DE3873541T2

DE3873541T2 - Vorrichtung und verfahren zum direktgiessen von metallband.

Info

Publication number: DE3873541T2
Application number: DE8989901503T
Authority: DE
Inventors: Honeycutt, Iii; Clifford Key; Moody, Iii
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2008-12-30
Also published as: DE3855653T2; EP0490872B1; EP0490872A3; CA1325325C; DE3855653D1; EP0366732B1; DE3873541D1; ATE79063T1; US4828012A; JPH02503766A; EP0366732A4; WO1989009667A1; EP0366732A1; EP0490872A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Direktgießen von Metallband mittels einer sich bewegenden Kühloberfläche, auf die geschmolzenes Metall zur Erstarrung strömengelassen wird, in Verbindung mit einem Zwischenbehäiter oder einem anderen Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Metall, der das geschmolzene Metall zur Kühloberfläche bringt.

Stand der Technik

Die Vorteile, die durch Direktgießen von geschmolzenem Metall in dünnes Band oder Blech (nachfolgend Band) in kontinuierlicher Weise erzielt werden können, sind schon lange erkannt worden, und es wurden zahllose Verfahren und Vorrichtungen zum Direktgießen von Metallband vorgeschlagen. Es kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, daß irgendeine frühere Vorrichtung oder ein Verfahren auf kommerzieller Basis erfolgreich angewandt worden sind, besonders zur Erzeugung eines Breitbandes hoher Qualität, das bei Verwendung im Gießzustand zur Herstellung von marktfähigen Produkten oder zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise durch Walzen oder Formgebung mittels anderer Einrichtungen, geeignet ist.
In den Direktgießverfahren nach dem Stand der Technik, die eine kontinuierlich getriebene Kühloberfläche benutzen, mit der das zu vergießende geschmolzene Metall in Berührung kommt, erstarrt das geschmolzene Metall auf der Kühloberfläche durch den Entzug von Wärme durch die Kühloberfläche, so daß eine dünne Haut des geschmolzenen Metalls unmittelbar bei Berührung mit der Kühloberfläche erstarrt. Die Dicke der dünnen Haut nimmt zu, wenn sich die Kühloberfläche fortschreitend durch das oder an dem geschmolzenen Metall vorbeibewegt, bis das Band vollständig gebildet ist. Die ursprünglich gebildete dünne Haut klebt an der Kühloberfläche oder haftet fest daran an, wobei dieser Klebekontakt zu einer maximalen Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Metall auf die Kühloberfläche führt. Wenn die erstarrte Haut fortschreitend dicker wird, führt die Wärmeabfuhr zur Kontraktion des erstarrenden Bandes an seinem klebenden Übergang zur Kühloberfläche, bis die Klebung bricht, was zu einer nennenswerten Verminderung der Wärmeübertragungsrate führt. Die erfolgreiche Herstellung von Qualitätsband durch den vorbeschriebenen Prozeß hängt in starkem Maße davon ab, daß die Wärmeabfuhr mit einer gleichförmigen Rate erfolgt, um ein gleichmäßiges Lösen des gegossenen Bandes von der Kühloberfläche mit einer gleichförmigen Rate zu erreichen. Ein Verfahren zur Erzielung der erforderlichen gleichmäßigen Wärmeabfuhr durch die Kühloberfläche ist in der nicht vorveröffentlichten älteren WO-89/07498 offenbart und beansprucht, die auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und die Bildung einer natürlichen Oxydschicht auf der Kühloberfläche und das Beibehalten der natürlichen Oxyd-Zwischenschicht in einer glatten Schicht von im wesentlichen gleicher Dicke beinhaltet. Der erforderliche Zustand der natürlichen Oxydschicht wird dadurch beibehalten, daß die durch das Aussetzen der Kühloberfläche an die Atmosphäre gebildete natürliche Oxydschicht angedrückt und geglättet wird. Das Glätten bewirkt nur die Entfernung der äußersten Partikel der Oxydschicht, während eine beschichtete Lage von natürlichem Oxyd fest mit der Kühloberfläche verbunden belassen wird.
Bemühungen zur Herstellung direkt gegossener Metallbänder in kommerziell ausreichenden Breiten haben Probleme ergeben, denen man bei der Produktion von schmaleren Bändern auf Labor- oder experimentellen Vorrichtungen nicht begegnet ist. Aus praktischen Gesichtspunkten muß eine Kühloberfläche, an der das Band erstarrt, wesentlich breiter sein als die Breite des zu gießenden Bandes und in einer betrieblichen Anlage wird durch die Kapitalkosten bestimmt, daß das Gießrad und andere Vorrichtungen es ermöglichen müssen, betrieblich Bänder von verschiedenen Breiten herzustellen. Das durch das Gießrad zirkulierende Kühlwasser kühlt auch den Abschnitt der Kühloberfläche in der Nähe beider Enden des Gießrades, die während des Betriebs nicht mit geschmolzenem Metall in Berührung stehen, was zur Folge hat, daß die Temperatur der Kühloberfläche, die mit den Kantenabschnitten des zu gießenden Bandes in Berührung steht, erniedrigt wird. Das führt zu einer schnelleren Abkühlung der Bandkanten und kann zu einer erhöhten Dicke an den Kanten und zu einer Verminderung der Banddicken nahe der Kante führen. Solche Phänomene erzeugen ungleichmäßige Bandquerschnitte 2und relativ große Kantendicken, was manchmal mit "Hundeknochen"-Form bezeichnet wird.
