DE3855653T2 - Vorrichtung und Verfahren zum direkten Giessen von Metallband - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, direkten Gießen von Metallbändern unter Anwendung einer sich bewegenden Abschreckoberfläche, auf die geschmolzenes Metall zur Verfestigung geleitet wird, in Kombination mit einem Tundish oder einem anderen, geschmolzenes Metall aufnehmenden Behälter, der geschmolzenes Metall an die Kühl- bzw. Abschreckoberfläche liefert.
• Die Vorteile, die durch direktes Gießen eines geschmolzenen Metalls in dünne Streifen oder Bleche (nachfolgend als "Band" bezeichnet) auf kontinuierlicher Basis sind seit langem erkannt worden und zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen sind zum direkten Gießen von Metallbändern vorgeschlagen worden. Wir glauben allerdings nicht, daß irgendeines der bekannten Verfahren oder Vorrichtungen auf kommerzieller Basis benutzt worden ist, insbesondere für die Erzeugung eines qualitativ hochwertigen, breiten Bandes, das zur Verwendung in dem wie gegossen vorliegenden Zustand zur Herstellung von kommerziellen Produkten oder zur weiteren Verarbeitung, wie etwa durch Walzen oder Formgeben, durch andere Einrichtungen geeignetet ist.
• Bei den bekannten, direkten Bandgießverfahren, die eine kontinuierlich angetriebene Abschreckoberfläche anwenden, welche das zu gießende geschmolzene Metall berührt, wird das geschmolzene Metall auf der Abschreckoberfläche durch Wärmeentnahme mit Hilfe der Abschreckoberfläche verfestigt, so daß eine dünne Haut geschmolzenen Metalls unmittelbar bei der Berührung mit der Abschreckoberfläche verfestigt wird. Die dünne Haut wächst in ihrer Dicke in dem Maße an, wie sich die Abschreckoberfläche zunehmend durch oder am geschmolzenen Metall entlangbewegt, bis das Band vollständig gebildet ist. Die anfänglich gebildete dünne Haut wird an der Abschreckoberfläche gebondet und oder fest angeheftet, und der gebondete Kontakt führt zu einer maximalen Wärmeübertragung aus dem geschmolzenen Metall an die Abschreckoberfläche. Indem die sich verfestigende Haut zunehmend dicker wird, führt die Wärmeentnahme zum Zusammenziehen des sich verfestigenden Bandes an seinem gebondeten Übergang zur Abschreckoberfläche, bis die Bondierung gerissen ist, was zu einer erheblichen Verringerung der Wärmeentnahmerate führt. Die erfolgreiche Herstellung von Qualitätsbändern durch den beschriebenen Prozeß hängt weitgehend von der Wärmeentnahme mit einer gleichförmigen Rate ab, um ein gleichförmiges Ablösen des gegossenen Bandes von der Abschreckoberfläche zu erzielen. Eines der Verfahren zum Erzielen der erforderlichen, gleichförmigen Wärmeentnahme durch die Abschreckoberfläche ist in der nichtveröffentlichten, älteren Anmeldung WO-89/07498 offenbart und beansprucht, die an den Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist. Der Prozeß umfaßt die Ausbildung einer natürlichen Oxidschicht auf der Abschreckoberfläche sowie das Aufrechterhalten der natürlichen Oxidübergangsschicht in Form einer glatten Schicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke. Die natürliche Oxidschicht wird im geforderten Zustand durch Kontaktieren und Polieren der natürlichen Oxidschicht aufrechterhalten, welche als Ergebnis der Berührung der Abschreckoberfläche mit der Atmosphäre gebildet wird. Das Polieren ist nur zum Beseitigen der äußersten Partikel der Oxidschicht wirksam, während eine verdichtete Schicht natürlichen Oxids fest auf der Abschreckoberfläche zurückbleibt.
• Anstrengungen zur Erzeugung von direkt gegossenen Bändern in kommerziell annehmbaren Breiten haben Probleme aufgedeckt, die bei der Herstellung von schmaleren Bändern in Labor- oder Experimentiervorrichtungen nicht angetroffen werden. Vom praktischen Standpunkt aus muß eine Abschreckoberfläche, auf der das Band verfestigt wird, wesentlich breiter als die Breite des zu gießenden Bandes sein; und bei jeder beliebigen kommerziellen Anlage erzwingen die Kapitalkosten, daß die Gießtrommel oder andere Vorrichtungen betrieblich in der Lage sind, Bänder unterschiedlicher Breite zu erzeugen. Kühlwasser, das durch eine Gießtrommel zirkuliert, kühlt denjenigen Abschnitt der Abschreckoberfläche in der Nähe jedes Endes der Gießtrommel, die während des Betriebs das geschmolzene Metall nicht berührt, was wiederum die Temperatur der Abschreckoberfläche in Berührung mit den Randabschnitten des gerade gegossenen Bandes verringert. Dies führt zu einer rascheren Abkühlung an den Bandrändern sowie zu einer Verringerung der Banddicke in der Nähe des Randes. Diese Vorgänge erzeugen einen ungleichförmigen Bandquerschnitt und relativ große Randdicken, die manchmal als "Hundeknochen" ("dog bone") bezeichnet werden.
