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PATENTANSPRÜCHE
1. Stranggiessvorrichtung, bei der geschmolzenes Metall in einen Formraum eingebracht wird, der durch zwei einander gegenüberliegende bewegte Flächen begrenzt ist, wobei zumindest eine der Flächen die Aussenfläche eines flexiblen, wärmeleitenden Gurtes ist, der in der Formraumzone mit seiner Innenfläche an mehreren im Abstand voneinander ange ordneten Abstützorganen (36) anliegt, wobei eine Zuführein nchtung (27, 33, 38) zum Zuführen eines Kühlmittels zum Gurt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenseite des Gurtes (15) beim Formraum ein die Abstützorgane tragendes Gehäuse (26) zugewandt liegt, an dem Mittel zur Erzeugung eines Unterdruckes im Gehäuseinnern angeschlossen sind, durch welchen Unterdruck der Gurt an die Abstützorgane angedrückt wird,
und dass der Abstand zwischen den Abstützorganen sowie die Beschaffenheit des Gurtes und das Mass des Unterdruckes so aufeinander abgestimmt sind, dass die zwischen benachbarten Abstützorganen liegenden Gurtpartien im Betrieb praktisch nicht durchgebogen werden.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten Abstützorganen (36) kleiner ist als fünfzigmal die Dicke des Gurtes (15).
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt aus Stahl besteht und eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm hat und dass der Abstand zwischen benachbarten Abstützorganen (15) im Bereich von 20bis 50mal der Dicke des Gurtes liegt.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (27, 33, 38) eine Vielzahl von im Gehäuse (26) eng nebeneinanderliegenden Strahlöffnungen (38) aufweist, die derart angeordnet sind, dass die aus diesen Öffnungen austretenden Strahlen des Kühlmittels unter einem Winkel zum Gurt gerichtet sind, und dass die Mittel zur Erzeugung eines Unterdruckes im Gehäuseinnern einen unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck erzeugen und das Kühlmittel aus dem Gehäuse saugen.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützorgane (36) sich quer zum Gehäuse erstreckende Stangen sind.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) im Innern einen ersten horizontalen Zwischenboden (34) hat, der im Abstand zum zugeordneten Gurt und im Abstand zu einem zweiten horizontalen Zwischenboden (31) liegt und eine Einlasskammer (32) der Zuführeinrichtung für das Kühlmittel begrenzt, dass der erste Zwischenboden die Strahlöffnungen (38) aufweist, und dass mehrere Rückflussrohre (40) sich durch den ersten und den zweiten Zwischenboden hindurch erstrecken und einen Durchgang für das Kühlmittel zu einem Auslass bilden.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (52) des Gehäuses (26) von einem starren Gehäuseteil (53) umgeben ist, auf dessen Aussenfläche der zugeordnete Gurt anliegt, dass die Abstützorgane (36) innerhalb dieser Ausnehmung (52) angeordnet und vom ersten Zwischenboden (31) getragen sind, wobei die den Gurt abstützenden Partien der Abstützorgane mit der Aussenfläche des Gehäuseteils bündig sind.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung eine mit der Einlasskammer (32) verbundene Leitung (27) und die den Unterdruck erzeugenden Mittel eine das Kühlmittel zum Auslass saugende Saugeinrichtung aufweisen, wobei das Kühlmittel Wasser ist.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Formraum zwischen zwei bewegten Gurten gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Verstellorgane (44, 45) vorhanden sind zur Veränderung der gegenseitigen Neigung der Gurte (15) im Formraum zueinander, zur Veränderung einer längsgerichteten Verjüngung des Formraumes.
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Formraum zwischen zwei bewegten Gurten gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützorgane (36) jedes Gurtes in einer Ausnehmung (52) eines Gehäuses (26) angeordnet sind und das Gehäuse des einen Gurtes im Bereich des Einlassendes des Formraumes schwenkbar gelagert ist, um die Neigung des einen Gurtes (15) innerhalb der Formraumzone bezüglich des anderen Gurtes zu verändern.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Gehäuse (26) mit einer elastischen Kraft gegen einen ortsfesten Anschlag (47) anlegbar ist, so dass die beiden Gurte bei Bildung eines Strangabschnittes übermässiger Dicke am Auslassende des Formraumes am Auslassende auseinanderspreizbar sind.
12. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits jedes Gurtes ein flexibles mit dem Gurt bewegbares Begrenzungsorgan (22) angeordnet ist, das ein endloses Band aus einem elastischen, zusammendrückbaren, wärmeisolierenden und hitzebeständigen Material aufweist und zur seitlichen Abdichtung des Formraumes dient.
Die Erfindung betrifft eine Stranggiessvorrichtung, bei der geschmolzenes Metall in einen Formraum eingebracht wird, der durch zwei einander gegenüberliegende bewegte Flächen begrenzt ist, wobei zumindest eine der Flächen die Aussenfläche eines flexiblen, wärmeleitenden Gurtes ist, der in der Formraumzone mit seiner Innenfläche an mehreren im Abstand voneinander angeordneten Abstützorganen anliegt, wobei eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Kühlmittels zum Gurt vorhanden ist. Die Vorrichtung soll insbesondere zum Giessen von Aluminium (inklusive Aluminiumlegierungen), Zink, Messing, Kupfer und anderen Metallen, die etwa bei der gleichen oder einer geringeren Temperatur schmelzen, geeignet sein.
Man war lange Zeit der Ansicht, dass man eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Strangmaterial aus Aluminium erzielt, wenn man breite dünne Tafeln durch Heissrollen oder breite dicke Stränge durch Kaltrollen mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit herstellt, um eine hohe Oberflächengüte am Strangmaterial zu erzielen.
Obwohl es bereits Stranggiessvorrichtungen gibt, die ein Paar im Abstand voneinander liegende, flexible Metallgurte aufweisen, die einen Formraum begrenzen, mit welchen Vorrichtungen eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht werden kann, so kommt es doch häufig vor, dass die auf diesen bekannten Vorrichtungen gegossenen Stränge oft eine ungleichmässige Dicke und eine nicht ganz einwandfreie Oberfläche aufweisen, was davon herrührt, dass aus der Oberfläche Material ausscheidet, das sich in seiner Zusammensetzung von der durchschnittlichen Zusammensetzung des geformten Stranges unterscheidet. Dies hat zur Folge, dass sich unterhalb der Oberfläche Veränderungen in der metallurgischen Struktur ergeben, welche Veränderungen auch die Eigenschaften des Stranggutes verändern.
Diese Oberflächenausscheidungen und Störungen der Gitterstruktur unterhalb der Oberfläche ergeben sich durch lokale, unterschiedliche Abkühlungen an der Oberfläche des Stranggutes. Diese unterschiedlichen Abküh lungen können durch auftretende Zwischenräume (Lücken) zwischen Oberflächenpartien des Stranggutes und der daran angrenzenden bewegten Oberfläche des endlosen Gurtes auf treten. In diese Zwischenräume kann Flüssigkeit mit niedrigem
Siedepunkt austreten, die die vorerwähnten Oberflächenaus scheidungen hervorrufen.
Es wird die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum
fortlaufenden Stranggiessen von Metall, wie z. B. Aluminium, bezweckt. Die zu schaffende Vorrichtung soll so ausgebildet werden können, dass sich zumindest der eine Gurt entlang eines genau vorbestimmten Weges bewegt und wobei der Gurt so angeordnet ist, dass das im Formraum befindliche Giessmetall während des Giessvorganges immer in satter Anlage mit dem Gurt bleibt. Wenn dies erreicht wird, kann die Wärme gut durch den Gurt hindurch geleitet werden, und zwischen dem Gurt und dem sich abkühlenden gegossenen Strang können keine Zwischenräume von solcher Grösse auftreten, die eine störende Einwirkung auf die Oberflächenqualität oder auf die Qualität der unter der Oberfläche liegenden Gitterstruktur des Stranggutes haben.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenseite des Gurtes beim Formraum ein die Abstützorgane tragendes Gehäuse zugewandt liegt, an dem Mittel zur Erzeugung eines Unterdruckes im Gehäuseinnern angeschlossen sind, durch welchen Unterdruck der Gurt an die Abstützorgane angedrückt wird, und dass der Abstand zwischen den Abstützorganen sowie die Beschaffenheit des Gurtes und das Mass des Unterdruckes so aufeinander abgestimmt sind, dass die zwischen benachbarten Abstützorganen liegenden Gurtpartien im Betrieb praktisch nicht durchgebogen werden.
