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Verfahren und Maschine zum Stranggiessen von Metallen
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des Bodens der Giessrille und dem Abdeckband liegen, oder mit dem Abdeckband tangential in Berührung kommen, d. h. das flüssige Metall füllt die Giessrille in ihrem obersten Teil teilweise oder ganz auf. Die Giessrinne wird im wesentlichen horizontal und in flüssigkeitsdichtem Kontakt mit der Giessrille angeordnet und der Metallspiegel liegt in der Giessrille und in der Giessrinne auf gleicher Höhe.
Die Giessrinne kann aber auch etwas erhöhte Wände haben, die an ihrem vorderen Teil an das Abdeckband dicht anschliessen, was ermöglicht, den Metallspiegel in der Giessrinne etwas höher als den höchsten Punkt der Wände der Giessrille zu halten, so dass er mit dem Abdeckband in Kontakt kommt, bevor dieses das Giessrad berührt.
Der Metallspiegel wird in der Giessrinne mittels einer an sich bekannten Vorrichtung auf konstanter Höhe gehalten, so dass auch der Metallspiegel vor der Erstarrungsfront im Giessformhohlraum automatisch eine konstante Höhe erhält. Es ist also nicht mehr notwendig, wie bei den bekannten Verfahren, in das vor der Erstarrungsfront befindliche flüssige Metall selbst eine den Verlauf der Erstarrung störende Reguliervorrichtung einzutauchen. Als Niveauregulierungsvorrichtung kann z. B. ein Schwimmer verwendet werden. Es ist auch möglich, die Metallspiegelhöhe durch Kapazitätsmessung zu bestimmen, wobei eine Elektrode durch die Metalloberfläche und die andere Elektrode durch eine mit Abstand darüber angeord- nete Metallplatte gebildet wird, und die Kapazitätsschwankungen zum Kippen des Vorratsbehälters ausgewertet werden.
Ein solches Verfahren bietet den Vorteil, dass das flüssige Metall aus dem Vorratsbehälter (Giessofen oder Giesspfanne) durch eine Verbindungsrinne in die Giessrinne und sodann in die Giessrille praktisch ohne Niveauunterschied in ruhigem Fluss geführt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erstreckt sich der flüssige Metallvorrat über beide Seiten des Giessradscheitels. Die Speisung erfolgt durch die Giessrinne vor dem Scheitel des Giessrades (in dessen Drehsinn gesehen). Auf der andern Seite des Scheitels ist der flüssige Metallvorrat durch die Erstarrungsfront begrenzt. Die Lage dieser Front wird durch die Einstellung der Kühlung des Giessrades bestimmt.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ferner der flüssige Metallvorrat so konstant gehalten, dass die Oberfläche seines freien Spiegels gegenüber seiner Tiefe gross ist. Der flüssige Metallvorrat übernimmt damit die Rolle eines Puffers und ist fähig, die trotz der vorgenommenen automatischen Regulierung der Metallspiegelhöhe in der Giessrinne unvermeidbaren kleinen Abweichungen der Zuführung des geschmolzenen Metalles aufzunehmen, ohne die Erstarrungsgeschwindigkeit praktisch zu beeinflussen.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet also den Vorteil, dass der Strom des geschmolzenen Metalles mit einem regelmässigen, gefällelosen Fluss von der Giessrinne zur Erstarrungsfront im Giessformhohlraum übergeführt wird. Dadurch wird das Metall über die ganze Breite der Giessrille einheitlich verteilt und es fliesst ohne Wirbelströmung bis an die Erstarrungsfront. Gleichzeitig wird auch die Bildung und das Mitreissen von Oxydhäutchen wirkungsvoll und in einfacher Weise verhindert.
