SE460609B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av ihaaliga aemnen genom elektroslaggomsmaeltning - Google Patents

Description

resulterar i att man säkerställer det ihåliga ämnets kontinuerli- ga formning och att därvid den yttre kokillen kontinuerligt kylen (jämför exempelvis det engelska pauem-.et nr. 1 261 aaz. nu; s 3 r, ' fl 1972, 8.3. Paton o.a.). l 7 Nackdelen hos detta kända förfarande är omöjligheten att tillämpa det för framställning av ihåliga bimetallämnen.

En anordning för framställning av ihåliga ämnen genom elektroslagg- omsmältning är även känd, vilken anordning innefattar koncentriskt placerade kokiller. en yttre och en inre, vilka bildar det ihåliga ämnets formningszon. Kokillerna förflyttas den ena i förhållande till den andra, exempelvis sänkes den yttre kokillen under formning av det ihåliga ämnet av den förbrukbara elektroden, som befinner sig över denna zon (jämför exempelvis 8.3. Patorn o.a. 'Elektro- slaggugnar', s. 302, 1986, Kiev, förlaget 'Naukova dumka').

Inuti en sådan anordning erhåller man ihåliga ämnen med i perime- ter olika tjocklek, vilket förorsakas av avböjning av den inre ko- killens vertikala axel från den yttre kokillens vertikala axel på grund av mekaniska belastningar. I samband därmed uppkommer nöd- vändighet att överdimensionera ihåliga ämnen för mekanisk bearbet- ning, vilket inte är önskvärt särskilt om ämnen blir bimetalliska, eftersom det kräver större åtgång av icke-järn- eller andra dyrba- ra metaller.

Uppfinningstanke Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- koma ett förfarande och en anordning för framställning av ihåli- ga ämnen genom elektroslaggomsmältning, vilket förfarande och an- ordning tillåter att framställa ihåliga bimetallämnen av en hög kvalitet.

Detta syfte uppnås medelst ett förfarande för framställning av ihåliga ämnen genom elektroslaggomsmältning, vilket förfarande grundar sig på att man omsmälter den förbrukbara elektroden i en zon, som bildas dels av en kokillv en yttre och en kokillkärna, vilka är koncentriskt placerade och vilka förflyttas den ena i för- ._._.'..._.v...._... _,.., _ 3 < 4aosn9y _» e gi' nallenae :in den man, in: aeie ev et: -enen :enn eeniee killkärna anordnat underlag, varvid, enligt uppfinningen, före om- smältningens början man värmer både kokillkärnan och uderlaget'Ü“ i förväg upp till en temperatur, som är lika med 0,8-0,95 av tem-f peraturen för den förbrukbara elektrodens smältning, sedan genom- för man den förbrukbara elektrodens omsmältningsprocess utan att h kyla den yttre kokillen eller kokillkärnan åtminstone i zonen för slaggbadet och därvid framställer man ett ihåligt bimetallämne, vars första skiktmaterial är den förbrukbara elektrodens material och vars andra skikt bildas av materialet från den yttre kokillen, och denna smältprocess genomförs tills man fraställer ett ihäligt bimetallämne med en höjd lika med 0,7-0,9 av höjden hos den yttre kokillen.

För att förebygga den yttre kokillens genomsmältning är det lämp- ligt att vid det ihåliga bimetallämnets höjd lika med ca 0,5 av höjden hos den yttre kokillen minska värdet för omsmältningsproces- sens effekt till 0,5-0,8 av värdet hos den ursprungliga effekten.

För att förebygga den yttre kokillens genomsmältning kan man även, efter fyllnadssvetsning av det ihåliga bimetallämnet till en höjd lika med 0,7-0,9 av höjden hos den yttre kokillen, avkyla den ytt- re kokillen längs hela dess höjd.

För att förbättra kvaliteten hos det ihåliga bimetallämnet är det lämpligt att avkyla den yttre kokillen i en zon, som ligger under gränsytan mellan slagg- och omsmâlt metall lika med 0,1-0,5 av slaggbadets höjd och konstant underhålla den avkylande zonens öv- re nivå.

