DE212021000422U1

DE212021000422U1 - Direktkühl-Giessformsystem

Info

Publication number: DE212021000422U1
Application number: DE212021000422.9U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: JP2023535184A; EP4185419A1; KR20230004813A; BR112022022196A2; MX2023000885A; CA3183892A1; WO2022020248A1; CN115697585A; US20230219130A1

Abstract

Direktkühlgießformsystem umfassend:
eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; und
einen Kühlmittelbalken, der mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse beweglich ist.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Application Nr. 62/705,915 , eingereicht am 22. Juli 2020 mit dem Titel DIRECT CHILL CASTING MOLD SYSTEM, und der U.S. Provisional Application Nr. 62/200,798 , eingereicht am 30. März 2021 mit dem Titel DIRECT CHILL CASTING MOLD SYSTEM, die beide hiermit in ihren Gesamtheiten im Bezug aufgenommen werden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung bezieht sich auf das Gießen von Metallen und insbesondere auf Gießformsysteme für Gießsysteme.
HINTERGRUND
Ein Direktkühl (DC)-Gießprozess ist ein halbkontinuierlicher Prozess zum Herstellen von festen Metallblöcken (zum Beispiel Aluminiumlegierungsblöcken) aus flüssiger Schmelze. In dem DC-Gießprozess wird flüssige Schmelze anfänglich in einer flachen bodenlosen Form abgekühlt, deren Hohlraumform auf dem gewünschten Querschnitt des Blocks beruht. Anfänglich dichtet ein Bodenblock den Formhohlraum von der Unterseite her ab. Während des Gießprozesses wird die flüssige Schmelze von der oberen Seite her in die Form gegossen, und wird der Bodenblock in einen Kühlmittelvorhang (zum Beispiel Kühlwasser) abgesenkt, der das Metall in der Peripherie weiter abkühlt, was in einer verfestigten Schale resultiert, die einen flüssigen Sumpf hält. Die Abwärtsbewegung des Bodenblocks folgt einem spezifischen Gießgeschwindigkeitsprofil. Nach dem anfänglichen Hochfahren der Gießgeschwindigkeit geht das Gießen in einem Dauerzustand weiter, währenddessen sich die thermischen und Verfestigungsprofile mit der Zeit nicht verändern.
Beim Dauerzustandsgießen gibt es zwei verschiedene Kühlbereiche - einen primären Kühlbereich und einen sekundären Kühlbereich. Das anfängliche Kühlen an der Peripherie des Blocks in der Form ist als der primäre Bereich bekannt. In dem primären Kühlbereich ist die Wärmeextraktionsrate von der Schmelze an dem ersten Kontaktpunkt sehr hoch, weil die Schmelze mit der wassergekühlten Form in direktem Kontakt steht. Aber nach der Bildung dieser anfänglich verfestigten Schale bildet sich ein Luftspalt an der Form/Blockgrenze aufgrund von Verfestigungsschrumpf. Dieser Luftspalt führt zu einem Abfall in der Wärmetransferrate innerhalb des Formbereichs, und in dem primären Kühlbereich kann ein partielles Wiederschmelzen der festgewordenen Schale aufgrund dieses Abfalls in der Wärmetransferrate resultieren.
Nach dem Austritt aus der Form geht der festgewordene Block in einen sekundären Kühlbereich, wo er durch direktes Auftreffen von Kühlmittel auf dem Umfang des Blocks weiter gekühlt wird. In dem sekundären Kühlbereich beruht das Kühlen des Blocks auf Siedehitzetransfer, da das Kühlmittel mit der heißen Blockoberfläche in direktem Kontakt steht. Basierend auf den Kühlbedingungen wird der Großteil der Kühlung (95% der Gesamtheit) durch das sekundäre Kühlen erzielt.
ZUSAMMENFASSUNG
Durch dieses Patent abgedeckte Ausführungen sind durch die folgenden Ansprüche definiert, nicht diese Zusammenfassung. Diese Zusammenfassung ist ein allgemeiner Überblick verschiedener Ausführungen und führt einige der Konzepte ein, die unten in dem Abschnitt der Detaillierten Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung dient nicht dazu, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch dient sie dazu, isoliert benutzt zu werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu bestimmen. Der Gegenstand sollte in Bezug auf geeignete Abschnitte der gesamten Beschreibung dieses Patents, beliebiger oder aller Zeichnungen und jeden Anspruch verstanden werden.
Gemäß bestimmten Ausführungen enthält ein Direktkühl-Gießformsystem eine Form und einen Kühlmittelbalken. Die Form definiert einen Gießhohlraum mit einer Gießachse. Der Kühlmittelbalken enthält mehrere Düsen und ist konfiguriert, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu verteilen, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. In verschiedenen Aspekten ist der Kühlmittelbalken relativ zur Gießachse (zum Beispiel linear, drehend, etc.) beweglich.
Gemäß einigen Ausführungen enthält ein Direktkühl-Gießformsystem eine Form, die einen Gießhohlraum mit einer Gießachse definiert. Das Direktkühl-Gießformsystem enthält auch einen Kühlmittelbalken mit mehreren Düsen. Der Kühlmittelbalken ist konfiguriert, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie Umfang eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. In bestimmten Ausführungen ist ein Winkel zumindest einer Düse der mehreren Düsen relativ zur Gießachse einstellbar.
Gemäß verschiedenen Ausführungen enthält ein Direktkühl-Gießformsystem eine Form, einen ersten Kühlmittelbalken und einen zweiten Kühlmittelbalken. Die Form definiert einen Gießhohlraum mit einer Gießachse. Der erste Kühlmittelbalken befindet sich stromab von der Form und enthält mehrere erste Düsen. Der erste Kühlmittelbalken ist konfiguriert, um über die mehreren ersten Düsen ein Kühlmittel auf die Peripherie eines Produkts zu verteilen, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. Der zweite Kühlmittelbalken befindet sich stromab von der Form und enthält mehrere zweite Düsen. Der zweite Kühlmittelbalken ist konfiguriert, um das Kühlmittel über die mehreren zweiten Düsen auf die Peripherie des Metallprodukts zu verteilen, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. In bestimmten Ausführungen ist der erste Kühlmittelbalken in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse fixiert und ist der zweite Kühlmittelbalken in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse einstellbar.
Gemäß einigen Ausführungen enthält ein Direktkühl-Gießformsystem eine Form und einen Kühlmittelbalken. Die Form definiert einen Gießhohlraum mit einer Gießachse, und die Form ist in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar, sodass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist. Der Kühlmittelbalken enthält mehrere Düsen, und der Kühlmittelbalken ist konfiguriert, um über die mehreren Düsen ein Kühlmittel auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu verteilen, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. In verschiedenen Aspekten ist der Kühlmittelbalken relativ zur Gießachse beweglich.
Verschiedene beschriebene Implementationen können zusätzliche System, Verfahren, Merkmale und Vorteile enthalten, die hierin nicht notwendigerweise ausdrücklich offenbart sein können, aber einem Fachkundigen bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden. Alle solche Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile sollen innerhalb der vorliegenden Offenbarung enthalten sein und durch die beigefügten Ansprüche geschützt sein.
Figurenliste
Die Beschreibung bezieht sich auf die folgenden beigefügten Figuren, in der die Benutzung gleicher Bezugszahlen in verschiedenen Figuren dazu dient, gleiche oder analoge Komponenten zu illustrieren.

1 ist ein Schema eines Metallgießsystems gemäß Ausführungen.
2 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Gießformsystems gemäß Ausführungen.
3 ist eine untere Perspektivansicht eines Abschnitts eines Kühlmittelbalkens des Gießformsystems von 2.
