DE1558362A1 - Kristallisator fuer Vakuumschmelzanlagen,vorzugsweise fuer Elektronenstrahlschmelzoefen - Google Patents

Description

YEB Edelstahlwerk 8. Mal 1945
Freital
HUttenstr. 1

Kristallisator für Vakuumsohmelzanlagen, vorzugsweise für Elektronenstrahlsohnielzgfen

Die Erfindung betrifft einen Kriatallisator für Vakuumschraelzanlagen, vorzugsweise für Elektronenstrahlschmelzen en, bei denen die im Kristallisator befindlichen flüssigen i.latalle oder Legierungen an der Badoberflaohe ständig beheizt werden*

Beim Sohmelzen von Metallen und Legierungen unter Vakuun erfolgt der Aufbau eines für die v/eiterverarbeitung vorgesehenen Blocks oder Ingots &ewJhnlioh durch Sammeln clQ3 sohmelzflüssigen Bades in einem wassergekühlten Kri3tallioator mit absenkbarem Boden. Bedingt durch die ständige Materialzufuhr und dem Absenken der Bodenplatte führt dies zu einem Block· Beim strangschnielzen von Metallen und Legierungen, insbesondere von Stahllegierungen, in wassergekühlten Krlstallisatoren werden nicht ohne weiteres für die anschließende Verformung geeignete Blookoberflachen erzielt, die keiner mechanischen Zwisohenbearbeitung - wie Drehen, Hobeln oder Schleifen - bedürfen.

Ss sind wassergekühlte Kupferkristallisatoren - auch Kokillen genannt - beim Stranggußverfahren bekannt geworden, mit denen eine für die Weiterverarbeitung brauchbare Oberfläche erzielt wird. Im wesentlichen bedient man sich dazu dor Kokillenbewegung, der Schmierung des Stranges sowie der Einstellung geeigneter Gieatemperaturen und Gießgesohwindigkeiten.

Beim Strangschmelzen unter Vakuum, das duroh eine ständige Beheizung des Badspiegels, beispielsweise durch Lichtbogen oder Elektronenstrahlen gekennzeichnet ist, ist eine Kokillenbewegung nur schwer durohführbar, da sioh die Kokille im Hochvakuum befindet und eine Vorrichtung für die Kokillenbewegung erheblich« Dichtungsprobleiae alt sich bringt»

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- 2 - bad omqimi

Eine doliraierung d3S 3trange3 l?t ebenfalls aus verschiedenen den nicht möglich, da durch die Verdunstung und Verbrennung dißser Stoffe bereits bei ^erintrsten Mengen eina un^ulüssige Jruckerhl'hun^ eintritt.

Die Variierunc der ;Jadt3!.:peraturon und ijohmelzgesohwindio'keiten beim otrangschmelsverfahren zur Beeinflussung der Oberf1ichenausbillunß der Jlöcke iit kaum rau^liüh, da die üadtemperatur uni Abach:.ielz£e3chv/indigkeit im wesentlichen durch den zu erzielenden Ileinheitao'rad oder die üfenpararaeter f oat gelobt aini.

