^f relativ zur Kokille 1 unverändert bleibt. Von den einen Pol der benützten (nicht dargestellten) Stromquelle (s.,3. Sekundärwicklung eines Transformators) führt eine elektrische Leitung 11 zu der Elektrode 7, wogegen der andere Pol der Stronouelle nit horizontal liegenden, aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Bodenplatte 13 - auf welcher der aus der Kokille 1 austretende, erstarrte Stahlblock 9 mit seiner Unterseite aufliegt - ebenfalls alt einer elektrischen Leitung 12 verbunden Ist. unterhalb der Bodenplatte 13 ist eine elektrisch isolierende Zwischenplatte 14 vorgesehen, welche auf dea Sockel 15 aufliegt.

Da einerseits öie Außendurchaesser der Bodenplatte 13. der Zwiselenplatte 14 sowie des Sockeis 15 etwas kleiner sind als der Innendurchmesser der Kokille 1 usü andererseits der Abstand der Oberseite der Bodenplatte 15 von Boden 16 größer 1st als die Höhe des unteren teiles 5 der Kokille 1 kann sich bei Beginn der Herstellung eines neuen 31ockes 9 öle grenraragsflache zwischen wärKLsIsolIerter und stark gekühlter Zone der Kokille 1 in Höhe der Bodenplatte 13 befinden. Me Bodenplatte 13 ist ebenso wie die Kokille 1 vorzugsweise sltteis Wasser kühlbar, damit gleich, bei Beginn der Herstellung eines neuen Blockes 9 die gebildete Stahlschmelze abgekühlt und suh Erstarren gebracht werden kann. Bas Kühlwasser strömt durch öle Leitung 17 In den in der Bodenplatte 13 vorhandenen Hohlraum 13* *oid verläßt diesen durch die Leitung 18.

BIe In ?Ig.2 dargestellte Kokille 1 unterscheidet sich von dereben beseirriebnen, In IPIg.. 1 abgebildeten Kokille 1 nur da— d'arch, daS die aus eines keramischen Material, 3.3 „ aus Porzellan bestehende wänEeisoiiex-fi'nä.e Schiebte 2 von eisen» Boppelsiaiitel üzügeben 1st, durch "selchen Kühlwasser geleitet wird. Bac Kühlwasser gelangt durch de2i xoiteres dex beiden Rohrstutzen 20 in des BoOTseliaantel 19- öurchströst diesen von unten nach oben xw.ä

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tritt sodann durch den oberen Rohrstutzen 20 aus. Infolredessen ist die Gießformwand 1 ' in ihrem unteren Höhenbereiefc stark und in ihrem oberen Höhenbereich nur wenig wärmeleitend.

Fig.3 zeigt eine Kokille, die in ihrem oberen Höhenbereich eine aus einem wärmeisolierenden, vorzugsweise keramischen Material bestehende, eingebrachte Schichte 2' aufweist. In dieser Kokille 1 ist nur ein von Kühlwasser durchströmter hohlraum 6 vorgesehen, w Icher jedoch bic zum oberen Ende derselben reicht. InfolgcaeoGsii ist auch üie Gießform asu 1' sis^ ser Xokille 1 in ihrem unteren Hcher.bereich stark und in ihrem oberen Köhenbereich nur wenig wärmeleitend.

Weiters ist in Jrif.4 eine Γ-okille 1 dargestellt., deren Gießformwand 1 ^l aus einem einen höheren Schmelzpunkt als der unzu.schmelzende Stahl bestehenden IJetall, wie z.B. Y/ol^ran oder Molybdän bfesteht und in ihrem oberen Höhenbereich von einer wärmeisolierenden, aus Asbest bestehenden Schichte 2^U umgeben ist. In ihrem unteren Höhenbereich wird die GießforsYiaiiö v;ie bei der in Fig.1 abgebildeten Kokille mit riasser gekühlt.

