EP0207066A2 - Method and apparatus for manufacturing ingots - Google Patents

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EP0207066A2
EP0207066A2 EP86890177A EP86890177A EP0207066A2 EP 0207066 A2 EP0207066 A2 EP 0207066A2 EP 86890177 A EP86890177 A EP 86890177A EP 86890177 A EP86890177 A EP 86890177A EP 0207066 A2 EP0207066 A2 EP 0207066A2
Authority
EP
European Patent Office
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mold
cooled
electrode
heat
attachment
Prior art date
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EP86890177A
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German (de)
French (fr)
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EP0207066A3 (en
EP0207066B1 (en
Inventor
Herbert Barg
Peter Dipl.-Ing. Machner
Wilfried Dr. Meyer
Werner Dr. Mitter
Kurt Ing. Schwarz
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Boehler GmbH
Original Assignee
Vereinigte Edelstahlwerke AG
Boehler GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/06—Heating the top discard of ingots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/10—Hot tops therefor

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the production of blocks, in which a metallic melt, e.g. Steel melt is introduced into a one-part or multi-part mold with an attachment, whereupon the block is allowed to solidify with the addition of heat.
  • a metallic melt e.g. Steel melt
  • Typical defects are the negatively segregated bottom cone, in many cases also contaminated with non-metallic inclusions, shrinkage cavities, connected with V segregations in the block axis, in the block crest the positive segregation with enrichments of C, S and P, and finally the A or h segregations with enrichments of S and P. There is currently no generally accepted theory for the origin of these segregations.
  • a water-cooled ring is inserted into a conventional forging block mold, the mold is filled with steel, and a layer of metallurgically active slag is placed on the steel, into which an electrode is immersed.
  • the slag bath is heated so strongly that the electrode melts and compensates for shrinkage cavities in the block during the solidification process.
  • the solidification can also be influenced by targeted variation of the energy supply. Blocks produced by this method have no negative soil segregation with the associated disadvantages, no V segregation and hardly any shrinkage cavities. This has been demonstrated on several thousand forging blocks that were manufactured using this method.
  • the object of the present invention is now to create a method and a device which also make it possible to reliably avoid substitute error sizes by 1 mm, at the same time requiring no increased or no significantly increased effort both on the energy side and for the devices should be.
  • a metallic melt e.g. Melting steel
  • an attachment in particular a water-cooled hood, preferably to below the attachment
  • an electrically conductive slag preferably liquefied hot slag
  • the melt heat and optionally further melt is fed consists essentially in that the mold in its upper region and thus the solidifying block below the cap retards heat, in particular solidification heat, and / or is dissipated, preferably the lower part of the mold, in particular the base plate, is cooled, preferably fluid-cooled, while heat and, if appropriate, molten metal is supplied via the electrode during the solidifying block.
  • heat is supplied to the slag with a power density of 0.4 to 2.0, in particular 0.5 to 2.0 kW / cm 2 and a current density of 8 to 25 A / cm 2 in each case Electrode. It can be achieved that two superimposed forces occur in the slag, the thermally induced force causing a bath movement in such a way that the slag rises below the electrode, moves on the surface to the outside of the hood and then the cooled slag to the Surface of the molten metal comes and cools down.
  • the advantageous slag movement which is caused by the preferably larger Lorenz force, runs approximately in the opposite direction into the block, namely the hot slag sinks below the electrode to the metal surface, releases its heat to the metal mirror and then moves to the edge of the attachment , rises up there along the wall and the cooled slag moves back to the electrode on the surface of the slag level.
  • This also creates a lid made of solidified slag, which is also desirable because thermal insulation is achieved.
  • the inventive device for producing metallic blocks having a Kokillearranged multi-part mold which comprises an optionally liquid cooled articles, in which a particular severzehrenoe electrode projects, which is p with a pole of an S coupled annungsouelle, while a further electrode and / or the bottom area , especially the Bottom plate of the mold is connected to another pole of the voltage source, consists essentially in that the mold is thermally insulating in its upper region below the attachment, in particular has thermal insulation, preferably on the outer wall of the mold, which is preferably over a third the height of the mold extends without an attachment and that preferably the base plate can be cooled, in particular fluid-cooled.
  • the mold has a greater wall thickness towards its lower region, in particular one assigned to the base plate, than towards its upper region.
  • the higher wall thickness in the lower area results in a higher heat absorption capacity due to the higher mass, in addition the contact area with the base plate is increased, while the lower wall thickness in the upper area results in a reduced heat absorption capacity.
  • the device for producing blocks shown schematically in the drawing has a base plate 1, which is supplied with cooling water via water supply and discharge lines 2, 3, cooling with another fluid, e.g. Liquid metal, gases or the like can also be made.
  • a base plate 1 which is supplied with cooling water via water supply and discharge lines 2, 3, cooling with another fluid, e.g. Liquid metal, gases or the like can also be made.
  • On the base plate there is a lower part 4 of the mold, which has a recess 5 into which the pouring channel opens for an increasing casting.
  • the middle part 6 of the mold has a slightly conical cross section that opens upwards.
  • an upper mold part 7 is placed, which carries on its outside thermal insulation 8, which is filled with mineral insulation, for example mineral wool, vermiculite or asbestos, and has a sheet metal jacket for protection against mechanical damage.
  • a water-cooled attachment 9 is provided, in which a melting electrode 10 is arranged. Both the base plate 1 and the electrode 10 are connected to a voltage source 11, shown schematically.
  • the melt was then across the electrode in the course of solidification of 1 0 hours heat and indeed initially with a procedurecichte of 1.33 kW / cm 2 and a current density of 12 amperes / cm 2 at the electrode.
  • the block solidified completely after 16 hours, whereupon both the coolant supply to the base plate and to the attachment was interrupted, and at the same time no further heat was supplied via the melting electrode.
  • the block thus obtained was examined with ultrasound and showed no inclusions with substitute defect sizes of around 1 mm in the foot, in the center or in the head.
  • Example 2 The procedure was analogous to Example 1, but the device had no thermal insulation in the upper third of the mold.
  • the block did not have a negatively inclined bottom cone with partially coarse non-metallic inclusions, had hardly any lambda or shadow stripes, and there were no V-segregations and hardly any shrinkage cavities, but non-metallic inclusions with substitute error sizes of around 1 mm were found during the ultrasound test.

