EP2440347B1 - Verfahren und vorrichtung zum umschmelzen von metall in einem elektroofen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum umschmelzen von metall in einem elektroofen Download PDF

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EP2440347B1
EP2440347B1 EP10734056.4A EP10734056A EP2440347B1 EP 2440347 B1 EP2440347 B1 EP 2440347B1 EP 10734056 A EP10734056 A EP 10734056A EP 2440347 B1 EP2440347 B1 EP 2440347B1
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EP
European Patent Office
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heating
crucible
ingot base
ingot
cooling
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EP10734056.4A
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EP2440347A1 (de
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Ulrich Biebricher
Michael Protzmann
Gerhard BRÜCKMANN
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ALD Vacuum Technologies GmbH
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ALD Vacuum Technologies GmbH
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Publication date
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/06—Melting-down metal, e.g. metal particles, in the mould
    • B22D23/10—Electroslag casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B22D27/045—Directionally solidified castings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/18—Electroslag remelting

Definitions

  • the invention relates to a method for remelting metal in an electric furnace, wherein the material electrodes are melted by forming a slag bath and solidifies the molten metal of the material electrodes in a crucible means as a result of cooling in block form, such that a by a progressive solidification of a block foot ago Forms block growth, wherein for influencing the cooling process, a heating of the block foot takes place. Furthermore, the invention relates to a device for heating a block base during the remelting of metal in an electric furnace.
  • the crucible bottom can be heated by crucible means which are used in stationary crucibles.
  • crucible means which are used in stationary crucibles.
  • a heat transfer medium such as water or oil used.
  • the tempering of the block mass in the crucible is therefore indirectly, since first the heat transfer medium must be heated to the desired temperature via a suitable energy source and a heat transfer via the bottom plate of the crucible bottom takes place on the block base.
  • the known type of heating proves to be relatively sluggish, so that in particular hardly desired temperature profiles in the temperature control of the block foot can be achieved.
  • shrinkage of the block foot in the area of the blockfoot surface is also to be noted, so that the block foot is often not in direct contact with the bottom plate in the entire area of its surface.
  • the bottom plate is formed for the purpose of good heat transfer from copper or a copper alloy, so that the temperature of the bottom plate is already limited by material to about 200 ° C. The result is therefore It can be assumed that, on the one hand, only low temperature gradients and, on the other hand, only a relatively small increase in the temperature of the block base are possible by means of conventional block base heating.
  • a device for heating a block foot of a solidified in a crucible by cooling a molten metal of a material electrode block is known.
  • the known device in a crucible bottom on a heating device which is permanently disposed in the crucible bottom and in which the heating of the block foot is indirectly via the heating of a bottom plate of the crucible bottom.
  • the invention is therefore based on the object to propose a method and a device for Blockfußbenningung that allows both an increased temperature gradient and an increase in the maximum possible heating of the block foot.
  • inventive method has the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the invention makes it possible to limit the minimum surface temperature in the area of the block foot or of a negative temperature gradient in order to counteract undesired crack formation in the block surface during cooling.
  • the invention can be equally advantageously used in stationary and sliding block or block exhaust systems, especially when an immediate action on an end face of the block foot takes place.
  • a particularly advantageous variant of the method according to the invention is to pressurize the block base for heating by means of a burner device which uses gas or oil, for example, as an energy carrier.
  • a burner device which uses gas or oil, for example, as an energy carrier.
  • the particular advantage of such a burner device is that, on the one hand, the burner temperature is very accurately adjustable and the other temperature changes the burner temperature in no time by simply controlling the supply of the energy carrier or by a distance control to control the distance of the burner device relative to the block foot quickly feasible are.
  • the block base is subjected to electrical energy
  • a corresponding heating device can be embodied in a very compact manner and thus can also be easily integrated into the crucible bottom if required.
  • an inductively heatable contact plate can be used, which is brought against the end face of the block foot to the plant.
