DE7135579U - Einrichtung zur gerichteten Erstar rung von geschmolzenem Gussmatenal - Google Patents

Description

Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

^Einrichtung zur gerichteten Erstarrung von geschmolzenem Gursmaterial.^S

Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zur gerichteten Erstarrung von geschmolzenem Gussmaterial, bei der ein langgestreckter, wenigstens abschnittsweise prismatischer, insbesondere strangförmiger Festkörper aus einer Schmelze fortschreitend über eine die Erstarrungsfront enthaltende Mündungszone der Schmelze ausgebracht wird.

Es ist bekannt, dass sich durch gerichtete Erstarrung von beispielsweise metallischen Schmelzen in Abhängigkeit von den die Schmelze bildenden Komponenten und deren Eigenschaften Werkstoffe mit für viele Zwecke -erwünschten kristallinen Strukturen herstellen lassen. Hierbei handelt es sich insbesondere um Mehrphasenstrukturen, bei denen die bevorzugte

,0/11 Komb. T

Wachstumsrichtung der Kristallite bestimmter Phasen bei der Erstarrung über mikroskopische oder auch makroskopische Bereiche, gegebenenfalls auch mehr oder weniger über den

gesammten Werksstückquerschnitt, untereinander gleichförmig ausgerichtet sowie in bestimmter Weise bezüglich der Längsrichtung des meist strangförmigen Werkstückes orientiert werden. Die Orientierung der Kristallit-Wachstumsrichtung und damit die Orientierung der Gefügestruktur ist dabei wesentlich von der Richtung des Temperaturgradienten im Bereich

der der Erstarrungsfront und damit von der Form.in Bezug auf das Werkstück bzw. die Schmelze fortschreitenden Erstarrungsfront abhängig.

Beispielsweise ist es oft erwünscht, die Erstarrungsfront nicht nur im mittleren Que^schnittsbereich eines strangförmigen Werkstückes, welches aus einer Schmelze gezogen vird, sondern auch möglichst weit bis zu den Querschnittsrändern : hin wenigstens annähernd eben zu halten, und zwar unter ständig oder zeitlich abschnittsweise stationären Verhältnissen Über die Dauer des kontinuierlichen Ziehvorganges. Gegebenenfalls können dabei zwischen aufeinanderfolgenden, in sich stationären Verfahrensabschnitten Orientierungs- oder sonstige Strukfcuränderungen gezielt eingesteuert werden. Während der einzelnen stationären Verfahrensabschnitte kommt es jedoch

. j j ^:..j · .' _m *! 100/71 Koir.b

vielfach immer wieder auf die Einstellung und Aufrechterhaltung einer in bestimmten Grenzen vorgegebenen und insbesondere wenigstens annähernd ebenen Erstarrungsfront an. Insbesondere gilt dies für die Herstellung von infiltrierten Kompositstruktaren, z.B. in eutektischen Kupfer-Wolfram-, Aluminium-Kohlenstoff-Systemen und dgl., bei denen eine mehr oder weniger starke Krümmung bzw. Wölbung der Erstarrungsfront eine statistisch unregelmässige Kristallisationsrichtung der erstarrenden Schmelze und daher ein makroskopisch ungerichtetes Gefüge zur Folge hat. In solchen Fällen hängt also die Verwirklichung der erstrebten Gefügestrukturen unmittelbar von der Einstellung und Aufrechterhaltung einer· in vergleichsweise engen Grenzen ebenen Erstarrungsfront ab. Die Verhältnisse werden vielfach noch dadurch kompliziert, dass die Ausbildung der erstrebten Textur von der Einhaltung gewisser Mindestbeträge des Temperaturgradienten im 2ereich der Erstarrungsfront abhängig ist.