• In der älteren europäischen Patentanmeldung 88 105 666.7, die am 1. Februar 1989 veröffentlicht wurde und ein Dokument gemäß Art. 54(3) EPÜ ist, wird angeregt, die Schmelze und die Schmelztrommel gleichzeitig durch Induktionserwärmung zu beheizen. Bei einer spezifischen Ausführungsform ist der Induktor länger als die Breite der Schmelze ausgebildet, so daß auch Außerrandbereiche der Gießtrommel erwärmt werden. Diese Maßnahme vergleichmäßigt aber nicht wirksam die Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Gießtrommel entlang der Breite der Schmelze.
• Ein weiteres Problem, das bei der Herstellung akzeptabler Bänder mit kommerziellen Breiten angetroffen wird, rührt von der inhärenten Neigung des geschmolzenen Metalls her, den Tundish oder Speisebehälter für das geschmolzene Metall (im folgenden als Tundish bezeichnet) mit ungleichmäßigen Raten zu durchströmen oder kanalartig zu durchqueren, mit dem Ergebnis, daß in den Bereichen mit der schnellsten Strömung die Temperatur des Metalls, das die Abschreckoberfläche erreicht, höher als in den Bereichen mit langsamerer Strömung ist. Temperaturänderungen des die Abschreckoberfläche berührenden geschmolzenen Metalls drücken sich in Banddickenänderungen aus, und dieses Problem tendiert dahin, mit zunehmender Bandbreite größer zu werden.
• Zahlreiche Tundish-Konstruktionen sind im Stand der Technik offenbart, doch berücksichtigen diese bekannten Tundish-Konstruktionen im allgemeinen nicht die Probleme im kommerziellen Betrieb, und infolgedessen bieten sie keinerlei Lösung für die Probleme an. Typische Patente des Standes der Technik, die offene Tundish-Konstruktionen zur Verwendung beim direkten Gießen von Metallbändern auf einer sich bewegenden Abschreckoberfläche offenbaren, umfassen das US-Patent Nr. 4,715,428, die europäische Patentanmeldung Nr. 0 147 912, das schweizer Patent Nr. 626,725 und die veröffentlichte japanische Anmeldung Nr. 5,035,220. Auch das US-Patent Nr. 3,431,971 offenbart einen kippbaren, offenen Tundish zum kontinuierlichen Gießen einer Metallplatte in einer drehbaren Trommelgießform.
• Von den obigen Patenten bezieht sich das US-Patent Nr. 4,715,428 speziell auf eine Tundish-Konstruktion, wobei das Patent einen Tundish mit einem offenen, allgemein U-förmigen Auslaß offenbart. Der Tundish nimmt vom Einlaß zum Auslaß hin allmählich in der Tiefe ab und in der Breite zu, und das Patent schlägt vor, daß Platten, insbesondere in dem geschmolzenen Metall untergetaucht, verwendet werden können, um die Entwicklung einer gleichförmigen Strömung zu erleichtern. Diese Platten werden zum Drosseln oder Dämpfen des Flusses verwendet, um eine Gleichförmigkeit der Strömung über die gesamte Tundish-Breite hinweg zu erhalten und die Bewegungen der Oberflächenoxide und der Schlacke zu begrenzen. Es wird jedoch nicht vorgeschlagen, daß die Platten die Kanalbildung oder die Wirkung der Temperatur am Tundish-Auslaß verringern können.
• Es ist demgemäß ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Tundish-Konstruktion zur Verwendung beim direkten Gießen von dünnen Metallbändern zu schaffen.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer neuen Tundish-Konstruktion zum Aufnehmen und Zuführen von geschmolzenem Metall an eine sich bewegende Abschreckoberfläche zum Zwecke der Herstellung eines Bandes mit kommerziell akzeptablen Breiten und einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke über seine Breite.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuen Tundish-Konstruktion zum Aufnehmen einer Zufuhr geschmolzenen Metalls, und zum Überführen des geschmolzenen Metalls durch Schwerkraftströmung in Berührung mit einer sich bewegenden Abschreckoberfläche, in einer Weise, daß der Abschreckoberfläche geschmolzenes Metall mit einer im wesentlichen gleichförmigen Temperatur über im wesentlichen die gesamte Breite des zu gießenden Bandes dargeboten wird.
• Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Tundish, der wirtschaftlich herzustellen und zu warten ist, und der im Betrieb und in der Bedienung zuverlässig ist.
