DE2234699C3 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen von Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen von Metallen mit zwei in eine Schmelze eintauchenden, gegenläufig umlaufenden, gekühlten Trommelflächen, zwischen denen der erstarrte Strang nach oben abgezogen wird.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum kontinuierlichen 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 Schmelzespiegels. 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 Teilstränge 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 Trommelspalt in einem Zustand erreichen, in welchem sie zum einer gut miteinander verschweißbar sind und zum anderen ohne Bruchgefahr auf Biegung beansprucht werden können. Ein kontinuierliches Stranggießen ist daher nur möglich, wenn die beiden Teilstränge im Bereich des Trommelspaltes eine gute Verschweißbarkeit und eine gute Verformbarkeit aufweisen. Diese beiden Bedingungen werden jedoch in vielen Fällen nichl: am gleichen Zustandspunkt des zu verarbeitenden Metalls erreicht. So ist es beispielsweise bei vielen Metallen oder Metallegierungen der Fall, daß die optimale Verschweißbarkeit

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und die optimale Verformbarkeit bei unterschiedlichen Zustandspunklen 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 Trommelspalt eintretenden Tcilstränge 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 Oxydhäute gelangen beim Aufsteigen des Schmelzespiegels mit den Unterseiten der Trommeln in Berührung und bleiben an den Trommeloberflächen inselweise haften. Die an den Trommeloberflächen inselweise haftenden, dünnen Oxydhäute haben die Wirkung einer Isolierschicht und verändern den Wärmeübergang von der gekühlten Trommeloberfläche zur Schmelze so stark, daß die an den Trommeln erstarrenden Teilstränge an diesen Stellen einen dünneren Querschnitt aufweisen. Auch während des normalen Betriebes gelangen die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden Oxydhäute und sonstige Verunreinigungen an der Eintauchkante der Trommeln mit dem Trommeloberflächen in Berührung, so daß auch während des normalen Betriebes Oxydhäute und sonstige Verunreinigungen inselweise an den Trommeloberflächen haften bleiben.

Es ist zwar bei einer Stranggießvorrichtung mit einer einzigen in eine Schmelze eintauchenden Trommel bekannt, einen trichterförmigen Einsatz in Abstand unter der Trommel anzuordnen, der mit seinem oberen Rand über die Schmelze vorcteht und den Raum über dem Schmelzebad abschließt, um den Zutritt von Oxydhäuten und anderen Verunreinigungen zu den Trommeloberflächen zu verhindern. Da jedoch der trichterförmige Einsatz in Abstand 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 Trommelobrrfläche 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 Tromneln 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 Be· dieser bekannten Vorrichtung erstarrt die Schmelze erst unmittelbar vor der engsten Stelle des Trommelspaltes. Während bei dieser bekannten Vorrichtung keine Verschweißung zweier Teilstränge erfolgt und auch nur eine unerhebliche Biegebeanspruchung nach dem Verlassen des Stranges aus dem Trommelspalt auftritt, weil sich die Erstarrungszone nur über einen kurzen Krümmungsweg der Trommeloberflächen 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 Verschweißbarkeit 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 in Kauf genommen werden müssen.

Mit der Erfindung soll daher eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen geschaffen werden, bei welcher die Vorteile der beiden vorbeschriebenen Vorrichtungen ohne deren Nachteile vereinigt sind, d. ru bei welcher 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 Trommeln bis zur Hälfte in die Schmelze eingetaucht sind und die in die Schmelze eintauchenden Trommelmantelflächen durch zwei der Krümmung der Trommeln angepaßte und die Trommelflächen gegen die Schmelze abdichtende Körper teilweise abgedeckt sind.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Trommeln bis zur Hälfte in die Schmelze eintauchen, befindet sich die engste Stelle des Spaltes zwischen den beiden Trommeln noch im Bereich der flüssigen Metallschmelze.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit sichergestellt, daß die an den Trommelmantelflächen entstandenen Teilstränge noch unterhalb des Schmelzespiegels miteinander vereinigt werden, wodurch die miteinander zu verengenden Teilstränge im Augenblick ihrer Vereinigung in einem Zustand gehalten werden, in welchem sie eine optimale Verschweißbarkeit und Verformbarkeit aufweisen. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrem Aufbau äußerst einfach und billig.

