DE2548939C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern, bei dem die Schmelze an einer bewegten gekühlten Gießfläche zur Erstarrung gebracht wird und die Strangstärke über die Bewegungsgeschwindigkeit der Gießfläche und deren Kühlung bestimmt wird.

Die Herstellung dünner Bänder macht in der Regel eine Anzahl von Arbeitsvorgängen notwendig, die hohe Investitionen für Maschinen und hohe Kosten für Material und Lohn verursachen. Dünne Metallbänder werden meist aus zu Bunden aufgewickelten Halbfabrikat-Bändern von etwa 2,5 bis 4,5 mm Dicke ausgewalzt, die aus Gußblöcken nach deren Wiedererhitzung erwalzt wurden. Anschließend werden sie in einem *>5 Kaltwalzwerk auf Fertigmaß, z. B. I mm Dicke oder weniger ausgewalzt. In den letzten IO bis 20 Jahren wurde das Blockgießen jedoch immer mehr durch das Stranggießen ersetzt, wobei der endlose Strang in Brammen aufgeteilt wird, die dem gewünschten Bundgewicht entsprechen. In Stahlwerken mit sehr hoher Produktion sind die Dicken und Längen der stranggegossenen Brammen häufig 200 bis 350 mm und IG bis ;5m, während sich Stahlwerke mit niedrigerer Produktion oder bei der Produktion von SpezialStählen und Edelstahlen mit kleineren Brammenformaten und Bundgewichten begnügen. Die Walzwerkausr.lstungen für das Auswalzen von Brammen sind sehr teuer. Es hat daher nicht an Bemühungen gefehlt, dünne Brammen als Ausgangsrohling zu verwenden, um Walzkosten zu erniedrigen. Da man aber immer ein bestimmtes Bundgewicht erzielen möchte, muß die Brammenlänge je nach Verminderung deren Dicke erhöht werden, was in schon bestehenden Werken zu Raum- und Transportproblemen führt.

Man hat daher ebenfalls versucht, die Walzkosten dadurch zu erniedrigen, daß dünne bandartige Stränge direkt aus der Schmelze hergestellt und nach Erstarren zu Bunden aufgewickelt werden, um so das Walzen ganz zu umgehen. Dieser Versuch mißlang jedoch hauptsächlich wegen ungelöster technischer Probleme, insbes. einem störungsfreien sauberen Nachschub von Schmelze in den engen Raum zwischen zwei rotierenden Walzen oder zwei endlose Gießbänder Ferner stellt es ein großes Problen bei einem einzigen Gießband dar, ein Durchsickern von Schmelze in den Spalt zwischen dem eine bewegte Kühlfläche bildenden Gießband und seitlichen, die Breite des erstarrenden Stranges bestimmenden Seitenwänden zum Gießband zu verhindern. In den Spalt hineinreichender erstarrter Grat hat zu Verklemmungen geführt und ein Abreißen der Kruste bzw. erstarrenden Haut verursacht. Die Erzielung einer zufriedenstellenden Oberfläche und Abmessung ist schwierig. Versucht man dünne Stränge während des Stranggießens gleichzeitig zu verformen, indem man die Schmelze zwischen gekühlte rotierende Gießwalzen zuführt und durch di- Gießwalzen einen Druck auf die erstarrende Schmelze ausübt — ähnlich der von Henry Bessemer schon vo: 1890 vorgeschlagenen Methode — stellt sich das Problem, den Ort des Zusammentreffens der von beiden Seiten sich nähernden Erstarrungsfronten genau mittig vom Spalt zwischen den beiden Walzen halten zu können. Wenn das Innere des Stranges beim Austritt aus dem Walzenspalt noch flüssig wäre, konnte dies zu einem Durchbruch der Schmelze oder der Bildung von Bäuchen führen, oder wenn die Schmelze aus dem Kern des Stranges herausfließt, könnte dies zu dessen Aufspaltung führen. Wenn andererseits die erstarrten Krusten zu dick sind, um ohne Zwang den Walzenspalt passieren zu können, kann halb erstarrte Schmelze wieder zurück in die Schmelze »or dem Walzenspalt zurückgedrängt werden, womit diese allmählich immer dickflüssiger wird und die Krustenbildung beschleunigt.

