專利名稱：用于將金屬在電爐中重熔的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將金屬在電爐中重熔的方法，在這種方法中，材料電極通過構(gòu)造熔渣池來熔化，并且材料電極的已熔化的金屬在坩堝裝置中由于冷卻而凝固成錠塊狀，使得通過先前的凝固過程由錠塊基部起形成錠塊增長(zhǎng)，其中，為了影響冷卻過程而進(jìn)行錠塊基部的加熱。此外，本發(fā)明涉及一種用于在將金屬在電爐中重熔時(shí)加熱錠塊基部的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在電熔渣重熔方法中，為了制造材料錠塊而將材料電極重熔，其中，材料錠塊充當(dāng)用于制造高原料質(zhì)量的構(gòu)件的半成品，例如用于在發(fā)電廠中使用的必須確保最高構(gòu)件可靠
性的鍛件。鑒于在此使用的系統(tǒng)及方法，在所謂滑動(dòng)坩堝系統(tǒng)或錠塊牽拉系統(tǒng)之間加以區(qū)分，在這些系統(tǒng)中，坩堝裝置設(shè)有獨(dú)立地或與坩堝壁共同移動(dòng)的坩堝底部，以便將錠塊在一定程度上作為連續(xù)的厚塊來制造，在所述坩堝裝置中凝固通過電極熔解產(chǎn)生的錠塊。在所謂的固定坩堝方法中實(shí)現(xiàn)將材料電極重熔成以其縱向尺寸確定的錠塊，其中，在此使用的坩堝裝置設(shè)有固定的坩堝底部。為了能尤其在由錠塊下端部形成的錠塊基部的區(qū)域中控制冷卻過程的對(duì)于錠塊的原料質(zhì)量而言重要的走向，公知如下，即，可加熱地構(gòu)成在固定坩堝系統(tǒng)中使用的坩堝裝置的坩堝底部。在這種情況下，進(jìn)行坩堝底部的底板的非直接的回火，該底板與錠塊接觸。在此，為了回火而使用載熱介質(zhì)，例如水或油。相應(yīng)地，錠塊體的回火在坩堝中非直接地進(jìn)行，因?yàn)槭紫容d熱介質(zhì)必須通過合適的能量載體加熱到期望的溫度，并且進(jìn)行通過坩堝底部的底板到錠塊基部的熱傳遞。由此，公知的加熱方式證實(shí)為相對(duì)緩慢的，從而使得在錠塊基部回火時(shí)尤其幾乎不可能實(shí)現(xiàn)期望的溫度特征曲線。尤其也確定錠塊基部在錠塊基部表面的區(qū)域中的收縮，從而使得錠塊基部經(jīng)常不處于錠塊基部表面與底板直接接觸的全部區(qū)域中。此外，產(chǎn)生的特別的問題是，出于良好熱傳遞的目的，底板由銅或銅合金構(gòu)成，從而使得底板的溫度由于材料而限制在大約200°C。因此，作為結(jié)果假定的是，一方面借助于常規(guī)的錠塊基部加熱，僅小的溫度梯度是可能的，且另一方面錠塊基部的僅相對(duì)較小的溫度升高也是可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于以下任務(wù)，S卩，提出一種用于錠塊基部加熱的方法和設(shè)備，該方法及該設(shè)備不僅實(shí)現(xiàn)了升高的溫度梯度，而且實(shí)現(xiàn)了錠塊基部的最大可能的加熱的升高。為了解決該任務(wù)，依據(jù)本發(fā)明的方法具有權(quán)利要求I的特征。有利的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。在依據(jù)本發(fā)明的用于將金屬在電爐中重熔的方法中，為了影響凝固過程而通過用能量直接加載錠塊基部來進(jìn)行錠塊基部的加熱，在該方法中，材料電極為了構(gòu)造熔渣池而熔化，并且已熔化的金屬在坩堝裝置中由于冷卻而凝固成錠塊狀，使得通過先前的凝固進(jìn)程由錠塊基部起形成錠塊增長(zhǎng)。這種直接的能量加載一方面實(shí)現(xiàn)了在加熱錠塊基部時(shí)梯度的升高，且另一方面實(shí)現(xiàn)了最大可能的錠塊基部溫度的升高。由上述顯而易見的是，借助于依據(jù)本發(fā)明的方法獲得了在錠塊增長(zhǎng)期間影響凝固進(jìn)程的基本上有效的可行方案。尤其是考慮到由于凝固前沿的移動(dòng)使得與錠塊基部的距離增大而進(jìn)行凝固進(jìn)程時(shí)。由此，通過在錠塊基部區(qū)域中的溫度水平或溫度特征曲線的變化，也可以在錠塊凝固時(shí)以距錠塊基部更遠(yuǎn)的距離來影響結(jié)構(gòu)的形成。由此可能的是，通過錠塊基部的直接加熱同樣在以下部位處影響錠塊結(jié)構(gòu)，這些部位處于與本來的錠塊基部相對(duì)更遠(yuǎn)的距離內(nèi)。在這方面顯示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的重要意義。此外，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)在錠塊基部區(qū)域中的最小表面溫度及負(fù)溫度梯度的限制，