Durch die Regelbarkeit der Wärmeaustauschfläche zwischen der Schmelze und den in die Schmelze eintauchenden Trommelmantelflächen kann die an die Schmelze abgegebene Kühlleistung geändert werden. Durch diese einfache Änderung der Kühlleistung können auf der einen Seite d«e Bedingungen während des Stranggießens beliebig geändert werden und auf der anderen Seite mit ein und der gleichen Vorrichtung verschiedene Metalle verarbeitet werden.

Wenn die Abdeckkörper entlang des Trommelumfangs 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 Bedin-

gungen während des Stranggießens stufenlos geändert werden können und eine große Anzahl verschiedener Metalle mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet werden kann. Da die verschiedenen Metalle und Legierungen eine unterschiedliche Erstarrungswärme aufweisen, ist die Verschiebbarkei der Abdeckkörper entlang des Trommelumfangs von besonderer Bedeutung, da durch einfaches Einstellen der Abdeckkörper der Schmelze gerade so viel an Wärme entzogen werden kann, daß die an den Trommeln entstehenden Teilstränge beim Erreichen des Trommelspaltes genau die gewünschten Zustandspuntüe 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 Trommelspaltes 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 mit sich. 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 Strangdicke 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 MeB- und Steuereinrichtung verbunden ist die in Abhängigkeit vom Verschiebeweg der Trommel die verschiebbaren Abdeckkörper verstellt

Das durch die Trommeln hindurchströmende Kühl-, medium 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 erstarrenden Teilstranges an der Eintrittseite des Kühlmediums größer ist als an dessen Austrittseite. Hierdurch besteht die Gefahr, daß der zwischen den beiden Trommeln austretende Strang Ober seine Breite eine unterschiedliehe Dicke aufweist Das Entstehen eines Stranges mit unterschiedlichen Dicken kann beispielsweise dadurch vermieden werden, daß die beiden Trommeln in entgegengesetzten Richtungen vom Kühlmedium durchströmt sind. Auf diese Weise wird erreicht daß der dikke Randabschnitt des einen Teilstranges mit dem dünnen Randabschnitt des anderen Teilstranges zusammenfällt, so daß sich die unterschiedlichen 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 Mantelabschnitts mit konischen Obergangsstücken versehen sind, weiche 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 Kuhlmittelquelle 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 Übergangsstücke 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 Durchtrittsstelle durch den die Schmelze aufnehmenden Behälter mit einer geschliffenen Platte aus hitzebeständigem Material versehen sind, die auf einer mit einer Durchtrittsöffnung für die Trommelwelle versehen, 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 Oxydhäutchen und sonstige Verunreinigungen bei Ansteigen des Schmelzespiegels mit der Unterseite der Trommelfischen 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 Oxydhäutchen 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 Trommelflächen 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 an Hand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. I einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.3 einen der Fig. 1 ähnlichen Querschnitt der

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erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Be- sehen den beiden Trommeln 4 und 5 senkrecht nach

triebsstellung, oben aus der Schmelze herausgeführt wird. Die von

Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch den den Trommeln 4 und 5 abgegebene Kühlleistung muß

mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten dabei gerade so groß sein, daß die an den Trommeln

Strang und 5 erstarrten Teilstränge 19 und 20 den Keilspalt zwischen

F i g. 5 einen schematischen Horizontalschnitt durch den Trommeln in einem Zustand erreichen, in welchem

die Trommeln mit einem rillenförmigen Umfangsprofil. die beiden Teilstränge gut miteinander verschweißbar

