DE1508800C2 - Anwendung dner Stranggießkokille für sehr hochschmelzende Werkstoffe - Google Patents
Anwendung dner Stranggießkokille für sehr hochschmelzende WerkstoffeInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung bietet, um eine ausreichend sichere Führung für das
einer besonderen Stranggießkokille für sehr hoch- Schmelzbad zu gewährleisten, dessen Temperatur
schmelzende Werkstoffe, insbesondere Urankarbid. wesentlich über dem Schmelzpunkt des Materials ge-
Beim kontinuierlichen Gießen solcher Werkstoffe halten werden muß, weil die zugeführten Materialhat
man diese bisher vorzugsweise der Einwirkung 5 teilchen in Elektronenstrahl-Stranggießeinrichtungen
eines Elektronenstrahlenbündels einer Elektronen- teilweise erst innerhalb des Schmelzbades in der
kanone innerhalb einer Schmelz- und Gießform Schmelzgießform schmelzen, so daß nicht nur die im
(Kokille) aus Kupfer unterworfen, die wassergekühlt wesentlichen beim Erstarren und Abkühlen des
ist. Der Boden der Schmelzgießform oder der Kokille Materials frei werdenden Wärmemenge, sondern auch
ist beweglich und gestattet es durch sein Absenken, io noch eine erhebliche weitere Wärmemenge abzuim
Inneren der Schmelz- und Gießform den Spiegel führen ist, die der unvermeidlichen »Überhitzung«
der Schmelze auf konstanter Höhe zu halten. Bei der der Schmelze entspricht.
Berührung mit den kalten Wänden der Schmelzgieß- Gegenstand der Erfindung ist daher die Anwen-
form erstarrt die äußere Schicht des geschmolzenen dung einer Stranggießkokille, deren Durchlaß von
Materials; diese Schicht wird dadurch genügend 15 zwei einander berührenden, um parallele Achsen mit
widerstandsfähig, um die noch nicht erstarrte Phase entgegengesetztem Drehsinn umlaufenden Rillen-
im Inneren zusammenzuhalten. scheiben begrenzt ist, als Schmelzgießform für sehr
Das Material erhält eine bessere bzw. »gesündere« hochschmelzende Werkstoffe, insbesondere Uran-Struktur,
wenn man die Schmelzform bzw. den Gieß- karbid, die in der Kokille — wie bekannt — durch
strang und seine Gießform unter einem festen Elek- 20 Elektronenbeschuß geschmolzen werden,
tronenstrahlbündel bei einer gleichmäßigen Ein- Der im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige speisung von gekörntem Material um die gemeinsame Raum zwischen den beiden Rillenscheiben bildet zuAchse dreht. Eine solche Maßnahme macht es mög- sammen mit dem beweglichen Boden eines Kolbens lieh, das feste, zerteilte Material besser auf die Ober- eine Schmelzgießform, deren Seitenwände entfiäche des Schmelzbades zu verteilen. Außerdem wird 25 sprechend der Drehbewegung der Rillenscheiben dadurch ganz unabhängig von der ungleichen stetig erneuert bzw. ersetzt werden. Die Seitenwände Energieverteilung in dem Elektronenstrahlbündel das bewegen sich aus der Schmelzzone heraus, ehe geAuftreten von übermäßig erhitzten Bereichen und nügend Zeit zur Ablagerung einer störenden Haftdamit die Ausbildung einer basaltähnlichen, starke schicht auf den Wänden möglich ist; in der Schmelz-Risse aufweisenden Struktur des Gußkörpers ver- 3° zone wird die Formwand stetig erneuert bzw. durch mieden. Andererseits können bei dieser bekannten eine noch glatte Wand ersetzt. Der Schmelzvorgang Anordnung örtlich auftretende Spritzer aus der spielt sich infolgedessen stets in einem Schmelzraum Schmelze sich an der Oberfläche der Gießform oder ab, dessen Wand sauber ist.
