DE2814015A1

DE2814015A1 - Verfahren zum kontinuierlichen stranggiessen geschmolzenen metalls sowie vorrichtung zum durchfuehren eines solchen verfahrens

Info

Publication number: DE2814015A1
Application number: DE19782814015
Authority: DE
Inventors: Roy Richards
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS5646460B2; BR7802038A; IT7848689A0; JPS53123334A; FR2385470B1; SE7803682L; SE435818B; US4122889A; IT1101892B; GB1593116A; AU3454578A; CA1115022A; IN149957B; NO153596C; NO153596B; NO781107L; AU514564B2; FR2385470A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen, bei dem geschmolzenes Metall in eine bogenförmige Gießnut gegossen wird, die durch eine am Umfang eines drehbaren Gießrades ausgebildete Gießnut begrenzt ist, die längs eines Teils ihrer Länge durch ein bewegliches, flexibles Band abgeschlossen ist, und bei dem das geschmolzene Metall in der Gießform gekühlt wird, um dasselbe in aufeinanderfolgenden Erstarrungsstufen zur Bildung des gegossenen Strangs erstarren zu lassen, wobei der zumindest teilweise verfestigte, gegossene Strang sich während der letzten Erstarrungsstufe durch Schrumpfen von den Wänden der Gießform entfernt, so daß zwischen Strang und Gießform ein Spalt gebildet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die insbesondere zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignet ist.

Das Stranggießen von Metall in einer Gießnut längs des Umfangs eines drehbaren Gießrades ist in der Hüttentechnik bekannt. Beim Gießen von Metall in solchen drehbaren Gießrädern hat es sich gezeigt, daß sich das Metall beim Abkühlen in drei unterscheidbaren Phasen verfestigt. Die erste Phase beginnt, wenn das flüssige Metall in die Nut am Umfang des Gießrads eingegossen wird,und umfaßt den Teil des Gießprozesses, während dem das Metall gekühlt wird, jedoch innerhalb des Gießrads noch vollständig flüssig ist, so daß sich das Metall in vollständiger Berührung mit dem Gießrad befindet. Die zweite Phase ist der Teil des Gießverfahrens, während dem durch das fortgesetzte Kühlen des Metalls eine äußere Kruste erstarrten Metalls in der Nähe des Gießrades gebildet wird, wobei jedoch das Metall sich noch in praktisch vollständiger Berührung mit dem Gießrad befindet. Die dritte Phase ist derjenige Teil des Gießprozesses, welcher an demjenigen oder in der Nähe desjenigen Punktes der Erstarrung des geschmolzenen Metalls beginnt, bei dem das fortgesetzte Kühlen des Metalls und die Verdickung der äußeren Kruste aus erstarrtem Metall bewirkt, daß das Metall vom Gießrad weg schrumpft und einen Luftspalt zwischen dem Metall und dem Gießrad bildet. Die dritte Phase umfaßt also denjenigen Teil des Gießverfahrens, bei dem der Luftspalt den vollständigen Kontakt zwischen dem heißen

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Metallstrang und dem Gießrad unmöglich macht. Der Metallstrang kann nicht vollständig verfestigt werden, so daß eine weitere Kühlung erforderlich wird.

Diese dritte Phase der Verfestigung bereitet die größten Schwierigkeiten, wenn das geschmolzene Metall in Gießsystemen üblicher Art mittels drehbarer Gießränder gegossen wird, da der zwischen dem gegossenen Teil und dem Gießrad gebildete Luftspalt in hohem Maße die Wärme-Übairagungsgeschwindigkeit vom Metall auf das Gießrad herabsetzt. Dies ist dadurch bedingt, daß die Wärme in dieser dritten Phase vom gegossenen Metall auf das Gießrad in der Hauptsache durch Wärmestrahlung über den Luftspalt hinweg übertragen werden muß, der zwischen dem gegossenen Metall und dem Gießrad gebildet ist, und nicht durch Wärmeleitung erfolgen kann, wie es in der ersten und urd. der zweiten Phase der Erstarrung der Fall ist. Durch Wärmestrahlung kann weniger Wärme übertragen werden,als dies bei den gleichen herrschenden relativen Temperaturen mittels Wärmeleitung der Fall ist.

Die niedrige Wärmeübertragungsgeschwindigkeit, die in der dritten Phase der Erstarrung bei üblichen Gießrädern erreicht wird, begrenzt wiederum die höchstmögliche Drehzahl,mit der das Gießrad betreibbar ist,und begrenzt dadurch die erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeiten beim Gießvorgang. Die Drehzahl eines bekannten Gießrades muß nämlich ausreichend gering sein, um eine genügende Verweilzeit für das Metall in dem Gießrad während der dritten Phase zu ermöglichen, damit das Metall im Gießrad ausreichend erstarrt, und weil die Länge, die in der bogenförmigen Gießform für die dritte Phase der Erstarrung zur Verfügung steht, aufgrund konstruktiver Überlegungen begrenzt ist.

