-
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggiessen von
Metallen.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Stranggiessen von Metallen mit zwei in eine Schmelze eintauchenden, gegenläufig
umlaufenden, gekühlten rommelflächen, zwischen denen der erstarrte Strang nach oben
abgezogen wird.
-
Bei einem bekannten Verfahren zum kontinuièrlichen Stranggiessen
von Metallen werden zwei waagerecht liegende und von einem Kühlmedium durchflossene
Trommeln in eine Metallschmelze eingetaucht. Der überwiegende Teil der Trommeln
befindet sich dabei oberhalb des Schmelzspiegels.
-
Zwischen den beiden Trommeln befindet sich ein Spalt, dessen Breite
der Dicke des späteren Metallstranges entspricht.
-
Die beiden Trommeln werden wie zwei aufeinander abrollende Walzen
nach entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben.
Die Drehrichtung der beiden Walzen wird dabei so gewählt, dass ein von den beiden
Trommeln im Spalt erfasstes Teilchen nach oben gefördert wird.
-
An den in die Schmelze eintauchenden, gekühlten Mantelflächen der
Trommeln setzen sich aus der Schmelze erstarrte Kristalle ab. Mit abnehmenden Abstand
zum Trommelspalt nimmt die Dicke der an der Trommelfläche erstarrten Metallschicht
zu. Die an den Mantelflächen der Trommeln entstehenden Teilstränge treten aus der
Schmelze aus und werden oberhalb des Schmelzespiegels im Spalt zwischen den beiden
Trommeln zusammengepresst, wodurch die beiden Teilstränge miteinander zu einem Strang
Verschweisst werden. Nach dem Verlassen des Trommelspaltes werden die zu einem Strang
vereinigten, gekrümmt erstarrten Teilstrenge gerade gestreckt und dadurch unmittelbar
nach dem Verlassen des Trommelspaltes auf Biegung beansprucht.
-
Beim Stranggiessen muss daher darauf geachtet werden, dass die beiden
Teilstränge den Trommelapalt in einem Zustand erreichen, in welchem sie zum einen
gut miteinander verscheissbar sind und zum anderen ohne Bruchgefahr auf Biegung
beansprucht werden können. Ein kontinuierliches Stranggiessen ist daher nur möglich,
wenn die beiden Teilatränge im Bereich des Trommelapaltes eine gute Verschweissbarkeit
und eine gute Verformbarkeit aufweisen. Diese beiden Bedingungen werden jedoch in
vielen Fällen nicht sm gleichen Zustandspunkt des zu verarbeitenden Metalles erreicht.
So ist es beispielsweise bei vielen Metallen oder Metallegierungen der Fall, dass
die optimale Verschwaissbarkeit und die optimale Verformbarkeit bei unterschiedlichen
Zustandspunkten des Materials liegen.
-
Diese beiden Bedingungen sind daher bei vielen Metallen überhaupt
nicht oder nur schlecht zu erfüllen. Ganz besonders schwierig ist es, diese beiden
Bedingungen zu erfüllen, wenn sich die Temperaturen der Schmelze und der in die
Schmelze eintauchenden Trommeln ändern, da sich hierdurch auch die Zustandspunkte
der in den Trommelapalt eintretenden fPeilstracge ändern. Bei dieser Betrachtung
sind noch die Schwierigkeiten beim Anfahren unberücksichtigt geblieben.
-
wenn die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Stranggiessen in
Betrieb genommen wird, wird die zu verarbeitende Schmelze in den unter den Trommeln
befindlichen Behälter eingefüllt. Die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden
Oxydh2ute gelangen beim Aufsteigen des Schmelzespiegels mit den Unterseiten der
Trommeln in Berührung und bleiben an den Tromnaeloberflächen inselweise haften.
Die an den Trommeloberflächen inselweise haftenden, dünnen Oxydhaut haben die Wirkung
einer Isolierschicht und verändern den Wärmeübergang von der gekühlten Trommeloberfläche
zur Schmelze so stark, dass die an den Trommeln erstarrenden Teilatränge an diesen
Stellen einen dünneren Querschnitt aufweisen. Auch während des normalen Betriebes
gelangen die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden OaUdhäute und sonstige
Verunreinigungen on der EintaucSçant-e der Trommeln mit den Tromn'eloberflchen in
Berührung, so dass auch während des normalen Betriebes Oxyd@äute und sonstige Verunreinigungen
inselweise an den Trommeloberflächen haften bleiben.
-
Es ist zwar bei einer Strenggiessvorrichtung mit einer einzigen in
eine Schmelze eintauchenden Trommel bekannt, einen trichterförmigen Einsatz in Abstand
unter der Trommel anzuordnet, der mit seinem oberen Rand über die Schmelze vorsteht
und den Raum über dem Schmelzebad abschliesst, um den Zutritt von Q}dh2uten und
anderen Verunreinigungen zu den Trommeloberflächen zu verhindern. Da jedoch der
trichterförmige Einsatz in Ab-stand von der Trommel angeordnet ist, wird die Eintauchkante
nach wie vor von einer freien Oberfläche der Schmelze umgeben. Der Zutritt von Oxydhäuten
und sonstigen Verunreinigungen zur Trommeloberfläche ist damit nicht vollständig
vermieden.
