CH633205A5 - Vorrichtung zum zufuehren einer metallschmelze beim bandgiessen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen der Metallschmelze beim Bandgiessen in Raupenkokillen.

Zum kontinuierlichen Giessen von Bändern aus Aluminium und anderen Metallen sind Maschinen mit übereinan-derlaufenden Raupenkokillen entwickelt worden, bei denen jede einzelne Giessform durch zwei Kokillenhälften hergestellt wird, von denen jede Teil einer endlos umlaufenden, querschnittlich schlaufenartigen Kette ist; die Kokillenhälften des Untertrums der obenliegenden Kettenschlaufe ergänzen während des Durchgangs durch eine Giessstrecke die ihnen zugekehrten Kokillenhälften im Obertrum der unteren Kettenschlaufe zu jenen Giessformen und werden am Ende der Giessstrecke voneinander abgehoben, laufen im Obertrum der oberen Kettenschlaufe bzw. im Untertrum der unteren Kettenschlaufe zum Eingiessende der Giessstrecke für einen erneuten Einsatz zurück. Wie beispielsweise dem «Handbuch für Stranggiessen» von E. Herrmann (Düsseldorf 1958, S. 51 ff.) entnommen werden kann, gehört das Giessen in Raupenkokillen seit längerer Zeit zum Stande der Technik.

Bei Giessmaschinen mit Raupenkokillen zum Giessen verhältnismässig dünner Bänder von z.B. 20 mm Dicke und darunter ist die Zuführungsdüse für das Metall der heikelste Bestandteil. Dies rührt in erster Linie daher, dass es nur wenige Werkstoffe gibt, die den hohen Temperaturen des durchfliessenden Metalls, beispielsweise des Aluminiums oder einer Aluminiumlegierung, widerstehen können, ohne dass es zu Erosion oder Auflösung im Metall käme.

Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art sind ausführlich im genannten Handbuch des Stranggiessens, Seiten 60 und 61, beschrieben. Die Teile derartiger Zuführdüsen, die mit dem flüssigen Metall in Berührung kommen, bestehen aus einem feuerfesten Werkstoff, der z.B. aus einer Mischung von 30% Diatomeenerde (praktisch reine Kieselsäure in Form von mikroskopischen Zellen), 30% langen Asbestfasern, 20% Natriumsilikat (Trockengewicht) und 20% Kalk (zur Bildung von Kalziumsilikat) zusammengesetzt ist. Solche Werkstoffe sind etwa unter dem zeichenrechtlich geschützten Namen «Marinite» im Handel.

Die auf Seite 60 des Handbuches gezeigte Zuführdüse ist für das Giessen von verhältnismässig dicken Aluminium-5 strängen rechteckigen Querschnitts geeignet. Das Mundstück weist eine mittlere Front auf, die senkrecht zur Achse des Giessformhohlraumes verläuft, sowie zwei um einen Winkel zurückgenommene Seiten; der in der Zuführdüse vorgesehene Hauptdurchgang für das geschmolzene Metall io verzweigt sich im Mundstück in der Weise, dass im Betrieb je ein Metallstrahl schräg gegen die Schmalseiten des Giessformhohlraumes gerichtet ist und einer geradeaus nach vorne. Das Metall erstarrt dadurch von den Schmalseiten her gegen die Mitte, und der mittlere Strahl füllt jeden 15 Schrumpflunker, der sich beim Erstarren des Metalls bildet. Nachteiligerweise ist nun diese Zuführdüse für das Giessen verhältnismässig dünner Platten und bei grossen Bandbreiten - z.B. von 700 bis 1500 mm und mehr bei einer Dicke von etwa 20 mm - nicht brauchbar und darüber hinaus 20 durch ihre Gestalt unzweckmässig für die Fertigung.

Durch die CH-PS 508 433 ist eine Zuführdüse bekannt geworden, die in der Nähe des Aussenrandes des Mundstücks aussen auf seinem ganzen Umfang mit Einlagen aus einem selbstschmierenden Werkstoff versehen ist. Diese Ein-25 lagen stehen gerade soweit aus der Oberfläche des Mundstückes hervor, dass jede direkte Berührung der Düsenoberfläche mit den Kokillenhälften und ein Eindringen von Giessmetall in das Spiel zwischen Mundstück und Kokillenhälften verhindert ist.

30 Obwohl die oben beschriebenen Zuführdüsen aus einem feuerfesten Werkstoff eine gute Wärmedämmung und eine kleine Wärmekapazität aufweisen, besteht ihr wesentlicher Nachteil darin, dass das verwendete Material sich durch geringe Homogenität in bezug auf die chemische Zusammen-35 setzung und die mechanischen Eigenschaften, Wasseraufnahme, irreversible Veränderung der chemischen Zusammensetzung bei der Erwärmung auf Arbeitstemperatur und damit verbundene weitere Versprödung bzw. geringe mechanische Festigkeit auszeichnet und - damit verbunden - in 40 der Regel nur eine einmalige Verwendimg der Zuführdüsen zulässt.

