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Die Erfindung betrifft eine Raupengießmaschine zum Herstellen eines Gießguts aus flüssigem Metall nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.
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Nach dem Stand der Technik sind insbesondere zur Herstellung von Aluminiumlegierungen Horizontal-Blockgießmaschinen bekannt, die nach Art einer umlaufenden Raupengießmaschine funktionieren. Eine solche Gießmaschine ist z.B. aus
EP 1 704 005 B1 oder
WO 95/27145 bekannt. Hierbei bilden die Kühlelemente der Gießmaschine auf den geraden Abschnitten bzw. Trums von gegenüberliegend zueinander angeordneten Gießraupen die Wand einer sich bewegenden Gießform. Die Gießraupen bestehen jeweils aus einer Vielzahl von endlos miteinander verbundenen Kühlblöcken, die entlang der Umlaufbahnen der Raupen transportiert werden. Zu diesem Zweck sind die Kühlblöcke auf Tragelementen montiert, welche auf Ketten aufgesetzt werden und somit wie Glieder einer Kette gelenkig miteinander verbunden sind.
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Aus
EP 0 873 211 B2 und
WO 97/26100 sind jeweils Kühlungssysteme für eine Bandstranggießanlage bekannt, bei denen eine Mehrzahl von Düsen für eine Zufuhr von Kühlmitteln vorgesehen sind. Nachteilig bei diesen Kühlungssystemen nach dem Stand der Technik ist, dass keine gesonderten Kühlzonen vorgesehen sind und eine Kühlrate je Kokille nicht festgelegt ist. Vielmehr ist es zur Veränderung der Kühlrate erforderlich, dass ein Anlagenbediener solche Veränderungen manuell vornimmt, was auch hinsichtlich der Arbeitssicherheit problematisch ist.
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Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Raupengießmaschine und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines Gießguts aus flüssigem Metall hinsichtlich einer Variabilität des Herstellungsprozesses zu optimieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine Raupengießmaschine mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine Raupengießmaschine nach der vorliegenden Erfindung dient dem Zweck, aus einem flüssigen Metall ein Gießgut herzustellen. Hierzu umfasst die Raupengießmaschine zwei Führungsschienen, mit denen zwei gegenüberliegend angeordnete endlose horizontale Umlaufbahnen gebildet werden, eine Mehrzahl von Tragelementen, die jeweils an den Führungsschienen mit daran angebrachten Kühlblöcken geführt sind, derart, dass sich eine durchgehende Kette von Tragelementen bildet, die in einer Transportrichtung entlang der Umlaufbahnen bewegt wird, wobei zwischen den Kühlblöcken, die in geraden Abschnitten der Umlaufbahnen der Führungsschienen in Gegenüberstellung gelangen, eine sich bewegende Gießform für das Gießgut ausgebildet wird, und eine Kühleinrichtung insbesondere zur Kühlung der Kühlblöcke. Die Kühleinrichtung weist separate Kühlzonen mit jeweils zumindest einer Kühldüse auf, wobei die Kühlzonen entlang der Transportrichtung und/oder quer zur Transportrichtung einzeln ansteuerbar sind, um ein Öffnen bzw. Schließen der Kühldüsen einzustellen.
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In gleicher Weise sieht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines Gießguts aus flüssigem Metall vor. Hierbei wird das flüssige Metall in eine sich bewegende Gießform vergossen, die zwischen Kühlblöcken, die an entlang von jeweils zwei gegenüberliegend angeordneten endlosen Umlaufbahnen in einer Transportrichtung bewegten Tragelementen angebracht sind, gebildet ist. Entlang der Transportrichtung und/oder quer zur Transportrichtung werden separate Kühlzonen mit jeweils zumindest einer Kühldüse jeweils einzeln angesteuert, um dadurch die Kühldüsen zu öffnen oder zu schließen.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Transportrichtung, in der die Tragelemente mit den daran angebrachten Kühlblöcken entlang der jeweiligen Führungsschienen und der hierdurch ausgebildeten Umlaufbahnen bewegt werden, gleichbedeutend mit der Gießrichtung, in der das flüssige Metall in die sich bewegende Gießform, die zwischen den Kühlblöcken in den geraden Abschnitten der gegenüberliegenden horizontalen Umlaufbahnen gebildet wird, vergossen wird.
