-
Kontinuierlich arbeitende Gießmaschine Die Erfindung betrifft eine
kontinuierlich arbeitende Gießmaschine zur Herstellung endloser metallischer Werkstücke
oder plattenförmiger Körper direk-t aus geschmolzenem Metall, irsbesondere Gießmaschinen
für Aluminiumlegierungen und andere Nichteisenmetalle mit gegenüberliegenden, wassergekühlten
und umlaufenden Gießwalzen, die auf einem der gewünschten Dicke des gegossenen Produktes
entsprechenden Abstand gehalten werden.
-
Die Breite der auf derartigen Gießmaschinen herstellbaren Werkstücke
ist durch die von dem kurz vor der engsten Stelle des Walzenspaltes erstarrenden
geschmolzenen Metall ausgeübten Trennkräfte begrenzt. Wenn das erstarrende Metall
durch die Gießwalzen geleitet wird, erfolgt eine Komprimierung,was wiederum einen
Druck auf die Gießwalzen zur Folge hat, der bewirkt, daß diese nach außen gebogen
werden.
-
Dies wiederum hat zur Folge, daß das Werkstück in der Mitte dicker
ist, als an den Kanten. Aus diesen Gründen liegt die
Maximalbreite
eines zwischen Gießwalzen zu gießenden Werkstückes bzw. einer zwischen Gießwalzen
zu gießenden Platte bei etwa 150 cm. Versuche, durch größere Durchmesser und schwerere
Bauweise die Biegung der breiten Gießwalzen geringer zu halten, führten zum einen
zu erheblich größeren Kosten und zum anderen zu einer Vielzahl von Problemen bezüglich
der Eingußtülle, und zwar deshalb, weil der durch die gegenüberliegenden Seiten
der Walzen gebildete eingeschlossene Winkel umso kleiner wird, je größer der Durchmesser
der Walzen ist. Um zu erreichen, daß das geschmolzene Metall derart in den Walzenspalt
geführt wird, daß das geschmolzene Metall die wassergekühlten Walzenoberflächen
gerade kurz vor dem engsten Walzenspalt berührt, muß folglich das Ausgußende spitz,
lang und schlank gestaltet werden. Ein langer, schlanker Ausguß ist jedoch relativ
zerbrechlich und kann leicht beschädigt werden. Außerdem gibt das geschmolzene Metall
durch die Ausgußwände sehr schnell Hitze an die relativ kalten Gießwalzen ab, was
zur Folge haben kann, daß das Metall im Ausguß erstarrt und Beschädigungen und Maschinenbruch
nach sich zieht.
-
Der Ausguß kann jedoch nicht zu kurz ausgebildet werden, da dies zur
Folge hätte, daß das geschmolzene Metall in zu großer Entfernung in die kalten Gießwalzen
eingegeben und dort abkühlen und erstarren würde, und das erstarrte Metall wäre
dann zu dick, um auf diejenige Dicke herab "warmgewalzt'i werden zu können, die
durch die Walzen durchtreten kann. Dies hätte wiederum einen unwahrscheinlich hohen
Trenndruck auf die Gießwalzen zur Folge.
-
Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine neue
und verbesserte kontinuierlich arbeitende Gießmaschine des Typs zu schaffen, bei
dem geschmolzenes Metall zwischen zwei voneinander in Abstand angeordnete, parallele,
wassergekühlte Gießwalzen eingegossen wird, welche zur Herstellung wesentlich breiterer
Werkstücke oder
Platten als bisher geeignet ist, bei der.die Einrichtung
zur Zufuhr des flüssigen Metalls bzw. die Eingußtülle im wesentlichen den gleichen
Querschnitt wie Eingußtüllen konventioneller Maschinen zur Herstellung von Werkstücken
oder Platten von wesentlich schmalerer Breite aufweist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Gießmaschine erfolgt das Giessen des Werkstückes
bzw. der Platte in einem beliebigen Winkel unterhalb der Horizontalen. Es wurde
gefunden, daß es für einen schnellen Anlauf der Maschine ohne Metallverluste für
das Werkstück vorteilhaft ist, die Maschine in einem nach unten gerichteten Winkel
arbeiten zu lassen.
-
Ein weiterer Vorteil des nach unten gerichteten Gießens besteht darin,
daß die Maschine angehalten und wieder an gelassen werden kann, ohne daß der Ausguß
beschädigt wird.
-
Dies wird dadurch erreicht, daß die Zufuhr von geschmolzenem Metall
in den Ausguß abgestoppt wird, und daß der Ausguß leerlaufen und dann die Maschine
angehalten werden kann.