Es wurden schon verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen zwei bewegte, wassergekühlte und parallel einander gegenüberliegende Gurte zum Begrenzen eines Formraumes verwendet wurden, wobei bei den Seitenkanten der Gurte Begrenzungsorgane zur seitlichen Abdichtung des Formraumes liegen.
Bei den bekannten Vorrichtungen haben die Abstützorgane für die Gurte einen verhältnismässig grossen Abstand voneinander, so dass, sogar wenn die Gurte in Berührung mit ihren zugeordneten Abstützorganen sind, die nicht abgestützten Partien des Gurtes zu lang sind, so dass durch die auf die Gurte einwirkenden Belastungen ein störender Effekt beim Giessen auftritt. Weiterhin sind bei den meisten bekannten Vorrichtungen keine Mittel (ausser der vom metallostatischen Kopf vom geschmolzenen Metall ausgeübten Kraft) vorhanden, um die Gurte beim Einlassende des Formraumes an ihre zugeordneten Abstützorgane anzudrücken, dort nämlich, wo sich das Innere des Stranggutes noch im flüssigen Zustand befindet.
Die Praxis zeigt, dass der metallostatische Kopf für solche Zwecke vollständig ungenügend ist, wo der Formraum zumindest annähernd horizontal oder unter einem kleinen Winkel zur Horizontalen geneigt liegt, so dass also bei den bekannten, mit Gurten arbeitenden Stranggiessvorrichtungen kein genauer vorbestimmter Bewegungsverlauf der Gurte im Formraum vorhanden ist. Bei den bekannten Vorrichtungen tritt somit die Schwierigkeit auf, dass der Bewegungsverlauf der Gurte bezüglich seiner Abstützorgane nur ungenügend beherrscht wird, so dass also nicht sichergestellt ist, dass allein aus der Lage der Abstützorgane die tatsächliche Form des Formraumes zwischen den Gurten bestimmt werden kann.
Der verhältnismässig grosse Abstand der Abstützorgane erlaubt ein derartiges Durchhängen der zwischen den Abstützorganen liegenden Gurtpartien, dass zwischen dem Gurt und der Oberfläche des zu giessenden Metalls Zwischenräume entstehen.
Bei der zu schaffenden Vorrichtung sollen die Abstützorgane für den Gurt eng beieinander liegen können, und der Gurt soll fest gegen die zugeordneten Abstützorgane gedrückt werden können, und zwar durch Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz bei den einander gegenüberliegenden Flächen des Gurtes im Formraum. Es wirkt hierbei ein Unterdruck an der Innenfläche des Gurtes. Die durch diesen Unterdruck am Gurt wirkende Saugkraft übersteigt bei weitem die auswärts gerichtete Kraft, die vom metallostatischen Kopf ausgeübt wird, und ist sehr einfach durch Aufrechterhaltung eines Drukkes unter dem Atmosphärendruck über die gesamte Innenfläche des Gurtes im Formraum zu erreichen.
Die durch diesen Unterdruck erzielte Anlagekraft des Gurtes an den Abstützorganen und der Abstand zwischen benachbarten Abstützorganen wird entsprechend der Dicke und Elastizität des Gurtes so gewählt, dass sichergestellt ist, dass der Gurt immer in Anlage mit den zugeordneten Abstützorganen verbleibt, und dass die nicht abgestützten Bereiche des Gurtes zwischen den benachbarten Abstützorganen als praktisch steife Bauteile vorliegen, die nicht stärker als 0,05 mm bei den im Gurt auftretenden Belastungen beim Giessen, also praktisch nicht durchgebogen werden. Mit einer solchen Ausbildung der Vorrichtung ist es möglich sicherzustellen, dass der Verlauf des Gurtes mit einem Profil übereinstimmt, das allein durch die Lage der Abstützorgane bestimmt worden ist.
Es ist dann gewährleistet, dass die tatsächliche Kontur des Formraumes mit der gewünschten Kontur übereinstimmt, so dass hierdurch die besten Giessbedingungen erreicht werden können.
Mit einer solchen Vorrichtung ist es dann möglich, dünne Tafeln oder Bänder zu giessen, wobei eine oder beide Breitseiten des Formraumes durch einen flexiblen Gurt begrenzt sind.
Es ist vorteilhaft, wenn zwei Gurte verwendet werden, in manchen Fällen ist es aber ausreichend, eine Fläche des Formraumes durch eine starre Trommel zu bilden und lediglich die gegenüberliegende Fläche des Formraumes durch einen Gurt zu bilden.
In den Fällen, wo man den Gurt aus einem eisenmagnetischen Material herstellt, kann die auf den Gurt einwirkende Saugkraft durch den Unterdruck mittels einer magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Gurt und einer Reihe von eng nebeneinanderliegenden, magnetischen Polstücken unterstützt werden, welche Polstücke ebenfalls die Abstützorgane zum Bilden der Kontur des Formraumes bilden.
Der Unterdruck an der Innenfläche des Gurtes kann auf einfache Weise beim Hindurchführen von Kühlwasser durch ein Gehäuse erzielt werden, das hinter dem Gurt liegt und von diesem einseitig begrenzt wird. Das Hindurchführen des Kühlwassers kann durch eine am Auslassende des Gehäuses angeordnete Saugpumpe erfolgen. Von den verschiedenen Möglichkeiten zur Erzielung des Unterdruckes wird das Düsen-Kühlsystem bevorzugt, das mit Unterdruck arbeitet und später ausführlich erläutert wird, weil hierdurch während der Ausbildung des Unterdruckes gleichzeitig auch eine leistungsfähige und gleichmässige Kühlung des Gurtes stattfinden kann, da bei diesem bevorzugten Verfahren eine besonders schnelle und gleichförmige Wärmeableitung vom Gurt erreicht werden kann und hierdurch das Temperaturgefälle durch den Gurt und die Temperaturschwankungen entlang des Gurtes und über die Gurtbreite minimal sind.
Aus diesem Grund ist auch die Gefahr eines Verziehens oder Verwerfens des Gurtes durch die auftretenden Temperaturen nur sehr gering. Sogar wenn über die ganze Breite des Gurtes mit einer gleichförmigen Wärmeabfuhr gerechnet wird, so haben doch die Temperaturschwankungen innerhalb des Gurtes und die Änderungen der Durchschnittstemperatur längs und in Querrichtung des
Gurtes thermische Spannungen im Gurt zur Folge, die das Be streben haben, den Gurt zu krümmen und zu verziehen. Durch das vorgeschlagene sehr leistungsfähige Kühlsystem jedoch werden diese Spannungen auf einem niedrigen Stand gehalten, und der Neigung zum Verziehen und Krümmen des Gurtes kann auf einfache Weise schon durch eine verhältnismässig ge ringe Druckdifferenz entgegengewirkt werden.
Da die mit dieser Vorrichtung fortlaufend zu giessenden Le gierungen bei ihrer Erstarrung sich um einige Prozent zusam menziehen, ist es sehr erwünscht, Massnahmen vorzusehen, um den Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden
Flächen des Formraumes zunehmend zu verringern, so dass die Formflächen und die Flächen des herzustellenden Stranggutes während des Durchganges des Stranggutes durch diejenige Zone, in der die Erstarrung stattfindet, in ständiger Anlage aneinander sind, um einen intensiven Wärmeaustausch zu erreichen. Die Verwendung von Abstützorganen für den Gurt, wobei der Gurt in Anlage an den Abstützorganen gehalten wird, erlaubt eine sehr einfache Einstellung jeder gewünschten Kontur für den Formraum.