tronenstrahlbündel bei einer gleichmäßigen Ein- Der im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige speisung von gekörntem Material um die gemeinsame Raum zwischen den beiden Rillenscheiben bildet zuAchse dreht. Eine solche Maßnahme macht es mög- sammen mit dem beweglichen Boden eines Kolbens lieh, das feste, zerteilte Material besser auf die Ober- eine Schmelzgießform, deren Seitenwände entfiäche des Schmelzbades zu verteilen. Außerdem wird 25 sprechend der Drehbewegung der Rillenscheiben dadurch ganz unabhängig von der ungleichen stetig erneuert bzw. ersetzt werden. Die Seitenwände Energieverteilung in dem Elektronenstrahlbündel das bewegen sich aus der Schmelzzone heraus, ehe geAuftreten von übermäßig erhitzten Bereichen und nügend Zeit zur Ablagerung einer störenden Haftdamit die Ausbildung einer basaltähnlichen, starke schicht auf den Wänden möglich ist; in der Schmelz-Risse aufweisenden Struktur des Gußkörpers ver- 3° zone wird die Formwand stetig erneuert bzw. durch mieden. Andererseits können bei dieser bekannten eine noch glatte Wand ersetzt. Der Schmelzvorgang Anordnung örtlich auftretende Spritzer aus der spielt sich infolgedessen stets in einem Schmelzraum Schmelze sich an der Oberfläche der Gießform oder ab, dessen Wand sauber ist.
der Kokille festsetzen und das Abziehen des Gieß- Weitere zweckmäßige Ausführungseinzelheiten und
stranges stören. 35 Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung er-
Durch derartige unterschiedliche Verfahren ist es geben sich aus der folgenden Beschreibung eines
möglich, einen »beruhigten« Schmelzvorgang zu er- Ausführungsbeispiels, das zur Erläuterung der Erzielen,
der insbesondere beim Stranggießen von findung ausgewählt und in der Zeichnung veran-Materialsträngen
mit kleinem Durchmesser erwünscht schaulicht ist. In der Zeichnung zeigt
ist. Es tritt jedoch noch ständig ein physikalisches 40 F i g. 1 eine erfindungsgemäße Stranggießvorrich-Phänomen auf, das das Stranggießen einige Minuten tung teilweise in Seitenansicht, teilweise axial genach der Betriebsaufnahme ganz erheblich stört. Dies schnitten,
ist. Es tritt jedoch noch ständig ein physikalisches 40 F i g. 1 eine erfindungsgemäße Stranggießvorrich-Phänomen auf, das das Stranggießen einige Minuten tung teilweise in Seitenansicht, teilweise axial genach der Betriebsaufnahme ganz erheblich stört. Dies schnitten,
ist die Verdampfung des Materials, die mehr oder Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine abweichend
weniger schnell zum Niederschlagen einer störenden ausgeführte Stranggießvorrichtung.
Materialschicht auf den kalten Wänden der Schmelz- 45 Bei dem Ausführungsbeispiel ist die gesamte
und Gießform führt. Stranggießanordnung in einen dicht abgeschlossenen
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Behälter eingebaut, der in der Zeichnung jedoch
gründe, dieses Phänomen durch eine stetige Erneue- nicht dargestellt wurde. Im Inneren dieses Behälters
rung der Wand der Gießform unschädlich zu machen. sind eine Elektronenkanone 1 und eine Zuführleitung 2
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß sich 50 zum Einführen des zu schmelzenden Materials angezur
Lösung dieser Aufgabe eine Stranggießkokille ordnet; die Achse der Zuführvorrichtung ist gegeneignet,
deren Durchlaß von zwei einander berühren- über der des Elektronenstrahlbündels 3 der Elektroden, um parallele Achsen mit entgegengesetztem nenkanone 1 derart geneigt, daß die einzuführenden
Drehsinn umlaufenden Rillenscheiben begrenzt ist. Materialpartikel in den zentralen Bereich des Strah-Dieser
Kokillentyp ist z. B. aus der deutschen Patent- 55 lenbündels gelangen.