-
Ein neues Anlassen erfolgt in üblicher Weise. Bei Maschinen mit nach
oben gerichteter Arbeitsrichtung ist es nicht möglich, den Ausguß völlig zu entleeren.
Daher erstarrt ein Teil des geschmolzenen Metalls in dem Ausguß, was ein Auswechseln
des Ausgusses erforderlich macht.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Gießmaschine mit nach unten gerichteter Arbeitsrichtung gegenüberliegend angeordnete,
obere und untere Gießwalzen aufweist, von denen nur die untere Gießwalze durch den
Antriebsmotor der Maschine angetrieben ist. Die Antriebskraft wird durch die Welle
an einem Ende der unteren Gießwalze übertragen. Infolge dieser Anordnung entfällt
die Notwendigkeit, zwischen dem Antriebsmotor und der Maschine flexible Kupplungen,
eine doppelte Getriebeanordnung und andere, zu wartende mechanische Elemente sowie
Kleineisenteile, die für einen konventionellen doppelten Gießmaschinenantrieb erforderlich
sind, vorzusehen.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die Gießmaschine schwenkbar um die horizontale Achse der unteren Gießwalze gelagert
ist, so daß das Anlassen der Maschine bei nach oben gerichteter Arbeitsrichtung
und dann während des Laufens der Gießmaschine ein Übergang zu der nach unten gerichteten
Gießart erfolgen kann.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
eines Ausführungsbeispiels der kontinuierlich arbeitenden Gießmaschine gemäß der
Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht
der Gießmaschine, von der Ausgangsseite her gesehen; Fig. 4 eine auf wenige Teile
beschränkte Schnittdarstellung der Gießwa-lzen und des Gießmundstückes; Fig. 5 eine
Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, aus der drei unterschiedliche
Winkelstellungen ersichtlich sind.
-
Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte und insgesamt mit 10 bezeichnete
Gießmaschine weist zwei seitlich im Abstand angeordnete Seitenrahmen 12 auf, in
denen ein erstes Paar von zur drehbaren Lagerung der Enden von Gießwalzen 16 und
17 dienenden Lagerblöcken 14 und 15 und ein zweites Paar von Lagerblöcken 20 und
21 vorgesehen sind, in denen drehbar die Enden von Gegenwalzen 22 und 23 gelagert
sind. Die Seitenrahmen 12 sind auf einer ebenen Grundplatte 25 abgestützt
und
dort nahe der Ecken über Schwenklagerstifte 27 angelenkt. Die gesamte Baugruppe
wird über Druckstäbe 28 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten geneigten Lage
gehalten. Der Neigungswinkel der Gießmaschine beträgt vorzugsweise etwa 60 Grad
zur Horizontalen.
-
Die Seitenrahmen 12 weisen jeweils ein großes, aus Stahl hergestelltes,
U-förmig gestaltetes Bauelement 30 auf, an dessen Flanken mittels einer Stiftverbindung
ein gerades, riegelförmiges Bauelement angebracht ist, wodurch ein im wesentlichen
rechteckig gestaltetes Gehäuse mit einer länglichen Öffnung und parallelen Seitenkanten
32 gebildet wird, die für die Lagerblöcke 14, 15, 20 und 21 Führungen bilden. Die
oberen Enden der Seitenrahmen 12 sind über eine Traverse 33 verbunden. Die somit
oben über die Traverse 33 und unten über die Grundplatte 25 verbundenen Rahmen bilden
einen stabilen Käfig für die Lagerblöcke und die Rollen.
-
An der Unterseite der oberen Flanke des U-f-örmig gestalteten Bauelementes
30 ist ein hydraulischer Vorspannungszylinder 36 angebracht, der auf die nach oben
gerichtete Oberfläche des Lagerblocks 20 eine nach unten gerichtete Kraft ausübt.
Dies hat zur Folge, daß die obere Gegenwalze 22 über ihre gesamte Länge nach unten
gegen die obere Oberfläche der oberen Gießwalze 16 gepreßt wird. Der gegen die obere
Gießwalze 16 ausgeübte, nach unten gerichtete Druck wird über die Lagerblöcke 14
und Paßkeile 38 auf die Lagerblöcke 15 der unteren Gießwalze 17 und von dort infolge
Kontakt mit der unteren Gießwalze 17 auf die Unterselte der Gegenwalze 23 übertragen.
Der nach unten auf die Gegenwalze 23 gerichtete Druck wird durch die Lagerblökke
21 auf die Unterseite der Flanken der Seitenrahmen 12 übertragen.
-
Die Lagerblöcke 14 und 15 werden durch die (lediglich schematisch
in den Zeichnungen dargestellten) Paßkeile 38 auf
Abstand gehalten.
