DE3887518T2 - Verfahren zum direktgiessen von metallblättern. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallblech oder Band (nachfolgend als Band bezeichnet) und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Hochgeschwindigkeits-Direktgießen von dünnem Metallband, wobei das Band von einem Vorrat an geschmolzenem Metall auf eine gekühlte Gießoberfläche abgezogen wird.
• Der Vorteil des direkten Gießens von geschmolzenem Metall in dünnes Band auf kontinuierliche Weise ist schon lange erkannt worden, jedoch wurde die Herstellung eines kommerziell akzeptablen Produkts durch ein solches Verfahren oder die Anwendung eines solchen Verfahrens bei ausreichenden Standzeiten und akzeptabler Geschwindigkeit für eine kommerzielle Produktion im allgemeinen für unmöglich gehalten. Ein solches Verfahren wärde die Kosten des Endprodukts als Ergebnis bedeutender Einsparungen an Energie, Arbeitskraft und Ausrüstung erheblich reduzieren und ebenso erhebliche Verringerungen an Inventar, Ausrüstung und Einrichtungen für das Handling und Lagern von Blöcken, Brammen und Vorblechen ermöglichen, die früher für die Banderzeugung benötigt wurden.
• Bemühungen zur Entwicklung eines kommerziell akzeptablen Verfahrens zum Direktgießen von Metallband auf kontinuierlicher Basis haben verschiedene Anordnungen für den Kontakt einer Schmelze mit einer sich bewegenden gekühlten Gießoberfläche (Kühlfläche) zur Erstarrung und zum Abziehen des gegossenen Bandes beinhaltet. Diese Bemühungen haben eingeschlossen: Das Strömenlassen der Schmelze in im wesentlichen konstanten Raten auf eine sich bewegende Kühloberfläche zur Erstarrung und zum Abziehen des erstarrten Bandes von der Kühloberfläche in einem kontinuierlichen Prozeß, wie im GB-Patent 6,630 offenbart; das leiten der Schmelze von einem Zwischengefäß durch einen verengten Auslaß in der Weise, um einen konvexen Gießspiegel zu schaffen, der durch die sich bewegende Kühlfläche berührt wird, wie beispielsweise im GB-Patent 20,518 und im US-Patent 3,522,836 offenbart; die Schmelze zu veranlassen, an einer Ecke oder einer Wand eines Behälters oder Zwischengefäßes überzufließen, um eine sich bewegende Kühlfläche zu berühren, wie im US-Patent 993,904 und in der veröffentlichten japanischen Anmeldung 58-41656 offenbart; die Schmelze in den Spalt eines Paares beabstandeter; sich gegenläufig drehender Kühlwalzen fließen zu lassen, um ein Band abzuziehen, das auf beiden Oberflächen gewalzt und gekühlt ist, wie beispielsweise im US-Patent 4,212,344 offenbart; teilweises Untertauchen einer angetriebenen zylindrischen Kühlfläche in die Schmelze, um ein Band oder einen Streifen abzuziehen, wie in den US-Patenten 3,540,517 und 3,817,901 offenbart; und das teilweise Untertauchen eines Paares sich gegenläufig drehender zylindrischer Kühlflächen in eine Schmelze, um ein kontinuierliches Band abzuziehen, das auf beiden Seiten gekühlt und gewalzt ist, wie beispielsweise offenbart im US-Patent 3,823,762.
• In allen aus dem Stand der Technik bekannten Stranggieß- oder Direkt gieß-Verfahren für Bänder; die eine kontinuierlich angetriebene Kühlfläche benutzen, die das geschmolzene Metall berührt und es aus einer Schmelze abzieht (hierauf wird nachfolgend generell als Schmelzen- Schlepp-Verfahren Bezug genommen), erstarrt das Metall durch Entzug von Wärme durch die Kühlfläche verfestigt, so daß eine dünne Haut unmittelbar bei Berührung mit der Kühlfläche erstarrt. Diese Haut wird dicker; wenn sich die Kühlfläche progressiv durch die oder an der Schmelze vorbei bewegt, bis das Band gebildet ist. Eine exakte Steuerung des Wärmeübergangs zwischen dem erstarrenden Metall und der Kühlfläche während dieses Banderstarrungsprozesses ist ein kritisches Problem, sum ein gleichförmiges Produkt in irgendeinem der vorerwähnten Schmelzen-Schlepp-Verfahren zu erzeugen.
