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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen Metallstreifen, bei dem die Schmelze in Berührung mit einem Förderband oder dem Umfang einer gekühlten Trommel gebracht wird, wobei die
Neigung des das vergossene Metall nach oben transportierenden Förderbandes am Berührungspunkt mit der
Schmelze bzw. die Steigung der Trommeloberfläche in diesem Punkt zwischen 20 und 600 gehalten wird und wobei die vollständige Erstarrung des Metallstreifens bei freier Oberseite erfolgt.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung von gegossenen Aluminiumstreifen mit rauher Oberfläche, insbesondere die Herstellung von Aluminiumplatten, einschliesslich Platten aus Aluminiumlegierungen, die für architektonische Zwecke, beispielsweise zum Verkleiden von Gebäuden, verwendet werden.
Im allgemeinen wird bei der Herstellung von Aluminiumblech grosse Sorgfalt darauf verwendet, eine sehr fein bearbeitete Oberfläche zu erhalten, und zu diesem Zweck wird das Metall mehrmals durch eine
Kaltwalzstrasse geführt, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erzielen.
Man erkannte jedoch bereits, dass es aus ästhetischen Gründen für viele Bauzwecke vorzuziehen ist,
Aluminiumplatten herzustellen, die eine ausgesprochen rauhe Oberfläche aufweisen. So wird bei Aussenwänden von Gebäuden manchmal gewünscht, dass die Oberfläche einer Platte an bestimmten Stellen deutlich erhöhte
Stellen oder Spitzen aufweist, so dass damit die ebene Fläche, an welcher eine Reflexion stattfinden kann, verringert und ein spiegelartiges Aussehen vermieden wird.
Es ist seit langem bekannt, Aluminium in Form dünner Streifen durch Vergiessen herzustellen, wobei das
Aluminium in eine Form gegossen wird, die von zwei sich bewegenden Flächen begrenzt wird, beispielsweise durch den Umfang zweier gekühlter und sich drehender Zylinder, oder die einander gegenüberliegenden Flächen zweier paralleler, wassergekühlter Förderbänder oder durch einen wassergekühlten Zylinder und ein Förderband, welches teilweise um einen Teil der Zylinderfläche gewickelt ist. Der auf diese Weise hergestellte dünne Streifen wurde im allgemeinen als Material verwendet, aus dem durch Kaltwalzen Aluminiumprodukte hergestellt wurden.
Normalerweise waren diese Produkte ziemlich dicke Aluminiumstreifen, aus denen Würfel zu Kaltstrangpressen gestanzt wurden.
Es wurde beispielsweise durch die Schweizer Patentschrift Nr. 463031 auch vorgeschlagen, das Metall aus einem Schmelzbad durch einen am unteren Ende desselben angeordneten, kreisbogenförmig zuerst abwärts und dann aufwärts verlaufenden Spalt auf eine entgegen der Flussrichtung im Spalt rotierende "Trommel zu giessen, von der der gegossene Streifen etwa am tiefsten Punkt wieder abgenommen wird. Da das Metall zur Durchführung dieses Verfahrens dünnflüssig sein muss, sind dieses Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zur
Herstellung relativ dicker Streifen mit rauher Oberfläche nicht geeignet.
In der brit. Patentschrift Nr. 24, 320/1909 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine Metallschmelze auf eine Trommeloberfläche fliessen gelassen wird, von welcher nach Abkühlung der entstandene Metallstreifen abgezogen wird.
Es wurde ausserdem vorgeschlagen, Metallblech dadurch zu giessen, dass Metall aus einem Schmelzbad gezogen wird, indem ein Teil eines gekühlten Drehzylinders in das Bad so eingetaucht wird, dass auf der
Oberfläche des Zylinders über dem Spiegel des flüssigen Metalls eine Haut aus abgeschrecktem Metall gebildet wird, die nach dem Verfestigen vom oberen Teil der Walze abgezogen wird. Dieses System bringt beträchtliche Schwierigkeiten mit sich, ausserdem ist die Steuerung der Geschwindigkeit, mit der das Metall abgeschreckt wird, ohne dabei die Dicke der gegossenen Haut zu verändern, nicht leicht ; dieses System erwies sich tatsächlich als für die Bildung von Blechen aus Blei leicht anwendbar, da Blei einen viel niedrigeren Schmelzpunkt (327 C) als Aluminium (6600C) hat.
