JP2018522739A - エレクトロスラグ再溶解設備 - Google Patents

Abstract

エレクトロスラグ再溶解設備において、消耗電極（４）の断面（１２）を拡大することなく溶解速度を高めるため、本発明では、エレクトロスラグ再溶解設備の鋳型（１）内に消耗電極（４）を斜めに立てることにより、溶解速度に重要な溶解面（１３）を断面（１２）より拡大することを提案する。

Description

本発明は、上方が開放された鋳型と、鋳型内に入り込む少なくとも１つの消耗電極と、を備えたエレクトロスラグ再溶解設備に関する。

かかる設備は、たとえば独国特許発明第１０８３９４３２号明細書（DE 108 39 432 C2）に記載されている。

コンタミネーションのない金属からインゴット（ブロック）を生成するためには、鋳型の中に入り込んでいる、消耗電極の端部を溶解させる。この溶融金属は、液状のスラグを通って鋳型内の溶融物上方に落下し、この金属とスラグとの化学反応によって、これから、たとえば硫黄および他の非金属元素等のコンタミネーションが除去される。このようにして、電極中の混入物はスラグ中に移動し、ブロック中には到達しない。

消耗電極を溶解するために必要な温度は、高い電流強度を有する電流が消耗電極とスラグと溶融物とを流れることによって発生する。このとき、スラグは電気抵抗となって、通電によって加熱される。そして、スラグは液化して加熱される。スラグの両電極は、鋳型内で形成されていくブロックと、電極とによって構成される。スラグにおける熱発生により、電極はスラグとの境界面において溶解する。

スラグの温度が高いほど、電極の溶解速度は速くなる。しかし、スラグ温度の高さには限界がある。よって、スラグ浴温度が一定である場合には、断面積を拡大することでしか溶融速度を高くすることができない。

かかる設備の公知の実施形態では、消耗電極は、円形または矩形の断面を有するロッド状の構造物であり、その軸の向きは鉛直方向にされる。その溶融速度は、電極軸に対して垂直な平面を基準とした断面積に依存する。溶融速度をより速くするためには、従来は鋳型の径と電極の径とを増大させていた。しかし、鋳型の径は、溶融物が凝固したものから作製されるブロックのサイズも決定してしまう。小さいブロックサイズでも十分に速い溶融速度を達成するためには、いわゆるＴ字鋳型（漏斗）が使用される。鋳型の漏斗状に拡大した上部分に消耗電極が浸漬し、消耗電極の断面は、Ｔ字鋳型のより小さい下部分の断面より大きく、この下部分がブロックを受ける。

よって、本発明の課題は、所与の消耗電極断面が小さくても溶融速度が速くなったエレクトロスラグ再溶解設備を実現することである。

前記課題を解決するため、本発明は、消耗電極の向きを鉛直方向に対して斜めにする。

ここで消耗電極が斜めに立てられることにより、鋳型内に入り込む、消耗電極の端面は、消耗電極の軸に対して斜めに延在することとなる。

よって、有効溶解面は、電極の軸に対して垂直な平面を基準とする断面にもはや一致せず、水平面を基準とした断面積に一致することとなる。このことによって有効溶解面は、鉛直方向と、斜めに立てられた消耗電極の軸との間の角度の余弦の逆数だけ増大する。

溶解面の拡大の他、本構成はさらに他の利点も奏する。

溶解面を拡大するためには、従来は複数の電極を共に溶接することによって、より太い電極を得ていた。この工程は不要となる。

電極を斜めに配置するので、設備の全高が小さくなり、ないしは、全高が同じである場合、より長い消耗電極を使用することができる。

斜めに配置することにより、１つまたは複数の電極を、後に溶解位置となる位置付近に保持しておくことができ、これによって電極の交換時の時間遅延を最小限にすることが可能となる。

有利には、消耗電極の軸と鉛直方向との間の角度は２０°〜６０°の間、特に４５°付近である。

電極の融け落ちと共に、これを補充しなければならない。こうするために本発明は、消耗電極が自己の斜めに立てられた軸に沿って移動できるように構成された補充部に、消耗電極を保持する。

かかる補充部は、たとえばローラベアリングを有することができる。これによって、消耗電極の重量を複数のローラに分配することができる。

従来技術の設備でもそうであるように、本発明でも少なくとも２つの消耗電極を設けることができ、これら各消耗電極には、それぞれ補充部が設けられている。これにより、電極の迅速な交換が可能になる。一方の電極が融け落ちている間に、他方の電極をその移動システムに準備し、先行の電極が融けて消失したときには直ちに、他方の電極を鋳型上方の位置に移動させる。

上記から分かるように、溶融物の下部分が凝固して鋳型の開放した底部からロッドとして排出できるように、鋳型を冷却する。こうするためには、下部分が凝固してロッドになった溶融物を鋳型の底部から引き出す器具が設けられている。