• Die vorgenannten sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren erzielt, wie es im Anspruch 1 definiert ist, sowie durch eine Vorrichtung, wie sie in Anspruch 3 definiert ist. Der Tundish wird in einer festen Position gehalten, die an eine umlaufenden Gießtrommel zum Zuführen des zu gießenden geschmolzenen Metalls an die sich bewegende Abschreckoberfläche angrenzt. Geschmolzenes Metall wird von einer Vorratskammer durch einen überfluteten Einlaß dem Tundish zugeführt. Strömungsteiler sind zum Teilen des ankommenden Stromes geschmolzenen Metalls und Ableiten der geteilten Ströme in eine Richtung zu den Seitenwänden des Tundish hin vorgesehen. Im Anschluß an die Teilung werden die unterteilten Ströme gemischt, um einen zusammengesetzten Strom zu schaffen, der zum Tundish-Auslaß hin über seine gesamte Breite gerichtet ist.
• Diffusionseinrichtungen sind zum Diffundieren der geteilten Ströme und des zusammengesetzten Stroms vorgesehen, um die Kanalbildung zu beseitigen und eine im wesentlichen gleichförmige Strömungsrate durch den Tundish über seine gesamte Breite zu erzeugen, wenn sich das Metall der Abschreckoberfläche nähert. Das Erzielen einer gleichförmigen Strömungsrate über die Breite des Tundish führt zu einem geschmolzenen Metall mit einer im wesentlichen gleichförmigen Temperatur, das der Abschreckoberfläche zur Herstellung eines gleichmäßigeren, kommerziell akzeptablen Bandes dargeboten wird.
• Einrichtungen sind auch zum Kompensieren der Tendenz der Abschreckoberfläche vorgesehen, Wärme mit größerer Rate in der Nähe der Ränder des Bandes abzuziehen. Dies kann durch leichtes Verringern der Tiefe des Metalls erreicht werden, das an den Rändern der Tundish-Lippe dargeboten wird, und zwar durch leichtes Vergrößern der Dicke der an die Ränder des Bandes angrenzenden Lippe.
• Alternativ können Mittel zum Erwärmen der Abschreckoberfläche in Bereichen vorgesehen sein, die den Rändern des Bandes vor der Berührung der Abschreckoberfläche mit dem geschmolzenen Metall benachbart sind.
• Die oben aufgeführten und weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
• Fig. 1 ist eine schematische Ansicht im Aufriß sowie teilweise geschnitten, einer Direktgießvorrichtung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
• Fig. 2 ist eine dreidimensionale Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht, aufgenommen entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht, aufgenommen entlang der Linie 4-4 der Fig. 2; und
• Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.
• Eine Direktgießvorrichtung, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist schematisch in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. Wie dargestellt, ist ein Behälter oder Tundish 10 in nächster Nähe einer Abschreckoberfläche 12 einer Gießtrommel plaziert, auf der geschmolzenes Metall als Band 14 verfestigt wird, das von der Gießvorrichtung abgezogen und in herkömmlicher Weise auf einer Wickelmaschine 16 aufgewickelt wird. Die Abschreckoberfläche 12 umfaßt eine äußere zylindrische Oberfläche einer Gießtrommel 18. Die Gießtrommel 18 wird im Inneren mit zirkulierendem Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit gekühlt, um rasch Wärme durch die Abschreckoberfläche 12 abzuziehen, um das vom Tundish gelieferte geschmolzene Metall abzuschrecken und zu verfestigen, welches die Abschreckoberfläche 12 berührt, wenn die Gießtrommel aufwärts durch das geschmolzene Metall rotiert. Die Abschreckoberfläche 12 ist vorzugsweise aufgerauht oder gerillt, wie in den US-Patenten Nr. 3,345,738 und 4,250,950 dargestellt ist. Geeignete Vorrichtungen, wie etwa Achslager 22, tragen die Gießtrommel zum Drehen um eine feststehende waagrechte Achse auf einem starren Tragrahmen 24. Geeignete Antriebseinrichtungen, wie etwa ein Motor variabler Geschwindigkeit und ein Reduktionsgetriebemechanismus, die nicht dargestellt sind, sowie eine Antriebskette oder ein Riemen 26 sind vorgesehen, um die Gießtrommel um ihre feststehende horizontale Achse in Drehung zu versetzen. Das Auslaßende des Tundish ist in unmittelbarer Nähe der Abschreckoberfläche 12 plaziert, und das vom Tundish kommende geschmolzene Metall strömt entlang einer Querlippe, die in Berührung mit der sich bewegenden Abschreckoberfläche steht. Die Vorrichtung umfaßt auch eine Toprolle 28, die ungekühlt ist oder erwärmt wird, und die drehbar in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall vor der vollständigen Verfestigung des Bandes steht. Einzelheiten des Prozesses der oberen Rolle und der Vorrichtung sind in der nicht veröffentlichten, älteren Anmeldung WO-89/07025 offenbart und beansprucht, die dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist.