Bei der Ausbildung einer derartigen Vorrichtung mit den Abstützorganen für den Gurt kann der Formraum so angeordnet werden, dass er sich zunehmend zu demjenigen Bereich verjüngt, in dem das Stranggut der Erstarrung unterliegt. Das Mass, um das sich die Formflächen progressiv einander annähern, hängt von der Dicke des zu giessenden Stranggutes ab und wird im Falle des dünnsten zu giessenden Gutes nicht mehr als einige Zehntel eines Millimeters betragen. Es ist möglich, drehbare Abstützorgane für den Gurt vorzusehen, durch die die gewünschte Kontur eines bewegten Gurtes sehr genau eingehalten werden kann; bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird der Gurt jedoch gleitend über stationär angeordnete Abstützorgane geführt.
Der Wärmeübergang vom Stranggut zum Kühlwasser über einen zwischenliegenden Metallgurt bringt einen sehr grossen Temperaturabfall an der zwischenliegenden Fläche zwischen dem Stranggut und dem Gurt mit sich und einen geringen Temperaturabfall durch den Gurt sowie einen ähnlichen geringen Temperaturabfall an der Berührungsfläche zwischen dem Gurt und dem Kühlwasser. Wie schon erwähnt, ist es also erwünscht, Temperaturveränderungen, die längs und in Querrichtung des Gurtes auftreten, so gering wie möglich zu halten, da hierdurch die zu Verziehungen und Verkrümmungen führenden thermischen Spannungen ebenfalls so gering wie möglich gehalten werden, so dass also der Gurt auf seinem durch die Anordnung seiner Abstützorgane genau vorbestimmten Weg verbleibt.
Ein Anwachsen der Wärmeübergangszahl bei der Gurt/Wasser-Berührungsfläche vermindert die mittlere Gurttemperatur für einen gegebenen Betrag eines Wärmeüberganges vom Gussstück zum Gurt. Sogar wenn der Gurt auf seiner dem Stranggut zugewandt liegenden Seite nicht mit einer Isolationsschicht versehen ist, wurde herausgefunden, dass eine Wärmeübergangszahl zwischen dem Gurt und dem Wasser erreicht werden kann, die ausreichend ist, um die mittlere Gurttemperatur auf einer solchen Höhe zu halten, die der Gurt vertragen kann, ohne dass er sich durch seine thermische Belastung wirft und verzieht.
Es wurde herausgefunden, dass die technische Auslegung dieses Düsen-Kühlsystems sehr gut vereinbart werden kann mit der Anordnung von eng beieinanderliegenden Abstützorganen für die sichere Führung des Gurtes, da Metallgurte mit solchen Dicken, die den Anforderungen hinsichtlich der Flexibilität nachkommen, zwangsläufig gleitend über Abstützorgane geführt werden können, die einen solchen Abstand voneinander haben, der im Bereich von 30bis 50mal der Gurtdicke liegt. Diese Zwangsführung des Gurtes in Zusammenwirkung mit den nahe beieinanderliegenden Abstützorganen für den Gurt machen den flexiblen Gurt sehr widerstandsfähig gegen ein Werfen und Verziehen.
Jeder Gurt bildet eine Wärmeaustauschfläche, durch welche die Wärme vom erstarrenden Metall über die entgegengesetzt liegende Gurtseite zum Wasser übertragen wird. Die Fertigungsgeschwindigkeit, mit der also das Stranggut gegossen wird, ist abhängig von der Fähigkeit, wie die Wärme durch den Gurt hindurch zum Kühlwasser hin überführt werden kann.
Um eine hohe Wärmeübertragung zu erreichen ist es notwendig, die Turbulenz in der Grenzschicht zwischen dem Gurt und dem Wasser zu erhöhen. Es wurde herausgefunden, dass die bevorzugte Düsen-Kühlung, bei der Wasserstrahlen auf die rückseitige Fläche mit einem grossen Winkel (ein Winkel von 90 Grad ist sehr geeignet) auftreffen, ein besonders wirksames Verfahren zu Erhöhung der Turbulenz ist. Es wurde herausgefunden, dass beim Vorsehen einer genügend grossen Wassermenge in Form von Wasserstrahlen, die unter diesem grossen Winkel durch eine Reihe von eng nebeneinanderliegenden Öffnungen zur Oberfläche des Gurtes gerichtet sind, die Wärme um etwa das Dreifache schneller vom Gurt weggeführt werden kann als mit den bekannten Kühlverfahren, bei denen ein turbulenter Wasserstrom längs der Oberfläche des Gurtes vorbeiströmt.
Da die Menge des verwendeten Wassers sehr gross ist, müssen besondere Massnahmen zum Sammeln des jedem Gurt zugeführten Wassers vorgesehen werden. Die Formraumzone einer Vorrichtung wird in bevorzugter Weise mit einer solchen Kühleinrichtung für den Gurt ausgerüstet, die ein angeschlossenes Gehäuse aufweist, das abgedichtet bei der rückwärtigen Seite des Gurtes gehalten wird. Das Gehäuse wird mit sehr eng beieinanderliegenden Abstützorganen für den Gurt versehen, welche Abstützorgane in gleitender oder rollender Anlage mit der Gurtfläche sind. Die Abstützorgane bilden nur einen kleinen Teil des Bereiches, mit dem das Gehäuse dem Gurt gegen überliegt.
Mit Vorteil wird das zugeführte Wasser einer Einlasskammer im Gehäuse zugeführt, von der aus das Wasser durch in einer Wand vorhandene Löcher, welche Wand der rückseitigen Fläche des Gurtes gegenüberliegt, gegen den Gurt geleitet wird. Ausserhalb der Einlasskammer befindet sich vorzugsweise eine Auslasskammer, die zum Sammeln des Wassers aus dem Raum zwischen dem Gurt und der vorerwähnten Wand dient. Zum Sammeln des Wassers dienen vorzugsweise starre Sammelrohre mit grossem Durchmesser, die sich durch die Einlasskammer hindurch erstrecken. Diese starren Sammelrohre dienen auch dazu, das Gehäuse zu versteifen.
Die Abstützorgane werden in vorteilhafter Weise im Gehäuse so angeordnet, dass alle Bereiche des Gurtes, die auf der gegen überliegenden Seite zum Stranggut liegen, in unmittelbaren Kontakt mit dem Kühhvasser stehen, und dies während eines Hauptanteiles der Zeit, in der sich das Stranggut durch den Formbereich hindurch bewegt. Es ist sehr vorteilhaft, wenn die Abstützorgane für den Gurt als schmale Stangen aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ausgebildet werden und diese Stangen sich quer über das Gehäuse erstrecken. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die für den Durchtritt des Kühlwassers bestimmten Öffnungen im Gehäuse in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind, welche Reihen ebenfalls quer über das Gehäuse verlaufen und zwischen den benachbarten Stangen liegen.
Anstelle der Stangen können aber auch einzelne warzenartige Erhebungen vorhanden sein, die dann also eine punktförmige Abstützung für den Gurt bilden. Die in den verschiedenen Reihen angeordneten Öffnungen für das Kühlwasser werden vorteilhaft zueinander versetzt angeordnet. Der Abstand von benachbarten Öffnungen einer in Querrichtung des Gehäuses liegenden Reihe sollte nicht über 25 mm liegen. Die Grösse der Öffnungen und ihre Verteilung sollte so gewählt werden, dass bei einem geringen Druckunterschied von z. B. 0,3 kg/cm2 zwischen der erwähnten Einlasskammer und der Auslasskammer für das Kühlwasser, Wasser im Bereich von 40 bis 120 l/cm2 in der Stunde gegen die Oberfläche des Gurtes geleitet wird.