Abstract

In the method/device, a metallic melt (12), e.g. molten steel, is introduced into a one- or multi-part ingot mould having a cap (9), in particular a water-cooled head, preferably to just below the cap, whereupon an electrically conductive slag (13), preferably liquefied hot slag, is applied to the surface of the metal, and heat and, if required, further melt is supplied to the melt via an electrode (10), in particular a consumable electrode, of a composition which may correspond essentially to the metallic melt (12), heat, in particular solidification heat, being removed and/or dissipated in a delayed fashion from the mould in its upper region (7) and hence from the solidifying ingot below the cap (9), the lower part of the mould (4), in particular the baseplate (1), preferably being cooled, preferably fluid-cooled, while heat and, if required, molten metal are supplied to the solidifying block via the electrode (10). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken, wobei eine metallische Schmelze, z.B. Stahlschmelze in eine ein- oder mehrteilige Kokille mit Aufsatz eingebracht wird, worauf unter Wärmezufuhr der Block erstarren gelassen wird.The invention relates to a method and an apparatus for the production of blocks, in which a metallic melt, e.g. Steel melt is introduced into a one-part or multi-part mold with an attachment, whereupon the block is allowed to solidify with the addition of heat.

Die Erzeugung schwerer Schmiedeblöcke als Ausgangsprodukt für Schmiedestücke für den Kraftwerksbau stellt eine der größten Herausforderungen für den Stahlwerker dar. Die Anforderungen der Turbinenbauer an Reinheitsgrad und Freiheit von Seigerungen sind auch mit modernen Verfahren nur schwer einzuhalten.The production of heavy forgings as the starting product for forgings for power plant construction represents one of the greatest challenges for the steelworker. The requirements of the turbine builders regarding the degree of purity and freedom from segregation are difficult to meet even with modern processes.