以便抵抗在冷卻時(shí)在錠塊表面中的不期望的裂紋形成。尤其在進(jìn)行錠塊基部的端面的直接加載時(shí)，本發(fā)明同樣可有利地使用在固定坩堝系統(tǒng)中，如滑動(dòng)樹禍系統(tǒng)或徒塊牽拉系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明的方法的特別有利的變形方案在于，為了加熱借助于燃燒裝置加載錠塊基部，該燃燒裝置例如使用氣體或者油作為能量載體。這樣的燃燒裝置的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，一方面可非常精確地調(diào)整燃燒溫度，且另一方面燃燒溫度的溫度變化可在最短的時(shí)間內(nèi)通過能量載體的輸送的簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)或通過用于調(diào)節(jié)燃燒裝置的相對(duì)錠塊基部的間距的間距調(diào)節(jié)來快速地執(zhí)行。當(dāng)依據(jù)錠塊基部的可替代的變形方案以電能加載時(shí)獲得特別的優(yōu)點(diǎn)，S卩，相應(yīng)的加熱裝置可非常緊湊地構(gòu)成，進(jìn)而在需要時(shí)同樣輕松地集成到坩堝底部中。例如，可使用能電感式加熱的、接觸在錠塊基部的端面上的接觸板。此外同樣存在以下可能性，即，用載熱流加載對(duì)錠塊基部，使得例如已加熱的流體流，即例如空氣或水，直接指向錠塊基部。特別有利的是，錠塊基部的加熱以如下方式進(jìn)行，使得通過錠塊基部橫截面調(diào)整限定的溫度分布，從而使得例如在錠塊基部的相比于錠塊基部的內(nèi)部區(qū)域更強(qiáng)烈地冷卻的外邊緣區(qū)域內(nèi)能夠根據(jù)需求進(jìn)行更高或更低的溫度加載。尤其在借助于燃燒裝置加載錠塊基部時(shí)已證實(shí)為有利的是，錠塊基部的加熱在還原性氣氛中進(jìn)行，以便例如阻止錠塊基部邊緣區(qū)域的滲碳、表面氧化或滲氮。根據(jù)錠塊基部的先行的冷卻或者凝固，起初關(guān)閉的坩堝底部為了構(gòu)造成凹陷部而打開，以便接著能通過端面的直接加熱來進(jìn)一步控制冷卻。為了解決該任務(wù)，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有權(quán)利要求7的特征。有利的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。在用于加熱在電熔渣重熔方法中在坩堝裝置中通過冷卻已熔化的金屬而凝固成的錠塊的錠塊基部的依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，坩堝裝置具有殼壁和坩堝底部，坩堝底部為了借助于加熱裝置直接加熱而設(shè)有凹陷部，使得將通過加熱裝置產(chǎn)生的熱能直接導(dǎo)入到錠塊基部的材料中。加熱裝置可構(gòu)造為燃燒裝置或用于將電流導(dǎo)入到錠塊基部中的接觸裝置?？商娲?，也可能的是，加熱裝置構(gòu)造為輻射裝置，以便實(shí)現(xiàn)將熱無接觸地送入到淀塊基部中。當(dāng)加熱裝置例如通過將加熱的流體流對(duì)準(zhǔn)到錠塊基部的分散限定的區(qū)域上的噴口流而構(gòu)造為對(duì)流加熱器時(shí)，可為了實(shí)現(xiàn)加熱裝置例如也利用廢熱流，該廢熱流在電熔渣重熔的過程中的其它部位處釋放或者與此無關(guān)地在鋼鐵廠的設(shè)備工程的區(qū)域內(nèi)釋放。為了實(shí)現(xiàn)尤其將加熱裝置可選擇地應(yīng)用在一個(gè)且同一個(gè)坩堝裝置中，有利的是，加熱裝置與坩堝底部無關(guān)地構(gòu)造。加熱裝置的效率可再由以下方式提高，即，加熱裝置設(shè)置在連接到坩堝底部處的加熱室中，該加熱室尤其在加熱室構(gòu)造為過程室的情況下實(shí)現(xiàn)了在加熱室內(nèi)部的限定的過程氣氛的調(diào)整，即例如還原性氣氛的調(diào)整。當(dāng)坩堝裝置在坩堝底部區(qū)域中設(shè)有錠塊基部隔離件時(shí)，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可尤其有利地與滑動(dòng)坩堝系統(tǒng)共同使用，相比于在固定坩堝系統(tǒng)的情況下，在滑動(dòng)坩堝系統(tǒng)的情況下，原則上基于錠塊基部與熔渣池的有時(shí)較大的距離而實(shí)現(xiàn)錠塊基部的相對(duì)更強(qiáng)烈且更快速的冷卻。