Schliesslich wurde bereits vorgeschlagen, Aluminiumplatten mit rauher Oberfläche herzustellen, indem das Metall in offene Dauerformen gegossen wird. Jedoch ist dieses Verfahren sehr langsam durchzuführen und hat sich wegen der Probleme, die sich bei der Verteilung des Metalls ergeben, als unpraktisch zum Vergiessen von Platten in Serienfertigung erwiesen, die eine Dicke von weniger als 10 bis 15 mm aufweisen.
Da das gesamte Verfahren vom Geschick des Bedienenden abhängt, ist es äusserst schwierig, bei der Herstellung der Platten zur Verkleidung grosser Gebäude eine gleichbleibende Qualität beizubehalten. Da das Verfahren nur langsam durchzuführen ist, können bis zur Erledigung eines solchen Grossauftrages sechs oder mehr Monate vergehen.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, nach dem kontinuierlich Aluminiumstreifen oder-platten hergestellt werden können, die auf der Oberfläche an bestimmten Stellen ausgesprochen erhöhte Stellen oder Spitzen aufweisen, wobei die Platten dünner sind und mit höherer Geschwindigkeit (und grösserer Festigkeit des Oberflächendekors) hergestellt werden, als es bei dem bekannten Verfahren, bei dem in Dauerformen gegossen wurde, möglich war.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass als Metall Aluminium verwendet wird, dessen Erstarrungsbereich durch Beschränkung der Legierungsanteile einschliesslich Verunreinigungen auf maximal 0, 5% nicht mehr als 20 C beträgt und das vor dem Vergiessen auf einer Temperatur von 690 bis 710 C gehalten wird, und dass die Berührungszeit des Aluminiumstreifens mit der gekühlten Fläche des Förderbandesbzw. der Trommel mindestens 5 sec beträgt.
Eine Abänderung der Erfindung besteht darin, dass als Metall Aluminium, das 0, 07 bis 0, 6 Teile
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Titandiborid auf 1000 Teile Aluminium enthält, verwendet wird, das vor dem Vergiessen auf einer Temperatur von 720 bis 7400C gehalten wird, und dass die Berührungszeit des Aluminiumstreifens mit der gekühlten Fläche des Förderbandes bzw. der Trommel mindestens 5 sec beträgt.
Bei allen bisherigen Versuchen, Aluminium kontinuierlich in dünnen Streifen zu giessen, richtete man das
Hauptaugenmerk darauf, eine möglichst glatte Fläche auf beiden Seiten des Streifens zu erhalten und anschliessend die Oberflächenbeschaffenheit durch Kaltwalzen zu verbessern, wobei es unvermeidlich war, dass die
Dicke des ursprünglich gegossenen Streifens wesentlich verringert wurde.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es nun möglich, Aluminiumstreifen und Aluminiumplatten mit rauher Oberfläche und ansprechendem Äusseren für die eingangs angeführten Verwendungszwecke herzustellen.
Die Schichtdicke, in der das geschmolzene Metall gegossen wird, beträgt bis zu etwa 6 mm, vorteilhafterweise etwa 1 bis 2 mm.
Auch wenn das Verfahren gemäss der Erfindung dadurch angewendet werden kann, dass man geschmolzenes
Aluminium auf einen sich aufwärts bewegenden Abschnitt eines flachen, wassergekühlten Stahlbandes giesst, wird das Metall vorzugsweise auf die Oberfläche einer wassergekühlten Drehtrommel gegossen, die sich um eine horizontal angeordnete Achse dreht. Dabei wird das geschmolzene Metall von einem Schmelzenverteiler der
Oberfläche der Trommel an einer Stelle oberhalb der Achse und unterhalb des obersten Scheitelpunktes des
Trommelumfangs zugeführt. Die Führungskante des Verteilers wird mit der Oberfläche der Trommel im wesentlichen so in Berührung gehalten, dass gegen die Oberfläche der Trommel ein flaches Schmelzbad gehalten wird. Am Umfang der Trommel wird eine Haut aus verfestigtem Aluminium gebildet, die leicht am Umfang hängt.
Bei Drehung der Trommel zieht das bereits gebildete Aluminiumblech weiteres Aluminium aus dem
Schmelzbad. Die Dicke des auf diese Weise hergestellten kontinuierlichen Streifens hängt von der Geschwindigkeit der Trommel und der Tiefe des Schmelzbades ab sowie von der wärmeleitfähigkeit der gekühlten Metallwalze. Der Aluminiumstreifen muss mit der Walze zumindest so lange in Berührung bleiben, bis er eine Temperatur erreicht hat, bei der er eine ausreichende Festigkeit entwickelt hat und damit von der Walze getrennt und aufgewickelt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass es beim Giessen eines Aluminiumstreifens mit einer Dicke von 2 bis 3 mm wünschenswert ist, dass die Berührungszeit zwischen dem Streifen und der Walze nicht weniger als 5 bis 10 sec betragen sollte.