Während Erschmelzung und Schmelzbehandlung in den letzten Jahren durch den Einsatz moderner Pfannenmetallurgieanlagen große Fortschritte erzielt haben, bleibt die Erstarrung im konventionellen Blockguß nach wie vor das am wenigsten zu beeinflussende Glied in der Erzeugungskette.While melting and melting treatment have made great progress in recent years through the use of modern ladle metallurgy systems, solidification in conventional ingot casting remains the least influenced link in the production chain.

Typische Fehlerscheinungen sind der negativ geseigerte Bodenkegel, in vielen Fällen auch mit nichtmetallischen Einschlüssen verunreinigt, Schrumpfungshohlräume, verbunden mit V-Seigerungen in der Blockachse, im Blockschopf die positive Seigerung mit Anreicherungen von C, S und P, schließlich die A- oder h-Seigerungen mit Anreicherungen von S und P. Für die Entstehung dieser Seigerungen gibt es zurzeit noch keine allgemein anerkannte Theorie.Typical defects are the negatively segregated bottom cone, in many cases also contaminated with non-metallic inclusions, shrinkage cavities, connected with V segregations in the block axis, in the block crest the positive segregation with enrichments of C, S and P, and finally the A or h segregations with enrichments of S and P. There is currently no generally accepted theory for the origin of these segregations.

Um nichtmetallische Einschlüsse aus dem Bodenkegel zu vermeiden, müssen bei schweren Blöcken 15 9G:und mehr vom Blockboden abgesetzt werden. Der Anteil des verloreren Kopfes kann bei sehr schweren Blöcken 25 und mehr Prozente betragen. Eine Beeinflussung der Erstarrung ist nur in sehr beschränktem Ausmaß über Änderungen der Blockgeometrie oder des isolierenden Haubeneinsatzes möglich.In order to avoid non-metallic inclusions from the floor cone, 15 9G: and more must be removed from the floor of the block in the case of heavy blocks. The proportion of the lost head can be 25 and more percent in very heavy blocks. It is only possible to influence the solidification to a very limited extent by changing the block geometry or the insulating hood insert.

Diese Fehler können mit dem folgenden Verfahren vermieden werden. In eine herkömmliche Schmiedeblockkokille wird ein wassergekühlter Ring eingesetzt, die Kokille mit Stahl gefüllt, auf den Stahl kommt eine Schichte metallurgisch aktiver Schlacke, in die eine Elektrode eingetaucht wird. Durch Zufuhr elektrischer Energie wird das Schlackenbad so stark erhitzt, daß die Elektrode abschmilzt und während des Erstarrungsprozesses Schrumpfungshohlräume im Block ausgleicht. Durch gezielte Variation der Energiezufuhr kann auch die Erstarrung beeinflußt werden. Blöcke, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, weisen keine negative Bodenseigerung mit den damit verbundenen Nachteilen, keine V-Seigerungen und kaum Schrumpfungshohlräume auf. Dies konnte an mehreren tausend Schmiedeblöcken, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden, bewiesen werden.These errors can be avoided using the following procedure. A water-cooled ring is inserted into a conventional forging block mold, the mold is filled with steel, and a layer of metallurgically active slag is placed on the steel, into which an electrode is immersed. By supplying electrical energy, the slag bath is heated so strongly that the electrode melts and compensates for shrinkage cavities in the block during the solidification process. The solidification can also be influenced by targeted variation of the energy supply. Blocks produced by this method have no negative soil segregation with the associated disadvantages, no V segregation and hardly any shrinkage cavities. This has been demonstrated on several thousand forging blocks that were manufactured using this method.