• Wie in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt, umfaßt der durch die vorliegende Erfindung vorgesehene Tundish 10 einen Boden 30, seitlich beabstandete, nach oben ragende, einander gegenüberliegende parallele Seitenwände 32 und 34, eine Rückwand 36 und ein offenes Ende, das wirksam durch die Abschreckoberfläche 12 geschlossen ist. Der Boden 30 endet am offenen Ende des Tundish in einer sich in Querrichtung erstreckenden konturierten Lippe 40. Geschmolzenes Metall fließt von einer Versorgungs- oder Staukammer 42 durch ein überflutetes Einlaßtor 44, das in der Wand der Versorgungskammer 42 und in der Rückwand 36 gebildet ist, wobei das geschmolzene Metall durch irgendwelche geeigneten Einrichtungen, wie etwa eine Gießpanne oder ein Heißmetalltransfersystem vom Schmelzofen zur Kammer 42 befördert wird. Eine erste, sich nach oben erstreckende Wand 48 verläuft von der Seitenwand 32 zur Rückwand 36 und ist mit dieser an einem Punkte verbunden, der dem Seitenrand des Einlaßtors 44 benachbart ist; und eine zweite Wand 50 erstreckt sich von der Seitenwand 34 zur Rückwand 36 und ist mit dieser in der Nähe der anderen Seitenkante des Einlaßtors verbunden. Die Wände 48, 50 gehen vom Einlaßtor 44 zu den parallelen Seitenwänden 32 und 34 hin auseinander und wirken mit diesen Wänden zusammen, um die das Metall enthaltende Kammer des Tundish zu definieren, wobei die auseinanderlaufenden Wände 48 und 50 so angeordnet sind, daß sie irgendwelche Bereiche stagnierenden flüssigen Metalls während des Betriebs eliminieren oder minimieren.
• Der Tundish 10 umfaßt eine neuartige Kombination von Einrichtungen zum Teilen, Ablenken bzw. Zerstreuen und Diffundieren des geschmolzenen Metalls im Tundish, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen; und diese schließen die Steuerung der Flußrate des geschmolzenen Metalls auf die Abschreckoberfläche über die Querbreite der Tundish-Lippe hinweg sowie die Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Metalls quer zur Tundish-Lippe ein, und weiter schaffen sie eine kontrollierte, minimierte Turbulenz des vom Tundish ausgelassenen flüssigen Metalls. Dies erleichtert die Kontrolle des Bandnennmaßes und der Querschnittsform durch Ermöglichen einer gleichmäßigeren Wärmeübertragung durch die Abschreckwand und reduzieren dadurch die Bildung von Längsrissen im gegossenen Band und verbessern das Nennmaß, die Form und die Qualität des gegossenen Bandes zu verbessern. Die Einrichtung zum Teilen und Ablenken des geschmolzenen Metalls der obigen Kombination umfaßt ein zentrales Drosselelement 46, die Ablenkwände 48 und 50, und eine die Strömung einschnürende Wand bzw. einen Damm 52, der eine überflutete, an den Tundish-Boden angrenzende Öffnung 54 besitzt, welche sich über die volle Querbreite des Tundish zwischen den Seitenwänden 32 und 34 erstreckt.
• Das zentrale Drosselelement 46 umfaßt ein Paar ebener Platten 56 und 58, die mit einer Kante entlang einer gemeinsamen Linie 60 miteinander verbunden sind und sich winkelförmig erstrecken, um eine Chevron-Struktur bzw. eine V-förmige Struktur zu bilden, die in freien Rändern oder Enden 62 und 64 endet. Das zentrale Drosselelement ist im Tundish mit seinem Scheitel bzw. seiner Firstkante auf der longitudinalen, vertikalen Mittelebene des Tundish plaziert und weist gegen die durch die Öffnung 44 in den Tundish eintretende Strömung des geschmolzenen Metalls. Die freien Ränder 62, 64 des zentralen Drosselelementes sind innen jeweils von den Ablenkwänden 48, 50 beabstandet, um ein Paar von seitlich beabstandeten Strömungskanälen um das zentrale Drosselelement herum zu schaffen.
• Ein Paar von Strömungsdiffusoren 72, 74 erstrecken sich zwischen, der eine zwischen der freien Kante 62 des zentralen Drosselelementes und der Wand 48, und, der andere, zwischen der freien Kante 64 und der Wand 50. Die Strömungsdiffusoren 72, 74 bestehen vorzugsweise aus einem feuerfesten oder einem anderen geeigneten Material, das in der Lage ist, der Temperatur des zu gießenden geschmolzenen Metalls standzuhalten; und sie sind mit einem gleichmäßigen Muster kleiner Öffnungen versehen, um die Metallströmung zu teilen und zu diffundieren, die durch den Raum zwischen diesen zentralen Drosseln und den gegenüberliegenden Ablenkwänden des Tundish hindurchritt. Zum Gießen von Aluminiumbändern hat sich ein gewebtes Sieb aus einem Glasfasermaterial als geeignet herausgestellt, die gewünschte Diffusion zu bewirken und der Temperatur sowie dem Fluiddruck standzuhalten, und weiter der Erosion zu widerstehen, so daß es ein sehr befriedigendes Diffusionsmaterial abgibt. Weiter erfüllt eine Siebvorrichtung mit einer Maschenweite von beispielsweise 3,175 mm die zusätzliche Funktion der Verzögerung der Strömung von Oxiden oder von Schlacke auf der Oberfläche des Metalls.