• Die bei der ersten Berührung der Schmelze mit der Kühlfläche gebildete dünne Haut haftet fest an der Kühlfläche an, wobei dieser innige, haftende Kontakt einen maximalen Wärmeübergang von der Schmelze auf die Kühlfläche zum Ergebnis hat. Während die erstarrende Haut fortschreitend dicker wird, führt der Wärmeabzug zu einer Kontraktion des erstarrenden Bandes, bis die Haftung bricht, woraus eine erhebliche Verringerung der Wärmeabzugsrate resultiert.
• Die Herstellung hochqualitativen, direkt gegossenen Bandmaterials hängt in hohem Maße von einer gesteuerten Wärmeübergangsrate und einem gleichmäßigen Lösen des gegossenen Produkts von der Kühloberfläche ab. Wenn beispielsweise die Wärmeübergangsrate zu hoch ist, kann das Ablösen erfolgen, bevor die erstarrte Haut die gewünschte oder notwendige Dicke erreicht hat, und ein Wiederaufschmelzen oder ein Aufbrechen kann die Folge sein. Ungleichmäßiges Ablösen wird Dickenunterschiede zur Folge haben, die so groß sein können, daß der nachfolgende Kaltwalzprozeß schwierig oder unmöglich gemacht wird. Auch können Oberflächenrisse auf der obersten Oberfläche des Produktes entstehen, d.h., daß die Produktoberfläche nicht in Berührung mit der Kühlfläche ist.
• Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, die Wärmeübergangsrate zwischen der Schmelze und der Kühlfläche in einem direkten oder kontinuierlichen Schmelzen-Schlepp-Verfahren für Bänder exakt zu steuern. Diese Versuche beinhalteten, eine gerändelte Oberfläche an der Kühlfläche zu schaffen (US-Patent 3,345,738), um dadurch der unteren Oberfläche des erstarrenden Bandes ein Netz oder Gitter von punktförmigen Kerben zu geben. Dieses Patent lehrt, daß die punktförmigen Kerben zu einem gesteuerten oder gleichförmigen Ablösen des erstarrten Bandes von der Kühlfläche führen, um eine gleichmäßigere Kühlrate und Banddicke zu erzielen.
• Ein anderer Versuch zur Steuerung der Wärmeübergangsrate und zur Erzielung einer gleichförmigeren Ablösung des Bandes von der Kühlfläche ist im US-Patent 3,540,517 offenbart. Gemäß diesem Patent wird ein direkter Kontakt zwischen der Schmelze und der Kühlfläche durch Aufbringen eines dünnen Überzugs eines speziellen feuerfesten Materials auf die Kühlfläche vor deren Kontakt mit der Schmelze vermieden. Das spezielle feuerfeste Material wird in einer wässerigen Feststofflösung oder einer anderen schnell trocknenden Lösung auf kontinuierlicher Basis angewendet, beispielsweise durch Aufsprühen. Die Feststofflösung kann mit oder ohne ein Bindemittel angewendet werden. Das spezielle Material kann beispielsweise aus Aluminiumoxyd, Silicatoxyd, Magnesiumoxyd oder gemahlenen Schamottepartikeln bestehen, und es ist das Ziel, die Kontaktfläche zwischen der erstarrenden Schmelze und der Kühffläche aufzubrechen. Diese Technik führt jedoch notwendigerweise zu einer erheblichen Zahl von feuerfesten Partikeln, die an der Produktoberfläche anhaften und/oder darin eingebettet werden, so daß eine gleichmäßige Gießdicke oder Partikelverteilung nicht immer erreicht werden kann.