4 ist eine Schnittansicht des Kühlmittelbalkens von 2 entlang Linie 4-4 in 3.
5 ist eine Schnittansicht des Kühlmittelbalkens von 2 entlang Linie 5-5 in 3.
6A ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Gießformsystems gemäß Ausführungen in einer Startposition.
6B ist eine Schnittansicht des Abschnitts des Gießformsystems von 6A in einer Übergangsposition.
6C ist eine Schnittansicht des Abschnitts des Gießformsystems von 6A in einer Laufposition.
7 ist eine obere Ansicht eines Gießformsystems für ein Gießsystem gemäß Ausführungen während eines Gießstarts.
8 ist eine obere Ansicht des Gießformsystems von 7 während Dauerzustand-Gießens.
9 ist eine obere Perspektivansicht eines Gießformsystems für ein Gießsystem gemäß Ausführungen.
10 ist eine untere Perspektivansicht des Gießformsystems von 9.
11 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts des Gießformsystems von 9.
12 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Gießformsystems von 9.
13 ist eine andere Schnittansicht eines Abschnitts des Gießformsystems von 9.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der Gegenstand von Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wird hier spezifisch beschrieben, um vorgeschriebene Anforderungen zu erfüllen, aber diese Beschreibung dient nicht notwendigerweise dazu, den Umfang der Ansprüche einzuschränken. Der beanspruchte Gegenstand kann auch in anderen Weisen verkörpert werden, kann verschiedene Elemente oder Schritte enthalten und kann in Verbindung mit anderen existierenden oder künftigen Technologien benutzt werden. Die Beschreibung sollte nicht so interpretiert werden, dass sie eine bestimmte Reihenfolge oder Anordnung unter oder zwischen verschiedenen Schritten oder Elementen impliziert, außer dann, wenn die Reihenfolge einzelner Schritte oder die Anordnung von Elementen ausdrücklich beschrieben ist. Richtungsbezüge wie etwa „oben“, „unten“, „Decke“, „Boden“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“, „seitlich“, „längs“, „vorne“ und „hinten“ sollen sich, unter anderem, auf die Orientierung beziehen, wie sie in der Figur (oder den Figuren) illustriert und beschrieben ist, auf die sich die Komponenten und Richtungen beziehen.
Hierin werden Gießformsysteme für DC-Gießsysteme beschrieben. Während die hierin beschriebenen Gießformsysteme mit einem beliebigen Metall verwendet werden können, können sie mit Aluminium besonders nützlich sein. Die hierin beschriebenen Gießformsysteme enthalten jeweils eine Form und zumindest einen Kühlmittelbalken.
Die Form begrenzt einen Gießhohlraum mit einer Gießachse, entlang der das Metall bewegt wird, wenn es zu einem verfestigten Produkt gegossen wird. In einigen Fällen kann die Form intern gekühlt sein. In verschiedenen Beispielen ist die Form in einer oder mehr Richtungen, die nicht parallel zur Gießachse sind, einstellbar (nachfolgend als „Einstellrichtungen“ bezeichnet). In einigen Beispielen sind die eine oder mehr Einstellrichtungen im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse, sodass eine Abmessung der Form (und insofern eine Abmessung des Gießprodukts) nach Wunsch eingestellt werden kann. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann, in einem vertikalen Gießsystem, die Form in einer horizontalen Richtung einstellbar sein.
Der zumindest eine Kühlmittelbalken befindet sich stromab von der Form und enthält mehrere Düsen. Während des Gießprozesses spendet der zumindest eine Kühlmittelbalken ein Kühlmittel, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wasser, über die mehreren Düsen auf eine Peripherie des Metallprodukts, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist. In einigen Ausführungen ist zumindest eine der mehreren Düsen mit einem schrägen oder anderweitig nicht-null (oder nicht parallelen) Winkel relativ zu einer Achse des Kühlmittelbalkens angeordnet, obwohl es in anderen Beispielen nicht erforderlich ist. In verschiedenen Beispielen kann die Achse von zumindest einer der mehreren Düsen relativ zur Achse des Kühlmittelbalkens einstellbar sein. Der hierin benutzte Begriff „nicht-null“ Winkel ist einer, der in Bezug auf eine bestimmte Achse nicht parallel ist.
In verschiedenen Ausführungen ist der zumindest eine Kühlmittelbalken relativ zur Gießachse beweglich. In verschiedenen Ausführungen ist der zumindest eine Kühlmittelbalken linear einstellbar. Zusätzlich oder alternativ ist der zumindest eine Kühlmittelbalken um eine Schwenkachse herum schwenkbar oder drehbar, die zur Gießachse nicht parallel ist. In bestimmten Fällen kann die Schwenkachse im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse sein, obwohl dies in anderen Beispielen nicht erforderlich ist. In anderen Beispielen kann der zumindest eine Kühlmittelbalken nach Wunsch relativ zur Gießachse über zusätzliche oder alternative Bewegungen beweglich sein. In bestimmten Ausführungen ist der zumindest eine Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse einstellbar, sodass die Achse von zumindest einer der mehreren Düsen einstellbar ist. In bestimmten Ausführungen ist der zumindest eine Kühlmittelbalken zwischen einer Startposition, einer Übergangsposition und einer Laufposition beweglich. In einigen Fällen hat, in der Startposition, zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen ersten Abstand von der Gießachse; hat, in der Übergangsposition, die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen zweiten Abstand von der Gießachse, der kleiner ist als der erste Abstand; und hat, in der Laufposition, die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen dritten Abstand von der Gießachse, der kleiner als der zweite Abstand ist.
In einigen optionalen Ausführungen können mehr als ein Kühlmittelbalken, wie etwa zwei Kühlmittelbalken, mit dem Gießformsystem angewendet werden. Die Kühlmittelbalken können in verschiedenen Positionen relativ zueinander und relativ zu der Form entlang der Gießachse nach Wunsch angeordnet werden (zum Beispiel kann sich ein Kühlmittelbalken stromab von der Form und stromauf von einem anderen Kühlmittelbalken befinden, kann sich stromab von der Form und einem anderen Kühlmittelbalken befinden, etc.). In bestimmten Ausführungen mit mehr als einem Kühlmittelbalken kann zumindest eine Charakteristik eines Kühlmittelbalkens optional von dem anderen Kühlmittelbalken verschieden sein. Die zumindest eine Charakteristik kann nach Wunsch enthalten, ist aber nicht beschränkt auf, eine Anzahl der Düsen, ein Muster oder eine Anordnung der Düsen, einen Druck, mit dem die Düsen das Kühlmittel spenden, einen Winkel von einer oder mehreren der Düsen relativ zur Achse des Kühlmittelbalkens und/oder der Gießachse, eine Bewegung relativ zur Gießachse, ein Oberflächenprofil, das zu der Gießachse weist, Kombinationen davon oder anderen verschiedenen Charakteristiken. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Kühlmittelbalken in der Einstellrichtung einstellbar sein, während der andere Kühlmittelbalken in der Einstellrichtung fest (nicht einstellbar) ist. Als anderes nicht einschränkendes Beispiel kann ein Kühlmittelbalken mehrere Düsen haben, wobei jede Düse im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse angeordnet ist, während der andere Kühlmittelbalken mehrere Düsen haben kann, wo jede Düse mit einem schrägen (oder anderweitigen nicht-null oder nicht-parallelen) Winkel relativ zu der Gießachse angeordnet ist. Als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann ein Kühlmittelbalken ein im Wesentlichen planares Oberflächenprofil haben, das zu der Gießachse weist, während der andere Kühlmittelbalken ein nicht-planares Oberflächenprofil haben kann, das zu der Gießachse weist. Als anderes nicht einschränkendes Beispiel kann ein Kühlmittelbalken das Kühlmittel mit einem ersten Druck spenden und kann der andere Kühlmittelbalken das Kühlmittel mit einem zweiten Druck spenden, der kleiner ist als der erste Druck. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Kühlmittelbalken das Kühlmittel mit einem Gas und/oder einem superkritischen Fluid spenden, während der andere Kühlmittelbalken nur das Kühlmittel spenden braucht. Verschiedene andere Charakteristiken können zwischen zwei oder mehr Kühlmittelstäben nach Wunsch verändert werden. In anderen Ausführungen brauchen die Charakteristiken zwischen zwei und mehr Kühlmittelstäben nicht verändert werden.