Berücksichtigt man die oft hundertfache oder größere Querschnittsabnahme bei der Herstellung dünner Bänder bis zur gewünschten Bandstärke bedeutet die direkte Herstellung eines Stranges mit einer zum Aufwickeln zu Bunden geeigneten Stärke aus der Schmelze eine enorme Ersparnis. An sich lassen sich so Stränge bei gleicher Qualität und Eigenschaften wie herkömmlich erzielen. Die Schmelze erstarrt beim Stranggießen dicker Stränge innerhalb einer ziemlich dünnen Haut mit feinen Kristallkörnern zu einem Gefüge, das normalerweise ziemlich grobkörnig ist und ein starkes Durchkneten durch Walzen erfordert, um die

nötige Kornverfeinerung zu erlangen. Bei der Erstarrung von weniger als 5 bis 6 mm starker Schichten erfolgt die Abkühlung normalerweise über den ganzer· Querschnitt so rasch, daß schon hierbei ein so feinkörniges Gefüge entsteht, das eine größere Quer schnittsabnohme durch Wa'zen zur Erzielung aer gewünschten Feinkörnigkeit nicht erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs gene "inte Verfahren und die zu dessen Verwirklichung geeignete Vorrichtung zum Stranggießen üunner Bänder direkt aus der Schmelze dahingehend zu verbessern, daß es nicht zu den genannten Betriebsstörungen durch Festklemmen von in den Spalt zwischen bewegter gekünlter Gießfläche und den die Breite des Stranges bestimmenden Mitteln und, dadurch bedingt, zu einem Abreißen der erstarrenden Schmelzhaut und folglich erheblichen Überdicken und Oberflächenstörungen kommen kann, sondern ein befriedigend dünnbandförmiger Strang direkt hergestellt wird, der unmittelbar zu Bunden als Halbfabrikat aufgewickelt oder als Ausgangsmatcria! für die Herstellung dickerer Produkte, wie z. B. Brammen, Knüppel, Wt.zblöcken. Rundstahl usw. durch Schweißen oder Verschmelzen, eingesetzt werden kann.

Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Patentanspruch 1 und die zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung im Patentanspruch 5 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Stranggießen erfolgt auf einer am Badspicgel der Schmelze vorbeiwandernden gekühlten Gießfläche, wie dies an sich bekannt ist. Mitwandernde oder feststehende seitliche Begrenzungswände zur Bestimmung der Breite des strangzugießenden Bandes werden durch Vorsehen eines die Wandbreite bestimmenden elektromagnetischen Feldes vermieden, so daß es auch nicht zur Gratbildung und im Gefolge davon zum Abreißen der erstarrenden Schmelzhaut b/w. -kruste und wiederum dadurch bedingt zu einer sehr unregelmäßigen Oberfläche kommen kann.

Es ist bekannt, im Bereich einer formgebenden Wandung einer Siranggießkokille eine Induktionsspule anzuordnen, um in diesem Bereich ein elektromagnetisches Feld /u erzeugen. Dieses ist jedoch so ausgebildet, daß die Schmelze bzw. deren Sumpf lediglich elektromagnetisch gerührt wird. Unerwünschte Temperatur gradierten werden so vermieden. Bei gewissen Stahlsorten ist jedoch beobachtet worden, daß makroskopisch kleine Schlackenteile dennoch in den Strang eingeschlossen werden.

Em bekannter Vorschlag (DE-OS 21 21 978) geht dahin. Stränge nur durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes auf die Schmelze mit nachfolgender Kühlung mittels eines Kühlmittelstroms im Strang zu gießen.

Ein Abstoßeffekt wird im Schmelz- und Gießereiwesen schon genui/i Im Induktionstiegelofen ist die sogenannte Baduberhöhung des Metallspiegels eine Folge dieser Abstoßwirkung. Im Induktionsrinnenofen wird der sogenannte Pincheffekt ausgenützt, wonach das eine Rinne für die Schmelze umgebende und vom Rinnenslrom induzierte Magnetfeld den Rinnenquerschnitt teilweise (scheinbar) abschnürt. Elektromagnetische Felder und Kräfte werden auch beim sogenannten ' evitationsschmelzen verwendet.

Erfindungsgemäß wird die Schmelze der gekühlten GieUfläche so zugeführt, Jjß sich im Kontakt mit ihr nur ein relativ kleiner Sumpf bildet, dessen Breite derjenigen des erstarrenden Stranges entspricht und dessen Länge in der Bewegungsrichtung bei gegebener Bewegungsgeschwindigkeit genügend Zeit für die Erzielung der gewünschten Strangstärke läßt. Diese Zeit errechnet sich als Quotient aus der Länge des flüssigen Sumpfes und der Bewegungsgeschwindigkeit. Der Sumpf kann entweder über, auf der Seite oder unter der Gießfläche vorgesehen werden, da er durch die elektromagnetischen Kräfte begrenzt wird, die entweder von einer oder mehreren mit der richtigen Stromstärke und Frequenz gespeisten Induktionsspulen erzeugt werden.