-
Eine andere bekannte Vorrichtung zum Stranggiessen weist zwei waagerecht
liegende, gegenläufig umlaufende, gekühlte Trommeln auf, unter deren Keilspalt eine
über die gesamte Länge der Trommeln verlaufende Rinne mit einer nach oben gerichteten
Schlitzdüse
angeordnet ist. Die der Rinne zugeführte Schmelze tritt durch die Schlitzdüse aus
und wird dem Keilspalt der Trommeln von unten zugeleitet. Bei dieser bekannten Vorrichtung
erstarrt die Schmelze erst unmittelbar vor der engsten Stelle des Trommelspaltes.
Während bei dieser bekannten Vorrichtung keine Verschweissung zweier Teilatränge
erfolgt und auch nur eine unerhebliche Biegebeanspruchung nach dem Verlassen des
Stranges aus dem Trommelspalt auftritt, weil sich die Erstarrungazone nur über einen
kurzen Krümmungsweg der Tommeloberflächen erstreckt, liegt die Schwierigkeit bei
dieser bekannten Vorrichtung in der sehr kurzen Erstarrungszone. Wenn die Schmelze
im Trommelspalt zu schnell erstarrt, pflanzt sich die Erstarrungsfront bis in den
Bereich der Schlitzdüse hinein fort, was zur Folge hat, dass die aus druckempfindlichem
Material bestehende Rinne bricht. Wenn die Erstarrung der Schmelze jedoch zu langsam
erfolgt, entsteht kein zusammenhängender Strang. Vielmehr-werden in diesem Fall
nur einzelne Bruchstücke gefördert. Da mit dieser bekannten Vorrichtung nur Materialien
verarbeitet werden können, deren Schmelzen sehr rasch erstarren, kann diese bekannte
Vorrichtung nur für eine beschränkte Anzahl von Metallen verwendet werden.
-
Während die eingangs beschriebene Vorrichtung für mehrere Metalle
Anwendung finden kann, ist die an zweiter Stelle beschriebene Vorrichtung nur für
eine begrenzte Anzahl von Metallen geeignet. Auf der anderen Seite ist es bei der
an erster Stelle beschriebenen Vorrichtung äusserst schwierig oder sogar unmöglich,
die beiden Bedingungen für eine gute Verschweisabarkeit und eine gute Verformbarkeit
des Metalls zu erfüllen. Bei der an zweiter Stelle beschriebenen Vorrichtung treten
diese Schwierigkeiten wiederum nicht auf. Die beiden vorstehend beschriebenen Vorrichtungen
weisen daher gegeneinander bestimmte Vorteile auf, die Jedoch auf der anderen Seite
durch erhebliche Nachteile inkauf genommen werden müssen.
-
Mit der Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Stranggiessen von Metallen geschaffen werden, bei welchen die Vorteile der beiden
vorbeschriebenen Vorrichtungen ohne deren Nachteile vereinigt- sind, das heisst
bei welchen die Verarbeitung einer Vielzahl von verschiedenen Metallen möglich ist
und optimale Bedingungen für eine gute Verschweissbarkeit und Verformbarkeit der
Metalle erreicht werden können.
-
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Trommélflächen
bis zur Hälfte in die Schmelze eingetaucht werden und dass die Wärmeaustauschfläche
zwischen der Schmelze und den Trommelmantelflächen durch zwei der Trommelkrümmung
angepatsste Abdeckungen geregelt wird.
-
Da bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Trommeln flächen bis
zur Hälfte in die Schmelze eingetaucht werden, befindet sich die engste Stelle des
Spaltes zwischen den beiden Trommeln noch im Bereich der flüssigen Metallschmelze.
-
Da die beiden auf den Trommeln erstarrten Teilstränge noch unterhalb
des Schmelzespiegels miteinander vereinigt werden,bet Bindeifuesich im Augenblick
der Vereinigung noch in einem Zustand, in welchem sie sowohl optimal verschweissbar
und verformbar sind. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens werden somit die
beiden beim Stranggiessen mit zwei in eine Schmelze eintauchenden Trommeln geforderten
Bedingungen optimal erfüllt.
-
Durch die Regelbarkeit der Wärmeaustauschfläche zwischen der Schmelze
und den in die Schmelze eintauchenden Trommeln mantelflächen kann die an die Schmelze
abgegebene Kühlleistung geändert werden. Durch diese einfache Änderung der Kühlleistung
Xönnen auf der einen Seite die Bedingungen während des Stranggiessens beliebig geändert
werden und auf der anderen Seite mit ein und der gleichen Vonichtung verschiedene
Metalle verarbeitet werden.
-
Das erfindungagemässe Verfahren zum kontinuierlichen Strang giessen
lässt sich durch eine Vorrichtung durchführen, bei welcher die Trommeln bis zur
Hälfte in die Schmelze eingetaucht sind und die in die Schmelze eintauchenden Trommelmantelflächen
durch zwei der Krümmung der Trommeln angepase te und die Trommelfächen gegen die
Schmelze abdichtende Körper teilweise abgedebkt sind.
-
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist sichergestellt, dass die an den Trommelmantelflächen entstandenen Teilstränge
noch unterhalb des Schmelzespiegels miteinander vereinigt werden, wodurch die miteinander
zu vereinigenden Teilstränge im Augenblick ihrer Vereinigung in einem Zustand gehalten
werden, in welchem sie eine optimale Verschweisabarkeit und Verfantarkeit aufweisen.
Darüberhinaus ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in ihrem Aufbau äusserst einfach
und billig.