Ein anderes Problem, dem man bei der Produktion von den Anforderungen genügenden Bändern in marktfähigen Breiten begegnet, rührt aus der geschmolzenem Metall innewohnenden Tendenz zur Kanalbildung oder zum Durchfluß durch den Zwischenbehälter bzw. das Versorgungsgefäß für geschmolzenes Metall (nachfolgend generell als Zwischenbehälter bezeichnet) in uneinheitlichen Raten mit dem Ergebnis, daß die Temperatur des in Bereichen der größten Strömungsgeschwindigkeit auf die Kühloberfläche auftreffenden Metalls höher ist als in den Bereichen geringerer Stömungsgeschwindigkeit. Temperaturunterschiede von geschmolzenem Metall bei der Berührung der Kühloberfläche führen zu unterschiedlichen Banddicken, und dieses Problem tendiert dazu, mit größerer Bandbreite anzusteigen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Auslegungen von Zwischenbehältern offenbart, aber diese bekannten Zwischenbehälterauslegungen berücksichtigen im allgemeinen nicht die Probleme in Betriebsanlagen und bringen infolgedessen keine Lösung für die Probleme. Zu den typischen Patenten des Standes der Technik, die zur Anwendung für das Direktgießen von Metallband auf bewegliche Kühloberflächen bestimmte offene Zwischenbehälterauslegungen offenbaren, gehören das US-Patent 4 715 428, die europäische Patentanmeldung Nr. 0 147 912, das schweizer Patent Nr. 626 725 und die offengelegte japanische Anmeldung Nr. 50 2035220. Auch das US-Patent 3 431 971 offenbart einen kippbaren offenen Zwischenbehälter für das Stranggießen von Metallband in einer Kokille vom Typ eines drehbaren Rades.
Von den vorgenannten Patenten ist das US-Patent 4 715 428 speziell auf die Auslegung des Zwischenbehälters gerichtet und offenbart einen Zwischenbehälter mit einem offenen, im allgemeinen U-förmigen Auslaß. Der Zwischenbehälter nimmt nach und nach in der Dicke ab und nimmt von seinem Einlaß zu seinem Auslaß in der Breite zu, und das Patent empfiehlt, daß Platten 36, die teilweise in das geschmolzene Metall eintauchen, dazu verwendet werden, die Entwicklung einer einheitlichen Strömung zu erleichtern. Diese Platten werden dazu benutzt, die Strömung zu verhindern oder einzudämmen, um eine gleichförmige Strömung über die volle Breite des Zwischenbehälters zu erhalten und Bewegungen von Oberflächen-Oxyden und -Schlacken zu vermindern. Andererseits wird nicht vorgeschlagen, daß die Platten 36 eine Kanalbildung oder den Temperatureffekt an1 Zwischenbehälterauslaß reduzieren können
Demzufolge ist es ein erstes Problem der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Zwischenbehälter-Struktur zur Anwendung beim Direktgießen von dünnen Metallbändern vorzuschlagen.
Ein anderes Problem der vorliegenden Erfindung ist der Vorschlag einer neuartigen Zwischenbehälter-Struktur zur Aufnahme und zur Abgabe von geschmolzenem Metall an eine sich bewegende Kühloberfläche zur Herstellung eines Bandes in für den Markt geeigneten Breiten mit im wesentlichen einheitlicher Dicke über seine Breite.
Ein anderes Problem der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Zwischenbehälter-Struktur zur Aufnahme einer Versorgungsmenge an geschmolzenem Metall und zur Führung des geschmolzenen Metalls durch schwerkraftbedingte Strömung zum Kontakt mit einer sich bewegenden Kühloberfläche in der Art, daß das der Kühloberfläche zugeführte geschmolzene Metall eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur über im wesentlichen die volle Breite des zu gießenden Bandes aufweist.
Ein anderes Problem ist die Schaffung eines Zwischenbehälters, der in Konstruktion und Unterhaltung wirtschaftlich und beim Betrieb und in der Wartung zuverlässig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorgenannten und andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren erzielt, wie es in Anspruch 1 definiert ist, und durch eine Vorrichtung, wie sie in Anspruch 9 definiert ist. Der Zwischenbehälter wird in einer festen Position nahe einem drehenden Gießrad zur Versorgung mit dem zu gießenden geschmolzenen Metall auf die sich bewegende Kühloberfläche getragen. Geschmolzenes Metall wird aus einer Versorgungskammer zu dem Zwischenbehälter durch einen untergetauchten Einlaß geliefert. Strömungs-Teileinrichtungen zur Teilung des eintretenden Stroms von geschmolzenem Metall und zur Umlenkung der geteilten Ströme in Richtung auf die Seitenwände des Zwischenbehälters sind vorgesehen. Nach der Umlenkung werden die geteilten Ströme gemischt, um einen zusammengesetzten Strom zu haben, der zum Auslaß des Zwischenbehälters über seine ganze Breite gerichtet ist.
Diffusionseinrichtungen sind zur Streuung der geteilten Ströme und des zusammengesetzten Stroms vorgesehen, um eine Kanalbildung auszuschließen und eine im wesentlichen einheitliche Durchflußrate durch den Zwischenbehälter über seine Breite zu bewirken, wenn das Metall die Kühloberfläche erreicht. Die Erzielung einer einheitlichen Durchflußrate über die Breite des Zwischenbehälters führt dazu, daß geschmolzenes Metall von im wesentlichen einheitlicher Temperatur der Kühloberfläche zur Herstellung eines einheitlicheren, den Marktanforderungen entsprechenden Bandes zugeführt wird.
Vorgesehen sind ebenfalls Einrichtungen zum Ausgleich der Tendenz der Kühlberfläche, Wärme in höherer Rate in der Nähe der Bandkanten abzuführen. Das kann erreicht werden durch die geringe Reduzierung der Tiefe des an den Rändern der Ausguß-Bodenplatte des Zwischenbehälters vorhandenen Metallbades, indem die Bodenplatte des Ausgusses in der Nähe der Bandecken leicht verdickt wird. Alternativ können Einrichtungen zur Aufheizung der Kühloberfläche in den Bereichen nahe der Bandkanten vorgesehen werden, bevor die Kühloberfläche mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt kommt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorgenannten und weitere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit der beigefügten Zeichnung offensichtlich. In der Zeichnung ist