Die starke Beschränkung der größtmöglichen Gießrate, wie sie beim Stand der Technik zu beobachten ist, hat bereits zu Versuchen dahingehend geführt, das Kühlen des gegossenen Strangs während der letzten Erstarrungsstufe oder Erstarrungsphase zu verstärken. Diese Versuche haben sich jedoch in der Praxis als nicht geeignet erwiesen, da sie eine Komplizierung der Vorrichtung mit sich bringen, die dadurch bei den rauhen Betriebsbedingungen, die

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in der industriellen Hüttentechnik herrschen, zu störungsanfällig wird. Beispiele von derartigen Versuchen zur Lösung des erwähnten Problems finden sich in den US-I'S'en 3 261 059 und 3 575 231.

Diese Patentschriften zeigen im wesentlichen die Anwendung mehrerer Rollen oder Räder, um das Band so zu führen und im Abstand vom Gießrad zu halten, daß eine Flüssigkeit gänzlich rund um den heißen, gegossenen Strang herumgedrückt werden kann, die den durch Schrumpfen gebildeten Spalt vollständig ausfüllt und entweder als Wärmeübertragungsmittel dient, das die Wärme über den Strang zu den Wänden der Gießform leitet,oder als direktes Kühlmittel wirkt, um die ümfangsflächen des gegossenen Strangs unmittelbar zu kühlen.

Bei diesen bekannten Verfahren ergibt sich nicht nur der Nachteil, daß nicht die gleich große Kühlwirkung erreicht werden kann, wie es bei direktem Kontakt zwischen dem gegossenen Strang und den Wänden der Gießnut der Fall wäre, sondern es ergibt sich auch

so daß es der Nachteil, daß durch das Abheben des Bandes,/mißer Berührung mit dem gegossenen Strang/iind'dadurch, daß man den Strang nach unten aus der Gießnut heraus-fallen läßt, so daß die Flüssigkeit gänzlich um den Strang herumströmen kann, dieser nicht mehr sicher durch die Wände der Gießform gehaltert ist. Dadurch kommt es durch innere Spannungen in dem noch weichen, gegossenen Strang zu dessen Deformierung oder gar Aufbrechen, wodurch die Güte des gegossenen Erzeugnisses stark beeinträchtigt wird. Außerdem ruft die Verwendung von Rollen, die das Band vom Umfange des Gießrades ablenken, zusätzliche Beanspruchungen in dem Band hervor, die dessen Lebensdauer ungünstig beeinflussen. Außerdem werden diese Rollen in der Praxis oft unbrauchbar aufgrund von Anhäufungen von Metall, das während des Gießvorgangs vaschüttet oder verspritzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die bei herkömmlichen Gießverfahren der in Rede stehenden Art aufgrund des Schrumpfens des Metalls in der dritten Erstarrungsstufe auftretenden Probleme vermeidet.

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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Verbessern der durch Wärmeleitung erfolgenden Wärmeübertragung zwischen dem Strang und den Wänden der Gießform während der letzten Erstarrungsstufe eine Flüssigkeit unter Druck in der Weise in die Gießform eingespritzt wird, daß durch den auf die Oberfläche des Strangs einwirkendenFlüssigkeitsdruck den Strang radial nach einwärts an die Wände der Gießform angedrückt wird. Dadurch ist erreicht, daß nicht nur in der ersten und in der zweiten Erstarrungsstufe ein unmittelbarer Wärmeübergang zwischen gegossenem Strang und Gießrad durch Wärmeleitung stattfindet, sondern,daß auch in der letzten Erstarrungsstufe, bei der bei den bekannten derartigen Systemen aufgrund des Schrumpfens des gegossenen Strangs ein direkter Wärmeübergang durch Wärmeleitung nicht möglich ist, der direkte Wärmeübergang durch Wärmeleitung infolge des Anliegens des Strangs an den Wänden der Gießnut sichergestellt ist.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich durchführbar ist.