• Andere Praktiken nach dem Stande der Technik zur Steuerung der Wärmeübergangsrate zwischen einer Schmelze und einer Kühlfläche in einem Band-Stranggießverfahren werden im US-Patent 4,250,950 diskutiert.
• Wie in diesem Patent festgestellt wird, beinhalten die Verfahren nach dem Stand der Technik entweder (1) das Beschichten der Kühlfläche mit einem wärmedämmenden oder -schützenden Belag oder (2) das mechanische Aufrauhen der Kühloberfläche. Die Technik des wärmedämmenden Überzugs wird so beschrieben, daß entweder Besprühen oder Plasma- Sprühen beinhaltet sind, und es wird festgestellt, daß der Überzug nach jedem Kontakt mit der Schmelze aufgebracht werden muß. Als Nachteile der Beschichtungstechnik werden Fehler genannt, die aus dem nicht gleichförmigen Beschichten resultieren, und Oberflächenverunreinigungen des Produkts in Folge der Partikelaufnahme.
• Zur Technik der mechanisch aufgerauhten Kühl-Oberfläche, wie sie im US-Patent 4,250,950 beschrieben ist, wird festgestellt, daß es damit möglich ist, den Wärmeübergang durch Steuerung der Berührungsfläche zwischen der Kühlfläche und der Schmelze zu regulieren. Die Kühlfläche wird durch Strahlhämmern oder durch Rillung aufgerauht. Wahrend die Rillung im vorerwähnten US-Patent 3,341,738 als ineffektiv für das Verfahren beschrieben wird, wird bemerkt, daß das frühere Patent Rillenabstände von 6,35 mm (0,25 inch) benutzt hat, während die gegenwärtige Praxis, wie im US-Patent 4,250,950 beschrieben, Rillenabstände von mehr als 0,5 mm (0,02 inch) als eine grobe Rillung betrachtet. Zweck der Rillung, die im Stand der Technik benutzt und im US-Patent 4,250,950 beschrieben wurde, und der Kreuzrillung dieses Patentes ist es, das anschließende Entweichen der Gase und/oder Luft zwischen der Oberfläche einer erstarrenden Schmelze und der Kühlfläche zu verhindern, wobei die Gase dazu neigen, eine ungleichmäßige Ablösung und einen ungleichmäßigen Wärmeübergang zu bewirken, wenn sie zwischen einem sich bildenden Band und der Kühlfläche eingeschlossen sind. Diese Funktion einer aufgerauhten oder gerillten Kühloberfläche wird im Stand der Technik als generell verstanden und akzeptiert betrachtet.
• Ebenfalls ist bekannt, eine Kühlfläche abzuradieren, um kontinuierlich eine saubere, matte Metalloberfläche im Kontakt mit der Schmelze bereitzustellen. Beispielsweise ist im US-Patent 4,588,015 eine Schleifbürste benutzt worden, um eine Abschreck-Oberfläche zu konditionieren, um sdie Verringerung einer Oxydation darauf zu unterstützen. In einem anderen Beispiel sind drehbare Drahtbürsten dazu benutzt worden, eine zylindrische Kühloberfläche zu berühren und zu säubern, nachdem das gegossene Band abgelöst war und bevor die Oberfläche erneut mit der Schmelze in Berührung kommt, wie beispielsweise von Huang und Fiedler in Metallurgical Transactions A, Band 12 A, Seiten 1107 bis 1112, Juni 1981, beschrieben wurde. Obwohl diese Technik die Qualität des Produktes, das entweder auf einer glatten oder aufgerauhten, d.h. gerillten Kühlfläche erzeugt wurde, durch Schaffung eines gleichmäßigeren Wärmeübergangs verbessert werden kann, ist das Verfahren nicht voll zufriedenstellend gewesen. Ferner bedingt die schnelle Abnutzung der Kühlfläche, sei sie aus hochfestem Stahl oder aus weicherem Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt, durch eine kontinuierlich angetriebene Edelstahlbürste oder andere aggressive Abradiermittel häufige Betriebsstillstände, um die Oberfläche der Kühlwalzen aufzuarbeiten oder die Walzen zu wechseln.