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zum Direktgießen, die die Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung aufweist;
Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 gemäß Fig. 2;
Fig. 5 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2; und
Fig. 6 eine dreidimensionale Ansicht eines Details der Vorrichtung gemaß Fig. 2.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Direktgießen, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Wie dargestellt, ist ein Zwischenbehälter 10 in enger Nachbarschaft zu einer Kühloberfläche 12 eines Gießrades angeordnet, auf dem das geschmolzene Metall als Band 14 erstarrt, das von der Gießvorrichtung abgewgen und in herkömmlicher Weise auf einer Haspel 16 aufgewickelt wird.
Die Kühloberfläche 12 umfaßt die äußere zylindrische Oberfläche eines Gießrades 18. Das Gießrad 18 wird zur schnellen Wärmeabfuhr durch die Kühloberfläche 12 intern durch umlaufendes Wasser oder andere Kühlflüssigkeiten gekühlt, um das durch das Zwischenbehälter angebotene geschmolzene Metall 20 abzuschrecken und erstarren zu lassen, das die Kühloberfläche 12 berührt, wenn das Kühlrad nach oben durch das geschmolzene Metall rotiert. Die Kühloberfläche 12 ist vorzugsweise aufgerauht oder gerillt, wie in den US-Patenten 3 345 738 und 4 250 950 gezeigt. Geeignete Mittel wie beispielsweise ein Wellenlager 22 tragen das Gießrad zur Drehung um eine fixe horizontale Achse auf einem steifen Tragrahmen 24. Geeignete Antriebsmittel wie beispielsweise ein drehzahlregelbarer Motor und eine Reduktionsgetriebe-Vorrichtung, nicht dargestellt, und eine Antriebskette oder ein Antriebsriemen 26 sind vorgesehen, um das Gießrad um seine fixe horizontale Achse zu drehen. Das Auslaßende des Zwischenbehälteres ist in enger Nachbarschaft zu der Kühloberfläche 12 angeordnet. Das geschmolzene Metall wird über eine transversale Bodenplatte des Ausgusses zum Kontakt mit der sich bewegenden Kühloberfläche fließen gelassen. Die Vorrichtung weist eine ungekühlte oder beheizte Oberrolle 28 auf, die zur Drehung im Kontakt mit dem geschmolzenen Metall vor der abgeschlossenen Erstarrung des Bandes montiert ist. Einzelheiten des Oberrollen-Verfahrens und der Vorrichtung sind in der nicht vorveröffentlichten älteren WO- 89/07025 offenbart und beansprucht, die auf die Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde.
Wie in Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt, beinhaltet der erfindungsgemäße Zwischenbehälter 10 einen Boden 30, seitlich voneinander beabstandete und sich nach oben erstreckende gegenüberliegende parallele Seitenwände 32 und 34, eine hintere Endwand 36 und ein offenes Ende, das wirkungsvoll durch die Kühloberfläche 12 verschlossen ist. Der Boden 30 endet an dem offenen Ende des Zwischenbehälters in einer sich transversal erstreckenden konturierten Bodenplatte 40 des Ausgusses. Das geschmolzene Metall strömt in den Zwischenbehälter 10 aus einer Versorgungs- oder Ausgleichskammer 42 durch eine untergetauchte Einlaßöffnung 44, die in einer Wand der Versorgungskammer 42 und in der Endwand 36 gebildet ist, wobei das geschmolzene Metall zur Kammer 42 durch irgendein geeignetes Mittel wie beispielsweise eine Pfanne oder ein Übertragungssystem heißen Metalls von einem Schmelzofen angeliefert wird. Eine erste sich aufwärts erstreckende Wand 48 erstreckt sich von der Seitenwand 32 zur Endwand 36 und ist mit dieser an einem Punkt in der Nähe der Seitenkante der Einlaßöffnung 44 verbunden. Eine zweite Wand 50 erstreckt sich von der Seitenwand 34 zur Endwand 36 und ist mit dieser in der Nähe der anderen Seitenkante der Einlaßöffnung verbunden. Wände 48, 50 erstrecken sich auf diese Weise auseinanderstrebend von der Einlaßöffnung 44 zu den parallelen Seitenwänden 32 und 34 und wirken damit zusammen, um die metallaufnehmende Kammer des Zwischenbehälters zu bilden, wobei die auseinanderstrebenden Wände 48 und 50 ausgelegt sind, um auszuschließen, daß irgendwelche Bereiche des flüssigen Metalls während des Betriebs ruhen, oder um dies zu minimieren. Der Zwischenbehälter 10 beinhaltet eine neuartige Kombination von Einrichtungen zur Teilung, Ablenkung und Streuung von geschmolzenem Metall in dem Zwischenbehälter, um die Probleme der vorliegenden Erfindung zu lösen, einschließlich der Steuerung der Strömungsrate des geschmolzenen Metalls über die transversale Breite der Ausguß-Bodenplatte des Zwischenbehälteres zur Kühloberfläche, der Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Metalls quer über die Ausguß-Bodenplatte des Zwischenbehälteres und der Bewirkung gesteuerter minimierter Turbulenzen des geschmolzenen Metalls beim Austritt aus dem Zwischenbehälter. Auf diese Weise wird die Steuerung der Banddicke und der Querschnitts-Form durch die Ermöglichung eines gleichmäßigeren Wärmeübergangs durch die Erstarrung erleichtert, wodurch Längsrisse in dem gegossenen Band vermindert und die Dicke, Form und Qualität des gegossenen Bandes verbessert werden. Die Einrichtungen der Kombinationsvorrichtung zur Teilung und Ablenkung des geschmolzenen Metalls beinhalten eine zentrale Ablenkeinrichtung 46, die auseinander laufenden Wände 48 und 50 und eine den Durchfluß begrenzende Wand bzw. einen Damm 52, die bzw. der eine untergetauchte Öffnung 54 in der Nähe des Bodens des Zwischenbehälters aufweisen, die sich quer über die gesamte transversale Breite des Zwischenbehälters zwischen den Seitenwänden 32 und 34 erstreckt.