  • a heat transfer flow such that, for example, a heated fluid flow, so for example air or water, is directed directly against the block foot.
  • the heating of the block base takes place in such a way that a defined temperature distribution is established via the block foot cross section, so that, for example, in the outer edge regions of the block foot, which cool more strongly than inner regions of the block foot, a higher or lower temperature is applied as required can.
  • the block base when the block base is acted on by means of a burner device, it may prove advantageous if the heating of the block base takes place in a reducing atmosphere in order to reduce, for example, carburizing, scaling or nitriding of block foot edge regions.
  • an initially closed crucible bottom can be opened to form the recess, in order subsequently to be able to control the cooling by the direct heating of the end face.
  • the device according to the invention has the features of claim 10.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the crucible device has a jacket wall and a crucible bottom which is provided with a recess for direct heating by means of a heating device such that the heating energy generated by the heating device is introduced directly into the material of the block foot.
  • the heating device can be designed as a burner device or contact device for introducing current into the block base.
  • the heating device is also possible to design the heating device as a radiator device in order to enable a non-contact entry of heat into the block base.
  • the heating device is designed as convection heating, for example, by a nozzle flow, which directs a heated fluid flow to discretely defined areas of the block foot, for example, a waste heat stream can be used to realize the heating device, elsewhere in the process of Elektroschlackeumschmelzens or independently in the Area of the plant technology of a steelworks becomes available.
  • the heating device is formed independently of the crucible bottom.
  • the effectiveness of the heating device can be further increased by being arranged in a heating chamber adjoining the crucible bottom, which, in particular in the case where the heating chamber is designed as a process chamber, adjusts a defined process atmosphere within the heating chamber, thus for example the setting of a reducing atmosphere, allows.
  • the device according to the invention can be used particularly advantageously in connection with a sliding block installation, in which, due to the partial removal of the block base from the slag bath, a relative stronger and faster cooling of the block foot takes place than with a standard crucible.
  • Fig. 1 shows a crucible device 10, as used in an electric furnace in the electroslag remelting process not shown here, designed as a stationary crucible.
  • the crucible device 10 has, in particular Fig. 3 shows a cup-shaped crucible vessel 11 with a jacket wall 12 and a crucible bottom 13.
  • the jacket wall 12 is double-walled with a vessel inner wall 14 and a vessel outer wall 15, between which a jacket chamber 16 is formed, which serves for receiving a tempering, such as water or oil.
  • the crucible bottom 13 has a bottom plate 17, which is provided in its center with a recess 18. Below the bottom plate 17 and at the in Fig. 3 shown heating configuration in concentric alignment with a central longitudinal axis 19 of the crucible vessel 11 is located a heating device 20 with a arranged on a removable support 21 of a changing device 35 burner head 22 formed as a burner device heating device 20th
  • the heating device 20 is located in the in Fig. 3 illustrated heating configuration within a heating chamber 23, which is formed in the present case as a substructure of the crucible vessel 11.
  • the change carrier 21 is formed as a arranged on a rail assembly 24 chassis and along the rail assembly 24 of a in Fig. 1 shown cooling position in the in Fig. 3 shown heating position in which the burner head 22 is disposed below the recess 18 that, as indicated by the arrows in Fig. 3 indicated a direct admission of an in Fig. 3 merely indicated block foot 26 or an end face 27 of the block foot 26 can be made with fuel gas 25.
  • the heating chamber 23 may be provided with door devices, so that a process atmosphere independent of the environment can be generated within the heating chamber 23.
  • Fig. 2 shows a on the removable carrier 21 of the changing device 35 during the in Fig. 1 illustrated cooling phase in exchange with the heating device 20 in the recess 18 of the bottom plate 17 arranged bottom closure plate 29, which is arranged outside the crucible 10 during the heating phase.
  • the bottom closure plate 29, which is preferably provided with a cooling device for promoting cooling, is inserted into the recess 18 ( FIG. 3) by means of the lifting mechanism 30 arranged on the carrier 21. Fig. 3 ) used.