Aufgabe der Neuerung ist in liesem Zusammenhang die Schaffung einer Erstarrungseinrichtung für langgestreckte, insbesondere strangförmige Festkörper, welche die Einstellung und Aufrechterhaltung vorgegebener Wölbungen der Erstarrungsfront und insbesondere einer in gewissen Grenzen mindestens annähernd ebenen Erstarrungsfront bei ggfls. steilem Temperaturgefälle

: .· ··..·. .« ·'. 100/71 Komb

• ■ « 4 · t, ·

-J₄-

ii?. Bereich der Erstarrungsfront ermöglicht. Die neuerungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art hauptsächlich dadurch, dass zur Aufnahme der Schmelze ein Tiegel vorgesehen ist, der im Bereich seiner Mündung eine den Mündungsquerschnitt umgebende Zone ohne wesentlichen radialen Yiärmezufluss aus dem in der Tiegelmündung befindlichen Gussmaterial aufweist. Vorzugsweise kommt hierfür ein im Bereich seiner Mündung v.'ärineisolierter Tiegel oder ein in diesem Bereich aufheiztarer Tiegel in Betracht. Vor allem die letztgenannte Ausführungsform eignet sich für die Erzeugung eines steilen Temperaturgefälles im Bereich der Erstarrungsfront, weil infolge der Aufheizung der Tiegelmündung in bezug auf eine vorgegebene Lage der Erstarrungsfront die Kühlzone nahe an die Tiegelmündung herangebracht werden kann, wobei die Ausdehnung der vrärmeübergangsfreien Randzone in Strangvorschubrichtung entsprechend abnimmt. Dadurch ergibt sich das gewünschte steile Temperaturgefälle, während andererseits im mittleren Bereich zwischen Aufheiz- und Abkühlungszone gleichwohl ein Bereich ohne radiale Wärmeströmung bestehen bleibt. Infolgedessen ist auch bei einem solchen steilen Temperaturgefälle und einer schmalen wärmeübergangsfreien Randzone gleichwohl die Verwirklichung von konkaven, ebenen und konvexen Erstarrungsfrontformen in gezielter Weise möglich. Ein etwa gewünschter Uebergang zu flacherem Temperaturgefälle hin kann dabei

• · < · I L LVUlIK

'S *ί i tr : / ,· 100/71 Komb.

I - i I ιί ς 4 '

( ι C ι . j, * I

1 ... Ii . (44

jeweils durch Einstellen einer grösseren Längenausdehnung der wärmeübergangsfreien Randzone in Strangvorschubrichtung erzielt werden, wodurch die Einhaltung einer ebenen Erstarrun^sfront erleichtert und begünstigt wird.

Die Neuerung wird weiter anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierin zeigt:

Fig. 1 den schematisehen Vertikalschnitt eines üblichen Stranggiess-Tiegels mit einer Mündung und austretendem drahtform!gern Strangkörper mit einer Schar von die Temperaturverteilung innerhalb des Vertikalschnittes wiedergebenden Temperatur-Niveaulinien und zwei zugehörigen Temperaturprofilen bezogen auf verschiedene Querschnittsebenen des Tiegels und der Schmelze bzw. des Strangkörpers,

ι ι ;

> I 1

' 'J ]'/ ' ^: 100/71 kb &

]/ 100/71 komb.

Pig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung zum Stranggiessen in einem sehematischen Längsschnitt des Schmelztiegels und einer nachgeschalteten Kühlvorrichtung,

Fig. 3 den Tiegel der Einrichtung gemäss Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 mit den sich hier einstellenden Temperatur-Niveaulinien,

Fig. 4 den Tiegel einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Str-anggiesseinrichtung in schematischem Vertikal schnitt.

Fig. 5 einen Horizontalschnitt des Tiegels im Bereich der Mündung gemäss Schnittebene V-V in Fig Λ und

Flg.6 eine abgewandelte Tiegelausführung ähnlich derjenigen gemäss Fig. ¹J *,n einer Darstellung entsprechend Fig. 1 u. 3 mit den · sich blei einstellenden Temperatur-Niveaulinien.

Weiterhin zeigt

Fig. 7 einen Vertikalschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Stränggiesseinrichtung mit Kühlvorrichtung für den austretenden Strangkörper und

Fig.8 einen Teil-Vertikalschnitt der Einrichtung gemäss Fig.7 im Bereich der Tiegelmündung in eir.em bezüglich Fig.7 grössercn Darstellungsmassstab.

