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Title:
METHOD FOR PRODUCING METAL BLOCKS OR BARS BY MELTING OFF ELECTRODES AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/038820
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for producing metal blocks or bars, especially from steels and Ni- and Co-based alloys, by melting off consumable electrodes in an electroconductive slag bath using alternating or direct current in a short, downwardly opening, water-cooled mould through which a current contact can be established with the slag bath. The melting current is introduced into the slag bath through the consumable electrode and through the mould in a controlled manner in terms of regulating the distribution of the current between the electrode and the mould; and is conducted back through the mould and the block and the base plate as desired; the division of the currents being adjustable in a controlled manner.

Inventors:
HOLZGRUBER WOLFGANG (AT)
HOLZGRUBER HARALD (AT)
MEDOVAR LEV (UA)
LANTSMAN IZRAIL (UA)
Application Number:
PCT/EP2001/013014
Publication Date:
May 16, 2002
Filing Date:
November 09, 2001
Export Citation:
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Assignee:
INTECO INT TECHN BERATUNG (AT)
HOLZGRUBER WOLFGANG (AT)
HOLZGRUBER HARALD (AT)
MEDOVAR LEV (UA)
LANTSMAN IZRAIL (UA)
International Classes:
C22B9/18; B22D23/10; C22B9/187; (IPC1-7): C22B9/18
Foreign References:
SU1768657A1
DE19614182C11997-07-31
EP0786531A11997-07-30
US3652773A1972-03-28
FR2447972A11980-08-29
GB1246676A1971-09-15
Other References:
See also references of EP 1339885A2
Attorney, Agent or Firm:
Hiebsch, Gerhard F. (Hiebsch Peege Behrmann Heinrich - Weber - Platz 1 Singen, DE)
Niels, Behrmann (Hiebsch Peege Behrmann Heinrich-Weber-Platz 1 Singen, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen von Blöcken oder Strängen aus Metall, insbesondere aus Stählen sowie Niund CoBasislegierungen, durch Abschmelzen selbstverzeh render Elektroden in einem elektrisch leitenden Schlackenbad unter Verwendung von Wechseloder Gleichstrom in einer kurzen, nach unten offenen was sergekühlten Kokille, über welche ein Stromkontakt zum Schlackenbad herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzstrom sowohl über die Abschmelzelek trode als auch über die Kokille in das Schlackenbad hinsichtlich der Verteilung des Stroms zwischen Elek trode und Kokille kontrolliert regelbar eingeleitet und die Rückleitung des Schmelzstroms sowohl über die Kokille als auch über den Block und die Bodenplatte wahlweise durchgeführt wird, wobei die Aufteilung der Ströme kontrolliert einstellbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Abschmelzelektrode zugeführte An teil des gesamten zugeführten Schmelzstroms zwischen 0 und 100 % gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Bodenplatte zurückgeleitete Anteil des Schmelzstroms zwischen 0 und 100 % gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zuleitung und Rückleitung für den Strom vertauscht werden, wobei insbesondere Gleichstrom eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der entstehende Strang kontinu ierlich aus der Kokille abgezogen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Strang schritt weise aus der Kokille abgezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Strang feststeht und die Kokille kontinuierlich angehoben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Strang feststeht und die Kokille schrittweise angehoben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, dass mit der Kokille eine oszillierende Be wegung ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, dass an jeden Hubschritt unmittelbar ein Gegenhubschritt in entgegengesetzter Richtung an schließt, wobei die Hublänge des Gegenhubschritts höchstens 60 % der Hublänge des vorangegangenen Hub schritts beträgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei nem der voraufgehenden Patentansprüche, unter Verwen dung einer kurzen wassergekühlten Kokille (10) mit Bodenplatte (14) sowie mit zumindest einem im Bereich des Schlackenbads (24) vorgesehenen stromleitenden Element (18,18a), das gegenüber dem unteren, den Um schmelzblock (30) formenden Bereich (20) der Kokille (10) und/oder gegen andere stromleitende Elemente isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu leitung (32,32a) des Schmelzstroms von mindestens einer Stromquelle (36,36a) sowohl zur Abschmelzelek trode (28) als auch zu mindestens einem stromleiten den Element (18) entweder einzeln oder gemeinsam durch eine geeignete Anordnung gezielt einstellbar ist, und dass die Rückleitung (34,35) zu der minde stens einen Stromquelle sowohl von wenigstens einem stromleitenden Element (18,18a) der Kokille (10) als auch der den Umschmelzblock (30) stützenden Boden platte (14) entweder einzeln oder gemeinsam gezielt einstellbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von der Stromquelle (36) jeweils eine Zuleitung (32) zur Abschmelzelektrode (28) und eine andere Zu leitung (32a) zum stromleitenden Element (18) geführt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Stromquelle (36) Rückleitungen (34,35) von der Bodenplatte (14) und dem stromlei tenden Element (18) führen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da durch gekennzeichnet, dass in einem Horizont der Ko kille (10) mehrere durch Isolierelemente (16b) ge trennte stromleitende Elemente (18,18a) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitenden Elemente (18,18a) mit den Isolierelementen (16b) einen Ring bilden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch zwei stromleitende Elemente (18.18a) von dem eines an die Zuleitung (42a) und eines an die Rückleitung (35) angeschlossen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, ge kennzeichnet durch zwei Stromquellen (36,36a), deren eine an die Abschmelzelektrode (28) angeschlossen ist, wobei die andere Stromquelle (36a) sowohl an die Abschmelzelektrode als auch an das stromleitende Ele ment (18a) angeschlossen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, da durch gekennzeichent, dass die Aufteilung der Strom stärken zwischen den einzelnen Zubzw. Rückleitungen (32,32a ; 35,35) durch regelbare Widerstände (42, 42a ; 44, 44a) einstellbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, da durch gekennzeichnet, dass zwei voneinander unabhän gig regelbare Stromquellen (36, 36a) angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, ge kennzeichnet durch Gleichrichteranlagen als Strom quelle/n (36,36a), deren Polung umschaltbar ausge bildet ist.
Description:
BESCHREIBUNG Verfahren zum Herstellen von Blöcken oder Strängen aus Me- tall durch Abschmelzen von Elektroden sowie Vorrichtung zu dessen Durchführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blöcken oder Strängen aus Metall--insbesondere aus Stäh- len sowie Ni-und Co-Basislegierungen--durch Abschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem elektrisch leitenden Schlackenbad unter Verwendung von Wechsel-oder Gleichstrom in einer kurzen, nach unten offenen wassergekühlten Ko- kille, über welche ein Stromkontakt zum Schlackenbad her- stellbar ist. Zudem erfasst die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Beim Erzeugen von Umschmelzblöcken nach dem Verfahren des Elektroschlacke-Umschmelzens in Standkokillen--aber auch in kurzen Gleitkokillen--ist es üblich, je nach der Sei- gerungsanfälligkeit der umgeschmolzenen Legierung eine Ab- schmelzrate in Kilogramm (kg) je Stunde einzustellen, die bei Rundblöcken zwischen 70 % und 110 % des Blockdurchmes- sers in Millimetern (mm) beträgt. Bei vom Rundquerschnitt abweichenden Blockformen, wie Quadrat-oder Flachformaten kann mit einem äquivalenten Durchmesser gearbeitet werden, der sich aus dem Querschnittsumfang dividiert durch die Zahl FI (Pi) errechnet. Der untere Bereich wird vor allem bei stark seigernden Legierungen--wie Werkzeugstählen oder hochlegierten Nickel Basislegierungen--angewendet, bei welchen zur Vermeidung von Seigerungen ein flacher Me- tallsumpf angestrebt wird. Der Wert von 70 % kann beim kon- ventionellen ESU-Verfahren aber kaum unterschritten werden, da dann die Leistungszufuhr von der Abschmelzelektrode in das Schlackenbad sehr stark reduziert werden muss, was eine niedrige Temperatur des Schlackenbads und in weiterer Folge eine schlechte, oft rillige Oberfläche des Umschmelzblocks zur Folge hat. Bei zu niedriger Leistungszufuhr zum