下面，借助于附圖對(duì)該方法的優(yōu)選變形方案和該設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方式的進(jìn)行詳細(xì)闡釋。其中圖I以冷卻階段期間的等軸測(cè)投影示出用于固定坩堝系統(tǒng)的坩堝裝置，該坩堝系統(tǒng)具有設(shè)置在坩堝底部的變換裝置；圖2示出了在加熱階段期間的在圖I中所示的坩堝裝置；圖3以縱剖圖示出了在圖2中所示的坩堝裝置。
具體實(shí)施例方式圖I示出了在這里未詳細(xì)示出的、實(shí)施為固定坩堝系統(tǒng)的電爐以電熔渣重熔方法使用的坩堝裝置10。如尤其圖3所示，坩堝裝置10具有呈燒杯狀構(gòu)造的坩堝容器11，所述坩堝容器11具有殼壁12和坩堝底部13。殼壁12雙壁式地構(gòu)成有容器內(nèi)壁14和容器外壁15，在容器內(nèi)壁和容器外壁之間構(gòu)造有殼室16，該殼室用于容納回火介質(zhì)，例如水或油。坩堝底部13具有底板17，該底板在其中部設(shè)有凹陷部18。加熱裝置20處在底板17下方，并且在圖3中所示的加熱結(jié)構(gòu)中處在與坩堝容器11的中央縱軸線19同軸地定向，所述加熱裝置帶有設(shè)置在變換設(shè)備35的變換承載架21上的、構(gòu)造為燃燒裝置的加熱裝置20的燃燒噴嘴22。加熱裝置20在圖3中所示的加熱結(jié)構(gòu)中處于加熱室23內(nèi)，所述加熱室在該種情況下構(gòu)造為坩堝容器11的子結(jié)構(gòu)。如尤其圖I所示，變換承載架21構(gòu)造為設(shè)置在軌道裝置24上的底架，并且可沿軌道裝置24從在圖I中示出的冷卻位置移動(dòng)到在圖3中示出的加熱位置中，燃燒噴嘴22在該加熱位置中設(shè)置在凹陷部18的下方，使得如通過圖3中的箭頭所示，能夠用燃燒氣體25直接加載僅在圖3中示出的錠塊基部26或者錠塊基部26的端面27。不同于在圖3中的圖示，加熱室23設(shè)有門裝置，從而使得在加熱室23內(nèi)部可以產(chǎn)生與環(huán)境無關(guān)的過程氣氛。圖2示出了在圖I中所示的冷卻階段期間替換加熱裝置20而設(shè)置在變換設(shè)備35的變換承載架21上的且設(shè)置在底板17的凹陷部18中的底部封閉板29，該底部封閉板在加熱階段期間設(shè)置在坩堝裝置10之外。為了封閉在坩堝底部13中的凹陷部17，將為了在冷卻階段期間促進(jìn)冷卻而優(yōu)選設(shè)有冷卻裝置的底部封閉板29借助于設(shè)置在承載架21上的升降機(jī)構(gòu)30置入到凹陷部18(圖3)中。如圖3所示，坩堝底部13設(shè)有冷卻裝置31，使得底板17與基本上相一致地構(gòu)造的壁板32共同限定圍繞凹陷部18的圓環(huán)狀的冷卻或回火室33。在需要時(shí)，冷卻裝置31實(shí)現(xiàn)了熱輸入更強(qiáng)地集中到錠塊基部26的中心區(qū)域上。
權(quán)利要求
1.用于將金屬在電爐中重熔的方法，在所述方法中，材料電極通過構(gòu)造熔渣池來熔化，并且所述材料電極的已熔化的金屬在坩堝裝置(10)中由于冷卻而凝固成錠塊狀，使得通過先前的凝固過程由錠塊基部(26)起形成錠塊增長(zhǎng)，其中，為了影響冷卻過程而進(jìn)行所述錠塊基部的加熱， 其特征在于，所述錠塊基部的加熱通過用能量直接加載所述錠塊基部來進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，用能量加載所述錠塊基部(26)的端面(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，借助于燃燒裝置用能量加載所述錠塊基部(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，使用電能來加熱所述錠塊基部(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，用載熱流加載所述錠塊基部(26)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述錠塊基部(26)的加熱，使得在錠塊基部橫截面上調(diào)整限定的溫度分布。