DE2829313A1

DE2829313A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von bandmetall

Info

Publication number: DE2829313A1
Application number: DE19782829313
Authority: DE
Inventors: Neil Burton Bryson
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1979-01-18
Also published as: US4222431A; IT1097470B; GB2000458A; NO782312L; ES471301A1; NL7806987A; IT7825306A0; BR7804260A; JPS5417330A; AU3755078A; FR2396607A1; CA1094285A

Description

HOFFMANN · JiITLS & PARTNER 2829313

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFrMAHN (l?30-1974) . DIPL.-ING. W.EITIE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-ING.V/. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. KEP.. NAT. D. HANSEN ARAEELLASTRASSE A iSTEP.NHAUS) . D-80ÖO MO NCHEN 81 · TEL-tFON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATHE)

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Anwaltsakte 30 866

Alcan Research and Development Limited, Montreal_Λ Quebec / Canada

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von

Bandmetall

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HOFFMANN · EITLK «fc PARTNER ~ g ? 9 3 1

PAT K N TAN WALT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL.-ING. W. EITLE · D R. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL.-ING. W. LEH N

Dl PL.-1 NG. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABElLASTRASSE-S[STERNiIAUS) · D-8000 MO N CH EN Bl · TELE FO N (G3?) 9] 1087 .· TELEX 05-2901? (PATH E)

Anwaltsakte 30 866

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von

Bandmetall

Die Erfindung bezieht sich auf das kontinuierliche Stranggießen von Metallen, wie Aluminium und seinen Legierungen, Blei, Zink, Kupfer und Messing und andere Metallegierungen, deren Schmelzpunkt im Vergleich zu dem von Stahl niedrig liegt. Die Erfindung ist besonders gerichtet auf das Gießen solcher Metalle in dünnen Querschnitten mit Hilfe eines Stranggießsystems mit direkter Kühlung.

Es ist seit langem bekannt, daß es wünschenswert ist, Aluminium mit dünnen Querschnittsabmessungen (beispielsweise einer Dicke von 25 mm oder weniger) zu gießen, um ein Material zu erzeugen,, weiches direkt in einen Kaltwalzständer eingeführt werdem kann, ohne vorher irgendwelche Warmwalzstufen zu verwenden. Ein entsprechendes Bedürfnis besteht für andere Metalle, welche* kalt zu einer Bahn oder Folie gewalzt 'werden sollen. Solche Metallteile mit dünner Querschnittsabmessung wurden in dem Hazelett-Verfahren gegossen, in welchem geschmolzenes Metall dem Spalt zwischen zwei parallelen, sich horizontal bewegenden Stahlbändern zugeführt wird, welche eine Form bilden," in welcher ein breiter Metallstreifen gegossen wird. Die Bänder dienen hierbei dazu, die Großflächen des sich .ergebenden gegossenen Bandmaterials zu definieren. Der Rückseite der Bänder wird ein Kühlmittel zugeführt, um

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Wämre aus dem Metall abzuführen, welches nicht der direkten Kühlung durch Aufbringung von Kühlmittel auf das Metall ausgesetzt ist. Aufgrund des variablen Kontaktes zwischen den Bändern und dem Metall ist die Wärmeübertragungsrate durch die Bänder ungleichförmig, was dazu führt, daß viele Oberflächenfehler und lokale metallurgische Änderungen in dem gegossenen Band auftreten. Bei dem Hazelett-Verfahren werden zusätzlich zu den Stahlbändern sich bewegende Randsperren verwendet, um das seitliche Ausbreiten des Metalls zwischen den Bändern zu verhinden.

Beim Stranggießen mit direkter Kühlung, welches für die Herstellung von dicken Walzbrammen angewendet wird, wird geschmolzenes Metall in eine feststehende, gekühlte Form mit offenem Ende eingegossen, welche bewirkt, daß eine verfestigte Oberflächenhaut des Metalls erhalten wird, in welcher ein zentraler Pool aus noch flüssigem Metall eingeschlossen ist, wenn das Metall aus der Gießform austritt. Die Kühlung des Metalls wird im wesentlichen vollständig erreicht durch die Aufbringung von Wasser direkt auf die Oberfläche der verfestigten Haut, wenn sie aus der Gießform austritt. Das Stranggießen mit direkter Kühlung, welches normalerweise für die Herstellung von Aluminiumbrammen verwendet wird, kann die Verwendung einer vertikalen Gießform oder einer horizontalen Gießform bedeuten. Im ersten Fall wird der langer werdende Strang auf einem vertikal beweglichen Gespann abgestützt und das Metall wird aus der Gießform abgezogen durch langsames Absenken des Gespanns mit gesteuerter Bewegungsrate > Wenn andererseits eine horizontale Gießform verwendet wird, wird der zunehmend länger werdende Strang aus der Form mit Hilfe von Ausführungswalzen abgezogen, welche an den Großflächen des Stranges angreifen. Die Verwendung von Ausführungswaizen in Verbindung mit einer horizontalen Gießform kann jedoch zu