Das hierin beschriebene Gießformsystem kann im Vergleich zu existierenden Formsystemen für eine verbesserte Kühlung sorgen, und die verbesserte Kühlung kann erlauben, dass, im Vergleich zu existierenden Gießsystemen, das gesamte Gießsystem mit einer höheren Geschwindigkeit gießt ohne Ausblut- und/oder anderen Defekten in dem Block. Die verbesserte Geschwindigkeit kann erlauben, dass, im Vergleich zu existierenden Gießsystemen, mehr Metall in einer gegebenen Zeitspanne gegossen wird und/oder einer kürzeren gesamten Prozesszeit für eine gegebene Metallmenge im Vergleich zu existierenden Gießsystemen. In einigen Beispielen kann das Gießformsystem optional schnellere Gießgeschwindigkeiten erlauben, indem zwei oder mehr Lagen von Kühlmittelströmen bereitgestellt werden, die Kühlkeime sicherstellen können, indem sie für eine bessere Kühlkapazität sorgen, ohne zu einem Filmkühlen abzubrechen. In einigen nicht einschränkenden Beispiel kann das Gießformsystem Gießgeschwindigkeiten von wenigstens 60 mm pro Minute erlauben, wie etwa 70 mm pro Minute, wie etwa wenigstens 75 mm pro Minute, wie etwa wenigstens 80 mm pro Minute, wie etwa wenigstens 85 mm pro Minute.
Das hierin beschriebene Gießformsystem kann auch Blöcke mit verbesserten Eigenschaften bereitstellen. Als ein nicht ein nicht einschränkendes Beispiel kann das hierin beschriebene Gießformsystem einen Block mit einer verbesserten Gestalt bereitstellen, weil das Gießformsystem die Blockform während des Gießprozesses nach Wunsch einstellen kann, was die Metallmenge reduzieren kann, die andernfalls in existierenden Gießformsystemen verschrottet werden müsste. In verschiedenen Beispielen kann das Gießformsystem auch erlauben, dass mehrere Legierungen an dem gleichen Formsystem gegossen werden, weil die Gestalt der Form für jede Legierung nach Wunsch eingestellt werden kann. In bestimmten Beispielen kann das Gießformsystem auch erlauben, dass Blöcke mit unterschiedlichen Dicken mit der gleichen Form gegossen werden, weil die Gestalt der Form nach Wunsch einstellbar ist. In einigen Ausführungen kann das hierin beschriebene Gießformsystem einen Block mit reduzierter Schalenzone oder nicht detektierbarer Schalenzone bereitstellen.
1 illustriert ein Beispiel eines Direktkühl-(DC)-Gießsystems 100 gemäß verschiedenen Ausführungen. Das DC-Gießsystem 100 enthält allgemein ein Gießformsystem 102 mit einer offenendigen Form 104. Metallschmelze 103 kann durch einen Formeinlass 106 in einen Formhohlraum 105 der Form 104 eingebracht werden und aus einem Formauslass 108 als Block 110 austreten. Der Block 110, der gegossen wird, kann Metall in verschiedenen Verfestigungsstufen enthalten, einschließlich verfestigtem Metall 112, Übergangsmetall 114 und geschmolzenem Metall 116. Insbesondere kann das obere Teil des Blocks 110 das geschmolzene Metall 116 haben, das einen einwärts verjüngten Sumpf innerhalb des Bereichs des verfestigten Metalls 112 des Blocks 110 bildet. Da der Abstand von dem Formauslass 108 (über einen beweglichen Bodenblock 118) zunimmt, kühlt der Kern des Blocks und wird der Bereich des verfestigten Metalls 112 des Blocks fortlaufend dicker, bis ein vollständig fester Gussblock 110 mit einem bestimmten Abstand unterhalb des Formauslasses 108 gebildet ist.
Die Form 104, die innen mit einem Kühlmittel gekühlt werden kann, sodass die Form gekühlte Gießoberflächen hat, sorgt für anfängliches primäres Kühlen des geschmolzenen Metalls und begrenzt und kühlt die Peripherie des geschmolzenen Metalls, um die Bildung des Bereichs von verfestigtem Metall 112 des Blocks 110 zu starten. Das sich abkühlende Metall bewegt sich aus der Form 104 durch den Formauslass 108 entlang einer Gießachse 120 hinaus und weg. Kühlmittelstrahlen 122 werden von der Form 104 auf die Außenoberfläche des Blocks 110 gerichtet, wenn dieser aus der Form 104 austritt, um für eine sekundäre Kühlung zu sorgen, die den Bereich des verfestigten Metalls 112 dicker macht und den Kühlprozess verbessert. Das Kühlmittel kann eine Flüssigkeit sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wasser.
Die 2-5 illustrieren ein Beispiel des Gießformsystems 200 gemäß verschiedenen Ausführungen. In verschiedenen Aspekten kann das Gießformsystem 202 in einem DC-Gießsystem verwendet werden, wie etwa dem DC-Gießsystem 100, und anstelle des Gießformsystems 102. Das Gießformsystem 202 enthält allgemein eine Form 204 und zumindest einen Kühlmittelbalken 226.
Ähnlich der Form 104 enthält auch die Form 204 einen Formeinlass 206 und einen Formauslass 208 und definiert eine Gießachse 220, entlang der sich das Metall während eines Gießprozesses bewegen kann. Während in den 2 bis 5 nur ein Abschnitt des Gießformsystems 202 dargestellt ist, definiert, ähnlich der Form 104, auch die Form 204 einen Formhohlraum 205, der anfänglich während des Gießens das geschmolzene Metall aufnimmt, und sodass die Gießoberflächen 225 der Form 204 für eine primäre Kühlung an der Peripherie des Blocks sorgen können. In bestimmten Beispielen ist die Form 204 eine kontinuierliche Struktur, obwohl in anderen Beispielen die Form 204 auch einen oder mehrere Formunterabschnitte enthalten kann. Die Form 204 kann aus verschiedenen geeigneten Materialien aufgebaut sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Aluminium und/oder Kupfer. In einigen Ausführungen kann zumindest ein Abschnitt der Form 204 hohl sein oder eine innere Kammer definieren, sodass die Form 204 mit einem Kühlmittel innen gekühlt werden kann und die Gießoberflächen 225 der Form 204 kühlen können. Das Kühlmittel kann verschiedene geeignete Kühlmittel für den Gießprozess sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wasser. In einigen optionalen Fällen wird das zur Kühlung der Form 204 benutzte Kühlmittel zur Form 204 zurückgeführt, ohne dass es zur sekundären Kühlung benutzt wird. In diesen Beispielen kann, wenn das Kühlmittel der Form 204 nicht für die sekundäre Kühlung benutzt wird, die Form 204 im Vergleich zu existierenden Systemen einen reduzierten Kühlmittelbedarf haben und kann die Form 204 dünner sein und/oder kann nach Wunsch eine beliebige Form haben.