Ausserdem wurde festgestellt, dass zum Giessen eines Streifens mit einer Dicke von 1 mm die Giessgeschwindigkeit etwa 3 m/min betragen sollte, die für einen Streifen von 2 mm Dicke auf etwa 2 m/min verringert wird. Die Tiefe des Metallschmelzbades beträgt für dickere Streifen etwa 20 mm, wogegen die kleinste noch anwendbare Tiefe etwa 5 bis 7 mm beträgt ; bei noch geringerer Tiefe treten erfahrungsgemäss Schwierigkeiten auf, wenn über die gesamte Breite der gekühlten Walze ein zusammenhängendes Blech aufrechterhalten werden soll.
Es wurde auch festgestellt, dass im Handel erhältliches, reines Aluminium nach dem erfindungsgemässen Verfahren vergossen werden kann, wodurch ein Produkt mit einer rauhen Oberfläche und angenehmem Äusseren entsteht. Wird eine relativ dünne Schicht aus geschmolzenem Aluminium gekühlt, so hat sich gezeigt, dass die Verfestigung des Aluminiums nicht homogen verläuft. Durch Abschrecken des Aluminiums von der unteren Fläche aus entwickelt sich erfahrungsgemäss auf der freien oberen Fläche ein hübsches unregelmässiges Muster, da die Verfestigung von einzelnen Wachstumszentren fortschreitet. Die Unregelmässigkeiten der freien, oberen Fläche werden in einem gewissen Grad noch erhöht, wenn die Oberfläche der gekühlten Trommel etwas rauh ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann, so hat sich gezeigt, leicht für handelsmässig erhältliches, reines Aluminium mit einer Reinheit von mindestens 99, 5% angewendet werden. Um eine möglichst rauhe Oberfläche zu erhalten, wird dem geschmolzenen Metall kein Titandiborid-Kornraffiniermittel zugesetzt, und das Metall wird vorzugsweise unter solchen Bedingungen vergossen, dass sich im Metall im Verteiler (bevor das Metall in die sich verfestigende Schicht, die in Berührung mit der Trommel steht, eintritt) feste Körnchen bilden. Um die gewünschte rauhe Oberfläche zu erhalten, lässt man das Metall vorzugsweise in den Verteiler mit einer Temperatur von 700 bis 7100C einfliessen. Man kann auch eine noch stärker profilierte, rauhe Oberfläche bei einer Temperatur von etwa 690 bis 7000C erhalten, jedoch besteht dabei die Gefahr, dass der Streifen reisst.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nur bei Aluminium und Aluminiumlegierungen mit einem kurzen Erstarrungsbereich, d. h. unter 20 C, angewendet werden, jedoch nicht wesentlich darüber. Im Handel erhältliches reines Aluminium hat tatsächlich immer einen Erstarrungsbereich von etwa 10 C, da es beträchtliche Beimengungen von Eisen und Silizium als Verunreinigungen enthält. Es hat sich gezeigt, dass das Verhältnis von Eisen zu Silizium mindestens 1, 5 : 1, vorzugsweise jedoch 2 : 1 oder mehr, betragen sollte, wenn das erfindungsgemässe Verfahren zufriedenstellend durchgeführt werden soll.
Vorzugsweise liegt der Eisengehalt bei
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insgesamt betragen) nur in den normalen Anteilen, die für Verunreinigungen üblich sind, vorhanden sein sollten, können dennoch geringe Anteile von Legiermitteln (ausser Eisen und Silizium) enthalten sein, die ebenfalls dazu beitragen, dass der Erstarrungsbereich eng ist. Somit können auch kleine Mengen von Magnesium und Mangan enthalten sein. Jedoch darf, wie bereits erwähnt, die Gesamtmenge der Legierstoffe, einschliesslich der
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unvermeidlichen Verunreinigungen, nicht mehr als 0, 5% betragen, so dass ein grösserer Erstarrungsbereich und die Gefahr, dass das Metall bricht, vermieden werden.