• Die Strömungssteuerwand 52 ist stromabwärts der ablenkenden Wände 48, 50 und dem zentralen Drosselelement 46 plaziert und erstreckt sich über die volle Querbreite des Tundish, wobei sich ihre untere Kante 75 unter Belassung eines vertikalen Abstandes zur oberen Oberfläche des Bodens 30 hin erstreckt. Die Öffnung 54 zwischen der unteren Kante 75 und dem Boden 30 ist vorzugsweise stromabwärts der Wand 52 etwas geringer als die maximale Tiefe des flüssigen Metalls während einer Gießoperation. Eine dritte Strömungsdiffusorvorrichtung 76, wiederum vorzugsweise in Form eines Siebes, erstreckt sich über den offenen Raum zwischen der oberen Oberfläche des Bodens 30 und der Bodenkante 75 der Querwand 52 und bedeckt sie vollständig, um während der Operation eine gleichförmige Flußdiffusion über die Querbreite des Tundish herbeizuführen. Gleichzeitig wirkt das Sieb 76 als Strömungseinschnürung, die in Kombination mit der Positionierung der Wand 52, dazu führt, daß der Pegel des Metalls stromaufwärts der Wand über der unteren Kante 75 liegt, so daß die Wand als Skimmer wirkt, indem sie etwaige auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmende Oxide zurückhält und eine Druck- bzw. Gefälledifferenz durch das Sieb erzeugt, um eine gleichförmige zerstreute Metallströmung von der Unterseite der Oxidschicht her zu schaffen. Die Diffusionswirkung des Schirms ebenso wie der Schirme 72 und 74 erzeugt eine leichte Turbulenz in der Strömung in Form kleiner Wirbel, die die Kanalbildung des Metalls verhindern und eine gleichförmigere Strömung schaffen und infolge dessen das Temperaturgefälle über die Breite des Tundish an der konturierten Lippe 40 minimieren. Die von den Diffusoren erzeugte Turbulenz ist jedoch nicht groß genug, um ein Vermischen der schwimmenden Oxide, der Schlacke oder anderer Verunreinigungen mit dem durch den Tundish fließenden flüssigen Metall zu verursachen.
• Ein Durchflußsteuerschieber 55 ist für eine vertikale Gleitbewegung zwischen den Seitenwänden 32, 34 stromabwärts der Wand 52 montiert. Der Schieber 55 ist für die Bewegung von einer unteren Position, in der seine untere Kante die obere Oberfläche des Bodens 30 berührt und den Metalldurchfluß zur konturierten Lippe 40 hin vollständig unterbindet, und einer angehobenen Position ausgebildet, in der er mit dem geschmolzenen Metall nicht in Berührung steht, um den freien Durchfluß stromabwärts der Wand 52 durch Schwerkraft zu erlauben.
• Wie oben besprochen, kühlt im Betrieb eines typischen Direktgießsystems, das ein Gießrad verwendet, welches eine Abschreckoberfläche darbietet, das durch das Gießrad 18 zirkulierende Kühlmittel einen Abschnitt der Abschreckoberfläche 12, die an jedes Ende des Gießrades angrenzt, welches das geschmolzene Metall während des Gießens nicht berührt. Diese Voraussetzung wirkt dahin, die Temperatur des angrenzenden Abschnittes der Abschreckoberfläche zu verringern, die mit den Randkanten des Bandes in Berührung steht, und sie erzeugt eine raschere Abkühlung der Wandkanten. Dies kann zu einer gesteigerten Dicke der Randkanten des Bandes führen, was Probleme beim Aufwickeln des Bandes hervorrufen und ein übermäßiges Beschneiden der Kante erfordern kann und infolge dessen zu einem Produktionsverlust führt. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Problem ohne übermäßigen Produktverlust und ohne ungünstige Beeinflussung der Qualität des gegossenen Bandes überwunden oder weitgehend vermieden werden kann. Dies wird durch die Anwendung von Wärme auf einem Bereich der Abschreckoberfläche erzielt, der an die Randkanten der Abschreckoberfläche angrenzt, jedoch im Außerrandbereich derselben, welche mit dem geschmolzenen Metall in Berührung steht. Ein solches Aufbringen der Wärme verringert oder eliminiert die schnellere Abkühlung entlang des Randkantenabschnittes des Bandes und führt zu den oben beschriebenen Vorteilen. Die Erwärmung kann durch Anbringen eines Paares von Gasbrennern 110 und 112 erreicht werden, die eine Flamme oder einen Strahl heißen Gases auf die Abschreckoberfläche an einer Stelle außerhalb desjenigen Abschnittes und an diesen angrenzend richten, welcher das die Ränder des Bandes bildende geschmolzene Metall berührt. Die Wärme wird auf die Abschreckoberfläche des Gießrades vorzugsweise an einer Stelle unterhalb des Tundish und kurz vor der Berührung mit dem geschmolzenen Metall aufgebracht, wobei ausreichend viel Wärme aufgebracht wird, um die Abschreckwirkung an dem normal hergestellten Band durch die kalten Randkanten der Abschreckoberfläche zu kompensieren oder zu überwinden. Der Bereich, auf den die Wärme angebracht wird, und die Intensität und Qualität der eingesetzten Wärme wird natürlich durch verschiedene Faktoren bestimmt, wozu die Gießrate, die Banddicke und die Temperatur des geschmolzenen Metalls gehören. Die Kantendicke kann also während der Operation leicht durch Ändern der aufgebrachten Wärme gesteuert werden, um die Oberfläche durch Abstimmen der Intensität und der Position der vom Brenner aufgebrachten Wärme zu variieren.