Die Giessrinne kann, wie schon erwähnt, so weit geführt werden, dass sie mit ihrem vorderen Teil das Abdeckband beruht ; es kann aber auch zwischen diesen beiden Teilen ein kleiner Abstand gelassen werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Stranggiessmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese Maschine besteht im wesentlichen aus einem von innen durch Wasser gekühlten Giessrad, dessen Kranz eine nach aussen offene Giessrille aufweist, die von einem mittels Umlenkrädern gegen das Giessrad gespannten, sich synchron mit dem Giessrad bewegenden, mit Brausen gekühlten Abdeckband, das durch eines der Umlenkräder an den oberen Teil des Giessrades angelegt wird, über einem Teil des Giessradumfanges abgedeckt ist und so den Giessformhohlraum bildet, und aus einer das geschmolzene Metall dem Eintritt des Giessformhohlraumes zuführenden Giessrinne ;
erfindungsgemäss wird das Abdeckband durch das Umlenkrad oberhalb des Niveaus des Scheitels des Bodens der Giessrille an das Giessrad herangeführt und die Giessrinne mündet im Bereich des Giessradscheitels, vorzugsweise - im Drehsinn des Giessrades gesehen-im Bereich vor dessen Scheitel ein, wobei ihr Ausguss dichtend am Boden und an den Wänden der Giessrille anliegt, um ein Zurückfliessen von Metall über den aufsteigenden Teil der Giessrille zu verhindern ; die Giessrinne weist ferner mindestens in der Nähe des Giessrades einen waagrechten, als Metallspeicher vor dem Eintritt des Giessformhohlraumes dienenden Teil auf und ist an ihrem vom Giessrad entfernten Teil auf einer parallel zur Achse des Giessrades liegenden Achse schwenkbar gelagert.
Die Erfindung wird anHand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. lzeigt schematisch eine erfindungsgemässe Stranggiessmaschine in Seitenansicht. Fig. 2 stellt in grösserem Massstab und im Längsschnitt das Eingusssystem der in Fig. 1 gezeigten Stranggiessmaschine dar. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie ni-in in Fig. 1. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1.
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offene Giessrille 2 bildet. Die Giessrille 2 ist auf einem Teil des Giessradumfanges durch ein Ab- deckband 3 abgedeckt, wodurch der Giessformhohlraum 4 gebildet wird.
Am oberen Teil des Giess- rades 1 wird flüssiges Metall durch eine Giessrinne 5 in den Giessformhohlraum 4 eingeführt ; der erzeugte Strang 6 verlässt das Giessrad an dessen unterem Teil und wird in bekannter Weise weiter trans- portiert und bearbeitet. Das Abdeckband 3 ist über Umlenkräder 7,8, 9 und 10 auf einer endlosen
Umlaufbahn geführt. Das Giessrad wird von innen durch fliessendes Wasser und das Abdeckband von aussen durch Brausen 11 gekühlt.
Die Giessrille 2 kann im Querschnitt beliebige Form aufweisen. Sie ist aber vorzugsweise im wesentlichen U-förmig und ihre Seitenwände sind nach aussen abgeschrägt, damit das Herausnehmen des
Stranges erleichtert wird. Das Abdeckband, das aus Stahl besteht, wird vorzugsweise vom Giessrad ange- trieben und läuft somit synchron mit dem Giessradkranz.
Das Umlenkrad 7 befindet sich am Scheitel des Giessrades und presst das Abdeckband 3 gegen das Giessrad. Der Eintritt der Schmelze in den Giessformhohlraum erfolgt somit waagrecht. Die Geschwin- digkeit und die Kühlung des Giessrades einerseits und die Metallzufuhr anderseits sind so aufeinander ab- gestimmt, dass die Erstarrungsfront stets am gleichen Ort bleibt, vorzugsweise in der Nähe des Giessrad- scheitels.
Die Speisung der Stranggiessmaschine erfolgt durch die Giessrinne 5, deren vorderer Teil im Quer- schnitt genau dem Giessrillenquerschnitt angepasst ist und sich vor dem Scheitel des Giessrades am Boden der Giessrille dichtend abstützt. Das Metall kommt von einem Vorratsbehälter über eine Verbindungsrin- ne 12 und einen Schwimmer 13 in die Giessrinne 5. Die Giessrinne 5 liegt im wesentlichen waagrecht. Sie ist an ihrem hinteren Teil durch eine parallel zur Achse des Giessrades liegende Achse 14 schwenkbar gelagert und ihr als Ausguss ausgebildeter vorderer Teil ruht auf dem Giesskranz.
Die Giessrinne mündet in der Giessrille vor dem Giessradscheitel ein und das Metall strömt bei seinem
Ausfliessen aus der Giessrinne dem Gefälle des Giessrades entgegen. Es ist aber auch möglich, die Spitze der Giessrinne weiter bis über den Scheitel des Bodens der Giessrille zu führen, immer aber unter der Vor- aussetzung, dass der Spiegel des flüssigen Metallvorrates höher liegt als der Boden der Giessrinne. In bei- denFällen sind die Fugen zwischen dem Ausguss der Giessrinne 5 und der Giessrille 2 einem metallo- statischen Druck ausgesetzt und müssen gut abgedichtet sein. Der Schnabel 15 der Giessrinne muss also aus einem Material hergestellt werden, das die gewünschte Dichtung sichert, und kann, wie dargestellt, als Ansatzstück ausgebildet sein. Die ganze Giessrinne kann aber auch einstückig ausgebildet werden und aus einem solchen Material bestehen.