  • the crucible bottom 13 is provided with a cooling device 31, such that the bottom plate 17 together with a substantially congruent wall plate 32 defines an annular cooling or tempering chamber 33 around the recess 18 around. If necessary, the cooling device 31 allows an even greater concentration of the heat input onto the central region of the block base 26.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzen von Metall in einem Elektroofen, bei dem Materialelektroden durch Ausbildung eines Schlackebades aufgeschmolzen werden und das aufgeschmolzene Metall der Materialelektroden in einer Tiegeleinrichtung infolge Abkühlung in Blockform erstarrt, derart, dass sich durch einen fortschreitenden Erstarrungsvorgang von einem Blockfuß her ein Blockwachstum ausbildet, wobei zur Beeinflussung des Abkühlvorgangs eine Beheizung des Blockfußes erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Beheizung eines Blockfußes beim Umschmelzen von Metall in einem Elektroofen.
  • Beim Elektroschlackeumschmelzverfahren werden Materialelektroden zur Herstellung von Materialblöcken umgeschmolzen, wobei letztere als Halbzeug zur Herstellung von Bauteilen hoher Werkstoffgüte, wie beispielsweise Schmiedestücke für den Einsatz in Kraftwerken, die höchste Bauteilsicherheit gewährleisten müssen, dienen. Hinsichtlich der dabei zum Einsatz kommenden Anlagen bzw. Verfahren unterscheidet man zwischen sogenannten Gleittiegel- oder Blockabzugsanlagen, bei denen die Tiegeleinrichtung, in der die durch Schmelzen der Elektroden erzeugten Blöcke erstarren, mit einem unabhängig oder auch zusammen mit einer Tiegelwandung verfahrbaren Tiegelboden versehen sind, um die Blöcke quasi als kontinuierlichen Strang herzustellen. Bei dem sogenannten Standtiegelverfahren erfolgt das Umschmelzen der Materialelektroden in einen in seiner Längenabmessung festgelegten Block, wobei die dabei zum Einsatz kommende Tiegeleinrichtung mit einem festen Tiegelboden versehen ist.
  • Um den für die Werkstoffgüte des Blocks wesentlichen Verlauf des Abkühlungsvorgang insbesondere im Bereich des durch das untere Ende des Blocks gebildeten Blockfußes steuern zu können, ist es bekannt, den Tiegelboden von Tiegeleinrichtungen, die bei Standtiegelanlagen zum Einsatz kommen, beheizbar auszuführen. Hierbei erfolgt eine indirekte Temperierung einer Bodenplatte des Tiegelbodens, die mit dem Block in Berührung steht. Zur Temperierung wird dabei ein Wärmeträgermedium, wie beispielsweise Wasser oder Öl, eingesetzt.
  • Die Temperierung der Blockmasse im Tiegel erfolgt demnach indirekt, da zunächst das Wärmeträgermedium über einen geeigneten Energieträger auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden muss und ein Wärmeübergang über die Bodenplatte des Tiegelbodens auf den Blockfuß erfolgt. Hierdurch erweist sich die bekannte Art der Beheizung als relativ träge, so dass insbesondere kaum gewünschte Temperaturprofile bei der Temperierung des Blockfußes erzielbar sind. Insbesondere ist auch eine Schrumpfung des Blockfußes im Bereich der Blockfußoberfläche festzustellen, so dass sich der Blockfuß häufig nicht im gesamten Bereich seiner Oberfläche in direktem Kontakt mit der Bodenplatte befindet.
  • Weiterhin ergibt sich ein besonderes Problem dadurch, dass die Bodenplatte zum Zwecke einer guten Wärmeübertragung aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung gebildet ist, so dass die Temperatur der Bodenplatte bereits materialbedingt auf ca. 200°C begrenzt ist. Im Ergebnis ist daher davon auszugehen, dass zum einen vermittels der konventionellen Blockfußbeheizung lediglich geringe Temperaturgradienten und zum anderen auch nur eine relativ geringe Temperaturerhöhung des Blockfußes möglich sind.