Plg.l zeigt die Temperaturvertellung In einem Tiegel 1 üblicher Art, der die Schmelze 2 enthält- und aus dem über eine formgebencle Mündung 3 ein drahtförmiger Strangkörper 4 vertikal nach

■'.,■ \.' , ^: ' 100/71 !tomb.

unten abgezogen wird. Die Aufheizung der Schmelz erfolgt mittels einer Üblichen Induktionsheizung, beispielsweise einer Hochfrequenzheizung, deren Leiter 5 im Querschnitt angedeutet isc. Das von diesem Leiter ausgehende Hochfrequenzfeld induziert in der leitfähigen Schmelze entsprechende Wirbelströme, während innerhalb der im vorliegenden Fall als elektrisch isot lierend oder schlecht leitfähig angenommenen Tiegelwandung

keine Wärmeentwicklung vorhanden ist. Demgemäss nimmt die Temperatur der Schmelze in den Randbereichen durch radiale Wärmeabströmung über die Tiegelwandung ab. In der angedeuteten Querschnittebene I des Tiegels ergibt sichsomit ein nach aussen hin abfallendes Temperaturprofil A. Im Bereich oberhalb der Mündung 3 des Tiegels stellt sich ein noch steilerer Randabfall der Temperatur der Schmelze ein, weil für die Wärmeabströmung nicht nur der radiale Weg über diejzylindrische Tiegelwandung, sondern zusätzlich derjenige schräg nach unten durch den Tiegelboden gegeben ist, Somit ergibt sich in der Querschnittsebene II etwa das angedeutete Temperaturprofil D. Weiterhin hat der radiale und axiale Wärmeabfluss im Mündungsbereich des Tiegels zur Folge, dass die Temperatur-Niveaulinien a bis d im Querschnittsbereich der Tiegelmündung eine nach unten, das heisst in Strang-Schubvorrichtung gesehen, mehr oder weniger stark konkav gewölbte Form annehmen. Entsprechendes gilt für die Erstarrungsfront e, die je nach den eingestellten Temperaturwerten, d.h. in Abhängigkeit von der Tiegelheizung und der Strangvorschubgeschwindigkeit, eine bestimmte Höhenlage innerhalb der Tiegelmündung einnimmt.

/IfJ 100/71 komb. '

Diese Wölbung der Erstarrungsfront steht einer gerichteten Erstarrung im allgemeinen entgegen, weil einarseits die Vorzugsrichtung der Erstarrungstextur dem Temperaturgradienten, d.h. der Normalen zur Erstarrungsl'ront entspricht und andererseits eine ungestörte Ausbildung der Erstarrungstextur über vergleichsweise grosse Strecken im wesentlichen nur in Stranglängsrichtung

• · · « t t ι ι ι ι

ι · «ill ι «

AA

100/71 komb.

••ti · ^rS'a '·*

möglich ist. Dies gilt vor allem für langgestreckte oder faden·* artige Kristallite wie z.B. Whisker, weil diese Kristallite bei einer Vorzugsrichtung des Kristallwachstums, die im Winkel zur Strang? SniTSfichtung angeordnet ist* vergleichsweise rasch auf Begrenzungen stossen und in ihrem weiteren Wachstum gehemmt werden. Aus diesem Grund ist für eine gerichtete Erstarrung im allgemeinen ein vergleichsweise hoher Ebenheitsgrad der Erstarrungsfront anzustreben, wenn auch eine gewisse Wölbung zulässig und in bestimmten Fällen eine konkave oder konvexe Erstarrungsfront erwünscht sein mag.

Zur Verbesserung des Ebenheitsgrades der Erstarrungsfront beim Stranggiessen ist daher in der Einrichtung gemäss Fig. 2 an der Unterseite eines die Schmelze 2 enthaltenden Tiegels 10 ein die Tiegelmündung 12 umgebendes, pLattenförmiges Isolierelement 14 angeordnet, welches die Wärmeabströmung im Mündungsbereich des Tiegels im wesentlichen auf die radiale, das heisst quer zur Stranglängsrichtung nach aussen orientierte Richtung einerseits und innerhalb des Gussmaterials (Schmelze bzw. Festkörper) im Mündungskanal -selbst auf die Stranglängsrichtung beschränkt, unter Annahme eines wiederum elektrisch nicht oder schwach leitender Tiegelmaterials sowie Einsatz einer elektrischen Induktionsheizung (in Fig. 2 nicht dargestellt) ergibt sich hierdurch eine Temperaturverteilung innerhalb des Gussmaterials und des Tiegels, wie sie in Fig. 3 angedeutet ist. Wie aus den dargestellten Temperatur-.Niveaulinien a* bis d¹ hervorgeht, ist auch hier infolge der

- 9 - ,^: ' ^; ' , 100/71 komb.