• Obwohl eine vollständig saubere, matte Kühloberfläche zu Beginn eines Direktgießprozesses für Bänder geschaffen ist, ist es bekannt, daß die hohe Temperatur der die Kühlfläche berührenden Schmelze zu einer schnellen Oxydation der Kühloberfläche führt. Dies trifft insbesondere dort zu, wo sich wie üblich die Kühlfläche nach dem Ablösen des gegossenen Bandes und vor der erneuten Berührung der Kühloberfläche mit der Schmelze um eine nennenswerte Strecke in freier Atmosphäre bewegt. Zusätzlich zu den Oxyden des Grundmateriais der Kühlfläche kann der natürliche Oxydfilm oder -belag, der sich auf der Kühlfläche aufbaut, zumindest einen kleinen Prozentsatz von Oxyden der Schmelze beinhalten.
• Es ist schon lange erkannt worden, daß die Akkumulierung oder der Aufbau von Oxyden und anderen Materialien auf der Kühloberfläche die Wäremübergangsrate zwischen der Schmelze und der Kühlfläche reduziert, und aus diesem Grunde haben einige Verfahren Abradierungsmittel vorgesehen, um solche Materialien kontinuierlich zu entfernen. Die natürliche Oxydschicht, die sich inhärent während des Bandgießens auf der Kühloberfläche aufbaut, ist keine homogene gleichmäßige Schicht, und folglich tendiert sie dazu, eine ungleichmäßige Wärmeübergangsrate zu bewirken, die von der Dicke und vom Zustand der Beschichtung abhängt. Auch ist gefunden worden, daß diese Schicht keine kohärente dichte Schicht durch und durch ist, sondern daß sie sich vielmehr als eine dichte, kompakte innere Lage und einem weniger dichten äußeren Bereich aufbaut, einschl. loser Partikel, die abblättern oder an der Oberfläche des auf der Kühffläche gegossenen Bandes anhaften können.
• Obwohl schon lange erkannt war, daß gleichmäßiger Wärmeübergang zwischen der Schmelze und der Kühloberfläche beim Strang- oder Direkt- Gießbetrieb von Band erforderlich ist, um Oberflächenfehler und Dickenänderungen zu vermeiden, und obwohl wesentliche Anstrengungen gemacht wurden, die darauf gerichtet waren, solchen gleichmäßigen Wärmeübergang zu erreichen, sind die im Stand der Technik bekannten Verfahren im allgemeinen nicht in der Lage, solchen gleichförmigen Wärmeübergang in gewünschtem Maße in einem kommerziellen Strang- oder Direkt-Gießbetrieb für Band zu erzielen. Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Direktgießen von Metallband durch Schaffung eines gleichmäßigeren Wärmeübergangs zwischen einer Schmelze des zu gießenden Metalls und einer Kühloberfläche zu schaffen, die sich im Kontakt mit der Schmelze bewegt, um das Band kontinuierlich abzuziehen.
• Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung sder Banddicke des durch Direktgießen aus einer Schmelze auf einer sich kontinuierlich im Kontakt mit der Schmelze bewegenden Kühlaggregat vorzuschlagen, um das gegossene Band abzuziehen.
• Eine andere Aufgabe ist es, ein verbessertes Schmelzen-Schlepp-Gieß verfahren für Band vorzuschlagen, das eine kontinuierliche Kühloberfläche benutzt, um das Band aus einer zu gießenden Metallschmelze zu erstarren und abzuziehen, und in dem eine dünne kompakte Zwischenschicht aus natürlichen Oxyden gebildet und zwischen dem Basismetall der Kühlfläche und der Schmelze aufrechterhalten wird, um damit die Wärmeübergangsrate zwischen der Schmelze und der Kühlfläche zu steuern, wobei die Zwischenschicht aus Metalloxyd ein kompakter; glatter Belag aus natürlichen Oxyden ist, der im Schmelzen-Schlepp-Verfahren gebildet wird und fest am Basismetall der Kühloberfläche anhaftet.
• Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, worin eine Schmelze von zu gießendem Metall in Kontakt mit einer sich kontinuierlichen bewegenden Kühlfläche gebracht wird, um ein Band gleichmäßiger Dicke auf der Oberfläche der Kühlfläche erstarren zu lassen, und worin das nach der Erstarrung entfernte Band im wesentlichen vollständig ist. Die Kühlfläche kann ein innengekühltes zylindrisches Gießrad sein und das Verfahren wird hierin mit speziellem Bezug auf einen Prozeß beschrieben werden, der eine solche Kühlfläche benutzt, wobei es sich versteht, daß andere Kühlflächenkonfigurationen ebenfalls verwendet werden könnten.
• Erfindungsgemäß wird eine Schmelze aus zu gießendem Metall in Kontakt mit der Kühlfläche gebracht, das in einer vorbestimmten Geschwindigkeit angetrieben wird, um das Band aus der Schmelze bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu erstarren und abzuziehen. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf ein Verfahren beschrieben, worin die Kühlfläche so angeordnet ist, daß sie in effektiver Weise eine Wand eines Behälters für die Schmelze bildet, wobei es sich versteht, daß andere Anordnungen als die vorstehend empfohlene gebraucht werden könnten. Beispielsweise könnte die Kühlfläche teilweise untergetaucht sein in die obere Oberfläche der Schmelze, oder die Kühlfläche könnte neben der Kantenoberfläche des Schmelzenbehälters angeordnet sein und das geschmolzene Metall könnte veranlaßt werden, überzufließen, um mit der Kühlfläche in Berührung zu kommen. In einer anderen möglichen Anordnung könnte ein Kanal oder eine Düse benutzt werden, die Schmelze von einem Vorrat in Kontakt mit der sich bewegenden Oberfläche der Kühlfläche zu bringen.
• Wärmeübergang von der Schmelze auf die Kühlfläche wird bei einer gleichmäßigen gewünschten Rate erreicht, während eine Oxydschicht auf der Kühloberfläche aufrechterhalten wird. Das wird ausgeführt durch die Bildung einer kohärenten, dichten, glatten Zwischenschicht aus natürlichem Oxyd zwischen der Schmelze und dem Basismetall der Kühlfläche, wobei die Oxyd-Zwischenschicht vornehmlich aus einem Oxyd des Basismetalls der Kühloberfiäche und Oxyden des primären Metalls und der Legierungsmetalle der Schmelze bestehen. Die gleichförmige Zwischenschicht wird durch kontinuierliches Wischen oder Bürsten der Kühloberfläche im Anschluß an die Ablösung eines gegossenen Bandes und vor dem Wiedereintritt der Oberfläche in die Schmelze erreicht, wobei lose Oxydpartikel und irgendwelche anhaftenden Partikel der Schmelze kontinuierlich von der Kühlfläche entfernt werden. Der Bürst- oder Wisch- Vorgang bewirkt, daß die Oxydschicht leicht poliert wird, um eine glatte Oberfläche an der Oxyd-Zwischenschicht zu erzeugen, wobei das Oxyd über die gesamte Kühloberfläche von im wesentlichen gleichförmiger Dichte ist. Weiterhin kann dieser leichte Poliervorgang die Dicke der Oxydschicht innerhalb einer Bandbreite halten, die eine im wesentlichen gleichmäßige Wärmeübergangsrate erzeugt. Jedenfalls ist es kritisch, daß der Poliervorgang nicht in dem Maße abrasiv ist, daß die dichte anhaftende Oxyd-Zwischenschicht entfernt und dadurch das Basismetall der Kühloberfläche offengelegt und abgenutzt oder beschädigt wird. Durch Steuerung des Poliervorgangs zur Erhöhung oder Erniedrigung der Dicke der Oxydschicht und zur Beibehaltung der gewünschten Dicke kann die Wärmeübergangsrate gesteuert und dadurch eine effektive Banddickensteuerung erreicht werden.