Schlackenbad bildet sich dann vielfach auch ein dicker Schlackenmantel zwischen Block und Kokille, was wiederum die Wärmeabfuhr von der Blockoberfläche behindert, so dass der erwünschte flache Schmelzsumpf wiederum nicht erzielt werden kann. Andererseits kann aber auch bei wenig seigerungsempfindlichen Stählen und Legierungen ein Wert von 110 % beim konventionellen Elektroschlackeumschmelzen, dem sog. ESU-Verfahren, nicht überschritten werden, da sonst die Überhitzung des Schlackenbads zusammen mit der erhöhten Abschmelzrate einen für Umschmelzblöcke unzulässig tiefen Schmelzsumpf und damit eine unerwünscht grobe Block- struktur--verbunden mit Seigerungen--zur Folge hat. Wie aus dem oben Gesagten leicht zu erkennen ist, sind beim konventionellen ESU-Verfahren, bei welchem der Schmelzstrom über die Abschmelzelektrode in das Schlackenbad geleitet sowie über den umgeschmolzenen Block und die Bodenplatte wieder abgeleitet wird, die Schlackenbadtemperatur und die Abschmelzrate--und im Zusammenhang damit Sumpftiefe sowie Ausbildung der Oberfläche--eng miteinander verknüpft und können nicht unabhängig voneinander sowie getrennt kontrolliert und gesteuert werden.

Beim Herstellen von Umschmelzblöcken großen Durchmessers mit 1000 mm und darüber zeigt sich, dass die Einhaltung der oben angeführten gewünschten niedrigen Abschmelzraten vor allem bei Verwendung von Abschmelzelektroden großen Durch- messers, entsprechend 65 bis 85 % des Kokillendurchmessers, zu einer zu niedrigen Schlackenbadtemperatur führt, die ih- rerseits dann eine schlechte, oftmals rillige Oberfläche am Umschmelzblock zur Folge hat. Erhöht man in diesem Fall die Leistungszufuhr zum Schlackenbad, so hat dies zwar eine Verbesserung der Blockoberfläche zur Folge, gleichzeitig erhöht sich dadurch aber die Abschmelzrate über die zuläs- sige Grenze, was zu einem tieferen Schmelzsumpf und ungün- stiger Erstarrung führt. Zu dieser Erhöhung der Abschmelz- rate bei erhöhter Leistungszufuhr zum Schlackenbad kommt es deshalb, weil die Abschmelzelektrode einerseits der Ener- giezufuhr zum Schlackenbad dient, andererseits aber umso

rascher abschmilzt, je mehr man die Energiezufuhr zum Schlackenbad erhöht. Die Elektrode muss dann mit der Ge- schwindigkeit in das Schlackenbad nachgeführt werden, mit der sie abschmilzt. Würde die Abschmelzelektrode nicht nachgeführt, so würde sie bis knapp oberhalb der Schlacken- badoberfläche abschmelzen, womit der elektrische Kontakt und damit die Leistungszufuhr zum Schlackenbad unterbrochen wären. Der Umschmelzprozess käme somit zum Erliegen.

Ein anderer Wege, die Schlackenbadtemperatur zu erhöhen, besteht darin, Elektroden kleineren Durchmessers umzu- schmelzen. In diesem Fall ist die in das Schlackenbad ein- tauchende Stirnfläche der Elektrode kleiner, so dass ein vergleichsweise heißeres Schlackenbad benötigt wird, um die erwünschte Abschmelzrate zu erreichen. Mit dieser Maßnahme kann zwar vielfach eine Verbesserung der Blockoberfläche erreicht werden, jedoch führt die Verwendung von Elektroden kleinen Durchmessers zu einer erhöhten Wärmekonzentration im Zentrum des Blockes, was einen V-förmig vertieften Sumpf mit erhöhter Seigerungsneigung zur Folge haben kann.

