DE2461420C2 - Verfahren zur Herstellung von wassergekühlten Kontaktbacken für Schmelzöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wassergekühlten Kontaktbacken für Schmelzofen mit zylindrischen Elektroden durch Schmieden aus elektrisch gut leitendem Material wie Kupfer oder einer Kupferlegierung und nachfolgendes Einbringen von Kanälen für das Kühlwasser.

Bei elektrischen Lichtbogen- und Reduktionsofen erfolgt der Stromübergang zu den Elektroden in der Regel über Kontaktbacken, die mittels eines Druckstückes durch Federkraft oder hydraulisch an die Kontaktflächen angepreßt werden.

Die im Handel befindlichen Kontaktbacken für Reduktionsofen sind aus Formguß hergestellt, bei denen der Kühlmittelkreislauf in der Regel durch ein Rohrsystem gebildet wird, welches vom Kupfer bzw. der Kupferlegierung umgössen ist. Diese Ausführung setzt voraus, daß eine möglichst innige Verschmelzung des Rohrwerkstoffs mit dem Metall der Kontaktbacke erfolgt, um den gewünschten Wärmeübergang von der Kontaktbacke zu der wärnicabführcnden Kühlflüssigkeit zu gewährleisten. Um eine wirksame Wärmeabführung auf das durchströmende Kühlmedium zu erreichen, reicht ein mechanischer Kontakt zwischen dem gegossenen Metall der Kontaktbacke und dem Rohr vielfach nicht aus, sondern es muß ein metallurgischer Dilfusionsverbund zwischen den beiden Werkstoffen zustande kommen. Trotz aller entwickelten Verfahrensweisen ist es bisher jedoch nicht gelungen, eine innige Verschmelzung zwischen dem Rohrwerkstoff und dem Gußmetall der Kontaktbacke zu erreichen. Somit wird der Wärmeabfluß von der Kontaktbacke auf das kühlmittelführende Rohr weitgehend verhindert. Diese Fertigung führt häufig zu Zerstörungen und zum Ausfall der Kontaktbacken. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist eine Kontaktbacke bekanntgeworden, die aus einen·, hochfesten und dichten Werkstoff, z. B. geschmiedetem Nichteisenmetall, hergestellt und mit Kühlkanälen versehen ist, die durch spanende Bearbeitung, wie Bohren, in die Kontaktbacken eingebracht sind (DE-AS 14 40 979).

Für Kontaktbacken, die ringförmig um die Elektrode angeordnet sind und die bei den Reduktionsofen Verwendung finden, konnten sich die nach diesem Verfahren hergestellten Kontaktbacken gegenüber den gegossenen Kontaktbacken nicht durchsetzen, weil die Gußbackenform sich als geschmiedete Backe nicht wirtschaftlich fertigen ließ.

Aus der DE-AS 12 12 395 ist ein Verfahren zur Herstellung von dickwandigen geschmiedeten Ringsegmenten bekannt, die zu Druckgefäßen zusammengeschweißt werden. Ein geschmiedeter, in sich geschlossener Ring wird in Richtung der Längsachse geschlitzt und anschließend zu einem Halbring geschmiedet.

Der Erfindung li?>gt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, qualitativ hochwertige wassergekühlte Kontaktbacken in wirtschaftlicher Weise herzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung zunächst aus einem gegossenen Rohling ein Ring durch Freiformschmieden hergestellt, der Ring innen so weit ausgedreht wird, daß der Krümmungsradius des Ringes dem der an den Elektroden des Ofens anliegenden Fläche der Kontaktbacke nahezu entspricht, und anschließend der Ring in der Breite der Kontaktbacken entsprechende Segmente zerteilt wird. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es gelungen, die Herstellungskosten für geschmiedete Kontaktbacken so weit herabzusenken, daß sie den gegossenen Kontaktbacken, denen sie qualitativ weit überlegen sind, preislich vergleichbar sind. Dies wird dadurch erreicht, daß zunächst der geschmiedete Ring spanend bearbeitet wird und aus diesem Ring eine Vielzahl von Kontaktbacken in Form von Segmenten ausgeschnitten werden. Nach einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung wird der gegossene Rohling zunächst gestaucht, darauf gelocht und dann durch Roll-Dorn-Freiformschmieden zum Ring geschmiedet. Auf diese Weise kann ein Ring als Vorprodukt geschmiedet werden, welcher ein äußerst dichtes Gefüge aufweist und dessen innerer Krümmungsradius dem Krümmungsradius der fertigen Kontaktbacke nahezu entspricht, wodurch der Materialabfall auf ein Minimum reduziert ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, den Ring im selben Arbeitsgang wie das Ausdrehen an seinen Stirnflächen auf das Maß der Höhe der Kontaktbacken abzudrehen. Die Kühlkanäle können in die Stirnfläche des Ringes eingebracht werden. Es hat sich aber als zweckmäßiger erwiesen, die Kühlkanäle in die Segmente von zumindest einer Stirnfläche aus durch Tiefbohren einzubringen.