Die zentrale Ablenkungseinrichtung 46 beinhaltet ein Paar von ebenen Platten 56 und 58, die an einer Kante entlang einer gemeinsamen Linie 60 verbunden sind und sich in winkelmäßiger Beziehung erstrecken, um eine Winkel- oder V-förnrige Struktur zu bilden, die in freien Ecken oder Enden 62 und 64 endet. Die zentrale Ablenkeinrichtung ist in dem Zwischenbehälter mit ihrem Scheitelpunkt auf der longitudinal vertikal mittleren Ebene des Zwischenbehälters angeordnet und ist dem Strom des geschmolzenen Metalls in den Zwischenbehälter durch die Öffnung 44 entgegengerichtet. Die freien Enden 62, 64 der zentralen Ablenkeinrichtung sind nach innen von der Teilungswand 48 bzw 50 beabstandet, um ein Paar von seitlich beabstandeten Durchflußwegen um die zentrale Ablenkeinrichtung herum zu bilden.
Ein Paar von Strömungsdiffusoren 72, 74 erstreckt sich einmal zwischen den freien Ecken 62 der zentralen Ablenkeinrichtung und der Wand 48 und zum anderen zwischen der freien Ecke 64 und der Wand 50. Die Strömungsdiffusoren 72, 74 werden vorzugsweise aus feuerfestem oder anderem geeigneten Material gebildet, das der Temperatur des zu gießenden geschmolzenen Metalls widerstehen kann, und sie sind mit einem einheitlichen Muster kleiner Öffnungen versehen, um den durch den Raum zwischen dieser zentralen Ablenkeinrichtung und den gegenüberliegenden Teilungswänden des Zwischenbehälters hindurchtretenden Metallstrom zu teilen und zu streuen. Zum Gießen eines Aluminiumbandes wurde ein aus Glasfasermaterial gewebtes Sieb gefunden, um die gewunschte Diffusion zu bewirken, der Temperatur und dem Fließdruck standzuhalten und der Erosion zu widerstehen, womit es ein sehr zufriedenstellendes Diffusionsmaterial darstellt. Darüber hinaus weisen Siebeinrichtungen mit Maschen von 3,175 mm beispielsweise die zusätzliche Funktion auf, den Fluß von Oxyden oder Schlacke auf der Metalloberfläche zu verzögern.
Die Durchfluß-Steuerwand 52 ist in Strömungsrichtung hinter den auseinanderlaufenden Wänden 48, 50 angeordnet und die zentrale Ablenkeinrichtung 46 erstreckt sich über die volle transversale Breite des Zwischenbehälteres, wobei dessen untere Kante 75 sich in vertikalem Abstand von der oberen Oberfläche des Bodens 30 erstreckt. Die Öffnung 54 zwischen der unteren Kante 75 und dem Boden 30 ist vorteilhafterweise etwas kleiner als die maximale Höhe des flüssigen Metalls während des Gießbetriebes hinter der Wand 52. Eine dritte Strömungs-Diffusionseinrichtung 76, wiederum vorzugsweise in der Form eines Siebes, erstreckt sich vorzugsweise über den offenen Raum zwischen der Oberfläche des Bodens 30 und der unteren Kante 75 der transversalen Wand 52 und bedeckt diesen vollständig, um eine einheitliche Streuung des Stroms quer über die transversale Breite des Zwischenbehälters beim Betrieb zu bewirken. Gleichzeitig dient das Sieb 76 als Durchflußbehinderung, die in Kombination mit der Anordnung der Wand 52 zu einem Niveau des Metalls vor der Wand führt, das höher ist als die untere Kante 75, so daß die Wand als Fuchs wirkt, der auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmende Oxyde zurückhält und ein oberes Differential quer über das Sieb bildet, um eine gleichförmige, diffuse Strömung von Metall unterhalb der Oxydschicht zu bilden. Der Diffusionseffekt des Siebes sowie der Siebe 72 und 74 erzeugen in dem Strom geringe Turbulenzen in Form von kleinen Wirbelströmen, die die Kanalbildung des Metalls verhindern und eine einheitlichere Strömung und entsprechend minimierte Temperaturunterschiede quer über die Breite des Zwischenbehälters an der konturierten Bodenplatte 40 des Ausgusses zu erzeugen. Die durch die Diffusoren erzeugten Turbulenzen sind andererseits nicht groß genug, um eine Vermischung der schwimmenden Oxyde, Schlacke oder anderer Unreinheiten zu bewirken, die mit dem flüssigen Metall durch den Zwischenbehälter fließen.
Ein Tor 55 zur Steuerung des Durchflusses ist zu einer vertikal gleitenden Bewegung zwischen den Seitenwänden 32, 34 hinter der Wand 52 montiert. Tor 55 ist ausgelegt, um aus einer erniedrigten Position, in der seine untere Kante mit der Oberfläche des Bodens 30 in Berührung steht und den Fluß von Metall zu der konturierten Bodenplatte 40 des Ausgusses vollständig verhindert, und einer erhöhten Position außerhalb einer Berührung mit dem geschmolzenen Metall bewegt zu werden, um eine freie Schwerkraftströmung hinter die Wand 52 zu ermöglichen.
Wie vorstehend erörtert, kühlt beim Betrieb eines typischen Direktgieß- Systems, das ein Gießrad mit einer Kühloberfläche benutzt, das durch das Gießrad 18 umlaufende Kühlmittel einen Teil der Kühloberfläche 12 in der Nähe beider Enden des Kühlrades, die während des Gießens nicht mit dem geschmolzenen Metall in Berührung stehen. Diese Bedingung führt dazu, daß die Temperatur des nahe gelegenen Abschnitts der Kühloberfläche, der die äußeren Kanten des Bandes berührt, erniedrigt wird, und zu einer schnelleren Kühlung der Bandkanten. Das kann zu einer größeren Dicke der äußeren Kanten des Bandes führen, was wiederum Probleme beim Aufwickeln des Bandes bewirken kann und eine außerordentliche Bearbeitung der Kanten erfordert und infolgedessen einen Produktionsverlust bedeutet. Es wurde herausgefunden, daß dieses Problem überwunden oder im wesentlichen ausgeschlossen