Es werden besondere Vorteile erreicht, wenn das Wasser durch das erläuterte System mittels einer Saugkraft zur Auslasskammer strömt, wenn also auf der Innenfläche des Gurtes ein Druck unter dem Atmosphärendruck herrscht, durch welchen Unterdruck der Gurt gegen seine ihn abstützenden Stangen gedrückt wird, so dass der Gurt immer genau auf seinem vorgeschriebenen Weg verbleibt und bei seinem Durchgang durch den Formraum immer in Anlage mit diesen Stangen gehalten wird, wodurch sich eine stabile Formraumzone ergibt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Giessanlage mit der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf Abstützorgane für die Gurte,
Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Behälter,
Fig. 7 eine Seitenansicht des Behälters nach Fig. 6 in seiner Arbeitsstellung.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage hat ein Maschinengestell 1, in dem obere und untere Trommeln 2 gelagert sind, die zum Antrieb des Giessgurtes dienen. Ein mit verschiedener Drehzahl arbeitender Motor 3 treibt über eine Kette 5 und ein Kettenrad 6 eine Welle 4 an. Auf der Welle 4 sitzt ein Kettenrad 7, und eine Kette 9 führt über dieses Kettenrad 7 auf ein weiteres bei der Trommel 2 vorhandenes Kettenrad 8. Auf diese Weise wird also die untere Trommel 2 angetrieben. Eine weitere Kette 11 führt über das Kettenrad 12 und die zwei Umlenkräder 14 zu einem oberen Kettenrad 12 bei der oberen Trommel 2. Auf diese Weise wird also die obere Trommel 2 angetrieben. Das in Fig. 1 zuunterst dargestellte Umlenkrad 14 liegt auf einem Schwenkarm 14', so dass durch diese Massnahme die Kette 11 gespannt wird.
Die Giessgurte 15 führen um ihre Treibtrommeln 2 und um Spanntrommeln 16, die in Schlitten 17 drehbar gelagert sind. Die Schlitten 17 sind innerhalb von Gleitrahmen 18 geführt, wobei diese Rahmen 18 um rahmenfeste Lagerstellen 19 schwenkbar angelenkt sind. Eine vorbestimmte Spannkraft zum Spannen der Gurte 15 wird durch pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Aggregate 20 bewirkt. Die Schlitten 17 sind innerhalb ihres zugeordneten Rahmens 18 mittels Verstellschrauben 21 zum Einjustieren der Endstellungen längsverschiebbar.
Der obere Gurt 15 weist ein Paar von Kantenbegrenzungen 22 auf, die ebenfalls die Form eines Gurtes haben und aus einem elastischen, hitzebeständigen und wärmeisolierenden Material bestehen. Solche Kantenbegrenzungen sind etwas zusammendrückbar, so dass sie eine zufriedenstellende Abdichtung im Giessbereich bilden, wenn die Giesszone, wie eingangs erwähnt, sich in Längsrichtung etwas verjüngt. Ein geeignetes Material für diese Kantenbegrenzungen ist Z. B.
Weissmetall oder ein Metall mit einem Gummikern, der von einem Asbestgewebe umgeben ist, so wie es für Dampfabdichtungen verwendet wird. Die Anordnung der Kantenabdichtungen 22 bezüglich des Behälters 23 ist aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich und wird später noch ausführlich erläutert. In den Fig. 2 bis 5 wird eine der Einheiten für die Abstützung und Kühlung der Giessgurte 15 in der Giesszone dargestellt. Die Gurte 15 werden mit Wasser gekühlt, das ihnen von den Kühlgehäusen 26 her zugeführt wird. Mitttels Zuführungsleitungen 27 und nicht dargestellten Saugpumpen wird das Wasser den Gehäusen 26 zugeführt. Die Gehäuse stehen weiterhin mit Auslassleitungen 29 derart in Verbindung, dass auf der Wasserseite der Gurte ein Unterdruck aufrechterhalten wird.
Das Gehäuse 26 ist als starrer, angebauter Bauteil ausgebildet, der auf seiner oberen Fläche (gilt für das zum Abstützen des unteren Gurtes in Fig. 1 dienende Gehäuse) mit einem Fenster 30 versehen ist, so dass eine Ausnehmung 52 des Gehäuses entsteht. Das Gehäuse 26 hat eine horizontal liegende Zwischenwand 31, die eine Einlasskammer 32 von einer Auslasskammer 33 abteilt. Über die Zuführungsleitung 27 wird das Wasser zur Einlasskammer 32 geleitet und wird durch die erwähnte Saugpumpe über die Auslasskammer 33 und die Ablaufleitung 29 weggeführt.
Die Einlasskammer 32 ist oben durch eine dicke Querwand 34 begrenzt. Die äussere Fläche dieser Querwand 34 ist gegenüber der Fläche 35 des das Fenster 30 umgebenden Gehäuseteils 53 nach innen vertieft. Der in Fig. 2 schraffierte Teil 35 des Gehäuses ist mit einem Material beschichtet, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Schmale Abstütz-stangen 36 für den Gurt erstrecken sich über die ganze Breite des Fensters 30, und die obere Fläche dieser Stangen 36 liegt bündig mit der Fläche 35.
Zwischen den Abstützstangen 36, der äusseren Fläche der Querwand 34 und einem aufliegenden Gurt 15 erstrecken sich dann Wasserkanäle 37. Die eng beieinanderstehenden Düsenöffnungen für das Kühlwasser führen von der Einlasskammer 32 zum Boden der Wasserkanäle 37. Diese Düsenöffnungen dienen zum Zuführen der Wasserstrahlen im wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche des Gurtes 15. Quer zu den Wasserkanälen 37 erstrecken sich verhältnismässig tiefe Wassersammelkanäle 39, die mittels Rohren 40 mit der Auslasskammer 33 in Verbindung stehen.
Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass zwischen jedem Paar von Abstützstangen 36 zwei Reihen von zueinander versetzt angeordneten Düsenöffnungen 38 vorhanden sind.
Der Abstand zwischen den benachbarten Abstützstangen 36 liegt etwa bei 20 mm, und es ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, dass der Abstand zwischen benachbarten Düsenöffnungen 38 in derselben Reihe etwa gleich gross ist. Der Durchmesser einer einzelnen Öffnung 38 beträgt etwa 5 mm.
Wenn zwischen den beiden Kammern 32 und 33 eine Druckdifferenz in der Grössenordnung von 0,3 kg/cm2 aufrechterhalten wird, wurde herausgefunden, dass eine Wassermenge von etwa 45 1/com2 in der Stunde der Rückseite des Gurtes 15 zugeführt wird und dass beim Giessen von Tafeln aus Aluminium diese Wassermenge zur Wärmeübertragung von etwa 24 Kalorien/cm2 in der Sekunde dient. Auch wenn der Abstand zwischen den einzelnen Düsenöffnungen 38 verkleinert wird und die dem Gurt zugeführte Wassermenge wesentlich erhöht wird, steigt die Wärmeübertragung nur in einem Bereich zwischen 10 und 20 % weiter an.
Die Vorrichtung ist so ausgelegt, dass trotz des Unterdrukkes auf der Rückseite des Gurtes die Gurte im Betrieb zwischen benachbarten Abstützorganen praktisch nicht durchgebogen werden, so dass der Gurt immer in der wärmeübertragenden Anlage mit dem erstarrenden Metall in der Giesszone verbleibt. Um dies zu erreichen, wird der Abstand zwischen den Abstützstangen 36 begrenzt, und zwar auf das Fünfzigfache, bevorzugterweise auf das Zwanzig- bis Fünfzigfache der Dicke des Stahlgurtes 15, welcher Gurt selbst eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm hat.