All die o. a. Schwierigkeiten hängen ursächlich damit zu- sammen, dass einerseits die Abschmelzrate der Elektrode durch die über die Elektrode dem Schlackenbad zugeführte Energie kontrolliert wird und anderseits eben diese Ener- giezufuhr auch ausreichend sein muss, um den Schmelzsumpf bis zu seinem Rand hin ausreichend flüssig zu halten und ein zeitweiliges Fortschreiten der Erstarrung über den Me- niskus des Schmelzsumpfes hinweg sicher zu verhindern.

Kommt es nämlich aufgrund einer zu niedrigen Temperatur des Schlackenbades zeitweilig zu einem derartigen Erstarrungs- fortschritt über den Meniskus hinweg, so hat dies die Aus- bildung einer für die Weiterverarbeitung der Blöcke ungün- stigen rilligen Oberfläche zur Folge.

Der EP 786 521 Bl der Anmelderin ist ein Verfahren zum Elektroschlackeumschmelzen zu entnehmen, bei welchem durch Abschmelzen von Elektroden vergleichsweise großen Durch-

messers höhere Abschmelzraten als beim konventionellen Elektroschlackeumschmelzen eingestellt werden. Bei dem be- schriebenen Verfahren kann die Rückleitung eines Teils des Schmelzstroms über in der Kokillenwand eingebaute stromlei- tende Elemente erfolgen. Die Anordnung führt zu einer Auf- teilung der Rückleitungsströme verkehrt proportional zu den Gesamtwiderständen eingesetzter Leiterschleifen.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Abschmelzrate der Elektrode unabhängig von der Temperatur des Schlackenbades kontrollieren zu kön- nen und gleichzeitig eine gute Blockoberfläche sicherzu- stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches ; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun- gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom- binationen aus zumindest zwei der in dr Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Die Lösung der oben umrissenen Aufgabe gelingt in überra- schen einfacher Weise, wenn für das Umschmelzen selbstver- zehrender Elektroden unter Schlacke eine an sich bekannte Kokille mit in die Kokillenwand im Bereich des Schlackenba- des eingebauten und gegen den unteren, den Umschmelzblock formenden Teil der Kokille, elektrisch isolierten stromlei- tenden Elementen verwendet wird. Damit wird es möglich, ei- nerseits durch Energiezufuhr über die Kokillenwand das Schlackenbad unabhängig vom Elektrodenvorschub zu beheizen, so dass der Metallsumpf bis zum Rand über den Meniskus hin- weg flüssig gehalten werden kann. Anderseits kann die Ab- schmelzrate der verzehrbaren Elektrode in einfacher Weise durch die Vorschubgeschwindigkeit gesteuert werden, mit der sie in das überhitzte Schlackenbad nachgeschoben wird.

Dabei kann die Abschmelzelektrode völlig stromlos sein. Es ist aber auch möglich, einen Teilstrom über die Elektrode zu führen. Die im unteren Teil der Kokille geformten Um-

schmelzblöcke können aus dieser entweder nach unten ab- gezhogen werden oder die Kokille wird in der Weise angeho- ben, wie der auf einer Bodenplatte stehende Block wächst.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfah- ren zur Herstellung von Blöcken oder Strängen aus Metallen, insbesondere aus Stählen sowie Ni-und Co-Basislegierungen durch Abschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem elektrisch leitenden Schlackenbad in einer kurzen, nach unten offenen wassergekühlten Kokille, über welche in an sich bekannter Weise ein Stromkontakt zum Schlackenbad herstellbar ist, wobei der zugeführte Schmelzstrom sowohl über die Abschmelzelektrode als auch über die Kokille in das Schlackenbad hinsichtlich der Verteilung des Stroms zwischen Elektrode und Kokille kontroliert regelbar einge- leitet und die Rückleitung des Schmelzstroms sowohl über die Kokille als auch über den Block und die Bodenplatte wahlweise rückgeführt, wobei die Aufteilung der Ströme kon- trolliert eingestellt zu werden vermag. Zudem hat es sich als günstig erwiesen, dass der Anteil über die Ab- schmelzelektrode zugeführten Stroms bei 0 bis 100 % des ge- samten zugeführten Schmelzstroms liegen kann. Der Anteil des über die Bodenplatte zur Schmelzstromversorgung zurück- geleiteten Stroms kann gleichfalls 0 bis 100 % des gesamten zurückgeleiteten Schmelzstroms betragen.