In F i g. 1 ist ein die Schmelze aufnehmender Behäl- sind und eine gute Verformbarkeit aufweisen. Die geter 1 mit einer Zulaufieitung 2 und einer Ablaufrinne 3 forderte, optimale Kühlleistung ist auf der einen Seite dargestellt. Die Metallschmelze wird von einer nicht io von den physikalischen Eigenschaften der Metalldargestellten Metallpumpe oder durch Schwerkraftför- schmelze und zum anderen von den Betriebsgrößen der derung direkt vom Gießofen dem Elehälter 1 über die Vorrichtung abhängig. Zu den Betriebsgrößen der Vor-Zulaufleitung 2 zugeführt. Der Behälter 1 weist zwei richtung gehören die Temperatur und Durchlaufgevoneinander in Abstand angeordnete und drehbar gela- schwindigkeit des Kühlmediums sowie die Abmessungerte Trommeln 4 und 5 auf, deren Achsen horizontal 15 gen und Drehgeschwindigkeiten der Trommeln. Da die verlaufen. Die Trommeln 4 und 5 werden in Richtung Wärmetauschfläche zwischen den gekühlten Trommeln der Pfeile in entgegengesetztem Drehsinn angetrieben und der flüssigen Metallschmelze für die Kühlleistung und von einem Kühlmedium durchflossen. Während ausschlaggebend ist, kann durch die richtige Wahl der des Normalbetriebes tauchen die beiden Trommeln 4 Wärmetauschfläche die optimale Kühlleistung erzielt und 5 bis zur Hälfte in die Schmelze 6 ein. 20 werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt

Die Trommeln 4 und 5 sind im Bereich ihrer Trom- sich die Wärmetauschfläche zwischen den gekühlten melmantelflä^he teilweise von Abdeckkörpern 7 und 8 Trommeln und der flüssigen Metallschmelze in einfaabgedeckt, die sich über einen Teil des Umfangs der eher Weise beliebig einstellen. Wenn beispielsweise die Trommelmanielfläche erstrecken. Die Abdeckkörper 7 Wärmetauschflächen vergrößert oder verkleinert wer- und 8 sind der Krümmung der Trommeln 4 und 5 ange- 25 den sollen, brauchen nur die Abdeckkörper 7 und 8 entpaßt und liegen dicht an der Oberfläche der Trommeln sprechend verstellt zu werden. Auf diese Weise ist es an. Die Länge der Abdeckkörper 7 und 8 entspricht der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Länge der TiOmmelmantelflächen der Trommeln 4 und weiteres möglich, die Vorrichtung zum Stranggießen 5. Die Abdeekkörper 7 und 8 bestehen beispielsweise jederzeit auch während des Betriebes auf den optimaaus einem gegen die flüssige Metallschmelze beständi- 30 len Wert ein- und nachzustellen.

gen Material wie Keramik, Glas, feuerfestem Material Wie aus F i g. 1 hervorgeht, erstarren die Teilstränge

u. dgl. 19 und 20 in stark gekrümmter Form. Die in gekrümm-

Wie aus F-" i g. 3 hervorgeht, sind an den Stirnseiten ter Form erstarrten Teilstränge werden durch Erstarder Abdeckkörper 7 und 8 Arme 9 und 10 befestigt, die rung der zwischen ihnen befindlichen Restschmelze im mit ihrem freien Ende auf den Trommelwellen U und 35 Trommelspalt zu einem einheitlichen Strang 21 ver-12 drehbar gelagert sind. Die Abdeckkörper 7 und 8 einigt. Die gekrümmt erstarrten Teilstränge 19 und 20 sind mit Betätigungsstangen 13 und 14 von Stellzylin- werden daher nach dem Verlassen des Trommelspaltes dem 15 und 16 gelenkig verbunden. Die Stellzylindcr auf Biegung beansprucht. Diese Biegungsbeanspru-15 und 16 sind ihrerseits gelenkig aufgehängt. Die Beta- chung führt bei warmbrüchigen Metallen zum Zerbretigungsstangen 13 und 14 der Stellzylinder 15 und 16 40 chen des Stranges 21. Bei der Verarbeitung von warmkönnen jedoch auch mit den Armen 9 und 10 der Ab- brüchigen Metallen muß daher dafür gesorgt werden, deckkörper 7 und 8 gelenkig verbunden sein. daß die Biegebeanspruchung auf ein Minimum herab-

Durch da:> Verstellen der Stellzylinder 15 und 16 sind gesetzt wird. Wenn beispielsweise die Teilstränge nur

die Abdeckkörper 7 und 8 entlang des Umfangs der in einer gering gekrümmten Form erstarren, werden

Trommelmantelflächen 17 und 18 beliebig verstellbar. 45 sie bei ihrer Vereinigung zum Einheitsstrang 21 nu^r in