  • Aus der FR 2 584 321 A1 ist eine Vorrichtung zur Beheizung eines Blockfußes eines in einer Tiegeleinrichtung durch Abkühlung eines aufgeschmolzenen Metalls einer Materialelektrode erstarrenden Blocks bekannt. Hierzu weist die bekannte Vorrichtung in einem Tiegelboden eine Beheizungseinrichtung auf, die permanent im Tiegelboden angeordnet ist und bei der die Beheizung des Blockfußes mittelbar über die Beheizung einer Bodenplatte des Tiegelbodens erfolgt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Blockfußbeheizung vorzuschlagen, das bzw. die sowohl einen erhöhten Temperaturgradienten als auch eine Erhöhung der maximal möglichen Aufheizung des Blockfußes ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umschmelzen von Metall in einem Elektroofen, bei dem Materialelektroden zur Ausbildung eines Schlackebads aufgeschmolzen werden und das aufgeschmolzene Metall in einer Tiegeleinrichtung infolge Abkühlens in Blockform erstarrt, derart, dass sich durch einen fortschreitenden Erstarrungsfortgang von einem Blockfuß her ein Blockwachstum ausbildet, erfolgt die Beheizung des Blockfußes zur Beeinflussung des Erstarrungsvorgangs durch unmittelbare Beaufschlagung des Blockfußes mit Energie.
  • Eine derartige unmittelbare Energiebeaufschlagung ermöglicht zum einen eine Erhöhung des Gradienten beim Aufheizen des Blockfußes und zum anderen eine Erhöhung der maximal möglichen Blockfußtemperatur.
  • Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass sich vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine wesentlich effektivere Möglichkeit der Beeinflussung des Erstarrungsfortgangs während des Blockwachstums ergibt. Insbesondere wenn man bedenkt, dass der Erstarrungsfortgang durch Wandern einer Erstarrungsfront mit zunehmender Entfernung vom Blockfuß erfolgt. Durch eine Veränderung des Temperaturniveaus bzw. des Temperaturprofils im Bereich des Blockfußes lässt sich somit also auch die Gefügeausbildung bei der Erstarrung des Blocks in weiterer Entfernung vom Blockfuß beeinflussen. Somit wird also durch die unmittelbare Beheizung des Blockfußes eine Beeinflussung des Blockgefüges auch an Stellen möglich, die in relativ weiter Entfernung vom eigentlichen Blockfuß liegen. Hierin zeigt sich die wesentliche Bedeutung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine Begrenzung der minimalen Oberflächentemperatur im Bereich des Blockfußes bzw. eines negativen Temperatutgradienten, um einer unerwünschten Rissbildung in der Blockoberfläche bei der Abkühlung entgegenzuwirken.
  • Die Erfindung lässt sich gleichermaßen vorteilhaft bei Stand- wie Gleittiegel- oder Blockabzugsanlagen einsetzen, insbesondere dann, wenn eine unmittelbare Beaufschlagung einer Stirnfläche des Blockfußes erfolgt.
  • Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Blockfuß zur Beheizung vermittels einer Brennereinrichtung zu beaufschlagen, die beispielsweise als Energieträger Gas oder Öl verwendet. Der besondere Vorteil einer solchen Brennereinrichtung liegt darin, dass zum einen die Brennertemperatur sehr genau einstellbar ist und zum andern Temperaturänderungen der Brennertemperatur in kürzester Zeit durch einfache Regelung der Zufuhr des Energieträgers oder auch durch eine Abstandsregelung zur Regelung des Abstands der Brennereinrichtung gegenüber dem Blockfuß schnell durchführbar sind.
  • Wenn gemäß einer alternativen Variante der Blockfuß mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, ergibt sich der besondere Vorteil, dass eine entsprechende Beheizungseinrichtung sehr kompakt ausführbar und somit bei Bedarf auch leicht in den Tiegelboden integrierbar ist. Beispielsweise kann eine induktiv beheizbare Kontaktplatte verwendet werden, die gegen die Stirnfläche des Blockfußes zur Anlage gebracht wird.
  • Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, den Blockfuß mit einer Wärmeträgerströmung zu beaufschlagen, derart, dass beispielsweise eine aufgeheizte Fluidströmung, also etwa Luft oder Wasser, unmittelbar gegen den Blockfuß gerichtet wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beheizung des Blockfußes derart erfolgt, dass sich über den Blockfußquerschnitt eine definierte Temperaturverteilung einstellt, so dass beispielsweise in den Außenrandbereichen des Blockfußes, die stärker abkühlen als innere Bereiche des Blockfußes, je nach Bedarf eine höhere oder niedrigere Temperaturbeaufschlagung erfolgen kann.
  • Insbesondere bei einer Beaufschlagung des Blockfußes vermittels einer Brennereinrichtung kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Beheizung des Blockfußes in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgt, um beispielsweise eine Aufkohlung, Verzunderung oder Aufnitrierung von Blockfußrandbereichen zu vermindern.
  • Nach einer vorhergehenden Abkühlung bzw. Erstarrung des Blockfußes kann eine anfangs geschlossener Tiegelboden zur Ausbildung der Ausnehmung geöffnet werden, um anschließend durch die unmittelbare Beheizung der Stirnfläche die Abkühlung im weiteren steuern zu können.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 10 auf. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beheizung eines Blockfußes eines beim Elektroschlackeumschmelzverfahren in einer Tiegeleinrichtung durch Abkühlung eines aufgeschmolzenen Metalls erstarrenden Blocks weist die Tiegeleinrichtung eine Mantelwandung und einen Tiegelboden auf, der zur unmittelbaren Beheizung vermittels einer Beheizungseinrichtung mit einer Ausnehmung versehen ist, derart, dass die durch die Beheizungseinrichtung erzeugte Heizenergie direkt in das Material des Blockfußes eingeleitet wird.
  • Die Beheizungseinrichtung kann als Brennereinrichtung oder Kontakteinrichtung zur Einleitung von Strom in den Blockfuß ausgebildet sein.
  • Alternativ ist es auch möglich, die Beheizungseinrichtung als Strahlereinrichtung auszubilden, um einen berührungslosen Eintrag von Wärme in den Blockfuß zu ermöglichen.
  • Wenn die Beheizungseinrichtung als Konvektionsheizung ausgebildet ist, beispielsweise durch eine Düsenströmung, die einen beheizten Fluidstrom an diskret definierte Bereiche des Blockfußes richtet, kann zur Realisierung der Beheizungseinrichtung beispielsweise auch ein Abwärmestrom verwendet werden, der an anderer Stelle beim Prozess des Elektroschlackeumschmelzens oder auch unabhängig davon im Bereich der Anlagentechnik eines Stahlwerkes frei wird, genutzt werden.
  • Um insbesondere eine wahlweise Verwendung der Beheizungseinrichtung an ein und derselben Tiegeleinrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Beheizungseinrichtung unabhängig vom Tiegelboden ausgebildet ist.
  • Die Effektivität der Beheizungseinrichtung kann noch dadurch erhöht werden, dass sie in einer an den Tiegelboden anschließenden Heizkammer angeordnet ist, die insbesondere in dem Fall, dass die Heizkammer als Prozesskammer ausgebildet ist, eine Einstellung einer definierten Prozessatmosphäre innerhalb der Heizkammer, also beispielsweise die Einstellung einer reduzierenden Atmosphäre, ermöglicht.