schrift 59 694 lange bekannt, diente bisher jedoch Unterhalb der Elektronenkanone ist ein zwischen
nur als Gießform; das an anderer Stelle geschmolzene, zwei einander gleichen Rillenscheiben 6, 8 angeord-
beim Eingießen in die Form meist nur wenig über neter Anfahrstrang 4 axial verschiebbar; die beiden
seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzte Metall brauchte Rillenscheiben sind nebeneinander derart angeordnet,
also nur noch relativ geringe Wärmemengen an die 60 daß sie sich tangential berühren. An dieser Berüh-
Gießform abzugeben, um zu erstarren und fest zu rungsstelle der beiden Rillenscheiben 6 und 8 be-
werden. grenzen die Rillen 7 und 9 einen im Querschnitt kreis-
Tm Gegensatz dazu hielt man bisher bei Elek- förmigen Schmelz- und Gießraum, dessen Durch-
tronenstrahl-Stranggießeinrichtungen für sehr hoch- messer dem des Anfahrstranges 4 und somit dem
schmelzende Werkstoffe eine größere Kontaktfläche 65 Durchmesser des zu gießenden Strangbarrens ent-
zwischen Schmelze und Gußstrang einerseits und den spricht.
gekühlten Wänden der Schmelzgießform andererseits .- Die Rillenscheiben 6 und 8 sind um Achsen 14
für erforderlich, als sie die bekannte Stranggießkokille und 16 drehbar, die senkrecht zur Achse des Kolbens
von Lagerflansch en 18 getragen werden, die ihrerseits fest auf einem Sockel 20 sitzen. Durch den Sockel 20
führt zentral die Stange 22 des Anfahrstranges 4 hindurch, der axial in dem Sockel frei gegenüber
dem Sockel verschiebbar ist.
An einen nicht dargestellten Kühlkreislauf angeschlossene Kühlkanäle 24 führen durch die Achsen
14 und 16 bzw. die Naben der Rillenscheiben 6 und 8 axial hindurch und gewährleisten so die Kühlung der
Rillenscheiben 6 und 8, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen. Als Kühlmittel kann Wasser verwendet
werden. . . .
Während des Gießvorganges werden die beiden Rillenscheiben 6 und 8 mit einander entgegengesetztem
Drehsinn angetrieben, wie dies die beiden Pfeile in Fig. 1 zeigen. Der Antrieb kann beliebig gestaltet
sein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird jede der beiden Rillenscheiben 6, 8 durch ein einstückig
mit ihr verbundenes Zahnrad 19. angetrieben, von denen das eine mit einem Ritzel 21 in Eingriff
steht, das von einem Motor 23 angetrieben wird. Das Zahnrad 19 ist mit dem anderen Zahnrad über eine
doppelseitig gezahnte Zahnstange 25 gekuppelt; die Zahnräder und infolgedessen die beiden Rillenscheiben'7
und 8 drehen sich also in einander entgegengesetztem Drehsinn. Die Zahnstange ist über einen
Arm 27 fest mit dem Anfahrstrang 4 derart verbunden, daß eine Drehung der Rillenscheiben gleichzeitig
eine Längsverschiebung des Anfahrstranges 4 gegenüber dem Sockel 20 herbeiführt.
Beim Einbringen von Partikeln 26 des zu schmelzenden Materials in das Elektronenstrahlbündel 3 der
Elektronenkanone 1 schmilzt dieses Material, das in das Schmelzbad zwischen den beiden die Gießform
bildenden Rillen 7 und 9 gelangt.
Durch das stetige Abkühlen des Schmelzbades in der Gießform zwischen den kalten Rillen 7 und 9
bildet sich ein Stranggußbarren 28 von zylindrischer Form, dessen äußere Oberfläche bald so weit erstarrt,
daß keine weitere seitliche Halterung oder Abstützung mehr notwendig ist. Bei seiner Abwärtsbewegung
gegenüber dem Sockel 20 zieht der Anfahrstrang 4 stetig den bereits außen erstarrten Stranggußbarren 28
aus dem Formraum heraus; gleichzeitig drehen sich die beiden Rillenscheiben 6 und 8, wodurch die
inneren Wandflächen ihrer Rillen allmählich von der Außenfläche des Stranggußbarrens 28 abgehoben
werden, nachdem sie zuvor die Wände der Gießform gebildet hatten; gleichzeitig bew.egen sich von oben
her neue Wandabschnitte der gleichen'Rillen in den Bereich der Schmelzzone und der Gießzone, wodurch
also auch die Wände der Schmelzgießform stetig erneuert und durch reine Wandabschnitte ersetzt
werden.