Bei einer Vorrichtung mit einem drehbaren Gießrad, an dessen Umfang eine Nut vorgesehen ist, die längs eines Teils ihrer Länge durch ein endloses flexibles Band aus Metall abgeschlossen ist, um eine bogenförmige Gießform mit einem Formeingang und einem Formausgang zu bilden, einer Einrichtung zum Eingießen geschmolzenen Metalls in den Formeingang, einer Einrichtung zum Kühlen des geschmolzenen Metalls in der Gießform, um dieses in aufeinanderfolgenden Erstarrungsstufen zum gegossenen Strang zu verfestigen, und einer Einrichtung, die aus dem Formausgang den gegossenen Strang herausbewegt, der in wenigstens teilweise verfestigtem Zustand längs eines Abschnitts der Gießform sich von den Wänden derselben durch Schrumpfen entfernt, so daß zwischen Strang und Gießform ein Spalt entsteht, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Bereich des Abschnitts der Gießform, in dem der Spalt durch Schrumpfen gebildet wird, eine Andrückeinrichtung vorgesehen ist, die den zumindest

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teilweise verfestigten, gegossenen Strang radial nach einwärts an die Wände der Gießnut andrückt, um den Spalt im wesentlichen zu schließen und den Wärmeübergang durch Wärmeleitung zwischen Strang und Gießnut zu verbessern.

Bei der Erfindung werden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen gegen mindestens einen Seitenrand des Gießbandes längs einem Bogensegment

gerichtet
der Gießform^ das der Zone der dritten Erstarrungsstufe entspricht (das ist die Zone der Phase drei der Erstarrung). Diese Flüssigkeitsstrahlen dienen dazu, das Band vom umfang des Gießrades abzuheben und den Eintritt von Flüssigkeit in die Gießform zu ermöglichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein bogenförmiges Sammelrohr vorgesehen, das in der Nähe des Umfangs des Gießrades angeordnet ist und eine Mehrzahl von sich vom Sammelrohr weg erstreckenden Düsen besitzt, die Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen gegen mind^bens einen Seitenrand der Innenfläche des Gießbandes richten, und zwar mit einer Stärke, die ausreicht, um das Band vom Umfang des Gießrades abzuheben und dadurch den Eintritt von Flüssigkeit in das Innere der Gießform zu ermöglichen. Die Flüssigkeit hat sowohl die Funktion, die bandseitige Oberfläche des gegossenen Strangs unmittelbar zu kühlen, als auch die Funktion, durch Verdampfen der Flüssigkeit bei der Temperatur des Gießvorgangs einen erhöhten Dampfdruck zu erzeugen,der den gegossenen Strang in feste Berührung mit den Wänden der Gießnut drückt, um während eines Teils der dritten Erstarrungsstufe oder während der ganzen dritten Erstarrungsstufe einen verbesserten Wärmeübergang durch Wärmeleitung zu erreichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung beschleunigt auch aufgrund der verhältnismäßig großen Rate des Wärmeübergangs die Erstarrung des Metalls innerhalb des Gießrads ,während gleichzeitig das Metall während des Kühlprozesses einwandfrei vom Gießrad gehaltert wird, so daß Brüche oder die Bildung von Lunkern oder Poren in dem gegossenen Strang vermieden werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Drehzahl des Gießrades, erhöht werden, und der Wärmeübergang zwischen gegossenem Strang und Gießnut ist auf einen wirksamen Wert erhöht, auch

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während der dritten Erstarrungsstufe oder während eines Teils derselben, was bei Anwendung der üblichen Verfahren nicht möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines als Stranggießmaschine ausgebildeten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen in größerem Maßstab und abgebrochen gezeichneten Querschnitt durch den unteren Teil des Gießrads einer Gießmaschine nach Art von Fig. 1, wobei jedoch der bei üblichen, derartigen Gießmaschinen auftretende Schrumpfspalt gezeigt ist;

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch das Gießrad einer Gießmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Schrumpfspalt vermieden ist und eine direkte Kühlung des gegossenen Strangs erfolgt;

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung der drei Phasen, in denen die Erstarrung bei einer nach Art von Fig. 1 aufgebauten Gießmaschine abläuft;

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung, die den Vergleich

zwischen den relativen Kühlungsgeschwindigkeiten bei üblicher Kühlung und bei entsprechend

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der Erfindung durchgeführter Kühlung und

Fig. 6 eine in größerem Maßstab gezeichnete Seitenansicht des Gießrades für eine Gießmaschine nach Art von Fig. 1, bei dem das Gießband durch die Einwirkung von Flüssigkeitsstrahlen längs eines vorgegebenen Abschnitts der gekrümmten Gießform vom Umfang des Gießrads abgehoben ist, wobei jedoch das Band längs größerer Abschnitte, die sich vom Einlaufbereich und vom Auslaufbereich der gekrümmten Gießform nach einwärts erstrecken, in dichtender Anlage an der ümfangsflache des Gießrades ist.