Mit dem vorerwähnten Kühlsystem kann ein Temperaturabfall durch den Gurt hindurch in der Grössenordnung von 300,C aufrechterhalten werden. In diesem Fall wurde herausgefunden, dass ein Druckunterschied von 0,15 kg/cm2 zwischen den beiden Seiten des Gurtes ausreichend ist, um den Gurt 15 über seine gesamte Breite in Anlage mit den Abstützstangen 36 zu halten. Bevorzugterweise wird die Auslasskammer 33 jedoch auf einem Unterdruck von 0,3 kg/cm2 unter dem Atmosphärendruck gehalten, um einen grösseren Sicherheitsfaktor zu erhalten.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Abstand zwischen den Gurten 15 beim Beginn der Giesszone im groben durch entsprechende Distanzstücke, die an Gehäuse konsolen abgestützt werden, eingestellt wird und dass eine Feineinstellung dieses Abstandes zwischen den Gurten 15 durch als Zuganker wirkende Verstellschrauben 41 erzielt wird. Durch diese Zuganker 41 werden Teile des Rahmens elastisch verformt und eine an einem Rahmenteil abgestützte Anschlagplatte 42 kann angehoben oder abgesenkt werden. Das in Fig. 1 oben liegende Gehäuse 26 ist in einem Lagerzapfen 43 schwenkbar gelagert, so dass die Verjüngung des Forminnernraumes zwischen den beiden Gurten 15 durch eine andere Winkelstellung des oberen Gehäuses 26 verändert werden kann.
Für diesen Zweck ist das obere Gehäuse 26 mit einem Arm 44 versehen, der durch ein pneumatisch betätigbares Kolben-Zylinder-Aggregat 45 in Fig. 1 nach unten drückbar ist bis zum Anschlag einer am Arm 44 vorhandenen Anschlagplatte 46 an einem einstellbaren Anschlag 47. Ein oberer verstellbarer Anschlag 48 dient als Sicherheitseinrichtung. Einer der Vorteile einer derartigen Ausbildung ist darin zu sehen, dass bei einer derartigen Einstellung des Anschlages 47, dass der Forminnenraum stärker verjüngt wird, das am Ende aus dem Formraum austretende, erstarrende Metall das Gehäuse 26 nach oben, also in Fig. 1 im Uhrzeigersinn schwenken will, wobei diese Schwenkbewegung gegen die elastisch nachgiebige Belastung durch das Aggregat 45 erfolgt.
Der Anschlag 47 kann dann etwas nachgestellt werden, so dass ein den Giessraum verlassender Streifen oder Band eine maximal gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen kann.
Der in Fig. 6 gezeigte Behälter 23 ist mit einem Nasenabschnitt 50 versehen, der in der Arbeitslage in den Raum zwischen den beiden Gurten 15 reicht. Seitlich des Behälters 23 sind zur Begrenzung seitliche Führungen 51 vorhanden, die etwas nachgiebig sind, um die einlaufenden seitlichen Begrenzungen 22 vom Gurt 15 gegen die vorderen Kanten des Nasenabschnittes 50 zu drücken, um hier beim Eingang der Giesszone eine Abdichtung zu schaffen, so dass ein entsprechender Einführkopf oder Metallschmelze innerhalb des Behälters 23 während des Giessens aufrechterhalten werden kann.
Die Wirkung des in der Auslasskammer 33 herrschenden Unterdruckes kann zusätzlich durch eine magnetische Zugkraft zum Halten des Gurtes in Anlage mit den Abstützstangen 36 verstärkt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, wenn die Abstützstangen 36 eisenmagnetisch ausgebildet werden oder zusätzlich andere Permanentmagnete oder magnetisierbare Abstützungen, bevorzugterweise aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, vorgesehen werden.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass das erläuterte Kühlsystem auch bei solchen Vorrichtungen anwendbar ist, bei denen sich die Giesszone in vertikaler Richtung erstreckt oder steil nach unten geneigt liegt. In einem solchen Fall unterstützt der durch das flüssige Metall ausgeübte Durch die Andrückung der Gurte an ihre Abstützorgane. Wenn die Gurte wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 in horizontaler Lage in der Giesszone liegen, so wird mit Vorteil mit einem Druck in der Einlasskammer 32 von 0 bis 0,3 kg/cm2 unter dem Atmosphärendruck und mit einem Druckunterschied von etwa 0,3 kg/cm2 zwischen der Einlasskammer 32 und der Auslasskammer 33 gearbeitet, um das Austreten der Wasserstrahlen aus den Düsenöffnungen 38 zu erzielen.
Es kann auch in Betracht gezogen werden, nur den in Fig. 1 oben liegenden Gurt 15 durch den erwähnten Druckunterschied in Anlage mit den Abstützstangen 36 zu halten, da das auf den in Fig. 1 unten liegenden Gurt wirkende Metallgewicht den unteren Gurt in Anlage mit den hierfür bestimmten unteren Abstützstangen halten kann. Bevorzugterweise wird jedoch sowohl beim oberen als auch beim unteren Gehäuse 26 eine Saugkraft durch den Unterdruck in der Auslasskammer 33 erzeugt.
Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Vorrichtung wurde in der Praxis sehr erfolgreich zum Giessen von Aluminium und Aluminiumlegierungen zu Bandmaterial mit ausgezeichneter Oberflächengüte verwendet.
In solchen Fällen, wo das gegossene Material ein Aluminium der üblichen normalen Qualität war, bei dem die Erstarrung innerhalb eines sehr engen Temperaturbereiches erfolgt, wurde bei der Vorrichtung nach Fig. 1 herausgefunden, dass die Giesszone zweckmässigerweise eine Länge von 22,5 cm aufweist, um ein Material zu Giessen mit einer Geschwindigkeit von 275 cm/Min. bei einer Dicke von 12 mm, wobei der Abstand der beiden Gurte voneinander am Ausgangsende der Giesszone um 0,6 mm geringer war als am Einlassende der Giesszone.
Wenn eine Aluminiumlegierung gegossen werden soll, die also unterschiedliche Anteile aufweist, welche Anteile innerhalb eines grossen Temperaturbereiches erstarren, z. B. in der Nähe von 110 " C, wurde herausgefunden, dass Streifen mit 12 mm Dicke mit einer Geschwindigkeit von 225 cm/Min.
ohne Auftreten von Oberflächenausscheidungen gegossen werden können, wenn der Zwischenraum zwischen den Gurten 15 am Ausgangsende der Giesszone 0,5 mm geringer ist als am Eingangsende der Giesszone.
Die Abstützorgane für die Gurten können so bearbeitet werden, dass sie in einer gemeinsamen Ebene liegen, um somit eine ganz ebene Lage der Gurte in der Giesszone zu bewirken.
Als Alternative hierzu kann es aber auch wünschbar sein, die Abstützorgane so zu bearbeiten, dass die Gurte innerhalb der Giesszone eine leichte Krümmung in Laufrichtung der Gurte haben, z. B. eine Krümmung mit einem Radius von 50 Metern.
Das Vorerwähnte gilt für diese Fälle, wo zwei im wesentlichen parallel in der Giesszone einander gegenüberliegende Gurte verwendet werden. Bei einer Vorrichtung dagegen, wo eine Begrenzungsfläche der Giesszone durch eine wassergekühlte Trommel gebildet wird, werden die Abstützorgane für den einzig vorhandenen Gurt so bearbeitet, dass eine Fläche entsteht, die sich der Mantelfläche der wassergekühlten Trommel progressiv annähert, so dass ein verjüngter aber gekrümmter Forminnenraum entsteht.
Die Verwendung von zwei Gurten wird jedoch bei weitem bevorzugt.
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PATENT CLAIMS
1. Continuous casting device, in which molten metal is introduced into a mold space that is delimited by two opposing moving surfaces, at least one of the surfaces being the outer surface of a flexible, heat-conducting belt that is spaced apart in the mold space zone with its inner surface on several is arranged support members (36), with a feed device (27, 33, 38) for supplying a coolant to the belt, characterized in that the inside of the belt (15) in the mold space facing a housing carrying the support members (26) is connected to the means for generating a negative pressure inside the housing, by which negative pressure the belt is pressed against the supporting elements,
and that the distance between the support members and the nature of the belt and the amount of negative pressure are matched to one another in such a way that the parts of the belt located between adjacent support members are practically not bent during operation.