Die Homogenität des Stranggießbarrens wird noch wesentlich verbessert, wenn die gesamte Gießform,
wie aus der französischen Patentschrift 1 043 564 an sich bekannt, um ihre Hauptachse gedreht wird, weil
dies zu einer günstigeren Verteilung der auf die Oberfläche des Schmelzbades gelangenden festen Materialpartikel
führt. Zu diesem Zweck ist die gesamte, aus dem Sockel 20 und den Rillenscheiben 6 und 8 bestehende
Baueinheit drehfest mit der Stange 22 des Anfahrstranges 4 durch die Zahnstange verbunden,
die um die Achse des Anfahrstranges gedreht wird, beispielsweise durch eine Unifangverzahnung 31
(Fig. 1) an dem Sockel 20, mit dor ein Ritzel 29 in Eingriff ist, das seinerseits von einem Antriebsmotor
30 angetrieben wird.
Nach einer Ausführungsvariante, wie sie in F i g. 2 veranschaulicht ist, bilden die Rillenscheiben 32 und
ίο 34 wieder die seitliche Umfangswandung der Schmelz-
und Gießform; sie haben ferner, wie an sich aus der deutschen Patentschrift 823 778 bekannt, zumindest
je einen die Rille teilweise ausfüllenden Querzahn oder Quersteg 36 (in der Zeichnung sind je drei
derartige Querstege dargestellt), der in einer Stellung, in der sich die Zähne oder Stege der beiden· Rillenscheiben
einander unmittelbar gegenüberliegen, eine untere Einschnürung der Schmelz- und Gießform
bildet.
ao Der Stranggußbarren 38 erhält dann in regelmäßigen
Abständen Einkerbungen 40, die ein leichtes Durchbrechen des Barrens an diesen Stellen in Höhe
einer Druckvorrichtung bekannter Art gestatten.
Einstückig mit den Rillenscheiben 32 und 34 ver-
Einstückig mit den Rillenscheiben 32 und 34 ver-
a$ bundene Zahnräder oder Zahnkränze stehen unmittelbar
miteinander in Eingriff; eines der Zahnräder oder einer der Zahnkränze wird von einem Motor
über ein Ritzel 41 angetrieben. Der Tragsockel 20, der die Rillenscheiben dreht, wird ebenfalls auf die
vorher beschriebene Weise angetrieben, so daß die Innenwandung der Schmelz- und Gießform um die
Achse dieser Form gedreht wird. Durch den Sockel 20 führt eine zentrale Bohrung 44 hindurch, durch
die der austretende Stranggußbarren 38 hindurchgehen kann.
Claims (4)
1. Anwendung einer Stranggießkokille, deren Durchlaß von zwei einander berührenden, um
parallele Achsen mit entgegengesetztem Drehsinn umlaufenden Rillenscheiben begrenzt ist, als
Schmelzgießform für sehr hochschmelzende Werstoffe, insbesondere Urankarbid, die in der
♦5 Kokille — wie bekannt — durch Elektronenbeschuß
geschmolzen werden.
2. Zur Anwendung nach Anspruch 1 bestimmte, mit ihrem Durchlaß im Bereich zumindest eines
Elektronenkanonenstrahls liegende Stranggießkokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenscheiben
(6, 8) an einem um die Achse der Schmelzgießform drehbaren Sockel (20) gelagert
sind.
3. Stranggießkokille nach Anspruch 2, dadurch * gekennzeichnet, daß der drehbare Sockel (20)
drehfest mit einem den axial bewegbaren Boden der Schmelzgießform (12) bildenden Anfähr-,
strang (4) verbunden ist.
4. Stranggießkokille nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (7, 9)
jeder der Scheiben (6, 8) zumindest einen die Rille teilweise ausfüllenden Querzahn oder -steg
(36) enthalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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|---|---|---|---|
| FR19352A FR1445684A (fr) | 1965-06-03 | 1965-06-03 | Dispositif de coulée continue de matériaux réfractaires |
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|---|---|
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| DE1508800C2 true DE1508800C2 (de) | 1970-12-17 |
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| NL (1) | NL6607559A (de) |
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