用于制造空心再熔锭坯的方法和设备技术

为了制造空心锭坯(18)，在所述熔化电极(12)的区域中尤其是T形展宽的短的水冷锭模(10)中熔化至少两个熔化电极(12)，所述熔化电极具有相当于所述空心锭坯(18)的壁厚的至少1.0倍的直径(D)，其中，所述直径通过从上方安装到所述锭模(10)中、具有至少1.5％的锥度的芯棒(17)形成所述空心锭坯(18)的内壁，并且所述熔化池(14)的(液面)水平被保持在所述锭模(10)的T形展宽部(11)以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造空心再熔锭坯的方法和设备。
技术介绍
一系列的应用，尤其是用于在工业中制造机械部件，需要空心的浇铸体或者原料锭坯。所述浇铸体要么直接在浇铸之后继续加工或者在之前通过滚压或者锻造进行另一个热处理。在非合金钢或低合金钢中，为制造空心浇铸体常见的是，浇铸一个实心锭坯并且将该实心锭坯在进一步热变形之前通过冲压过程热冲孔。然而，上述方法在较高合金的钢中，例如奥氏体、铁素体和马氏体耐腐蚀并且耐热的钢，但是即使在不同成分的工具钢中都不再可行，因为这些钢不具有足够的热冲孔过程所需的热变形能力。所述方法在更难以变形的Ni和Co基合金中更难以实施。因此，为了由难以变形的钢和合金制造空心体通常要求将实心的浇铸锭坯甚至预变形的毛坯通过机械加工钻孔并且然后接着热变形。然而这种方法与高成本相联系，因为高合金的钢和合金的机械加工是困难的并且在多数情况下还必须在机械加工之前经过热处理。为了回避上述困难，在过去多次建议，高合金的空心体和确定用于尤其通过锻造的继续加工的空心锭坯按电渣重熔方法通过自消耗的电极制造，因为这些方法导致制造的空心锭坯的高质量。因此，由现有技术已知有按电渣重熔方法制造空心锭坯的方法，其中，在短的、圆形横截面的水冷锭模中从上方这样同心地置入一个同样水冷的锥形芯棒，使得在锭模和芯棒之间留有环形间隙。为了制造空心锭坯在环形间隙中同心地布置杆状的熔化电极并且熔化电流通过熔化电极导入位于间隙中的渣池并且通过熔化槽和底板再次导出。由于电流通过渣池时产生的焦耳热，熔化电极被熔化。向下滴的液态金属在环形间隙中被收集并且在此连续地硬化成空心锭坯。通过该方法能够产生令人满意质量的空心锭坯。然而，为制造和准备长的、薄的、杆状的熔化电极的开销较高，并且在环形间隙中同心的布置，尤其是在制造小壁厚的空心锭坯时与不是可以忽略的困难相关联。在此有利的是，在渣池的区域内使用漏斗状的、朝上展宽的、所谓的T形锭模，因为相比空心锭坯的壁厚可以使用更厚的熔化电极。在另一种已知的方法中，从锭模的底侧通过底板中的孔以这样的方式将同心地设置在水冷的锭模中的芯棒向上运动，锭坯在锭模中构造在底板上，其中，芯棒的上端一直伸到渣池内，但是总是完全被覆盖。由此可以在渣池中在芯棒上方熔化大的熔化电极。由熔化电极熔化的金属滴到芯棒的弯曲表面上并且从该表面流到锭模壁和芯棒之间的环形间隙中，从而再次形成空心锭坯。在该方法中，尽管熔化电极的制造明显简化，然而，在制造较长的锭坯时准备芯棒同心的导引会产生不能忽略的困难，因此，常常在空心的浇铸体中的孔产生不能忽略的偏心度。孔中的表面结构较差的质量也总是在继续加工时导致困难。如果要避免这些，需要在热成型之前对孔进行多次机械加工。在AT332575中记载了另一种通过电极馈电制造空心锭坯的方法。在DE2303629B2 中同样通过熔化电极馈送熔化电流，额外地还记载了一个旋转的底板，以便在环形间隙中实现更好的热分布。由AT409729B公开了这样一种方法，其中使用一种本身公知的、带有导电芯棒的导电锭模。然后，熔化电流例如通过锭模馈送到渣池，并通过芯棒再次从渣池导出。不需要导电的电极。金属的供给可以以液态金属的形式进行，但是也可以以固体金属的形式进行， 其中，可使用颗粒、薄片，但也可以使用棒，但是保持它们没有电流。因此实现了与液态或固体金属的供给速率无关的渣池温度调节。尽管上述的方法在所产生的空心锭坯的质量方面提供本身可用的结果，但是在使用固体的熔化电极时具有高能耗的缺点，因为通过导电元件引入渣池的能量仅次级地通过渣池中所达到的温度对熔化电极起作用。因此，仅在渣池相应过热时才实现足够的熔化速率，但是这导致过高的热损失。
技术实现思路