Die Erfindung ist an mehreren Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bandslranggießvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. I im Schnitt längs der Linie H-II,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Bandstrang· gießvorrichtung nach einer zweiten ".usführungsform.

F i g. 4 die Vorrichtung nach F ί g. Z irr Schnitt längs der Linie IViV.

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Bandstranggießvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
F i g> die Vorrichtung nach F i g. 5 längs der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform einer Bandstranggießvorrichtung und

Fig.8 einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer Bandstranggießvorrichtung.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Bandstranggießvorrichtung wird eine Schmelze von einem nicht dargestellten Ofen einem Schmelzenbehälter 6 als Zwischenbehälter zugeführt. Über einen Kanal 2 steht der Schmelzenbehälter 6 mit einer Düse 5 in Verbindung, welcher von einer wandernden gekühlten Gießfläche 1 überdeck' wird. Diese Gießfläche kann außer einem Gießband eine rotierende Walze oder dgl. sein. Die Gießfläche 1 ist in ein» .η bestimmten Abstand von der Düse 5 geführt, der etwa der gewünschten Strangstärke entspricht.

Der Badspiegel der Schmelze im Sdimel«:enbehälter 6 wird so hoch über der Ebene der Gießfläche (dem Gießband) gehalten — Höhendifferenz 7 —. daß die Schmelze einen Spalt 10 durchdringen würde, wenn die gekühlte Gießfläche nicht als Abdeckung wirken würde, wenn nicht eine Kraft erzeugt werden würde, die dem Hindurchdringen durch den Spalt 10 entgegenwirken würde. Diese Kraft erzeugt ein elektromagnetisches Feld von mit Wechselstrom gespeisten Induktionsspulen 3 oder 4. Der Spalt 10 kann auf drei Seiten des Düsen'ands so klein gehalten werden, daß die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls genügen würde, um ein Df-chdringen zu verhindern. An der Austrittsseite der erstarrten Metallschicht 8. die durch die wandernde Gießfläche 1 von der Schmelzoberfläche bzw. dem Badspiegel oberhalb der Düse 5 weggeführt wird, muß der Spal. 10 so groß sein, daß er die erstarrte Metallschicht 8 bzw. Kruste frei passieren läßt, auch wenn sie eventuell etwas dicker als vorgesehen sein sollte. Die Stärke des elektromagnetische!. Feldes muß demnach genügend groß sein, um hier ein Ausfließen der Schmelze zu verhindern, während die vom hierdurch gebildeten Meniskus (Badspiegei) abgezogene Schicht infolge der Erstarrung durch das elektromagnetische Feld hindurch hinausgefördert wird.

Die Stärke des elektromagnetischen Feldes bzw. die

tl.iilureh bewirkte Anstoßkraft für die Lingrenzung der Breite der Kontaktfläehe /u ischen Großflache und Schmelze kann verändert werden. Bei günstiger Lage der Induktionsspule bzw. genügend .Stromstärke kann der Meniskus nach innen gedrängt werden, wobei die Kontaktfläche und damit die Breite und Dicke der erstarrenden Metallschicht abnimmt, v. eil sie von der Erstarrungszcit. d. h. von der Länge der Kontaktfläehe in der Bewegungsrichtung, und der Bewcgungsgeschwindigkeit der Gießfläche bestimmt ist.

Die erforderliche Stärke der Abstoßkraft hängt ab vom metallosiatischen Druck auf die Gießfläche, d. h. dem Höhenunterschied 7 multiplizier! mit dem spezifischen Gewicht der Schmelze. Die Form und Anordnung der Induktionsspule, die Stärke und Frequenz des Stroms und die Eigenschaften und Verhältnisse des Metalls und seiner Umgebung zur Erzielung einer gewünschten Feldstärke im gewünschten Bereich (wie

sehe FeId beeinflussende Teile und Materialien und dgl.) bestimmen die in der Schmelze induzierte resultierende elektromagnetische Kraft.