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sich von selbst vervielfachenden Oberflächenfehlern führen. Wenn
ein "Ausbluten" oder ein "Kalteinschluß" an der Oberfläche des
aus der Gießform austretenden Materials auftritt, wird eine
Vibration erzeugt, wenn diese lokale Verdickung durch die
Ausführungswalzen läuft, was zu einer Störung des flüssigen
Metallmeniskus in der Gießform führt und seinerseits einen
weiteren Fehler im Metall erzeugt.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, durch
welche ein verbessertes dünnes Aluminiumband mit einer Dicke
im Bereich von 5 bis 30 mm durch Stranggießen mit direkter
Kühlung hergestellt werden kann. Wenngleich die Erfindung
auch den Fall umfaßt, daß das Metallband vertikal gegossen
wird, ist die Erfindung insbesondere gerichtet auf das Stranggießen mit einer horizontalen Gießform (eine Gießform, aus , welcher das gegossene Metall in horizontaler Richtung aus- j tritt), weil es Schwierigkeiten bei der Handhabung und beim i Abziehen von in einer vertikalen Gießform stranggegossenen j dünnen Aluminiumbändern gibt* i

t Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß ver- i

besserte Ergebnisse erhalten werden können, wenn das Metall- ί band aus der Gießform mittels Greifeinrichtungen abgezogen ) wird,- die an den schmalen Seitenrändern des gegossenen Flach- ^{-stranges angreifen und mit dem Strang mitwandern= Die Greifeinrichtungen haben in der am meisten bevorzugten Ausführungs- j form die Gestalt eines federnd nachgiebig verformbaren, warmfesten Materials entweder in der Form eines kontinuierlichen : Bandes oder in Form voneinander getrennter Backen. Im letzeren _; Fall sind die Backen an einem kontinuierlichen,· dehnfesten j Band (welches ein Riemen, eine Kette, ein Kabel oder derglei- ;

chen sein kann) angeordnet. Im ersteren Fall ist das konti- t nuierliche ©and vorzugsweise mittels einer dehnfesten Ver-

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Stärkung verstärkt, wie eines Metallbandes. Die Greifeinrichtungen werden gegen die Seitenränder des Flachstranges beispielsweise mittels einer Hinterstützung angepreßt, auf welcher das Band gleitet. Die beiden Greifeinrichtungen wandern entlang von parallelen Wegen und die zugehörigen Bänder sind auf Riemen- oder Kettenrollen abgestützt, welche um Achsen rotieren, welche senkrecht zu der Ebene verlaufen, in welcher

ι der gegossene Flachstrang wandert.

Wenn der Flachstrang in vertikaler Richtung gegossen wird, kann ''■ es ausreichend sein, nur an den Seitenrändern des Flachstranges anzugreifen. Wenn der Flachstrang jedoch in horizontaler Richtung (einschließlich einer Richtung, welche zur Horizontalen nach oben oder unten geneigt verläuft) gegossen wird, ist es erforderlich, eine Art von Abstützung an wenigstens der unteren Großfläche des gegossenen Flachstranges vorzusehen. Solch eine Abstützung kann aus Freilaufwalzen oder einer stationären, mit einem Stützkissen aus fließfähigem Material arbeitenden Lagerung bestehen, welche an einer oder mehreren Stellen an der unteren Großsaite des gegossenen Flachstranges angreift. In der bevorzugteren Lösung ist jedoch die Abstützung für die untere Großfläche des gegossenen Flachstranges den Seitenrand-Greifeinrichtungen zugeordnet lind wandert mit diesen. In einigen Fällen, insbesondere wenn sehr breite Flachstränge gegossen werden, ist es vorteilhaft, zusätzliche Freilaufwalzen oder dergleichen zur Abstützung des Stranges an oder nahe seiner Mittellinie vorzusehen. Ferner wird es vorgezogen,, eine Einrichtung zum Halten des Stranges gegen eine Abwärtsbewegung vorzusehen_r welche beispielsweise durch thermische Spannungen hervorgerufen werden kann.

In einer bevorzugten Konstruktion weisen die Greifeinrichtungen ein kontinuierliches Band aus warmfestem Gummi-•oder Polyurethanmaterial auf, in weichem eine kanalförmige Nut ausgebildet ist, in welcher die Randteile des gegossenen

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Flachstranges aufgenommen werden» Das federnd nachgiebig verformbare Greifband ist selbst vorzugsweise durch Kleben mit einem Gleitmetallband verbunden, wie ein hochfestes Stahl- oder Beryllium-Kupfer—Band, weiches auf einer ortsfesten HinterStützung gleitet. Die große Länge des Greifbandes führt zu einer Gesamtabstützung des gegossenen Flachstranges und gleichwohl zu einer Selbstanpassung an lokale Oberflächenunregelmäßigkeiten .