  • Wenn die Tiegeleinrichtung im Bereich des Tiegelbodens mit einer Blockfußisolierung versehen ist, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Gleittiegelanlage verwenden, bei der grundsätzlich aufgrund der teilweise großen Entfernung des Blockfußes von dem Schlackebad eine relativ stärkere und schnellere Abkühlung des Blockfußes erfolgt als bei einer Standtiegelanlage.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Variante des Verfahrens und der Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Tiegeleinrichtung für eine Standtiegelanlage mit einer an einem Tiegelboden angeordneten Wechseleinrichtung in isometrischer Darstellung während der Abkühlphase;
    Fig. 2
    die in Fig. 1 dargestellte Tiegeleinrichtung während der Beheizungsphase;
    Fig. 3
    die in Fig. 2 dargestellte Tiegeleinrichtung in Längsschnittdarstellung.
  • Fig. 1 zeigt eine Tiegeleinrichtung 10, wie sie an einem hier nicht näher dargestellten, als Standtiegelanlage ausgeführten Elektroofen im Elektroschlackeumschmelzverfahren zum Einsatz kommt. Die Tiegeleinrichtung 10 weist, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ein becherförmig ausgebildetes Tiegelgefäß 11 mit einer Mantelwandung 12 und einem Tiegelboden 13 auf. Die Mantelwandung 12 ist doppelwandig ausgeführt mit einer Gefäßinnenwand 14 und einer Gefäßaußenwand 15, zwischen denen eine Mantelkammer 16 ausgebildet ist, die zur Aufnahme eines Temperiermediums, wie beispielsweise Wasser oder Öl, dient.
  • Der Tiegelboden 13 weist eine Bodenplatte 17 auf, die in ihrer Mitte mit einer Ausnehmung 18 versehen ist. Unterhalb der Bodenplatte 17 und bei der in Fig. 3 dargestellten Beheizungskonfiguration in konzentrischer Ausrichtung zu einer Mittellängsachse 19 des Tiegelgefäßes 11 befindet sich eine Beheizungseinrichtung 20 mit einem auf einem Wechselträger 21 einer Wechselvorrichtung 35 angeordneten Brennerkopf 22 der als Brennereinrichtung ausgebildeten Beheizungseinrichtung 20.
  • Die Beheizungseinrichtung 20 befindet sich in der in Fig. 3 dargestellten Beheizungskonfiguration innerhalb einer Heizkammer 23, die im vorliegenden Fall als Unterbau des Tiegelgefäßes 11 ausgebildet ist.
  • Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, ist der Wechselträger 21 als ein auf einer Schienenanordnung 24 angeordnetes Chassis ausgebildet und längs der Schienenanordnung 24 aus einer in Fig. 1 dargestellten Kühlposition in die in Fig. 3 dargestellte Beheizungsposition verfahrbar, in der der Brennerkopf 22 so unterhalb der Ausnehmung 18 angeordnet ist, dass, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet, eine direkte Beaufschlagung eines in Fig. 3 lediglich angedeuteten Blockfußes 26 bzw. einer Stirnfläche 27 des Blockfußes 26 mit Brenngas 25 erfolgen kann.
  • Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 kann die Heizkammer 23 mit Türeinrichtungen versehen sein, so dass innerhalb der Heizkammer 23 eine von der Umgebung unabhängige Prozessatmosphäre erzeugbar ist.
  • Fig. 2 zeigt eine auf dem Wechselträger 21 der Wechselvorrichtung 35 während der in Fig. 1 dargestellten Abkühlphase im Austausch mit der Beheizungseinrichtung 20 in der Ausnehmung 18 der Bodenplatte 17 angeordnete Bodenverschlußplatte 29, die während der Beheizungsphase außerhalb der Tiegeleinrichtung 10 angeordnet ist. Zum Verschließen der Ausnehmung 17 im Tiegelboden 13 wird die zur Förderung der Abkühlung während der Abkühlphase vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung versehene Bodenverschlußplatte 29 vermittels des auf dem Träger 21 angeordneten Hubmechanismusses 30 in die Ausnehmung 18 ( Fig. 3 ) eingesetzt.
