DE2131435B2 - Vorrichtung zum Bandgießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in einer Raupenkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bandgießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in einer Raupenkokille unter Verwendung einer zum Zuführen des geschmolzenen Metalls dienenden Düse aus feuerfestem Werkstoff, deren Mundstück im Bereich des Formhohlraums angeordnet ist, der bereits aus parallel verlaufenden Kokillenwandungcn besteht.

Zum kontinuierlichen Gießen von Bändern aus Kupfer, Zink, Aluminium und anderen Metallen sind Maschinen entwickelt worden, die eine Kokille mit stetig mitwandernden Wandungen aufweisen.

Solche Maschinen lassen sich in verschiedene Gruppen aufteilen: Die eine Gruppe dieser Maschinen arbeitet in der Form, daß zwischen zwei umlaufenden Stahlbändern gegossen wird (Hazeleu-ßandgießmaschincn). Eine solche Maschine mit Bänderkokillc ist /.. B. in der US-PS 34 26 836 beschrieben: Hier wird die Metallschmelze von einem Trog aus zwischen den dem Trog nachgeschalteten Bandumlenkrollen zugeführt. Zu die-Sem Zweck weist dieser Trog einen Vorsprung auf, der in Gestalt eines breiten Auslaufs ausgebildet ist. Dieses starre System ist mit Abdichtungen versehen, die vor (und daher außerhalb der Stelle, wo die Gießbändcr (»arallcl zueinander verlaufende Kokillcnwandungen bilden) dem Eingang des Gießformhohlraums angebracht sind. Für solche Abdichtungen kommen jedoch nur nachgiebige Werkstoffe in Frage (z. B. Asbestschnur) oder solche feuerfesten Werkstoffe, die Asbestfasern enthalten.

In der FR-PS 14 18 754 wird eine Maschine zum Gießen von Bändern beschrieben, die sich auf eine andere Gruppe solcher Gießmaschinen bezieht (»rotaryslrip«-Gießmaschincn): Die Gießform wird hier zum einen durch die Felge eines Gießrades und zum anderen durch Platten gebildet, deren Oberflächen gleiche zylindrische Krümmung aufweisen wie das Gießrad und die auf Tragbändern aus Metall oder aus Textilfa

4s ser η befestigt sind. Die Metallschmelze wird hier mittels einer »Eintauchdüse« zugeführt: Solche Düsen bestehen aus Metall, das mit einem wärmeisolierenden Überzug versehen ist. Da diese wärmeisolierenden Überzüge ungenügend widerstandsfähig sind, um etwa den Druck des Bandes auszuhalten, wird die Düse gegebenenfalls auch noch mit einem Streifen aus selb'sischmierendem Werkstoff versehen, der jegliche mechanische Beanspruchung vom wärmeisolierenden fern halten soll. Dieser Streifen muß aber ununterbrochen um die Du-e herumgelegt sein: Ist dies nicht der Fall oder tritt infolge eines Fehlers eine Unterbrechung dieses Streifens im Betrieb auf, so besteht die Gefahr, daß die Metallschmelze einerseits zwischen Düse und Bund und andererseits zwischen Düse und Gießrad einfließen kann, falls der wärmeisolierende Werkstoff die Schmelze nicht ausreichend zurückhält, was leicht der Fall ist.

Fine driüe Gruppe der eingangs genannten Maschinen, auf die sich auch die Erfindung bezieht, bilde! die Gießform durcn eine Doppelreihe von Kokillenhälfn-'i, die /u zwei endlosen umlaufenden Ketten vereinigt sind. Am Eingießende legen sich die einander gegenüberliegenden Kokillenhälften gegeneinander und bewegen sich in dieser Lage über eine gewisse Streckt.·, al' 'kr sie eine »Raupenkokille« bilden. Dann trenner; sie sich, um sich nach kurzer Zeit am Eingießende wieder /u treffen. Fs hat sich gezeigt, daß bei solchen Maschinen mit Raupenkokille zum Gießen von verhältnismäßig dünnen Bändern (z. B. 20 mm Dicke und darunter) die Auswahl des Materials der Zuführungsdüse für das Metall eine besondere Problematik darstellt. Dies geht in erster Linie darauf zurück, daß es nur wenige Werkstoffe gibt, die den hohen Temperaturen des durchfließenden Metalls widerstehen können. 1st das Gießmetall z. B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, so muß die Zuführungsdüse der Erosion oder Auflösung im Metall widerstehen können. Unter die wenigen Werkstoffe, die diesen Forderungen genügen, ist Graphit zu zählen. Doch weist dieser Werkstoff den Nachteil einer hohen Wärmeleitfähigkeit auf: Die Warme wird schnell von der Metallschmelze abgeführt, so daß das Metall dazu neigt, in der Düse zu erstarren.

