DE2354247C2 - Schmelzebehälter zum Stranggießen von Metall in Bandform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzebehälter zum Stranggießen von Metall in Bandform, insbesondere für reaktionsfähige Metall-Legierungen, mit den Merkma fen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Schmelzebehälter dieser Art (DE-PS 6 74 691) ist der Schmelzebehälter dadurch in einen Schmelzezuflußbereich und in einen Gießbereich, in welchem die Gießtrommel angeordnet ist, unterteilt, daß von einem Einsatztrichter gebildete Wände von eben her in die Schmelze eingetaucht sind, so daß dadurch zwischen den beiden Bereichen unterhalb des Schmelzespiegels eine Verbindung hergestellt ist. Sofern mit diesem bekannten Schmelzebehälter verhältnismäßig inerte Metalle vergossen werden, z. B. flüssiges Blei, ist ein ausgesprochener Schutz gegen tträtzebildung nicht erforderlich. Reaktionsfähige Legierungen, z. B. Blei-Kal/ium- und Blei-Lithium-Legierungen, die für Elektrodenplatten zunehmende Bedeu-Uing gewinnen, erfordern jedoch wegen ihrer außergewöhnlichen Reaktionsfähigkeit der Zusätze, ι. B. Kalzium und Lithium, Vorkehrungen, damit die Schmelze nicht zu sehr mit Sauerstoff in Berührung kommt. Denn dadurch entsteht Kratze, die deshalb unerwünscht ist, weil sie im Verlauf des Gießvorganges auf der Gießtrommel in das erstarrende Gießprodukt eingeschlossen wird, was sich nachteilig auf die physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften der Produkte auswirkt. Außerdem wird der Schmelze durch die Krätzebildung ein gewisser Anteil des reaktionsfähigen Zusatzes der Legierung entzogen.

Die bekannten Schmelzebehälter der vorstehend beschriebenen Art reichen bei der Verarbeitung von

•n reaktionsfähigen Metall-Legierungen der genannten Art nicht aus. um eine einwandfrei gleichbleibende Dicke des von der Umfangsfläche der umlaufenden Gießtrommel abgenommenen Gießprodukts zu gewährleisten und vor allem eine Schlacke- und Krätzebildung in der Schmelze zu verhindern oder weitgehend herabzusetzen. So machen sich hei den bekannten .Schmelzebehältern Schwankungen der Schmelzezufuhr in nur uenig abgedämpfter Form auch im Gießbereich bemerkbar.

"'"' Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schmelzebehälter der besprochenen Art zu schaffen, der beim Siranggießen eine Krätzebildung auf der Schmelze weitgehend verhindert und dadurch auch bei Verarbeitung von reaktionsfähigen Metall-Legierungen ein einwandfreies Gießprodukt ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Schmelzebchälter mit den Merkmalen nach dem Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des

^h> Schmelzebehälters wird die dem SchmelzezufluCbereich zugeführte Schmelze von vornherein infolge der dort angeordneten Leitwände umgelenkt und beruhigt, so daß schon die Zuführung durch den sich quer über

den Schmelzebehälter erstreckenden Kanal von unten her in den Gieöbereich turbulenzfreie Schmelze führt. Durch die im GieGbereich angeordnete voll eingetauchte Leitwand werden in der Schmelze an dieser Stelle evtl. noch enthaltene Gase freigesetzt und so abgelenkt, daß sie sich der eintauchenden Gießtrommel nirh: nähern und folglich dort auch die Schmelzeoberflache nicht beunruhigen können. Der zwischen dem Schmelzezuflußbereich und dem Gießbereich angeordnete Schmelzeablauf, gegen den die beiden Bereiche durch Wehre abgegrenzt sind, begrenz! die Standhöhe von oben her und verhindert eine Reflexion von Wellen in der Schmelze, da diese über den Überlauf der Wehre abfließen können.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die im Gießbereich liegende, voll eingetauchte Leitwand unterhalb der Trommel schräg nach oben verlaufend angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 4 bis 8.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher eriäuien.