Deaweiteren sind Kri3tallisatoren aus h'upfer bekannt _cawor^rleii, lie insbesondere in einer, nach einem Strangschaelzverfahren arbeitenden Anlage eingesetzt sind, derartige Kriatalliaatoren besitzen einen Durchgangakanal, ieaaen V/andungen parallel aueinuider verlaufen, -.vo^ei es gleiohc^ltig ist, welche Querschnittsform dor Lrarchgangskanal besitzt. ;»ja der 2infiillüffnung des Uurohgangskanala erweitert sich der Querschnitt sehi· stark, 30 daß eine trichterförmige Ablaufschräge entsteht. Der Übergang zu den parallelen Wandungen ist durch einen Radius abgerundet, um eine Kantenbildung zu vermeiden. Der Badspiegel der Sohmelze befindet sich jedoch in ier Hegel untsrhalb dieses Überganges. 3eira Strangachmelzen von otahl oder anderen Metallen, die loiohtfnichtige Komponenten enthalten, kommt es am uadspiegelrand zur Kondensation des gerade in dieser Zone reichlich vorhandenen Uetalldampfes an dor kalten Kristalli3atorwand. Die poröse Kondensatschicht löst sich oftmals nloht von dem aufsteigendem Schmelzbad und bildet duroh Kerbwirkung in der noch v/enig festen Jtrangachale den Ausgangspunkt für breitklaffende Unganzen im Block. Derartige überflaohenfehler v/irken sich bei der weiteren Bearbeitung dar Blöcke nachteilig aus· Um spätere ./alzfehler zu vermeiden, ist deshalb eine Zwisohenbearbeitung duroh spanabhebende Verfahren notwendig, um eine für die Weiterbaarbeitung geeignete Blookoberflache zu erhalten·

Die Erfindung bezv/eokt, strangerechraolzene Blöcke mit einer solchen Oberfläche auszubringen, da3 eine spanabhebende Zwisohenbearbeitung überflüssig ist·

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- 3 - BAD ORIGINAL

Ώσ~; Erfindung -Me^t die Aufgabe augrunde, an sich bekannte ivTistallisatoren, wi.; sie heir, ^tranjsohmelsen vcrwen^+ -verden, so· zu L'--'stalten, da.) lie ersauft on Blöcke ei.ic ...jei^aote Oberfläche aufweisen ·..■

Herbei ict unter ein ei: jeeigneten Oberfläche zu verstehen, daß die erzeugten Blöcke fUv nachfolgendes Y/alzen oder .''ohmieden ohne Swischenbehandlunt einse.tsbav sind,

^τ·',3 vmrde gefunden, ^riai3 dies dadurch erreicht v/ird, wenn s-vischen dem IXirohganßskanal mit den parallelen i/an düngen und der Ab laufsuhi'lige die v/andüngen ::;it einar geringeren lieigung divergieren, als .lie v/an düngen der ;.b lauf sehr äße, wahrend die '.Vandun^en des den parallelen ",'andun^en sich anschließenden 'heiles das lCristalli~ sators, in Durchlauf richtung des fitran^es gesehen, zur Einfilll'dffnung hin konvergieren. In Oecensata _sum 3tranggio3en muii beim Strangachr.elaen der L^erjang des oadspiegels eine konkave Form besitzen, u:vl :1a die Oberfl'.chö d?s 3ohi^el25bades ir, -'e.veich der 3c)iräge gehalteu v;li'd, viird somit der konkave Vbergang an den Iiandzonen des " Rchnelsbades unterstützt..

nie Jchr'lge nwisohen den parallelen V/andungen und dar ablauf sehr age betrÜLt vorteilhaft 45 Grad,

Ein Yi-eiteres Ilerkraal der Erfindung ist eine Ein lauf schräge, die zwischen den parallelen ',/andungen und der ,Schräge angeordnet ist. Durch die Anordnung dieser Einlaufschräge wird das organische Fließen mancher Yiei'-stoffe unterstützt, so daß damit geeignete Oberflächen des erzeugten Stranges erzielt werden können· Desweiteren wurde gefunden, daß die Länge der parallelen Wandungen bei verschiedenen Stahllegierungen unterschiedlich ausgeführt werden kann. In der Regel kann bei steigendem Kohlenstoffgehalt der Stähle die Länge der parallelen Wandungen verringert werden. Die Erfindung soll nachstehend an Hand einer Darstellung näher erläutert werden.

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6AD ORIGINAL.