Weil sich die Gießfläche relativ rasch über den Badspiegel hinwegbewegt, ist die Kühlung in diesem Bereich nicht unbedingt notwendig, denn die auf die Gießfläche übertragene Wärme hat meist nicht genügend Zeit, um die ganze Dicke der Wand zu durchdringen. Eine geeignete Kühlung kann daher außerhalb dieses Bereichs vorgesehen sein, wie dies später erläutert wird.

Das Material von Behältern und Kühlfläche muß mit Rücksicht auf die Eigenschaften des flüssigen Metalls sowie die Form der Induktionsspule und deren Anordnung gegenüber dem Badspiegel gewählt werden. Wenn die Induktionsspule über der gekühlten Gießfläehe angebracht ist, muß diese natürlich so dünn und so beschaffen sein, daß eventuell in ihr entstehende Wirbelströmc kein schädliches Ausmaß annehmen. Wäre die Gießfläche aus einem magnetischen Material, würde sie den elektromagnetischen Fluß durch Absto-Bung oder Anziehung (also Abschirmung) beeinflussen, so daß keine oder nur geringe elektromagnetische Kräfte in der Schmelze zur Wirkung kommen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 wird das elektromagnetische Feld teils für die Hebung des Badspiegels im Tiegel oder der Düse 5 bis zur Berührung mit der Gießfläche I und teils für die Vermeidung des Ausfließens durch den Spalt 10 zwischen der Oberkante der Düse 5 und der Gießfläche 1 verwendet. In diesem Fall liegt der normale Badspiegel im St'.imelzenbehälter 6 um den Höhenunterschied 7 tiefer als die Gießfläche 1.

Die Induktionsspule 3 unterhalb der Gießfläche 1 erzeugt senkrecht zu den magnetischen Feldlinien, d. h. senkrecht zur Wand gerichtete, die Schmelze abstoßende elektromagnetische Kräfte. Da diese induzierten Kräfte nur nach oben und nach unten abgelenkt werden können, würden sie zu einer Anhebung des Schmelzspiegels führen, die jedoch durch die Gießfläche 1 begrenzt wird. Die wandernde gekühlte Gießfläche 1. die wiederum ein Gießband sein kann, zieht die auf ihr erstarrende Schicht kontinuierlich von der Badoberfläche ab. Der Schmelzenspiegel im Schmelzbehälter 6 im Verhältnis zur Formflächenunterseite (Höhenunterschied H) hängt ab von der kinetischen Energie in der η Schmelzströmung bzw. der Badbewegung, welche durch den einfallenden Metallstrahl 16 bewirkt wird, von Strömungswiderständen im Kanal 2 und in der Lintritlsöffnung der Düse 5. wie auch von der Richtung der Kraftkomponenten, die für die Bewegung der Schmelze in der Düse \erantwortlich sind. Die Lage und Länge der Induktionsspulen 3 im Verhältnis zur "ι Schmelze und eine eventuelle Asymmetrie des elektromagnetischen leides (/ B. aufgrund unregelmäßiger Steigung der Windungen der Wicklung) bestimmen zusammen mit der Frequenz die Strömlingsverhältnisse in der Schmelze. Da die unlere Induktionsspule 3 bis ι nahe an die Gießfläche I reicht, werden die Abstoßkräfte fur O¹Ie Freihaltiing des Luftspalts IO von Schmelze gut ausgenutzt. Die Abstoßwirkung kann hier dadurch noch vergrößert werden, daß eine oder mehrere Windungen oberhalb der Gießfl.i' he I angeordnet . werden, wie ι. B.die Windungen 13. s. I i g i.

Durch besondere Lage und Form der F.inlaufoffnung für die Schmelze zur Düse kann der Zustrom neuer Schmelze erleichtert werden. Damit kann der Höhenunterschied H se klein "ehühen werden. daß beiüi υ Abschalten des elektrischen Stroms der Badspiegel so weit absinkt, daß keine Benetzung der Unterseite der Gicßfläehe mehr erfolgt.

Um den magnetischen Fluß zu lenken, werden in bekannter Weise Magnetjoche 14 verwendet, in Ι welchen das Magnetfeld außerhalb der Düse 5 gebündelt und so gerichtet wird, daß es nicht streut und unerwünschte Wirbelströme und eine damit einhergehende / .sfheizung andererTeile der Anlage bewirkt.