Von Turbinenherstellern wird nunmehr auch sehr fein verteilten nichtmetallischen Einschlüssen mit Ersatzfehlergrößen um 1 mm bei der Ultraschallprüfung besondere Bedeutung beigemessen. Derartige Fehler konnten mit dem oben angeführten Verfahren nicht mit ausreichender Sicherheit vermieden werden.Turbine manufacturers are now attaching particular importance to very finely divided non-metallic inclusions with substitute defect sizes of around 1 mm in ultrasonic testing. Such errors could not be avoided with sufficient certainty using the above method.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlauben,auch mit Sicherheit Ersatzfehlergrößen um 1 mm zu vermeiden, wobei gleichzeitig kein erhöhter oder kein wesentlich erhöhter Aufwand sowohl von der Energieseite als auch für die Vorrichtungen erforderlich sein soll.The object of the present invention is now to create a method and a device which also make it possible to reliably avoid substitute error sizes by 1 mm, at the same time requiring no increased or no significantly increased effort both on the energy side and for the devices should be.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Blöcken, wobei eine metallische Schmelze, z.B. Stahlschmelze, in eine ein- oder mehrteilige Kokille mit Aufsatz, insbesondere wassergekühlter Haube, vorzugsweise bis unterhalb des Aufsatzes eingebracht wird, worauf eine elektrisch leitende Schlacke,bevorzugt verflüssigte heiße Schlacke auf den Metallspiegel aufgebracht und über eine, insbesondere selbstverzehrende Elektrode aus einer gegebenenfalls der metallischen Schmelze im wesentlichen entsprechenden Zusammensetzung, der Schmelze Wärme und gegebenenfalls weitere Schmelze zugeführt wird, besteht im wesentlichen darin, daß der Kokille in ihrem oberen Bereich und damit dem erstarrenden Block unterhalb des Aufsatzes verzögert Wärme, insbesondere Erstarrungswärme abgeführt und/oder abgeleitet wird, wobei vorzugsweise der untere Teil der Kokille insbesondere die Bodenplatte gekühlt, vorzugsweise fluidgekühlt wird, während dem erstarrenden Block Wärme und gegebenenfalls Metallschmelze über die Elektrode zugeführt'wir.d.The process according to the invention for the production of blocks, wherein a metallic melt, e.g. Melting steel, is introduced into a one-part or multi-part mold with an attachment, in particular a water-cooled hood, preferably to below the attachment, whereupon an electrically conductive slag, preferably liquefied hot slag, is applied to the metal mirror and via a, in particular self-consuming, electrode from a metal, if appropriate Melt essentially corresponding composition, the melt heat and optionally further melt is fed consists essentially in that the mold in its upper region and thus the solidifying block below the cap retards heat, in particular solidification heat, and / or is dissipated, preferably the lower part of the mold, in particular the base plate, is cooled, preferably fluid-cooled, while heat and, if appropriate, molten metal is supplied via the electrode during the solidifying block.