2. Device according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent support members (36) is less than fifty times the thickness of the belt (15).
3. Device according to claim 1, characterized in that the belt is made of steel and has a thickness in the range from 0.5 to 1.5 mm and that the distance between adjacent support members (15) in the range from 20 to 50 times the thickness of the belt lies.
4. Device according to claim 1, characterized in that the feed device (27, 33, 38) has a plurality of jet openings (38) lying close to one another in the housing (26) which are arranged such that the jets of coolant emerging from these openings are directed at an angle to the belt, and that the means for generating a negative pressure in the housing interior generate a pressure below atmospheric pressure and suck the coolant out of the housing.
5. Device according to claim 4, characterized in that the support members (36) are rods extending transversely to the housing.
6. The device according to claim 4, characterized in that the housing (26) has a first horizontal intermediate floor (34) inside, which is at a distance from the associated belt and at a distance from a second horizontal intermediate floor (31) and an inlet chamber (32 ) the supply device for the coolant limits that the first intermediate floor has the jet openings (38), and that a plurality of backflow tubes (40) extend through the first and second intermediate floor and form a passage for the coolant to an outlet.
7. The device according to claim 6, characterized in that a recess (52) of the housing (26) is surrounded by a rigid housing part (53), on the outer surface of which the assigned belt rests, so that the support members (36) within this recess (52 ) are arranged and carried by the first intermediate base (31), the parts of the support members supporting the belt being flush with the outer surface of the housing part.
8. The device according to claim 7, characterized in that the feed device has a line (27) connected to the inlet chamber (32) and the means generating the negative pressure have a suction device sucking the coolant to the outlet, the coolant being water.
9. The device according to claim 1, wherein the mold space is formed between two moving belts, characterized in that adjusting elements (44, 45) are provided to change the mutual inclination of the belts (15) in the mold space to one another, to change a longitudinal tapering of the mold space .
10. The device according to claim 1, wherein the mold space is formed between two moving belts, characterized in that the support members (36) of each belt are arranged in a recess (52) of a housing (26) and the housing of one belt in the area of the The inlet end of the mold space is pivotably mounted in order to change the inclination of the one belt (15) within the mold space zone with respect to the other belt.
11. The device according to claim 10, characterized in that the one housing (26) can be applied with an elastic force against a stationary stop (47) so that the two belts can be spread apart when a strand section of excessive thickness is formed at the outlet end of the mold space at the outlet end .
12. The device according to claim 1, characterized in that on both sides of each belt a flexible delimiting member (22) which can be moved with the belt is arranged, which has an endless belt made of an elastic, compressible, heat-insulating and heat-resistant material and serves to seal the side of the mold space.
The invention relates to a continuous casting device in which molten metal is introduced into a mold space that is delimited by two opposing moving surfaces, at least one of the surfaces being the outer surface of a flexible, heat-conducting belt that is in the mold space zone with its inner surface on several Support members arranged at a distance from one another are applied, a supply device for supplying a coolant to the belt being provided. The device should in particular be suitable for casting aluminum (including aluminum alloys), zinc, brass, copper and other metals which melt at approximately the same or a lower temperature.
For a long time it was of the opinion that a particularly economical production of extruded material from aluminum is achieved if wide, thin sheets are produced by hot rolling or wide, thick strands by cold rolling at high production speeds in order to achieve a high surface quality on the extruded material.
Although there are already continuous casting devices that have a pair of spaced-apart, flexible metal belts that delimit a mold space with which devices a high production speed can be achieved, it often happens that the strands cast on these known devices often have a have uneven thickness and an imperfect surface, which is due to the fact that material separates from the surface which differs in its composition from the average composition of the shaped strand. As a result, there are changes in the metallurgical structure below the surface, which changes also change the properties of the extruded material.
These surface precipitations and disturbances of the lattice structure below the surface result from local, different cooling on the surface of the extruded material. These different coolings can occur through interstices (gaps) between surface parts of the extruded material and the adjacent moving surface of the endless belt. In these interstices can liquid with low
Exit boiling point, which cause the aforementioned surface excreta.
It will create an improved apparatus for
continuous continuous casting of metal, such as B. aluminum, is intended. The device to be created should be able to be designed in such a way that at least one belt moves along a precisely predetermined path and the belt is arranged so that the casting metal located in the mold space always remains in full contact with the belt during the casting process. When this is achieved, the heat can be conducted well through the belt and there can be no gaps between the belt and the cooling cast strand of such a size as to interfere with the quality of the surface or the quality of the subsurface Have the lattice structure of the strand material.
The device according to the invention is characterized in that the inside of the belt in the mold space faces a housing carrying the supporting elements, to which means for generating a negative pressure in the interior of the housing are connected, by which negative pressure the belt is pressed against the supporting elements, and that the distance between the support elements as well as the nature of the belt and the degree of the negative pressure are matched to one another in such a way that the belt sections lying between adjacent support elements are practically not bent during operation.
Various devices have already been proposed in which two moving, water-cooled belts lying opposite one another in parallel were used to delimit a mold space, with delimiting members for lateral sealing of the mold space being located at the side edges of the belts.
In the known devices, the support members for the belts have a relatively large distance from each other, so that even when the belts are in contact with their associated support members, the unsupported parts of the belt are too long, so that the loads acting on the belts a disturbing effect occurs when pouring. Furthermore, in most of the known devices there are no means (apart from the force exerted by the metallostatic head of the molten metal) to press the belts against their associated supporting elements at the inlet end of the mold space, namely where the interior of the extruded material is still in the liquid state .
Practice shows that the metallostatic head is completely inadequate for purposes where the mold space is at least approximately horizontal or inclined at a small angle to the horizontal, so that in the known continuous casting devices that work with belts there is no precisely predetermined movement of the belts in the mold space is available. In the known devices, the problem arises that the movement of the belts with respect to its supporting elements is insufficiently controlled, so that it is not ensured that the actual shape of the mold space between the belts can be determined from the position of the supporting elements alone.
The relatively large distance between the support members allows the belt sections lying between the support members to sag in such a way that gaps are created between the belt and the surface of the metal to be cast.
In the device to be created, the support members for the belt should be able to be close together, and the belt should be able to be pressed firmly against the associated support members, namely by maintaining a pressure difference in the opposing surfaces of the belt in the mold space. In this case, a negative pressure acts on the inner surface of the belt. The suction force acting on the belt due to this negative pressure by far exceeds the outward force exerted by the metallostatic head and can be achieved very easily by maintaining a pressure below atmospheric pressure over the entire inner surface of the belt in the mold space.
The contact force of the belt against the support elements achieved by this negative pressure and the distance between adjacent support elements is selected according to the thickness and elasticity of the belt so that it is ensured that the belt always remains in contact with the associated support elements and that the unsupported areas of the belt between the adjacent support members as practically stiff components that are not more than 0.05 mm under the loads occurring in the belt during casting, i.e. practically not bent. With such a design of the device it is possible to ensure that the course of the belt corresponds to a profile that has been determined solely by the position of the support members.
It is then ensured that the actual contour of the mold space corresponds to the desired contour, so that the best casting conditions can be achieved in this way.
With such a device it is then possible to cast thin sheets or strips, one or both broad sides of the mold space being delimited by a flexible belt.
It is advantageous if two belts are used, but in some cases it is sufficient to form one surface of the mold space by a rigid drum and only to form the opposite surface of the mold space by a belt.
In cases where the belt is made of an iron magnetic material, the suction force acting on the belt can be supported by the negative pressure by means of a magnetic force of attraction between the belt and a series of closely spaced magnetic pole pieces, which pole pieces also form the supporting organs form the contour of the mold space.