Detta syfte uppnås även genm att inne i en anordning för genomfö- rande av förfarande för fraställning av ihåliga ämnen, innefat- V tande en yttre kokill och en inre kokillkärna, koncentriskt place- rade är, enligt uppfinningen, längs den inre kokillkärnanswperi- meter minst tre element anordnade för att hälla ett konstant spel- rum mellan kokill och kokillkärna, av vilka vart och ett kontaktar med den yttre kokillens inre yta. ^ t 'fw . :g ;. flçyfzvwv; çggwináv; ._ “KE _? 4eo:eo9ï . ' ' -aewu '"~š-åw¿øy~“k'i>æíf.âè._åff~t- -~ Det är lämpligt att utföra elementen, som håller ett konstant spei- rum mellan kokill och.kokillkärna, avtagbara och varje element kan framställas av ett material, vars smälttemperatur är högre ln Ü* smälttemperaturen för den inre kokillkârnans material. A Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till några konkreta exempel av dess utförande och bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar schematiskt ett längdsnitt av anordningen för fram- ställning av ihåliga ämnen enligt uppfinningen, fig. 2 visar schematiskt ett längdsnitt av anordningen enligt upp- finningen, som säkerställer den yttre kokillens ytterligare avkyl- ning, fig. 3 ett längdsnitt av en annan anordning enligt uppfinningen, vilken innefattar element för att hålla ett konstant spelrum, fig. 4 sama anordning, sedd ovanifrån, fig. 5 samma anordning, en annan utföringsform av enheten A i fig. 1 i en förstorad skala. D Föredragen utföringsform av uppfinningen Förfarandet för framställning av ihåliga bimetallämnen genom elekt- roslaggsmältning åstadkomnes på följande sätt.

En förbrukbar elektrod 1 (fig. 1) smältes i ett slaggbad 2 i en zon, bildad av kokill 3 och kärna 4 samt ett underlag 5. Därvid bildas det ihåliga bimetallämnets ena skikt av den förbrukbara elektro- dens 1 material och andra skiktet bildas av materialet hos den ytt- re kokillen 1.

Omsmältningsprocessen genomföres utan avkylning av kokill 3 eller kokillkärna 4, men före början av omsmaltningen värmes kokillkar- nan 4 och underlaget 5 i och för preliminär - före elektroslagg- omsmâltningens början - slaggsmältning och bildning av ett slagg- bad 2. Uppvärmningsprocessen genomföres upp till en temperatur som är lika med 0,8-0,95 av smälttemperaturen hos den förbrukbara elekt- roden 1.

Det nämnda temperaturområdets nedre gräns är bestämd utgående från medeltemperaturen för smâltning av slagg, vilka slagger allmänt an- ka, . vändes vid netallelektrosiaggomsmältning. Områdets övre gräns» ,, välj; u: vinkar, vunna aan 1 naiuiaggen aeaamm eierem-f f den 1 icke smälter före det att omamältningsprocessen börjarï, ° Såsm ett exempel kan nämnas ett temperaturomräd från 860°C upp till 1020°C, som väljes vid uppfinningen, då man framställer ett ihäligt bimetallämne, 'stål-koppar', varvid kokillen 3 är utförd av stål, kokillen 4 av grafit, elektroden 1 av koppar, medan slag- v gen är sammansatt pä grundval av kryolit och flusspat.

Under elektroslaggomsmätningsprocessen kyles ej kokillerna 3 och 4. Den förbrukbara elektroden 1 nedsänkes i slaggbadet 2, där vid strönpassering värme alstras, nödvändig och tillräcklig för elekt- rodernas.1 smältning och uppvärmning av kokillens 3 icke-kylda vä99, varvid det bildas en icke-lösbar fog mellan två metaller: kokillens 3 metall och den förbrukbara elektrodens 1 metll.

Under omsmältningsprocessen förflyttar man växelvis kokillerna 3 och 4 genom ett godtyckligt känt sätt. Omsmältningen genomföres tills det framställda ämnets höjd blir lika med 0,7-0,9 av kokil- lens höjd, varvid ett värde 0,7 av kokillens 3 höjd är valt så att dess väggar icke genomsmältes, medan värdet 0,9 utmärker fyll- ningens i kokillen (3) minimum, vilket värde (0,9) i sin tur väljs för att framställa en god kvalitet på fogen i bimetallämnet. För att förebygga den yttre kokillens 3 genomsmältning, när bimetall- ämnets höjd blir lika med 0,7-0,9 av kokillens höjd, avslutar man omsmältningsprocessen och avkyler kokillen 3 längs hela dess höjd.