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Durch die Mehrzahl von an den Tragelementen befestigten Kühlblöcken, die entlang der endlosen horizontalen Umlaufbahnen geführt sind, werden je eine oberen Raupe und eine untere Raupe gebildet. In den geraden Abschnitten der Trums dieser beiden Raupen, die einander gegenüberliegend verlaufen, wird die sich bewegende Gießform ausgebildet, innerhalb der ein Gießgut erzeugt wird.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Kühleinrichtung separate Kühlzonen mit jeweils zumindest einer Kühldüse aufweist, die einzeln angesteuert werden können. Hierdurch ist es möglich, eine resultierende Kühlung der Kühlblöcke und damit des in der sich bewegenden Gießform erzeugten Gießguts gezielt z.B. in Abhängigkeit von der gewählten Gießbreite und/oder des vergossenen Materialtyps einzustellen. Beispielsweise können - ausgehend von einer Ausgangsbetriebsposition, in der alle Kühldüsen geöffnet sind - Kühldüsen in einem Randbereich quer zur Transport- bzw. Gießrichtung gezielt geschlossen werden, um die resultierende Kühlung auf eine schmalere Gießbreite anzupassen. Ergänzend und/oder alternativ kann vorgesehen sein, dass ausgehend von der Ausgangsbetriebsposition ausgewählte Kühlzonen und deren Kühldüsen entlang der Transport- bzw. Gießrichtung geschlossen werden, um die resultierende Kühlwirkung in Gießrichtung zu reduzieren und dadurch eine Anpassung an einen bestimmten Prozessparameter, insbesondere den Metalltyp, eine vorbestimmte Metallsorte oder Metall-Legierung, die in die sich bewegende Gießform vergossen wird, die Gießbreite, Gießgeschwindigkeit oder das Gießprofil zu erreichen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung mit ihren Kühldüsen derart angeordnet ist, dass ein durch die Kühldüsen ausgebrachtes Kühlmedium unmittelbar auf die Kühlblöcke einwirkt. Dies ist sowohl für die Kühlblöcke der oberen Raupe und/oder der unteren Raupe möglich. Beispielsweise kann eine Kühleinrichtung oberhalb eines oberen Trums der oberen Raupe und/oder unterhalb eines unteren Trums der unteren Raupe angeordnet sein, so dass ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser unter Druck, durch die Kühldüsen unmittelbar auf eine Oberfläche der Kühlblöcke ausgebracht bzw. gespritzt wird. Ergänzend und/oder alternativ kann zumindest eine Kühleinrichtung in einem Zwischenraum, der zwischen den Trums der oberen bzw. unteren Raupe angeordnet bzw. aufgenommen sein, wobei dann ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser unter Druck, durch die Kühldüsen auf eine Rückseite der Kühlblöcke gespritzt wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung mit ihren zugehörigen Kühlzonen mehrteilig ausgebildet ist. Durch diese Mehrteiligkeit der Kühlzonen ist vorteilhaft eine Anpassung an die Kühlblöcke möglich, die bestimmungsgemäß zu kühlen sind.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, mittels der die einzelnen Kühldüsen in den jeweiligen Kühlzonen angesteuert werden können. Zweckmäßigerweise kann in einem Speicher dieser Steuerungseinrichtung ein vorbestimmtes Kühlmodell hinterlegt bzw. abgespeichert sein, wobei auf Grundlage dieses Kühlmodells eine Ansteuerung der Düsen erfolgt. In dieser Weise wird eine Temperaturführung des Gießguts innerhalb der Gießform automatisch beeinflusst, wodurch sowohl die Produktqualität als auch die Wirtschaftlichkeit optimiert werden. Insbesondere erübrigt sich durch eine solche automatische Temperaturführung die Notwendigkeit einer manuellen Einstellung z.B. per Handrad, wie dies bei herkömmlichen Raupengießmaschinen noch erforderlich ist.
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Eine präzise Anpassung an zumindest einen vorbestimmten Prozessparameter, insbesondere den Metalltyp, eine vorbestimmte Metalllegierung, die Gießbreite, Gießgeschwindigkeit oder das Gießprofil lässt sich nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch dadurch erreichen, dass in Teilbereichen der Kühleinrichtung jede Kühldüse einzeln angesteuert wird. Dies kann mittels der vorstehend genannten Steuerungseinrichtung realisiert werden.