Dieses hier vom Prinzip her geschilderte erfindungsgemäße Verfahren kann in vielfacher Weise an die Erfordernisse des Betreibers angepasst werden.

So kann beispielsweise die kurze, stromleitende Kokille fest in eine Arbeitsbühne eingebaut sein und der Umschmelz- block nach unten abgezogen werden.

Es kann aber auch der Block auf einer feststehenden Boden- platte aufgebaut und die Kokille in der Weise angehoben werden, wie der Block anwächst. Das Abziehen des Blockes

bzw. Anheben der Kokille können kontinuierlich oder schrittweise erfolgen.

Ferner besteht die Möglichkeit, die Kokille oszillieren zu lassen, was insbesondere bei einem kontinuierlichen Block- abzug von Interesse sein kann.

Im Falle einer schrittweisen Blockabzugs-oder Kokillenhub- bewegung kann zusätzlich an jeden Hubschritt unmittelbar ein Gegenhubschritt anschließen, wobei die Schrittlänge des Gegenhubschritts bis zu 60 % der Schrittlänge des Abzugs- hubschritts betragen kann.

Wird erfindungsgemäß als Schmelzstromversorgung eine Gleichstromquelle benützt, so kann durch Einbau eines Po- lumschalters bei jeder der beiden Schmelzstromversorgungen die Zuleitung mit all den oben angeführten Varianten entwe- der als Kathode oder als Anode geschaltet werden.

Auch hat es sich als günstig erwiesen, durch Auswechseln der Elektroden in den erfindungsgemäßen Anlagen in an sich bekannter Weise auch lange Umschmelzblöcke--unabhängig von der Elektrodenlänge--herzustellen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung ; diese zeigt in : Fig. 1, 2,4 : jeweils einen Längsschnitt durch eine Gießeinrichtung für Metalle mit Ko- kille ; Fig. 3 : einen vergrößerten Schnitt durch Fig. 2 nach deren Linie III-III.

Einer wassergekühlten Kokille 10 mit hohlem ringförmigem Kokillenkörper 12 ist gemäß Fig. 1 von unten her eine-- ihrerseits hohle--Bodenplatte 14 zugeordnet, deren Außen- durchmesser geringfügig kürzer ist als der Innendurchmesser d der Kokille 10 ; die Bodenplatte 14 kann zum Anfahren der Anlage soweit in die Kokillenöffnung bzw. den Kokillenin- nenraum 11 der Höhe h eingeschoben werden, bis sie unmit- telbar unterhalb der Oberkante 13 des Kokillenhohlkörpers 12 verläuft.

Auf der Oberkante 13 ruht ein ringartiges Isolierelement 16 und auf diesem ein--ebenfalls ringartig und/oder aus meh- reren Teilen ausgebildetes-stromleitendes Element 18 ; letzteres ist von den--den Strom nicht leitenden--Iso- lierelementen 16 gegen den wassergekühlten unteren Bereich 20 der Kokille 10 elektrisch isoliert und nach oben hin durch ein oberes Isolierelement 16a von einem seinerseits wassergekühlten Hohlring 22 als oberem Bereich getrennt.

Für die erfindungsgemäße Verwendung der hier beschriebenen Anlage ist das obere Isolierelement 16a allerdings nicht zwingend erforderlich.