In sämtlichen Figuren sind einander entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Fig. 1 zeigt ein Gießrad 10 mit einem endlosen flexiblen Band 11, das durch vier Tragrollen 14, 19, 18 und 17 auf einen Teil des Gießradumfangs ausgerichtet ist. Die Tragrolle 14 ist in der Nähe einer Eingießstelle 16 am Gießrad 10 angeordnet, wo geschmolzenes Metall aus einem Gießtiegel 26 in eine Gießform eingegossen wird, die durch eine Gießnut im Umfang des Gießrades 10 und durch das Band 11 gebildet wird. Die Tragrolle 17 ist am gegenüberliegenden Ende der Gießform angeordnet, wo gegossenes Metall C herausgeführt wird, nachdem es in ausreichendem Maße erstarrt ist. Eine oder mehrere weitere Tragrolle bzw. Tragrollen, beim gezeigten Beispiel die Tragrollen 18 und 19, führen das endlose Band wieder zum Ausgangspunkt zurück und dienen zum Aufrechterhalten einer ausreichenden Zugspannung in dem Band, so daß dieses über den gesamten, das eingegossene Metall enthaltenden Umfangsabschnitt dichtend am Gießrad anliegt.

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Kühlmittel-Sammelrohre üblicher Art, die der Gießmaschine zugeordnet sind und Sprüheinrichtungen aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie das Gießrad 10 im Inneren und das Band 11 an seiner Außenseite kühlen, sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Derartige Kühlmittel-Sammelrohre sind in der einschlägigen Technik bekannt, vergl. beispielsweise US-PS 3 279 000.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, durchläuft das geschmolzene Metall in dem Gießrad 10 drei Phasen der Erstarrung. Wie bereits oben erläutert wurde, ist das Metall in der Phase 1 völlig geschmolzen, füllt die Gießform vollständig aus und befindet sich mit den Randflächen derselben in Berührung. In der Phase 2 bildet das Metall eine erstarrte äußere Haut, besitzt jedoch noch einen geschmolzenen Metallkern. In Phase 3 setzt sich die Erstarrung des Metalls fort, während es gekühlt wird, und es beginnt von den Wandungen der Gießform weg nach einwärts zu schrumpfen. Diese Erscheinung ist am deutlichsten in Fig. 2 dargestellt, wo ein Spalt G gezeigt ist, der sich zwischen dem wenigstens teilweise erstarrten, gegossenen Strang und den Wänden der bogenförmigen Gießform gebildet hat, und zwar sowohl an den Wänden der Gießnut am Umfang des Gießrades als auch an der Innenfläche des Bandes 11.

Bei der hier aufzuzeigenden Vorrichtung ist die in Fig. 1 gezeigte Gießmaschine mit einem oder mehreren Kühlmittel-Sammelrohren 13 versehen, die eine Mehrzahl von Sprühdüsen 12 besitzen, die sich von dem entsprechenden Sammelrohr 13 erstrecken.■ Die Sprühdüsen 12 dienen dazu, um Flüssigkeitsstrahlen mit hohem Druck gegen einen Seitenrandbereich der Innenfläche des Bandes 11 zu richten, wie dies am deutlichsten in Fig. 3 gezeigt ist, wobei das Besprühen mit einer Kraft erfolgt, die ausreicht, um das Band 11 vom Umfang des Gießrads 10 abzuheben und den Eintritt der Flüssigkeit in das Innere der Gießform zu ermöglichen.

Das Kühlmittel-Sammelrohr 13 ist längs der bogenförmig gekrümmten

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Gießform so angeordnet, daß der Strom der Kühlflüssigkeit aus der ersten Sprühdüse 12' auf dem Band 11 an der oder hinter der Stelle auftrifft, die dem Ende der zweiten Phase der Erstarrung des gegossenen Strangs entspricht. Diese Stelle ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, etwa an der Drei-Uhr-Position der Gießform gelegen. Die genaue Lage dieser Stelle ändert sich aber natürlich bei Änderungen der Gießgeschwindigkeit. Bei hohen Gießgeschwindigkeiten oder bei kleinen Kühlungsraten ist diese Stelle an der gekrümmten Gießform viel weiter stromabwärts gelegen. Da es wünschenswert ist, daß die Stärke der erstarrten Kruste an der Stelle des ersten Auftreffens von Wasser mindestens etwa 6,35 mm beträgt, ist es von Vorteil, eine (nicht dargestellte) Einrichtung vorzusehen, die es gestattet, auszuwählen, welche der Sprühdüsen 12 als erste arbeitende Sprühdüse 12* zur Wirkung kommt. Für eine derartige Einrichtung könnten Ventile zwischen den Sprühdüsen und dem Sammelrohr in Frage kommen oder einfach eine Bewegungsvorrichtung, um das ganze Sammelrohr 13 längs der bogenförmigen Bahn der Gießform zu verschieben.

