[发明专利]用于制造空心再熔锭坯的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造空心再熔锭坯的方法和设备。

背景技术

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。

发明内容

按现有技术的各个方法的缺点可用按照本发明由此在很大程度上被避免，即，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。

按本发明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。