Elektroschlacke-Umschmelzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroschlacke-Um- schmelzanlage mit einer oben offenen Kokille und mindes ^¬ tens einer Abschmelzelektrode, die in die Kokille hinein ^¬ ragt .

Eine derartige Anlage ist z. B. in der DE 108 39 432 C2 beschrieben .

Zur Erzeugung eines Ingots (Blocks) aus einem von Konta ^¬ minationen befreiten Metall wird das Ende der Abschmelz ^¬ elektrode abgeschmolzen, das in die Kokille hineinragt. Das geschmolzene Metall fällt durch eine flüssige Schla ^¬ cke oberhalb einer Schmelze in der Kokille, wobei durch eine chemische Reaktion des Metalls mit der Schlacke die ^¬ sen Kontaminationen wie Schwefel und andere nichtmetalli ^¬ sche Elemente entnommen werden. Einschlüsse in der Elekt ^¬ rode werden somit in die Schlacke überführt und gelangen nicht in den Block.

Die notwendige Temperatur zum Abschmelzen der Abschmelz ^¬ elektrode wird durch einen elektrischen Strom mit hoher elektrischer Stromstärke erzeugt, der durch die Ab ^¬ schmelzelektrode die Schlacke und die Schmelze fließt. Dabei stellt die Schlacke einen elektrischen Widerstand dar, der sich auf Grund des Stromdurchganges erhitzt. Da ^¬ bei wird die Schlacke verflüssigt und erhitzt. Die beiden elektrischen Pole der Schlacke bilden einerseits der sich aufbauende Block in der Kokille und andererseits die Elektrode. Auf Grund der Wärmeentwicklung in der Schlacke schmilzt die Elektrode an der Trennfläche zur Schlacke ab . Je höher die Temperatur der Schlacke ist, desto höher ist die Abschmelzrate der Elektrode. Der Höhe der Schlacken ^¬ temperatur sind aber Grenzen gesetzt. Daher kann nur über eine Erhöhung der Querschnittsfläche bei konstanter

Schlackenbadtemperatur die Schmelzrate erhöht werden.

Bei der bekannten Ausführung einer solchen Anlage ist die Abschmelzelektrode ein stangenförmiges Gebilde mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt, deren Achse verti ^¬ kal ausgerichtet ist. Die Schmelzrate hängt dabei von der auf eine Ebene senkrecht zur Elektrodenachse bezogenen Querschnittsfläche ab. Um höhere Schmelzraten zu erzie ^¬ len, sind bisher der Durchmesser der Kokille und die der Elektrode erhöht worden. Der Durchmesser der Kokille be ^¬ stimmt aber auch die Größen der Blöcke, die aus der er ^¬ starrten Schmelze hergestellt werden. Um auch bei kleinen Blockgrößen eine genügend hohe Schmelzrate zu erzielen, werden sogenannte T-Kokillen (Trichter) eingesetzt. In den oberen, trichterförmig vergrößerten Abschnitten der Kokille taucht die Abschmelzelektrode ein, deren Quer ^¬ schnitt größer ist als der Querschnitt des unteren, klei ^¬ neren Abschnitts der T-Kokille, der den Block aufnimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine

Elektroschlacke-Umschmelzanlage zu schaffen, die trotz eines geringen gegebenen Abschmelzelektrodenquerschnitts eine erhöhte Schmelzrate aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Abschmelzelektrode schräg zu einer Vertikalen ausgerich ^¬ tet ist.

Dabei verläuft die in die Kokille ragende Endfläche der Abschmelzelektrode entsprechend ihrer Schrägstellung schräg zu der Achse der Abschmelzelektrode. Die effektive Abschmelzfläche entspricht daher nicht mehr der Querschnittsfläche, bezogen auf eine Ebene senkrecht zur Achse der Elektrode, sondern bezogen auf eine hori ^¬ zontale Ebene. Die effektive Abschmelzfläche erhöht sich damit um den Kehrwert des Kosinus des Winkels zwischen der Vertikalen und der Achse der schräg gestellten Ab ^¬ schmelzelektrode .

Neben der Erhöhung der Abschmel z fläche besitzt diese An ^¬ ordnung auch noch weitere Vorteile.

Um größere Abschmel z flächen zu erhalten, wurden bis ^¬ her mehrere Elektroden zusammengeschweißt, um eine dickere Elektrode zu erhalten. Dieser Verfahrens ^¬ schritt ist nun nicht mehr notwendig.

Da die Elektrode schräg angeordnet ist, wird die Bauhöhe der Anlage verringert bzw. es können bei gleich bleibender Bauhöhe längere Abschmelzelektro ^¬ den eingesetzt werden.

Die schräge Anordnung ermöglicht es, eine oder meh ^¬ rere Elektroden ortsnah der späteren Abschmelzposi ^¬ tion vorzuhalten, um somit die Zeitverzögerung beim Wechsel von Elektroden zu minimieren.

Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen der Achse der Abschmelzelektrode und der Vertikalen zwischen 20 und 60°, insbesondere liegt er bei 45°.