Es ist darauf hinzuweisen, dn:3 außer dem Inhalt der Schiit ζ ansprüche auch sämtliche der in den Auj;führ\aigsbeispielen enthaltenen Details erf induxigswesentlich sind.

Sie Vorrichtung gemäß der iieuermig ermöglicht es, die in dem oberhalb des erstarrten Hetallblockes liegenden Höhende— reich der Kokille auftretenden, sowohl durch Wärmestrahlung als auch durch Konvektion ve ursachten Wärmeverluste im ssresep-"^- liehen zu vermeiden und infolgedessen den auf die Gewichtseinheit des uxngeschmolzenen Metalls bezogenen spezifischen ?erbrauch an elektrischer Energie beträchtlich herabirasetsen. 3in weiterer Vorteil dieser Torrichtung besteht darin, daß bei ihr für die gleiche ümseßmelzleistimg übt als Stro-icuelle benutzte Tz-ansf orxsator wesentlich schwächer ausgelegt werden kann als bei Benützung der bisher verwendeten Kokillen«,

Claims (4)

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   Sehutsansprüehe :

   1 .. Vorrichtung ζηξι Elektrosehlaekenuzisefczielz-e?: yos He— tallen, Insbesondere υογ. Sväixlen, ^obei in einer iMüssIpkelts— gekühlten Sokille unter einer Sehlaek nsehiehte eir.e eier nehxere aus den umsusehne!senden Metall bestehende Elektroden InfOlfre der Wärmeentwicklung des durch sie hindurekireleIteXen elektrischen SzTcnes abschnel2;bai· sii'a, dadurch reiienn — zeichnet, daü In oberen Bereich dsT GieS^omsraKa der r-okille (i ) eine "srämeIsolierende cder nur Trenijg Ticlmeleltende SehlcLte (2, 2', 2^U) vorgesehen Ist»
2. 2. YorrlchinHig nacli _4nsprueh. 1 , dadurch· gelieiinseiesset;, daß die Kokille (i) in horizontaler HIefctmig unterteilt Ist, Tiobei Ihr oberer Seil simlndest auf selber die GIea?orm7and(i ') darstellenden Innenseite aus eines die «ärrielsollerende Schichte (2) bildenden, vorzugsweise keramischen Katerxal besteht.
3. P^ Yorrlclitung nach Anspruch 1, äadurel! gelreiHifzelehnet, daß ir: obere?, iöhenbereich der Kokille (!) die aus eines rorzugs«eise keraaischen Haterial bestehende i^äxselsolierende Schichte (2¹) eingebracht ist»
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, daditrdh gekeimze^öhnet, daß die ^ieSiOnswanä (I¹) der Kokille (1) zumindest in Ihres oberer. H^; herbere ich aus eineia einer^ höheren Schselzpunkt als das unz ischrelzende Metall bester·er;^n llaterial, -wie z.3. "iV ran, riolybiiär. oder Graphit besteht und dort von der ^äraeisolierer.der. eier r.'.ir ~ r.i~ τ/ärr-sle: ter.äer. 3cfcichte{2") ungeber. is

   r» Vorrier.tunr nach Anspruch 1, ^robei die vorzur-swcise aus Kupfer beete^er.'ie Bodejiplatte, n'jf v? lerer de durch den Unschr^eisvoj—-r.ir^oildete ^e^allclcci: aufliert, r.i* einen Pol der ter.üt :ter. Stromquelle ele":tr'c- le'ter:c Terbur.dpr. irt, dadurch ~eker.:.zeic>".rev, daS d'e Kokille (1) relativ zur festrter.er.den, ir. öle ?'.okille (1) rarer.der. 3oder^latte (13) verschiebbar ist und die Bodenplatte (15) cen Querschal** <äer Kokille (1) entspricht,

   S ^ b r, ⁹ ö h 1 e ϊ & 0 o, A.G-Patentbüro,-/,