Auf der Bodenplatte 14 lagert--unterhalb eines Schlacken- bades 24 sowie eines von diesem überdeckten Sumpfes 26-- ein durch ein Umschmelzverfahren mit selbstverzehrbarer Elektrode 28 erzeugter, in jenem wassergekühlten unteren

Bereich 20 der Kokille 10 geformter Umschmelz-oder Vor- block 30. Um den Prozess zu starten, kann beispielsweise flüssige Schlacke in den von der Kokille 10 und der Elek- trode 28 begrenzten Kokillenspalt gegossen werden, bis der Schlackenspiegel 25 des entstehenden Schlackenbades 24 etwa die Oberkante des Stromleitelements 16a erreicht hat.

Die Elektrode 28 einerseits sowie die Bodenplatte 14 ander- seits sind über Hochstromleitungen 32,34 mit je einem Pol einer Gleich-oder Wechselstromquelle 36 verbunden ; von der Leitung 32 zweigt eine Hochstromleitung 32a ab, die ander- nends an dem Stromleitelement 18 angeschlossen ist. Die Zu- leitung des Schmelzstroms zum Schlackenbad 24 erfolgt von jener Wechsel-oder Gleichstromquelle 36--je nach Stel- lung von an diese durch die Leitungen 32,32a angeschlosse- nen Hochstromkontakten 38,39--entweder nur über die Elektrode 28 oder nur über das stromleitende Element 18 der Kokille 10 oder aber über Elektrode 28 und Kokille 10 gleichzeitig, wobei der Anteil des über die Elektrode 28 bzw. das Stromleitelement 18 fließenden Stroms durch regel- bare Widerstände 42 bzw. 42a--oder andere in der Wirkung vergleichbare Einrichtungen--nach Wunsch eingestellt werden kann. Die Rückleitung des gesamten Schmelzstroms er- folgt bei dieser Anordnung ausschließlich über den Um- schmelzblock 30 und die absenkbare Bodenplatte 14 durch die Rückleitung 34.

Bei einer anderen Anordnung nach Fig. 2 ist die Kokille 10 mit mindestens zwei durch Isolierelemente 16,16a sowohl gegeneinander als auch gegen den unteren Bereich 20 der Ko- kille 10 und--hier zwingend--gegen den oberen Bereich 22 der Kokille 10, nämlich jenen Hohlring 12, isolierten Stromleitelementen 18,18a ausgerüstet. Fig. 3 lässt dazu zwei jeweils teilkreisförmige Stromleitelemente 18,18a er- kennen, die durch--mit ihnen einen Ring bildende--ent- sprechend geformte Isolierelemente 16b voneinander getrennt sind ; werden--wie hier beschrieben--zwei oder mehrere auf verschiedenen Potentialen liegende Stromleitelemente

18,18a benötigt, so können diese insbesondere bei Kokillen 10 mit um eine Längsachse A gelegtem kreisförmigem Quer- schnitt auch kreisförmig als Ring ausgebildet und überein- ander angeordnet werden sowie durch die dazwischen angebrachten--ebenfalls ringförmigen--Isolierelemente 16 gegeneinander isoliert sein.

Erfolgt die Rückleitung über ein Stromleitelement 18 in der Kokille 10 und die Bodenplatte 14 gemeinsam, so ermöglichen regelbare Widerstände 44 und 44a in der die Bodenplatte 14 mit der Stromquelle 36 verbindenden Rückleitung 34 und ei- ner die Stromquelle 36 an das/die Stromleitelement/e 18 an- schließenden und an die Rückleitung 34 angefügten Leitung 35--oder eine andere in der Wirkung vergleichbare Ein- richtung--das Einstellen des über die Bodenplatte 14 rückfließenden Stromanteils.

In Fig. 4 wird eine Anordnung zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens mit zwei parallel angeordneten re- gelbaren Stromquellen 36,36a zur Schmelzstromversorgung dargestellt. Dabei kann die Zuleitung des Schmelzstroms von jeder der beiden Stromquellen 36,36a einzeln oder gemein- sam entweder nur zur Elektrode 28 oder nur zum stromleiten- den Element 18a--oder zu beiden gemeinsam--erfolgen, dies je nach Stellung, der Hochstromschalter 38,38at 38b bzw. 39 in den Leitungen 32 bzw. 32a bzw. des Hochstrom- schalters 38b in der Zweigleitung 32n zwischen Stromquelle 36a und Elektrode 28.