Det bör observeras att eftersom elektroslaggomsmältningsprocessen genomförs vid den icke-avkylda kokillen 3, kan det alltid uppkom- ma förhållanden för dess genomsmältning, eftersom dess genomvärm- ning är maximal särskilt under processens avslutande del, när om- smältningsprocessens värmeförhållande är nära det stationära.

Det är just för att förebygga kokillens genomsmältning man mins- kar processens effekt till ett värde, som är lika med 0,5-0,8 av det ursprungliga värdet. Denna effektminskning är praktiskt mest gynnsam, då bimetallämnets höjd när ca hälften av höjden hos ko- killen 3. * Å å ;~.=\l«..f.~,«_¿¿,: »fegt »_; mi. . .gfg«.f.e§\f~=¿=x. A' 9: _. '-1 “É “i 460 609 _ » 6 är: . > v gå Effektomrädet väljes utgående från processens minimiparanetrar, ~ i vilka säkerställer fogning mellan tvâ metaller, dvs sådana para-0 metrar som frånvaro av en slaggkantzon (en slaggskorpfl). flytan- de kopparinträngande i stål och andra (nedre gränsen) sat utgå- ende från effektens maximala värde, vid vilket kokillens genom- smältning icke sker (övre gränsen).

För att öka driftduglighet, mera exakt för att förebygga genom- smältning av den yttre kokillens 3 vägg. avkyler aan den sistnämn- da i en zon, som ligger under gränsytan 6 (fig. 2) mellan slagg och omsmält metall, till ett värde, som utgör 0,1-0,5 av slaggba- dets 2 höjd och håller den avkylande zonens övre nivå konstant.

Avkylningsmedel matas exempelvis med hjälp av en kollektor 7 med hål 8, vilken omger kokillen 3 utifrån.

Den rekommenderade nivån för kontaktzonen mellan avkylningsmedlet och kokillens 3 vägg väljs enligt följande villkor: nedre gränsen (0,1) säkerställer erhällandet av bimetall, dvs uppnås nedre grän- sen för värmeomrädet, under vilket den förbrukbara elektrodens metall börjar diffundera in i den yttre kokillens 3 metall. var- vid väggen hos kokillen 3.inte får genomsmältas. Värdet 0,5 mot- svarar maximivärmevillkor för processens genomförande, då det åstadkomes en delvis sintring av en yttre kokillens 3 inre yta och dess fogning i bimetall med den förbrukbara elektrodens 1 me- tall. Den yttre kokillens 3 vägg. som därvid är starkt genomvärld. genomsmälts dock icke.

Nedan beskrives närmare några konkreta exempel på genomförane av föreliggande förfarande för framställning av ihåliga biletall- ämnen. &mEl1 Elektroslaggomsmältningsprocessen av en förbrukbar kopparelektrod genomföras-under ett slaggskikt med kryolit som bas i en arbets- volym, begränsad av koncentriskt placerade kokiller. dels en ytt- re stålkokill med 300 mm inre diameter och dels en inre grafitko- killkärna med diameter 200 mm. Den inre kokillkärnan förflyttas i nß- w .nn ln-gåg-fifšç n W - ~ t'- fal-.nallnnae ull den yteše xnullen. Arnecnvnlynenn nedre ael a: begränsad av ett uderlag, anordnat inuti ett spelrum nella ko- xlll nen kan-n. rare ban-jan av ann-meningen nppvaznen ann inne ; knxlllxarnnn nen nnaerlngec pa fannnna ull en :enperntnn nn- s: llxn ne-l en aso°c. sedan genonforen ann farm-unna xnppnrelextm- dens omsmältningsprocess utan avkylning av den yttre kokillen med höjd av 1 m fram till tillverkning av ett ihåligt bimetallämne led nöja nv 0,1 n. ' Exggggl 2 Processen genomföres på samma sätt som i exemçlet 1, där dock den inre kokillkärnan och underlaget på förhand uppvärles till en ten- peratur av ca 1000°C och smältningsprocessen genomföres för fra- ställning av det ihåliga bimetallännet lika med 0,8 I höjd.

Exggggl 3' Processen genomföres på samma sätt som i exemplet 2 nen. då det ifyllande ihåliga bimetallämnets höjd när ca 0,4 n, minskar man smëltprocessens effekt till ett värde lika med ca 40 kfl.