werden kann, ohne zusätzlichen Verlust an Produktition und ohne negativen Einfluß auf die Qualität des gegossenen Bandes. Das wird erreicht durch Erhöhung der Dicke der transversalen Bodenplatte 40 des Ausgusses des Zwischenbehälteres in der Nähe der Seitenwände 32, 34, um dadurch die Berührungszeit zwischen dem geschmolzenen Metall und der Kühloberfläche in der Nähe der äußeren Kanten des Bandes zu reduzieren. Wie in Fig. 6 dargestellt, kann dies bewirkt werden durch das Vorsehen eines Paars von dünnen Einschüben oder Erhöhungen 100, 102, die an der oberen Oberfläche 104 des Bodens 30 angeordnet und an dieser befestigt sind, jeweils eine benachbart zu jeder Seitenwand 32 bzw. 34 an der Bodenplatte 40 des Ausgusses, d.h. an den Ecken, die durch die Seitenwände und die Bodenplatte des Ausgusses gebildet werden.
Die Erhebungen 100 und 102 haben vorzugsweise eine im allgemeinen rechtwinklige Form sowohl im Längsschnitt als auch im Querschnitt, wobei sie die maximale Dicke an dem Schnittpunkt der Ausguß-Bodenplattenfront aufweisen und sich sowohl in Längs- als auch Querrichtung von diesem Punkt von der maximalen Dicke verjüngen, um sanft in die obere Oberfläche 104 des Bodens überzugehen. Sowohl die Dicke als auch die Längs- und Quererstrecküng der Erhebungen 100 und 102 werden durch verschiedene Faktoren bestimmt, einschließlich der Gießgeschwindigkeit, der Metallbadhöhe im Zwischenbehälter und der Temperatur des geschmolzenen Metalls, welches über die obere Oberfläche der Ausguß-Bodenplatte fließt.
Es versteht sich, daß die Beheizung der Kühloberfläche, die in einer Trenn-Anmeldung offenbart und beansprucht ist, und die Erhebungen des Zwischenbehälters je nach Bedarf unabhängig voneinander oder in Kombination benutzt werden können, um den "Hundeknochen"-Effekt zu vermeiden und ein Band den Marktanforderungen entsprechender Qualität mit minimalem Ausschuß durch die Kantennachbearbeitung herzustellen. Der gemeinsame Gebrauch der beiden Systeme stellt eine vernünftige und wirtschaftliche Einrichtung zur exakten Steuerung des "Hundeknochen"-Effektes zur Verfügung.
Ein Zwischenbehälter; wie es vorstehend beschrieben und in den Fig. 2, 3, 4, 5, 6 dargestellt ist, wurde gebaut und arbeitet mit einem drehbaren gekühlten Rad zur Produktion von 762 mm breitem Aluminiumband marktfähiger Qualität. Das Gießrad hatte eine Kühloberfläche, die mit im wesentlichen sich über den Umfang erstreckenden Rillen 79 versehen ist, wobei eine Oberrolle 28 eingesetzt wurde, die durch das Gießrad in einer Weise angetrieben ist, wie dies in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Seriennummer 152486 beschrieben ist. Das Gießrad mit einem Durchmesser von 27,635 inches (702 mm) und einer Kühloberflächenbreite von 42 inches (1067mm) wurde aus Stahl hergestellt. Die freien Enden der gegenüberliegenden Seitenwände 32 und 34 wurden so konturiert, daß sie mit der Außenoberfläche des Gießrades zusammenpassen, wobei die transversale Abmessung zwischen den Seitenwänden 32 und 34 30 inches (762 mm) betrug, entsprechend der Breite des zu gießenden Bandes. Der Boden und die Wände des Zwischenbehälters wurden unter Einsatz von Pyrotek und keramischen Platten für die Wärmeisolierung konstruiert und mit Bauteilen für die Stabilität und die strukturelle Integrität verstärkt. Der Zwischenbehälter wies einen horizontalen Boden 30 mit einer Länge von 23 inches (584,2 mm) zwischen den Endwänden 36 und der Ausguß-Bodenplatte 40 auf und die Seitenwände waren 177,8 mm hoch. Eine Versorgungkammer 42 wurde in der Nähe der Endwand 36 vorgesehen und die Einlaßöffnung 44 zwischen der Versorgungskammer und dem Zwischenbehälter war 139,7 mm lang, hatte eine vertikale Abmessung von 25,4 mm und war symmetrisch zu der longitudinal vertikalen Mittelebene des Zwischenbehälters angeordnet, wobei ihre untere Kante in der Ebene des Bodens 30 lag. Die zentrale Ablenkeinrichtung 46 war symmetrisch in Bezug auf die zentrale vertikale Ebene des Zwischenbehälters, wobei die Platten 56 und 58 jeweils in einem Winkel von 150 zu der Endwand 36 angeordnet sind, um eine V- förmige Struktur zu bilden, wobei ihr Scheitelpunkt dem durch den Einlaß strömenden geschmolzenen Metall entgegensteht und die Platten einen eingeschlossenen Winkel von 150º bilden.
Die Wände 48 und 50 erstreckten sich von einem Punkt in der Nähe beider Enden des Einlasses 44 zu den Seitenwänden 32 bzw. 34 und waren in einem Winkel von 45º zu der Wand 36 orientiert. Die Siebe 72, 74 zur Teilung und Streuung waren in dem Raum zwischen der zentralen Ablenkeinrichtung 46 und den Wänden 48 bzw 50 angeordnet.
Die Siebe 72 und 74 erstreckten sich in im wesentlichen koplanarer Beziehung zu den Platten 56 bzw. 58 und jede wies ein Maschensieb aus Glasfasern mit einem Gewebe Nr. 35 und Maschen von 3,175 mm auf. Ein ähnliches Diffusionssieb erstreckte sich über die und bedeckte die untergetauchte Queröffnung 54 und war nach vorne gebogen, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt.
Die Einsätze oder Erhebungen 100, 102, die in den Ecken von den Seitenwänden und der Ausguß-Bodenplatte angeordnet sind, hatten eine maximale vertikale Dicke von 6,35 mm und verjüngten sich, um in die Oberfläche 104 des Zwischenbehälters an der Ausguß-Bodenplatte 50,8 mm von den Seitenwänden auszulaufen.