WärmeabstrOmung ein nach aussen gerichtetes Temperaturgefalle innerhalb der Schmelze und der Tiegelwandung vorhanden. Im Mündung3bereich des Tiegels weist z.B. die Niveaulinie a¹ (räumlich betrachtet gilt entsprechendes für die Temperatur-Kiveäuflachen) infolg« dss vergleichsweise grossen Wirkunpsabstandes vom Isolierelement IH noch einen in Strangvorschubrichtung gesehen konkav gewölbten Abschnitt auf, wogegen bereits die Niveaulinie b¹ infolge der Wärmedämmung durch des Isolierelement 14 im Mündungskanal selbst einen im wesentlichen ebenen Abschnitt e¹ aufweist, der heispeilsweise die Erstarrungsfront darstellen kann. Weiter nach unten hin, im Beispielsfall innerhalb der Niveaulinie d^f, tritt wieder eine in Strangvoreehuhriehtung gesehen konkave Krümmung bzw. Wölbung auf, was jcwCh nach erfolgter Erstarrung ohne unerwünschte Wirkungen ist.

Im Bereich der Erstarrungsfront erfolgt also die Wärmeabfuhr aus der Schmelze im wesentlichen axia?, das heisst parallel-zur Stranglängsrichtung, und anschliessend daran wieder zunehmend in Radialrichtunß über die Oberfläche des Strangkörpers in das umgebende Medium, beispielsweise das Kühlbad 16 einer in Fig. 2 angedeuteten Kühlvorrichtung. Der gezogene Strangkörper «♦ verlässt das Kühlbad kontinuierlich über eine dichtende Durchführung 18, während · die weitere Wärmeabführung aus dem Kühlbad von einem innerhalb eines Aussenmantels 20 durchströmenden Kühlmedium 22 übernommen wird (siehe Fig. 2).

• · »4

100/71

Ueber die Beeinflussung der Form der Erstarrungsfront hinaus ermöglicht die beschriebene Anordnung eines Isolierelementes die Verwirklichung eines vergleichsweise steilen Temperaturgefälles im Erstarrungsbereich, wie dies für zahlreiche Anwendungen der gerichteten Erstarrung erwünscht ist. Der Beginn der Abkühlungszone, im Beispiel gemäss Fig. 2 die Eintrittsstelle des Strangkörpers in das Kühlbad, kann hier nämlich sehr nahe an die Tiegelmündung heran verlegt werden, ohne die Form der Erstarrungsfront ungünstig zu beeinflussen. Das Isolierelement verhindert dabei auch eine unzulässige Abkühlung der Tiegelmündung, die zu einer Verschiebung der Erstarrungsfront in den Bereich vor der Mündung und damit zur Bildung eines pilzfßrmigen Kopfes am oberen Ende des Strangkörpers innerhalb der Schmelze, das heisst zu einer Störung des kontinuierlichen Ziehvorganges führen kann.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 und 5 ist wieder ein aus elektrisch nicht leitendem Material bestehender Tiegel 50 mit Induktionsheizung 52 vorgesehen. Die Formbeeinflussung der Erstarrungsfront erfolgt hier jedoch nicht mittels eines Isoliereier.?-tes, sondern durch eine zusätzliche Induktionsheizung 54 mit einem die Tiegelmündung umgebenden, ringförmigen Suszeptor56, der seinerseits durch eine Isolierung 58 von einer sich an die Tiegelmündung anschliessenden Kühlvorrichtung 60 getrennt ist. Hierdurch werden unerwünschte Wärmeverluste der Mündungsheizung vermieden und ein geringerer Abstand zwischen Kühlzone und Schmelze

100/71

im Sinne eines steilen Temperaturgefalles im Erstarrungsbereich Ermöglicht.