Exegggl 4 Processen genomföres på samma sätt som i exemplet 3 men, då ämnet når 0,4 m, minskar man snältprocessens effekt till ett värde lika med ca 60 kw.

Exemggl 5 Processen genomföras på samma sätt som i exemplet 1 dock, efter det ihåliga bimetallämnet uppnått 0,7 m, avkyls den yttre kokillen längs hela längden. ' Exemggl 6_ Processen genomföres på samma sätt som i exemplet 2 dock, efter det ihåliga bimetallännet uppnått 0,8 m, avkyls den yttre knkillen längs hela höjden.

Exemggl 7 Processen genomföras på samma sätt som i exemplet 1 och den ytt- re kokillens zon. liggande under den förbrukbara elektrodens gräns- i, - U 1,. '-1 ßíšqfgm» . .wfff _» f 460 609 yta 'slagg-metall' lika med 10 mn. avkyles och den avkylda sonens övre nivå hålles konstant. 1~ wh Efimlå n Processen genomföres på samma sätt som i exemplet 1 och den ytt- re kokillens zon, liggande under den förbrukbara elektrodens gräns- yta slagg-metall lika med 30 mm, avkyles.

I fig. 1-S visas utföringsformer av en anordning, med vilkens hjälp man genomför föreliggande förfarande.

Anordningen innefattar koncentriskt plaerade kokiller, en yttre 3 (fig. 1) och en inre kärna 4 samt ett underlag S, vilka bildar omsmältningszon. Kokillkårnan 4 och underlaget 5 har värmeelement 9 och 10 i form av spiraler. Kokillen 3 innefattar ett kylsystem med röransatser 11 och 12 för inmatning och avledning av ett kyl- medel i ett hålrum 13 som omger kokillen 3 utanpå. Kokillen 3 och kärnan 4 förflyttas växelvis, bl.a. sänkes kokillkärnan 4 under omsmältningsprocessen i riktning visad med pilen B med hjålp av någon anordning.

För att höja det ihåliga bimetallåmnets kvalitet innefattar anord- ningen tre eleent 14 (fig. 3 och 4) för att hålla ett konstant spelrum mellan kokill 3 och kärna 4. Elementen 14 utgör utsprång på kokillkârnans 4 yttre yta, vilka år anordnade längs dess peri- meter på lika avstånd och vilka är i kontakt med kokillens 3 inre yta.

Elementen för ett konstant spelrum kan utföras avtagbara. och lik- som det är visat i fig. 4 i form av en krampa 15, vilken omfattar kokillkärnans 4 övre del 16. Krampans 15 nedre del 17 ingår i ett spår 18, utfört på kokillkårnans 4 yttre yta.

Rrampan 15 utgörs av ett material, vars smälttemperatur är högre än smälttemeraturen hos kärnan 4. Så om kärnan 4 är utförd av stål (smält t° - 1450°C), utför man elementen 14 av grafit med smält to =.1700°C. Krampan 15 kan utföras av svårsmälta metaller: titan, zirkonium o.a. :n e ...mas __... f., I fig. 2 visas anrdningens ntföringsform med extra avkylningßg .I genom en kallskum 1 sea nu a, anoranaa pa aen yttre annans.

Den i fig. 3-5 visade anordningen fungerar på följande satt: , Den förbrukbara elektrodens 1 flytande metall träffar køkillkårnant: 4, m stanaig: befmne: sig 1 eu; snggma z och. fznjann-.nqun i är starkt uppvärmd. i Från kokillkärnan 4 rinner den flytande metallen i ett spelrul mel- lan kokillerna 3 och 4 där den kontaktar kokillens 3 inre yta, upphettad med från slaggbadet matad värme. Därvid förflyttas ho- killen 3 uppåt i förhållande till kärnan 4.

Under stelningsprocessen (kristalliseringsprocesseni av elektro- dens 1 flytande metall bildas på kokillens 3 uppvärmda vågg en bi- metallfog av två metaller och själva bimetallåmnet blir ihåligt.