  • Wie Fig. 3 zeigt, ist der Tiegelboden 13 mit einer Kühleinrichtung 31 versehen, derart, dass die Bodenplatte 17 zusammen mit einer im wesentlichen deckungsgleich ausgebildeten Wandplatte 32 eine kreisringförmige Kühl- oder Temperierkammer 33 um die Ausnehmung 18 herum definiert. Die Kühleinrichtung 31 ermöglicht bei Bedarf eine noch stärkere Konzentration des Wärmeeintrags auf den zentralen Bereich des Blockfußes 26.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Umschmelzen von Metall in einem Elektroofen, bei dem Materialelektroden durch Ausbildung eines Schlackebades aufgschmolzen werden und das aufgeschmolzene Metall der Materialelektroden in einer Tiegeleinrichtung (10) infolge Abkühlung in Blockform erstarrt, derart, dass sich durch einen fortschreitenden Erstarrungsvorgang von einem Blockfuß (26) her ein Blockwachstum ausbildet, wobei zur Beeinflussung des Abkühlvorgangs eine Beheizung des Blockfußes erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Beheizungseinrichtung (20) und eine Bodenverschlussplatte (29) zum Verschluss der im Tiegelboden (13) ausgebildeten Ausnehmung (18) auf einer Wechselvorrichtung (35) angeordnet sind, sodass eine wechselseitige Positionierung der Bodenverschlussplatte und der Beheizungseinrichtung am Tiegelboden ermöglicht ist,
    und dass nachfolgend der Erstarrung des Blockfußes die Bodenverschlußplatte gegen die Beheizungseinrichtung ausgewechselt wird, und dass nachfolgend die Beheizung des Blockfußes durch unmittelbare Beaufschlagung des Blockfußes mit Energie erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Stirnfläche (27) des Blockfußes (26) mit Energie beaufschlagt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Blockfuß (26) vermittels einer Brennereinrichtung mit Energie beaufschlagt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Beheizung des Blockfußes (26) elektrischer Energie verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Blockfuß (26) mit einer Wärmeträgerströmung beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizung des Blockfußes (26) derart erfolgt, dass sich über den Blockfußquerschnitt eine definierte Temperaturverteilung einstellt.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizung des Blockfußes (26) in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizung des Blockfußes (26) in einer Beheizungsphase nachfolgend einer vorhergehenden Abkühlung des Blockfußes in einer Abkühlphase erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wechsel von der Abkühlphase zur Beheizungsphase in Abhängigkeit von einer durch eine Temperaturüberwachungseinrichtung erfassten Blockfußtemperatur erfolgt.
  10. Vorrichtung zur Beheizung eines Blockfußes (26) eines beim Elektroschlackeumschmelzverfahren in einer Tiegeleinrichtung (10) durch Abkühlung eines aufgeschmolzenen Metalls einer Materialelektrode erstarrenden Blocks, wobei die Tiegeleinrichtung eine Mantelwandung (12) und einen Tiegelboden (13) aufweist, der zur Beheizung eines Blockfußes (26) mit einer Beheizungseinrichtung (20) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung (20) und eine Bodenverschlussplatte (29) zum Verschluss einer im Tiegelboden (13) ausgebildeten Ausnehmung (18) auf einer Wechselvorrichtung (35) angeordnet sind, die eine wechselseitige Positionierung der Bodenverschlussplatte und der Beheizungseinrichtung am Tiegelboden ermöglicht, derart, dass der Blockfuß nach Austausch der Bodenplatte gegen die Beheizungseinrichtung unmittelbar mit Energie beaufschlagbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung (20) als Brennereinrichtung ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung als Kontakteinrichtung ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung als Strahlereinrichtung ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung als Konvektionsheizung ausgebildet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung (20) unabhängig vom Tiegelboden (13) ausgebildet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizungseinrichtung (20) in einer an den Tiegelboden anschließenden Heizkammer (23) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Heizkammer als Prozesskammer ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Tiegeleinrichtung im Bereich des Tiegelbodens mit einer Blockfußisolierung versehen ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bodenverschlussplatte mit einer Kühleinrichtung versehen ist.
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