Die Kühlvorrichtung umfasst einen Block 62 aus gut wärmeleitendem Material mit Kühltnittelkammer 64, an die mittels Klammern 66 Zu- und Abflussleitungen 68 bzw.70 für das Kühlmittel angeschlossen sind. Das von der Kühlmittelkammer 64 umgebene Mittelstück 72 des Blockes 62 bildet einen Durchlass für den austretenden Strangkörper U und steht mit diesem auf einem ringartigen Oberflnchenabschnitt in Berührung. Ueber diesexi Oberflächenabschnitt erfolgt im Beispielsfall die Wärmeabfuhr unterhalb der Erstarrungsfront, die innerhalb des MUndungskanals des Tiegels liegt. Diese Art der Kühlung ermöglicht ebenfalls ein vergleichsweise steiles Temperaturgefälle ohne Beeinträchtigung der gezielten Einwirkung auf die Form der Erstarrungsfront. -

Die durch Aufheizung der Tiegelmündung erzielbare Temperaturverteilung ist in Fig. 6 veranschaulicht. Hier ist ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehender Tiegel mit induktiver Hauptheizung 82 und Mündungsheizung 84 vorgesehen. Infolge der elektrischen Leitfähigkeit des Tiegelmaterials entfällt die Notwendigkeit eines besonderen Suszeptors an der Tiegelmündung. Die einstellbare Temperaturverteilung entspricht annähernd'derjenigen bei einer Einrichtung mit Mündungsheizung gemäss Fig. U.

Jd/ie die in Fig. 6 angedeuteten Temperatur-Niveaulinien veran-

EZ1_

- J.2 ;-_e* ' ' ' " 1 ^ 100/71 komb.

.schauli^-chen, ist der Temperaturabfall im Vergleich zu der Ausführung nach Fig. 3 stärker auf die Tiegelwandung bzw. deren äussere Bereiche konzentriert, weil die Wärmeentwicklung ausser in der Schmelze auch in der Tiegelwandung selbst erfolgt. Dies gilt auch für den Bereich 86 der Tiegelmündung, der durch die Heizung 8U von innen heraus aufgeheizt wird. Die so vergleichsweise stark nach aussen verlagerten Temperatur-Niveaulinien treten im mittleren Mündungsbereich horinzontal in den Querschnitt des Mündungskanals ein, womit sich beispielsweise ein im wesentlichen ebener Abschnitt e'V, d'er bei geeigneter Bemessung der Temperaturwerte die Erstarrungsfront bilden kar.n. Durch die Aufheizung der Tiegelwandung im Mündungsbereich lässt sich ferner beispielsweise an der weiter zur Schmelze hin gelegenen Temperatur-Niveaulinie d" innerhalb des Mündungskanals ein in Strangvorschubrichtung gesehen konvexer Abschnitt d" bilden, während die weiter nach aussen gelegene Niveaulinie f" infolge der beginnenden Radialkühlung über die Strangoberfläche innerhalb des Mündungskanals einen in Strangvorschubrichtung gesehen konkaven Abschnitt fi* aufweist. Durch geeigente Einstellung der

ι <

Heizwirkung, der Strangvorschub- bzw. Ziehgeschwinaigkeit und der übrigen Verfahrensparameter lässt sich die Erstarrungsfront somit in eine konvexe, ebene oder konkave Form überführen. Damit kann unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Form der Erstarrungsfront wie auch hinsichtlich der Steilheit des Temperaturgefälles in einem breiten Bereich Rechnung tragen.

100/71 komb

Bei der Einrichtung nach Fig.7 ist ein Tiegel 101 mit Schmelze 102 innerhalb einer Vakuumkammer IO9 mit Anschluss 110 für eine Saugleitung angeordnet. Die in Pig.8 in grösserem Messstab dargestellte Tiegelmündung 103 bildet einen zylindrischen, vergleichsweise langen Kanal, durch den ein Strangkörper 104 kontinuierlich aus der Schmelze gezogen wird. Nach Durchlaufen eines evakuierten Raumes 108 im Bereich der Tiegelmündung tritt aer Strangkörper in ein Kühlbad 111 ein, aus dein die vom Strangkörper zugeführte Wärme weiter über ein Durchlauf-Kühlsystem mit einer kühlmitteldurchflossenen Rohrschlange 312 abgeführt wird. Der evakuierte Raum 108 steht über Durchlässe 109a mit dem Innenraum der Vakuumkammer 109 in Verbindung.