Wenn die Giessrinne aus ungenügend dichtendem Material herge- stellt ist, ist es auch noch möglich, die Auflagefläche des Schnabels auf dem Giessrad noch mit einem dichtenden Überzug zu versehen.
Der Ausguss muss gegen das Giessrad bzw. gegen die Giessrille gepresst werden, was schon durch das
Eigengewicht der Giessrinne 5 und das Gewicht des in der Giessrinne befindlichen geschmolzenen Me- talles geschieht. Es ist jedoch oft notwendig, eine zusätzliche Anpresskraft auszuüben, was z. B. mit einem durch Hydraulik oder Druckluft betriebenen Kolben 16, mit einer Feder oder einem angehängten Ge- wicht, erfolgen kann. Die schwenkbare Lagerung der Giessrinne 5 auf der Achse 14 bietet den Vor- teil, dass Unregelmässigkeiten oder durch thermische Einwirkungen verursachte Variationen des Giessrad- durchmessers automatisch durch entsprechendes Schwenken der Giessrinne ausgeglichen werden.
Dabei ist es auch vorteilhaft, die Achse 14 am hinterstenTeil der Giessrinne anzubringen, damit die Amplituden dieser Schwenkungen der Giessrinne gering bleiben.
Der Ausguss der Giessrinne läuft in die Giessrille aus. Der Übergang ist noch dadurch gemildert, dass der Ausguss vorzugsweise vor dem Giessradscheitel liegt, so dass die geringe Steigung des Bodens der Giess- rille bis zum Scheitel der auslaufenden Schwelle des Ausgusses entgegenwirkt. Das Metall fällt nicht in einem freien, dünnen Fluss auf den Boden der Giessrille wie bei den bekannten Vorrichtungen, sondern strömt waagrecht in einem ruhigen, regelmässigen und massiven Fluss ohne Wirbelbildung vom Ausguss der
Giessrinne bis zur Erstarrungsfront, 0 weil praktisch keine Einschnürung seiner Stromlinien vorkommt, wie dies die Fig. 3 und 4 besonders deutlich erkennen lassen.
Es kann am Ausguss der Giessrinne 5 eine Abstreifleiste 17 angeordnet werden, um das Mit- reissen der oberflächlichenOxydhaut der in der Giessrinne befindlichen Schmelze in den Sumpf zu verhin- dern. Diese Abstreifleiste befindet sich vorzugsweise dicht am Abdeckband 3, damit die Oxydhaut un- mittelbar vor dem Eintritt des Metalles in die Giessform zurückgehalten wird. Somit ist eine Reoxydation der Schmelze hinter dem Abstreifer praktisch unmöglich.
Wenn der Metallspiegel in der Giessrinne höher als der Treffpunkt des Abdeckbandes 3 mit dem
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Giessrad 1 gehalten wird, müssen die Seitenwände der Giessrinne gegen das Abdeckband drücken, und sie weisen zu diesem Zwecke auf ihren Stirnflächen eine der Konvexität des Abdeckbandes entsprechende Konkavität auf. Vorzugsweise werden diese konkaven Stirnflächen zusätzlich noch mit einer Dichtung aus nachgiebigem, feuerfesten Material versehen.
Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Maschine sind für das Giessen von Leichtmetallen besonders geeignet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere Aluminiumlegierungen, in einem von innen gekühlten Giessrad, dessen Kranz eine nach aussen offene Giessrille bildet, die über einem Teil des Giessradumfanges von einem sich synchron mit dem Giessrad bewegenden Abdeckband abgedeckt ist, um den Giessformhohlraum zu bilden, dem das flüssige Metall mittels einer in den Giessformhohlraum einmündenden Giessrinne zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Giessformhohlraumaus einem in der Giessrinne enthaltenen und unmittelbar an das bereits in den Giessformhohlraum gelangte Metall anschliessenden, praktisch ruhenden Vorrat vom flüssigen Metall gespeist wird, wobei die Metallzufuhr zur Giessrinne in bezug auf den durch die Drehgeschwindigkeit des Giessrades bestimmten Abgang von erstarrtem Metall derart geregelt wird,
dass der freie Spiegel des flüssigen Metalles auf einer konstanten, über dem Scheitel des Bodens des Giessformhohlraumes liegenden Höhe gehalten wird.