Durch die Eliminierung der üblichen Ausführungswaizen, welche angewendet werden, wenn Metall horizontal durch eine ortsfeste Gießform stranggegossen wird, sind sich selbst fortsetzende Fehler der oben beschriebenen Art vermieden. Die Eliminierung von Ausführungswalzen ist in jedem Fall erwünscht, weil sie zum Schlupf gegenüber der Oberfläche des gegossenen Bandes neigen, so daß Markierungen erzeugt werden können, Vielehe in einem nachfolgenden Walzvorgang nicht vollständig beseitigt werden können.

Andererseits ist es unwichtig, daß bei der Ausführung der Erfindung das gegossene Metallband mit seiner einen oder seinen beiden Großflächen mit Greifbändern an Stellen nahe seiner Seitenränder in Kontakt gelangen kann, weil dieser Teil des gegossenen Bandes in einem sich anschließenden Herstellungsschritt beschnitten wird,

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist aus der Zeichnung ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 1.

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In Fig. 1 ist eine konventionelle horizontale Stranggießform bei 1 gezeigt. Die Gießform ist mit einer konventionellen Metallzuführwanne T ausgestattet, aus welcher das Metall in die Horizontalgießeinheit M fließt, welcher durch Verteiler C von oben und unten Kühlmittel zugeführt wird, welches aus oberen und unteren Kühlinittel-Austrittsschlitzen S austritt,so daß in.üblicher Weise das Kühlmittel auf die gesamten oberen und unteren Flächen (Großflächen) des gegossenen Bandes gerichtet ist- sobald es aus der Gießform 1 austritt. In einem kurzen Abstand nach dem Austreten aus der Gießform 1 werden die Ränder des gegossenen Bandes 2 von dem Greifband 3 ergriffen, welches durch Kleben an ein glattes Metallband 4 gebunden ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist das aus einem etwas kompressiblen, warmfesten Guramimaterial gebildete Greifband 3 eine Nut 5 auf, welche so gestaltet ist, daß beide Seitenränder und ein schmaler Teil der Großflächen des gegossenen Bandes zwangsläufig ergriffen werden. Daher ist die Nutweite der Nut 5 gleich oder vorzugsweise etwas kleiner als die Dicke des gegossenen Bandes an seinen Rändern. Die Greifbänder 3 werden gegen die Seitenränder des gegossenen Bandes 2 von stationären Rückstützplatten 6 gedrückt, welche mit einem reibarmen Material wie Teflon beschichtet sind. Die Verbundbänder 3,4 sind in genuteten Antriebsrollen 7 aufgenommen, welche auf Antriebswellen 8 befestigt sind. Die gegenüberliegenden parallelen Teile der Greifbänder 3, welche an den Seitenrändern des gegossenen Bandes 2 angreifen, wandern in einer Richtung, welche insgesamt mit der öffnung in der Gießform M fluchtet, so daß das heiße gegossene Band nicht Biegungen unterworfen ist_f wenn es aus der Gießform austritt. Die Greifbänder 3 kommen nicht in Greifeingriff mit dem gegossenen Band, bevor dieses die-Peripherie der ersten Antriebsrolle erreicht, was in einem Abtand von 50 bis 100 nua von dem Auslaßende der Gießform geschehen .kann. Es ist ersichtlich, daß zu Beginn eines Gießvorganges es erforder-

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lieh ist, ein Hilfsteil zum Verschließen des Auslaßendes der Gießform 1 zu verwenden und das vorlaufende Ende des gegossenen Bandes herauszuziehen, um dieses in Eingriff mit den Greifbändern 3 zu bringen. Dies ist jedoch für das Stranggießen in Horizontalgießformen üblich. Es ist ersichtlich, daß in der Nähe des Gießformausgangs die gesamte Oberfläche des gegossenen Flachstranges ungehindert mit dem Kühlmittel in Kontakt gelangt. Wenn der Vorgang einmal eingeleitet ist, kann das Stranggießen über sehr lange Perioden hin fortgeführt werden.

Die Verwendung von genuteten Gummi-Greifbändern hat die Wirkung, mechanische Vibrationen, die in das gegossene Band eingeführt werden, zu dämpfen, so daß die Fortpflanzung solcher Vibrationen bis in den flüssigen Metallmeniskus am Gießformeintritt verhindert ist.