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述錠塊基部(26)的加熱在還原性的氣氛中進(jìn)行。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述錠塊基部(26)在加熱階段中的加熱緊接在所述錠塊基部在冷卻階段中的先行的冷卻之后進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，依賴于通過溫度監(jiān)控裝置獲取的錠塊基部溫度來進(jìn)行從所述冷卻階段向所述加熱階段的變換。
10.用于加熱在電熔渣重熔方法中在坩堝裝置(10)中通過冷卻材料電極的已熔化的金屬而凝固成的錠塊的錠塊基部(26)的設(shè)備，其中，所述坩堝裝置具有殼壁(12)和坩堝底部(13)，所述坩堝底部為了加熱錠塊基部(26)而設(shè)有加熱裝置(20、28)， 其特征在于，所述坩堝底部為了直接加載所述錠塊基部而設(shè)有凹陷部(18)，使得將通過所述加熱裝置產(chǎn)生的熱能直接帶到所述錠塊基部中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置(20)構(gòu)造為燃燒裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置構(gòu)造為接觸裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置構(gòu)造為輻射裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置構(gòu)造為對(duì)流加熱器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置(20、28)不依賴于坩堝底部(13)地構(gòu)造。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置(20、28)設(shè)置在連接于所述坩堝底部處的加熱室(23)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱室構(gòu)造為過程室。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述坩堝裝置在所述坩堝底部的區(qū)域中設(shè)有錠塊基部隔離件。
19.根據(jù)權(quán)利要求10至18之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置(20)和底部封閉板(29)為了封閉構(gòu)造在所述坩堝底部(13)中的所述凹陷部(18)而設(shè)置在變換設(shè)備(35)上，所述變換設(shè)備實(shí)現(xiàn)了所述底部封閉板和所述加熱裝置在所述坩堝底部上的交替定位。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述底部封閉板設(shè)有冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將金屬在電爐中重熔的方法和設(shè)備，其中，材料電極通過構(gòu)造熔渣池來熔化，并且所述材料電極的已熔化的金屬在坩堝裝置(10)中由于冷卻而凝固成錠塊狀，使得通過先前的凝固過程由錠塊基部起形成錠塊增長(zhǎng)，其中，為了影響冷卻過程而進(jìn)行錠塊基部的加熱，其中，錠塊基部的加熱通過用能量直接加載錠塊基部來進(jìn)行。
文檔編號(hào)B22D23/10GK102802841SQ201080026022
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者烏爾里希·比布里歇爾, 邁克爾·普羅茨曼, 格哈德·布呂克曼 申請(qǐng)人:Ald真空工業(yè)股份公司