Besonders bei hohen Stromstärken und niedrigen ι Frequenzen entstehen, wie bekannt, rege Badbewegungen, die den ErsLirrungsvorgar.g an der Gießfläche beeinträchtigen können. Durch in die Schmelze hineinragende bzw. in der Düse 5 eingebaute Zwischenwände und Böden 16 können solche Bewegungen > gedämpft werden. Andererseits kann eine gezielte Strömung erzielt werden, z. ß. eine, die der durch die Gießflächenbewegung entstehenden Strömung in der Grenzschicht zwischen der Schmelze und der erstarrten Schicht entgegenwirkt oder sie beschleunigt, ι Die Gießfläche kann statt durch ein Gießband auch durch eine Gießwalze 11, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist, gebildet sein. Die Kühlung kann entweder mittels offener Sprühdüsen oder mit mit der Wand zusammenwirkenden Kühlbecken oder -rollen erfolgen. Die erstarrte Schicht (8 (Fig.4) kann auf gleiche Weise gekühlt werden. Ein Wasser- oder Dampfstrahl, der die Metallschicht mit hoher Temperatur trifft, besonders wenn ihre äußerste Schicht noch nicht ganz erstarrt ist. führt zu einer Wasserstoffaufnahme durch das Metall, ι die zu einer unerwünschten Materialversprödung führen kann.

Hinzu kommt, daß die äußere Schicht beim Aussritt aus der Düse 5 noch sehr weich ist und bei Reibung an einer stationären Kühlfläche zum Fressen führen kann ι und sich leicht selbst zerkratzt. Zweckmäßig wird zuerst mit einem vorzugsweise inerten Gas oder mit gekühlten Walzen abgekühlt, bevor eine weitere Kühlung mit anderen Mitteln einsetzt.

Anstatt einer einphasigen Wechselstrom-Induktionsspule kann eine mehrphasige Wanderfeldspule verwendet werden, die jedoch im allgemeinen eine regere Badbewegung verursacht. Eine mehrphasige Wanderfeidwicklung mit Wirkung in Richtung der Formflächenbewegung und oberhalb der Gießfläche plaziert, hilft mit die erstarrte Schicht von der Schmelzoberfläche abzuziehen. Bei einer günstigen Lage der Induktionsspule kann sie auch mithelfen, das Eindringen von Schmelze in den Spalt 10 an der Eintrittsseite zu

verhindern. An der Austriltsseite bewirkt das W.inderfeL; allerdings der \<>n der Induktionsspule herrührenden Abstoßkraft entgegen. Diese Anordnung eignet sich deshalb in jenen Füllen besser, wo die Giel.Hläche sich in einet geneigten Hahn aufwärtsbewegt. /. B. wenn die Gießflaehe eine CrielStrommel ist. un deren niedrigsten Punkt die Düse angeordnet ist.

Bei · .ier abgewandelten Ausfiihrungsform kann die Schmelz.; der bandförmigen Gießfläche von oben mittels einer Düse dosiert zugeführt werden. Bei dieser Anordnung kann Gas nicht ohne weiteres iiusgcschieden werden, weshalb Sehmelzheber günstig sind. Schon kleinere Gasmengen könnten /u Qualitätseinbußen führen, wie /. B. l'oren. Blasen oder auch einer unebenen Oberfläche.

Die Dicke der aus der Schmelze erstarrenden Schicht kann schwanken b/w. Oberflächenunebenheiten zeigen. Fine ι ler mehrere leicht auf die Slrangoberfläche iirüCker.dC ..,;!i'Cr! (!urttCn in CiC- ΠΚι·>ιίιι ι ium cmc genügend ebene und glatte Oberfläche erzeugen Bei gewissen Metallen und Legierungen ist es jedoch wünschenswert oder fast notwendig, eine Verzögerung des vollständigen Frstarrens — oder sogar ein Wiederschmelzen der der Gießfläche abgewandten .Schichtoberfläche — herbeizuführen. Niederfrequente Wechselstromfelder rufen an der Düse nämlich eine rege Erdbewegung hervor. Eine Wiedererwärmung muß von der freien Oberfläche aus erfolgen, z. B. mit Hilfe eines nahe von ihr gelegenen, mit hochfrequentem Strom geringer Eindringtiefe ρ gespeisten Leiters. Dadurv.i kann eine relativ dünne Schicht eine Weile in flüssigem Zustand gehalten werden, während der sie sich — gegebenenfalls mit Hilfe der vom elektromagnetischen Feld ausgehenden Abstoßung — ausebnen kann. Eine Verzögerung des endgültigen Erstarrens der freien Straiigoberfläche kann durch Einführung in eine isolierte und eventuelle aufgeheizte Kammer bewirkt werden, welche gegebenenfalls gleichzeitig der Wärmebehandlung vor der Weiterverarbeitung, z. B. durch Walzen, dienen kann. Eine größere Verformung bei Temperaturen in der Nähe der Soliduslinie ist infolge schlechter plastischer Eigenschaften der meisten Metalle und Legierungen in diesem Bereich nicht ratsam. Deshalb dürfen die Walzen, die das Ausebnen bei gleichzeitiger Erstarrung oder kurz nach dem Erstarren bewirken, keinen großen Druck ausüben. Stärkeres Verformen ist erst nach dem Erreichen von tieferen Temperaturen, d. h. etwa bei normalen Walz- oder Schmiedetemperaturen, zu empfehlen.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 wird die Schmelze 2 mittels eines elektromagnetischen Feldes längs einer Rinne 5' von einer tieferen Ebene zu einer Gießfläche I in Form einer rotierenden Walze, an deren Stelle ein endloses Gießband treten könnte, auf eine höhere Ebene gehoben.