• Die vorgenannten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten, nachfolgenden Beschreibung deutlich, die im Zusammenhang mit der Zeichnung erfolgt, in der
• Fig. 1 ein schematischer Aufriß, teilweise geschnitten, einer Vorrichtung zum Direktgießen von Band aus Metall mittels eines Schmelzen- Schlepp-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 2 eine Ausschnittdarstellung entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine vergrößerte, geschnittene Teilansicht eines Abschnitts der Vorrichtung nach Fig. 1 ist;
• Fig. 4 eine Teilansicht gemäß der Linie 44 von Fig. 3 ist; und
• Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 4, die einen alternativen Aufbau eines Abschnitts der Vorrichtung zeigt, der in der Umsetzung der Erfindung gebraucht wird.
• Bezugnehmend auf die Zeichnung im einzelnen ist eine Schmelzen- Schlepp-Vorrichtung für Bänder, die geeignet ist zur Anwendung der vorliegenden Erfindung, schematisch in Fig. 1 dargestellt und allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung weist eine Kühlfläche 12 in der Form eines Gießrades oder einer Gießtrommel mit gekühlter zylindrischer Außenoberfläche 14 aut, auf die das metallische Band 16 gegossen wird. Eine Zwischengefäßanordnung 18 wird in unmittelbarer Nähe zum Gießrad 12 in einer Position gehalten, um geschmolzenes Metall 20, das darin mit einer gleichmäßigen Tiefe enthalten ist, in Kontakt mit der Kühloberfläche 14 zu liefern.
• Das Gießrad 12 ist innen gekühlt mit umlaufendem Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit, um schnell Wärme durch die Oberfläche 14 abzuziehen, um damit das flüssige Metall aus der Schmelze 20 abzuschrecken und zu erstarren, die die periphere Gießoberfläche 14 berürt, wenn sie nach oben durch die Schmelze im Zwischenbehälter 18 rotiert.
• Innen gekühlte Gießräder sind beispielsweise bekannt aus dem US-Patent 2,348,178, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt sind, und sie können eine hohle Trommel umfassen, die durch ein Paar von Abschlußflanken 22, 24 und einen äußeren Umfangsring 26 gebildet werden, wobei die äußere Oberfläche des Randes die Kühlfläche oder die Gießoberfläche 14 definiert. Eine zentrale Nabe 28, die innerhalb der hohlen Trommel gestützt wird, hat axial und radial sich erstreckende, verbindende Einlaßdurchgänge 30, 32, die jeweils mit dem Ringraum 34 zwischen der Nabe 28 und dem äußeren Rand 26 in Verbindung stehen, sowie radial und axial sich erstreckende Verbindungsdurchgänge 36, 38, die mit dem Ringraum 34 kommunizieren und einen Auslaß für das Kühl-Fluid schaffen.
• Der zylindrische Rand 26 wird aus irgendeinem geeigneten Metall hergesstellt, das die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und Verschleißseigenschaften aufweist, wobei Kupfer; Stahl und Aluminium sowie Legierungen dieser Metalle Beispiele für Materialien sind, die erfolgreich benutzt worden sind beim Hochgeschwindigkeitsgießen von Metallbändern in Vorrichtungen des Typs, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Die Kühloberfläche 14 kann im wesentlichen glatt sein, jedoch hat sie vorzugsweise ein Muster eng beabstandeter flacher Rillen 39, die darin ausgebildet sind, wie vollständiger nachfolgend im Bezug auf Fig. 5 beschrieben wird und wie sie beispielsweise in den US-Patenten 4,250,950 und 3,345,738 sowie in dem französischen Patent 1,364,717 dargestellt sind.