-
Wenn die Abdeckkörper entlang des Trommelumfanges verschiebbar angeordnet
sind, kann die Wärmeaustauschfläche zwischen der Schmelze und den in die Schmelze
eintauchenden Trommelmantelflächen verändert werden. Durch die Veränderung der Wärmeaustauschfläche
wird die Kühlleistung der in die Schmelze eintauchenden Trommeln verändert, so dass
die Bedingungen während des Stranggiessens stufenlos geändert werden können und
eine grosse Anzahl verschiedener Metalle mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet
werden kann. Da die verschiedenen Metalle und Begierungen eine unterschiedliche
Erstarrungswärme aufweisen, ist die Verschiebbarkeit der Abdeckkörper entlang des
Trommelumfanges von besonderer Bedeutung, da durch einfaches Einstellen der Abdeckkörper
de Schmelze gerade soviel an Wärme entzogen werden kann, dass die an den Trommeln
entstehenden Teil stränge beim Erreichen des Trommelspaltes genau die gewünschten
Zustandspunkte erreichen.
-
Der Zutritt- von auf der Schmelze schwimmenden Oxydhäuten und anderen
Verunreinigungen an die Trommeloberflächen kann dadurch verhindert werden, dass
die Abdeckkörper in jeder Betriebsstellung die Trommeln im Bereich der Eintauchkante
überdecken und je nach ihrer Betriebsstellung mehr oder weniger weit in den Bereich
des Trommelapaltes reichen.
-
Während des Betriebes der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es beispielsweise
möglich, dass sich die Durchsatzmenge des durch die Trommeln fliessenden Kühlmediums
nach oben oder unten ändert. Dies bringt eine Änderung der Kühlleistung der Trommeln
mitsich. Wenn sich beispielsweise die Kühlleistung der Trommeln erhöht, wird die
Dicke der an den Trommeln entstehenden Teilstränge und damit die Dicke des aus den
beiden Teilsträngen zusammengesetzten Stranges zunehmen. Eine derartige Zunahme
des zwischen den beiden Trommeln austretenden Stranges ist jedoch nicht erwünscht.
Die Zunahme der StraDgdicke kann gemäss einer Abwandlungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung dadurch vermieden werden, dass eine der beiden Trommeln entgegen der
Wirkung einer die beiden Trommeln gegeneinander vorspannenden Einrichtung durch
den erstarrten Strang parallel zur Oberfläche der Schmelze verschiebbar und mit
einer Mess- und Steuereinrichtung verbunden ist, die in Abhangigkeit vom Verschiebeweg
der Trommel die verschiebbaren Abdeckkörper verstellt7 Das durch die Trommeln hindurchstremende
Kühlmedium hat an der Eintrittseite der Trommel eine tiefere Temperatur als an der
Austrittseite. Hierdurch ist die.Kühlleistung der Trommel an der Eintrittseite des
Kühlmediums grösser als an dessen Austrittseite. Die Folge ist, dass die Dicke des
an der Trommel erstarren den Teia tranges an der Eintrittseite des Kühlmediums grösser
ist als an dessen Austrittseite. Hierdurch besteht die Gefahr, dass der zwischen
den beiden Trommeln austretende Strang über seine Breite eine
unterschiedliche
Dicke aufweist. Das Entstehen eines Stranges mit unterschiedlichen Dicken kann beispielsweise
dadurch vermieden werden, dass die beiden Trommeln in ent-gegengesetzten Richtungen
vom Kühlmedium durchströmt sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass der dicke Randabschnitt
des einen Teilatranges mit dem dünnen Randabschnitt des anderen Tejistranges zusammenfällt,
so dass sich die unterschied lichen Dicken der Teilstränge gegenseitig aufheben,
wenn die beiden Teilstränge miteinander vereinigt werden.
-
Besonders günstige Strömungsverhältnisse des Kühlmediums innerhalb
der Trommeln und damit besonders günstige Wärmeübergangszahlen lassen sich dadurch
erreichen , dass die Trommeln zu beiden Seiten ihres Mantelabschnittes mit konischen
Ubergangsstücken versehen sind, welche mit die Trommelwelle bildenden Rohren für
den Durchtritt des Kühlmediums starr verbunden sind.
-
Eine besonders einfache und problemlose Lagerung der Trommelwellen
lässt sich dadurch erzielen, dass die aus Rohren bestehende Trommelwelle ausserhalb
des die Schmelze aufnehmenden Behälters gelagert ist.
-
Das Kühlmedium lässt sich besonders einfach den die Trommelwelle
bildenden Rohren zuführen, wenn die Rohre an der Eintrittseite des Kühlmediums über
eine Drehdurchführung mit einer Eühlmittelquelle verbunden sind und an der Austrittseite
für den freien Austritt des Kühlmediums offen sind.
-
Eine besonders gleichmässige Verteilung des Kühlmediums an den Innenumfangsflächen
der Trommeln lässt sich dadurch erreichen, dass die Trommeln in ihrem Mantelabschnitt
und in ihren konischen Übergangsstücken Kerne mit geringem Strömungswiderstand aufweisen,
die einen Ringraum für das durchströmende Kühlmedium bilden.
-
Ein Niederschlag der Metallschmelze ausserhalb der Trommelmantelflächen
kann beispielsweise dadurch verhindert werden, dass die der Schmelze ausgesetzten
konischen übergangs stücke und Rohre der Trommel wärmeisoliert oder mit dicht anliegenden
Abdeckelementen gegen den Zutritt der Schmelze geschützt sind.