Mit dem Abbrand der Elektrode muss diese nachgeführt wer ^¬ den. Dazu sieht die Erfindung vor, dass die Abschmelz ^¬ elektrode in einer Nachführung gehalten ist, die so aus ^¬ gebildet ist, dass die Abschmelzelektrode entlang ihrer schräg gestellten Achse verschiebbar ist. Eine solche Nachführung kann z. B. eine Rollenlagerung aufweisen. Damit kann das Gewicht der Abschmelzelektrode auf mehrere Rollen verteilt werden.

Wie auch schon bei den Anlagen nach dem Stand der Tech ^¬ nik, können auch hier wenigstens zwei Abschmelzelektroden vorgesehen werden, die mit je einer Nachführung versehen sind. Dies erlaubt einen schnellen Wechsel von Elektro ^¬ den. Eine Elektrode befindet sich im Abbrand, während die andere in ihrem Verschiebesystem vorbereitet wird und in eine Position oberhalb der Kokille verschoben wird, so ^¬ bald die vorhergehende verbraucht ist.

Wie oben angedeutet, wird die Kokille gekühlt, so dass die Schmelze in ihrem unteren Bereich erstarrt und als Strang aus dem offenen Boden der Kokille abgeführt werden kann. Dazu ist eine Einrichtung vorgesehen, die in ihrem unteren Abschnitt zu einem Strang erstarrte Schmelze durch den Boden der Kokille abzieht.

Sollen auf diese Weise klein dimensionierte Blöcke ent ^¬ stehen, so kann weiterhin eine Trennvorrichtung vorgese ^¬ hen werden, die so ausgebildet ist, dass sie das auf dem Boden der Kokille austretende Endstück des Strangs abzu ^¬ trennen vermag. Weiterhin kann eine Ablenkvorrichtung vorgesehen werden, die die abgetrennten Endstücke seit ^¬ lich zur Kokille z. B. auf ein Transportband in ein Maga ^¬ zin oder Lager ableitet.

Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Anordnung und

Fig. 2 eine Draufsicht. Die erfindungsgemäße Anlage besteht aus einer Kokille 1, die aus einem Tubus 2 gleich bleibenden Querschnitts und einem sich nach oben anschließenden Trichter 3 besteht. In diesen taucht eine Abschmelzelektrode 4 ein, deren Achse 5 schräg zu einer Vertikalen 6, die gleichzeitig die Achse des Tubus 2 bildet, angeordnet ist. Die Ab ^¬ schmelzelektrode 4 ist auf Rollen 7, die eine schräge Ebene bilden, gelagert. Die Abschmelzelektrode 4 wird von einer Nachführung 8 gehalten, mit deren Hilfe sie ent ^¬ sprechend des Abbrandes in den Trichter 3 der Kokille 1 nachgeführt werden kann.

In dem Tubus 2 befindet sich die sich bildende Schmelze, die aufgrund einer hier nicht dargestellten Kühlung im unteren Bereich zu einem Strang 10 erstarrt, der durch eine hier nicht dargestellte Einrichtung nach unten abge ^¬ zogen wird und ggf. durch eine ebenfalls nicht darge ^¬ stellte Trennvorrichtung in einzelne Blöcke geteilt wird. Diese werden durch eine Umlenkeinrichtung, die ebenfalls nicht näher dargestellt ist, seitlich über ein Mittel, z. B. ein Transportband, in ein Magazin oder Lager (nicht dargestellt) abgeleitet.

Oberhalb der Schmelze 9 befindet sich innerhalb des

Trichters 3 eine Schlackenschicht 11 mit einer horizontal verlaufenden Oberfläche, die von der Abschmelzelektrode 4 berührt wird.

Die Höhe der Abschmelzrate wird von der Größe der Ab- schmel z fläche 13, das ist die Schlackenschicht 11 berüh ^¬ rende Endfläche der Abschmelzelektrode 4, bestimmt. Die Abschmel z fläche 13 verläuft horizontal und damit entspre ^¬ chend der Schrägstellung der Abschmelzelektrode 4 schräg zu deren Achse 5. Da die Abschmelzelektrode 4 schräg ge ^¬ stellt ist, vergrößert sich die Abschmelzfläche 13 gegen ^¬ über der Querschnittsfläche 12 der Abschmelzelektrode 4, um einen Betrag, der von der Größe des Winkels α zwischen der Achse 5 der Abschmelzelektrode 4 und der Vertikalen 6 bestimmt wird. Bei einem Winkel von 45° erhöht sich die Endfläche 13 um ca. 40% gegenüber der Querschnittsfläche 12.

Um einen schrägen Einlauf der Abschmelzelektrode 4 zu er ^¬ möglichen, besitzt der Trichter 3 auf der Seite der Ab ^¬ schmelzelektrode 4 eine schräge Einlaufkante 14.

Die Energie zum Abschmelzen der Elektrode 4 wird durch eine hier nicht dargestellte Stromversorgung erreicht, Die Abschmelzelektrode 4, die Schlackenschicht 11 sowie die Schmelze 9 bzw. der Strang 10 bilden Teile eines Stromkreislaufes, wobei die Schlackenschicht 11 den größ- ten Widerstand darstellt, so dass dort die meiste Energie aufgenommen wird.

Bezugszeichenliste Kokille

Tubus

Trichter

Abschmelzelektrode

Achse Vertikale

Rollen

Nachführung

Schmelze

Strang Schlackenschicht

Querschnittsfläche

Endfläche

Einlaufkante