Durch diese gezielte Wärmezufuhr und Wärmeableitung bzw. Kühlung kann erreicht werden, daß der Block schalenweise erstarrt, wobei im Blockkopf die Erstarrung so lange verhindert werden kann, daß keine flaschenhalsartigen Verengungen der bereits erstarrten Schmelze eintreten, wodurch Seigerungen oder Einschlüsse und dgl., welche den oben angeführten Fehler verursachen, vermeidbar sind. Es war nun durchaus überraschend, daß mit einer derartigen gezielten Erstarrung es auch erreicht werden kann, daß diese Fehler, welche teilweise auf nichtmetallische Einschlüsse zurückzuführen sind, durch vermutlicherweise Aufsteigen oder Aufschwimmen diese nichtmetallischen Einschlüsse beseitigt werden können.This targeted supply of heat and heat dissipation or cooling can cause the block to solidify in shells, whereby the solidification in the block head can be prevented so long that no bottle-neck-like constrictions of the already solidified melt occur, causing segregations or inclusions and the like, which the cause errors mentioned above, are avoidable. It was now quite surprising that with such a targeted solidification it can also be achieved that these errors, which are partly due to non-metallic inclusions, can presumably be eliminated by ascending or floating these non-metallic inclusions.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Schlacke Wärme zugeführt mit einer Leistungsdichte von 0,4 bis 2,0, insbesondere 0,5 bis 2,0 kW/cm2 und einer Stromdichte von 8 bis 25 A/cm2jeweils an der Elektrode. Damit läßt sich erreichen, daß in der Schlacke zwei sich überlagernde Kräfte auftreten, wobei die thermisch bedingte Kraft eine Badbewegung in der Weise bewirkt, daß die Schlacke unterhalb der Elektrode aufsteigt, an der Oberfläche zur Haubenaußenseite sich bewegt und sodann die nunmehr abgekühlte Schlacke an die Oberfläche der Metallschmelze kommt und damit abkühlt. Die vorteilhafte Schlackenbewegung, welche durch die bevorzugt größere Lorenzkraft bewirkt wird, verläuft etwa gegensinnig in den Block hinein gerichtet, und zwar sinkt die heiße Schlacke unterhalb der Elektrode bis zur Metalloberfläche, gibt ihre Wärme an den Metallspiegel ab und bewegt sich hierauf zum Rand des Aufsatzes, steigt dort entlang der Wand hoch, und die abgekühlte Schlacke bewegt sich an der Oberfläche des Schlackenspiegels wieder zur Elektrode. Dadurch entsteht weiters ein Deckel aus erstarrter Schlacke, welcher ebenfalls erwünscht ist, da eine thermische Isolierung erreicht wird. Mit einer derartigen Schlackenbewegung wird weiters auch ein flaschenartiges Einschnüren des Blockes beim Erstarren vermieden.According to a further feature of the present invention, heat is supplied to the slag with a power density of 0.4 to 2.0, in particular 0.5 to 2.0 kW / cm 2 and a current density of 8 to 25 A / cm 2 in each case Electrode. It can be achieved that two superimposed forces occur in the slag, the thermally induced force causing a bath movement in such a way that the slag rises below the electrode, moves on the surface to the outside of the hood and then the cooled slag to the Surface of the molten metal comes and cools down. The advantageous slag movement, which is caused by the preferably larger Lorenz force, runs approximately in the opposite direction into the block, namely the hot slag sinks below the electrode to the metal surface, releases its heat to the metal mirror and then moves to the edge of the attachment , rises up there along the wall and the cooled slag moves back to the electrode on the surface of the slag level. This also creates a lid made of solidified slag, which is also desirable because thermal insulation is achieved. With such a slag movement, a bottle-like constriction of the block during solidification is also avoided.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Blöcken mit einer Kokilleinsbesondere mehrteiligen Kokille, die einen gegebenenfalls flüssigkeitsgekühlten, Aufsatz aufweist, in welchen eine insbesondere selbstverzehrenoe Elektrode ragt, die mit einem Pol einer Spannungsouelle verbunden ist, während eine weitere Elektrode und/oder der Bodenbereich, insbesondere die Bodenplatte der Kokille mit einem weiteren Pol der Spannungsquelle verbunden ist, besteht im wesentlichen darin, daß die Kokille in ihrem oberen Bereich unterhalb des Aufsatzes thermisch isolierend ist, insbesondere eine thermische Isolierung, vorzugsweise an der Außenwand der Kokille aufweist, die sich bevorzugt über ein Drittel der Höhe der Kokille ohne Aufsatz erstreckt und daß vorzugsweise die Bodenplatte kühlbar, insbesondere fluidkühlbar ist.The inventive device for producing metallic blocks having a Kokilleinsbesondere multi-part mold, which comprises an optionally liquid cooled articles, in which a particular selbstverzehrenoe electrode projects, which is p with a pole of an S coupled annungsouelle, while a further electrode and / or the bottom area , especially the Bottom plate of the mold is connected to another pole of the voltage source, consists essentially in that the mold is thermally insulating in its upper region below the attachment, in particular has thermal insulation, preferably on the outer wall of the mold, which is preferably over a third the height of the mold extends without an attachment and that preferably the base plate can be cooled, in particular fluid-cooled.

