CH663165A5 - Giessmaschine zum stranggiessen von metall und verfahren zu deren betrieb. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Giessmaschine zum Stranggiessen von Metall mit umlaufenden Kokillenwänden, wobei das Metall als Schmelze aus einer Düse mit einem Düsenmundstück zwischen die Kokillenwände und zwischen seitenbegrenzenden Elementen erstarrt, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Giessmaschine.

Zum Stranggiessen von Eisen- und Nichteisenmetallen sind Giessmaschinen entwickelt worden, die eine Kokille mit stetig umlaufenden Wandungen aufweisen. Unter diesen Maschinen befinden sich solche, bei denen zwischen zwei umlaufenden Stahlbändern gegossen wird. Ausserdem sind Maschinen bekannt, bei denen die Giessform durch eine Doppelreihe von Kokillenwänden gebildet ist, die zu zwei endlosen umlaufenden Ketten vereinigt sind. Am Giessende legen sich die einander gegenüberliegenden Kokillenwände gegeneinander und bewegen sich in dieser Lage über eine gewisse Strecke, auf der sie die eigentliche Raupenkokille bilden. Danach trennen sie sich, um sich nach kurzer Zeit am Eingiessende wieder zu treffen.

Insbesondere bei Maschinen mit Raupenkokillen zum Giessen von verhältnismässig dünnen Metallbändern, z.B. Bändern von nur 20 mm Dicke und darunter, ist der Bereich um die Zuführungsdüse sowie diese selbst der problematischste Bestandteil der gesamten Giessanlage. Dies rührt in erster Linie davon her, dass sowohl die mechanische Beanspruchung, als auch die Beanspruchung der Anlageteile durch die sehr hohe Metalltemperatur am grössten ist.

Üblicherweise wird die Metallschmelze bzw. das zwischen den Kokillen erstarrende Metallband seitlich von mitlaufenden Seitenbegrenzern aufgenommen. Diese Seitenbegrenzer erfordern einen hohen Kostenaufwand für ihre Installation und ihren Unterhalt, zumal für verschiedene Gussbanddicken auch verschiedene Seitenbegrenzer benötigt werden. Ihre Anfälligkeit gegen Störungen ist insbesondere deshalb sehr hoch, weil der Abstand sowohl zwischen Seitenbegrenzer und Düse, als auch zwischen Seitenbegrenzer und Kokille mit höchster Präzision eingestellt und während des Giessbetriebes aufrecht gehalten werden muss. Weiterhin gestatten es die bekannten Seitenbegrenzer nicht, die Breite eines gegossenen Metallbandes während des Giessbetriebes zu verändern. Hierin liegt aber ein erheblicher Nachteil, da die Anpassung der Gussbandbreite an eine bestellte Breite nur in beschränktem Masse, meist gestaffelt nach Stufen, möglich ist. Der genaue Breitenzuschnitt muss dann durch Besäumen des Bandes erfolgen, was wiederum zu erheblichen Metallabfallen, verbunden mit Arbeitskosten, führt.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Giessmaschine sowie ein Verfahren zu deren Betrieb zu entwickeln, bei dem er während des Giessbetriebes bei Bedarf die Breite des gegossenen Bandes verstellen kann und gleichzeitig eine bessere Kontrolle des Metallschmelzflusses hat. Zudem soll auch eine gezielte seitliche Kühlung erfolgen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass an das Düsenmundstück beidseitig je eine das seitenbegrenzende Element bildende Schikane anschliesst, auf welche in Giessrichtung je ein Kühlblock nachfolgt.

Die Schikane hat insbesondere den Vorteil, dass das sowieso schon sehr starken Erosionskräften ausgesetzte Düsenmundstück nicht zusätzlich von der Schmelze seitlich hin-terflossen wird. Hierdurch wird die Lebensdauer der sehr teuren Düse verlängert. Der nachfolgende Kühlblock bewirkt gezielte seitliche Kühlung der Schmelze bzw. des erstarrenden Metallbandes, was sich sehr positiv auf die Güte des Metallbandes, insbesondere im Randbereich, auswirkt.