Eine Legierung auf Bleigrundlage wird zum uießen in einem geeigneten, beheizten Behälter 1 durch Schmelzen von zu 99,99% reinem Blei, das mit der vorgeschriebenen Menge eines Zusatzes vermischt ist, beispielsweise mit elementarem Kalzium oder einer Bleikalzium-Grundlegierung, hergestellt. Schmelze 2 wird in dem beheizten Behälter 1 durch eine Decke inerten Gases, z. B. Stickstoff oder ein (nicht da; gestelltes) schwimmendes Reduktionsmittel, gegen Oxidierung geschützt. Die Schmelze 2 wird durch ein geschlossenes System, das eine Pumpe 3 und eine Leitung 4 umfaßt, in einen Schmelzebehälter 5 geleitet, der einen Schmelzezuflußbereich 6 und einen Gießbereich 7 aufweist. Der Schmelzezuflußbereich 6 und ein Teil des Gießbereiches 7 sind während der ganzen Dauer des Gießvorgangs durch eine Abdeckung 9 abgedeckt, so daß sich eine Kammer 30 bildet, in der Durchsatz und Höhe der Schmelze unter einer Decke inerten Gases geregelt werden. Im restlichen Teil des Gießbereiches 7 ist die Oberfläche der Schmelze während des Betriebsbeginnes der Luft ausgesetzt.

Im Schmelzezuflußbereich 6 sind Leitwände 11,12,13 und ein Wehr 17 zur Regelung des Schmel/edurchsatzes und -Strömungsbildes durch einen verstellbaren Kanal 8 in den Gießbereich 7 vorhanden. Im Schmelzezuflußbereich 6 ist eine Beschickungskammer 10 mit einer durch die Leitwand 11 gebildeten Innenwand vorgesehen, sowie die teilweise eingetauchte Leitwand 12 und die schräg verlaufende Leitwand 13. Der Schmelzespiegel, durch die gestrichelten Linien 15 bzw. 16 dargestellt, wird durch i/ie relativen Hohen der Wehre 17 und 18 geregelt. Das beim Gießen nicht aufgenommene, verbleibende Metall fließt unter einer eingetauchten weiteren Leitwand 28 entlang, dann über das Wehr 18 in einen Schmelzeablauf 19. der sich zwischen den Wehren 17 und 18 befindet, und von da durch eine Leitung 20 zurück zum Behälter 1. Eine PIaUe 21 biWrt die obere Begrenzung des Kanals 8 und reicht mit einem schräg verlaufenden Teil 22 in den GieÜbereich 7 hinein. Die Wehre 17 und 18, der SchmelzeaWauf 19, die Leitung 20 und die Platte 21 sind Teile einer Einheit 14, die vertikal verstellbar ist, beispielsweise durch nicht dargestellte Schrauben. Auch die Wehre 17 und 18 sind zur Verstellung relativ ineinander vorzugsweise mit nicht dargestellten Schrauben befestigt, um die relative Höhe der Schmelzespiegcl 15 ι nd 16 zu regeln. Eine sich

drehende Gießtrommel 23, die von innen wassergekühlt ist, taucht im Gießbereich 7 so tief in die Schmelze ein wie es nötig ist, um an ihrer Außenfläche eine Schient erstarrten Metalls 24 zu bilden. Beim Verlassen der Gießtrommel 23 läuft die Metallschicht 24 zu einer Spanneinrichtung 25 und weiter zu einer Aufnahmerolle 26. Der ichmelzezuflußbereich 6 und der an das Wehr 18 anschließende Teil des Gießbereiches 7 sind von der Abdeckung 9 überdeckt und bilden so die Kammer 30.