Es ist nicht erforderlich, daß die erste in Betrieb befindliche Sprühdüse 12' genau an der Stelle des Endes der zweiten Phase der Erstarrung gelegen ist, da, wenn die Auftreffstelle des Sprühstrahls weiter hinten gelegen ist, d.h. am Beginn der Phase der Erstarrung gelegen ist, lediglich eine geringe Abnahme der Kühlungsrate auftritt. Es ist jedoch absolut erforderlich, daß vermieden wird, daß Wasser während der ersten Phase der Erstarrung in die Gießform eingespritzt wird, während das gegossene Metall noch in geschmolzenem Zustand ist, da dies zu heftigen Explosionserscheinungen führen könnte.

Wie am deutlichsten aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, sind die Ränder am Umfang des Gießrades 10 vorzugsweise so abgeschrägt, daß sich ein keilförmiger Zwischenraum 15 längs des Umfangs der bogenförmigen Gießform zwischen dem Band 11 und dem Umfangsrand des Gießrades 10 erstreckt. Während der dritten Phase der Erstarrung werden Düsenstrahlen von Kühlmittel mit hohem Druck

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aus den Sprühdüsen 12 gegen den keilförmigen Zwischenraum 15 mit so großer Kraft gespritzt, daß das Band 11 vom Umfang des Gießrads 10 abgehoben wird. Wenn die Flüssigkeitsstrahlen nur auf einen Seitenrand-bereich des Bandes 11 gerichtet werden, wie es bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall ist, und nicht gegen beide Seitenränder des Bandes gerichtet werden, dann wird das Band 11, wie es in Fig. 3 zu sehen ist, relativ zum Umfang des Gießrades 10 geneigt oder gekippt. Die Flüssigkeitsströme bewirken also eine Ablenkung des Bandes 11, so daß der leichte Eintritt der Flüssigkeit in das Innere der Gießform ermöglicht wird. An der gegenüberliegenden Seite der Gießform wird jedoch das Band 11 in engere Dichtberührung mit dem Umfang des Gießrads 10 gedrängt, so daß der Austritt der Flüssigkeit behindert wird. Es ist daher ersichtlich, daß sich die Flüssigkeit im Innenraum der Gießform ansammelt und darin durch die Wärme des Gießvorgangs verdampft. Als Folge des entstehenden Fluiddrucks wird auf die dem Band 11 zugekehrte Oberfläche des gegossenen Strangs eine Kraft ausgeübt, die den Strang in Anlage an die Wandflächen der Gießnut drängt. Es ist ersichtlich, daß die Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, sowohl die dem Band zugekehrte Oberfläche des gegossenen Strangs unmittelbar kühlt als auch den Dampf erzeugt, dessen Druck den Strang in Anlage an die Wandungsflächen der Gießnut drückt, um dadurch den durch Wärmeleitung erfolgenden Wärmeübergang zwischen diesen Flächen zu erhöhen.

Im Gegensatz zu üblichen Systemen, bei denen man den gegossenen Strang nach unten aus der Gießnut herausfallen läßt, so daß die Kühlflüssigkeit den Strang vollständig umhüllen kann, läßt man den gegossenen Strang bei dem hier aufgezeigten System nicht nach abwärts aus der Gießform herausfallen, sondern man bewirkt vielmehr, daß der Strang fest in die Gießform hineingedrückt wird, so daß der Strang sicher gelagert ist und ein Spalten und Verformen des Strangs verhinder-t wird.

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Wie am deutlichsten aus Fig. 6 zu ersehen ist, wirken die aus den Sprühdüsen 12 ausgesandten Flüss.i.gkeitsstrahlen außerdem nur längs eines vorgegebenen Abschnitts des Bandes 11 in einem Teil der gekrümmten Gießform. Das Band 11 bleibt daher längs ausgedehnter Umfangsabschnitte, die sich sowohl vom Einlaufende als auch vom Auslaufende der Gießform jeweils nach einwärts erstrecken, in dichtender Berührung mit dem Umfang des Gießrads 10. Auf Grund dieser Konstruktion und Anordnung ergibt sich ein weiteres sicheres Lagern des gegossenen Strangs in der Gießform.

Die bei dem hier aufgezeigten System erreichte Verbesserung der relativen Kühlungsrate ist in dem Diagramm von Fig. 5 dargestellt, wo die Wärme-Übertragungsgeschwindigkeiten während der drei Phasen der Verfestigung bei einem typischen Metallguß aufgezeichnet sind. Bei der vorliegenden Erfindung und bei den bekannten Verfahren sind beim Kühlen die Wärme-Übertragungsgeschwindigkeiten während der Phasen 1 und 2 im wesentlichen gleich groß. Bei den bekannten Verfahren tritt jedoch während der Phase 3 eine drastische Verringerung des Wärmeübergangs wegen der Bildung des Schrumpfungsspaltes auf. Bei der Erfindung ist die Wärme-Übertragungsgeschwindigkeit während der Phase 3 in starkem Maße verbessert, weil jedweder ins Gewicht fallende Schrumpfungsspalt fehlt. Es ist daher für das Metall in der dritten Erstarrungsphase eine kürzere Verweilzeit erforderlich, um das gegossene Metall vollständig zu verfestigen. Dies ermöglicht es, die gesamte Gießrate zu erhöhen, weil die Drehzahl des Gießrades mit abnehmendem Bedarf an erforderlicher "Verweilzeit gesteigert werden kann.