• Geeignete Mittel wie Lager 40 tragen das Gießrad 12 zur Rotation um eine festliegende horizontale Achse auf einem starren Tragrahmen, nahe dem Zwischengefäß 18. Geeignete Antriebsmittel wie beispielsweise ein drehzahl-regelbarer Motor und ein Reduktionsgetriebe 42 sowie eine Antriebskette 44, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, treiben die Kühlfläche um ihre feststehende Achse an.
• In der dargestellten Ausführungsform hat Zwischengefäß 18 ein offenes Ende, das neben der Kühlfläche angeordnet ist mit quer angeordneten Wällen oder Dämmen, die vorgesehen sind zur Steuerung des Flusses von geschmolzenem Metall durch das Zwischengefäß, um eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe der Schmelze im Kontakt mit der rotierenden Kühloberfläche 14 aufrechtzuerhalten. Geeignete Mittel wie beispielsweise keramische Trichter oder Rinnen, die generell mit der Bezugsziffer 46 bezeichnet sind, schaffen geschmolzenes Metall zu dem Zwischengefäß, vorzugsweise in einer im wesentlichen konstanten Rate. Ebenso kann eine Luft-Messer-Anordnung 48 vorgesehen sein, um einen im wesentlichen kontinuierlichen, gleichförmig dünnen Strahl von Gas, bezeichnet durch den Pfeil 50, auf die Oberfläche der Schmelze und des Bandes zu srichten, benachbart zum Austrittspunkt des Bandes 16 aus der Schmelze. Die Düse 50 unterstützt bei der Steuerung der Form der oberen Oberfläche des Bandes 16 und verhindert, daß Schaum, Oxyde, Schlacke oder ähnliches, die auf der Schmelzoberfläche 20 schwimmen, mit der Oberfläche des austretenden Bandes in Berührung kommen und daran anhaften in der Weise, wie offenbart und im Detail beschrieben im US- Patent 4,751,957, übertragen auf den Inhaber dieser Anmeldung. Alternativ kann eine geheizte Oberwalze (nicht dargestellt) benutzt werden, den oberen Flüssigkeits-Oberflächenabschnitt nur des austretenden Bandes zu berühren, das sich mit der Kühloberfläche 14 bewegt.
• Beim Gießen bestimmter Metalle wie beispielsweise Aluminium, die eine hohe Affinität zum Sauerstoff haben, kann es wünschenswert sein, eine inerte Atmosphäre über der freien Oberfläche der Schmelze 20 im Zwischengefäß 18 vorzusehen. Das kann erreicht werden durch die Schaffung einer Abdeckung oder eines Schildes für das Zwischengefäß und Injizieren einer inerten Atmosphäre unter dem Schild, um damit Luft aus dem umschlossenen Volumen über dem Zwischengefäß zu entfernen. Wenn ein Luftmesser 48 eingesetzt wird, kann die inerte Atmosphäre durch den Gasstrahl 50 geschaffen werden, der auf die austretende Bandoberfläche entladen wird.