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Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Kühleinrichtung und deren Kühlzonen, die Teil einer erfindungsgemäßen Raupengießmaschine sind,
- 2-4 Draufsichten auf die Kühleinrichtung von 1, in möglichen Betriebszuständen,
- 5 eine Seitenansicht von zwei Führungsschienen, mit denen zwei gegenüberliegend angeordnete endlose Umlaufbahnen für eine erfindungsgemäße Raupengießmaschine gebildet werden, und
- 6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Raupengießmaschine, deren endlose Umlaufbahnen durch die Führungsschienen gemäß 5 gebildet sind und bei der eine Kühleinrichtung nach einer der 1-4 eingesetzt wird.
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Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Raupengießmaschine 10 und deren Komponenten erläutert, die zum Herstellen eines Gießguts 11 (vgl. 6) aus flüssigem Metall, insbesondere aus Aluminium, dient. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die in der Zeichnung dargestellten Figuren lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab gezeigt sind.
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Die Raupengießmaschine 10 weist zumindest eine Kühleinrichtung 20 auf, die separate Kühlzonen 22 mit jeweils einer Mehrzahl von Kühldüsen 23 umfasst. Eine prinzipiell vereinfachte Draufsicht auf eine solche Kühleinrichtung 20 ist in der 1 dargestellt. Bevor auf Einzelheiten dieser Kühleinrichtung 20, die Teil der Raupengießmaschine 10 ist, eingegangen wird, wird zunächst der strukturelle Aufbau einer solchen Raupengießmaschine 10 erläutert.
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5 zeigt eine Seitenansicht von zwei Führungsschienen 12, mit denen zwei gegenüberliegend angeordnete endlose horizontale Umlaufbahnen U für die Raupengießmaschine 10 gebildet werden. Hierbei sind entlang jeder Führungsschiene 12 jeweils eine Mehrzahl von Tragelementen 14 mit daran angebrachten Kühlblöcken 16 geführt, derart, dass sich eine durchgehende Kette von Tragelementen 14 bildet, die in einer Transportrichtung T entlang der Führungsschienen 16 bewegt bzw. transportiert wird. Zur Veranschaulichung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung sind in der 5 an den beiden Führungsschienen 12 jeweils nur zwei Tragelemente 14 mit daran angebrachten Kühlblöcken 16 gezeigt.
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5 verdeutlicht, dass zwischen den Kühlblöcken 16, die in den geraden Abschnitten der durch die Führungsschienen 12 gebildeten Umlaufbahnen U in Gegenüberstellung gelangen, eine Gießform 18 ausgebildet wird. In Anbetracht der Transportrichtung T der Tragelemente 14 entlang der Führungsschienen 12 handelt es sich bei dieser Gießform 15 um eine sich in der Transportrichtung T bewegende Gießform.
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6 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Raupengießmaschine 10. Die Raupengießmaschine 10 weist eine obere Raupe 10.1 und eine untere Raupe 10.2 auf, die - wie vorstehend bereits erläutert - jeweils aus einer Mehrzahl von Tragelementen 14 und daran befestigten Kühlblöcken 16 gebildet sind, die entlang der durch die Führungsschienen 14 gebildeten Umlaufbahnen U in der Transportrichtung T bewegt werden. Der Antrieb der Raupen 10.1, 10.2 erfolgt jeweils über Antriebsräder 13, die eine Bewegung der Tragelemente 14 und der daran befestigten Kühlblöcke 16 um die Umlaufbahnen U sicherstellen. Mittels einer Gießdüse 19, die länglich ausgebildet ist und mit ihrem Auslauf in die Gießform 18 hineinragt, wird flüssiges Metall (z.B. Aluminium, oder eine Aluminium-Legierung) in die bewegte Gießform 18 hinein vergossen. Durch Erstarren des Metalls innerhalb der Gießform 18 wird ein Gießgut 11 erzeugt, das - im rechten Bildbereich von 6 angedeutet - stromabwärts der Raupen 10.1, 10.2 aus dem Gießspalt 18 austritt und dann einer (nicht gezeigten) Bearbeitung zugeführt wird.
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Die Raupengießmaschine 10 umfasst zumindest eine Kühleinrichtung 20, mittels der z.B. die Kühlblöcke 16, die an den Tragelementen 14 befestigt sind und entlang der durch die Führungsschienen 14 ausgebildeten Umlaufbahnen U angrenzend zur Gießform 18 in der Transportrichtung T umlaufen, gekühlt werden können. Mittels geeigneter (nicht gezeigter) Halterungen sind Kühleinrichtungen 20 sowohl oberhalb des oberen Trums der oberen Raupe 10.1, als auch unterhalb des unteren Trums der unteren Raupe 10.2 angeordnet (vgl. 6). Durch diese Kühleinrichtungen 20 kann mit den zugehörigen Kühldüsen 23 z.B. Wasser unter Druck unmittelbar auf die Kühlblöcke 16 gespritzt werden, was in der 6 durch entsprechende Pfeile symbolisiert ist.