In verschiedenen Beispielen ist die Form 204 in einer oder mehreren Einstellrichtungen 231 einstellbar. 2 illustriert ein Beispiel einer Einstellrichtung 231, die im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse 220 ist, sodass die Form 204 in einer Ebene zu der Gießachse 220 hin oder von dieser weg beweglich ist. In verschiedenen Beispielen ist die Form 204 einstellbar, sodass eine Abmessung des Formhohlraums 205 (und insofern eine Abmessung des Blocks) nach Wunsch eingestellt werden kann. Während in 2 nur eine einzige Einstellrichtung dargestellt ist, sollte die Anzahl und/oder Richtung der Einstellrichtungen relativ zu der Gießachse 220 (oder relativ zueinander, wenn es mehr als eine Einstellrichtung 231 gibt) nicht als einschränkend angesehen werden. In Beispielen, in denen die Form 204 mehrere Formsegmente enthält, kann ein Formsegment unabhängig von oder in Verbindung mit zumindest einem anderen Formsegment eingestellt werden. Wie nachfolgend in Bezug auf die 7 und 8 im weiteren Detail diskutiert, ist in verschiedenen Beispielen die Form 204 zwischen einer Startkonfiguration ( 7) und einer Dauerzustand-Konfiguration (8) einstellbar, sodass eine Gestalt des Formhohlraums 205 in der Startkonfiguration von der Gestalt des Formhohlraums 205 in der Dauerzustand-Konfiguration verschieden ist. Die Form 204 kann nach Wunsch durch verschiedene geeignete Aktuatormechanismen oder Vorrichtungen einstellbar sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Elektromotoren, Elektromagnete, Hydraulikaktuatoren, pneumatische Aktuatoren, Kombinationen davon oder andere geeignete Aktuatoren.
In der Ausführung der 2-5 enthält das Gießformsystem 202 einen einzigen Kühlmittelbalken 226. Jedoch sollte die Anzahl von Kühlmittelbalken 226 nicht als einschränkend angesehen werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel und wie unten im näheren Detail diskutiert, illustrieren die 9-13 eine Ausführung eines Gießformsystems 304 mit zwei Kühlmittelbalken. Darüber hinaus kann, wie nachfolgend im näheren Detail diskutiert, in Beispielen mit mehr als einem Kühlmittelbalken 226, jeder Kühlmittelbalken im Wesentlichen der gleiche wie ein anderer Kühlmittelbalken sein oder kann zumindest ein Kühlmittelbalken zumindest eine Charakteristik haben, die sich von einem anderen Kühlmittelbalken unterscheidet.
Der Kühlmittelbalken 226 befindet sich zumindest teilweise stromab von dem Formauslass 208 und ist konfiguriert, um ein Kühlmittel über mehrere Düsen 236 auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form 204 hindurchgetreten ist. In bestimmten Beispielen ist der Kühlmittelbalken 226 relativ zur Form 204 derart positioniert, dass sich zumindest eine der Düsen 236 stromab von der Form 204 befindet. Der Kühlmittelbalken 226 kann nach Wunsch aus verschiedenen geeigneten Materialien aufgebaut sein und kann eine kontinuierliche Struktur sein oder kann einen oder mehr Balkenunterabschnitte enthalten. Der Kühlmittelbalken 226 enthält allgemein ein oberes Ende 228 und ein von dem oberen Ende 228 entgegengesetztes unteres Ende 230, und eine Stangenachse 232 erstreckt sich von dem oberen Ende 228 zum unteren Ende 230. Eine Seite 234 des Kühlmittelbalkens 226 enthält die mehreren Düsen 236, die konfiguriert sind, um während des Gießens ein Kühlmittel auf eine Peripherie des Blocks zu spenden. Wie am besten in den 4 und 5 dargestellt, enthält der Kühlmittelbalken 226 eine Kühlmittelkammer 240, die mit jeder der Düsen 236 in Fluidverbindung steht und konfiguriert ist, um zugeführtes Kühlmittel zu speichern. Das Kühlmittel des Kühlmittelbalkens 226 kann das gleiche sein oder verschieden von dem Kühlmittel, das zum Kühlen der Form 204 benutzt wird. In der Ausführung der 2 bis 5 hat die Seite 234 ein doppelt gestuftes Profil; jedoch kann die Seite 234 nach Wunsch verschiedene Formen oder Profile haben. Als einige nicht einschränkende Beispiele illustrieren die 6A-C ein anderes Beispiel einer Seite mit einem doppelt gestuften Profil und illustrieren die 9-13 Kühlmittelbalken, bei denen die Fläche eben oder einfach gestuft sein kann.
Die in den 2-5 dargestellte Anordnung der Düsen 236 sollte nicht als einschränkend betrachtet werden, und die Düsen 236 können auch nach Wunsch in verschiedenen Anordnungen oder Mustern bereitgestellt werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel illustrieren die 9-13 andere Anordnungen von Düsen an einem Kühlmittelbalken. In einigen Ausführungen können alle der Düsen 236 im Wesentlichen gleich sein (zum Beispiel im Wesentlichen der gleichen Orientierung relativ zu der Balkenachse 232, konfiguriert, um das Kühlmittel mit im Wesentlichen dem gleichen Druck zu spenden, etc.). In anderen Beispielen können, und wie am besten in den 4 und 5 dargestellt, die mehreren Düsen 236 einen oder mehrere Teilsätze 238 von Düsen 236 enthalten, die sich in zumindest einer Charakteristik voneinander unterscheiden. Im Beispiel der 2-5 enthält der Kühlmittelbalken 226 vier Teilsätze 238A-D von Düsen 236, und die Düsen jedes Teilsatzes 238A-D unterscheidet sich von jenen anderer Teilsätze 238 durch die Position auf der Seite 234 relativ zu der Balkenachse 232 und durch einen Winkel, mit dem sie sich relativ zu der Balkenachse 232 erstrecken. In diesem Beispiel befinden sich die Düsen 236 des ersten Teilsatzes 238A an einer ersten Position an der Seite 234 relativ zu der Balkenachse 232 und erstrecken sich mit einem ersten schrägen (oder anderweitig nicht-null) Winkel relativ zu der Balkenachse 232, befinden sich die Düsen 236 des zweiten Teilsatzes 238B an einer zweiten Position an der Seite 234 relativ zu der Balkenachse 232 und erstrecken sich mit einem zweiten schrägen (oder anderweitig nicht-null) Winkel relativ zu der Balkenachse 232, befinden sich die Düsen 236 des dritten Teilsatzes 238 an einer dritten Position an der Seite 234 relativ zu der Balkenachse 232 und erstrecken sich mit einem dritten schrägen (oder anderweitig nicht-null) Winkel relativ zu der Balkenachse 232, und befinden sich die Düsen 236 des vierten Teilsatzes 238D an einer vierten Position an der Seite 234 relativ zu der Balkenachse 232 und erstrecken sich mit einem vierten schrägen (oder anderweitig nicht-null) Winkel relativ zu der Balkenachse 232.