Dieses Verfahren zum Stranggießen von dünnen Metallbändern wurde zum Gießen von Aluminiumlegierungen in breitem Maße bei einem Banddickenbereich von 5 bis 10 mm und bei Geschwindigkeiten von bis zu 1500 mm/min und mehr angewendet. Der sich ergebende Bandstrang hatte gute Oberflächeneigenschaften und war geeignet zur Herstellung von kaltgewalzten Aluminiumbändern ohne weitere Oberflächenbehandlung»

Das oben beschriebene Abzugsystem für das gegossene Band hat eine sehr geringe Trägheit und kann sehr sauber arbeiten, so daß das gegossene Band mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit abgezogen wird, so daß zyklische Änderungen des flüssigen Metallmeniskus an dem Einlaß der Gießform vermieden werden.

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Leerseite

Claims

PAT E N TAX AVALTE D-R. ING. E. HOFFMANN (1930-1971) · DIPL.-i M G. VV.Eim . D R. R ER. HAT. K. HOFFMANN · Dl PL.. ING. W. LFM M DIFL.-IMG. K. FOCHSLt · DR. RER. MAT. B. HANStN ARABFLLASTRASSEilSTERNHAUS! . D-SOOOMONCiIENbI - TELE FO N (089) 911087 · TELEX C5-29£19 (PATH E) Anwaltsakto 30 866 ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Stranggießen von Bandmetall mit einer Banddicke im Bereich von 5 bis 30 mm, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzenes Metall in eine Gießform mit offenem Ende eingeführt wird, welche einen sie durchlaufenden, im wesentlichen rechteckigen Gießkanal aufweist_f dessen kleinere Querschnittsweite im Bereich von 5 bis 30 nun liegt, deiß ein Flachstrang kontinuierlich aus dem Austrittsende des Gießkanals abgezogen wird, daß ein flüssiges Kühlmittel wenigstens auf die Großflächen des aus dem Gießkanal austretenden Flachstranges an einer Stelle nahe der Austrittsmündung der Gießform aufgebracht, wird und daß das Abziehen des gegossenen Fiachstranges aus dem Gießkanal durch Anpressen von warmfesten, federnd nachgiebigen Greifeinrichtungen gegen die gegenüberliegenden Seitenränder des Flachstranges an einer Stelle nahe des GieSformaustritts und durch Vorbewegen der Greifeinrichtungen an den gegenüberliegenden Seitenrändern in parallelen Wegen bei Aufrechterhaltung des Druckes gegen die Seitenränder des Flachstranges bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstrang mit einer Gießform gegossen wird, welche derart angeordnet ist, daß der Flachstrang mit seinen

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Großflächen im wesentlichen horizontal verlaufend gegossen wird, und daß der Flachstrang aus der Gießform mit Hilfe eines Paares von v/armfesten Bändern aus gummiartigem Material abgezogen wird, von denen jedes eine insgesamt kanalförmige Nut aufweist, deren Ouerschiiittsbreite nicht größer als die Dicke des' Flachstranges an seinen Seitenrändern ist, so daß die warmfesten gummiartigen Bänder dan Flachstrang ergreifen und gegen eine Bewegung in einer Richtung senkrecht zu den Großflächen des Flachstranges halten, wenn die Bänder gegen die Seitenränder des Flachstranges gepreßt sind, wobei die warmfssten Bänder gegenüberliegende parallele Längenabschnitte bilden, welche in einer Richtung vorbewegt werden, welche im wesentlichen mit der Gießrichtung übereinstimmt.

Vorrichtung zum Stranggießen von Bandmetall, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießform einen sie durchlaufenden r im wesentlichen rechteckigen Gießkanal aufweist, dessen kleinere Querschnittsweite im Bereich von 5 bis 3 0 mm liegt, daß eine Einrichtung zur Zuführung geschmolzenen Metalls in das Einlaßende des Gießkarials,-eine Einrichtung zum Zuführen von flüssigem Kühlmittel auf die Groß flächen des aus dem Austrittsende des Gießkanals austretenden Flachstranges und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Abziehen des austretenden Flach— stranges vorgesehen sind, wobei die Abzugseinrichtung an jeder Seite des Gießweges des austretenden Flachstranges ein kontinuierlich bewevjtes bandartiges Teil aafweist, welches Stranggreifeinrichtungen aus federnd nachgiebigem gummiartigen Material trägt, wobei das Paar der bandartigen Teile in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie die Stranggreifeinrichtungen in Eingriff mit den schmalen Seitenflächen des Flachstranges pressen.

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Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an jedem Seitenrand des Flachstranges angreifenden Stranggreifeinrichtungen einrichtungen ein inneres Metallband und ein daran gebundenes äußeres gumrniartiges Band enthalten,- in welchen; eine kanalförmige Ausnehmung ausgebildet ist, deren Querschnittsweite nicht größer als die Dicke des Flachstranges an seinen Seitenrändern ist, und daß die Innenfläche des Metallbandes über ein ortsfestes Äbstützteil gleitet, V7elches derart angeordnet ist, daß das gummiartige Band in festen Kontakt mit den schmalen Seitenflächen des Flachstranges bandes gehalten ist.

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