Die Rückleitung des Schmelzstroms kann ebenfalls zu einer der beiden Stromquellen 36,36a oder zu beiden gemeinsam vom Stromelement 18 in der Kokille 10 und/oder der Boden- platte 14 einzeln oder gemeinsam erfolgen, dies je nach Stellung der in der Rückleitung 34 bzw. 35 angeordneten Hochstromschalter 40,40a bzw. 41 oder des Hochstromschal- ters 40b in einer die Rückleitung 34 mit der zweiten Strom- quelle 36a verbindenden Zweigleitung 34n. Die Schaltmög- lichkeiten, die diese Anordnung bei Verwendung von Wechsel- strom gestattet, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusam- mengestellt. Deren Offenbarung ist von besonderer erfin- dungsgemäßer Bedeutung. Tabelle 1 Schaltungsmöglichkeiten bei zwei Stromversorgungen und stromleitender Kokille Schaltung Transformator Zuleitung Rückleitung geschlossen offen Zu/Rück Zu/Rück 1 36 Elektrode Block 38,38b/40,40a 39, 38b/41,40b 2 36 Elektrode Kokille 38,38b/41,40a 39, 38b/40,40b 3 36 Elektrode Block & Kokille 38, 38b/40, 41, 40a 39,38b/40b 4 36 Kokille Block 39/40,40a 38, 38a, 38b/41, 5 36 Kokille Kokille 39/41,40a 38, 38a, 38b/40, 6 36 Kokille Block & Kokille 39,40/41,40a 38,38a, 38b/4C 7 36 Elektr. & Kok. Block 38,39,38a/40,40a 38b/41,40b 8 36 Elektr. & Kok. Kokille 38, 39, 38a/41, 40a 38b/40,40b 9 36 Elektr. & Kok. Block & Kokille 38,39,38a/40,41,40a 38b/40b 10 36a Elektrode Block 38, 38b/40,41a 39,38a/41,40a 11 36a Elektrode Kokille 38,38b/41,40b 39,38a/40,40a 12 36a Elektrode Block & Kokille 38,38b/40,41,40a 39,38a/40a 13 36a Kokille Block 39,38a, 38b/40, 40b 38/41, 40a 14 36a Kokille Kokille 39, 38a, 38b/41,40b 38/40, 40a 15 36a Kokille Block & Kokille 39,38a, 38b/40,41,40b 38/40a 16 36a Elektr. & Kok. Block 38,39,38a, 38b/40,40b-/41,40a 17 36a Elektr. & Kok. Kokille 38,39,38a, 38b/41,40a-/40,40a 18 36a Elektr. & Kok. Block & Kokille 38,39,38a, 38b/40, 41,40b-/40b 19 36 + 36a Elektrode Block 38,38a, 38b/40, 40a, 40b 39/41 20 36 + 36a Elektrode Kokille 38, 38a, 38b/41,40a, 40b 39/40 21 36 + 36a Elektrode Block & Kokille 38,38a, 38b/40,41,40a, 40b 39/- 22 36 + 36a Kokille Block 39,38a, 38b/40, 40a, 40b 38/41 23 36 + 36a Kokille Kokille 39,38a, 38b/41,40a, 40b 38/40 24 36 + 36a Kokille Block & Kokille 39, 38a, 38b/40, 41,40a, 40b 38/- 25 36 + 36a Elektr. & Kok. Block 38,39,38a, 38b/40,40a, 40b-/41 26 36 + 36a Elektr. & Kok. Block 38, 39, 38b/40, 40a, 40b 38a/41 27 36 + 36a Elektr. & Kok. Kokille 38,39,38a, 38b/41,40a, 40b-/40 28 36 + 36a Elektr. & Kok. Kokille 38, 39, 38b/41,40a, 40b 38a/40 29 36 + 36a Elektr. & Kok. Block & Kokille 38,39,38a, 38b/40,41,40a, 40b-/- 30 36 + 36a Elektr. & Kok. Block & Kokille 38,39,38b/40,41,40a, 40b 38a/-