In verschiedenen Ausführungen ist der Kühlmittelbalken 226 relativ zu der Gießachse 220 derart beweglich, dass ein Winkel und/oder eine Position der Düsen 236 relativ zu der Gießachse 220 nach Wunsch eingestellt werden kann. Wenn der Kühlmittelbalken 226 einen oder mehrere Balkenabschnitte enthält, kann ein Balkenabschnitt unabhängig von oder in Verbindung mit einem anderen Balkenabschnitt beweglich sein. Der Kühlmittelbalken 226 kann über die gleichen Aktuatormechanismen oder unterschiedliche Mechanismen als jene einstellbar sein, die zur Steuerung der Form 204 benutzt werden. In bestimmten Ausführungen kann ein Steuergerät oder können Steuergeräte vorgesehen sein, um den Kühlmittelbalken zu steuern. Das Steuergerät oder die Steuergeräte können nach Wunsch verschiedene geeignete Computervorrichtungen sein, mit einem Prozessor und/oder einem Speicher. In solchen Ausführungen kann das Steuergerät oder können die Steuergeräte mit den Aktuatormechanismen oder anderweitig nach Wunsch betriebsmäßig verbunden sein, sodass der Kühlmittelbalken nach Wunsch gesteuert wird. In einigen Ausführungen kann das Steuergerät oder können die Steuergeräte mit einem oder mehreren Sensoren betriebsmäßig verbunden sein, und kann das Steuergerät den Kühlmittelbalken basierend auf von dem oder den Sensoren detektierter Information steuern. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät dazu benutzt werden, andere Aspekte des Gießformsystems zu steuern. Als einige nicht einschränkende Beispiele kann das Steuergerät einen Bodenblock des Systems, einen Winkel des Kühlmittelbalkens, eine Position des Kühlmittelbalkens, eine Gestalt der Form, eine Wasserströmungsrate und/oder anderweitig nach Wunsch steuern. In einigen Ausführungen ist der Kühlmittelbalken 226 in der gleichen oder den gleichen Richtung(en) 231 wie die Form 204 einstellbar, obwohl dies in anderen Beispielen nicht erforderlich sein braucht. Zusätzlich oder alternativ zu einer linearen Beweglichkeit kann der Kühlmittelbalken 226 nach Wunsch verschiedene andere Bewegungsmuster haben. In der Ausführung der 2-5 ist der Kühlmittelbalken 226 um eine Schwenkachse 242 (3) schwenkbar, sodass sowohl die Position als auch der Winkel der Düsen 236 relativ zu der Gießachse 220 nach Wunsch eingestellt werden können. Wie nachfolgend in Bezug auf die 6A-C im näheren Detail diskutiert, kann in einigen Fällen der Kühlmittelbalken 226 zwischen einer Startposition (6A), einer Übergangsposition (6B), und einer Laufposition (6C) beweglich sein. In bestimmten Ausführungen kann der Kühlmittelbalken 226 seitlich einstellbar, schwenkbar, sowohl seitlich einstellbar als auch schwenkbar und/oder anderweitig nach Wunsch beweglich sein.
Während eines Gießprozesses mit dem Gießformsystem 202 wird geschmolzenes Metall über den Formeinlass 206 in den Formhohlraum 205 eingeführt. Die Gießoberfläche 225 der Form 204 sorgt für primäres Kühlen der Metallschmelze, und das Metall tritt als fest werdender Block aus dem Formauslass 208 aus. Der Kühlmittelbalken 226 sorgt für eine sekundäre Kühlung, indem er das Kühlmittel von der Kühlmittelkammer 240 zu den Düsen 236 leitet, sodass die Düsen 236 das Kühlmittel auf die Peripherie des Block 208 spenden. In verschiedenen Ausführungen, die nachfolgend in Bezug auf die 6A-C sowie die 7 und 8 im näheren Detail diskutiert werden, können die Form 204 und der Kühlmittelbalken 226 jeweils (zum Beispiel mittels des Steuergeräts) gesteuert werden, um Stoßwelligkeit (Butt Curl) in dem Block zu reduzieren (oder anderweitig einen Block mit einer gewünschten Gestalt zu versehen). Der Kühlmittelbalken 226 kann auch gesteuert werden, um bei verschiedenen Stufen des Gießprozesses für einen gewünschten Wärmetransfer zu sorgen, während Kühlmittelabprall minimiert wird und das Kühlmittel dazu veranlasst wird, an der Blockfläche als Schicht hinabzulaufen.
6A-C illustrieren ein Beispiel eines Gießformsystems 302 gemäß verschiedenen Ausführungen während eines Gießprozesses. Das Gießformsystem 302 ist im Wesentlichen ähnlich dem Gießformsystem 202, außer dass ein Profil der Seite 234 des Kühlmittelbalkens 32 im Vergleich zu jener, die in den 2-5 dargestellt ist, modifiziert ist. Darüber hinaus kann in dem Gießformsystem 302 die relative Positionierung des Kühlmittelbalkens 326 relativ zu der Form 204 eingestellt werden, sodass die Form 204, im Vergleich zum Gießformsystem 202, mehr vom Kühlmittelbalken 326 überlappt. Wie in diesen Figuren dargestellt, ist der Kühlmittelbalken 326 relativ zur Gießachse 220 schwenkbar, sodass die Position und der Winkel der Düsen 236 relativ zur Gießachse 220 während des Gießens nach Wunsch eingestellt werden kann. In diesem Beispiel liefert der Kühlmittelbalken 326 Kühlmittel in einer Weise, die den Gießprozess mit einer reduzierten Kühlmittelströmung starten kann, und der Kühlmittelbalken kann, über eine erhöhte Kühlmittelströmung und zusätzliche Düsen 236, die Kühlmittel auf den Block richten, das Kühlmittel in gesteuerter Weise vermehren. Während die sich folgende Beschreibung auf eine einzige Düse 236 aus jedem Teilsatz 238A-D der Düsen bezieht, kann jede Düse 236 eines bestimmten Teilsatzes wie beschrieben arbeiten.
6A illustriert das Gießformsystem 302 in einer Startposition. In der Startposition wird der Kühlmittelbalken 236 auf der Schwenkachse 242 derart verschwenkt, dass der Kühlmittelbalken 326 von der Gießachse 220 weggekippt ist, und wird ein einziger Kühlmittel-Strahl 346A von der Düse 236 des Teilsatzes 238A zum Kontakt einer Oberfläche 344 eines Blocks 310 ausgerichtet. In anderen Ausführungen können mehr als eine Düse aber weniger als alle Düsen Kühlmittelstrahlen zum Kontakt der Oberfläche 344 in der Startposition ausrichten. Darüber hinaus kann in anderen Ausführungen die Düse 236 von einem anderen Teilsatz (zum Beispiel dem Teilsatz 238B) den einzigen Kühlmittelstrahl in der Startposition bereitstellen. In bestimmten Ausführungen kann der Kühlmittelbalken 236, der Kühlmittel in der Startposition ausrichtet, beim Start des Gießprozesses in dem Block Stoßwellen reduzieren. In einigen Fällen kann der reduzierte Kühlmitteldruck und/oder das reduzierte Volumen des Kühlmittels die Stoßwellen in dieser Phase reduzieren.