• Es ist natürlich klar, daß die Abschreckoberflächenbeheizung und der Tundish-Steiger, wie in der Basisanmeldung 89901503 offenbart und beansprucht, unabhängig voneinander oder in Kombination angewandt werden können, je nach den Erfordernissen, um den Hundeknocheneffekt auszuschalten und ein Band der gewünschten kommerziellen Qualität mit einem Minimum an Abfall durch Ränderbeschneidung zu erzeugen. Die gleichzeitige Benutzung der beiden Systeme stellt eine geeignete und wirtschaftliche Maßnahme zur genauen Kontrolle der Strangprofilierung dar.
• Es wurde der oben beschriebene und in den Figuren 2, 3, 4 und 5 dargestellte Tundish gebaut und mit einem drehbaren, gekühlten Rad zur Erzeugung eines 762 mm breiten Aluminiumbandes kommerzieller Qualität betrieben. Das Gießrad besaß eine Abschreckoberfläche, die mit allgemein in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen 79 versehen war, und es wurde eine von einem Gießrad angetriebene Toprolle 28 verwendet. Das Gießrad wurde aus Stahl mit einem Durchmesser von 701,9 mm (27.635 Inches) und einer Abschreckoberflächenbreite von 1066,8 mm (42 Inches) hergestellt. Die freien Enden der einander gegenüberliegenden Seitenwände 32 und 34 wurden konturiert, um mit der äußeren Oberfläche des Gießrades kompatibel zu sein, und die Querabmessung zwischen den Seitenwänden 32 und 34 betrug 762 mm (30 Inches), entsprach also der Breite des zu gießenden Bandes. Der Tundish-Boden und die Tundish-Wände wurden unter Benutzung von Pyrotek und keramischen Platten für die Wärmeisolation aufgebaut und mit Strukturelementen im Hinblick auf Stabilität und bauliche Integrität verstärkt. Der Tundish umfaßte einen waagrechten Boden 30 mit einer Länge von 584,2 mm (23 Inches) zwischen der Rückwand 36 und der Lippe 40, und die Seitenwände besaßen eine Höhe von 177,88 mm. Angrenzend an die Rückwand 36 wurde eine Versorgungskammer 42 vorgesehen, und die Einlaßöffnung 44 zwischen der Versorgungskammer und dem Tundish war 139,7 mm lang, besaß eine vertikale Dimension von 25,4 mm und war symmetrisch entlang der longitudinalen, vertikalen Mittelebene des Tundish angeordnet, wobei ihr unterer Rand in der Ebene des Bodens 30 lag. Das zentrale Drosselelement 46 war symmetrisch zur zentralen, vertikalen Ebene des Tundish positioniert, wobei jede der Platten 56 und 58 unter einem Winkel von 15º von der Rückwand 36 aus gemessen, angeordnet war, um eine V-förmige Struktur zu bilden, deren Scheitel bzw. Firstkante in Richtung auf den Fluß geschmolzenen Metalls durch die Einlaßöffnung wies, wobei die Platten einen eingeschlossenen Winkel von 150º bildeten. Die Wände 48 und 50 wurden von einem in der Nähe jeden Endes des Einlasses 44 gelegenen Punktes bis jeweils zu den Seitenwänden 32, 34 erstreckt und unter einem Winkel von 45º gegen die Wand 36 ausgerichtet. Ablenk- und Diffusionssiebe 72, 74 wurden im Raum zwischen dem zentralen Drosselelement 46 und jeweils den Wänden 48, 50 plaziert. Die Siebe 72 und 74 erstreckten sich im wesentlichen koplanar jeweils zu den Platten 56 bzw. 58, und jedes Sieb bestand aus einem Glasfasermaschensieb mit der Bindungsnummer 35 und einer Maschenweite von 3,175 mm. Ein ähnliches Diffusionssieb erstreckte sich über die überflutete Queröffnung 54, bedeckte sie und war nach vorne hin gewölbt, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
• Beim Betreiben des in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Tundish wird der Schieber 55 in die geschlossene Position bewegt, und geschmolzenes Metall wird der Kammer 42 zugeführt und in die Lage versetzt, durch die Öffnung 44 so lange in den Tundish zu fließen, bis das Metall im Tundish einen Pegel oberhalb des oberen Endes des Siebes 76 erreicht. Dann wird der Schieber 55 in die offene Position außer Berührung mit dem geschmolzenen Metall bewegt, und das geschmolzene Metall strömt durch den Tundish zur Kontaktaufnahme mit der Abschreckoberfläche 12 des drehenden Gießrades 18. Wenn die Gleichgewichtsbedingungen hergestellt sind, fließt geschmolzenes Metall von der Versorgungskammer 42 durch die Einlaßöffnung 44, um auf die Platten 56 und 58 des zentralen Drosselelementes 46 zu stossen und in zwei getrennte Ströme geteilt zu werden, von denen der eine durch das Diffusionssieb 72 fließt und der andere durch das Sieb 74. Der sich mit geringer Geschwindigkeit bewegende Strom geschmolzenen Metalls wird durch die Siebe gleichförmig gestreut und vereinigt sich stromabwärts des zentralen Drosselelementes zu einem einzelnen, zusammengesetzten Strom, der die Wand 52 erreicht. Die Siebe 72 und 74 wirken auch als Skimmer und halten Oxide und auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmende Verunreinigungen zurück, wodurch eine "Unterströmung" erzeugt wird, was zu einer gleichmäßigeren Geschwindigkeit der Ströme über die gesamte Tiefe der Ströme führt.