Beim Betrieb des wie vorstehend beschrieben konstruierten Zwischenbehälteres wird das Tor 55 in die Schließposition bewegt und geschmolzenes Metall in die Kammer 42 gebracht, wobei es durch die Öffnung 44 in den Zwischenbehälter fließen kann, bis das Metall in dem Zwischenbehälter ein Niveau oberhalb der Oberkante des Siebes 76 erreicht. Das Tor 55 wird dann in die geöffnete Position außerhalb des Kontaktes mit dem geschmolzenen Metall bewegt und das geschmolzene Metall fließt durch den Zwischenbehälter bis zum Kontakt mit der Kühloberfläche 12 des rotierenden Gießrades 18. Wenn Gleichgewichtsbedingungen erreicht werden, fließt das geschmolzene Metall von der Versorgungskammer 42 durch die Eingangsöffnung 44, um auf die Platten 56 und 58 der zentralen Ablenkeinrichtung 46 zu stoßen, und wird in zwei separate Ströme geteilt, wobei einer durch das Diffusionssieb 72 und der andere durch das Sieb 74 fließt. Der langsame Strom des geschmolzenen Metalls wird durch die Siebe gleichmäßig gestreut und fließt hinter der zentralen Ablenkeinrichtung zu einem einzigen, zusammengesetzten Strom zusammen, der die Wand 52 erreicht. Die Siebe 72 und 74 arbeiten auch als Füchse, wobei sie Oxyde und Unreinheiten zurückhalten, die auf dem geschmolzenen Metall schwimmen, wodurch eine Unterströmung entsteht, was eine gleichmäßigere Geschwindigkeit der Ströme über die gesamte Höhe der Ströme bewirkt.
Der zusammengesetzte Strom fließt dann durch das Sieb 76 in die untergetauchte Öffnung 54, um das geschmolzene Metall weiterhin gleichförmig zu streuen, und bewirkt eine leichte, aber im wesentlichen gleichmäßige Turbulenz, die eine Streuung des Stroms über seine gesamte Breite bewirkt. Dies hat einen gleichmäßigeren Fluß und eine gleichmäßigere Temperatur über die transversale Breite des Zwischenbehälters zwischen den Seitenwänden 32 und 34 an der Ausguß-Bodenplatte 40 zum Ergebins. Die Wirkung kleiner unvermeidbarer Strömungsunterschiede, die durch die Reibung an den Seitenwänden 32 und 34 bewirkt werden, und irgendwelche kleinere, daraus resultierende Temperaturunterschiede werden durch den Einsatz der Erhebungen 100 und 102 ausgeglichen, die den "Hundeknochen"-Effekt im wesentlichen ausschließen.
Die durch die Diffusoren 72 und 74 und durch die Wand 52 sowie das dieser zugeordnete Diffusorsieb 76 bewirkten Strömungswiderstände bewirken Badspiegel-Abweichungen zwischen der Ausgleichskammer 42, dem Abschnitt des Zwischenbehälteres vor der Wand 52 und dem Abschnitt hinter der Wand 52. Die Strömungsdiffusoren helfen, kleinere Badspiegel-Veränderungen auszugleichen und ein gleichmäßigeres Niveau des geschmolzenen Metalls auf der Ausguß-Bodenplatte 40 des Zwischenbehälters zu bilden.
Eine Abdeckung (nicht dargestellt) für den oberen Teil des Zwischenbehälters wird vorzugsweise dazu verwendet, einen Raum zur Aufnahme und Vorhaltung einer Inert-Atmosphäre zu bilden. Ein inertes Gas von einer (nicht dargestellten) Quelle kann über eine Leitung 120 zu einem internen Verteiler 122 zur Ausgabe des inerten Gases in den abgeschlossenen Raum zugeführt werden.
Die beschriebene Vorrichtung wurde zur Erzeugung vom Aluminiumband marktfähiger Qualität benutzt. In einem Betriebsdurchlauf wurden 2.268 kg (5.000 pounds) eines 30 inch (762 mm) breiten Bandes während eines Zeitraumes von 18,5 Minuten erzeugt. Das Band hatte eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke von 1,143 mm, wobei das Querprofil im wesentlichen gleichförmig war und keinen "Hundeknochen"-Effekt aufwies. Die Oberfläche des Bandes war im wesentlichen frei von Rissen und anderen Fehlern, die bei ungleichförmigem Wärmeübergang durch die Kühloberfläche als Folge von Unterschieden der Metalltemperatur und der Banddicke auftreten können.
Es ist offensichtlich, daß zahlreiche Faktoren die Auslegung und die Konstruktion eines Zwischenbehälters entsprechend der vorliegenden Erfindung beeinflussen. Diese Faktoren können u. a. sein: Typ des zu vergießenden Metalls oder der Legierung, die Breite und die Dicke des zu gießenden Bandes und die Gießgeschwindigkeit. So stellte sich beispielsweise zum Gießen des 30 inches (762 mm) breiten Aluminiumbandes mit einer Dicke von bis zu etwa 1,143 mm die beschriebene Konfiguration als zufriedenstellend heraus; andererseits könnte es für das Gießen breiterer Bänder wünschenswert sein, zusätzliche Ablenkeinrichtungen vorzusehen, um weitergehend den untergetauchten Einlaß-Strom zusätzlich zu teilen und umzulenken, um eine gleichmäßige Strömungsverteilung über die Breite des Zwischenbehälteres vorzusehen, oder es könnte sich als erforderlich oder wunschenswert erweisen, eine Vielzahl von untergetauchten Einlässen vorzusehen, wobei jeder in zwei oder mehr Teilströme aufgeteilt zum anschließenden Kombinieren zu einem einzigen zusammengesetzten, gestreuten Strom, der die Ausguß-Bodenplatte des Zwischenbehälters erreicht.
Es ist weiterhin beabsichtigt, Diffusoreinrichtungen, wie beispielsweise Siebe mit unterschiedlichen Strömungswiderständen, über die Breite des Zwischenbehälteres zu verwenden, besonders beim Gießen breiterer Bänder. Weiterhin kann auch die Form und die Anordnung der zentralen Ablenkeinrichtung von der vorbeschriebenen Form in Abhängigkeit der Strömungscharakteristiken und der gewünschten Muster im Zwischenbehälter abweichen.
Da eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart und beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern daß sie vielmehr alle Ausführungsformen einschließen soll, die dem Fachmann als im Bereich der Erfindung liegend offenbart werden.

