DE2308639B2 - Abschmelzelektrode für das Elektroschlackeumschmelzverfahren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Abschmelzelektrode für das ElektroEchlackeumschmelzverfahren, vorzugsweise zur Herstellung rohrartiger Gegenstände aus einem röhrenförmigen, mit Metallpulver gefüllten Hohlkörper.

In neuerer Zeit hat sich das Elektroschlackeum- »chmelzverfahren zur Herstellung von rohrartigen metallischen Gegenständen in zunehmendem Umfange durchgesetzt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß mit diesem Verfahren rohrartige Gegenstände mit beliebiger Querschnittsform kontinuierlich hergestellt werden können. Zu diesem Zwecke wird eine Gießkokille verwendet, deren Austrittsöffnung de" Form des herzustellenden Gegenstandes entspricht. Dieser Gießkokille werden stabförmige Abschmelzelektroden zugeführt, wobei diese Elektroden zwecktnäßigerweise dem Umfang des herzustellenden rohrartigen Gegenstandes entsprechend angeordnet sind.

Bei der bisher üblichen Art von Abschmelzelektroden. die aus einem massiven Metallstab bestehen, ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten. Es ist ein beträchtlicher Aufwand für die Herstellung dieser Elektrodenstäbe durch Schmelzen und Gießen erforderlich, insbesondere wenn die Legierungszusammensetzung dieser Abschmelzelektroden über ihre ganze Länge genau eingehalten werden muß. um Schwankungen in der Zusammensetzung des herzustellenden Metallgegenstandes zu vermeiden. Soll ein rohrartiger Gegenstand mit relativ geringer Wandstärke hei gestellt werden, so müssen die Elektrodenstäbe kleinen Querschnitt besitzen, was ihre Herstellung erschwert.

Diese Schwierigkeiten werden teilweise durch Abschmelzelektroden überwunden, wie sie aus der US-PS 23 80 238 bekannt sind. Diese bekannten Abschmelzelektroden bestehen aus einem röhrenförmigen Hohlkörper, der kontinuierlich der Gießkokille zugeführt wird. Durch diesen den Elektrodenstrom führenden Hohlkörper wird ein Metallpulver der gewünschten Zusammensetzung der Schmelze zugeführt. Das Metallpulver kann in einfacher Weise auf die gewünschte Legierungszusammensetzung eingestellt werden. Es sind aber komplizierte Zufuhrvorrichtungen für das Metallband, aus dem der Hohlkörper gebildet wird, und für das Metallpulver erforderlich, die dieses bekannte Verfahren sehr aufwendig machen.

Ein besonderer Nachteil dieser Abschmelzelektrode besteht ferner darin, daß nur ein Metallpulverkern sehr geringen Querschnitts hergestellt werden kann, wobei als obere Grenze angegeben ist, daß der Metallpulverkern etwa ein Drittel des Gesamtvolumens der Elektrode ausmacht. Dadurch werden die Vorteile einer mit Metallpulver gefüllten Hohlelektrode, die vor allem in der einfachen und genauen Festlegung der Legierungszusammensetzung bestehen, weitgehend zunichte gemacht Ein größerer Querschnitt des Metallpulverkerns steht einer ausreichenden Verdichtung und Verfestigung entgegen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist in der DT-AS 14 33 629 vorgeschlagen worden, das Metallpulver kontinuierlich an der Außenseite der Elektrode zu verfestigen.

Elektroden der genannten Art sind, insbesondere wegen der Herstellungsschwierigkeiten, ungeeignet für eine Verwendung bei der Erzeugung von Metallgegenständen mit dünnwandigem Querschnitt, wobei mehrere Elektroden über den Umfang des herzustellenden Gegenstandes verteilt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschmelzelektrode für das Elektroschlackeumschmelzverfahren zu schaffen, die die Vorteile eines Metallpulverkerns aufweist, die eine genaue Einhaltung der Legierungszusammei^etzung der Abschmelzelektrode ermöglicht, die keiner Beschränkung im Verhältnis von Metallpulverkern zu Elektrodenmantel unterworfen ist und die vorzugsweise für das Erschmelzen dünnwandiger Querschnitte geeignet ist. Außerdem soll die Abschmelzelektrode kontinuierlich ohne zusätzliche aufwendige Vorrichtungen zugeführt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Abschmelzelektrode der eingangs genannten Art erfindun^sgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode aus mehreren geschlossenen, mit dem zusammengepreßten Metallpulver gefüllten Hohlkörpereinheiten durch Stumpfschweißen oder Kehlnahtschweißen zusammengesetzt ist.

