DE1508800B1

DE1508800B1 - Anwendung einer Stranggiesskokille fuer sehr hochschmelzende Werkstoffe

Info

Publication number: DE1508800B1
Application number: DE19661508800
Authority: DE
Inventors: Pierre Blum; Jacques Devillard
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-06-03
Filing date: 1966-06-03
Publication date: 1970-05-14
Also published as: DE1408800A1; DE1508800C2; DE1408800B2; LU51223A1; IL25865A; ES327546A1; GB1108930A; CH469517A; BE681646A; FR1445684A; US3442321A; NL6607559A; SE327055B

Description

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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 Rillenim 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 entfläche 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- 30 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 4° Fig. 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 angeordbeim 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 bewerden. * grenzen die Rillen 7 und 9 einen im Querschnitt kreis-

Im Gegensatz dazu hielt man bisher bei Elek- förmigen Schmelz- und Gießraum, dessen Durchtronenstrahl-Stranggießeinrichtungen für sehr hoch- messer dem des Anfahrstranges 4 und somit dem schmelzende Werkstoffe eine größere Kontaktfläche 65 Durchmesser des zu gießenden Strangbarrens entzwischen Schmelzejmd 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

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von Lagerflanschen 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 F i g. 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 bewegen 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 Umfangverzahnung 31 (Fig. 1) an dem Sockel 20, mit der 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 34 wieder die seitliche Umf angswandung 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.

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 verbundene 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

Patentansprüche:

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 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 Anfahrstrang (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