Von den bis vor wenigen Jahren bekanntgewordenen Ausführungsbeispielen solcher Maschinen mit Raupenkokille hat sich im wesentlichen nur diejenige der Hunter Douglas Corporation durchgesetzt (vgl. E. H e r r m a η η , »Handbuch des Stranggießens«, Aluminium-Verlag GmbH, Düsseldorf 1958, S. 536 und 537 und 540 und 541). und zwar insbesondere für das Gießen von Bändern aus Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Für diese Maschine ist eine Zuführungsdüse entwikkeil worden, die in der US-PS 27 52 649 sowie irr »Handbuch des Stranggießens« (a.a.O.), S. 60 unc S. 61, beschrieben ist. Die Teile dieser Düse, die mi¹ dem flüssigen Metall in Berührung kommen, besteher aus einem feuerfesten Werkstoff, der z. B. aus einer Mi schling von 30% Diatomeenerde (praktisch reine Kie seisäure in Form von mikroskopischen Zellen). 30°/i langen Asbestfasern, 20% Natriumsilicat (Trockengc wicht) und 20% Kalk (zur Bildung von Calciumsilicat zusammengesetzt ist.

Diese Düse ist für das Gießen von verhältnismäßif dicken Aluminiumsträngen von rechteckigem Quer schnitt bestimmt. Das Mundstück weist eine minien Front, die senkrecht zur Achse des Gießformhohlraum verläuft, sowie zwei um einen Winkel zurückgenommc nc Seiten auf; der in der Düse vorgesehene Haupt

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Durchgang für das geschmolzene Metall verzweigt sich irn Mundstück in der Weise, daß im Betneb je ein Melallstrahl schräg gegen die Schmal? eilen des Gießformhohlraums und einer gerade?us nach vorne gerichtet Kt. Das Metall erstarrt dadurch von den Schmalseiter. her gegen die Mine, und der mittlere Strahl füllt jeden Schrumpflunker, der sich beim Ers'arren Jes Metalls bildet.

Di./öe bekannte Düse ist jedoch für das Gießen von verhältnismäßig dünnen Platten und großen Bandbre.-ten (z. B. von 700 bis 1500 mm und mehr, bei einer Dikfce von etwa 20 mm) nicht brauchbar und die Gestalt ihres Mundstücks unzweckmäßig. Denn es kann vorkommen, daß der vordere Rand des Mundstücks dieser Düse mit einer oder gar beiden Kokillenhälfien in direkte Berührung kommt, wodurch der vordere Teil der Düse im kalt wird, was zu einem f->starren des Metalls W) der Düse führen kann. Ei η ν solche Berührung kann leicht zustande kommen, wenn eine solche bekannte Düse verhältnismäßig dünn und sehr breil ausgeführt werden muß, da hier die Gefahr eines \erfahrens de: Düse kaum zu umgehen ist.

Diesem Stand der Technik gegenüber stellt sich die F.rfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung /uri Baiu!;Me üen von Aluminium und Aluminiumlcgierungen der eingangs genannten Art /u finden, mit der selbst dünne Bänder ohne Schwierigkeiten gegossen werden können, wobei eine direkte Berührung zwischen dei Du senoberflächc einerseits und der Oberflache der Kokil lenhälftcn andererseits sicher vermieden und ein !in dringen von Gießmetall in den Spielraum zwischen Dusenmundstück und Kokillenhällten zuvei lässig verhindert wird.

Frfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgerräßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Mundstück in der Nähe seines lieicn Randes längs liner durchgehenden oder unterbrochenen I !mfangs-/one mit Abstandshaltern aus einem selbstschmierenden Werkstoff im Bereich des Formhohlraums versehen ist. die von der äußeren Oberfläche des Mund Stücks um 0,2 bis 0,3 mm hervorstehen, so daß einerseits jede direkte Berührung der Düsenoberfläehe mit den Kokillenwandungen und andererseits jedes Findlingen von Gießi..etall in den äußcen Spielraum zwischen dein Mundstück und den Kokillenwandungen verhindert wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Frlindung sind die Abstandshalter mittels eines zwci-Komponenten-Fpoxydharz-Klebers in Rillen eingeklebt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Teil der Düse, der mit dem flüssigen Gießmetall in Berührung kommt, aus einem hitzcbestandigen Werkstoff schlechter Wärmeleitfähigkeit und großer chemischer Widerstandsfähigkeit gegen das durchfließende Metal' Dieser Werkstoff ist mit Vorteil (in an sich bekannte; Weise) vom Anschluß an den Metallzuführungen aus längs einer gewissen Strecke mit einem Mantel aus Metall — vorzugsweise aus Stahlguß mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten — umgeben, wodurch ihm ein gewisser Halt geboten wird. Durch die ciTiiidungsgemäßen Maßnahmen wird sichergestellt, daß stets ringsum den ganzen Dusenauslauf ein Spiel von etwa 0,2 bis 0,3 mm vorhanden ist. durch das mit Sicherheit eine Berührung zwischen der Düsenoberfläehe und den Kokillenwandungen vermieden wird. Anderer seits ist das so erzielte Spiel zwischen Düsenniundsiück und Kokillcnhälften gerade noch so klein, daß das Fin drinnen von Gießmetall sicher verhindert wird. Als Material für die Abstandshalter eignet sich ganz besonder· Graphit oder auch Bornitrid. Dadurch, daß infolge des gerade richtig gewählten ringsumiaufenden Spiels ein Eindringen von Gießmaterial /wischen Düsenmundstück und Kokillenwandung sicher vermieden wird, ist es auch möglich, daß die ringsum laufenden Abstandshalter durchgehend oder mit Unterbrechungen vorstehend ausgebildet sein können. Das Mundstück der Düse mit seinen Abstandshaltern ist im Bereich des Formiiohlraums der eigentlichen Raupenkokille angeordnet, d. h. dort, wo der Formhohlraum aus bereits parallel verlaufenden Kokillenwandungen besteht. Dabei ist zweckmäßigerweise der Auslauf des Mundstücks der Düse schlitzartig ausgebildet, so daß beim Gießen ein flacher und ununterbrochener Metallstrom aus der Düse austritt und die Gießform einfließt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich beispielsweise ,in einer Raupenkokille gemäß der DT-AS 17 58^q31 verwirklichen, die horizontal oder in Gießrichtung geneigt angeordnet sein kann.

Die Krfindung wird beispielsweise an Harn! der Zeichnungen noch näher erläutert. Fs zeigt

I'i g. 1 die Metallzuführung,einrichtung mn Ztituhrungstrog. Düsenhalter und Düse - teilweise aufgeschnitten (im Prinzip),

F ι g. 2 cmc Draufsicht auf die Düse.

F" 1 '.'. 3 einen Längsschnitt durch das Mundstück und

I- 1 g. 4 einen Teil der Raupengieß\v)rnchtung mn Düse und den Kokillenhälften.

Die in F 1 g. I dargestellte Meiallz.uführungseinnehtting 10 umfaßt den mit feuerfester Ma .se ausgekleide-'en Zuführungstrog 11 (Zuführbehälter) aus zusammengeschweißten Stahlplatte!"!, den Düsenhalter 12 (Düsen halterung) und die Düse 13. die in der Nähe ihrc-Mundstücks 14 teilweise aufgeschnitten gezeichnet isi Die Metailzuführungseinrichtung ist für eine leicht schräg zur Hoiizontalcn aufgestellten Sirai-i'gießma schine mit Raupenkokille nach der deutschen Auslege schrift 17 5H 9.35 bestimmt. Sie wird durch die Drehach se 15 am nicht gezeichneten Maschincnkörpcr bete sligt. Das Gießmetall wird über eine Rinne zugeführt die in die Aussparung 16 gelegt wird, es lullt den I rog