So können die Abdeckkörper 7 und 8 beispielsweise die einem geringen Ausmaß auf Biegung beansprucht. Dies

in F i g. 1 dargestellte Stellung einnehmen, in welcher ist beispielsweise bei der in F i g. 3 gezeigten Stellung

ein Großteil der in die Schmelze 6 eintauchenden Man- der Abdeckkörper 7 und 8 der Fall. Hier beginnen die

telflächen 17 und 18 mit der Metallschmelze in Beruh- Teilstränge erst kurz unterhalb des Trommelspaltes zu

rung steht Die Abdeckkörper 7 und 8 können jedoch 5° erstarren, so daß die erstarrten Teilstränge kaum ge-

auch ganz in die Schmelze entsprechend der in F i g. 3 krümmt sind. Bei der in F i g. 3 gezeigten Stellung der

gezeigten Eletriebsstellung eingefahren werden, in wel- Abdeckkörper 7 und 8 muß natürlich die Drehge-

eher der größte Teil der in die Schmelze eintauchenden schwindigkeit der Trommeln 4 und 5 erheblich geringer

Trommelmantelflächen 17 und 18 gegen die Schmelze sein als bei der in F i g. 1 gezeigten Betriebsstellung det

abgedeckt ist und nur ein geringer Teil der Trommel- 55 Abdeckkörper 7 und 8. Die Durchsatzmenge ist dahei

mantelflächen mit der Schmelze in Berührung steht bei der in F i g. 1 dargestellten Stellung der Abdeckkör

Die Abdeckkörper 7 und 8 sind so groß dimensioniert per 7 und 8 wesentlich größer als es bei der Stellung

daß sie auch dann noch die Eintauchkanten der Trom- nach F i g. 3 der Fall ist Bei warmbrüchigen Metaller

mein gegen die Schmelze abdecken, wenn die Abdeck- wird man daher die in F i g. 3 gezeigte Stellung der Ab

körper 7 und 8 vollständig in die Schmelze eingefahren 60 deckkörper 7 und 8 wählen, während man bei Metallen

sind. die eine gute Beständigkeit gegen Warmbruch haben

Während des Betriebes der Vorrichtung werden die die in F i g. 1 gezeigte Stellung der Abdeckkörper 7 um

beiden Trommeln 4 und 5 mit gleicher und konstanter 8 bevorzugen wird.

Geschwindigkeit angetrieben. Die Schmelze 6 erstarrt Die Zulaufieitung 2 des Behälters 1 weist ein stabför

an den gekühlten Trommelmantelflächen 17 und 18, so 65 miges Thermoelement 22 auf, das unter den Bereicl

daß an den Trommeln 4 und 5 Teilstränge 19 und 20 des Trommelspaltes reicht Die Meßergebnisse de

entstehen, die zwischen den beiden Trommeln 4 und 5 Thermoelements 22 können gegebenenfalls zur Rege

zu einem einzigen Strang 21 vereinigt werden, der zwi- lung der Temperatur des durch die Zulaufleitung 2 flie

ßenden Metalls 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 1 a und 1 b unterteilt. Die Oberkante des Wehres 23 liegt etwas tiefer als die Unterkante der Trommeln 4 und 5. Die Kammer la ist über eine Austrittsöffnung 24 mit der Ablauf rinne 3 verbunden, während die Kammer Xb 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 verschließbar. 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 Men ge 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 la führende Auslaßöffnung 24 ist mit einem Bodenventil 29 verschlossen. 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 mil 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 Schmelzespiegel die Unterkante der Trommeln erreicht. Zu diesem Zweck wird beim Füllen des Behälters 1 das Ventil 29 in der Kammer la geschlossen, während das Ventil 26 in der Kammer Xb offengelassen wird. Wenn der Metallspiegel bis zur Höhe des Wehres 23 gestiegen ist. läuft die Schmelze über das Wehr 23 in die Kammer Xb 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 zu verhindern, daß die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmenden Verunreinigungen mit den Trommelmantelflächen in Berührung gelangen. Die Stellung der Abdeckkorper 7 und 8 beim Einfüllen der Metallschmelze in den leeren Behälter entspricht in etwa der in F i g. 3 gezeigten Stellung.

Wenn die auf der Schmelze schwimmenden Trasse im wesentlichen über das Wehr 23 und die Ablauf rinne 3 abgeflossen ist wird das Ventil 26 geschlossea Sowie die Kammer \b gefüllt 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 Abdeckkorper 7 und ΙΪ 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 Abdeckkorper 7 und 8 aus der in

ίο F i g. 3 gezeigten Stellung herausbewegt werden.