Die Schmelze fließt in Pfeilrichtung in die Beschikkungskammer 10, durch Löcher 29 nahe dem oberen Ende der Leitwand 11 und unter der eingetauchten Leitwand 12 hindurch und steigt dann über die schräg verlaufende Leitwand 13. Volumenschwankungen ergeben zusammen mit dem regulären Teil der Schmelze einen Überlauf über das Wehr 17 zum beheizten Behälter 1 zurück, während der Hauptstrom der Schmelze mit gleichmäßiger Durchflußgeschwindigkeit in den Gießbereich 7 fließt. Dabei gelangt die Schmelze nach unter, durch den Kanal 8, und steigt mit verminderter, linearer Strömungsr -,chwindigkeit in dem sich vergrößernden Bereichsabsi-hritt unter dem schräg verlaufenden Teil 22, um den Gießbereich 7 bis zu der durch die Höhe des Wehres 18 bestimmten Standhöhe zu füllen. Ein Teil der Schmelze, die in den Gießbereich 7 einläuft, wird von der Gießtrommel 23 aufgenommen; der Rest fließt über das Wehr 18 zurück zum beheizten Behälter 1.

Ein durch den Raum unter der Abdeckung 9 und über dem Bad strömendes, inertes Gas schützt die Schmelze im Schmelzezuflußbereich 6 vor dem Oxidieren. Während des Betriebsbeginnes ist der der Luft ausgesetzte Teil der Oberfläche 16 der Schmelze in der direkt an die Gießtrommel 23 anschließende Zone nicht gegen Oxidieren geschützt. Diese Anordnung gestattet einen bequemen Zugang zur Gießtrommel 23 zwecks notwendiger Handhabung der sich formenden Metallschicht 24. Nachdem ein kontinuierlicher Betrieb erreicht ist, kann eine (nicht dargestellte) Sthutza"<iekkung über dem Gießbereich 7 angebracht werden.

Da die Beschickungskammer 10 einen viel größeren QucTjchnitt hat als die Leitung 4. nehmen mit dem Steigen der Schmelze Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz ab. Die Höhe der Leitwand H läßt die Schmelze in der Beschickungskammer 10 auf eine Standhöhe 27 über den Spiegel 15 ansteigen. Weitere Unruhe im Fluß, wie sie beispielsweise durch Pumpen entsteht, wird abgefangen, wenn die Schmelze durch die im oberen Teil der Leitwand 11 horizontal angeordneten Löcher 29 zwischen den Badspiegeln 15 und 27 fließt. Die Löcher 29 können eine gleichmäßige Verteilung des Schrnclzeflusses über die Breite des Schmelzebehälters 5 vorsehen, oder der Abstand zwischen den Löchern 29 kann so verändert werden, dall sich ein Strömungsunterschied in seitlicher Richtung ergibt, der c'vn durch die Seitenwinde des Schmelzebehälters 5 verursachten Wärmeverlust kompensiert. Ein verhältnismäßig rasches Fallen und Steigen der fließenden Schmelze durch einen etwas verengten Kanal um die einge.auchte Leitwand 12 herum fördert das Ausscheiden von Krätze, die eventuell schon im Behälter 1 vorhanden ist. Die Krät/e steigt schnell an die Oberfläche während sich die Schmelze eiern Wehr 17 nähert. Wenn bei der Zuführung Bewegungen auftreten, entstehen Wellen auf dem Schmelzespiegel 15 direkt vor dem Wehr 17. Die schräg verlaufende Leitwand 13 leitet diese Wellen und die angesammelte Krätze über das Wehr 17 und läßt die Schmelze, im wesentlichen frei

von Bewegungen. I

von Kratze und unbccintriichtigt
durch das übrige System fließen.

Damit die Schmelze durch den Gicßbereich 7 fließen kann, darf die Höhe des Wehres 17 nicht unter der des Wehres 18 liegen. Vorzugsweise ist das Wehr 17 etwas höher als das Wehr 18. damit ein größerer Teil des Schmelzcstroms in den Gießbereich 7 grlenkt wird.