Zu einer besonders wirtschaftlichen Ausführung geb^r> langt man, wenn zunächst ein Ring von mehrfacher I lohe der Kontaktbacken geschmiedet wird, dieser Ring innen fertiggedreht, außen grob vorgedreht und darauf in mehrere Teilringe unterteilt, die Teilringe fcrtiggc-

dreht und anschließend die Segmente herausgeschnitten werden. Schmiede- und Dreharbeiten lassen sich so wesentlich kostengünstiger durchführen.

Die Erfindung ist anhand des in F i g. 1 bis 9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein gegossener Rohling I, beispielsweise aus hochleitfähigem Kupfer wird zunächst in erwärmtem Zustand in einem oder mehreren Arbeitsgängen gestaucht. Das gestauchte WerksiSck 2 wird dann in einem nachfolgenden Arbeitsgang gelocht (s. F i g. 3). Das gelochte Werkstück 3 wird darauf in erwärmtem Zustand durch RoIl-Dorn-Fveiformschmieden auf die gewünschten Vordrehmaße geschmiedet Dieser Schmiedevorgang wird so lange fortgeführt, bis das geschmiedete Werkstück 4 in seinen Abmessungen den Abmessungen der zu fertigenden Kontaktbacke nahezu entspricht, d. h. Höhe, innerer und äußerer Krümmungsradius.

Durch die Verformung in zwei Richtungen wird ein äußerst dichtes Gefüge erhalten. Durch die Anpassung der Abmessungen des Werkstücks 4 an die Abmessungen der fertigen Kontaktbacke wird der fviateriaiabfaü auf ein Minimum reduziert.

Aus dem ringförmigen Werkstück 4 werden tr einem nachfolgenden Arbeitsgang Segmente 5 herausgeschnitten, deren Breite der Breite der Kontaktbacken entspricht.

In der Fig.5 ist die Anzahl der aus einem Ring 4 herausgeschnittenen Segmente 5 wahlweise mit 8 angegeben. Diese Anzahl stellt keinerlei Beschränkung dar. sondern es können aus einem Ring 4 bis zu zwanzig oder mehr Segmente 5 herausgetrennt werden, je nach Abmessung und Ausbildung der zu fertigenden Kontaktbacken.

In die Segmente 5 werden dann, wie es in den F i g. 7 bis 9 schematisch dargestellt ist, zunächst von der Stirnseite aus Sackbohrungen 7 eingebracht, die der Führung eines Kühlmediums für die Kontaktbacken dienen sollen. Die Sackbohrungen 7 werden an ihrem Ende durch eine Verbindungsbohrung 8 miteinander verbunden, die ihrerseits bei 9 abgedichtet wird, so daß sich ein Kühlmittelkreislauf bildet. Rohrstücke 10, die mit dem Ende der Sackbohrungen 7 verschweißt werden, dienen zum Anschluß der Kühlmittel Zu- bzw. Ableitungen.

Die Segmente 5 können vor oder nach dem Tiefbohren noch an ihrer den Elektroden abgekehrten Seite spanend bearbeitet werden, so daß ein Ansatz 11 verbleibt, der zur Halterung der Kontaktbacken an der Elektrode herangezogen wird. Vorteilhafterweise wird diese spanende Bearbeitung aber am Ring 4 durchgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wassergekühlten Kontaktbacken für Schmelzofen mit zylindrischen Elektroden durch Schmieden aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung, und nachfolgendes Einbringen von Kanälen für das Kühlwasser, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einem gegossenen Rohling (l)ein Ring(4)durch Freiformschmieden hergestellt, der Ring (4) innen so weit ausgedreht wird, daß der Krümmungsradius des Ringes (4) dem der an den Elektroden des Ofens anliegenden Fläche der Kontaktbacke nahezu entspricht, und anschließend der Ring (4) in der Breite der Kontaktbacken entsprechende Segmente (5) zerteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegossene Rohling (1) zunächst gestaucht, darauf gelocht und dann durch RoIl-Dom-FreHormschmieden zum Ring (4) geschmiedet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (4) an seinen Stirnflächen auf das Maß der Höhe der Kontaktbacke abgedreht wird.

4. Verfahren nach Anspruc'n I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Segmente (5) von zumindest einer Stirnfläche aus Kühlkanäle (7) durch Tiefbohren eingebracht werden.

5. Verfah-en nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Ring (4) von mehrfacher Höhe der Kontaktbacken geschmiedet wird, daß dieser Ring innen fertiggedreht, außen grob vorgedreht und darauf in mehrere Teilringe unterteilt wird und daß die Teilringe fertiggedreht und anschließend die Segmente herausgeschnitten werden.