Trotz der obenerwähnten geringen Wärmekapazität und schlechten Wärmeleitfähigkeit des bekannten keramischen Materials muss die Zuführdüse vor dem Angiessen vorge-45 heizt werden, um ein Einfrieren des Metalls in der ersten Phase des Giessprozesses zu verhindern.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach herzustellen ist sowie für die Zu-50 führung der Metallschmelze beim Bandgiessen in Raupenkokillen aus einem Werkstoff besteht, der eine wiederholte Verwendung der Vorrichtung gestattet.

Die vom Erfinder gesehene Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mehrere nebeneinander in einer Metall-55 halterung befestigte Hohlprofile (10) aus Aluminiumtitanat mit schmelzeführenden Kanälen (11) als Ausflussdüsen aufweist.

Es hat sich gezeigt, dass die Thermoschockresistenz der erfindungsgemässen Vorrichtung so gross ist, dass das Vor-60 heizen der Düse vor dem Angiessen entfallen kann.

Dennoch liegt es im Rahmen der Erfindung, in wenigstens einer Wandung der Hohlprofile zusätzlich neben den schmelzeführenden Kanälen parallel dazu Heizkanäle für die Beheizung der Vorrichtung anzuordnen.

65 Sowohl die Aussenkanten des Hohlprofilquerschnitts als auch der Querschnitt der schmelzeführenden Kanäle bzw. Heizkanäle zur Durchleitung des flüssigen Metalles bzw. zur Aufnahme eines Heizleiters können geometrisch beliebig ge

staltet sein; die Formgebung wird lediglich durch fertigungstechnische und wirtschaftliche Aspekte bestimmt. Günstig sind verhältnismässig schmale Hohlprofile rechteckigen Querschnitts, wie auch die erwähnten Kanäle vorzugsweise rechteckig ausgestaltet, aber ohne weiteres auch von kreisförmiger oder anderer Form sein können.

Zur Erhöhung der Stabilität der Vorrichtung können -nach einem weiteren Merkmal der Erfindung - die aneinan-derstossenden Flanken benachbarter Hohlprofile formschlüssig ineinandergreifen.

Erfindungsgemäss kann zumindest ein Teil der Heizkanäle durch entsprechende Gestaltung der nebeneinanderliegenden Hohlprofilflanken beispielsweise dadurch gebildet werden, dass wenigstens eines von aneinandergrenzenden Hohlprofilen an seiner Flanke eine zum schmelzeführenden Kanal parallele Einformung aufweist, welche mit der benachbarten Flanke des anderen Hohlprofils einen Heizkanal bildet.

Die Art der Düsenbeheizung kann im Rahmen der Erfindung durch mindestens einen elektrischen Leiter in Form von Drähten, Wendeln oder Bändern erfolgen, der/die im Heizkanal verlaufen. Diese durch Widerstand heizbaren elektrischen Leiter bestehen etwa aus einem Metall mit verhältnismässig niedriger spezifischer elektrischer Leitfähigkeit. Insbesondere geeignet sind dafür Leiter aus Chrom-Nickel-Legierungen oder aus einer der als elektrische Widerstandslegierungen bekanntgewordenen Eisenlegierungen mit hohem Chrom-, Aluminium- und Kobaltgehalt.

Die Heizkanäle können auch an Heissluftzuleitungen angeschlossen sein, so dass Heissluft durch diese Kanäle geblasen werden kann.

Mit den erfindungsgemässen Hohlprofilen kann eine Zufuhrdüse hergestellt werden, die über die gesamte Länge so geheizt wird, dass die Temperatur an den mit dem flüssigen Metall in Berührung kommenden Oberflächen oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls bleibt. Im weiteren kann man jederzeit während des Giessvorganges auf die Wärmebilanz der Düse Einfluss nehmen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann beispielsweise in einer Metallzuführungseinrichtung eingesetzt werden, wie sie in Fig. 1 der CH-PS 508 433 beschrieben wird. Dann werden die Hohlprofile nebeneinander in einer Halterung angeordnet, die z.B. aus spangebend bearbeitetem Stahlguss mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten gefertigt ist, und aus zwei Teilen besteht, die zusammengeschraubt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Hohlprofil, mit einem schmelzeführenden Kanal, das von teilweise erkennbaren anderen Hohlprofilen flankiert ist,

Fig. 2 den Querschnitt entsprechend der Darstellung in Fig. 1 durch ein anderes Hohlprofil, das zwei schmelzeführende Kanäle und einen Heizkanal aufweist.