Durch die thermische Isolierung der Kokille unterhalb ihres gekühlten Aufsatzes kann nun erreicht werden, daß der Block das erwünschte Erstarrungsverhalten aufweist, wobei durch eine fluidgekühlte Bodenplattedas bevorzugte Erstarren des Blockfußes noch weiter gefördert werden kann. Eine derartige Einrichtung ist besonders einfach und es war auch nicht naheliegend, sie so zu konzipieren, da an einem Block unterschiedliche scheinbar zueinander entgegengesetzte Wirkungen erreicht werden, und zwar Zuführung von Wärme, verzögertes Abkühlen und bevorzugtes Abkühlen.The thermal insulation of the mold below its cooled attachment can now be used to ensure that the block has the desired solidification behavior, and the preferred solidification of the block base can be further promoted by a fluid-cooled base plate. Such a device is particularly simple and it was also not obvious to design it in such a way, since different effects appearing to be opposite to one another are achieved on a block, namely supplying heat, delayed cooling and preferential cooling.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist bei einer mehrteiligen Kokille im wesentlichen der gesamte obere Teil derselben eine thermische Isolierung auf.According to a further feature of the present invention, in the case of a multi-part mold, essentially the entire upper part thereof has thermal insulation.

Schließlich ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform bevorzugt und verstärkt die Effekte der unterschiedlichen Wärmeabfuhr, wenn die Kokille zu ihrem unteren, insbesondere der Bodenplatte zugeordneten Bereich hin eine höhere Wandstärke aufweist, als zu ihrem oberen Bereich hin. Die höhere Wandstärke im unteren Bereich bewirkt infolge der höheren Masse ein höheres Wärmeaufnahmevermögen, darüber hinaus ist die Kontaktfläche mit der Bodenplatte erhöht, während die geringere Wanddicke im oberen Bereich ein vermindertes Wärmeschluckvermögen bewirkt.Finally, according to a further embodiment, it is preferred and reinforces the effects of the different heat dissipation if the mold has a greater wall thickness towards its lower region, in particular one assigned to the base plate, than towards its upper region. The higher wall thickness in the lower area results in a higher heat absorption capacity due to the higher mass, in addition the contact area with the base plate is increased, while the lower wall thickness in the upper area results in a reduced heat absorption capacity.

Im folqenden wird die Erfindung anhand der Beispiele und der Zeichnung, in welcher eine Kokille mit Blockkopfheizung dargestellt ist, näher erläutert.In the folqenden the invention is explained in more detail using the examples and the drawing, in which a mold with block head heating is shown.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken weist eine Bodenplatte 1 auf, die über Wasserzu- und -ableitungen 2, 3 mit Kühlwasser versorgt wird, eine Kühlung mit einem anderen Fluid z.B. Flüssigmetall, Gase od. dgl. kann ebenfalls erfolgen. Auf der Bodenplatte liegt ein unterer Teil 4 der Kokille auf, welcher eine Ausnehmung 5 besitzt, in welche der Gießkanal für einen steigenden Guß mündet. Der mittlere Teil 6 der Kokille weist einen leicht konischen nach oben sich öffnenden Querschnitt auf. Auf diesem Kokillenteil 6 ist ein oberer Kokillenteil 7 aufgesetzt, der an seiner Außenseite eine thermische Isolierung 8 trägt, die mit einer mineralischen Isolierungbeispielsweise Mineralwolle, Vermiculit oder Asbest gefüllt ist, und einen Blechmantel zum Schutz gegen mechanische Beschädigung aufweist. Weiters ist ein wassergekühlter Aufsatz 9 vorgesehen, in welchem eine abschmelzende Elektrode 10 angeordnet ist. Sowohl die Bodenplatte 1 als auch die Elektrode 10 sind mit einer schematisch dargestellten Spannungsquelle 11 verbunden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, reicht die Metallschmelze 12 nicht bis zum Aufsatz 9, sondern es befindet sich zwischen Aufsatz und Metallschmelze eine erschmolzene Schlacke 13.The device for producing blocks shown schematically in the drawing has a base plate 1, which is supplied with cooling water via water supply and discharge lines 2, 3, cooling with another fluid, e.g. Liquid metal, gases or the like can also be made. On the base plate there is a lower part 4 of the mold, which has a recess 5 into which the pouring channel opens for an increasing casting. The middle part 6 of the mold has a slightly conical cross section that opens upwards. On this mold part 6, an upper mold part 7 is placed, which carries on its outside thermal insulation 8, which is filled with mineral insulation, for example mineral wool, vermiculite or asbestos, and has a sheet metal jacket for protection against mechanical damage. Furthermore, a water-cooled attachment 9 is provided, in which a melting electrode 10 is arranged. Both the base plate 1 and the electrode 10 are connected to a voltage source 11, shown schematically. As can be seen from the drawing, the molten metal 12 does not reach the top 9, but there is a melted slag 13 between the top and the molten metal.