Der innere Aufbau lies Schmel/.cbchälters 5 tragt dazu bei. Temperatur und Nuß der Schmelze konstant zu halten. Die Konstanthaltung der Temperatur wird in dem verhältnismäßig großen Teil des Schmelzezuflußbereiches 6 gefördert, der unier der schräg verlaufenden Leitwand 13 liegt. Da sich die Platte 21 in diesen Teil des Schmelzezuflußbereichcs ft erstreckt, entsteht ein indirekter Slrömungsweg. der zur Konstanthaltung der Temperatur beitragt.

Die Grobeinstellung des Sehmelzeflusses in den Gießbereich 7 erfolgt durch vertikales Verschieben der Platte 21. um die Höhe des Kanals 8 zu verändern. Aus dem Kanal 8 fließt die Schmelze horizontal über den Boden der erweiterten Zone unterhalb des schräg verlaufenden Teiles 22, steigt gleichmäßig an. und ergibt einen stetigen, nicht turbulenten Fluß durch den Gießbereich 7. Ein direkter Fluß der oberflächennahen Schmelze zum Wehr 18 wird durch die eingetauchte Leitwand 28, die eine Verlängerung der Abdeckung 9 ist. verhindert. Die die Leitwand 28 umgebende Schmelze schafft eine Abdichtung zwischen der Atmosphäre auf der Trommelseite und der mit inertem Gas gefüllten Kammer 30. in der Schmclzespiegel- und Flußrcgelu.ig aufrecht erhalten wird. Die ruhige Aufwärtsbewegung des gesamten Querschnittes der Schmelze zur Oberfläche verursacht nur minimale Störungen des Schmelzespiegels 16 in der Nähe der Gießtrommel 23. Die Verhinderung von oxidationsfördernder Turbulenz in der Schmelze gestattet einen raschen Anlauf des Gießvorganges und Kurzzeitbetrieb ohne übermäßigen Einschluß von Krätze oder Verlust von reaktionsfähigem Metall in der gegossenen Metallplatte. Die Bewegung der Schmelze um den schräg verlaufenden eil 22 hat zur folge, daß die Schmelzetemperatiir weitgehend ausgeglichen ist. wenn die Schmelze die Gießtrommel 23 erreicht. Die Leitwände II, 12 und 13 und die Platte 21 sind wärmeleitfähig und fördern so die Konstanihalliing der Temperatur des sie umgebenden, flüssigen Metalles.

Line schräg verlaufende Leitwand 31.die sich überdic Breite des Schmel/cbehälters S erstreckt, ist vorzugsweise in der Schmelze unter der Gießtrommel 2} angeordnet, wobei ihr oberes finde über die eingetauchte Leitwand 28 hinausgeht und sich ihr unteres Ende geringfügig über den oberen Rand des schräg verlaufenden Teiles 22 der Platte 21 erstreckt. Die Leitwand 11 dient der Ableitung von Ciasblasen, wie beispielsweise Wasserstoffgasblasen, die von der Unterseite des schräg verlaufenden Teiles 22 der Platte 21 aufsteigen, zwecks Sammlung in der Kammer 30. So werden Gaseinschlüsse in der an der Gießtrommel 23 erstarrenden Metallschicht vermieden, ohne das Strö· mungsbiici der den Durchgang zwischen dem Rand des schräg verlaufenden Teiles 22 und der äußeren Wand des Schmelzebchälters 5 durchströmenden Schmelze nachteilig zu beeinflussen. Die gestrichelt dargestellte Ablenkwand 31' ist eine Alternativanordnung. Sie dient dazu, die Blasen zur äußeren Stirnwand des Gießbereiches 7 abzuleiten.

Die Strömungsgeschwindigkeit des inerten Gases, beispielsweise Argon, durch den oberen Teil des Schmei/ezuflußbereiches 6 wird niedrig gehalten, um zu verhindern, daß das System unter Druck gesetzt und somit der Metallspiegel im Gießbereich 7 beeinflußt wird.