The negative pressure on the inner surface of the belt can be achieved in a simple manner when cooling water is passed through a housing which is located behind the belt and is limited on one side by the latter. The cooling water can be passed through by a suction pump arranged at the outlet end of the housing. Of the various possibilities for achieving the negative pressure, the nozzle cooling system is preferred, which works with negative pressure and will be explained in detail later, because this allows efficient and uniform cooling of the belt at the same time during the formation of the negative pressure, since with this preferred method a Particularly rapid and uniform heat dissipation from the belt can be achieved and as a result the temperature gradient through the belt and the temperature fluctuations along the belt and across the belt width are minimal.
For this reason, the risk of the belt being warped or warped by the temperatures that occur is very low. Even if uniform heat dissipation is expected across the entire width of the belt, the temperature fluctuations within the belt and the changes in the average temperature along and across the
Gurtes thermal stresses in the belt result, which strive to bend and warp the belt. By the proposed very powerful cooling system, however, these tensions are kept at a low level, and the tendency to warp and bend the belt can be counteracted in a simple manner by a relatively small pressure difference.
Since the alloys to be continuously cast with this device contract by a few percent when they solidify, it is very desirable to take measures to reduce the distance between the two opposite ones
Increasing reduction of the areas of the mold space, so that the mold surfaces and the surfaces of the extruded material to be produced are in constant contact with one another during the passage of the extruded material through the zone in which the solidification takes place in order to achieve an intensive heat exchange. The use of support members for the belt, the belt being held in contact with the support members, allows any desired contour to be set for the mold space very easily.
When designing such a device with the support members for the belt, the molding space can be arranged in such a way that it tapers increasingly to the area in which the strand material is subject to solidification. The extent by which the mold surfaces gradually approach one another depends on the thickness of the extruded material to be cast and, in the case of the thinnest material to be cast, will not be more than a few tenths of a millimeter. It is possible to provide rotatable support members for the belt through which the desired contour of a moving belt can be maintained very precisely; In a preferred embodiment of the device, however, the belt is slidably guided over support members arranged in a stationary manner.
The heat transfer from the extruded material to the cooling water via an intermediate metal belt brings about a very large temperature drop on the intermediate surface between the extruded material and the belt and a small temperature drop through the belt and a similarly small temperature drop at the contact surface between the belt and the cooling water. As already mentioned, it is desirable to keep temperature changes that occur along and across the belt as low as possible, since this also keeps the thermal stresses leading to warping and warping as low as possible, so that the belt remains on its precisely predetermined path by the arrangement of its support members.
An increase in the heat transfer coefficient at the belt / water contact area reduces the mean belt temperature for a given amount of heat transfer from the casting to the belt. Even if the belt is not provided with an insulation layer on its side facing the strand material, it has been found that a heat transfer coefficient between the belt and the water can be achieved which is sufficient to keep the mean belt temperature at such a level that the belt can take it without being thrown and warped by its thermal load.
It has been found that the technical design of this nozzle cooling system can be very well coordinated with the arrangement of closely spaced support elements for the safe guidance of the belt, since metal belts with thicknesses that meet the requirements for flexibility inevitably slide over support elements which have such a distance from one another which is in the range of 30 to 50 times the belt thickness. This forced guidance of the belt in cooperation with the closely spaced supporting elements for the belt make the flexible belt very resistant to throwing and warping.
Each belt forms a heat exchange surface through which the heat from the solidifying metal is transferred to the water via the opposite side of the belt. The production speed at which the extruded material is cast depends on the ability of how the heat can be transferred through the belt to the cooling water.
In order to achieve a high heat transfer it is necessary to increase the turbulence in the boundary layer between the belt and the water. It has been found that the preferred nozzle cooling, in which jets of water strike the rear surface at a large angle (an angle of 90 degrees is very suitable), is a particularly effective method of increasing turbulence. It has been found that if a sufficiently large amount of water is provided in the form of water jets, which are directed at this large angle through a series of closely spaced openings to the surface of the belt, the heat can be carried away from the belt about three times faster than with the known cooling methods in which a turbulent stream of water flows along the surface of the belt.
Since the amount of water used is very large, special measures must be taken to collect the water supplied to each belt. The molding space zone of a device is preferably equipped with such a cooling device for the belt which has a connected housing which is held in a sealed manner on the rear side of the belt. The housing is provided with very closely spaced support members for the belt, which support members are in sliding or rolling contact with the belt surface. The support members form only a small part of the area with which the housing lies opposite the belt.
The supplied water is advantageously supplied to an inlet chamber in the housing, from which the water is directed against the belt through holes in a wall, which wall is opposite the rear surface of the belt. Outside the inlet chamber there is preferably an outlet chamber which serves to collect the water from the space between the belt and the aforementioned wall. To collect the water, rigid collecting pipes with a large diameter are preferably used, which extend through the inlet chamber. These rigid headers also serve to stiffen the housing.
The support members are advantageously arranged in the housing so that all areas of the belt that are on the opposite side to the rope are in direct contact with the cooling water, and this during a major part of the time in which the rope is through the Mold area moved through. It is very advantageous if the support members for the belt are designed as narrow rods made of a material with a low coefficient of friction and these rods extend across the housing. It is furthermore advantageous if the openings in the housing intended for the passage of the cooling water are arranged in one or more rows, which rows also run across the housing and lie between the adjacent rods.
Instead of the rods, however, individual wart-like elevations can also be present, which then then form a point-like support for the belt. The openings for the cooling water arranged in the different rows are advantageously arranged offset from one another. The distance from adjacent openings in a row in the transverse direction of the housing should not exceed 25 mm. The size of the openings and their distribution should be chosen so that with a small pressure difference of z. B. 0.3 kg / cm2 between the mentioned inlet chamber and the outlet chamber for the cooling water, water in the range of 40 to 120 l / cm2 per hour is directed against the surface of the belt.
Special advantages are achieved when the water flows through the system explained by means of suction to the outlet chamber, i.e. when there is a pressure below atmospheric pressure on the inner surface of the belt, by which negative pressure the belt is pressed against its supporting rods, so that the The belt always remains exactly on its prescribed path and is always held in contact with these rods as it passes through the mold space, which results in a stable mold space zone.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Show it:
1 shows a side view of a casting installation with the device according to the invention,
Fig. 2 is a plan view of support members for the belts,
3 shows an enlarged detail in FIG. 2,
Fig. 4 is a section along the line 4-4 in Fig. 2,
Fig. 5 is a section along the line 5-5 in Fig. 2,
6 is a plan view of a container,
7 is a side view of the container according to FIG. 6 in its working position.
The system shown in Fig. 1 has a machine frame 1 in which upper and lower drums 2 are mounted, which are used to drive the casting belt. A motor 3 operating at different speeds drives a shaft 4 via a chain 5 and a chain wheel 6. A chain wheel 7 is seated on the shaft 4, and a chain 9 leads via this chain wheel 7 to another chain wheel 8 present on the drum 2. In this way, the lower drum 2 is driven. Another chain 11 leads via the chain wheel 12 and the two deflection wheels 14 to an upper chain wheel 12 in the upper drum 2. In this way, the upper drum 2 is driven. The deflection wheel 14 shown at the bottom in FIG. 1 lies on a swivel arm 14 ', so that the chain 11 is tensioned by this measure.
The casting belts 15 lead around their drive drums 2 and around tensioning drums 16, which are rotatably mounted in slides 17. The carriages 17 are guided within sliding frames 18, these frames 18 being pivotably articulated about bearing points 19 fixed to the frame. A predetermined tensioning force for tensioning the belts 15 is brought about by pneumatically actuated piston-cylinder units 20. The carriages 17 are longitudinally displaceable within their associated frame 18 by means of adjusting screws 21 to adjust the end positions.
The upper belt 15 has a pair of edge delimitations 22, which are also in the form of a belt and are made of an elastic, heat-resistant and heat-insulating material. Such edge delimitations are somewhat compressible, so that they form a satisfactory seal in the pouring area when the pouring zone, as mentioned above, tapers somewhat in the longitudinal direction. A suitable material for these edge delimitations is e.g.