Kokillens 3 och kårnans 4 förflyttning i förhållande till varandra genom elementen 14 pågår så att kokillernas 3 och 4 vertikala ax- lar under hela småltperioden sammanfaller. Som resultat blir det ihåliga ämnet lika tjockt längs hela perimetern, vilket tillåter 'att man ej behöver stora överdimensioner för mekanisk bearbetning av bimetallämnets_inre skikt. och tack vare det kan man spara ef- tersökta metaller.

Elementen 14 är placerade på konstant vinkelavstånd från varadra.

Det minsta antalet av dessa element 14 år lika med tre och de år placerade i förhållande till varandra under en vinkel 120° (fig.

S). Deras antal kan ökas inom lämpliga gränser.

Ett sådant utförande av elementen 14 garanterar ett konstant spel- rum mellan kokill 3 och kärna 4 uder hela omsmältningsförloppet för att åstadkoma lika villkor för det ihåliga bimetallåmnets stelning.

Föreliggande förfarande och anordning besitter följande fördelar: ' 4eo eo9?."" en prmcíplen najngne: m: annan-une av manga hmmm-_- nen av hög kvalitet; P?00essens enkla gencnförande och höga ef- ïï fexuvuec, arlftpalxnlignee. .

Industriell användniqg T Uppfinningen kan tillämpas för framställning av olika detaljer, l b1.a. koklller för elektroslaggonsnältningsançrdningar.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 Ål -w 4so eo9ii Patentkrav

1. Förfarande för framställning av ihåliga ämnen genom elektro- slaggomsmältning, som grundar sig på att man omsmålter den för- brukbara elektroden (1) i en zon, som bildas dels av en kokill (3) och en kokillkärna (4), vilka är koncentriskt placerade och vilka förflyttas den ena i förhållande till den andra, samt dels av ett mellan kokill och kokillkärna anordnat underlag (S), k ä n n e t e c k n a t av att före början av omsmältningen värmer man både kokillkärnan (4) och underlaget (5) i förväg upp till en temperatur. som är lika med 0,8-0,95 av temperaturen färden förbrukbara elektrodens (1) småltning, sedan genomför man den förbrukbara elektrodens (1) omsmåltningsprocess utan att kyla kokillkärnan (4) och kokillen (3) åtminstone i zonen för slaggbadet, och därvid framställer man ett ihåligt bimetall- ämne, vars förta skiktmaterial år den förbrukbara elektrodens (1) material och vars andra skikt bildas av materialet från den yttre kokillen (3), och denna smältprocess genomförs tills man framställer ett ihåligt bimetallåmne med höjd lika med 0.7-0,9 av höjden hos den yttre kokillen (3).

2. Förfarande enligt krav 1, k 3 n n e t e c k n a t av att vid den ihåliga bimetallämnets höjd lika med ca 0,5 av höjden hos kokillen (3) man minskar vårdet av omsmåltningsprocessens effekt till 0,5-0,8 av värdet hos den ursprungliga effekten.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man efter tillverkning av det ihåliga bimetallämnet till en höjd lika med 0,7-0,9 av höjden hos kokillen (3) avkyler den senare längs hela dess längd.

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man avkyler kokillen (3) i en zon som ligger under gränsytan (6) mellan slagg (2) och omsmält metall vid en höjd under grânsytan (6) av 0,1-0,5 av slaggbadets höjd _ och håller den avkylande zonens övre nivå konstant.

5. Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav 1-4 för framställning av ihåliga ämnen innefattande dels en kokill (3) och en kokillkärna (4) som förflyttas den ena i förhållande Ffw-ï, I .«. 10 15 .460 609 o ' 0_ .fl&,,.,,.._,.,.~».r-..ë..,'...w..¿ . ». ragg-lf. .har till den andra under den förbrukbara elektrodens (1) omsmllt- ning, k ä n n e t e c :ln a d av att längs kokillkarnans (4) omkrets är minst tre element (14) anordnade för att hålla ett konstant spelrum mellan kärna och kokill (4 och 3) GV vilka vart och ett (14) kontaktar kokillens (3) inre yta.

6. Anordning enligt krav S, k ä n n e t e c k n a d av att man utför elementen (14), som håller ett konstant spelrum mellan kärna och koklll (4 och 3) avtagbara. 7; Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä_n n e t e c k n a d av att varje element (14). som håller ett konstant spelrum mellan kärna och kokill (4 och 3) är utfört av ett material, vars smälttemperatur är högre än smälttemperaturen för kärnan (4). r -.'.«..»...._