Die Erzeugung der Aufwärtsbewegung der Schmelze längs der Rinne 5' erfolgt ähnlich wie bei bekannter, elektromagnetischen Förderrinnen, nämlich mit Hilfe eines elektromagnetischen Wanderfeldes, das die eine unter der Rinne 5' angebrachte Induktionsspule aus einem Kern und einer mit Wechselstrom gespeisten Mehrphasenwicklung erzeugt. Jedoch ist hier die bei einer gegebenen magnetischen Feldstärke der geneigten Rinne 5' entlang geförderte Schmelzenmenge insoweit durch die Gießfläche 1 begrenzt, als diese als eine Barriere wirkt Während das elektromagnetische Feld eine Schmelzenschicht in der Rinne 5' aufbaut, deren Höhe von der Feldstärke abhängig ist, wird die Fördermenge von der Menge der von der Gießtrommel pro Zeiteinheit in Forii¹ eines bandartigen Stranges Hfl abgeführten erstarrten Schmel/e bestimmt.

Die Nut/arbeit des elektromagnetischen leides wird maßgeblich von der erstarrenden Menge an Meta I bestimmt. Da die Schichtdicke von der Stärke des Feldes abhängt, kann die Breite des mit der gekühlten Gießfläche I in Kontakt kommenden schmelzflüssigen Metalls durch Änderung der Feldstärke betrachtlich variiert werden, je geringer die Neigung der Rinne V isl. desto größer ist der F.influß der elektromagnetischen Kraft auf die erzielte Strangbreite.

F i g. 7 zeigt eine flache bzw. scheibenförmige

Induktionsspule i zur Erzeugung des elektromagnet!· sehen Feldes, mittels weither die Schmelze in einem .Schmelzenbehälter 6 zur bewegten Gießfläche I hin angehoben wird.

Die Gießfläche kann außer einem Gießband oder einer rotierenden Gießwalze auch ein schon erstarrter

^:" und auf die richtige Temperatur abgekühlter Strang sein, der nach diesem Verfahren hergestellt wurde. Die an der Gießfläche nicht erstarrende Schmelze fließt ab zum niedriger gelegenen Teil der Rinne 2. der die Dir c 'i umgibt. Durch einen Kanal 9 wird der Mitte der Düse :'i

-"' neue, das weggeführte erstarrende Metall ersetzende Schmelze sowie die im Kanal 9 aufgefangene Schmelze zugeführt. Im Kanal 9 kann in der Spulenebene eine Einschnürung des Schmelzenstroms auftreten, was die Schmelzenstromung boeinträchtigen kann. Zur Verbes

"' serung des Durchflusses könnte die Nebenwirkung der Induktionsspule kompensiert werden, z. B. mittels einer Hilfsspule oder eines den Kanal umgebenden magnetischen Kerns.
F i g. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer

'"' geneigten bewegten Gießfläche !,auf der die mittels der Düse 5 von oben zugeführte Schmelze einen Sumpf bildet, dessen Tieie und Ausbreitung vom metallostatischen Druck in der seitlichen Ausflußöffnung 41 der Düse 5 abhängt. Wird z. B. ein syphonartiger Heber verwendet, dessen Austrittsende die Düse 5 bildet, kann der Überdruck nahe Null gehalten werden, so daß die freie Oberfläche der Schmelze auf der Kühlfläche nahezu auf der Flöhe der Oberkante der Öffnung 41 liegt. Der .Schmelzsumpf auf der Gießfläche hätte in

