DE1282812B - Kristallisator zum Strangschmelzen in Elektronenstrahloefen - Google Patents

Description

• Kristallisator zum Strangschmelzen in Elektronenstrahlöfen Die Erfindung betrifft einen Kristallisator zum Strangschmelzen in Elektronenstrahlöfen, insbesondere mit großer Leistung, vorwiegend zum Strangschmelzen von Stahl oder anderen hochschmelzenden Metallen.
• Es ist bekannt, daß Kristallisatoren zum Strangschmelzen von hochschmelzenden Metallen aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt sein müssen. Die entstehende Wärme wird vom Kristallisator abgeführt, indem ein Kühlmittel diesen umspült. Aus ökonomischen Gründen wird der Kristallisator aus Kupfer gefertigt. Damit die für die Wand des Kristallisators zulässige Temperatur nicht überschritten wird, was zu Anschmelzungen oder Durchbrüchen führt, muß die auf die Kristallisatorwand übergehende Wärme möglichst schnell abgeführt werden. Bekannterweise ist die Abfuhr der Wärme von der Dicke der Wandung und der Oberfläche des Kristallisators abhängig. In Öfen kleinerer Leistung, bis etwa 250 kW, ist der Kristallisator dünnwandig und zur Vergrößerung der Oberfläche mit axial angeordneten Rippen versehen. Bei Ofen größerer Leistung, 1200 kW und darüber, mit Kristallisatoren von 500 bis 1.000 mm Durchmesser kann die Wand nicht beliebig dick ausgeführt werden, da die Wärmeabfuhr sonst ungenügend ist. Die nunmehr relativ dünnen Wände besitzen jedoch keine ausreichende mechanische Festigkeit. Die durch die hohe thermische Belastung auftretenden Tangentialspannungen überschreiten in Höhe der Schmelzbadoberfläche die Fließgrenze des Kupfers und führen in kurzer Zeit zu Deformationen, die den Kristallisator unbrauchbar machen. Um diese Deformation zu verhindern, ist es bekannt, eine Kupferlegierung als Kristallisatorwerkstoff zu verwenden, die eine höhere mechanische Festigkeit besitzt. Diese Lösung ist aber mit dem Mangel behaftet, daß die Wärmeabfuhr infolge der geringeren Wärmeleitfähigkeit der Kupferlegierung schlechter ist, was bei hochschmelzenden Metallen besonders nachteilig ist.
• Der Zweck der Erfindung besteht darin, durch Beseitigung der Mängel am Stand der Technik die Standzeit der Kristallisatoren wesentlich zu erhöhen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kristallisator zu schaffen, der so ausgebildet ist, daß eine Deformation fast unmöglich ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet ist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kristallisator in bekannter Weise aus Kupfer mit nicht aus Kupfer bestehendem Kühlmittelmantel besteht und von einem Stahlmantel unter Zwischenschaltung geeigneter Distanzstücke umgeben ist.
• In Höhe der Schmelzbadoberfläche ist der Kristallisator mit dem Stahlmantel fest verbunden. Der Abstand zwischen dem Stahlmantel und Kristallisator wird durch am Umfang des Kristallisators oder an der Innenwand des Stahlmantels aufgebrachte Distanzstücke, die gleichzeitig der Zentrierung dienen, gewährleistet.
• Bei kleineren Kristallisatoren, die Bekannterweise mit axialen Rippen zur Vergrößerung der Oberfläche versehen sind, ist der Stahlmantel direkt um die Rippen angeordnet.
• Die technisch-ökonomischen Auswirkungen der Erfindung bestehen darin, daß an der Stelle der höchsten thermischen Beanspruchung, in Höhe der Schmelzbadoberfläche, der Kupfer-Kristallisator mit dem Stahlmantel fest verbunden ist und ein Ausbeulen des Kristallisators nach innen weitestgehend eingeschränkt ist. Im übrigen Teil ist der Kristallisator vom Stahlmantel nur formschlüssig umgeben, so daß er sich in Längsrichtung frei ausdehnen kann.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Kristallisator größeren Durchmessers, F i g. 2 einen Schnitt A -A durch den Kristallisator und Stahlmantel an der Verbindungsstelle in Höhe der Schmelzbadoberfläche, F i g. 3 einen Schnitt ß-B zwischen Kristallisator und Stahlmantel an der unteren Zuführung des Kühlmittels. Der Kristallisator 1 ist aus Kupfer. Sein oberer Rand ist zur Aufnahme der Zugkräfte beim Strangabziehen als Bund 2 ausgebildet, der gleichzeitig als Wärmeschirm dient. Am Umfang des Kristallisators 1 sind gleichmäßig verteilt, insbesondere in Höhe der Schmelzbadoberfläche, Distanzstücke 3 angeordnet. Ein Stahlmantel 4 umgibt den Kristallisator 1 formschlüssig und ist in Höhe der. Schmelzbadoberfläche am gesamten Umfang durch die Distanzstücke 3 mit dem Kristallisator 1 fest verbunden und zugleich zentriert. Um den Stahlmantel 4 sind zwei ringförmige Kammern 6, 7 angeordnet, die der Kühlmittelverteilung über den Umfang des Kristallisators 1 dienen. Das Kühlmittel fließt durch den Stutzen 8 in die Kammer 6 und strömt über die am Umfang des Stahlmantels 4 unten angeordneten Aussparungen 9 in den Zwischenräumen 10 nach oben. Dabei wird der Kristallisator 1 gekühlt. Das Kühlmittel gelangt durch die im oberen Rand des Stahlmantels 4 angeordneten Aussparungen 11 in die Kammer 7 und fließt durch den Stutzen 12 ab. Die gesamte Anordnung ist auf dem Flansch 13 aufgebaut, der an den Rezipienten, der nicht gezeichnet ist, angeordnet ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Kristallisator zum Strangschmelzen in Elektronenstrahlöfen aus Kupfer mit nicht aus Kupfer bestehendem Kühlmittelmantel, mit einem am oberen Ende ausgebildeten Bund und Kühlmittelumlauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallisator (1) von einem Stahlmantel (4), unter Zwischenschaltung geeigneter Distanzstücke (3), umgeben und in Höhe der Schmelzbadoberfläche fest verbunden ist.
2. 2. Kristallisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (3) als Erhöhungen am Umfang des Kristallisators (1) oder an der Innenwand des Stahlmantels (4) angebracht sind.
3. 3. Kristallisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei am Kristallisator (1) angebrachten Kühlrippen der Stahlmantel (4) den Kristallisator-(1) direkt umgibt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3170 204.