Claims

1. Verfahren zum direkten Gießen eines geschmolzenen Metalls (20) zum Formen eines Bandes (14) durch Erstarrung von geschmolzenem Metall auf einer sich bewegenden Kühloberfläche (12) unter Verwendung eines Behälters (10) mit einem Boden (30), beabstandeten Seitenwänden (32, 34), einem Einlaß (44) und einem Auslaß (40), welcher sich zwischen den Seitenwänden erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Positionieren des Behälters (10) mit dem Auslaß (40) benachbart zur Kühloberfläche (12);

Bereitstellen einer Quelle (42) von geschmolzenem, zu gießendem Metall (20);

Strömenlassen von Metall (20) von der Quelle (42) in den Behälter (10) durch den Einlaß (44);

Teilen der Strömung von geschmolzenem Metall (20), welche in den Behälter (10) eintritt, in eine Vielzahl von ersten Strömen;

Verteilen eines jeden der Vielzahl von ersten Strömen zur Bildung eines zusammengesetzen Stromes;

Abschlacken des zusammengesetzten Stromes;

Strömenlassen des zusammengesetzten Stromes zum Auslaß (40);

Verringern der Metalltiefe in einem Bereich benachbart zu jedem Seitenwandabschnitt des Behälters in der Nähe des Auslasses (40); und