In Fig.8 ist innerhalb des Kanals der Tiegelmündung die Erstarrungsfront F als Grenze zwischen der flüssigen Schmelze 102 und dem festen Strangkörper 104 angedeutet. Ohne besondere Vorkehrungen stellt sich hier ein mehr oder weniger starker Wärmeaustausch quer zur Stranglärtgsrichtung bzw. parallel zur Tiegelaussenfläche im Mündungsbereich und damit entsprechende Abweichungen der" Isothermen von der ebenen, zur Tiegelaussenfläche parallelen Form ein. Dies gilt grundsätzlich für die gesamte Länge des Mündungskanals, jedoch mit abnehmender Intensität der Wärmequerströmung bis zum inneren Ende des Mündungskanals, wo infolge der temperaturausgleichenden Wirkung der Schmelze eine mehr oder weniger allseitig gleichmässige Temperaturverteilung herrscht. Es wäre uaher erwünscht, die Erstarrungsfront innerhalb des

713SS79-e.it 73

100/71 ko:nb. - » M' Π.

Mündungskanals möglichst weit zur Schmelze hin zu verl^j.ern. Einer solchen Lageeinstellung der Erstarrungsfront steht jedoch der Nachteil gegenüber, dass nur sehr geringe Lageschwankungen der Erstarrungsfront nach innen zulässig sind. Wenn die Erstarrungsfront nümlich an das innere Ende des Mündungskanals vordringt, so bildet sich in'der hier immer vorhandenen Erweiterung des Kanals ein nietkopfartiger Festkörper, welcher den 'Ziehvorgang unterbricht und zu einer Betriebsstörung führ" -. Sowohl im Interesse der Vermeidung einer unnötig hohen Regelgenauigkeit des Ziehvorganges als auch im Interesse der Vermeidung von Betriebsstörungen muss daher ein vergleichsweise grosser Abstand der Erstarrungsfront vom inneren Ende des Mündungskanals

\ eingehalten werden.

Im Mündungsbereich des Tiegels der dargestellten Beispiels ausführung ist nun an der Tiegelinnenwandung eine die Tiegelmündung rinnenartig umgebende Einsenkung 105 mit einem den Mündungskanal bildenden, hohlzylinderischen Innenvorsprung des Tiegelbodejis 101a vorgesehen. Dadurch wird einmal eine vergleichsweise grosse Länge des Mündungskanals und damit eine relativ grosse Schwankungsbreite der Lage der Erstarrungsfront P ermöglicht sowie zum anderen Platz für eine aus giesstechnisehen Gründen erwünschte, trichterartige Erweiterung 107 des Mündungskanals zur Schmelze hin geschaffen, von der die Erstarrungsfront indessen wegen der grossen verfügbaren Kanallänge ausreichenden Abstand einhalten kann.

7131571-1*78

100/71 kornb

Gleichzeitig verhindert die in der Einsenkung 105 befindliche, gleichsam als "Wärmewiderlager" wirkende Schmelze einen radia len WS":"!; 2.bi*iU3 Ξ ' U2 CiCS'T! ir? VlilnriüMrr^Vnnsl ho f in^l I^phen ijiir;^ —

material. Ein solcher Wärme abfluss hätte eine in Strangvorschubrichtung, d.h. in Fig.8 von oben nach unten gesehen,
konkave Form der Isothermen und damit auch der Erstarrungsfront zur Folge. Durch die dargestellte Ausbildung ergibt sich dagegen umgekehrt ir. äusseren Bereich des Mündungskanals eine in
Strangvorschubrichtung gesehene konvexe und im inneren Bereich des Mündungskanals eine mehr oder weniger annähernd ebene Form der Isothermen und damit der Erstarrungsfront. Diese Verhältnisse sind in Fig.8 durch eine Schar von strichpunktiert angedeuteten Isothermen veranschaulicht. Es zeigt sich hieraus in
Uebereinstimmung mit der Praxis, dass in einem vergleichsweise weiten Längenbereich des Mündungskanals eine sehr gute Annäherung an die erstrebte ebene Form der Isothermen und damit ein
entsprechend breiter Schwankungsbereich für die Lage der
Erstarrungsfront gegeben ist. Im Beispielsfall ist eine Lage der Erstarrungsfront F zwischen den beiden Isothermen a und b angedeutet.

Die Evakuierung des Raumes 108 zwischen Tiegelmündung und
Kühlbad bewirkt ferner eine Isolierung der Tiegelmündung und
des innerhalb dieses Raumes befindlichen Abschnitts des Strangkörpers 104 gegen Wärmeableitung, so dass hier im wesentlichen nur eine Abstrahlung verbleibt. Hierdurch kann bei im Vergleich

.. .. . 100/71 komb.