Nachdem das Metall durch diese Zone verstärkter Kühlung hindurchgelaufen ist, kehrt das Band 11 wieder zur Anlage an das Gießrad 10 zurück, und der Strang wird in üblicher Weise vom Gießrad abgenommen, um einer nachfolgenden Einrichtung zur Weiterbearbeitung zugeführt zu werden, beispielsweise einem Walzwerk.

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Betriebsweise

Beim Betrieb der Vorrichtung und beim Durchführen des hier aufgezeigten Verfahrens wird die Gießmaschine in üblicher Weise in Betrieb genommen, indem das Gießrad 10 durch einen üblichen Kraftantrieb, der nicht dargestellt ist, in Drehung versetzt wird. Das Band 11 wird mittels der andrückenden Tragrolle 14 an das Gießrad 10 angelegt, um die Gießform zu bilden. Der Gießtiegel 26 führt geschmolzenes Metall in die Gießform ein, und das Metall beginnt sich auf Grund der Kühlung des Gießrades und des Bandes, was durch übliche innere und äußere Sprüheinrichtungen, die nicht gezeigt sind, bewirkt wird, zu verfestigen. Wenn das geschmolzene Metall sich mit der Gießform bewegt, wird das Metall während der ersten Erstarrungsphase oder -stufe in einem Maße gekühlt, das ausreichend ist, um eine partielle Erstarrung des Metalls einzuleiten. Dadurch bildet sich/der Nähe der Seiten der Gießform eine Metallkruste, während das Metall im zentralen Bereich der Gießform noch flüssig und unverfestigt bleibt. Die Kruste verdickt sich fortlaufend während der zweiten Phase der Erstarrung, und die Drehzahl des Gießrads ist so gewählt, daß zu dem Zeitpunkt, wo das Metall das Ende der Phase 2 erreicht hat, die den geschmolzenen Kern umschließende Kruste eine Stärke hat, die ausreichend ist, um das geschmolzene Metall tragen zu können, ohne dass ein Aufbrechen eintritt. Abhängig von der Drehzahl des Gießrades 10 sind an geeigneter Stelle Kühlmittel-Sammelrohre 13 angeordnet, wie dies oben erläutert wurde, um Wasser in den Zwischenraum zwischen dem Gießrad und dem Band einzuspritzen und dadurch das Band 11 außer Berührung mit dem Gießrad 10 zu heben, um den gegossenen halberstarrten Strang dem Zugang des Kühlwassers auszusetzen. Da die Kühlmittel-Sammelrohre 13 flexibel mit der Hauptzuführleitung für das Kühlmittel verbunden sind, kann die Lage der Sammelrohre in Abhängigkeit von"der jeweiligen Lage der besonderen Stelle am Gießrad,an der die dritte Phase der Erstarrung bei der gerade herrschenden Gießrate beginnt, eingestellt werden. Die dritte Phase der Erstarrung beginnt, wenn die Kruste des verfestigten

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Metalls so dick wird, daß der gegossene Strang von den Gießformwänden nach einwärts schrumpft. Der Spalt G, der zwischen der Gießform und der erstarrten Kruste des Metalls C gebildet wird, setzt die Geschwindigkeit in starkem Maße herab, mit der die Wärme von dem Strang während der Phase 3 auf die Gießform übertragen wird. Dies ist in dem Diagramm von Fig. 5 gezeigt, wo die Wärme-Übertragungsgeschwindigkeit der Gießform bei der Erstarrung des Metalls unter Anwendung eines herkömmlichen Gießsystems mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet ist. Die stark verringerte Kühlungsrate während der Phase 3 der Erstarrung, wie sie bei herkömmlichen Systemen charakteristisch ist, begrenzt die höchstmögliche Drehzahl des Gießrades auf eine Geschwindigkeit, bei der noch sichergestellt ist, daß eine ausreichende Verfestigung des gegossenen Strangs aus dem Metall C stattfindet, während der Strang sich noch innerhalb der Nut am Umfang des Gießrades befindet. Aus Fig. 5 ist auch zu ersehen, daß bei Durchführung des hier aufgezeigten Verfahrens und_bei Verwendung der aufgezeigten Vorrichtung eine weit größere Kühlungsrate während der Phase 3 erreicht wird, wie es mit der ausgezogen gezeichneten Kurvenlinie dargestellt ist. Dies wird durch das Vermeiden eines Spaltes G zwischen dem Gießrad 10 und dem heißengegossenen Strang aus dem Metall C ermöglicht. Es sei daher bemerkt, daß es bei der Erfindung nötig ist, die Gießmaschine mit einer Drehzahl zu betreiben, bei der das Metall in diesen Bereich der verstärkten Kühlung am Beginn der Phase 3 oder im Anfangsteil der Phase 3 der Erstarrung eintritt. Es ist auch ersichtlich, daß diese Bedingung von der genauen Lageeinstellung des Kühlmittel-Sammelrohrs 13 abhängig ist, daß jedoch in jedem Falle größere Gießraten möglich gemacht werden als es bei Durchführung üblicher Verfahren erreichbar wäre. Auch ist zu bemerken, daß das geschmolzene Metall an einer Seite auf großer Pegelhöhe in das Gießrad 10 eingegossen wird und vollständig verfestigt ist, bevor der geschmolzene Kern eine entsprechende Pegelhöhe auf der gegenüberliegenden Seite des Gießrades erreicht hat. Der geschmolzene