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Process and machine for continuous casting of metals
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the bottom of the casting groove and the cover tape lie or come into tangential contact with the cover tape, d. H. the liquid metal fills the casting groove partially or completely in its uppermost part. The pouring channel is arranged essentially horizontally and in liquid-tight contact with the pouring channel, and the metal surface is at the same height in the pouring channel and in the pouring channel.
The pouring channel can, however, also have slightly raised walls that adjoin the cover tape tightly at their front part, which makes it possible to keep the metal level in the pouring channel slightly higher than the highest point of the walls of the pouring channel so that it is in contact with the cover tape comes before this touches the casting wheel.
The metal mirror is kept at a constant height in the casting channel by means of a device known per se, so that the metal mirror also automatically has a constant height in front of the solidification front in the casting mold cavity. It is therefore no longer necessary, as in the known methods, to immerse a regulating device which interferes with the course of the solidification in the liquid metal located in front of the solidification front. As a level control device, for. B. a float can be used. It is also possible to determine the level of the metal by measuring the capacitance, one electrode being formed by the metal surface and the other electrode by a metal plate arranged at a distance above it, and the fluctuations in capacitance for tilting the storage container being evaluated.
Such a method offers the advantage that the liquid metal can be guided from the storage container (pouring furnace or pouring ladle) through a connecting channel into the pouring chute and then into the pouring channel with practically no level difference in a steady flow.
In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the liquid metal supply extends over both sides of the casting wheel apex. The feed takes place through the pouring chute in front of the apex of the pouring wheel (seen in its direction of rotation). On the other side of the apex, the liquid metal supply is limited by the solidification front. The position of this front is determined by the setting of the cooling of the casting wheel.
The method according to the invention also keeps the liquid metal supply constant so that the surface of its free surface is large compared to its depth. The liquid metal supply thus takes on the role of a buffer and is able to absorb the inevitable small deviations in the supply of molten metal, despite the automatic regulation of the metal level height in the pouring channel, without practically influencing the solidification rate.
The method according to the invention therefore offers the advantage that the stream of molten metal is transferred with a regular, non-sloping flow from the casting channel to the solidification front in the casting mold cavity. As a result, the metal is uniformly distributed over the entire width of the casting groove and it flows to the solidification front without eddy currents. At the same time, the formation and entrainment of oxide skin is effectively and easily prevented.
As already mentioned, the pouring channel can be guided so far that its front part rests on the cover tape; however, a small gap can also be left between these two parts.
The invention also relates to a continuous casting machine for carrying out the method according to the invention. This machine essentially consists of a casting wheel cooled from the inside by water, the rim of which has an outwardly open casting groove, which is stretched against the casting wheel by means of deflection wheels, moving synchronously with the casting wheel and cooled with showers, which is passed through one of the deflection wheels is applied to the upper part of the casting wheel, is covered over part of the casting wheel circumference and thus forms the casting mold cavity, and from a pouring channel which supplies the molten metal to the inlet of the casting mold cavity;
According to the invention, the cover tape is brought up to the casting wheel by the deflection wheel above the level of the apex of the bottom of the casting groove and the casting channel opens in the area of the casting wheel apex, preferably - viewed in the direction of rotation of the casting wheel - in the area in front of its apex, with its spout sealing on the bottom and rests against the walls of the casting groove to prevent backflow of metal over the ascending part of the casting groove; the pouring channel also has, at least in the vicinity of the pouring wheel, a horizontal part serving as a metal reservoir in front of the entry of the pouring mold cavity and is pivotably mounted at its part remote from the pouring wheel on an axis parallel to the axis of the pouring wheel.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic side view of a continuous casting machine according to the invention. Fig. 2 shows, on a larger scale and in longitudinal section, the pouring system of the continuous casting machine shown in Fig. 1. Fig. 3 is a section along the line ni-in in Fig. 1. Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig. 1.
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open casting groove 2 forms. The casting groove 2 is covered on part of the casting wheel circumference by a cover tape 3, as a result of which the casting mold cavity 4 is formed.
On the upper part of the casting wheel 1, liquid metal is introduced through a casting channel 5 into the casting mold cavity 4; the strand 6 produced leaves the casting wheel at its lower part and is transported and processed further in a known manner. The cover band 3 is on an endless loop via deflection wheels 7, 8, 9 and 10
Orbit guided. The casting wheel is cooled from the inside by running water and the cover band from the outside by showers 11.