Dadurch wird der Abstand zwischen den Gießwalzen 14 und 15 bestimmt, wovon wiederum
die Dicke des gegossenen Werkstückes bzw. des gegossenen plattenförmigen Körpers
abhängig ist. Die Einstellung der Paßkeile 38 kann durch beliebige geeignete Mittel
(nicht dargestellt) erfolgen, deren Steuerung durch das Betätigungspersonal vorgenommen
wird. Die Einstellung erfolgt vor dem Anlaufen der Gießmaschine.
-
Die Gießwalzen 16, 17 einer Gießmaschine zur Herstellung eines breiten
Werkstückes (beispielsweise über 150 cm Breite) können aus Stahl bestehen, 40 cm
Durchmesser und feinbearbeitete Außenflächen aufweisen. Innerhalb der Walzen 16
und 17 sind (nicht dargestellte), zur Zirkulation von Kühlwasser oder eines anderen
flüssigen Kühlmitt vorgesehene Kanäle angeordnet, die dazu dienen, die von den Walzen
aus dem geschmolzenen Metall absorbierte Wärme abzuführen. Das Kühlmittel wird anschließend
durch einen Wärmeaustauscher (nicht dargestellt) geführt und gekühlt, bevor das
Kühlmittel den Walzen wieder zugeführt wird.
-
Es ist möglich, beide Walzen 16 und 17 motorisch derart anzutreiben,
daß die einander zugewandten Flächen sich in gleicher Richtung und mit gleicher
Geschwindigkeit bewegen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedoch lediglich
die untere Walze von einer Antriebswelle 40 aus, wie in Fig.
-
3 gezeigt, angetrieben; der Antrieb der oberen Walze 16 erfolgt durch
den Reibungswiderstand des gegossenen Werkstück kes oder des gegossenen plattenförmigen
Körpers, welches bei Abkühlung des geschmolzenen Metalls gebildet wird. Der Vorteil
des Antriebs lediglich einer der Gießwalzen besteht darin, daß dadurch mögliche
Komplikationen sowie der mit doppelten Übertragungssystemen und Antriebswellen verbundene
Kostenaufwand vermieden wird, was eine entsprechende Vereinfachung der Gießmaschine
und eine Kostensenkung zur Folge hat.
-
Die Gegenwalzen 22, 23 bestehen aus Gußeisen oder Flußstahl und weisen
etwa den doppelten Durchmesser der Gießwalzen 16,
17 auf, wodurch
diesen eine solch große Festigkeit und Steifigkeit verliehen wird, daß sie Biegekräften
widerstehen können. Die Gegenwalzen 22, 23 sind vorzugsweise nicbtmotorisch angetrieben,
sondern der Antrieb erfolgt durch Reibung von den entsprechenden Gießwalzen 16,
17 aus.
-
Das geschmolzene Metall wird dem Spalt zwischen den Gießwalzen 16
und 17 von einer Eingußtülle 42 aus zugeführt, die über feuerfeste Rohrleitungen
44 mit einem Verteiler 46 und eine Leitung 48 mit dem Auslaß 50 eines Schmelzofens
52 verbunden ist. Die Eingußtülle 42 ist auf der nach oben gerichteten Seite der
geneigten Walzenanordnung angebracht und ist nach unten in den konvergierenden Spalt
zwischen den Gießwalzen gerichtet, wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt. Die Eingußtülle
erstreckt sich in seitlicher Richtung über praktisch die gesamte Breite der Walzen
16 und 17 und in den Bereich zwischen den Rollen bis fast zu der die Achsen der
Walzen verbindenden Ebene A--A, wie aus Fig. 4 ersichtlich.
-
Die Eingußtülle 42 weist einen querverlaufenden, länglichen und oben
offenen Kanal 54 aus feuerfestem Werkstoff auf. Der Werkstoff kann beispielsweise
auf der Basis von Diatomeens-chlamm, Silikon, Asbestprodukten als Füllmaterialien
und hydriertem Kalziumoxid aufgebaut sein. Es können auch andere keramische oder
keramikförmige Werkstoffe verwendet werden, die gegenüber dem geschmolzenen Metall,
welches gegossen wird, inert sind und dadurch nicht benetzt werden.
-
Die gemäß der Darstellung in Fig. 4 linke Seite des Kanals 54 wird
durch einen sich verjüngend gestalteten, keilartig ausgebildeten Ausguß 56 gebildet,
der eine in einem engen, kontinuierlichen und sich über die gesamte Breite des Ausgusses
erstreckenden Schlitz 58 endende innere Durchgangsöffnung
aufweist.