-
Eine besonders dichte .und betriebssichere Durchführung der Trommelwelle
durch den die Schmelze aufnehmenden Behälter lässt sich beispielsweise dadurch erreichen,
dass die die Trommelwelle bildenden Rohre an der Durchtritts-' stelle durch den
die Schmelze aufnehmenden Behälter mit einer geschliffenen Platte aus hitzebeständigem
Material versehen sind, die auf einer mit einer Durchtrittsöffnung für die Trommelwelle
versehenen, im Behälter starr befestigten, geschliffenen Platte aus hitzebeständigem
Material gleitet.
-
Wenn die Schmelze in den Behälter mit den Trommeln eingefüllt wird,
gelangen die auf der Schmelze schwimmenden Otgdhäutchen und sonstige Verunreinigungen
bei Ansteigen des Schmélzespiegels mit der Unterseite der Trommelflächen in Berührung.
Die sich an den Trommelflächen inselweise anlegenden Oxydhäutchen führen zu einer
unterschiedlichen Dicke des zwischen den Trommeln austretenden Stranges. Erst nach
längerem Betrieb werden diese Oxgdhäutchen von den Oberflächen der Trommeln entfernt,
so ,dass der nach dem Anfahren der Vorrichtung entstandene Strang auf- eine verhältnismässig
lange Strecke unterschiedliche Dicken aufweist und daher unbrauchbar ist. Das Anhaften
von Oxydhäutchen und sonstigen auf der Schmelze schwimmenden Verunreinigungen an
den brom -melflächen beim Einfüllen der Schmelze in den Behälter kann dadurch verhindert
werden, dass die Trommeln in einem Behälter untergebracht sind, der durch ein vom
Boden abstehendes Wehr in zwei Teile geteilt ist, dessen Oberkante etwas tiefer
als die Unterkante der Trommeln liegt. Kurz bevor
-der Schmelzespiegel
die Unterkante der Trommeln erreicht, fliessen somit die auf der Schmelze schwimmenden
Oxydhäutchen und sonstigen Verunreinigungen über das Wehr ab, so dass die Verunreinigungen
auf der Schmelze entfernt sind, wenn der Schmelzespiegel weiter steigt und die Unterseite
der Trommeln erfasst.
-
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:, Fig.
1 einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung Fig.
2 einen schematischen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung
Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Querschnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung
in einer anderen Betriebsstellung Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch den
mit der erfindungsgemässen Vorrichtung hergestellten Strang und Fig. 5 einen schematischen
Horizontalschnitt durch Trommeln mit einem rillenförmigen Umfangsprofil.
-
In Fig. 1 ist ein die Schmelze aufnehmender Behälter 1 mit einer
Zulaufleitung 2 und einer Ablaufrinne 3 dargestellt.
-
Die Metallschmelze wird von einer nicht dargestellten Metallpumpe
oder durch Schwerkraftförderung direkt vom Giessofen dem Behälter 1 über die Zulaufleitung
2 zugeführt. Der Behälter 1 weist zwei voneinander in Abstand angeordnete und drehbar
gelagerte Trommeln 4 und 5 auf, deren Achsen horizontal verlaufen. Die Trommeln
4 und 5 werden in Richtung
der Pfeile in entgegengesetztem Drehsinn
angetrieben und von einem Kühlmedium durchflossen. Während des Normalbetriebes tauchen
die beiden Trommeln 4 und 5 bis zur Hälfte in die Schmelze 6 ein.
-
Die Trommeln 4 und 5 sind im Bereich ihrer Urommelmanteilfläche teilweise
von Abdeckkörpern 7 und 8 abgedeckt, die sich iiber einen Teil des Umfanges der
Trommelmantelfläche erstrecken. Die Abdeckkörper 7 und 8 sind der Erümmung der Trommeln
4 und 5 angepåsst und liegen dicht an der Oberfläche der Trommeln an. Die Länge
der Abdeckkörper 7 und 8 entspricht der Länge der Trommelmantelflächen der Trommeln
4 und 5. Die Abdeckkörper 7 und 8 bestehen beispielsweise aus einem gegen die flüssige
Metallschmelze beständigen Material, wie Keramik, Glas, feuerfestem Material und
dergleichen.
-
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind an den Stirnseiten der Abdeckkörper
7 und 8 Arme 9 und 1o befestigt, die mit ihrem freien Ende auf den Trommelwellen
11 und 12 drehbar gelagert sind. Die Abdeckkörper 7 und 8 sind mit Betätigungs stangen
13 und 14 von Stellzylindern 15 und 16 gelenkig verbunden. Die StellzAlinder 15
und 16 sind ihrerseits gelenkig aufgehängt. Die Betätigungsstangen 13 und 14 der
Stellzylinder 15 und 16 können jedoch auch mit den Armen G und 1o der Abdeckkörper
7 und 8 gelenkig verbunden sein.
-
Durch das Verstellen der StelIzlinder 15 und 16 sind die Abdeckkörper
7 und 8 entlang des Umfanges der Trommeln mantelflächen 17 und 18 beliebig verstellbar.
