DE2116038A1

DE2116038A1 - Verfahren zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken und Vorrichtungen zu dessen Durchführung

Info

Publication number: DE2116038A1
Application number: DE19712116038
Authority: DE
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1970-04-20
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1352551A; DE2116038B2; FR2086189A1; FR2086189B1; AT320175B; CA969587A; DE2116038C3; SE406598B; BE765933A

Description

VERFAHREN ZUM ELEKTROSCHLACKE-SCHMELZEN VON BLÖCKEN UND VORRICHTUNGEN ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet

der spezialisierten Elektrometallurgie und genauer auf ein Verfahren zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken und Vorrichtungen zu dessen Durchführung. Dieses Verfahren kann beim Erzeugen von Stählen und Legierungen verwendet werden.

Es ist ein Verfahren zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken mittels Gleich- und Wechselstrom unter Verwendung von unverzehrbaren Graphit- oder SiIitelektroden bekannt.

Praktisch sind jedoch Graphit- und SiIitelektroden nicht unverzehrbar, da solche Elektroden während des Elektroschlacice-Prozesses sich unter dem Einfluß hoher Temperaturen und der

109847/1160

chemischen Wirkung der Schlacke nach und nach auflösen, wobei sie die Schlackenschmelze durch Fremdeinschlüsse, d.h. durcn Lösungsprodukte der Elektroden, verunreinigen.

Dies hat zur Folge, daß beim Umschmelzen von Metallen letztere mit Kohlenstoff, Silizium und auch anderen s chad I icier Beimengungen wie Schwefel, Phosphor u.a. angereichert werden, wodurch die Qualität des Blockmetalls vermindert wird.

Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß beim Führen des Elektroschlacke-Prozesses zum Umschmelzen vnn Metallen mittels Gleichstrom negativer Polung\effekt^/^gekühlt e Metallelektroden als unverzehrbare Elektroderf^erwendet werden.

Das Verwenden solcher Elektroden verhindert, daß das umgeschmolzene Metall mit schädlichen Beimengungen angereichert wird. j

Solche Elektroden werden jedoch, insbesondere bei Verwendung von Wechselstrom- und von Gleichstrom positiver Polung,

ein elektrochemisch zerstört, was ebenfalls Verschmutzen der

βίι

Schmelze _ durch Fremdbestandteile sowie auch vorzeitiges Abnutzen der Elektrode selbst zur Folge hat.

Derselbe Nachteil ist beim Gießen von hohlen Rohlingen vorhanden. In diesem falle wird die gekühlte Metallelektrode, insbesondere der lochbildende Dorn, durch den der Hohlings-Innenraum geformt wird, auch elektrochemisch zerstört.

Es ist das Ziel der Erfindung, die erwähnten

Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren 109847/1 160

zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken zu entwickeln und Vorrichtungen zu dessen Durchführung zu schaffen, die es

verhindern, daß die unverzehrbaren gekühlten iiet all elektroden elektrochemisch zerstört werden, und dadurch^ihre Standzeit zu verlängern sowie auch umgeschmolzenes Metall mit größerer Reinheit zu erhalten.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim vorgeschlagenen Verfahren zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken unter Verwendung unverzehrbarer gekühlter Metallelektrode^ erfindungsgemäß der in die Schmelze eingetauchte Teil der unverzehrbaren Elektrode von unter Druck stehenden Gaeetrömen umspült wird.

Dies verhindert* , daß die unverzehrbaren

Elektroden elektrochemisch zerstört werden·

Bei der Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die^e'unv er zehrbare gekühlte Metallelektrode enthält, welche im, in die Schmelze eingetauchten Elektrodenteil, Öffnungen besitzt, sind erfindungsgemäß auf der Stirnfläche

dieses Elektrodenteils Rillen ausgeführt, welche den Strom der Gasblasen, die aus den Elektrodenöffnungen

austreten, über die ganze Oberfläche des eingetauchten Elektrodenteils leiten, wodurch"chemische Zerstörung verhindert wird.

Zweckmäßigerweise wird die Oberfläche des in die Schmelze eingetauchten, stirnseitigen Teils der unverzehrbaren

109847/1160

βί|)

Elektrode sphärisch ausgebildet. Hierdurch wird aügiges Umspulen durch Gasströme welche eine Schutzhülle bilden, des ganzen in die Schmelze eingetauchten 'i'eiis der unverzehrbaren Elektrode sichergestellt.