In F i g. 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 zylindrischen Mantel 31, 32, 2 konische Übergangsstücke 33 und 34 sowie sich an die konischen Übergangsstücke anschließende Rohre 35 und 36 auf. Der zylindrische Trommelmantel, die konischen Übergangsstücke und die Rohre bestehen aus einem Stück. Die Rohre 35 und 36 dienen der Zu- und Ableitung des Kühimediums 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 3ä 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 Übergangsstelle zwisehen Rohr und konischem Übergangsstück zur gegenüberliegenden Übergangsstelle 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 lnnenumfangsfläche der Trommeln 4 und 5 in Abstand gehalten, so daß zwischen den Kernen 39 und 40 und der lnnenumfangsfläche 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 lnnenumfangsfläche 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 Trommelausführungen notwendig sind und das Kühlmittel auf der gesamten Kühlfläche die Trommeln axial durchströmt. Hierdurch ist eine große Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums möglich. Infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums ist der Wärmeüber gang groß. Auf der anderen Seite Findet nur ein gerin ger Temperaturanstieg des Kühlmediums über die Lan ge der Trommel statt

Wenn Stränge mit sehr großen Breiten gegosser

werden, kann die Temperatur des Kühlmediums troti der günstigen Strömungsverhältnisse an der Austritt stelle der Trommel um einiges höher sen als an dei Eintrimtelle. Die Folge ist daß die Kühlleistung an dei Austrittstelle der Trommel geringer ist als an der Ein

trittstelle und die Dicke der an den Trommeln erstar renden Teilstränge zur Austrittseite des Kühlmedium! hin kontinuierlich abnimmt Wenn die in gleicher Weis« in ihrer Dicke abnehmenden Teilstränge im Trommel spalt miteinander vereint werden, entsteht ein Strang der an seiner einen Seite eine größere Dicke aufweis als auf der anderen Seite. Wenn jedoch die beidei Trommeln in entgegengesetzten Richtungen von Kühlmedium durchflossen werden, kann dieser Nach

teil beseitigt werden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispie! 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 Trommeln 4 und 5 somit in entgegengesetzten Richtungen. Der an der Trommel 5 erstarrende Teilstrang 19 wird daher an der Seite A eine größere Dicke aufweisen als der an der Tromjnel 4 erstarrende Teilstrang 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 Teilstrang 19. 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 F i g. 4 ist ein schematischer Querschnitt eines aus zwei Teilsträngen 19 und 20 bestehenden Stranges 21 dargeste'lt. 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 Teiistränge 19 und 20 ergeben einen Strang 21 mit einer gleichförmigen Dicke.

Die in die Schmelze eintauchenden Trommelteile, die nicht der Abkühlung des Gießstranges dienen, wie die komischen Übergangsstücke 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 dagestellten Ausführungsbeispiel werden die konischen Übergangsstücke und die Rohre mit den Trommelkonturen 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 auf Grund ihrer geschliffenen Oberfläche gegeneinander verdrehen. Da die an den Rohren 35 und 36 befestigten Platten 45 und 46 an den am Behälter befestigten Platten 47 und 48 dicht anliegen, kann im wesentlichen keine Schmelze durch die Durchtrittsöffnungen im Behälter für die Rohre 35 und 36 austreten- Auf Grund 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 las- sen.

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 Trommelspaltes 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 Gießvorgangs auf Grund von unvorhergesehenen 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 Abdeckkörper 7 und 8 verändert und damit eine Veränderung der Gießbedingungen auslöst. Wenn beispielsweise die Dicke des Stranges während des Gießvorgangs 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 Trommelfläche wird eine verringerte Kühlleistung bewirkt, die eine Verringeiung der Strangdicke zur Folge hat.

Die in Form von Trommelwellen ausgebildeten Rohre 35 und 36 werden außerhalb der Lager 37 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 6! 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 das Kühlmedium aus und wird von Trichtern 63 und 64 aufgefangen und durch Rohre in eine nicht dargestellte Rückkühleinrichtung geleitet.