In den geschlossenen Hohlkörpereinheiten kann das eingefüllte Metallpulver unabhängig von der lichten Weite des Hohlkörpers zusammengepreßt werden. Das Querschnittsverhältnis von Metallpulverkern zu Elektrodenmantel kann daher ohne Einschränkungen frei gewählt werden. Das verdichtete Metallpulver verschmilzt beim Eindringen in die Schlacke und die Metallschmelze sofort oberflächlich zu einer geschlossenen Schicht, so daß das dahinter befindliche Metallpulver nicht herausfallen kann und die gesamte Elektrode in gleicher Weise wie eine massive Metallelektrode tief in die Schlacke eingetaucht werden kann. Die einzelnen Hohlkörpereinheiten können unabhängig von der Umschmelzanlage vorgefertigt und gefüllt werclon, so daß keine zusätzlichen aufwendigen Einrichtungen zum Einfüllen und Verdichten des Metallpulvers an der Umschmelzanlage vorgesehen werden müssen.

Durch die Unterteilung in einzelne abgeschlossene Hohlkörpereinneiten wird es erfindungsgemäß möglich, die Vorteile einer Hohlkörperelektrode mit verdichtetem Metallpulverkern unabhängig vom Elektrodenquerschnitt zu erhalten. Eine solche Unterteilung wurde nach dem Stand der Technik für nicht anwendbar gehalten, da ein kontinuierlicher Elektrodenmantel für die Zuführung der hohen Stromstärke unerläßlich schien, weil das Metallpulver selbst wegen seiner geringen Leitfähigkeit zu der Stromzuführung praktisch nicht beiträgt. Erfindungsgemäß wird jedoch durch das Vei schweißen der einzelnen Mohlkörpereinheiten eine Verbindung zwischen den Mantelteilen der einzelnen Elektrodeneinheiten geschaffen, die die Stromzuführung nicht beeinträchtig'.. Dieses zunächst aufwendig erscheinende Verfahren, das zusätzlich eine Schweißeinrichtung zum Verbinden der einzelnen Einheiten an der Umschmelzanlage erforderlich macht, erweist sich überraschenderweise jedoch gegenüber dem Stand der

Technik als vorteilhaft, da die insgesamt aufwendigeren Einrichtungen zum Zuführen des kontinuierlichen Elektrodenhohlkörpers und zum Einfüllen und kontinuierlichen Verdichten des Metallpulvers wegfallen können. Insbesondere erweist sich das Wegfallen dieser Einrichtungen als vorteilhaft, wenn mehrere Abschmelzelektroden, die entlang dem Umfang des herzustellenden Metallgegenstandes angeordnet sind, gleichzeitig der Gießkokille zugeführt werden müssen, um Metallgegenstände mit Hohlquerschnitt, wie z. B. Rohre und Behälter, zu erzeugen.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i g. la und b vertikale Schnitte durch eine Hohlkörpereinheit gemäß der Erfindung,

Fig.2a bis 2d Querschnitte längs der Linie H-H in Fig. la zur Veranschaulichung verschiedener Querschnittsformen der Hohlkörpereinheit

F i g. 3a bis 3c Teilschnittansichten zur Darstellung verschiedener Arten von mit den Hohlkörpern verbunüenen Kappen,

Fig.4 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung, wie das Metallpulver im Hohlkörper verdichtet wird,

F i g. 5a bis 5d Teilschnitte zur Veranschaulichung verschiedener Arten der Verbindung zwischen den Hohlkörpereinheiten und

F i g. 6 einen Querschnitt zur Darstellung der Anordnung der Hohlkörper.

In Fig. la ist eine metallische Hohlkörpereinheit 1 dargestellt, die gemäß den F i g. 2a bis 2d kreisförmigen, quadratischen, rechteckigen, kreissegmentförmigen oder jeden beliebigen anderen Querschnitt besitzen kann. In das Innere des Hohlkörpers t ist ein Metallpulver 2 durch Verdichtung eingepackt. Das Metallpulver besitzt die gleiche Zusammensetzung wie der herzustellende Metallgegenstand oder besteht aus einem Gemisch aus pulverisiertem Metall umd solchen Mengenanteilen an pulverisierten Metallelementen, welche den Mengen dieser Elemente entsprechen, deren Verbraucn beim Elektroschlackeschmelzen zu erwarten ist. Falls ein Gemisch verwendet wird, werden die Pulver nach einem zweckmäßigen Verfahren gleichmäßig verteilt. Beim Verdichten des Metallpulvers 2 im Hohlkörper 1 wird auf in F i g. 3a bis 3c gezeigter Weise eine Dichtung oder eine Kappe 3 durch Schweißen oder Aufschrumpfen mit dem unteren Ende des Hohlkörpers 1 verbunden; nachdem eine vorbestimmie Menge des Metallpulvers 2 in uen Hohlkörper 1 eingefüllt worden ist, wird das Metallpulver d>irch Stoßen mittels eines Kolbens 4 auf die in F i g. 4 gezeig-Weise verdichtet, d. h. zusammengepreßt. Dieser