6B illustriert das Gießformsystem 302 in einer Übergangsposition, die eine beliebige Position des Gießformsystems 302 zwischen der Startposition ( 6A) und der Laufposition (6C) ist. Allgemein wird während der Übergangsposition mehr Kühlmittel zugefügt, wenn sich der Block 310 längt und die Gießgeschwindigkeit erhöht wird. In der Übergangsposition wird der Kühlmittelbalken 326 auf der Schwenkachse fortschreitend verschwenkt (sodass er aus dem Blatt der 6A-C herauskommt), sodass der Kühlmittelbalken 326 zu der Gießachse 220 hin verschwenkt wird (und der Abstand zwischen den Düsen 236 und der Gießachse 220 reduziert wird). In bestimmten Ausführungen kann der Kühlmittelbalken 326 kontinuierlich oder nach Wunsch mit vorbestimmten Intervallen verschwenkt werden. Wenn der Schwenkwinkel zunimmt, nimmt der Abstand zwischen der Gießachse 220 und jeder Düse 236 fortschreitend ab. Wenn der Schwenkwinkel vergrößert wird, kontaktiert der Strahl 346A die Oberfläche 244 an dem Block 310 höher und erlaubt, dass ein anderer Strahl 346B des Kühlmittels von der Düse 236 des Teilsatzes 238B die Oberfläche 344 des Blocks 310 kontaktiert und hierdurch mehr Wärme von dem Block 310 extrahiert. Der Kühlmittelbalken 326 kann weiter schwenken, sodass die Strahlen 346 auf der Oberfläche 344 weiter höher steigen und zusätzliche Strahlen 346C-D (von den Düsen 236 der jeweiligen Teilsätze 238A-D) die Oberfläche 344 kontaktieren und für zusätzliche Wärmeextraktion sorgen. Die Reihenfolge oder Sequenz der Strahlen 346, die den Block 310 kontaktieren, sollten nicht als einschränkend betrachtet werden, da die Reihenfolge von der Position einer bestimmten Düse 236 auf der Seite 234 des Kühlmittelbalkens 326 und/oder vom Winkel einer bestimmten Düse 236 relativ zur Balkenachse 232 abhängig sein kann. In verschiedenen Beispielen wird der Kühlmitteldruck und/oder das Volumen des Kühlmittels erhöht, wenn der Schwenkwinkel in der Übergangsposition zunimmt. In einigen Beispielen kann das Erhöhen des Kühlmitteldrucks und/oder Volumens das Aktivieren von Ventilen oder anderen Strömungssteuermechanismen beinhalten, sodass zusätzliche Düsen 236 aktiviert werden. In bestimmten Aspekten nimmt der Schwenkwinkel des Kühlmittelbalkens 326 weiterhin zu, bis das Gießformsystem 302 in der Laufposition ist.
6C illustriert das Gießformsystem 302 in der Laufposition. In der Laufposition können die Kühlmittelstrahlen 346C-D (von den Düsen 236 der jeweiligen Teilsätze 238C-D) den Block 310 mit einem Winkel kontaktieren, der ein Abprallen des Kühlmittels minimiert und das Kühlmittel veranlasst, an der Oberfläche 344 des Blocks 310 als Schicht 345 hinabzulaufen. Die Kühlmittelstrahlen 346A-B (von den Düsen 236 der jeweiligen Teilsätze 238A-B) sind in der Lage, an einer höheren Position auf dem Block 310 und mit einem höheren Winkel zu laufen, weil das Abprallen von Kühlmittel kein Problem ist. Insbesondere wird überschüssiges Kühlmittel zwischen der Form 204 und dem Kühlmittelbalken 326 (zum Beispiel im Bereich 348) gefangen, was das Kühlmittel zu den Strahlen 346C-D hinunter zwingt, wo es in den Kühlmittelfluss den Block 310 hinunter aufgenommen wird. Ein Teil des Kühlmittels könnte als Dampf (Bereich 350) entweichen. In der Laufposition wird Wärme an dem Kontaktpunkt der Strahlen 346A-B (d.h. den Strahlen höher am Block 310) effizienter extrahiert als dann, wenn das Kühlmittel mit einem kleineren Winkel zugeführt wird. Mit der von den oberen Strahlen 346A-B extrahierten zusätzlichen Wärme kann die Gießgeschwindigkeit bis zu einem Punkt erhöht werden, an dem die unteren Strahlen nicht länger ausreichend Wärme abführen können, um die Oberflächenqualität beizubehalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Gießgeschwindigkeit bis zu 100 mm pro Minute und/oder bis zu 120 mm pro Minute betragen. In anderen Beispielen kann die Geschwindigkeit größer als 120 mm pro Minute sein.
Die 7 und 8 illustrieren ein anderes Beispiel eines Gießformsystems 702. 7 illustriert das Gießformsystem 702 in einer Startposition, und 8 illustriert das Gießformsystem 702 in einer Dauergießposition. Ähnlich den Gießformsystemen 202 und 302 enthält auch das Gießformsystem 702 eine Form 704 und einen Kühlmittelbalken 726, die jeweils ähnlich der Form 204 und dem Kühlmittelbalken 326 sein können. Wie in den 7 und 8 dargestellt, enthält die Form 704 mehrere Formsegmente 752, und enthält der Kühlmittelbalken 726 mehrere Balkensegmente 754. Die Anzahl, Gestalt oder Größe der Formsegmente 752 und der Balkensegmente 754 sollte nicht als auf die Offenbarung beschränkt angesehen werden. Der Abstand zwischen den Formsegmenten 752 und der Abstand zwischen den Balkensegmenten 754 ist übertrieben worden, zu dem Zweck, die Bewegung der Formsegmente 752 und der Balkensegmente 754 in einer Ebene 755 zu illustrieren, die im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse ist (aus dem Blatt der 7 und 8 herauskommt), und erschließt keine besondere Anordnung. Wie in den 7 und 8 dargestellt, kann während eines Gießprozesses die Form 704 und/oder der Kühlmittelbalken 726 zwischen der Startposition (7) und der Dauergießposition (8) einstellbar sein, sodass eine Gestalt des Formhohlraums 105 nach Wunsch eingestellt werden kann, um einen Block mit einer gewünschten Gestalt herzustellen und/oder um Abfall zu reduzieren.
Die 9-13 illustrieren ein anderes Beispiel des Gießformsystems 902 gemäß Ausführungen. Wie in den 9-11 dargestellt, können verschiedene Tragstrukturen und/oder Vorrichtungen 956 benutzt werden, um das Gießformsystem 902 in einem gesamten Gießsystem zu tragen. Im Vergleich zu dem Gießformsystem 202 enthält das Gießformsystem 902 zwei Kühlmittelbalken 926A-B, die beide stromab von der Form 204 positioniert sind. In verschiedenen Ausführungen unterscheidet sich zumindest eine Charakteristik des Kühlmittelbalkens 926A von einer entsprechenden Charakteristik des Kühlmittelbalkens 926B, obwohl dies in anderen Beispielen nicht so sein braucht.
In einem Aspekt und wie am besten in den 11-13 dargestellt, unterscheidet sich eine Gestalt oder ein Profil einer Seite 234A des Kühlmittelbalkens 926 von der Gestalt oder dem Profil einer Seite 234B des Kühlmittelbalkens 926B. In verschiedenen Ausführungen unterscheidet sich eine Anordnung oder ein Muster von Düsen 236A des Kühlmittelbalkens 926A von der Anordnung oder dem Muster von Düsen 236B des Kühlmittelbalkens 926B. In einigen Ausführungen unterscheidet sich ein Winkel jeder Düse 236A relativ zur Balkenachse 232A des Kühlmittelbalkens 926A von einem Winkel jeder Düse 236B relativ zur Balkenachse 232B des Kühlmittelbalkens 926B. Die Balkenachse 232B des Kühlmittelbalkens 926B kann aber braucht nicht mit der Balkenachse 232A des Kühlmittelbalkens 926A fluchten. In der dargestellten Ausführung ist jede Düse 236A im Wesentlichen senkrecht zur Balkenachse 232A des Kühlmittelbalkens 926A, während jede Düse 236B einen schrägen Winkel relativ zur Balkenachse 232B des Kühlmittelbalkens 926B hat. In bestimmten Ausführungen kann die Kühlmittelkammer 240B des Kühlmittelbalkens 926B von der Kühlmittelkammer 240A des Kühlmittelbalkens 926A verschieden sein. In der in den 9-13 dargestellten Ausführung ist die Kühlmittelkammer 240A eine einzelne Kammer, während die Kühlmittelkammer 240B in Unterkammern 941 unterteilt ist, die miteinander in Fluidverbindung stehen.