• Der zusammengesetzte Strom fließt dann durch das Sieb 76 in die überflutete Öffnung 54, um das geschmolzene Metall weiter gleichmäßig zu zerstreuen und eine leichte, aber im wesentlichen gleichmäßige Turbulenz herbeizuführen, die dahin wirkt, die Strömung über ihre gesamte Breite zu verteilen. Dies ergibt eine gleichmäßigere Strömung und Temperatur über die gesamte Querbreite des Tundish zwischen den Seitenwänden 32 und 34 an der Lippe 40.
• Flußeinschnürungen, die durch die Diffusoren 72 und 74 sowie durch die Wand 52 und ihr zugehöriges Diffusorsieb 76 verursacht werden, erzeugen Gefälle- bzw. Druckänderungen zwischen der Staukammer 42, dem Abschnitt des Tundish stromaufwärts der Wand 52 und dem Abschnitt strömabwärts der Wand 52. Die Strömungsdiffusoren unterstützen die Kompensation kleinerer Druckpegelfluktuationen und erzeugen einen gleichmäßigeren Pegel des geschmolzenen Metalls an der Tundish-Lippe 40.
• Für die Oberseite des Tundish wird vorzugsweise eine Abdeckung (nicht dargestellt) verwendet, um eine Umschließung bzw. einen geschlossenen Raum zur Aufnahme und Haltung einer inerten Atmosphäre zu schaffen. Ein von einer Quelle (nicht dargestellt) geliefertes Inertgas wird durch eine Leitung 120 an eine innere Rohrverzweigung 122 geliefert, die das Inertgas in den geschlossenen Raum einspeist.
• Die bisher beschriebene Vorrichtung ist verwendet worden, um ein Aluminiumband kommerzieller Qualität herzustellen. Bei einem solchen Durchlauf wurde ein Band von 2268 kg mit einer Breite von 762 mm während einer Zeitdauer von 18,5 Minuten hergestellt. Das Band besaß eine im wesentlichen gleichförmige Dicke von 1,143 mm, und das Querprofil war im wesentlichen gleichmäßig ausgebildet und zeigte keinen Hundeknocheneffekt. Die obere Oberfläche des Bandes wies im wesentlichen keine Risse und andere Defekte auf, die durch eine ungleichmäßige Wärmeübertragung durch die Abschreckoberfläche erzeugt werden können und von Änderungen der Metalltemperatur und der Banddicke herrühren.
• Es dürfte auf der Hand liegen, daß zahlreiche Faktoren die Gestaltung und Konstruktion des Tundish gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflussen. Diese Faktoren dürften den Typ des zu gießenden Metalls oder der Legierung, die Breite und Dicke des zu gießenden Bandes und die Gießgeschwindigkeit umfassen. So ist zwar die oben beschriebene Konfiguration zum Gießen eines 762 mm breiten Aluminiumbandes mit einer Dicke von bis zu etwa 1.143 mm als befriedigend festgestellt worden, doch kann es zum Gießen breiterer Bänder wünschenswert sein, zusätzliche Prallelemente vorzusehen, um die überflutende Einlaßströmung weiter zu teilen oder abzulenken und eine gleichmäßige Flußverteilung über die Breite des Tundish zu schaffen; oder es kann erforderlich oder wünschenswert sein, eine Mehrzahl von überfluteten Einlässen vorzusehen, wobei jeder Strom in zwei oder mehr Teilströme zur anschließenden Vereinigung in einen einzelnen, zusammengesetzten, zerstreuten Strom zu teilen, der die Tundish-Lippe erreicht.