Die nach oben und nach unten weisenden Außenflächen des Ausgusses 56 sind zylindrisch
kurvenförmig ausgebildet, wodurch konvergierende, genau an die Kurvenoberfläche
der Walzen 16 und 17 angepaßte konkave Seiten 60 gebildet werden. Der Ausguß 56
erstreckt sich in den konvergierenden Zwischenraum zwischen den Rollen fast bis
zu der in Fig. 4 eingezeichneten Ebene A--A, und das Ausgußende des Ausgusses ist
daher relativ dünn. Die die Eingußtülle bildenden feuerfesten Blöcke sind zwischen
senkrecht angebrachten, aus Messing bestehenden Endplatten (nicht dargestellt) eingeschlossen,
die an ihrer Oberseite bzw. Unterseite ebenfalls genau derart kurvenförmig gestaltet
sind, daß die Gestaltung derjenigen der Walzen 16, 17 angepaßt ist, und daß sich
die spitzen Enden der Platten über die gesamte Strecke in Richtung der Ebene A--A
erstrecken, wodurch eine ein Auslaufen des geschmolzenen Metalls an den Enden vor
dem Erstarren verhindernde Dämmwirkung erzielt wird.
-
Die Wirkungsweise der kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung ist
wie folgt: Die Arbeitswalzen bzw. Gießwalzen 16, 17 werden zunächst bis zum gewünschten
Zwischenabstand geöffnet, indem eine Einstellung der den Abstand der Trageblöcke
14, 15 gegenüber dem durch die hydraulischen Vorspannungszylinder ausgeübten Druck
erfolgt. Dann wird- die Eingußtülle 42 in den Zwischenraum zwischen den Gießwalzen
16, 17 eingesetzt und so einjustiert, daß zwischen den konkaven Seiten 60 und den
Walzen ein für die Drehung erforderlicher Spalt vorhanden ist. Nach Einschalten
des Kühlmitteldurchflusses durch die Gießwalzen 16 und 17 und nach dem Vorheizen
der Eingußtülle 42 auf die Arbeitstemperatur wird vom Ausgangsende her zwischen
die Gießwalzen ein Startblock mit derselben Dicke wie das zu gießende Produkt in
den Spalt eingeschoben. Dann läßt man geschmolzenes Metall in die Eingußtülle 42
einlaufen. Das geschmolzene Metall fließt in den Zwischenraum zwischen den Walzen
16 und 17, wo es abgekühlt wird und erstarrt. Gleichzeitig werden die Walzen 16,
17
in Drehbewegung versetzt, und die Maschine dreht sich nach dem Ausstoßen des Startblockes
weiter, wobei ein endloses Werkstück oder ein endloser plattenförmiger Körper erzeugt
wird.
-
Das aus dem Ausguß 56 auslaufende geschmolzene Metall kommt mit den
gekühlten Oberflächen der Gießwalzen 16, 17 in Berührung und erstarrt fast augenblicklich.
Das erstarrte Metall wird dann durch die Walzen in den Bereich der Ebene A--A weitertransportiert,
in dem der Walzenspalt am kleinsten ist. Bei diesem Vorgang wird das Metall komprimiert
und warmgewalzt. Der zu einem Auseinanderdrücken der Walzen 16 und 17 tendierende
Druck des Metalls ist extrem hoch, und die Walzen würden sich voneinander abbiegen,
wenn sie nicht durch Gegenwalzen 22, 23 daran gehindert würden. Die Gegenwalzen
liegen gegen die gegenüberliegend zu dem gegossenen Metall befindlichen Seiten der
Gießwalzen an und weisen einen wesentlich größeren Durchmesser als diese auf, und
sind daher extrem steif und unnachgiebig. Die Gießwalzen 16, 17 werden somit durch
die Gegenwalzen verstärkt und versteift, ohne daß für die Gießwalzen auf den Vorteil
eines relativ kleinen Durchmessers verzichtet werden muß, was die Verwendung kürzerer
und rauherer Eingußtüllen ermöglicht.
-
Wenn die insgesamt gegen die Walzen 16, 17 wirkende Spreizkraft größer
als die von den hydraulischen Vorspannungszylindern 36 ausgeübte Kraft sein sollte,
würden zur Vermeidung einer Beschädigung die Walzen geöffnet. Dies wird dadurch
bewirkt, daß die Walzen durch den hydraulischen Druck der Zylinder 36 gegen die
Paßkeilanordnung angedrückt werden, und die Zylinder dem Überdruck nachgeben, wenn
der die Rollen auseinanderspreizende Druck größer als der hydraulische Druck ist.