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Kern wird daher dauernd unter hohem hydrostatischem Druck gehalten, was sich so auswirkt, daß die Häufigkeit des Auftretens von Poren oder Hohlräumen im gegossenen Strang verringert wird.

Die Erfindung wurde zwar an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert. Es versteht sich jedoch, daß das aufgezeigte Konzept nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt ist, sondern auch bei anderen Einrichtungen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, verwirktlicht werden kann, wenn man eine Kühlflüssigkeit dazu benutzt, um den Strang fest in das Gießrad hineinzudrücken.

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Claims

PATENTANWÄLTE Reg.-Nr. 125 605 Dr.-Ing. Wolff t 28 HO 15 H-B^tels D A Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-Ing. Held Southwire Company, Carrollton, Georgia Dipl.-Phys.Wolff Vereinigte Staaten von Amerika D - 7 Stuttgart 1, Lange Straße Tel. (0711) 29 6310 u. 29 72 95 Telex 07 22312 (patwod) Telegrammadresse: tlx 07 22312 wolff Stuttgart PA Dr. Brandes: Sitz München Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen Postscheckkto.Stuttgart 7211-700 geschmolzenen Metalls sowie Vorrichtung zum blz60010070 Durchführen eines solchen Verfahrens Deutsche Bank ag, 14/2863o BLZ 600700 70 Bürozeit: 9-11.30 Uhr, 13.30-16 Uhr außer samstags Patentansprüche 29.3.1978

1. Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen, bei dem geschmolzenes Metall in eine bogenförmige Gießform gegossen wird, die durch eine am Umfang eines drehbaren Gießrades ausgebildete Gießnut begrenzt ist, die längs eines Teils ihrer Länge durch ein bewegliches, flexibles Band abgeschlossen ist, und bei dem das geschmolzene Metall in der Gießform gekühlt wird, um dasselbe in aufeinanderfolgenden Erstarrungsstufen zur Bildung des gegossenen Strangs erstarren zu lassen, wobei der zumindest teilweise verfestigte, gegossene Strang sich während der letzten Erstarrungsstufe durch Schrumpfen von den Wänden der Gießform entfernt, so daß zwischen Strang und Gießform ein Spalt gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbessern der durch Wärmeleitung erfolgenden Wärmeübertragung zwischen dem Strang und den Wänden der Gießform während der letzten Erstarrungsstufe eine Flüssigkeit unter Druck in der Weise in die Gießform eingespritzt wird, daß durch den auf die Oberfläche des Strang einwirkenden Flüssigkeitsdruck der Strang radial nach einwärts an die Wände der Gießform angedrückt wird.

Telefonische Auskünfte und

PnQRA"? /Π71 Q Aufträge sind nur nach schriftlicher

OUaOHi/ U / 19 Bestätigung verbindlich

ORIGINAL INSPECTED

2- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei der Temperatur des Gießvorgangs verdampfbare Flüssigkeit verwendet wird und daß man den Austritt der Flüssigkeit aus der Gießform behindert, um den Dampfdruck auf einen Wert ansteigen zu lassen, bei dem der zumindest teilweise verfestigte, gegossene Strang an die Wände der Gießnut angedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einspritzen der Flüssigkeit in die Gießform so durchführt, daß mindestens ein Strahl der Flüssigkeit mit hohem Druck gegen einen Seitenrand des felxiblen Bandes gerichtet wird, um dieses längs eines einen Teil der bogenförmigen Gießnut bildenden ümfangsabschnitts vom Gießrad abzuheben, und daß dieser Flüssigkeitsstrahl so abgelenkt wird, daß er sich vom Band weg ins Innere der Gießform bewegt.

4. Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem drehbaren Gießrad, an dessen Umfang eine Nut vorgesehen ist, die längs eines Teils ihrer Länge durch ein endloses flexibles Band aus Metall abgeschlossen ist, um eine bogenförmige Gießform mit einem Formeingang und einem Formausgang zu bilden, einer Einrichtung zum Eingießen geschmolzenen Metalls in den Formeingang, einer Einrichtung zum Kühlen des geschmolzenen Metalls in der Gießform, um dieses in aufeinanderfolgenden Erstarrungsstufen zum gegossenen Strang zu verfestigen, und einer Einrichtung, die aus dem Formausgang den gegossenen Strang herausbewegt, der in wenigstens teilweise verfestigtem Zustand längs eines Abschnittes der Gießform sich von den Wänden derselben durch Schrumpfen entfernt, so daß zwischen Strang und Gießform ein Spalt entsteht, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Bereich des Abschnitts der Gießform, in dem der Spalt (G) durch Schrumpfen gebildet wird, eine Andrückeinrichtung (12, 13) vorgesehen ist, die den zumindest teilweise verfestigten, gegossenen Strang radial nach einwärts an die Wände der Gießnut andrückt, um den Spalt (G) im wesentlichen zu schließen und den Wärmeübergang durch Wärmeleitung zwischen Strang und Gießnut zu verbessern.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückeinrichtung (12, 13) zum Erzeugen einer unmittelbar auf die dem flexiblen Band (11) zugekehrte bandseitige Oberfläche des gegossenen, zumindest teilweise verfestigten Strangs radial einwirkenden Kraft vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine durch Flüssigkeitsdruck betätigte Einrichtung (12, 13) zum Erzeugen der radial nach einwärts wirkenden Kraft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Flüssigkeitsdruck betätigte Einrichtung als Einrichtung zum Einspritzen der Flüssigkeit in die Gießform zwischen dem Band (11) und der bandseitigen Oberfläche des gegossenen Strangs ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Flüssigkeitsdruck betätigbare Einrichtung mit einer Flüssigkeit betreibbar ist, die bei der in der Gießform während des Gießvorgangsherrschenden Temperatur verdampf bar ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Aufbau des Dampfdrucks der Flüssigkeit zwischen dem Band (11) und der bandseitigen Oberfläche des gegossenen Strangs erlaubt, so daß der Dampfdruck den gegossenen Strang in Anlage an die Wände der Gießnut drängt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückeinrichtung eine Einrichtung (12, 15) aufweist, um das Band (11) von einem Umfangsteil des Gießrads (10) längs eines gegebenen Bogensegments abzuheben, das zwischen dem Formeingang und dem Formausgang gelegen ist, während das Band (11) im beträchtlichen übrigen Teil der Länge der Gießform, welcher Teil sich vom Formeingang und auch vom Formausgang jeweils nach einwärts erstreckt, in abdichtender Anlage am Umfangs des Gießrads (10) verbleibt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Flüssigkeitsstrahl in dem Bereich des gegebenen Bogensegments zwischen

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den gegossenen Strang und das Band (11) einzuspritzen, so daß der Flüssigkeitsstrahl eine Druckkraft auf den gegossenen Strang ausübt, um diesen in Anlage an die Wände der Gießnut zu drängen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einspritzen eine in der Nähe des Gießrads

(10) angebrachte Hochdruckdüse (12, 12') aufweist, die so angeordnet ist, daß sie mindestens einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl gegen einen Seitenrand der Innenfläche des Bandes

(11) mit einer nach auswärts gerichteten radialen Strahlkomponente richtet, und daß die radiale Strahlkomponente ausreichend stark gewählt ist, um das Band (11) vom Umfang des Gießrads (10) abzuheben und den Eintritt des Flüssigkeitsstrahls in die bogenförmige Gießnut zu ermöglichen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einspritzen ein bogenförmiges Sammelrohr (13) aufweist, das sich in der Nähe des Bogensegments

an der bogenförmigen Gießnut, in dem der mindestens teilweise verfestigte, gegossene Strang sich durch Schrumpfen von den Wänden der Gießform entfernt, angeordnet ist, und daß mehrere Düsen (12, 12'), die sich von dem Sammelrohr (13) erstrecken, vorgesehen sind, um eine Mehrzahl von Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen gegen die Innenseite des Bands (11) zu richten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießrad (10) an seinem Umfang an zumindest einem Seitenrand eine Abschrägung besitzt und daß die Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen in den Zwischenraum (15) zwischen dem Band (11) und dem abgeschrägten Seitenrand des Gießrads (10) gerichtet sind.

- 5/Beschreibung -

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