Fließenlassen des geschmolzenen Metalls (20) vom Auslaß (40) zur Kontaktierung der Kühloberfläche (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Verteilen ein Strömenlassen eines jeden Stromes der Vielzahl von ersten Strömen durch einen stationären Strömungsdiffusor (72, 74, 76) enthält, welcher sich quer über den Behälter (10) erstreckt, derart, daß der zusammengesetzte Strom eine im wesentlichen einheitliche Temperatur aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der stationäre Strömungsdiffusor (72, 74, 76) die Form ein Sieb aufweist und bei dem sich das Sieb nach oben oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls (20) erstreckt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem geschmolzenes Metall durch mindestens einen eingetauchten Einlaß (44) strömt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem geschmolzenes Metall (20) in eine Vielahhl von zweiten Strömen geteilt wird, bevor das geschmolzene Metall in eine Vielzahl von ersten Strömen geteilt wird und nachdem das geschmolzene Metall (20) durch den Einlaß geströmt ist. -3-

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Boden (30) eine im wesentlichen horizontale Oberfläche nahe dem Auslaß (40) mit angehobenen Abschnitten (100, 102) hierauf benachbart zu jeder Seitenwand (32, 34) aufweist, um die Tiefe des geschmolzenen Metalls (20) in Bereichen benachbart zu jeder der Seitenwände (32, 34) zu verringern.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem das Abschlacken das Fließenlassen des zusammengesetzten Stromes hinter eine Ablenkeinrichtung (52) enthält, welche sich quer über den Behälter (10) und vertikal in beabstandeter Beziehung zur Oberseite des Bodens (30) erstreckt, um die Strömung von Oxiden und anderen Verunreinigungen, welche in der Oberfläche des geschmolzenen Metalls (20) schwimmen, zu verhindern.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Ablenkeinrichtung (52) vertikal einstellbar ist, um die beabstandete Beziehung zwischen der Ablenkeinrichtung (52) und der Oberseite des Boders (30) zu ermöglichen.

9. Vorrichtung zur Verwendung beim direkten Gießen eines Metallbandes (14) aus geschmolzenem Metall (20), welches auf eine sich bewegende Kühloberfläche (12) abgesetzt wird, enthaltend:

einen Zwischenbehälter (10) mit einem Boden (30) und einer offenen Oberseite, gegenüberliegende, nach oben sich erstreckende Seitenwände (32, 34), eine Endwand (36), einen offenen Auslaß (40) gegenüber der Endwand (36), wobei sich der offene Auslaß (40) im wesentlichen über die volle Breite des Zwischenbehälters (10) zwischen den Seitenwänden (32, 34) erstreckt, und mindestens einen Einlaß (44) zur Schaffung einer Strömung von geschmolzenem Metall (20) in den Zwischenbehälter (10) von einer Quelle (42) von geschmolzenem Metall (20);

erste Teilereinrichtungen (48, 56; 50, 58) innerhalb des Zwischenbehälters (10) zum Teilen der Strömung des geschmolzenen Metalls (20) in eine Vielza:h1 von getrennten Strömen;

die Diffusoreinrichtungen (72, 74, 76) zum Verteilen der Vielzahl von getrennten Strömen an einem Punkt vor dem Auslaß (40), um geschmolzenes Metall (20) von im wesentlichen einheitlicher Temperatur über die Breite des Zwischenbehälters (10) an dessen Auslaß (40) zu schaffen;

Ablenkeinrichtungen (52) zum Verhindern einer Strömung von Oxiden und anderen Verunreinigungen, welche auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmen; und

Einrichtungen (100, 102) zur Verringerung der Tiefe des geschmolzenen Metalls (20), welches vom Auslaß (40) strömt, in dem Bereich benachbart zu jeder Seitenwand (32, 34).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher der Boden (30) eine im wesentlichen horizontale, ebene Oberfläche in der Nähe des Auslasses (40) aufweist, wobei die Einrichtungen zur Verringerung der Tiefe des geschmolzenen Metalls (20) Einrichtungen (100, 102) am Auslaß in der Nähe jeder Seitenwand (32, 34) aufweist zum Anheben der Höhe der Bodenoberfläche, um hierdurch die Tiefe des geschmolzenen Metalls (20), welches vom Auslaß (40) abströmt, in dem Bereich benachbart zur Seitenwand (32, 34) zu verringern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher die sich bewegende Kühloberfläche (12) eine Breite quer zu dem Zwischenbehälter (10) aufweist, welche größer ist als die querverlaufende Breite des Auslasses (40), wobei die Kühloberfläche (12) relativ zum Zwischenbehälterauslaß (40) derart positioniert ist, daß sie seitlich nach außen vom Auslaß (40) an jeder Seite des Zwischenbehälters (10) vorspringt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welcher die Diffusoreinrichtungen (72, 74, 76) ein Sieb aufweisen, welches sich nach oben vom Boden des Zwischenbehälters (10) zwischen den Seitenwänden (32, 34) und über die Oberfläche des geschmolzenen Metalls (20) erstreckt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welcher der mindestens eine Einlaß mindestens einen untergetauchten Einlaß (44) aufweist, welcher unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalls (20) in dem Zwischenbehälter (10) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der mindestens eine untergetauchte Einlaß eine Vielzahl von untergetauchten Einlässen aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, welche zweite Teilereinrichtungen aufweist, welche zwischen dem Einlaß (44) und den ersten Teilereinrichtungen (48, 56; 50, 58) angeordnet sind zur Schaffung einer gleichmäßigen Strömungsverteilung über die Breite des Zwischenbehälters (10).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei welcher sich die Ablenkeinrichtungen (52) quer über den Behälter und in beabstandeter Beziehung zur Oberseite des Bodens erstrecken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Ablenkeinrichtungen vertikal einstellbar sind.