So können die Abdeckkörper 7 und 8 beispielsweise die in Fig. 1 dargestellte Stellung
einnehmen, in welcher ein Grossteil der in die Schmelze 6 eintauchenden Mantelflächen
17 und 18 mit der Metallschmelze in Berührung steht. Die Äbdeckkörper 7 und 8 können
jedoch auch ganz in die Schmelze entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Betriebsstellung
eingefahren werden, in welcher der grösste Teil der in die Schmelze eintauchenden
Trommelmantelflächen
17 und 18 gegen die Schmelze abgedeckt ist und nur ein geringer Teil der Trommelmantelflächen
mit der Schmelze in Berührung steht. Die Abdeckkörper 7 und-8 sind so gross dimensioniert,
dass sie auch dann noch die Eintauchkanten der Trommeln gegen die Schmelze abdecken,
wenn die Abdeckkörper 7 und 8 vollständig in die Schmelze eingefahren sind.
-
Während des Betriebes der Vorrichtung werden die beiden Trommeln
4 und 5 mit gleicher und konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Die Schmelze 6
erstarrt an den gekühlten Trommelmantelflächen 17 und 18; so dass an den Trommeln
4 und 5 Teilstränge 19 und 20 entstehen, die zwischen den beiden Trommeln 4 und
5 zu einem einzigen Strang 21 vereinigt werden, der zwischen den beiden Trommeln
4 und 5 senkrecht nach oben aus der Schmelze herausgeführt wird. Die von den Trommeln
4 und 5 abgegebene Kühlleistung muss dabei gerade so gross sein, dass die an den
Trommeln erstarrten Tejistränge 19 und 2c den Keilspalt zwischen den Trommeln in
einem Zustand erreichen, in welchem die beiden Teilstränge gut miteinander verschweisabar
sind und eine gute Verformbarkeit aufweisen. Die geforderte, optimale Kühlleistung
ist auf der einen Seite von den physikalischen Eigenschaften der Metallschmelze
und zum anderen von den Betriebsgrössen der Vorrichtung abhängig. Zu den Betriebsgrössen
der Vorrichtung gehören die Temperatur und Durchlaufgeschwindigkeit des Kühlmediums,
sowie die Abmessungen und Drehgeschwindigkeiten der Trommeln. Da die Wärmetauschfläche
zwischen den gekühlten Trommeln und der flüssigen Metallschmelze für die Kühlleistung
ausschlaggebend ist, kann durch die richtige Wahl der Wärmetauschfläche die optimale
Kühlleistung erzielt werden. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung lässt sich die
Wärmetauschfläche zwischen den gekühlten Trommeln und der flüssigen Metallschmelze
in einfacher Weise beliebig einstellen. Wenn beispielsweise die Wärmetauschflächen
vergrössert oder verkleinert werden sollen,
brauchen nur die Abdeckkörper
7 und 8 entsprechend verstellt zu werden. Auf diese Weise ist es mit Hilfe der erfindungsgemässen
Vorrichtung ohne weiteres möglich, die Vorrichtung zum Stranggiessen jederzeit auch
während des Betriebes auf den optimalen Wert ein- und nachzustellen.
-
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erstarren die.Teilstränge 19 und 20 in
stark gekrümmter Form. Die in gekrümmter Form erstarrten Teilstränge werden durch
Erstarrung der zwischen ihnen befindlichen Restschmelze im Trommelspalt zu einem
einheitlichen Strang 21 vereinigt. Die gekrümmt erstarrten Teilstränge 19 und 20
werden daher nach dem Verlassen des Trommelspaltes auf Biegung beansprucht. Diese
Biegungsbean spruchung führt bei warmbrüchigen Metallen zum Zerbrechen des Stranges
21. Bei der Verarbeitung von warmbrüchigen Metaillen muss daher dafür gesorgt werden,
dass die Biegebeanspruchung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Wenn beispielsweise
die Teilstränge nur in einer gering gekrümmten Form erstarren, werden sie bei ihrer
Vereinigung zum Einheits-Strang 21 nur in einem geringen Ausmass auf Biegung beansprucht.
Dies ist beispielsweise bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung der Abdeckkörper 7
und 8 der Fall. Hier beginnen die Teilstränge erst kurz unterhalb des Urommelspaltes
zu erstarren, so dass die erstarrten Teilatränge kaum gekjcümmt sind. Bei der in
Fig. 3 gezeigten Stellung der Abdeckkörper 7 und 8 muss natürlich die Drehgeschwindigkeit
der Trommeln 4 und 5 erheblich geringer sein als bei der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung
der Abdeckkörper 7 und 8. Die Durchsatzmenge ist daher bei der in Fig. 1 dargestellten
Stellung der Abdeckkörper 7 und 8 wesentlich grösser als es bei der Stellung nach
Fig. 3 der Fall ist. Bei warmbrüchigen Metallen wird man daher die in Fig. 3-gezeigte
Stellung der Abdeckkörper 7 und 3 wählen, während man bei Metallen, die eine gute
Beständigkeit gegen Warmbruoh haben, die in, Fig. 1 gezeigte Stellung der Abdeckkörper
7 und 8 bevorzugen wird.
-
Die Zulaufleitung 2 des Behälters 1 weist ein stabförmiges Thermoelement
22 auf, das unter den Bereich des Trommelspaltes reicht. Die Messergebnisse des
Thermoelementes 22 können gegebenenfalls zur Regelung der Temperatur des durch die
Zulaufleitung 2 fliessenden Metalles verwendet werden.