Die Schikane besteht aus einem feuerfesten Material. Der Kühlblock dagegen soll aus einem Metall bestehen, welches jedoch einen höheren Schmelzpunkt als das zu vergiessende Metall aufweist. Beispielsweise wird beim Vergiessen von Aluminium der Kühlblock aus Kupfer bestehen. Beim Vergiessen von Stahl könnte dagegen an einen Kühlblock ebenfalls aus Stahl gedacht werden.

Schikane und Kühlblock sind so zueinander ausgerichtet, dass sie einen Spalt zwischen sich bilden, durch welchen ein Gas in den Eckbereich zwischen Schikane und Kühlblock eingeblasen werden kann. In der Regel dürfte der Kühlblock etwas nach hinten versetzt zu der Schikane angeordnet sein. Die Metallschmelze umfliesst dann die Schikane und trifft unter Ausbildung eines Eckbereichs auf den Kühlblock. Würde die Schmelze in diese Ecke hineinfliessen und dort gegebenenfalls teilweise erstarren, würde sich dies auf die Qualität der Bandkante negativ auswirken. Durch das eingeblasene Gas bildet sich jedoch im Eckbereich ein Gaskissen, das die Schmelze aus dem Eckbereich herausdrückt. Zur Unterstützung kann in dem Kühlblock noch zusätzlich ein Kanal mit gegebenenfalls einem Reservoir vorgesehen sein, durch welchen ein Schmiermittel, beispielsweise Öl, in den Eckbereich zwischen Kühlblock und Schikane eingedrückt wird. Dieses Schmiermittel unterstützt auch die Bestrebung des an der Kante des Gussbandes langsam erstarrenden Metalls, an dem Kühlblock entlang zu gleiten, bis die Kruste eine tragfä2

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hige Dicke erreicht und das Metallband von dem Kühlblock wegschrumpft.

Der Kühlblock selbst weist einen Ringkanal zur Führung eines Kühlmittels, in der Regel Wasser, auf.

Die Durchflussbreite der Metallschmelze zwischen den sich gegenüberliegenden Schikanen ist bevorzugt verstellbar. Hierzu werden die Schikanen selbst zueinander oder voneinander weg manuell oder automatisch bewegt. Durch diese Massnahme kann beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze verändert und gewünschten Bedingungen angepasst werden. Eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bewirkt beispielsweise auch, dass die Metallschmelze eine geringere Betrebung hat, die Schikanen zu hinterflies-sen. Weiterhin erstarrt das Metall bei höherer Geschwindigkeit erst später, sodass gegebenenfalls das Gefüge beeinflusst werden kann.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auch die sich gegenüberliegenden Kühlblöcke zueinander bewegbar ausgestaltet sind. Hierdurch ergibt sich die sehr wesentliche Möglichkeit, dass die Breite des Metallbandes während des Giessens verändert werden kann, ohne dass der Giessvorgang selbst unterbrochen werden muss. Dabei erübrigt sich ein nachträgliches Besäumen des Bandes, was zu einem geringeren Metallabfall und zu einer Verringerung der Produktionskosten führt. Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass gegebenenfalls die Schikanen feststehen, während nur die Kühlblöcke lageveränderbar ausgebildet sind. Im übrigen erfolgt das Verschieben der Kühlblöcke sehr langsam, beispielsweise 1 cm pro Minute.

Im Anschluss an den Kühlblock ist zweckmässig weiterhin eine Düse vorgesehen, mit welcher ein Wassernebel auf das Metallband aufgespritzt wird, um das Metallband an einem Wiederaufschmelzen zu hindern.

Das Verfahren zum Betrieb der Giessmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Breite des aus dem Düsenmundstück austretenden Metalls und/oder die Breite des erstarrenden Metallbandes während des Giessens verändert wird. Hierin liegt auch der wesentlichste Vorteil der oben dargestellten Anlage.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Ausschnitt aus einem horizontalen Längsschnitt durch eine Giessmaschine mit umlaufenden Kokillenwänden 1 im Bereich eines Auslaufes 4 eines Düsenmundstückes 2, durch welchen eine Metallschmelze 3 zwischen die Kokille ausfliesst. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die unterhalb der Schnittebene verlaufende Kokillenwand 1 dargestellt.