In der Praxis arbeitet die Einrichtung am wirksamsten, wenn ein leichter, kontinuierlicher Schmelzeüberlauf über das Wehr 18 aufrechterhalten wird. Wenn der Kanal 8 so eingestellt ist. daß er nicht drosselnd wirkt, wird eine günstige Regelung des Schmelzeflusses erzielt, wenn das Wehr 17 um etwa 1,6 mm höher als das Wehr 18 eingestellt ist und die Drehzahl der Pumpe 3 verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Schmelzebehälter zum Stranggießen von Metall in Bandform, insbesondere für reaktionsfähige Metall-Legierungen, mit einer mit ihrer Umfangsfläche in die Schmelze eintauchenden umlaufenden Gießtrommel, der in einen Schmelzezuflußbereich und in einen Gießbereich unterteilt ist, in dem die Gießtrommel angeordnet ist, und der mit dem Schmelzezuflußbereich durch eine unter dem Schmelzespiegel liegende Zuführung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bereiche (6, 7) gegenüber einem dazwischen befindlichen Schmelzeablauf (19, 20) durch je ein einen Überlauf ermöglichendes, höhenverstellbares Wehr (17, 18) abgegrenzt sind, wobei das dem Schmelzezuflußbereich (6) zugeordnete Wehr (17) mindestens so hoch wie das dem Gießbereich (7) zugeordnete Wehr (18) ist, daß die Zuführung vom Schmelzezuflußbereich (6) zum Git-öbereich (7) ein Kanal (8) ist. dessen obere Begrenzung durch eine Platte (21) gebildet ist. die an ihrem in den Gießbereich (7) reichenden Ende (22) nach oben ansteigend ve-läuft. und daß im Schmelzezuflußbereich (6) zur Beruhigung der zugeführten Schmelze Leitwände (11,12,13) und im Gießbereich (7) eine voll eingeuuchte Leitwand (31, 31') angeordnet sind, wobei die Platte (21). die Wehi e (17,18) und die Leitwände (H, 12, 13; 31,3Γ) sich über die ganze Breite des Schmelzebehälters (5) erstrecken.
2. 2. Schmelz -behälter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die V'«hre (17, 18), die Innenwände, die Leitwände (11, 12, 13) und die Platte (21) wärmeleitfähig sind.
3. 3. .Schmelzebehälter nach Anspruch 1 oder 2.

   dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzezuflußbereich (6) eine Beschickungskammer (10) aufweist, an deren Innenwand (Leitwand (M) am oberen Ende Löcher (29) vorgesehen sind, und daß eine (13) der Leitwände einen oberen, schräg zu dem dem Schmelzezuflußbereich zugeordneten Wehr Ί7) hin verlaufenden Wandtei! aufweist.
4. 4. Schmelzebehälter nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die obere Begrenzung des Kanals (8) bildende Platte (21) sich mit ihrem dem Schmelzezuflußbereich (6) zugeordneten Ende in diesen Bereich hinein erstreckt.
5. 5. Schmelzebehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzezuflußbereich (6) und ein Teil des Gießbereiches (7) durch eine Abdeckung (9) abgedeckt ist, die mit ihrem dem Gießbereich (7) zugeordneten Ende in die Schmelze eintaucht und eine weitere Leitwand (28) bildet.
6. 6. Schmelzebehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die voll eingetauchte Leitwand (31, 3Γ) schräg ansteigend unter der Gießtrommel (23) angeordnet ist.
7. 7. Schmelzebehälter nach einem db.r Ansprüche I bis 6. dadurch geKennzeichnet. daß die Wehre (17, 18) und die Platte (21) eine vertikal verstellbare Einheit (14) bilden.
8. 8. Schmelzebchälter nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Aufnahmefähigkeit für Schmelze des Schmelzezuflußbereiches (6) und des Gießbereiches (7) derart groß gewählt ist, daß die Schmelze bei Erreichen der Gießtrommel eine einheitliche Temperatur aufweist.