^!' diesem Fall (wenn die Einwirkung der Wandbewegung nicht berücksichtigt wird) die Länge a. Diese Länge a kann durch die Feldstärkesteuerung geändert werden. z. B. so, daß die Schmelze nur die Länge b überdeckt. Damit würde die Dicke der verringerten Länge

''' entsprechend kleiner werden. Weil die Dicke der erstaTten Kruste eine Funktion der Quadratwurzel der Erstarrungszeit und die Erstarrungszeit der Kontaktlänge dividiert durch die Abzugsgeschwindigkeit gleicht, ist die Krustendicke bei der Länge a im Verhältnis zur

"Krustendicke bei einer Länge b b = (a/b)^oi. Die Transportkraft kann durch eine Wechselstrom gespeiste Induktionsspule erzeugt werden, die entweder über, unter oder um die Wand herum nahe der Öffnung 41 angebracht sein kann. Vorzugsweise wird aber, wie

dargestellt, die Transportkraft durch ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt, dessen Kraft- und Förderrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Formfläche ist. Zur Erzeugung des Wandeirfeldes ist unter der Gießfläche 1 eine Mehrphasenwicklung 13

angebracht.

Wenn die Stromrichtung in der Mehrphasenwicklung 31 und somit die Förderrichtung umgekehrt wird, wird das Metah" z. B. über das Maß a der Gießfläche 1 entlang

hinaufgeförderi. Dabei weiden die Konlaktfliichc und die Dicke der Schicht größer als wi'nn kei"'· elektromagnetischen Kräfte wirken würden. Wird die elektrische Wicklung weiter als dargestellt nach hinten verlängert, so daß das magnetische Feld auf die Schmelze innerhalb und angrenzend an die Rückwand der Düse 5 einwirkt, kann ein Durchsickern am Spalt 10 vermieden werden.

Ist die Qucrcrsireckung der die Oberfläche der bedeckenden Schmelze einmal durch das elektromagnetische Feld bestimmt, ist die Stärke der erstarrten Schicht von der Bewegungsgcsehwindigkeit der Gleitfläche und ihrer Kühlwirkung im Bereich der Schmelze abhängig und kann geregelt werden.

Wenn man die Geschwindigkeit aber konstant halten möchte — was z. B. der Fall ist. wenn zwei oder mehrere Weitervcrarbcilungsvorgänge von der gleichen Fördergeschwindigkeit abhängen — kann die Dicke automatisch über die Speisestromstärke und -frequenz, geregelt wei ueti.

Mittels des elektromagnetischen Feldes kann auch einer llaftneigung entgegengewirkt werden, insbes.. wenn die gekühlte Gießfläche nicht oder nur ungenügend mit einem »Antiklebmittel« vorbehandelt worden ist. Für die Erzeugung dünner Erstarrungsschichten ist ein direkter Kontakt zwischen der Schmelze und der Gießwand nicht unbedingt nötig, denn die Kühlwirkung reicht auch bei einem schmalen Zwischenraum aus. Wenn die Erstarrungsschicht darauf mit der Gießfläche in direkten Kontakt kommt, benetzt sie diese nicht mehr und klebt nicht an.

Mit dem elektromagnetischen Feld kann die Schmelze — zumindest an der Eintrittsseite der gekühlten Gießfläche nahe ihr in der Schwebe gehalten werden. Infolge des Wärmeentzugs durch die Gießfläche bildet sich schon sehneil eine dünne Kruste, die sich aufgrund ihres Eigengewichts und des metallostatischen Drucks der Schmelze gegen die Gießfläche senkt, sobald die elektromagnetische Kraftwirkung genügend abgeschwächt ist. Es ist auch möglich, mit dem elektromagnetischen Feld eine erstarrte Schicht entlang (über oder unter) einer stationären Gieß- oder Kühlfläche zu transportieren. Mit eint/ bewegten Gießfläche läßt sich eine gezielte Kühlwirkung leichter erbringen, wenn besonders die Kontaktfläche der Gießfläche schon vor dem Eintritt in den Bereich der Schmelze auf die richtige Temperatur gebracht und mit einem Antiklebmittel vorbehandelt worden ist.