The casting groove 2 can have any shape in cross section. But it is preferably essentially U-shaped and its side walls are bevelled outwards so that the removal of the
Strand is facilitated. The cover band, which is made of steel, is preferably driven by the casting wheel and thus runs synchronously with the casting wheel rim.
The deflection wheel 7 is located at the apex of the casting wheel and presses the cover strip 3 against the casting wheel. The entry of the melt into the mold cavity is thus horizontal. The speed and cooling of the casting wheel, on the one hand, and the metal supply, on the other hand, are coordinated with one another in such a way that the solidification front always remains in the same place, preferably in the vicinity of the top of the casting wheel.
The continuous casting machine is fed through the casting channel 5, the front part of which is precisely matched in cross section to the casting channel cross section and is sealingly supported on the bottom of the casting channel in front of the apex of the casting wheel. The metal comes from a storage container via a connecting channel 12 and a float 13 into the pouring channel 5. The pouring channel 5 is essentially horizontal. It is pivotably mounted at its rear part by an axis 14 lying parallel to the axis of the casting wheel and its front part, designed as a spout, rests on the casting ring.
The pouring channel opens into the pouring groove in front of the pouring wheel apex and the metal flows at his
Flow out of the pouring channel towards the slope of the pouring wheel. But it is also possible to lead the tip of the pouring channel further up to the apex of the bottom of the pouring channel, but always under the condition that the level of the liquid metal supply is higher than the bottom of the pouring channel. In both cases, the joints between the spout of the pouring channel 5 and the pouring channel 2 are exposed to metallo-static pressure and must be well sealed. The spout 15 of the pouring channel must therefore be made of a material that ensures the desired seal and, as shown, can be designed as an extension piece. The entire pouring channel can also be designed in one piece and consist of such a material.
If the pouring channel is made of insufficiently sealing material, it is also possible to provide the contact surface of the beak on the pouring wheel with a sealing coating.
The spout must be pressed against the casting wheel or against the casting groove, which is already due to the
The own weight of the pouring channel 5 and the weight of the molten metal located in the pouring channel take place. However, it is often necessary to exert an additional pressing force, which z. B. with a piston 16 operated by hydraulics or compressed air, with a spring or an attached weight. The pivotable mounting of the pouring chute 5 on the axis 14 offers the advantage that irregularities or variations in the pouring wheel diameter caused by thermal effects are automatically compensated for by pivoting the pouring chute accordingly.
It is also advantageous to attach the axis 14 to the rearmost part of the pouring channel so that the amplitudes of these swiveling movements of the pouring channel remain small.
The pouring spout of the pouring channel runs out into the pouring channel. The transition is even softened by the fact that the spout is preferably in front of the casting wheel apex, so that the slight slope of the bottom of the casting groove up to the apex of the draining threshold of the spout counteracts it. The metal does not fall in a free, thin flow to the bottom of the casting groove as in the known devices, but flows horizontally in a calm, regular and massive flow without vortex formation from the spout
The pouring channel up to the solidification front, because there is practically no constriction of its streamlines, as can be seen particularly clearly in FIGS. 3 and 4.
A wiper strip 17 can be arranged at the spout of the pouring channel 5 in order to prevent the surface oxide skin of the melt located in the pouring channel from being carried away into the sump. This wiper strip is preferably located close to the cover strip 3 so that the oxide skin is retained immediately before the metal enters the casting mold. Reoxidation of the melt behind the stripper is therefore practically impossible.
If the metal mirror in the pouring channel is higher than the point of contact of the cover tape 3 with the
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Casting wheel 1 is held, the side walls of the casting channel must press against the cover band, and for this purpose they have a concavity on their end faces corresponding to the convexity of the cover band. These concave end faces are preferably also provided with a seal made of flexible, refractory material.
The method described and the associated machine are particularly suitable for casting light metals.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the continuous casting of metals, especially aluminum alloys, in an internally cooled casting wheel, the rim of which forms an outwardly open casting groove, which is covered over part of the casting wheel circumference by a cover band moving synchronously with the casting wheel to form the casting mold cavity , to which the liquid metal is fed by means of a pouring channel opening into the casting mold cavity, characterized in that the casting mold cavity is fed from a practically stationary supply of liquid metal contained in the casting channel and directly adjoining the metal that has already entered the casting mold cavity, with the metal supply to the pouring channel with regard to the discharge of solidified metal determined by the rotational speed of the pouring wheel is regulated in such a way,
that the free level of the liquid metal is kept at a constant height above the apex of the bottom of the casting mold cavity.