-•••ΐΓν -¹..· ..· .

zum Gussmaterl3l schlechter wärmeleitendem Tlegelmaterial für eine verstärkte radiale Wärmeeinströmung aus der Tiegelwandung im Bereich des Tiegelbodens 101a in das hler bereits kältere Gussmaterial und damit für eine stärker konvexe Porm der Isothermen gesorgt werden. Dies kann für eine etwa erwünschte konvexe Porm auch der Erstarrungefront, sonst aber für die Aufre?hterhaltung ebener Isothermen weiter im inneren Bereich des MUndungskanals vorteilhaft sein. Für die Einstellung einer homogenen Temperaturverteilung im inneren Bereich des Mündungskanals ist ferner eine vergleichsweise geringe Wandstärke w des hohlzylindrischen Innenvorsprunges 106 In manchen Fällen zweckmässig. Es empfiehlt sich hierfür beispielsweise eine Bemessung der Tiegelmündung in der Weise, dass die vom Boden 105a der Einsenkung 105 aus gemessene Höhe a des Innenvorsprunges 106 mindestens gleich der maximalen radialen Wandstärke w des Innenvorsprunges ist.

Der Anschaulichkeit halber sind in Fig.8 noch die Isothermen innerhalb des freiliegenden Abschnitts des Strangkörpers 104 und im Kühlbad 111 angedeutet. Infolge des Temperaturausgleichs über den Querschnitt des gut leitenden Scrangkörpers bei vergleichsweise geringer Wärmeabstrahlung von der Strangoberfläche ergeben sich innerhalb dieses Abschnittes im wesentlichen ebene Isothermen, die nach dem Eintauchen in das Kühlbad In eine nach unten konkav gewölbte Form übergehen. Weiter Innerhalb des Kühlbades stellt sich wieder ein Temperaturausgleich über den Strangquerschnitt ein.

71ffS7!-ut7t

Claims (11)

Schutzansprüche

1. Einrichtung zur gerichteten Erstarrung von geschmolzenem Gussmaterial, bei der ein langgestreckter, wenigstens abschnittsweise prismatischer, insbesondere strangförmiger Festkörper aus einer Schmelze fortschreitend über eine die Erstarrungsfront enthaltende Mündungszone der Schmelze ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Schmelze ein Tiegel (10 bzw. 50) vorgesehen ist, der im Bereich seiner Mündung eine den Mündungsquerschnitt umgebende Zone ohne wesentlichen radialen Wärmezufluss aus dem in der TiegelmünduDg befindlichen Gussmaterial aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Schmelze ein im Bereich seiner Mündung wärmeisolierter Tiegel (10) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Schmelze ein im Bereich seiner Mündung aufheizbarer Tiegel (50) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufheizung des Tiegels (50) eine elektrische Hochfrequenzheizung, vorzugsweise eine Induktionsheizung, mit im Bereich der Tiegelmündung befindlichem Suszeptor (55) vorgesehen ist.

■: : ' · ,^; 100/71 Komb.

5. Einrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Tiegelwandung im Bereich der Tiegelmündung als Suszeptor ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Tiegelmündung (103) an der
Innenseite der Tiegelwandung eine die Tiegelmündurg (103) wenigstens teilweise umgebende Einsenkung (105) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einsenkung (105) und der Tiegelmündung (103) ein in den Innenraum des Tiegels vorspringender Ringwulst (IO6)
vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringwulst (106) als zylinderartiger Innenvorsprung des
Tiegelbodens (ICIa) ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch· gekennzeichnet, dass die vom Boden (105a) der Einsenkung (IO5) aus gemessene Höhe (h) des Ringwulstes (106) mindestens gleich der maximalen rauialen Wandstärke (w) des Ringwulstes (IO6) bemessen ist.

7135S79-s.tt73

.' .; 100/71 Komb,

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringwulst (106) innerhalb seines freien Endabschnittes einen trichterartig erweiterten Einlauf (107) für den die Tiegelmündung (103) bildenden Kanal enthält.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite der Tiegelmündung (103) ein den austretenden Strangkörper (104) umgebender, wenigstens teilweise evakuierter Raum (108) vorgesehen ist.

BROWN, BOVERI & CIE.

71II57l-itt7l