Zum Schmelzen von Hohlblöcken wird eine Vorrichtungs-Variante vorgeschlagen, die gekühlten lochbildenaen Metalldorn zum Formen des Innenraums det BlÖcice besitzt, welcher als unverzehrbare Elektrode verwendet wird, wobei erfindungsgemäiS bei dieser Vorrichtung in den Wänden des lochbildenden Dorns in der Höhe der Metall- und' Schlackenschiueize Kanäle mit öffnungen für die Gaszuleitung ausgeführt sind.

Die Kanäle mit Öffnungen in den Wänden des lochbiidenden Dorns jcÖnneA tangential zu seiner Achse angeordnet sein.

Dies begünstigt das¹ Verlängern des Wegs, welchen die die Schutzhülle erzeugenden Gasblasen längs der überfläche des in die Schmelze eingetauchten Teils des unverzehrbaren lochbildenden Dorns zurücklegen.

Das vorgeschlagene Verfahren und üle zugehörige Vorrichtung, welche der vorliegenden Erfindung entsprechen, losen erfolgreich die gestellte Aufgabe.

Nachstehend-werden zum besseren Verständnis des Wesens der .Erfindung Beispiele von Vorrichtungen zum Durchfuhren des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Hinweis auf erläuternde Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigt tfig. 1 die Gesamtansicht der Vorrichtung zum Elektro-

109847/1160

Schlacke-Schmelzen von Blöcken,

Fig. 2 die Ansicht von unten auf die unverzehrbare gekühlte Metallelektrode,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-PII der Fig. 2,

Fig. 4 die Gesamtansicht der Vorrichtung zum Elektroschlakke-Schmelzen von Hohlblöcken und

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4.

Es wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von konkreten Beispielen der Vorrichtungen zum Elektro— Schlacke-Schmelzen von Blöcken betrachtet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, enthält die Vorrichtung

> eine

zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken gekühlte Kokille 1 und ebenfalls gekühlte Untersatzplatte 2,"gekühlte unverzehrbare Metallelektrode 3 und verzehrbare Elektroden 4. Der Teil

dos

der unverzehrbaren Elektrode 3> der in Schlackenbad 5 eingetaucht ist, besitzt öffnungen 6 und Rillen 7 (Fig.3£,3). Die Vorrichtung wird von der Speisequelle 8 aus, die zwischen unv er zehrbar er Elektrode 3 und Unt ersatzplatt e 2 geschaltet ist, gespeist.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

Vor Beginn des Elektroschlacke-Prozesses wird die unverzehrbare Elektrode 3 in die Kokille 1 gesetzt sowie Kühlflüssigkeit 9 und Gas 10 (oder ein Gasgemisch) in die Elektrode3geleitet. In die Kokille 1 wird geschmolzene Schlacke ge-

109847/1160

gössen, welche das Schlackbad 5 bildet. Gas 10 tritt aus den öffnungen.6 in'der unverzehrbaren Elektrode 3 aus und gelangt in Form von einzelnen Gasblasen 11 in die Zone des üchlackenbao 5, die direkt an die unverzehrbare Elektrode 3 angrenzt, wobei eine Gashülle gebildet wird, welche die unverzehrbare Elektrode 3 gegen elektrochemische Zerstörung schützt. Hierbei werden die Gasblasen 11 gleichmäßig mit Hilfe der Rillen 7 über die Oberfläche des Teils der Elektrode 3 verteilt, der ins Schlakkenbad 5 eingetaucht ist. Dann wird Spannung an die unverzehrbare Elektrode 3 und an die Untersatzplatte 2 gelegt, die von der Wechsel- Qder Gleichstromspeisequelle 8 erhalten wird. Danach werden die νerζehrbaren Elektroden 4 in das Schlackenbad eingeführt. Es beginnt, sobald die unteren Stirnflächen der verzehrbaren Elektroden 4 das Schlackenbad 5 berühren, das Abschmelzen derselben. Flüssiges Metall, das beim Schmelzen der verzehrbaren Elektroden¹/ent steht, fließt in die Kokille 1 und formt den Block 12. Die verzehrbaren Elektroden 4 können als verschiedenartig geformte Stangen aus Stählen und legierungen ausgeführt werden. Sie können auch aus «stangen bestehen, die durch Pressen oder Sintern von Pulvern und andern stückigen Werkstoffen erhalten werden.

Die Oberfläche des Stirnteils der unverζehrbaren Elektrode 3, der in das Schlackenbad 5 eingetaucht ist, hat sphärische oder eine beliebige andere krummlinige Form, wodurch erreicht wird, daß die Gasblasen 11 den ganzen in die Schmelze

1098k111160

eingetauchten Teil der unverzehrbaren Elektrode 3 zügig umspülen.