上記のようにして小さい寸法のブロックを得たい場合には、さらに、鋳型の底部に出てきたロッドの最終品を分割できるように構成された分割装置も設けることができる。さらに、分割された最終品を鋳型の側方へ、たとえばコンベアベルト上でマガジンまたは保管庫へ送る方向転換装置も設けることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

構成の側面図である。 平面図である。

本発明の設備は、鋳型１から成り、この鋳型１は、断面が一定の管部２と、上方向に接続している漏斗部３と、から成る。この漏斗部３内に消耗電極４が浸漬し、消耗電極４の軸５は鉛直方向６に対して斜めに配置されており、この鉛直方向６は管部２の軸にもなる。消耗電極４は複数のローラ７上に支持されており、これらのローラ７は斜めの平面を構成する。消耗電極４は補充部８によって保持され、この補充部８を用いて、鋳型１の漏斗部３内へ融け落ちることに応じて消耗電極４を補充することができる。

管部２内には、生成された溶融物が存在し、この溶融物の下部分は、同図では示されていない冷却によってロッド１０に凝固し、同図では示されていない器具によって下方向に引き出され、場合によっては、同様に同図には示されていない分割装置によって複数の個々のブロックに分割される。これは、同様に詳細には示されていない方向転換装置によって側方に、たとえばコンベアベルト等の手段によって、マガジンまたは保管庫（図示されていない）へ送られる。

溶融物９の上方には、漏斗部３内にスラグ層１１が入っており、このスラグ層１１の水平方向に延在する表面に、消耗電極４が接触している。

溶解速度のレベルは、溶解面１３の大きさによって、すなわち、スラグ層１１に接触する消耗電極４の端面の大きさによって定まる。溶解面１３は水平方向に延在するので、消耗電極４が斜めに立てられていることにより、溶解面１３は軸５に対して斜めに延在する。消耗電極４は斜めに立てられているので、溶解面１３は消耗電極４の断面１２より拡大する。その拡大の大きさは、消耗電極４の軸５と鉛直方向６との間の角度αの大きさによって定まる。４５°の角度の場合、端面１３は断面１２に対して約４０％拡大する。

消耗電極４の斜めの侵入を可能にするためには、漏斗部３は消耗電極４側に、斜めの侵入エッジ１４を有する。

電極４を溶解するためのエネルギーは、同図には示されていない電流供給部によって得られる。消耗電極４、スラグ層１１および溶融物９ないしはロッド１０は、電流回路の一部を構成し、スラグ層１１は最も大きい抵抗となるので、ここで大部分のエネルギーが消費される。

１ 鋳型
２ 管部
３ 漏斗部
４ 消耗電極
５ 軸
６ 鉛直方向
７ ローラ
８ 補充部
９ 溶融物
１０ ロッド
１１ スラグ層
１２ 断面
１３ 端面
１４ 侵入エッジ

Claims (9)

1. 上方が開放された鋳型（１）と、前記鋳型（１）内に入り込む少なくとも１つの消耗電極（４）と、を備えたエレクトロスラグ再溶解設備であって、
   前記消耗電極（４）の向きは、鉛直方向（６）に対して斜めである、
   エレクトロスラグ再溶解設備。
2. 前記消耗電極（４）が斜めに立てられることにより、前記鋳型（１）内に入り込む前記消耗電極（４）の端面は、前記消耗電極（４）の軸（５）に対して斜めに延在する、
   請求項１記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
3. 前記消耗電極（４）の前記軸（５）と前記鉛直方向（６）との間の角度は、２０°〜６０°の間であり、有利には４５°付近である、
   請求項２記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
4. 前記消耗電極（４）が自己の斜めに立てられた軸（５）に沿って移動できるように構成された補充部（８）に、前記消耗電極（４）が保持される、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
5. １つの鋳型（１）に対して、それぞれ補充部（８）を備えた少なくとも２つの消耗電極（４）が設けられている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
6. 前記補充部（８）は、前記消耗電極（４）と共に、移動システムを用いて交代で前記鋳型（１）上に移動することができる、
   請求項４または５記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
7. 前記鋳型（１）は、冷却され、
   前記鋳型（１）は、溶融物（９）の下部分が凝固してロッドになったものを前記鋳型（１）の底部から引き出すための器具を備えている、
   請求項１から６までのいずれか１項記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
8. 前記鋳型（１）の底部から出た、前記ロッドの最終品を分割することができる分割装置が設けられている、
   請求項７記載のエレクトロスラグ再溶解設備。
9. 分割された前記最終品を前記鋳型（１）の側方に送る方向転換装置が、前記分割された最終品に対して設けられている、
   請求項８記載のエレクトロスラグ再溶解設備。

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