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Die Kühleinrichtungen 20 sind in der Darstellung von 6 lediglich vereinfacht jeweils durch Rechtecke symbolisiert.
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Die Raupengießmaschine 10 umfasst eine Steuerungseinrichtung 26 (vgl. 6), mittels der die Kühldüsen 23 einer oder mehrerer Kühleinrichtung(en) 20 geeignet angesteuert werden können, um die resultierende Kühlleistung einzustellen. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung 26 signaltechnisch z.B. mit einer Pumpeinrichtung verbunden sein. Diese Steuerungseinrichtung ist in der 6 lediglich symbolisch in Form eines Rechtecks dargestellt.
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Über eine (nicht gezeigte) Rückführungseinrichtung ist für die Ausführungsform von 6 gewährleistet, dass das durch die Kühldüsen 23 ausgebrachte Kühlmedium, nachdem es von den Kühlblöcken 16 abgeprallt ist bzw. - bei Verwendung von Wasser - davon abgetropft ist, geeignet aufgefangen wird und in einen (nicht gezeigten) Wasserhaushalt der Raupengießmaschine 10 rückgeführt wird.
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Die in 1 gezeigte Kühleinrichtung 20 kann Teil der Raupengießmaschine 10 von 6 sein, wobei in der 1 die Transportrichtung T ebenfalls durch einen Pfeil symbolisiert ist. Die Kühleinrichtung 20 weist eine Mehrzahl von separaten Kühlzonen 22 auf. Innerhalb einer Kühlzone 22 sind drei Kühldüsen 23 (vereinfacht durch Kreise symbolisiert) nebeneinander angeordnet, wobei in der Darstellung von 1, im Bildbereich rechts oben, eine Kühlzone 22 zur Veranschaulichung einzeln herausgezogen gezeigt ist.
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Die Kühlzonen 22 der Kühleinrichtung 20 sind in Form einer Matrix angeordnet. Im Einzelnen sind - in der Transportrichtung T gesehen - insgesamt vier Kühlzonen 22 (mit jeweils drei nebeneinander angeordneten Kühldüsen 23) vorgesehen. Über der Breite der Gießform 18, d.h. in einer Richtung quer zur Transportrichtung T, sind bei der Ausführungsform von 1 insgesamt acht Kühlzonen 22 vorgesehen. Diesbezüglich versteht sich, dass die besagte Matrix für die Kühleinrichtung 20 auch eine von der Darstellung in 1 abweichende Anzahl an Kühlzonen 22 bzw. Kühldüsen 23 aufweisen kann.
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Wie vorstehend an anderer Stelle bereits erläutert, kann für die Erfindung vorgesehen sein, dass aus den Kühldüsen 23 z.B. Wasser unter Druck auf die Kühlblöcke 16 gespritzt wird.
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In der 1 ist die Kühleinrichtung 20 in einer Ausgangsbetriebsposition gezeigt, in der alle der Kühldüsen 23 geöffnet sind. Ausgehend von dieser Ausgangsbetriebsposition ist es möglich, einige dieser Kühldüsen 23 durch eine Ansteuerung mittels der Steuerungseinrichtung 26 gezielt zu schließen, was zu einer entsprechend reduzierten Kühlleistung führt und nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert ist.
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Die Darstellung von 2 veranschaulicht, dass hier Kühldüsen in einem Randbereich R der Gießform 18 geschlossen sind, was durch eine Schraffur dieser Kühldüsen symbolisiert und durch das Bezugszeichen „23z“ bezeichnet ist. Die übrigen Kühldüsen, die weiterhin offen sind und aus denen somit ein Kühlmedium ausgebracht wird, sind in der Darstellung von 2 nicht schraffiert und mit dem Bezugszeichen „23a“ versehen. Wie ersichtlich, sind bei der Betriebsposition gemäß 2 die Kühldüsen 23a in einem mittigen Bereich der Gießform 18 entlang der Transportrichtung T alle geöffnet.