• Es wird weiter daran gedacht, daß Diffusionseinrichtungen, wie etwa Siebe, die verschiedene Flußeinschnürungen über die Breite des Tundish bewirken, besonders beim Gießen von breiteren Bändern angewandt werden können. Auch kann die Form und Konfiguration des hier beschriebenen zentralen Drosselelementes in Abhängigkeit von den im Tundish erwünschten Strömungscharakteristiken und -mustern variieren.
• Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart und beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf diese beschränkt, sondern soll alle Ausführungsformen umfassen, die für einen Fachmann vorstellbar sind und in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims (6)

1. Ein Verfahren zum direkten Gießen von Metallband (14) aus geschmolzenem Metall (20) durch Verfestigen des geschmolzenen Metalls (20) auf einer Abschreckoberfläche (12) unter Benutzung eines Behälters (10) mit einem Boden (30) und beabstandeten Seitenwänden (32, 34) und benachbart zu der sich bewegenden Abschreckoberfläche (12) positioniert sind, wobei die Abschreckoberfläche (12) eine Querabmessung besitzt, die größer als diejenige des Behälters (10) ist und Außerrandbereiche umfaßt, welche sich vom Auslaß (40) her auf jeder Seite des Behälters (10) nach außen erstrecken, wobei das Verfahren aufweist: die Schritte des Bereitstellens einer Quelle (42) geschmolzenen Metalls (20), das gegossen werden soll,

des Fließenlassens geschmolzenen Metalls (20) von der Quelle (42) durch den Einlaß (44) in den Behälter (10);

des Fließenlassens des geschmolzenen Metalls (20) durch den Behälter (10) zum Auslaß (40) in einem Strom von im wesentlichen gleichmäßiger Tiefe am Auslaß (40), und

des Aufbringens von Wärme nur an den Bereichen der Abschreckoberfläche (12), die an die marginalen Ränder, jedoch nur in den Außerrandbereichen der Abschreckoberfläche, angrenzen, welche dasjenige geschmolzene Metall berührt, das an jeder Seite des Behälters (10) die Ränder des Bandes bildet, um so das übermäßige Abkühlen des geschmolzenen Metalls (20) benachbart zu den Seitenrändern des in Bildung begriffenen Bandes (14) zu verhindern, wodurch ein Band gleichmäßiger Dicke erzeugt wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Steuerns der Randdicke des Bandes (14) durch Variieren der auf die Abschreckoberfläche (12) aufgebrachten Wärme.

3. Eine Vorrichtung zum direkten Gießen von Metallband (14) aus geschmolzenem Metall (20) durch Verfestigen des geschmolzenen Metalls (20) auf einer sich bewegenden Abschreckoberfläche (12), welche einen Behälter (10) mit einem Boden (30) und beabstandeten Seitenwänden (32, 34) und benachbart zu der sich bewegenden Abschreckoberfläche (12) positioniert sind, umfaßt, wobei die Abschreckoberfläche (12) eine Querabmessung besitzt, die größer als diejenige des Behälters (10) ist und Außerrandbereiche umfaßt, welche sich vom Auslaß (40) her auf jeder Seite des Behälters (10) nach außen erstrecken, aufweisend:

eine Quelle (42) geschmolzenen Metalls (20), das gegossen werden soll;

eine Einlaßeinrichtung (44), die einen Fluß geschmolzenen Metalls (20) von der Quelle (42) in den Behälter (10) liefert;

eine Einrichtung zum Fließenlassen des geschmolzenen Metalls (20) durch den Behälter (10) zum Auslaß (40) in einem Strom von im wesentlichen gleichmäßiger Tiefe am Auslaß (40); und

Erwärmungseinrichtungen (110, 112), die so betreibbar sind, daß Wärme nur auf den Bereich der Abschreckoberfläche (12) aufgebracht wird, die an die marginalen Ränder, jedoch nur in den Außerrandbereichen der Abschreckoberfläche, angrenzen, welche dasjenige geschmolzene Metall berührt, das an jeder Seite des Behälters (10) die Ränder des Bandes bildet, um so das übermäßige Abkühlen des geschmolzenen Metalls (20) benachbart zu den Seitenrändern des in Bildung begriffenen Bandes (14) zu verhindern.

4. Die Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Erwärmungseinrichtungen weiter mindestens einen einzelnen Brenner (110, 112) umfassen, um eine Flamme oder heißes Gas auf einen Abschnitt der Abschreckoberfläche (12) zu richten.

5. Die Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die weiter Einrichtungen zum Steuern der Randdicke des Bandes (14) durch Variieren der auf die Abschreckoberfläche (12) aufgebrachten Wärme umfaßt.

6. Die Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Einrichtungen zum Steuern der Randdicke Einrichtungen zum Justieren der Position der Erwärmungseinrichtungen (110, 112) bezüglich der Abschreckoberfläche (12) umfassen.