Die Metallschmelze bewegt sich, von Wänden 5 des Düsenmundstücks 2 in einer Breite b geführt, zum Auslauf 4 hin. Dort wird die Breite b des Schmelzestromes 3 durch Schikanen 6 auf eine Breite bi verringert. Danach umfliesst die Schmelze 3 die Schikanen 6, angedeutet durch Pfeile 7, und trifft auf einen Kühlblock 8. Dieser bewirkt durch Kühlung, dass die Schmelze 3 erstarrt und auf endgültige Breite b2 des gegossenen Metallbandes (verdichtet dargestellt) schrumpft.

Die Schikanen 6 bestehen vorzugsweise aus einem Isolationsmaterial, während der Kühlblock 8 aus einem Metall lmit einem gegenüber der Schmelze 3 geeigneten Schmelzpunkt hergestellt sein kann.

Zwischen den Schikanen 6 und den Kühlblöcken 8 befindet sich ein Spalt 9, welcher von einem Gas (angedeutet durch Pfeil 10) beaufschlagt wird. Dieses Gas, vorzugsweise Luft, verhindert, dass die Schmelze 3 in den Eckbereich 11 zwischen Schikane 6 und Kühlblock 8 eindringt, was für die Qualität einer Kante 12 des Bandes von grosser Bedeutung ist. Zur Verbesserung des Aufbaus eines Luftkissens und zur Verbesserung der Gleitfähigkeit des Metallbandes wird zusätzlich zum Gas 10 durch einen Kanal 14 mit Reservoir 15 in den Kühlblock 8 ein Schmiermittel 16 (beispielsweise Öl) in den Eckbereich 11 eingeleitet.

Die Kühlung selbst erfolgt durch Einleitung eines Kühlmittels 17 (vorzugsweise Wasser) in einen Ringkanal 18 im Kühlblock 8.

Das aus dem Kühlblock heraustretende Metall wird anschliessend mit Pressluft 20 aus Düsen 21 beaufschlagt, um ein Wiederaufschmelzen zu verhindern. Der Pressluft 20 wird dabei vorzugsweise noch Wasser zugegeben, sodass ein kühlender Wassernebel entsteht.

Die Schikanen 6 sind in vertikal zur Giessrichtung verlaufender Richtung x verstellbar, so dass die Breite bi geändert werden kann. Auch der Kühlblock 8 soll getrennt oder in Verbindung mit den Schikanen 6 in Richtung x veränderlich sein, so dass die endgültige Breite bi des Metallbandes durch diese seitenbegrenzenden Elemente bestimmbar ist.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Giessmaschine zum Stranggiessen von Metall, mit umlaufenden Kokillenwänden, wobei das Metall als Schmelze aus einer Düse mit einem Düsenmundstück zwischen die Kokillenwände austritt und zwischen seitenbegrenzenden Elementen erstarrt, dadurch gekennzeichnet, dass an das Düsenmundstück (2) beidseitig je eine das seitenbegrenzende Element bildende Schikane (6) anschliesst, auf welche in Giessrichtung je ein Kühlblock (8) nachfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen (6) aus einem Isolationsmaterial bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schikanen (6) und den Kühlblöcken (8) ein Spalt (9) gebildet ist, durch welchen ein Gas (10) in einen Eckbereich (11), gebildet aus Schikanen (6), Kühlblöcken (8) und Schmelze (3), einblasbar ist, welches in diesem Eckbereich (11) ein Gaskissen aufbaut.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in diesen Eckbereich (11) auch ein Kanal (14), vorzugsweise mit Reservoir (15), zur Führung von Schmiermittel (16) einmündet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlblock (8) einen Ringkanal (18) zur Führung eines Kühlmittels (17) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussbreite (bi) der Metallschmelze (3) zwischen den sich gegenüberliegenden Schikanen (6) durch Bewegung der Schikanen (6) vertikal zur Giessrichtung (x) und/oder die Breite (b2) der Metallschmelze durch Bewegung der sich gegenüberliegenden Kühlblöcke (8) in derselben Richtung veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Kühlblock (8) eine Düse (21) nachgeschaltet ist, welche mit Pressluft (20), gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser, beaufschlagbar ist.

8. Verfahren zum Betrieb der Giessmaschine nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (bi) des aus dem Düsenmundstück (2) austretenden Metalls (3) und/oder die Breite (b2) des erstarrenden Metallbandes während des Giessens verändert wird.