-
Vom Boden des Behälters 1 steht ein Wehr 23 vor, das sich über die
gesamte Breite des Behälters erstreckt und den Boden des Behälters in zwei Kammern
1a und ib unterteilt. Die Oberkante des ehres 23 liegt etwas tiefer als die Unterkante
der Trommeln 4 und 5. Die zimmer 1a ist über eine Austrittsöffnung 24 mit der Ablaufrinne
3 verbunden, während die Kammer Ib über eine Auslassöffnung 25 mit der Ablaufrinne
3 in Verbindung steht. Die Auslassöffnung 25 hat einen sich nach unten verjüngenden
Querschnitt.
-
Die Auslassöffnung 25 ist mit einem Bodenventil 26 verachliessbar.
Das Bodenventil 26 ist mit einem Stellmotor 27 verbunden, welcher das Bodenventil
26 wahlweise öffnet oder schliesst. Der Stellmotor 27 wird von einer Schwimmersteuerung
28 betätigt. Mit Hilfe der Schwimmersteuerung 28, des Stellmotors 27 und des Bodenventils
26 wird der Spiegel der Metallschmelze ständig auf der gleichen Höhe gehalten, so
dass die beiden Trommeln 4 und 5 immer bis zur Hälfte in die Schmelze 6 eintauchen.
Wenn beispielsweise die Menge der durch die Zuleitung 2 kontinuierlich zufliessenden
Metallschmelze grösser ist als die durch den gegossenen Strang abgeführte Metallmenge,
wird das Bodenventil 26 über die Schwimmersteuerung 28 und den Stellmotor 27 entsprechend
der überschüssigen Metallschmelze mehr oder weniger weit angehoben, wodurch die
Auslassöffnung 25 geöffnet oder vergrössert wird. Ein Absinken des Metallspiegels
bewirkt ein Schliessen bzw. ein Verengen der Auslassöffnung 25.
-
Die aus der Kammer 1a führende Auslassöffnung 24 ist mit einem Bodenventil
29 verschlo-ssen. Das Bodenventil 29 wird von einem Stellmotor 30 betätigt. Die
Auslassöffnung 24 dient zum völligen Entleeren des Behälters 1.
-
Wenn der leere Behälter 1 mit einer Metallschmelze gefüllt wird,
die stark mit luftsauerstoff reagiert, ist eine starke Schaum- bzw. Trassenbildung
nicht zu verhindern. Die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden Verunreinigungen
müssen daher abgezogen werden, bevor der Schmelze spiegel die Unterkante der Trommeln
erreicht. Zu diesem Zweck wird beim Füllen des Behälters 1 das Ventil 29 in der
Kammer 1a geschlossen, während das Ventil 26 in der Kammer ib offengelassen wird.
Wenn der Metallspiegel bis zur Böhe des Wehres 23 gestiegen ist, läuft die Schmelze
über das Wehr 23 in die Kammer Ib und über das geöffnete Ventil 26 und die Ablaufrinne'3
ab und zurück in den'Giess- oder Schmelzofen. Dabei fliesst über die gesamte Breite
des Behälters der auf der Oberfläche der Schmelze schwimmende Schaum über das Wehr
23 ab. Gleichzeitig werden die Abdeckkörper 7 und 8 vollkommen eingefahren, so dass
die Trommeln 4 und 5 zum grössten Teil an ihren in die Schmelze eintauchenden Mantelflächen
18 und 19 abgedeckt sind. Hierdurch wird eine weitere Vorsichtsmassnahme getroffen,
um vu verhindern, dass die auf der Oberfläche der Schmelze sck immenden Verunreinigungen
mit den Trommelmantelfla."clie- in Berührung gelangen. Die Stellung der Abdeckkörper
7 und 8 beim Einfüllen der Metallschmelze in den leeren Behälter entspricht in etwa
der in Fig. 3 gezeigten Stellung.
-
Wenn die auf der Schmelze schwimmenden Trasse im wesentlichen über
das Wehr 23 und die Ablaufrinne 3 abgeflossen ist, wird das Ventil 26 geschlossen.
Sowie die Kammer 1b'ge füllt ist, steigt der Schmelzespiegel im Behälter 1 -weiter
an. Sobald der Schmelzespiegel bis zur Mitte der Trommeln gestiegen ist, werden
die Trommeln mit einer zunächst sehr geringen
Drehzahl gegenläufig
in Rotation versetzt. Gleichzeitig wird das Kühlmittel durch die Trommeln geleitet.
-
Nachdem die Trommeln 4 und 5 in Drehung versetzt worden sind, werden
die Abdeckkörper 7 und 8 mit Hilfe der Stellzylinder 15 und 16 so verstellt, dass
die optimalen Giessbedingungen erzielt werden können. Je grösser die Warmbrüchigkeit
des gegossenen Metalls ist, desto weniger weit werden die Abdeckkörper 7 und 8 aus
der in Fig. 3 gezeigten Stellung hera-usbewegt werden.
-
In Fig. 2 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in Draufsicht dargestellt,
wobei die Trommeln 4 und 5 im Schnitt gezeigt sind. Die Trommeln 4 und 5 weisen
einen æylindrischen Mantel 31, 32, 2 konische Übergangsstücke 33 und 34, sowie sich
an die konischen Übergangsstücke anschliessende Rohre 35 und 36 anf. Der zylindrische
Trommelmantel, die konischen Übergangsstücke und die Rohre bestehen aus einem Stück.