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Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Metallpulver 2 über die Gesamtlänge der Hohlkörpereinheit 1 hinweg in deren Axialhohlraum eingepreßt ist. Anschließend wird durch Schweißen eine weitere Dichtung

55 oder Kappe 3 am oberen Ende der Hohlkörpereinheit 1 angebracht, so daß ein in Fi g. la dargestellter Elektrodenkörper A gebildet wird. Die Mantelfläche des Hohlkörpers 1 kann ähnlich wie eine beschichtete Schweißelektrode mit einem CO2-Cas od. dgl. freigebenden Flußmittel la überzogen werden, wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. Ib angedeutc isL Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise eine Oxydaäon oder Nitrierung der Oberfläche eines noch zu beschreibenden Schmelzschlackebads 5 an der Luft verhindert, wenn der Elektrodenkörper in diesem Schmelzschlackebad abge.schmoU.en wird; auf diese Weise wird die Qualität des Schmelzmetallsumpfes verbessert Der Hohlkörper 1 braucht nicht notwendigerweise aus dem gleichen Werkstoff zu bestehen wie das Metallpulver 2. Es ist jedoch wesentlich, daß die chemische Gesamtzusammensetzung des Hohlkörpers 1 und des Metallpulver ? pro Längeneinheit des Elektrodenkörpers A die gleiche ist wie in dem herzustellenden Metallgegenstand bzw. der chemischen Zusammensetzung des Metallgegenstandes zuzüglich von Mengenanteilen an metallischen Elementen entspricht, die zum Ausgleich von während des Abschmelzens des Elektrodenkörpers auftretenden Verlusten dienen, da der Elektrodenkörper A während der Herstellung des Metallgegenstands in lotrechter Lage gehalten und kontinuierlich und gleichmäßig vom unteren Ende her in einem Elektroschlackeschmelzvorgarig abgeschmolzen wird. Eine beliebige Länge der Abschmelzelektrode läßt sich durch längsweise Vereinigung mehrerer ί-af vorstehend beschriebene Weise hergestellter Elektrodenkörper A erzielen. Gemäß den F i g. 5a bis 5d kann die Verbindung der einzelnen Elektrodenkörper z. B. durch Stumpfschweißung oder Kehlnahtschweißung direkt oder mit einem zwischen die aneinanderstoßenden Elektrodenkörper A eingefügten ring- oder rohrförmigen Stück y erfolgen.

In F i g. 6 ist im Querschnitt die Anordnung der Abschmelzelektroden in einer ringförmigen Gießkokille zur Herstellung eines röhrenförmigen Gegenstandes dargestellt. Die Gießkokille besteht aus einem inneren wassergekühlten Formkern 8 und einer wassergekühlten Außenform 9. Zur vertikalen Verschiebung und Einstellung dieser Formteile sind diese auf Gewindespindeln U bzw. 13, 13' angeordnet. In den zwischen diesen beiden Formteilen gebildeten ringförmigen Trichterraum, in dem sich die Metallschmelze und die Schlacke befinden, ragen von oben mehrere in der angegebenen Weise hergestellte Abschmelzeiektroden A. Diese Elektroden sind auf einer Kreislinie angeordnet und haben einen Querschnitt in der Form von Kreissektorabschnitten. Die Abschmelzelektroden bilden auf diese Weise im Querschnitt einen nahezu geschlossenen Kreisring, dessen radiale Abmessung im wesentlichen der Wandstärke des herzustellenden rohrförmigen Gegenstandes entspricht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abschmelzelektrode für das Eiektroschlackeumschmelzverfahren, vorzugsweise zur Herstellung rohrartiger Gegenstände, aus einem röhrenförmigen, mit Metallpulver gefüllten Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus mehre-en geschlossenen, mit asm zusammengepreßten Metallpulver gefüllten Hohlkörpereinhe»- ten durch Stumpfschweißen oder Kehlnahtschweißen zusammengesetzt ist