11 bis zu einer gewissen Höhe, die sich mittels eine¹ nicht dargestellten Schwimmers regulieren läßt, um: Hießt anschließend in die Düse 1.3. Die Öffnung im Boden des Troges 11 ist verschließbar und dient zum Fmleeren des Troges bei einem Unterbruch des Gießen¹ oder am Fndc eines Gießvorgangs. An den Trog 11 isi die Düse 13 mittels der Haltering 12 fest angeschlossen. Für den Metalleinlauf in die Düse weist der Trog an der Anschlußstelle einen Schlitz 18 auf, der dar Hohlquerschnitl des angeschlossenen Teils der Düst" entspricht. Im dargestellten Beispiel ist die Halterung

12 aus spangebend bearbeitetem Stahlguß mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten gefertigt und zweiteilig ausgebildet, nämlich aus einem oberen Teil 19 unc einem unteren Teil 20, die zusammengeschraubt wer den. |cder Halterungsteil weist einen flansch 21 unc cmc Zwischenplatte 22 auf. Die Teile IS und 20 dei Halterung 12 sind bei 2.3 abgesetzt und weiscti in Rieh Hing auf das Düsenniundsiück 14 je eine keilförmig verjüngte Verlängerung 24 auf. Nach der Befestigung ar den Trog 11 stellt die Halterung 12 ein starres, geger den Kokillenhohlraiitn vorspringendes Gebilde dar. das die Düse 13 auf etwa der Hälfte ihrer Länge umfaßi und unverrückbar in Stellung hält. Die Halterung 12 isi ausschließlich mittels der Flansche 21 in ihrer Lage gehalten: zusätzliche Stützen sind nicht vorhanden.

Die Düse 13 ist aus zwei spiegelgleichen zusammengeschraubten Platten 25 aus feuerfestem Werkstoff zusammengesetzt, aus denen erhabene Ränder 26 von 4,2 mm Höhe und auf ihrer Häuptlinge von 16 mm Breite, sowie Stege 27 und 28 herausgearbeitet sind. durch welche zum Zusammensetzen Schraubenbolzen (wie mit Kreuzen angedeutet) hindurchgefühlt sind. Ihr vorderer Rand (am Auslaufende) weist an beiden Knden einen keilförmigen Vorsprung 29 auf, der den Zweck hat, die Metallschmelze an den Seiten etwas länger heiß zu halten, damit dort die Erstarrung später einsetzt. Mit ihrem rückwärtigen Teil ist die Düse 13 von den Zwischenplatten 22 der Halterung 12 gehalten. Die Längsränder 26 der Düse 13 sind bei 30 um 5 mm abgesetzt. Am rückwärtigen Rand der Düse 13 ist an jeder Platte 25 eine nach außen aus der Oberfläche vorspringende Leiste 31 von 40 mm Breite und 5 mm Höhe aus den Platten 25 herausgearbeitet. Diese Leisten 31 dienen zur Befestigung der Düse 13 in der Halterung 12.

Bei Nichtberücksichtigung der erhabenen Ränder 26. der Stege 27 und 28. sowie der Leiste 31 sind die Platten 25 5 mm dick. Die Breite der dargestellten Düse beträgt am Mundstück 500 mm, ihre Gesamtlänge ohne V01 Sprünge 29 520 mm. Die Düse gewährleistet das Durchfließen eines Melallstroms von 8,4 mm Tiefe und etwa 460 mm Breite. Erfindungsgemäß ist das Mundstück 14 der Düse 13 allseitig, d.h. um seinen ganzen Umfang, mit Abstandhaltern in Form von Gleiieinlagen 32 versehen (s. auch F i g. 2. 3 und 4). Diese bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Graphit hoher Dichte. Sie sind 15 mm breit, 2 mm dick und stehen über der Mundstückoberfläche an deren dicksten Stelle um 0,25 mm vor. Sie können in der Länge durchgehend oder ihre Erhebungen z.B. 12mm lang und in einem Abstand von jeweils 50 mm voneinander angeordnet sein. An den Schmalseiten des Düsenmundstücks 14 stehen die Einlagen 32 in ihrer ganzen Länge vor. Der Abstand der Einlagen vom Auslaufende der Düse 13 beträgt im gezeigten Beispiel 10 mm.