Die Rohre 35 und 36 dienen der Zu- und Ableitung des Kühlmediums und stellen gleichzeitig
die Wellen der Trommeln dar. Die als Wellen dienenden Rohre 35 und 36 sind ausserhalb
des Behälters 1 in Lagern 37 und 38 gelagert. Auf die Lagerung und die Durchführung
der als Wellen dienenden Rohre 35 und 36 durch die Wände des Behälters 1 wird im
Nachstehenden noch weiter eingegangen werden.
-
Die Trommeln 4 und 5 weisen in ihrem Inneren Kerne 39 und 40 auf,
die sich durch die gesamte Trommel erstrecken und von der einen Ubergangsstelle
zwischen Rohr und konischem Übergangsstück zur gegenüberliegenden Übergangs stelle
reichen. Die Kerne 39 und 40 sind der Kontur der Trommeln 4 und 5 angepasst und
werden mit Hilfe von Rippen 41 und 42 von der Innenumfangsfläche der Trommeln 4
und 5 in Abstand gehalten, so dass zwischen den Kernen 39 und 40 und der Innenumfangsfläche
der Trommeln 4 und 5 ein Ringraum entsteht.
-
Das in die Trommeln einfliessende Kühlmedium wird durch den konischen
Teil der Kerne 39 und 40 gleichmässig über die gesamte Innenumfangsfläche der Trommeln
4 und 5 verteilt.
-
Durch die strömungsgünstige Form der Kerne 39 und 40 wird das Kühlmedium,
im vorliegenden Fall Kühlwasser, bei geringstem Druckverlust durch die Trommeln
geleitet, weil fast keine Umlenkungen wie bei bekannten, Drommelausführungen notwendig
sind und das Kühlmittel auf der gesamten Kühlfläche die Trommeln axial durchströmt
ierdurch ist eine grosse Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums möglich.
-
Infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums ist der
Wärmeübergang gross. Auf der anderen Seite findet nur ein geringer Temperaturanstieg
des Kühlmediums über die Länge- der Trommel statt.
-
Wenn Stränge mit sehr grossen Breiten gegossen werden, kann die Temperatur
des Kühlmediums trotz der günstigen Strömungsverhältnisse an der Austrittstelle
der Trommel um einiges höher sein als anzder Eintrittstelleg Die Folge ist, dass
die Kühlleistung an der Austrittstelle der Trommel geringer ist als an der Eintrittstelle
und die Dicke der an den Trommeln erstarrenden Teilstränge zur Austrittseite des
Kühlmediums hin kontinuierlich abnimmt. Wenn die in gleicher Weise in ihrer Dicke
abnehmenden Teiistränge im Trom -melspalt miteinander vereint werden, entsteht ein
Strang, der an seiner einen Seite eine grössere Dicke aufweist als auf der anderen
Seite. Wenn jedoch die beiden Trommeln in entgegengesetzten Richtungen vom Kühlmedium
durchflossen werden, kann dieser Nachteil beseitigt werden.
-
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel tritt das Kühlmedium
bei der Trommel 5 auf der Seite A ein und auf der Seite B aus, während es bei der
Trommel 4 auf der Seite B eintritt und auf der Seite A austritt.
-
Das Kühlmedium durchfliesst die beiden rommelu-4 und 5 somit in entgegengesetzten
Richtungen. Der an der Trommel
5 erstarrende Seilstrang 19 wird
daher an der Seite A eine grössere Dicke aufweisen als der an der Trommel 4 erstarrende
Seilstrang 20. Auf der Seite B verhält-es sich genau umgekehrt. Hier hat der an
der Trommel 4 erstarrende Teilstrang eine grössere Dicke als der an der Trommel
5 entstandene Teilstrang0l9.- Wenn diese beiden Teilstränge miteinander vereinigt
werden, gleichen sich die unterschiedlichen Dicken der beiden Teilstränge aus, so
dass ein einheitlicher Strang mit. einer über seine Breite gleichmässigen Dicke
entsteht.
-
In Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt eines aus zwei Teilsträngen
19 und 20 bestehenden Stranges 21 dargestellt. Während der Strang 19 auf der linken
Seite verhältnismässig dünn und auf der rechten Seite verhältnismässig dick ist,
ist die Dicke des Teilstranges 20 auf der linken Seite wesentlich grösser als auf
der rechten Seite. Die miteinander vereinigten Teilstränge 19 und 20 ergeben einen
Strang 21 mit einer gleichförmigen Dicke.
-
Die in die Schmelze eintauchenden Trommelteile, die nicht der Abkühlung
des Giesstranges dienen, wie die konischen Ubergangsstücke 33, 34 und die Rohre
35, 36, bestehen aus einem wärmedämmenden Material oder werden mit einem isolierenden
Stoff gegen die Schmelze abgedeckt, um zu verhindern, dass die Schmelze an diesen
Stellen erstarrt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die konischen
Übergangsstücke und die Rohre mit den Trommelnkonturen angepassten, keramischen
Ringen 43, 44 abgedeckt.