In verschiedenen Ausführungen sind die Düsen 236A konfiguriert, um das Kühlmittel mit einem ersten Druck zu spenden, und sind die Düsen 236B konfiguriert, um das Kühlmittel mit einem zweiten Druck zu spenden, der sich von dem ersten Druck unterscheidet. In einigen nicht einschränkenden Beispielen können der erste Druck und der zweite Druck von etwa 17,2 bar bis etwa 51,7 bar betragen (etwa 250 psi bis 750 psi), obwohl sie in anderen Ausführungen außerhalb dieses Bereichs liegen können. Im dargestellten Beispiel ist der erste Druck größer als der zweite Druck, sodass der Kühlmittelbalken 926A ein Hochdruckkühlmittelbalken ist und der Kühlmittelbalken 926B ein Niederdruckkühlmittelbalken. In verschiedenen Ausführungen steht einer der Kühlmittelbalken (zum Beispiel der Kühlmittelbalken 926A) optional mit einem Gas und/oder superkritischen Fluid in Fluidverbindung, einschließlich aber nicht beschränkt auf Stickstoff oder Druckluft, und ist konfiguriert, um das Kühlmittel mit dem Gas und/oder superkritischen Fluid zu spenden. In verschiedenen Ausführungen ist einer der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse 220 fest und ist der andere Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse 220 beweglich. In der dargestellten Ausführung ist der Hochdruckkühlmittelbalken 926A relativ zu der Gießachse 220 fest und ist der Niederdruckkühlmittelbalken 926B relativ zu der Gießachse 220 beweglich (zum Beispiel schwenkbar in einer zu der Gießachse 220 senkrechten Ebene etc.). In anderen Ausführungen kann der Hochdruckkühlmittelbalken 926A beweglich sein und/oder kann der Niederdruckkühlmittelbalken 926B fest sein. Darüber hinaus sollte die Anordnung des Hochdruckkühlmittelbalkens 926A und des Niederdruckkühlmittelbalkens 926B relativ zur Form 206 nicht als einschränkend angesehen werden.
In bestimmten Ausführungen können die mehreren Kühlmittelbalken 926AB dazu beitragen, Düsenpositionen relativ zur Gießachse 220 und relativ zur Bewegung der Form 204 relativ zur Gießachse 220 geeignet auszurichten. In einigen Ausführungen können die mehreren Kühlmittelbalken 926A-B dazu beitragen, den Abstand zwischen den Hochdruckdüsen 236A des Kühlmittelbalkens 926A mit dem Block beizubehalten. Der Kühlmittelbalken 926B mit den Niederdruckdüsen 236B kann ein Abprallen des Kühlmittels von dem Block minimieren oder reduzieren, und die Bewegung des Niederdruckkühlmittelbalkens 926B relativ zu dem Block (linear, drehend, etc.) kann eine Änderung der Düsenposition und/oder Winkel relativ zu dem Block erlauben, um hierdurch an verschiedenen Gießstufen für eine gewünschte Wärmeübertragung zu sorgen.
Nachfolgend wird eine Ansammlung von Ausführungsbeispielen angegeben, von denen wenigstens einige ausdrücklich als „Illustrationen“ enthalten sind, die für eine zusätzliche Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele gemäß den hierin beschriebenen Konzepten sorgen. Diese Illustrationen bedeuten nicht, dass sie gegenseitig ausschließlich, erschöpfend oder restriktiv sind; und die Offenbarung ist nicht auf diese illustrativen Beispiele beschränkt, sondern umfasst stattdessen auch alle möglichen Modifikationen und Varianten innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Illustration 1. Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; sowie einen Kühlmittelbalken, der mehrere Düsen afuweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse beweglich ist.
Illustration 2. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken eine Kühlmittelbalkenachse aufweist, wobei die mehreren Düsen einen ersten Düsensatz und einen zweiten Düsensatz aufweisen, wobei jede Düse des ersten Düsensatzes sich mit einem ersten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, und wobei jede Düse des zweiten Düsensatzes sich mit einem zweiten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, der von dem ersten nicht-null Winkel verschieden ist.
Illustration 3. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken zwischen einer Startposition, einer Übergangsposition und einer Laufposition beweglich ist, wobei: in der Startposition zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen ersten Abstand von der Gießachse hat; in der Übergangsposition die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen zweiten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der erste Abstand; und in der Laufposition die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen dritten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der zweite Abstand.
Illustration 4. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form und der Kühlmittelbalken jeweils relativ zu der Gießachse in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse beweglich sind.
Illustration 5. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken ein erster Kühlmittelbalken ist und die mehreren Düsen eine erste Mehrzahl von Düsen sind, wobei das Direktkühlgießformsystem ferner einen zweiten Kühlmittelbalken aufweist, der eine zweite Mehrzahl von Düsen aufweist, und wobei sich der zweite Kühlmittelbalken entlang der Gießachse zwischen der Form und dem ersten Kühlmittelbalken befindet.
Illustration 6. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der zweite Kühlmittelbalken in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse fest ist.
Illustration 7. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem ersten Druck zu spenden, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem zweiten Druck zu spenden, und wobei der zweite Druck größer ist als der erste Druck.
Illustration 8. Direktkühlgießformsystem, umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; sowie einen Kühlmittelbalken, der mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um über die mehreren Düsen Kühlmittel auf einen Umfang eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei ein Winkel von zumindest einer Düse der mehreren Düsen relativ zu der Gießachse einstellbar ist.
Illustration 9. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form innen gekühlt ist.
Illustration 10. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken eine Kühlmittelbalkenachse aufweist, und wobei die mehreren Düsen einen ersten Düsensatz und einen zweiten Düsensatz aufweisen, wobei jede Düse des ersten Düsensatzes sich mit einem ersten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, und wobei jede Düse des zweiten Düsensatzes sich mit einem zweiten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, der von dem ersten nicht-null Winkel verschieden ist.
Illustration 11. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken um eine Schwenkachse herum schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse ist, sodass der Winkel der zumindest einen Düse relativ zu der Gießachse einstellbar ist.
Illustration 12. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form und der Kühlmittelbalken jeweils relativ zu der Gießachse in einer zur Gießachse im Wesentlichen senkrechten Richtung beweglich sind, sodass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Illustration 13. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form mehrere Formabschnitte aufweist, die relativ zueinander beweglich sind, und wobei der Kühlmittelbalken mehrere Kühlmittelbalkenabschnitte aufweist, die relativ zueinander beweglich sind.
Illustration 14. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der Kühlmittelbalken ein erster Kühlmittelbalken ist und die mehreren Düsen eine erste Mehrzahl von Düsen sind, wobei das Direktkühlgießformsystem ferner einen zweiten Kühlmittelbalken aufweist, der eine zweite Mehrzahl von Düsen aufweist, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel über die zweite Mehrzahl von Düsen auf die Peripherie des Metallprodukts zu richten, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist.
Illustration 15. Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; einen ersten Kühlmittelbalken stromab von der Form, wobei der erste Kühlmittelbalken mehrere erste Düsen aufweist, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren ersten Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist; sowie einen zweiten Kühlmittelbalken stromab von der Form, wobei der zweite Kühlmittelbalken mehrere zweite Düsen aufweist, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel über die mehreren zweiten Düsen auf die Peripherie des Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, wobei der erste Kühlmittelbalken in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Gießachse fest ist, und wobei der zweite Kühlmittelbalken in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Illustration 16. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse derart einstellbar ist, dass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Illustration 17. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem ersten Druck zu spenden, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem zweiten Druck zu spenden, der kleiner ist als der erste Druck, und wobei sich der erste Kühlmittelbalken zwischen der Form und dem zweiten Kühlmittelbalken befindet.
Illustration 18. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die Form innen gekühlt ist.