Um einen zufriedenstellenden, gegossenen Streifen zu erhalten, darf die Neigung der sich bewegenden Fläche, auf die der Streifen gegossen wird, nach oben und bezüglich der Horizontalen nicht mehr als 60 betragen, vorzugsweise liegt sie bei 20 bis 400. Dies trifft zu, wenn der Streifen auf die Oberfläche eines Endlosbandes gegossen wird, und auch beim Giessen des Streifens auf eine Trommel. Im letzteren Fall steht das Schmelzbad mit der Oberfläche der Trommel vorzugsweise an einer Stelle von etwa 40 vor dem oberen Scheitelpunkt in Berührung, d. h. an einer Stelle, an der die Tangente an der Oberfläche der Trommel unter einem Winkel von 400 zur Horizontalen geneigt ist.
Soll eine etwas glattere, aber mehr gerippte Fläche gebildet werden, kann ein üblicher Anteil an Titandiborid-Raffiniermittel zugesetzt werden, d. h. ein Anteil, der ausreicht, dass, wie bereits erwähnt, 0, 07 bis 0, 6 Teile Titandiborid auf 1000 Teile Aluminium kommen. Ist dieses Material beigefügt, so wird das Metall mit einer Temperatur von 720 bis 7400C dem Verteiler zugeführt, worauf das Verfahren im übrigen in der vorbeschriebenen Weise durchgeführt wird.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf dieselbe.
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und trägt einen Wellenstummel--4--, auf welchem ein Kettenrad--5--angeordnet ist, welches die Trommel von einem Motor aus mit einer gewünschten Umlaufgeschwindigkeit antreibt.
Das andere Ende der Trommel weist eine Öffnung -7-- auf. In der Trommel--l--befindet sich ein
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Kühlzwecke.--7-- der Trommel--l--. Die Düsen in dem Sprührohr --9-- sind etwa auf die Stelle, an welcher das geschmolzene Aluminium auf die Oberfläche der Trommel durch einen Verteiler --10-- aufgebracht wird, gerichtet. Die Höhe des Spiegels der Metallschmelze im Verteiler--10--wird im wesentlichen durch eine Schwimmereinrichtung--11--konstant gehalten. Die Metallschmelze tritt in den Verteiler--10--ein und wird quer zur Breite desselben durch einstellbare Leitplatten--12--verteilt, so dass ein Schmelzbad--14-mit im wesentlichen gleicher Tiefe in Berührung mit dem Umfang der Trommel--l--gehalten wird.
Der Verteiler trägt an seiner Führungskante einen Streifen aus flexiblem Isoliermaterial, wobei die Führungskante mit der Trommel so in Berührung steht, dass sie als Dichtung dient und damit ein Herunterfliessen der Metallschmelze von der Trommel verhindert.
Der Verteiler --10-- kann bezüglich der Trommel-l-so in vertikaler und horizontaler Richtung bewegt werden, dass er genau auf die Stellung eingestellt werden kann, in welcher das Schmelzbad-14aufrechterhalten wird. Die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel ist so gesteuert, dass die Metallschmelze über ihre gesamte Dicke vollständig verfestigt ist, bevor sie den oberen Scheitelpunkt auf der Trommel erreicht hat ; im Anschluss daran findet infolge der Berührung mit der Trommel und der Luft eine weitere Abkühlung bis zu jenem Punkt statt, an dem mittels einer Walze --15-- das Blech abgenommen wird. Durch die Walze-15wird das Blech um etwa 90 umgebogen und zu einem Walzentisch--16--geführt, von welchem es auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt oder auf dem es in einzelne Platten zerschnitten werden kann.
Um die Abtrennung des Blechstreifens von der Trommel--l--beim Beginn des Giessvorganges sicherzustellen, ist ein Abstreifer--17--vorgesehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von gegossenen Metallstreifen, bei dem die Schmelze in Berührung mit einem Förderband oder dem Umfang einer gekühlten Trommel gebracht wird, wobei die Neigung des das vergossene Metall nach oben transportierenden Förderbandes am Berührungspunkt mit der Schmelze bzw. die Steigung der Trommeloberfläche in diesem Punkt zwischen 20 und 600 gehalten wird und wobei die vollständige Erstarrung
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verwendet wird, dessen Erstarrungsbereich durch Beschränkung der Legierungsanteile einschliesslich Verunreinigungen auf maximal 0, 5% nicht mehr als 20 C beträgt und das vor dem Vergiessen auf einer Temperatur von 690 bis 7100C gehalten wird, und dass die Berührungszeit des Aluminiumstreifens mit der gekühlten Fläche des Förderbandes bzw. der Trommel mindestens 5 sec beträgt.
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