JSs zeigen:

Fig. 1: einea langsschnltt durch einen Kristallisator

Fig. 2: einen Iüngssohnitt durch einen Kristallisator :iit einer Einlaufe cur Li ge

Der ICristalli3ator besteht aus einen T31ock 1 aus Kupfer oder einer geeigneten Kupferlegierung, der an seiner Außenseite von einem Kühlmittel unif lossen ist. In diesem Kupferblock 1 ist ein Durchgangs kanal 2 eingearbeitet, der die Querschnittsformen des zu erzeugenden Stranges besitzt, Jer Durchgangs lean al 2 läuft an seiner Einfüllüffnung 3 in eine fJohräge 4, dio etwa 45° betragt, aus. An diese Sohräge 4 sohlioßt sich nach einer geringen ubergangsrundung die Ablaufschräge 5 an, die einen flachen trichterförmigen Hand bildet.

Der den Strangqueraohnitt bestimmende Teil des Kristallisators besitzt parallelverlaufende v/andungen oj 7. üntspreohend der jeweils zu erschmelzenden legierung ist in Abhängigkeit von der ',yärmeleitfähigkeit des zu erschmelzenden Metalles die länge dieses Teiles unterschiedlich. In dichtung der Auslaßoffnung 8 des Durehgangskanals 2 schließt sich Gin im Querschnitt gering vergrößernder Teil, dessen Wandungen 9; 10 zur Einfüllöffnung hin konvergieren, an·

In der Fig· 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwischen der ochräge und den parallelen ",Vandungen eine Ein lauf schräge 1t angeordnet ist, die beispielsweise zwisohen 2° und 5° betragen kann und den querschnitt zur Einfüllöffnung 3 hin vergrößert·

Die Oberfläche des Schmelzbades wird In der Hegel im Bereich, der Schräge 4 gehalten. Durch dleae Ausbildung der Kristallisatorwand wird der konkave tfbergang des Sohraelzbades an den Randzonen, erleichtert und somit können entstehende Kondensatschichten keine derartigen Auswirkungen auf die Oberfläche des erzeugten Stranges ergeben, daß Hisse und tiefe Einschnitte entstehen· Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf das Ausführungsbelepiel in der Anordnung von Schrägen mit geraden Flächen an der Einfüllöffnung 3 zu beschränken, sondern die Divergenz der V/andungen kann gleicherweise geeigneten Kurven folgen, beispielsweise einer Hyperbel oder · einer Ellipse. 009812/0732

BAD ORIGINAL

Claims (4)

atentansprüche

1. Kristallisator fUr Vakuumsohmelzanlageη, vorzugsweise für Elektronenstrahlsohme lzüf en, bei denen die im Kristallisator oafind-

, liehen Metalle oder Legierungen an der Badoberflache ständig beheizt werden, mit einem Üurchgangskanal, dessen V/andungen parallel zueinander verlaufen und einer sioh, entgegen de? Durchlaufrichtung des stranges gesehen, im Querschnitt stark vergrößernden

Ablaufschräge, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen den Durohgangskänal (2) mit den parallelen V/andungen (6j 7) und der Ab laufsohrtige (5) die V/andungen (12; ¹^) geringer divergieren, als die Wandungen der Ab laufsohräge (5), während die Wandungen (9; 10) des den parallelen V/andungen (6j 7), in Durchlaufriohtung des Stranges gesehen, sioh anschließenden Teiles des Kristallisators, zur EinfUllUffnung (3) hin konvergieren.

2. Kristallisator naoh Anspruch 1 daduroh gekennzeichnet, daß zwischen den parallelen Wandungen (6j 7) und einer Sohräge (4), gebildet von den Wandungen (12; 13), eine Einlaufsohräge (11) angeordnet ist.

3. Kristalliftfttor naoh Anspruch 1 odar 2 daduroh gekennzeichnet, daß die divergierenden V/andungen 12; 13 zwisohen der Ablaufs ehr äge (5) und den parallelen V/andungen (6j 7) vorzugsweise in einem Winkel von 4-5 Grad verlaufen.

4. Kristallisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß die länge der parallelen V/andungen (6; 7) unterschiedlich ausgeführt ist.

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L e e r s e i t e