Illustration 19. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei die mehreren zweiten Düsen einen ersten Satz zweiter Düsen und einen zweiten Satz zweiter Düsen aufweist, wobei ein Winkel einer jeden des ersten Satzes zweiter Düsen relativ zu der Gießachse von einem Winkel einer jeden des zweiten Satzes zweiter Düsen relativ zu der Gießachse verschieden ist.
Illustration 20. Das Direktkühlgießformsystem von einer der vorhergehenden oder anschließenden Illustrationen oder Kombinationen von Illustrationen, wobei der zweite Kühlmittelbalken zwischen einer Startposition, einer Übergangsposition und einer Laufposition beweglich ist, wobei: in der Startposition zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen ersten Abstand von der Gießachse hat; in der Übergangsposition die zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen zweiten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der erste Abstand; und in der Laufposition die zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen dritten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der zweite Abstand.
Illustration 21. Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist, wobei die Form in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse derart einstellbar ist, dass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist; und der Kühlmittelbalken mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf einen Umfang eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse beweglich ist.
Die oben beschriebenen Aspekte sind lediglich mögliche Beispiele von Implementierungen, sind lediglich für ein klares Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung aufgeführt. An der (den) oben beschriebenen Ausführung(en) können zahlreiche Varianten und Modifikationen vorgenommen werden, ohne im Wesentlichen von der Idee und den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und Varianten sollen hierin im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sein, und alle möglichen Ansprüche für einzelne Aspekte oder Kombinationen von Elementen oder Schritten sollen durch die vorliegende Offenbarung gestützt sein. Obwohl darüber hinaus hierin, sowie auch in den folgenden Ansprüchen, verschiedene spezifische Begriffe angewendet werden dienen sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zu dem Zweck, die beschriebenen Ausführungen, noch die folgenden Ansprüche, einzuschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62705915 [0001]
US 62200798 [0001]

Claims

Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; und einen Kühlmittelbalken, der mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse beweglich ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 1, wobei der Kühlmittelbalken eine Kühlmittelbalkenachse aufweist, wobei die mehreren Düsen einen ersten Düsensatz und einen zweiten Düsensatz aufweisen, wobei jede Düse des ersten Düsensatzes sich mit einem ersten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, und wobei jede Düse des zweiten Düsensatzes sich mit einem zweiten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, der von dem ersten nicht-null Winkel verschieden ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 1, wobei der Kühlmittelbalken zwischen einer Startposition, einer Übergangsposition und einer Laufposition beweglich ist, wobei: in der Startposition zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen ersten Abstand von der Gießachse hat; in der Übergangsposition die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen zweiten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der erste Abstand; und in der Laufposition die zumindest eine Düse der mehreren Düsen einen dritten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der zweite Abstand.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 1, wobei die Form und der Kühlmittelbalken jeweils relativ zu der Gießachse in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse beweglich sind.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 4, wobei der Kühlmittelbalken ein erster Kühlmittelbalken ist und die mehreren Düsen eine erste Mehrzahl von Düsen sind, wobei das Direktkühlgießformsystem ferner einen zweiten Kühlmittelbalken aufweist, der eine zweite Mehrzahl von Düsen aufweist, und wobei sich der zweite Kühlmittelbalken entlang der Gießachse zwischen der Form und dem ersten Kühlmittelbalken befindet.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 5, wobei der zweite Kühlmittelbalken in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse fest ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 5, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem ersten Druck zu spenden, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem zweiten Druck zu spenden, und wobei der zweite Druck größer ist als der erste Druck.
Direktkühlgießformsystem, umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; und einen Kühlmittelbalken, der mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um über die mehreren Düsen Kühlmittel auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei ein Winkel von zumindest einer Düse der mehreren Düsen relativ zu der Gießachse einstellbar ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei die Form innen gekühlt ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei der Kühlmittelbalken eine Kühlmittelbalkenachse aufweist, wobei die mehreren Düsen einen ersten Düsensatz und einen zweiten Düsensatz aufweisen, wobei jede Düse des ersten Düsensatzes sich mit einem ersten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, und wobei jede Düse des zweiten Düsensatzes sich mit einem zweiten nicht-null Winkel relativ zu der Kühlmittelbalkenachse erstreckt, der von dem ersten nicht-null Winkel verschieden ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei der Kühlmittelbalken um eine Schwenkachse herum schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse ist, sodass der Winkel der zumindest einen Düse relativ zu der Gießachse einstellbar ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei die Form und der Kühlmittelbalken jeweils relativ zu der Gießachse in einer zur Gießachse im Wesentlichen senkrechten Richtung beweglich sind, sodass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei die Form mehrere Formabschnitte aufweist, die relativ zueinander beweglich sind, und wobei der Kühlmittelbalken mehrere Kühlmittelbalkenabschnitte aufweist, die relativ zueinander beweglich sind.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 8, wobei der Kühlmittelbalken ein erster Kühlmittelbalken ist und die mehreren Düsen eine erste Mehrzahl von Düsen sind, wobei das Direktkühlgießformsystem ferner einen zweiten Kühlmittelbalken aufweist, der eine zweite Mehrzahl von Düsen aufweist, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel über die zweite Mehrzahl von Düsen auf die Peripherie des Metallprodukts zu richten, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist.
Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist; einen ersten Kühlmittelbalken stromab von der Form, wobei der erste Kühlmittelbalken mehrere erste Düsen aufweist, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren ersten Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist; und einen zweiten Kühlmittelbalken stromab von der Form, wobei der zweite Kühlmittelbalken mehrere zweite Düsen aufweist, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel über die mehreren zweiten Düsen auf die Peripherie des Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, wobei der erste Kühlmittelbalken in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse fest ist, und wobei der zweite Kühlmittelbalken in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 15, wobei die Form in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse derart einstellbar ist, dass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 15, wobei der erste Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem ersten Druck zu spenden, wobei der zweite Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um das Kühlmittel mit einem zweiten Druck zu spenden, der kleiner ist als der erste Druck, und wobei sich der erste Kühlmittelbalken zwischen der Form und dem zweiten Kühlmittelbalken befindet.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 15, wobei die Form innen gekühlt ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 15, wobei die mehreren zweiten Düsen einen ersten Satz zweiter Düsen und einen zweiten Satz zweiter Düsen aufweist, wobei ein Winkel einer jeden des ersten Satzes zweiter Düsen relativ zu der Gießachse von einem Winkel einer jeden des zweiten Satzes zweiter Düsen relativ zu der Gießachse verschieden ist.
Das Direktkühlgießformsystem von Anspruch 15, wobei der zweite Kühlmittelbalken zwischen einer Startposition, einer Übergangsposition und einer Laufposition beweglich ist, wobei: in der Startposition zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen ersten Abstand von der Gießachse hat; in der Übergangsposition die zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen zweiten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der erste Abstand; und in der Laufposition die zumindest eine Düse der mehreren zweiten Düsen einen dritten Abstand von der Gießachse hat, der kleiner ist als der zweite Abstand.
Direktkühlgießformsystem umfassend: eine Form, die einen Gießhohlraum definiert, der eine Gießachse aufweist, wobei die Form in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse derart einstellbar ist, dass eine Abmessung des Gießhohlraums in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Gießachse einstellbar ist; und der Kühlmittelbalken mehrere Düsen aufweist, wobei der Kühlmittelbalken konfiguriert ist, um ein Kühlmittel über die mehreren Düsen auf eine Peripherie eines Metallprodukts zu spenden, nachdem das Metallprodukt durch die Form hindurchgetreten ist, und wobei der Kühlmittelbalken relativ zu der Gießachse beweglich ist.