Bei dem Querschnitt durch ein Hohlprofil 10 nach Fig. 1 ist ein sich praktisch über die ganze Breite erstreckender

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schmelzeführender Kanal 11 für die Metallzuführung zu erkennen, beidseits dessen zwei in bezug auf die Hohlprofil-Längsachse symmetrisch angeordnete Heizkanäle 12 verlaufen; in jedem dieser Heizkanäle 12 befindet sich ein elektrischer Leiter 13.

Im Hohlprofil 10 der Ausführungsform nach Fig. 2 sind in Abstand zueinander zwei schmelzeführende Kanäle 11 sowie zwischen diesen ein Heizkanal 12 mit zwei elektrischen Heizleitern 13 vorhanden. Eine Seitenwand 14 dieses Hohlprofils 10 ist so geformt, dass sie zwei zur Querschnittslängsachse Q geneigte Flächen 9 sowie dazwischen eine Einformung 8 aufweist; letztere entspricht in ihrem Querschnitt jenem des Heizkanals 12. Es handelt sich hierbei also um einen peripher angeordneten Heizkanal für die elektrischen Leiter 13, der nicht geschlossen, sondern derart geöffnet ist, dass erst bei nebeneinanderliegenden Hohlprofilen 10 ein Kanal entsteht. Dabei liegen die geneigten Flächen 9 des einen Hohlprofils 10 entsprechenden Flächen 7 des anderen Hohlprofils 10 an.

Nicht dargestellt ist, dass statt der Leiter 13 gegebenenfalls zur Erzeugung der Wärme Heissluft dient, welche durch die Heizkanäle 12 zugeführt wird.

Beispiel

Aus Aluminiumtitanat (Al2Ti05) wurden nach einem an sich bekannten Verfahren der keramischen Technologie Hohlprofile 10 mit einer Länge von 480 mm, einer Breite von 67,5 mm und einer Höhe von 17 mm gefertigt. Die geometrische Ausgestaltung dieser Hohlprofile 10 mit einer Wandstärke von 4 mm entspricht der nach Fig. 1, allerdings nach Fortfall der Heizkanäle 12. Die einzelnen Hohlprofile 10 wurden mit einer Metallhalterung zu einer Düse mit einer Breite von 405 mm zusammengefügt. In die Heizkanäle 12 wurden aus einer Eisenlegierung mit hohem Chrom-, Aluminium- und Kobaltgehalt bestehende Heizleiter 13 eingesetzt, die eine Heizleistung von rund 1 kW auf 450 mm Länge aufwiesen. Die Heizung wurde dermassen gestaltet, dass die beiden Kontakte auf der gleichen Seite des Düsenträgerele-ments abgenommen werden konnten. Die Düse wurde nun durch Einführen von Thermoelementen an der Innenseite der metallführenden Kanäle 12 so ausgestattet, dass die Messung der Temperatur in Abhängigkeit von der Heizleistung möglich wurde. Durch gradielles Aufheizen der Heizelemente im Inneren der Heizkanäle 12 wurde es möglich, den Verlauf der Temperatur an der Innenseite des Metallkanals zu beobachten. Bei dieser Messung wurde festgestellt, dass bei einer Temperatur des Heizleiters 13 von 1200 °C die Temperatur an der Innenseite des schmelzeführenden Kanals 11 zwischen 650 und 900 °C betrug. Diese Temperatur ist ausreichend zum Vergiessen von Aluminium.

Gleichzeitig konnte bei diesem Versuch festgestellt werden, dass das verwendete Material Aluminiumtitanat sich als vollständig thermoschockresistent erwies. Der Versuch konnte sechsmal hintereinander wiederholt werden, ohne dass die Keramik irgendwelche Beschädigungen oder Risse aufwies.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Vorrichtung zum Zuführen der Metallschmelze beim Bandgiessen in Raupenkokillen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere nebeneinander in einer Metallhalterung befestigte Hohlprofile (10) aus Aluminiumtitanat mit schmelzeführenden Kanälen (11) als Ausflussdüsen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Wandung der Hohlprofile (10) parallel zu den schmelzeführenden Kanälen (11) Heizkanäle (12) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines von aneinandergrenzenden Hohlprofilen (10) an seiner Flanke eine zum schmelzeführenden Kanal (11) parallele Einformung (8) aufweist, welche mit der benachbarten Flanke des anderen Hohlprofils einen Heizkanal (12) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkanäle (12) mindestens einen elektrischen Leiter (13) in Form von Drähten, Wendeln oder Bändern enthalten oder an Heissluftzuleitungen anschliessbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Hohlprofile (10) mit ihren Flanken formschlüssig ineinandergreifen.