White metal or a metal with a rubber core, which is surrounded by an asbestos fabric, such as is used for vapor sealing. The arrangement of the edge seals 22 with respect to the container 23 can be seen from FIGS. 6 and 7 and will be explained in detail later. In FIGS. 2 to 5, one of the units for supporting and cooling the casting belts 15 is shown in the casting zone. The belts 15 are cooled with water that is supplied to them from the cooling housings 26. The water is fed to the housings 26 by means of feed lines 27 and suction pumps (not shown). The housings are also connected to outlet lines 29 in such a way that a negative pressure is maintained on the water side of the belts.
The housing 26 is designed as a rigid, attached component which is provided with a window 30 on its upper surface (applies to the housing used to support the lower strap in FIG. 1) so that a recess 52 is formed in the housing. The housing 26 has a horizontally lying partition 31 which divides an inlet chamber 32 from an outlet chamber 33. The water is conducted to the inlet chamber 32 via the supply line 27 and is carried away via the outlet chamber 33 and the drain line 29 by the suction pump mentioned.
The inlet chamber 32 is delimited at the top by a thick transverse wall 34. The outer surface of this transverse wall 34 is recessed inwardly in relation to the surface 35 of the housing part 53 surrounding the window 30. The hatched part 35 of the housing in FIG. 2 is coated with a material which has a low coefficient of friction. Narrow support rods 36 for the belt extend over the entire width of the window 30, and the upper surface of these rods 36 lies flush with the surface 35.
Water channels 37 then extend between the support rods 36, the outer surface of the transverse wall 34 and a belt 15 resting on it. The closely spaced nozzle openings for the cooling water lead from the inlet chamber 32 to the bottom of the water channels 37. These nozzle openings serve to feed the water jets essentially at right angles to the surface of the belt 15. Transversely to the water channels 37 extend relatively deep water collection channels 39, which are connected to the outlet chamber 33 by means of tubes 40.
From FIGS. 2 and 3 it can be seen that between each pair of support rods 36 there are two rows of nozzle openings 38 arranged offset from one another.
The distance between the adjacent support rods 36 is approximately 20 mm, and it can be seen from FIGS. 2 and 3 that the distance between adjacent nozzle openings 38 in the same row is approximately the same. The diameter of a single opening 38 is approximately 5 mm.
If a pressure difference of the order of magnitude of 0.3 kg / cm2 is maintained between the two chambers 32 and 33, it was found that an amount of water of about 45 1 / com2 per hour is supplied to the back of the belt 15 and that when pouring Aluminum panels use this amount of water for heat transfer of around 24 calories / cm2 per second. Even if the distance between the individual nozzle openings 38 is reduced and the amount of water supplied to the belt is significantly increased, the heat transfer only increases further in a range between 10 and 20%.
The device is designed in such a way that, despite the underpressure on the back of the belt, the belts are practically not bent during operation between adjacent support members, so that the belt always remains in the heat-transferring system with the solidifying metal in the casting zone. To achieve this, the distance between the support rods 36 is limited to fifty times, preferably twenty to fifty times the thickness of the steel belt 15, which belt itself has a thickness in the range of 0.5 to 1.5 mm .
With the aforementioned cooling system, a temperature drop through the belt in the order of magnitude of 300.degree. C. can be maintained. In this case it has been found that a pressure difference of 0.15 kg / cm 2 between the two sides of the belt is sufficient to keep the belt 15 in contact with the support rods 36 over its entire width. However, the outlet chamber 33 is preferably kept at a negative pressure of 0.3 kg / cm 2 below atmospheric pressure in order to obtain a greater safety factor.
From Fig. 1 it can be seen that the distance between the belts 15 at the beginning of the casting zone is roughly adjusted by corresponding spacers that are supported on the housing brackets and that a fine adjustment of this distance between the belts 15 is achieved by adjusting screws 41 acting as tie rods becomes. Parts of the frame are elastically deformed by these tie rods 41 and a stop plate 42 supported on a frame part can be raised or lowered. The housing 26, which is at the top in FIG. 1, is pivotably mounted in a bearing journal 43, so that the tapering of the interior mold space between the two belts 15 can be changed by a different angular position of the upper housing 26.
For this purpose, the upper housing 26 is provided with an arm 44 which can be pressed downwards by a pneumatically actuated piston-cylinder unit 45 in FIG. 1 until a stop plate 46 on the arm 44 hits an adjustable stop 47. A upper adjustable stop 48 serves as a safety device. One of the advantages of such a design is that when the stop 47 is set in such a way that the interior of the mold becomes more tapered, the solidifying metal emerging from the end of the mold moves the housing 26 upwards, i.e. clockwise in FIG. 1 wants to pivot, this pivoting movement taking place against the elastically resilient loading by the unit 45.
The stop 47 can then be readjusted somewhat so that a strip or band leaving the casting space can have a surface quality that is as good as possible.
The container 23 shown in FIG. 6 is provided with a nose section 50 which, in the working position, extends into the space between the two straps 15. To the side of the container 23 there are lateral guides 51 to delimit them, which are somewhat flexible in order to press the incoming lateral delimitations 22 of the belt 15 against the front edges of the nose section 50 in order to create a seal at the entrance of the casting zone, so that a corresponding introduction head or molten metal can be maintained within the container 23 during casting.
The effect of the negative pressure prevailing in the outlet chamber 33 can additionally be reinforced by a magnetic tensile force for holding the belt in contact with the support rods 36. This can be achieved if the support rods 36 are designed to be iron magnetic or if other permanent magnets or magnetizable supports, preferably made of a material with a low coefficient of friction, are provided.
It should be pointed out that the cooling system explained can also be used in devices in which the casting zone extends in the vertical direction or is inclined steeply downwards. In such a case, the force exerted by the liquid metal supports the pressing of the belts against their supporting elements. If the belts are in a horizontal position in the casting zone as in the device according to FIG. 1, it is advantageous to use a pressure in the inlet chamber 32 of 0 to 0.3 kg / cm2 below atmospheric pressure and a pressure difference of about 0. 3 kg / cm2 worked between the inlet chamber 32 and the outlet chamber 33 in order to achieve the exit of the water jets from the nozzle openings 38.
It can also be considered to keep only the belt 15 located at the top in FIG. 1 in contact with the support rods 36 due to the pressure difference mentioned, since the metal weight acting on the belt 15 located at the bottom in FIG. 1 also contacts the lower belt can hold the dedicated lower support rods. Preferably, however, a suction force is generated in both the upper and the lower housing 26 by the negative pressure in the outlet chamber 33.
The device shown in FIGS. 1 to 7 has been used very successfully in practice for casting aluminum and aluminum alloys into strip material with an excellent surface quality.
In those cases where the cast material was an aluminum of the usual normal quality, in which the solidification takes place within a very narrow temperature range, it was found in the device according to FIG. 1 that the casting zone expediently has a length of 22.5 cm, to cast a material at a speed of 275 cm / min. at a thickness of 12 mm, the distance between the two belts from one another at the exit end of the casting zone was 0.6 mm less than at the inlet end of the casting zone.
If an aluminum alloy is to be cast, which therefore has different proportions, which proportions solidify within a wide temperature range, e.g. Near 110 "C, it was found that strips 12 mm thick were blowing at a speed of 225 cm / min.
can be cast without the occurrence of surface precipitates if the space between the belts 15 at the exit end of the casting zone is 0.5 mm less than at the entrance end of the casting zone.
The support members for the belts can be processed in such a way that they lie in a common plane in order to achieve a completely flat position of the belts in the casting zone.
As an alternative to this, however, it may also be desirable to process the support members so that the belts within the casting zone have a slight curvature in the running direction of the belts, e.g. B. a curvature with a radius of 50 meters.
The aforesaid applies to those cases where two belts that are essentially parallel to one another are used in the casting zone. In a device, however, where a boundary surface of the casting zone is formed by a water-cooled drum, the support members for the only existing belt are processed in such a way that a surface is created that gradually approaches the outer surface of the water-cooled drum, so that a tapered but curved mold interior arises.
However, the use of two straps is far preferred.