Eine andere VorrichtungsVariante, die zum ElektroSChlaCke-Schmelzen vnn Hohlblöcken bestimmt ist, enthält ebenfalls ge-

eine

kühlte Kokille 13 (Fig. 4) und gekühlte Untersatzplatte 14 mit Öffnung /"verzehrbare Elektrode 15 und gekühlten lochbildenden Dorn 16, der zum Formen des Innenraums des Blocks 17 dient und der als unverzehrbare Elektrode verwendet wird.

In den Wänden des lochbildenden Doms 16 sind in Höhe des Metallbads 18 und des Schlackenbads 19 Kanäle 20 mit. Öffnungen 21 vorgesehen, über die Gas aus dem Gasverteiler 22 zugeführt wird.

Sie Kanäle 20 pit den Öffnungen 21 sind In den Wanden des lochbildenden Doms 16 (Fig. 5) tangential zu seiner Achse angeordnet·

Außerdem ist aus Fig. 4 die Speisequelle 23 ersichtlich, die zwischen verzehrbarer Elektrode 15 und lochbildendem Dorn (

16 geschaltet ist. Eine solche Vorrichtung arbeitet analog der obenbeschriebenen Vorrichtung. Der einzige Unterschied besteht darin, daß während des ganzen Schmelzens des Hohlblocks

17 der lochbildene Dorn 16 relativ zur Kokille 13 und dem Untersatz 14 mit auf ihm aufliegendem, aufgeschmolzenem Block | 17 eine Bewegung ausführt, deren Geschwindigkeit ungefähr gleich der Ansteiggeschwindigkeit des Schlackenbads 19 ist.

Bei den beschriebenen Durchführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens befinden sich die Gasströme, welche

109847/1 160

in die Schmelze eingetauchten Elektrodenteil umspülen, unter Druck, der nicht geringer als der hydrostatische Druck ist, welcher durch die Schmelze'säule erzeugt wird, deren Höh.e gleich der Länge des in die Schmelze eingetauchten Teils der unverzehrbaren Elektrode ist. Als Gasstrom können inerte Gase, z.B. Helium, Argon sowie auch andere Gase, Reaktionsmittel und Gas-Pulver-Gemische, verwendet werden.

Sind aber in der Schmelze Konvektionsströme vorhanden, so wird der in die Schmelze eingetauchte Teil der unverzehrbaren Elektrode von Gasströmen umspült, deren Druck den hydrostatischen Druck unterschreiten kann, welcher durch, die Schmelzesäule erzeugt wird.

109847/1160

Claims

P 56 7W2 1. April 1971 - 9 - EZ/Br PATENTANSPRÜCHEι

1. Verfahren zum Elektroschlacke-Schmelzen von Blöcken unter Verwendung unverzehrbarer gekühlter Metallelektrode»} dadurch gekennzeichnet,, daß der in die Schmelze eingetauchte Teil der unverzehrbaren Elektroden vom Gasstrom umspült wird, dessen Druck nicht geringer als der hydrostatische Druck ist, welcher durch die Schmelzsäule er— ' * zeugt wird, deren Höhe gleich der Länge des in die Schmelze eingetauchten Elektrodenteils ist·

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, die^eunverzehrbare gekühlte Metallelektrode enthält, welche im, in die Schmelze eingetauchten Elektrodentell, Öffnungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche des in die Schmelze eingetauchten Teils der unverζehrbaren Elektrode (3) Rillen (7) ausgeführt sind, welche den Strom der Gasblasen (11), die aus den

Öffnungen (6) der Elektrode (3) austreten, über die ganze Oberfläche des in die Schmelze eingetauchten Teils der Elektrode (3) leiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberfläche des in die Schmelze eingetauchten, stirnseitigen Teils der Elektrode (3) sphärisch ausgebildet ist.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, die gekühlten lochbildenden Dorn zum Formen «/«es

109847/1160

in

Innenraums den Blöcken besitzt, welcher als unverzehrbare Elektrode verwendet wird, dadurch. gekennzeichnet, daß in den Wänden des lochbildenden Doms (16) in der Hohe der Metallschmelze (18) und der Schlackenschmelze (19) Kanäle (£0) mit öffnungen (21) für die Gaszuleitung ausgeführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennze i c hnet, daß die Kanäle (20) mit Öffnungen (21) in den Wänden des lochbildenden Dorns (16) tangential zu seiner Achse angeordnet sind.

109847/1160

Leerseite