Wie aus F i g. 5 heivorgeht, können die Oberflächen der Trommeln 4 und 5 ringförmig verlaufende Rillen 65 aufweisen, die halbrund oder anders profiliert sein 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 dekken bei dieser Ausiührungsform 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 F i g. 3 dargestellte Stellung ein. Wenn die Trommeln 4 und 5 die in F i g. 5 gezeigte Profilierung aufweisen, werden Runddrähte gegossen, die entsprechend der Anzahl der Rillen nebeneinanderliegend von der Trommeln aus der Schmelze gefördert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenübei dem Bekannten erhebliche Vorteile auf. Die im Bereich der Schmelze befindlichen Teile der Vorrichtung enthalten keine komplizierten Dichtungen und ermögli chen dadurch ein Gießverfahren, bei dem die Trom mein ständig bis zur Mitte in die Schmelze eintauchen Dadurch ist es möglich, den Gießvorgang in weiten Be reichen in Abhängigkeit von den Gießeigenschaftei der verschiedenen Metalle zu steuern und auch profi lierte Stränge, beispielsweise in Drahtform, zu gießen Der einfache Aufbau der Vorrichtung ermöglicht dei Bau von Gießanlagen beliebiger Größe.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

L· Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen von Metallen mit zwei in eine Schmelze eintauchenden, gegenläufig umlaufenden, gekühlten Trommelflächen, zwischen denen der erstarrte Strang nach oben abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (4, 5) bis zur Hälfte in die Schmelze eingetaucht sind und die in die Schmelze eintauchenden Trommelmantelflächen (17, 18) durch zwei der Krümmung der Trommeln (4, 5) angepaßte und die Trommelflächen gegen die Schmelze abdichtende Körper (7,8) teilweise abgedeckt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkörper (7, 8) entlang des Trommelumfangs verschiebbar angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkörper (7, 8) in jeder Betriebsstellung die Trommeln (4,5) im Bereich der Eintauchkante überdecken und je nach ihrer Betriebsstellung mehr oder weniger weit in den Bereich des Trommelspaltes reichen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß eine (5) der beiden Trommeln entgegen der Wirkung einer die beiden Trommeln gegeneinander vorspannenden Einrichtung (54) durch den erstarrten Strang (21) parallel zur Oberfläche der Schmelze verschiebbar und mit einer Meß- und Steuereinrichtung (51) verbunden ist, die in Abhängigkeit vom Verschiebeweg der Trommel die verschiebbaren Abdeckkörper (7, 8) verstellt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ciie beiden Trommeln (4, 5) in entgegengesetzten Richtungen vom Kühlmedium durchströmt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (4,5) zu beiden Seiten ihres Mantelabschnittes (31, 32) mit konischen Übergangsstücken (33,34) versehen sind, welche mit die Trommelwelle bildenden Rohren (35, 36) für den Durchtritt des Kühlmediums starr verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rohren (35, 36) bestehende Trommelwelle außerhalb des die Schmelze aufnehmenden Behälters (1) gelagert ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (35,36) an der Eintrittseite des Kühlmediums über eine Drehdurchführung (59, 60) mit einer Kühlmittelquelle verbunden sind und an der Austrittseite für einen freien Austritt des Kühl-nediums offen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (4,5) in ihrem Mantelabschnitt (31, 32) und ihren konischen Übergangsstücken (33, 34) Kerne (39, 40) mit geringem Strömungswiderstand aufweisen, die einen Ringraum für das durchströmende Kühlmedium bilden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schmelze ausgesetzten konischen Übergangsstücke (33, 34) und Rohre (35, 36) der Trommeln (4, 5) wärmeisoliert oder mit dicht anliegenden Abdeckelementen (43, 44) gegen den Zutritt der Schmelze geschützt

sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trommelwelle bildenden Rohre (35, 36) an der Durchtrittsstelle durch den die Schmelze aufnehmenden Behälter mit einer geschliffenen Platte (45, 46) aus hitzebeständigem Material versehen sind, die auf einer mit einer Durchtrittsöffnung (49, 50) für die Trommelwelle versehenen, im Behälter (1) starr befestigten, geschliffenen Platte (47, 48) aus hitzebeständigem Material gleitet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (4, 5) in einem Behälter (1) untergebracht sind, der durch ein vom Boden abstehendes Wehr (23) in zwei Teile geteilt ist, dessen Oberkante etwas tiefer als die Unterkante der Trommeln (4,5) liegt.