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Dadurch, dass in Randbereichen R der Gießform 18 zugehörige Kühldüsen 23 wie erläutert gezielt geöffnet oder geschlossen werden können, kann die Kühlung für das Gießgut 11 auf unterschiedliche Gießbreiten angepasst werden, wobei eine Energieeinsparung durch eine entsprechende Pumpenregelung erzielt wird. Beispielsweise wird für schmalere Gießbreiten, wenn wie erläutert Kühldüsen 23z in den Randbereichen R der Gießform 18 geschlossen sind, weniger Wasser über der Breite der Gießform 18 benötigt. Hierbei ist es auch möglich, eine Beeinflussung des Gießprofils durch gezieltes Schalten einzelner Kühlzonen (d.h. Öffnen oder Schließen von zugehörigen Kühldüsen 23) zu erreichen. Zur Beeinflussung des Gießprofils kann es aber auch notwendig sein, randseitige Zonen der Gießform 18 weniger oder gar nicht zu kühlen, um sogenannte „kalte Schultern“ gezielt zu vermeiden.
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Die 3 veranschaulicht eine weitere mögliche Betriebsposition für die Kühleinrichtung 20. Hierbei sind die Kühldüsen in ausgewählten Kühlzonen 22 über der gesamten Breite der Gießform 18, d.h. quer zur Transportrichtung T, geschlossen, was durch eine Schraffur der zugehörigen Kreissymbole diese Kühldüsen symbolisiert und durch das Bezugszeichen „23z“ angedeutet ist. In der Transportrichtung T gesehen werden somit durch eine Ansteuerung mittels der Steuerungseinrichtung 26 ausgewählte Kühldüsen 23z geschlossen, was in diesen Bereichen der Gießform 18 zu einer reduzierten Kühlleistung führt. Hierdurch kann die Temperatur des Gießgutes 11 und somit auch die Gießgeschwindigkeit gezielt beeinflusst werden. Anders ausgedrückt, kann durch eine solche „Querabschaltung“ in Form eines Schließens von Kühldüsen 23z über der gesamten Breite der Gießform 18 quer zur Transportrichtung T der Temperaturverlauf in dem Gießgut 11 gezielt beeinflusst werden. Im Vergleich zu einer Änderung der Gießgeschwindigkeit kann durch eine solche Temperaturanpassung besser auf das Gießgut 11 bzw. das hieraus gebildete Band reagiert werden, wodurch z.B. Buckel oder Risse für das Gießgut 11 vermieden werden können.
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Die in der 4 dargestellte Betriebsposition entspricht einer Kombination der Betriebspositionen von 2 und 3. Hierbei werden Kühldüsen 23z durch eine geeignete Ansteuerung mittels der Steuerungseinrichtung 26 sowohl über der Breite der Gießform 18 (d.h. quer zur Transportrichtung T) als auch entlang der Transportrichtung T geschlossen. Die verbleibenden offenen Kühldüsen sind in der Darstellung von 4 nicht schraffiert gezeigt und exemplarisch mit dem Bezugszeichen „23a“ versehen.
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Durch die vorstehend erläuterte Ansteuerung der Kühlzonen 22, mit der ausgewählte Kühldüsen geöffnet (23a) oder geschlossen (23z) werden, kann in den zugeordneten Bereichen der Gießform 18 entlang der Transportrichtung T und/oder quer dazu eine gezielte Kühlleistung eingestellt werden.
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Eine vorteilhafte Automatisierung des Herstellungsprozesses kann dadurch erreicht werden, dass in einem Speicher der Steuerungseinrichtung 26 ein Kühlmodell hinterlegt ist. Auf Grundlage dieses Modells kann die Temperaturführung und das Profil des erzeugten Gießguts 11 beeinflusst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Raupengießmaschine
- 10.1
- obere Raupe
- 10.2
- untere Raupe
- 11
- Gießgut
- 12
- Führungsschienen
- 13
- Antriebsrad
- 14
- Tragelement
- 16
- Kühlblock
- 18
- Gießform
- 19
- Gießdüse
- 20
- Kühleinrichtung
- 22
- Kühlzone
- 23
- Kühldüsen
- 23a
- geöffnete Kühldüsen
- 23z
- geschlossene Kühldüsen
- 24
- Zwischenraum
- 25
- Zwischenraum
- 26
- Steuerungseinrichtung
- R
- Randbereich
- T
- Transportrichtung/Gießrichtung
- U
- Umlaufbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1704005 B1 [0002]
- WO 9527145 [0002]
- EP 0873211 B2 [0003]
- WO 9726100 [0003]