-
Die in Form von Wellen ausgebildeten Rohre 35 und 36 weisen Platten
45 und 46 auf, die mit den Rohren starr verbunden sind und auf der der Behälterinnenwand
zugekehrten Seite eine geschliffene Oberfläche haben. Die Platten 45 und 46 bestehen
aus hitzebeständigem Glas oder Keramik. Die Platten 45 und 46 liegen dicht an Platten
47, 48 an, die
an der:Behälterinnenwand angebracht sind und eine
Durchtrittsöffnung 49,50 für den Durchtritt der Rohre 35,36 aufweisen. Die Platten
47 und 48 bestehen ebenfalls aus hitzebeständigem Glas oder Keramik und haben auf
den den Platten 45 und 46 zugekehrten Seiten geschliffene Oberflächen. Die Platten
45 und 46 einerseits und die Platten 47 und 48 andererseits können sich aufgrund
ihrer geschliffenen Oberflächen gegeneinander verdrehen. Da die an den Rohren 35
und 36 befestigten Platten 45 und 46 an den am Behälter befestigten Platten 47 und
49 dicht anliegen, kann im wesentlichen keine Schmelze durch die Durchtrittsöffnulagen
im Behälter für die Rohre 35 und 36 austreten. Aufgrund der besonderen Abdichtung
an der Durchtrittsstelle der Rohre 35 und 36 durch den Behälter ist es ohne weiteres
möglich, die Trommeln bis zur Hälfte in die Schmelze eintauchen zu lassen.
-
Die Trommeln 4 und 5 sind ausserhalb des Behälters 1 in den Lagern
37 und 38 gelagert. Die Lager 38 der Trommel 4 sind ortsfeste Lager, während die
Lager 37 der Trommel 5 in horizontaler Richtung, d.h. parallel zur-Schmelzenoberfläche
beweglich sind. Hierdurch kann die Breite des Drommelspaltes verändert werden. Die
beweglichen Lager 37 sind über eine Druckmessdose 51 mit einer Stange 52 verbunden,
die in einer Büchse 53 gegen die Wirkung eines ortsfest angeordneten, hydraulischen
Zylinders 54 verschiebbar gelagert ist. Ein mit einer Spindel 55 verstellbarer Anschlag
56 bestimmt die Grösse des Trommelspaltes.
-
Wenn die Dicke des Stranges 21 während des Giessvorganges aufgrund
von unvorhergesehenzn Änderungen der Giessbedingungen zunimmt, übt der Strang 21
auf die beweglichen Lager 37 eine Kraft aus, welche die Lager 37 verschiebt.
-
Hierdurch entsteht in der Druckmessdose 51 ein Druckunterschied, der
über nicht dargestellte Impuls- und Regelgeräte die Stellung der i'bdeckkörper 7
und 8 verändert und damit eine Veränderung der Giessbedingungen auslöst. Wenn
beispielsweise
die Dicke des Stranges während des Giessvorganges zunimmt, werden die Stellzylinder
15 und 16 so betätigt, dass die Abdeckkörper 7 und 8 weiter in die Schmelze eingefahren
werden und eine grössere Trommelfläche abgedeckt wird. Durch die Abdeckung einer
grösseren Urommelfläche wird eine verringerte Kühlleistung bewirkt, die eine Verringerung
der Strangdicke zur Folge hat.
-
Die in Form von Trommelwellen ausgebildeten Rohre 35 und 36 werden
ausserhalb der Lager~57 und 38 mit Hilfe von Antriebselementen 57 und 58 stufenlos
regelbar angetrieben.
-
Die Trommeln 4 und 5 besitzen an den Eintrittseiten des Kühlmediums
sogenannten Drehdurchführungen 59 und 60, welche das Kühlmedium von feststehenden
Leitungen 61 und 62 dicht in die sich drehenden Rohre 35 und 36 leiten. An den den
Drehdurchführungen 59 und 60 gegenüberliegenden Enden der Trommeln 4 und 5 tritt
daslKühlmedium aus und wird von Trichtern 69 und 64 aufgefangen und durch Rohre
in eine nicht dargestellte Rückkühleinrichtung geleitet.
-
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, können die Oberflächen der Trommeln 4
und 5 ringförmig verlaufende Rillen 65 aufweisen, die halbrund oder anders profiliert
sin können. Wenn sich die in die Schmelze eintauchenden Trommeln ohne Spalt berühren
und umlaufen, erstarrt die Schmelze lediglich in den durch die Rillen 65 gebildeten
Hohlräumen 66. Die Abdeckkörper 7 und 8 decken bei dieser Ausführungsform einen
weiten Bereich der in die Schmelze eintauchenden Trommeloberflächen ab und verhindern
die Erstarrung der Schmelze an den die Rillen voneinander trennenden Stegen 67.
Die Abdeckkörper 7 und 8 nehmen am besten die in Fig. 3 dargestellte Stellung ein.
Wenn die Trommeln 4 und 5 die in Fig.
-
5 gezeigte Profilierung aufweisen, werden Runddrähte gegossen, die
entsprechend der Anzahl der Rillen nebeneinanderliegend von den Trommeln aus der
Schmelze gefördert werden.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens weisen gegenüber dem Bekannten erhebliche Vorteile auf. Die im Bereich
der Schmelze befindlichen Teile der Vorrichtung enthalten keine komplizierten Dichtungen
und ermöglichen dadurch ein Giessverfahren, bei dem die Trommeln ständig bis zur
Mitte in die Schmelze eintauchen. Dadurch ist es möglich, den Giessvorgang in weiten
Bereichen in Abhängigkeit von den Giesseigenschaften der verschiedenen-Metalle zu
steuern und auch profilierte Stränge beispielsweise'in Drahtform zu giessen.
-
Der einfache Aufbau der Vorrichtung ermöglicht den Bau von Giessanlagen
beliebiger Grösse.
-
- Ä n s p' r ü' c h e -