按现有技术的各个方法的缺点可用按照本专利技术由此在很大程度上被避免，S卩，这样应用熔化电极，使其直径明显大于通过形成空心锭坯的锭模壁的外径和芯棒的直径的差确定的环形间隙，并且，至少两个熔化电极同时被重熔，其中，锭模在熔化电极的区域内朝上尤其是T形地扩展到渣池的区域内，并且金属液面的水平保持在展宽部以下。按本专利技术的方法相应是一种用于制造空心的浇铸体的方法，在该方法中，在短的水冷锭模中的渣池中熔化本身可消耗的电极，并且在使用至少两个熔化电极的情况下使用从上方插入锭模的、同样水冷的芯棒，所述熔化电极的直径分别为形成空心锭坯的锭模壁的外径和芯棒的直径之间的环形间隙的至少一倍，其中，熔化电极在为了容纳渣池而尤其是T形展宽的锭模的熔化电极的区域内被熔化，并且，金属液面的水平被调节并保持在展宽部以下。本专利技术的至少两个公开的特征的组合都落在本专利技术的范围内。另外，为了避免重复，关于设备公开的特征对于方法技术以及关于方法技术公开的特在对于设备技术都是要求保护的。金属液面的控制和调节可用通过各种措施实现。有利的是，金属液面的位置借助于放射性的Y射线确定，该射线从锭模的外部引入到相当于金属液面水平的位置，并且该射线由设置在水冷的芯棒内部相同水平的接收器接收。因此，可以结合恰当地控制静止在底板上的锭坯的回撤运动保持锭模中的金属液面水平恒定。为了制造具有均勻并且紧密的凝固结构的高质量的空心体，被证明还有利的是， 这样调节熔化速率，使得熔化速率按kg/h计相当于外径和内径之和以mm计的0. 8至2. 5倍。在使用至少两个熔化电极时，关于熔化电流的导引有多种可能性，可以根据所处的情形来应用这些可能性。在一种变形中，熔化电流从单相电源的一极分配到至少两个熔化电极上并且通过渣池和底板传导到电源的第二极上。但是，在这种通过熔化电极的馈送中也可以将熔化电流从渣池通过锭模和/或芯棒回导到电源的第二极。在此，可以为锭模或芯棒的放电使用本身公知的导电元件。但是在使用单极的电源时也存在这样的可能性，S卩，所有的熔化电流从一个电极传导到所述至少两个熔化电极中的一个，并且从该熔化电极通过渣池和熔化池传导到所述至少两个电极的第二个上，并且从该处再次传导到电源的第二极。为了能够保证熔化池中均勻的热分布，有利的是，该熔化池通过使用适当的搅拌线圈沿水平方向在间隙内进行转动运动。这种搅拌运动也可以有利地作用于所产生的空心体的凝固结构。附图说明本专利技术的实施例在附图中示出并且将在以下详细说明。在附图中示出图1是按本专利技术的、用于产生空心的浇铸体的设备的简化俯视图，图2是图1所示设备沿图1的面II-II的纵向剖视图，以及图3是图1所示设备沿图1的面III-III的纵向剖视图。具体实施例方式在图1至图3中示出了水冷的锭模10，其带有优选在两个熔化电极12的区域内纵截面(见图2)为T形的展宽部11，所述熔化电极在渣池13中被熔化，其中，熔化的金属被收集在熔化池14中，并且在锭模10和同样水冷的芯棒17之间的间隙15中凝固之后形成在后续流程中称为空心锭坯18的重熔锭坯或者浇铸体，所述空心锭坯通过恰当的、在此没有示出的、使底板19运动的装置朝下从锭模10取出。芯棒17通过夹板21保持在位置上。 还可看出设置在芯棒17中的γ射线接收器22和位于锭模10外面的γ射线源23。电磁的搅拌线圈M可以任选地设置在熔化池14的区域内。按照本专利技术，在适于实施所述方法的设备100中设置至少两个熔化电极12，所述电极通过相应的、在此没有示出的支承元件夹持和运动，通过所述熔化电极也本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过在水冷的短锭模（１０）中的渣池（１３）中在使用从上方插入所述锭模（１０）的、同样水冷的芯棒（１７）的情况下熔化若干熔化电极（１２）来制造空心的浇铸体（１８）的方法，其特征在于，在水冷的锭模（１０）中同时熔化至少两个熔化电极（１２），所述锭模（１０）在所述熔化电极（１２）的区域中具有尤其是Ｔ形的展宽部（１１），而所述熔化电极具有相当于所述锭模（１０）的形成浇铸件外部截面的部分和所述芯棒（１７）之间的环形间隙（１５）的至少１．０倍的直径（Ｄ），其中，所述浇铸体（１８）的内径通过设置在所述锭模（１０）中的、水冷的芯棒（１７）形成，该芯棒在熔化池（１４）的金属面（２７）的区域内具有从上向下递减的直径，优选至少在凝固区相对所述芯棒（１７）的直径具有至少１．５％的锥度，并且所述金属液面（２７）的水平被调节到所述展宽部（１１）以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德霍尔兹格鲁伯，迈克尔布赖特勒，伯特拉姆奥夫纳，
申请(专利权)人：英特科特殊熔炼技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：AT