Für die Aufnahme der als Abstandhalter dienenden Gleiteinlagen 32 sind Rillen passenden Querschnitts aus der Außenfläche der Platten 25 herausgefräst. Sie sind an ihrem dem Mundstücksauslaufende zugewandten Rand 1,75 mm tief, so daß dort die 2 mm dicke Einlage 32 aus der Mundstückoberfläche um 0,25 mm heraussteht. Die beiden eingelassenen Kanten der Einlage 32 sind zweckmäßigerweise abgerundet. Außerdem ist der rückwärtige Rand der Einlage 32 bei 33 um etwa 15 zur Horizontalen leicht abgeschrägt. Die Abschrägunjj ist an der Oberfläche der Platte 25 fortgesetzt, so dal? eine Dickenabnahme von insgesamt etwa 1 mm vorhanden ist.

Das Maß von 0,25 mm, um das sich die Graphiteinlagen 32 aus der Oberfläche des Mundstücks 14 herausheben, genügt, um beim Gießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen und bei präziser Düsenbearbeitung jede direkte Berührung der Düsenoberfläche mit der Oberfläche 34 der Kokillenhälften und auch ein Eindringen von Gießmetall in das Spiel zwischen Düsenmundstück 14 und der Oberfläche 34 der Kokillen hälften zu verhindern (in F i g. 4 sind die Kokillenhälften mit 35 bezeichnet). Ausreichend kann auch schon ein Hervorstehen der Graphiteinlagen um 0,2 mm sein. Fin Hervorstehen um 0.3 mm liegt jedoch an der oberen Grenze des Spaltbereichs, bei dem das Eindringen von Metallschmelze noch wirksam verhindert werden kann.

Die Graphiteinlagen 32 werden in die Rillen vorzugsweise eingeklebt, vorteilhafterweise mit einem 2-Komponenten-Epoxydharz-Kleber.

Für das Gießen von Bändern von beispielsweise 1500 mm Breite werden vorteilhafterweise drei Düsen von je 500 mm Breite nebeneinander in einer Halterung befestigt, wobei die mittlere Düse keine Vorsprünge 29 besitzt und die beiden seitlichen Düsen nur an ihrem Außenrand einen solchen Vorsprung 29 auf weisen; außerdem sind nur diejenigen Seitenränder des Mundstücks 14 mit Abstandhaltern zu versehen, die zu den Deiden außen angeordneten Düsen 13 gehören und außen liegen, d. h. die Seitenwände der Kokille drucklos berühren. An Steile von drei 500 mm breiten Düsen las sen sich für das Gießen von 1500 mm breiten Bändern auch sechs 250 mm breite Düsen verwenden, beim Gie ßen von 1000mm breiten Bändern kommen z.B. fünf Düsen von je 200 mm Breite, vier Düsen von je 250 mm Breite oder zwei Düsen von je 500 mm Breite in Frage.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bandgießen von Aluminium und Aluminiuinlegierungen in einer Raupenkokille unter Verwendung einer zum Zuführen des geschmolzenen Metalls dienenden Düse aus feuerfestem Werkstoff, deren Mundstück im Bereich des Formhohlraums angeordnet ist, der bereits aus parallel verlaufenden Kokületiwandungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (14) in der Nähe seines freien Randes längs einer durchgehenden oder unterbrochenen Umfangszone mit Abstandhaltern (32) aus einem selbstschmierenden Werkstoff im Bereich des Formhohlraums vor- is sehen ist, die von der äußeren Oberfläche des Mundstücks (14) um 0.2 bis 0,3 mm hervorstehen, daß einerseits jede direkte Berührung der Düsenoberfläche mit den Kokillenwandungen (34) und andererseits jedes Eindringen von Gießmetall in den :o äußeren Spielraum /wischen dem Mundstück (14) und den Kokillenwandungen (34) verhindert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (32) mittels eines :> 2-Komponenien-F.poxyharz-Klebers in Rillen eingeklebt sind.