Beispiel 1:Example 1:

In einer Vorrichtung gemäß der Zeichnung wurden 36 t einer Schmelze folgender chemischer Zusammensetzung in Gew.-% C 0,27, S 0,001, P 0,003, Mn 0,40, Cr 1,32, Mo 0,44, Ni 2,64, V 0,05 und danach eine Elektrode mit einem Durchmesser von 300 mm eingebracht. Auf die Metallschmelze wurde sodann eine flüssige, erschmolzene Schlacke aufgebracht, worauf der Aufsatz in die Schlacke eingetaucht wurde, wobei ein Eintauchen desselben in die Metallschmelze vermieden wurde. Sodann wurde eine Elektrode mit einem Durchmesser von 300 mm in die Schlacke eingetaucht. Der Schmelze wurde sodann über die Elektrode im Laufe des Erstarrens von 10 Stunden Wärme und zwar anfänglich mit einer Leistungscichte von 1,33 kW/cm2 und einer Stromdichte von 12 Ampere/cm2 an der Elektrode zugeführt. Der Block war nach 16 Stunden vollkommen erstarrt, worauf sowohl die Kühlmittelzufuhr zur Bodenplatte als auch zum Aufsatz unterbrochen wurde, und gleichzeitig nicht weitere Wärme über die abschmelzende Elektrode zugeführt wurde. Der so erhaltene Block wurde mit Ultraschall geprüft und wies weder im Fuß noch im Zentrum,noch im Kopf Einschlüsse mit Ersatzfehlergrößen um 1 mm auf.In a device according to the drawing, 36 t of a melt of the following chemical composition in wt .-% C 0.27, S 0.001, P 0.003, Mn 0.40, Cr 1.32, Mo 0.44, Ni 2.64, V 0.05 and then an electrode with a diameter of 300 mm. A liquid, molten slag was then applied to the molten metal, whereupon the attachment was immersed in the slag, avoiding immersion thereof in the molten metal. An electrode with a diameter of 300 mm was then immersed in the slag. The melt was then across the electrode in the course of solidification of 1 0 hours heat and indeed initially with a Leistungscichte of 1.33 kW / cm 2 and a current density of 12 amperes / cm 2 at the electrode. The block solidified completely after 16 hours, whereupon both the coolant supply to the base plate and to the attachment was interrupted, and at the same time no further heat was supplied via the melting electrode. The block thus obtained was examined with ultrasound and showed no inclusions with substitute defect sizes of around 1 mm in the foot, in the center or in the head.

Beispiel 2:Example 2:

Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch hatte die Vorrichtung keine thermische Isolierung im oberen Drittel der Kokille. Der Block wies zwar keinen negativ geseigerten Bodenkegel mit teilweise groben nichtmetallischen Einschlüssen auf, besaß kaum Lambda- oder Schattenstreifen, und es waren.keine V-Seigerungen und kaum Schwindungshohlräume vertreten, jedoch bei der Ultraschallprüfung konnten nichtmetallische Einschlüsse mit Ersatzfehlergrößen um 1 mm festgestellt werden.The procedure was analogous to Example 1, but the device had no thermal insulation in the upper third of the mold. The block did not have a negatively inclined bottom cone with partially coarse non-metallic inclusions, had hardly any lambda or shadow stripes, and there were no V-segregations and hardly any shrinkage cavities, but non-metallic inclusions with substitute error sizes of around 1 mm were found during the ultrasound test.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Blöcken, wobei eine metallische Schmelze (12), z.B. Stahlschmelze, in eine ein- oder mehrteilige Kokille mit Aufsatz (9), insbesondere wassergekühlter Haube, vorzugsweise bis unterhalb des Aufsatzes eingebracht wird, worauf eine elektrisch leitende Schlacke (13), bevorzugt verflüssigte heiße Schlakke auf den Metallspiegel aufgebracht, und über eine insbesondere selbstverzehrende Elektrode (10) aus einer, gegebenenfalls der metallischen Schmelze (12) im wesentlichen entsprechenden Zusammensetzung der Schmelze Wärme und gegebenenfalls weitere Schmelze zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokille in ihrem oberen Bereich (7) und damit dem erstarrenden Block unterhalb des Aufsatzes (9) verzögert Wärme, insbesondere Erstarrungswärme abgeführt und/oder abgeleitet wird, wobei vorzugsweise der untere Teil der Kokille (4), insbesondere die Bodenplatte (1) gekühlt, vorzugsweise fluidgekühlt wird, während dem erstarrenden Block Wärme und gegebenenfalls Metallschmelze über die Elektrode (10) zugeführt wird.Process for the production of blocks, wherein a metallic melt (12), e.g. Molten steel is introduced into a one-part or multi-part mold with attachment (9), in particular water-cooled hood, preferably to below the attachment, whereupon an electrically conductive slag (13), preferably liquefied hot slag, is applied to the metal mirror, and via a self-consuming one Electrode (10) is fed from a composition of the melt which is essentially corresponding to the metallic melt (12) and heat and optionally further melt, characterized in that the mold in its upper region (7) and thus the solidifying block below the attachment ( 9) heat is delayed, in particular solidification heat is dissipated and / or dissipated, preferably the lower part of the mold (4), in particular the base plate (1) being cooled, preferably fluid-cooled, during the solidifying block heat and possibly metal melt via the electrode (10 ) is supplied. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schlacke (13) Wärme mit einer Leistungsdichte von zumindest 0,4 bis 2,0 kW/cm2 und Stromdichte 8 bis 25 A/cm2 jeweils an der Elektrode eingebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid slag (13) heat is introduced at a power density of at least 0.4 to 2.0 kW / cm 2 and current density 8 to 25 A / cm 2 at the electrode. 3. Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Blöcken mit einer Kokille, insbesondere mehrteiligen Kokille, die einen, gegebenenfalls flüssigkeitsgekühlten Aufsatz (9) aufweist, in welchen eine, insbesondere selbstverzehrende Elektrode (10) ragt, die mit einem Pol einer Spannungsquelle (11) verbunden ist, während eine weitere Elektrode und/oder der Bodenbereich der Kokille, insbesondere deren Bodenplatte (1) mit einem weiteren Pol der Spannungsquelle (11) verbunden ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille, vorzugsweise in ihren oberen Bereich (7) unterhalb des Aufsatzes (9) thermisch isolierend ist, insbesondere eine thermische Isolierung (8), vorzugsweise an der Außenwandung der Kokille aufweist, die sich bevorzugt über ein Drittel der Höhe der Kokille ohne Aufsatz erstreckt, und daß vorzugsweise die Bodenplatte (1) kühlbar, insbesondere fluidkühlbar ist.3. Device for the production of metallic blocks with a mold, in particular a multi-part mold, which has an optionally liquid-cooled attachment (9) in which a, in particular self-consuming electrode (10) protrudes, which is connected to a pole of a voltage source (11) , while a further electrode and / or the bottom region of the mold, in particular the bottom plate (1) thereof, has a Another pole of the voltage source (11) is connected, in particular for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that the mold, preferably in its upper region (7) below the attachment (9), is thermally insulating, in particular thermal insulation (8), preferably on the outer wall of the mold, which preferably extends over a third of the height of the mold without an attachment, and that preferably the base plate (1) can be cooled, in particular fluid-cooled. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrteiligen Kokille im wesentlichen der gesamte obere Teil (7) der Kokille eine thermische Isolierung (8) aufweist.4. The device according to claim 3, characterized in that in a multi-part mold essentially the entire upper part (7) of the mold has a thermal insulation (8). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille in ihrem unteren Bereich (4) bzw. ihrem unteren Bereich (4) zugewandt, eine höhere Wandstärke aufweist als in ihrem oberen Bereich (7) bzw. ihrem oberen Bereich (7) zugewandt.5. The device according to claim 4, characterized in that the mold facing in its lower region (4) or its lower region (4) has a higher wall thickness than in its upper region (7) or its upper region (7) facing.
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