Ein derartiger Überdruck könnte auftreten, wenn ein fester und unnachgiebiger Gegenstand
zwischen die Walzen geraten sollte, so beispielsweise dann,
wenn
die Eingußtülle 42 zerbricht und zwischen die Walzen gerät.
-
Ein in beliebigem Winkel unterhalb der Horizontalen nach unten gerichtetes
Gießen weist folgende Vorteile auf: Erstens wird die Anwendung von Kühlwasser, welches
beim Austreten des gegossenen Metalls in den Walzenspalt der Gießwalzen eingesprüht
wird, erleichtert, wodurch das Abkühlen des Metalls beschleunigt wird, und zweitens
wird dadurch ermöglicht, daß die Maschine angehalten und wiederholt angelassen werden
kann, ohne daß die ursprünglich verwendete Eingußtülle beschädigt oder verändert
wird. Dazu ist es lediglich notwendig, den Zufluß des geschmolzenen Metalls von
dem Verteiler 46 zu dem Ausguß zu verschliessen und dann das geschmolzene Metall
aus der Eingußtülle in die Walzen abfließen zu lassen, bis die Eingußtülle geleert
ist. Danach kann die Maschine angehalten und in der üblichen Weise wieder in Gang
gesetzt werden.
-
Die als weiteres Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellte kontinuierlich
arbeitende Gießmaschine ist während des Laufens der Maschine in ihrem Anstellwinkel
verstellbar, so daß eine Verstellung der Gießwalzen derart möglich ist, daß sie
in einem weiten Verstellbereich unter jedem beliebigen Winkel arbeiten können. In
diesem Fall ist die Maschine in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10' gekennzeichnet,
und diejenigen Teile, die im wesentlichen die gleichen wie diejenigen des vorherigen
Ausfuhrungsbeispiels sind, sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, wobei
jedoch das Suffix (') angefügt ist.
-
An Stelle der Befestigung der Endrahmen in der Nähe von Ecken an der
Grundplatte 25' mittels Bolzen, ist die Maschine 10' zwischen zwei seitlich im Abstand
angebrachten vertikalen Pfosten 62 angeordnet, die sich von der Grundplatte nach
oben erstrecken. Die oberen Enden der Pfosten
62 weisen vorspringende
Enden von Lagerzapfen 66 der unteren Gießwalze 17' aufnehmende Lager 64 auf. Die
gesamte, aus dem Endrahmen 12' und den Walzen bestehende Anordnung ist somit zwischen
der in fest ausgezogenen Linien dargestellten, geneigten Lage und-einer vertikalen
bzw. einer horizontalen Lage, die in strichpunktierten Linien gezeigt sind, schwenkbar.
Die Gießmaschine wird mittels eines nach Art einer Spannvorrichtung arbeitenden
anpaßbaren Druckstabes in der jeweils gewählten Winkellage gehalten. Der Druckstab
28' weist zwei Endjoche 70 auf, von denen eines mittels eines Stiftbolz-ens 71 mit
einer sich von der Grundplatte 25' nach oben erstreckenden Öse 72 verbunden ist,
während das andere Joch mittels eines Stiftbolzens 73 mit einer Ecke des Rahmenelementes
30' verbunden ist. An den beiden Endjochen 70 sind axial in gleicher Richtung angeordnete,
mit gegenläufigen Gewinden versehene Spindeln 74 angeordnet.
-
Die Spindeln 74 sind in-gegenüberliegende Enden eines Zylinders 76
eingeschraubt, der mittels eines (nicht dargestellten) Werkzeuges gedreht werden
kann, wodurch der Druckstab 28' entweder verkürzt oder gelängt werden kann. Eine
Längenänderung des Druckstabes hat ein Schwenken der Endrahmen 12' und der zugeordneten
Bauelemente um die Achse der unteren Gießwalze 17' zur Folge, wie dargestellt. Die
(nicht dargestellte) Eingußtülle ist derartig gelenkig angebracht, daß sie dem konvergierenden
Spalteingang zwischen den Gießwalzen nachfolgen kann, wenn die obere Gießwalze längs
ihres bogenförmigen Weges um den Umfang der unteren Gießwalze bewegt wird. Der Einsatz
einer einzigen Antriebswelle, von der aus lediglich die untere Gießwalze 17' angetrieben
wird, ist für diese kippbare bzw. schwenkbare Maschine besonders geeignet, wie Fachleuten
ohne weiteres erkennbar sein wird.
-
Der Vorteil der Maschine 10' besteht darin, daß diese bei einer nach
oben gerichteten oder horizontal gerichteten Gießart angelassen werden kann, und
daß dann ein Ubergang zu einem nach unten gerichteten Gießen erfolgen kann.