Die Elektrode und das Schlackenbad können durch hier nicht dargestellte gasdichte Hauben, die auch gegen den Kokillen- flansch abdichtbar sind, gegen den Luftzutritt geschützt werden. Damit kann das Umschmelzen unter kontrollierter At- mosphäre und Ausschluss des Luftsauerstoff stattfinden, wo- mit auch die Herstellung höchstreiner Umschmelzstränge er- möglicht und ein Abbrand sauerstoffaffiner Elemente verhin- dert wird.

Beispiel : An einer ESU-Anlage mit Hebekokillen 10 wurde ein Versuch gefahren, bei dem die Stromzufuhr zum Schlackenbad 24 so- wohl über die Abschmelzelektrode 28 als auch die Kokille 10 sowie die Rückleitung über den Block 30 und die Bodenplatte 14 geführt wurden. Kokille : Zylindrische Kokille mit 500 mm Durchmesser mit einem stromleitenden Ring im Bereich des Schlackenbads, der gegen den unterenTeil elektrisch isoliert war. Abschmeizelektrode : 320 mm Durchmesser Stahl Ck 45 Nach dem Aufschmelzen von 75 kg Schlacke der Zusammenset- zung 30 % CaO, 30 % Al203, 40 % CaF2 wurde zunächst der ge- samte Schmelzstrom über die Elektrode geführt und diese nach dem konventionellen ESU-Verfahren umgeschmolzen, bis der Schlackenspiegel den Kokillenring mit der Stromzulei- tung bedeckte. Bis zu diesem Punkt waren etwa 470 kg von der Elektrode abgeschmolzen. Die Schmelzrate betrug zuletzt 460 kg/h bei einer Leistungszufuhr zum Schlackenbad von 450 kW, die Stromstärke 8,0 kA bei 58 V Sekundärspannung. Ab diesem Zeitpunkt wurde der Kokillenhub so eingestellt, dass der Stahlspiegel etwa 30 bis 50 mm unterhalb der Isolierung

gegen den stromleitenden Ring der Kokille und dieser somit immer im Bereich des Schlackenbades gehalten wurde. Ab Er- reichen des stromleitenden Rings kam es zu einer Aufteilung des Schmelzstroms zwischen stromleitendem Ring und Ab- schmelzelektrode, wobei gleichzeitig die Trafospannung auf 44 V abgesenkt wurde.

In der Folge ging der Strom über die Elektrode auf 6,1 kA zurück, während sich ein Stromfluss über die Kokille von 11,4 kA einstellte. Die entsprechenden Wirkleistungen be- trugen 27 kW an der Elektrode und 385 kW über die Kokille.

Die Abschmelzrate ging bei diesen Bedingungen auf 390 kg/h zurück. Mit diesen Bedingungen wurde etwa 3,5 Stunden. ge- schmolzen. Anschließend wurde die Energiezufuhr zur Elek- trode weggeschaltet, so dass die Zufuhr des Schmelzstroms ausschließlich über die Kokille erfolgte. Die Spannung am Transformator wurde wieder auf 55 V erhöht, was eine Erhö- hung des Kokillenstroms auf 13, 9 kA zur Folge hatte. Die Leistungszufuhr zum Schlackenbad stellte sich auf 480 kW ein, während gleichzeitig die Schmelzrate auf 275 kg/h zu- rückging.

Nach weiteren zwei Stunden wurde die Stromzufuhr abgeschal- tet und der Block aus der Anlage genommen. Der erzeugte Block wies über die gesamte Länge und insbesondere auch im oberen Teil, der mit niedriger Abschmelzrate aufgebaut wurde, eine glatte Oberfläche auf, die weder Rillen noch Überlappungen aufwies. Das Gefüge des erzeugten Blockes nach dem Schmieden war über die ganze Länge einwandfrei.