Die wandernden Gießflächen können im Bereich des Flächenkontakts mit der Schmelze aber auch senkrecht verlaufen oder eine steile Neigung haben und danach in eine andere Richtung, gegebenenfalls mehrfach, umgelenkt werden, insbes. um die l.oslösung der erstarrten Schicht von der Gießfläche zu erleichtern. Die Düse kann im Bereich einer Umlenkrolle angeordnet sein, die dann vorzugsweise als wassergekühlte Walze ausgebildet ist. Die gekühlten Gießflächen können mit Rillen. Kämmen. Wellungen usw. versehen sein, um eine bestimmte Querschri'tsform des erzeugten Stranges zu bewirken.

Eine variierende Dicke der erstarrten Schicht bedingt variierende Zeiten für den Krustenzuwachs Die Kontaktflächcnlänge zwischen der gekühlten Gießfläche und der Schmelze in Bewegungsrichtung muß deshalb über die Breite der Kühlfläche ungleich sein. Dies kann dadurch verwirklicht werden, daß die Düse in der Mitte, d. h. im Bereich der größten KrustendicVe bedeutend tiefer als im Bereich de^r eine geringere Krustenstärke aufweisenden Ränder ist. Die von der Mitte mich avißeii libnehiv.ende Krustenstiirke des Stranges wird dadurch erzielt, daß die senkrecht zur bewegten Gießwand verlaufende, der Besvegungsrich-Uing entgegengerichtete Wand der Düse über die Breite der Gießfläche nicht gerade, sondern etwa V- oder trichterförmig ist. die Ränder also gegenüber der Querrichtung geneigt sind bzw. die Düsenöffnung über die Breite der Gießfläche in deren Bewegungsrichtung unterschiedlich lang ist. wodurch eine von innen nach außen abnehmende Zeit für den Krustenzuwachs entsteht.

In im magnetischen Feld liegenden Bauteilen können Wirbelströme entstehen. Deren Stärke sollte daher kleiner sein als die Eindringtiefe. Wenn der Badspiegel gehoben werden soll, wie bei den Vorrichtungen nach den Fig. 3. 4 und 7. ist eine niedrigere Frequenz günstiger als eine höhere. Wenn die Schmelze nur vom Spalt zwischen einer stationären und einer beweglichen Wand zurückgestoßen werden sollte, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, ist eine höhere Frequenz vorteilhafter. Die durch den Wechselstrom in der Schmelze induzierten Wirbelströme erzeugen Wärme, die für eine rasche Temperaturerhöhung herangezogen werden können. z. B. um die Erstarrungsgeschwindigkeit an bestimmten Orten zu verlangsamen. Soll in der Schmelze mehr Wärme erzeugt werden, als sie von dem einer gewünschten Abstoßkraft entsprechenden Wirbelstrom bei dessen Frequenz erzeugt würde, ist es günstiger, mit mehr als einer Frequenz zu arbeiten, als zu versuchen, mit nur einer Frequenz sowohl die gewünschte Wärme wie auch Abstoßkraft zu induzieren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stranggießen von Bändern, bei dem die Schmelze an einer bewegten gekühlten Gießiläche zur Erstarrung gebracht wird und die i Strangstärke über die Bewegungsgeschwindigkeit der Gießfläche und deren Kühlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des zu gießenden Bandes durch elektromagnetische Kraftwirkung auf die Schmelze bestimmt wird. in

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Strangstärke durch wenigstens eine weitere elektromagnetische Kraftwirkung auf die Schmelze bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Frequenz des die elektromagnetische Kraftwirkung erzeugenden Stroms der Erstarrungsvorgang beeinflußt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennze*. .inet durch die Anwendung eines elektromagnetischen Wanderfeldes.

5. Bandstranggießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegte, gekühlte Gießfläche (1) mit dem die Austrittsöffnung eines Schmelzenbehälters (6, Düse 5) begrenzenden Rand einen Spalt (10) bildet, dem wenigstens auf denjenigen Behälterseiten, an drnen sich die Gießfläche (1) entlangbewegt, mindestens ein Teil einer Induktionsspule (3, 4) zugeordnet ist. dessen Verlauf demjenigen des Spaltes and' "sen Seiten folgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des achmelzenbehälters (6, Düse S) eine Induktionsspule (3) quer zur Bewegungsrichtung des Stranges vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießfläche (1) in ihrer Laufrichtung nach aufwärts gerichtet ist (F ig. 7).

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Schmelzenbe- hälters (6. Düse 5) über die Breite der Gießfläche (1) in deren Bewegungsrichtung unterschiedlich lang ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Bewegungsrichtung der Gießfläche (1) vorgesehene Induktionsspule (3) zur Erzeugung eines Wanderfeldes in der Bewegungsrichtung ausgebildet ist.