• Obwohl normalerweise ein großes Volumen von Kühlfluid durch die Kühlfläche zirkuliert wird, um Wärme vom Umfangsrand 26 abzuziehen, wird die äußere Oberfläche 14 auf eine relativ hohe Temperatur erwärint, wenn sie in Kontakt mit der Schmelze 20 ist. Diese Oberfläche tendiert dazu, in Anwesenheit von Sauerstoff in der offenen Atmosphäre schnell zu oxidieren. In der Vergangenheit wurde dieses auf der Oberfläche 14 gebildete Oxyd durch einen Abradier- oder Drahtbürstenvorgang entfernt, um die Bildung von Ansätzen auf der äußeren Oberfläche der Kühlfläche wenigstens in dem Bereich zu verhindern, der durch die Schmelze während des Bandgießbetriebs berührt wird. Beispielsweise wird die Stahloberfläche beim Gießen einer Aluminiumiegierung der 3000er Serie auf die stählerne Kühloberfläche schnell dunkelblau anlaufen, wenn sie nach dem Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu oxidieren beginnt, während das Gießen einer Legierung der 1000er Serie eine mehr grau/schwarze Oxydschicht bilden wird. Abweichungen in der Erscheinungsform der Oxydschicht werden für das bloße Auge erkennbar; wenn die Dicke des natürlichen Oxyds wächst und wenn Oxyde und Partikel des gegossenen Metalls in der Schicht aufgenommen werden
• Es wurde herausgefunden, daß die ungestörte Schicht von natürlichen Oxyden, die sich auf der Kühloberfläche in einem Schmelzen-Schlepp- Direktgießverfahren für Band entwickelt, schließlich über die gesamte Dicke im wesentlichen stabil werden wird. Beispielsweise wird eine stählerne Kühloberfläche, die beim Direktgießen von Aluminiumband verwendet wird, eine Schicht aus natürlichem Oxyd bilden, die anfänglich in erster Linie aus Eisenoxyd bestehen wird. Wenn diese Oxydschicht dicker wird, entwickelt sich ein dichter; fest anhaftender Belag neben der stählernen Kühloberfläche, wobei der Rest der Schichtdicke weniger dicht ist und zunehmende Anteile von Oxyden des Aluminiums und seiner Legierungsmetalle sowie mehr Zunder und Flocken enthält. Das Ergebnis ist eine Oxydschicht, die auf diese Weise gebildet wurde, keine homogene Beschichtung und hat keine gleichförmigen Oberflächeneigenschaften, zumindest teilweise nicht wegen der nicht gleichmäßigen Flockung und Ablösung des äußeren Abschnittes der Schicht während des Gießens.
• Weiterhin tendieren die Flocken oder Partikel der weniger dichten Abschnitte der Schicht, in der Oberfläche des gegossenen Bandes anzuhaften oder darin eingebettet zu werden, wodurch sie ungleichförmige Oberflächencharakteristiken an dem Band erzeugen.
• Die Dicke einer natürlichen, ungestörten Oxydschicht, die sich beim Direktgießverfahren für Bänder entwickelt, wird natürlich variieren, sowohl mit dem- zu vergießenden Metall als auch mit dem Basismetall der Kühlfläche. Ebenso wird die maximale Dicke der kompakten Zwischenschicht, die aufrechterhalten werden kann, in ähnlicher Weise variieren. Das Gießen eines Stahlbandes wird beispielsweise in einer schnelleren Oxydation der Kühloberfläche resultieren als das Gießen von Aluminium, das eine viel niedrigere Schmelztempertur hat. Der graduelle Aufbau der Dicke der natürlichen Oxydschicht, die sich auf der Kühloberfläche während des Bandgießens bildet, wird in einem graduellen Abnehmen der Dicke des zu gießenden Bandes resultieren, bis die Schicht sich in ihrer Dicke stabilisiert. Jedoch werden sich Veränderungen in den Oberflächeneigenschaften und der Dicke einer solchen ungestörten Oxydschicht über der Kühloberfläche und in Folge die Veränderungen in der Wärmeleitfähigkeit der Schicht Veränderungen in der Banddicke und den Oberflächeneigenschaften des Bandes zeigen.
• Es wurde herausgefunden, daß, wenn der äußere Bereich nur der natürlichen Oxydschicht, die sich auf der Kühloberfläche entwickelt hat, entfernt wird, während die dichteren Oxydschichten in Nachbarschaft der Kühl oberfläche belassen werden, eine gleichförmige natürliche Oxydzwischenschicht gebildet und zwischen der Kühlfläche und dem zu gießenden Band aufrechterhalten werden kann. Als Ergebnis kann eine wesentlich gleichmäßigere Wärmeübergangsrate über der Gießoberfläche erzielt und folglich gleichmäßigere Bandoberflächeneigenschaften während des gesamten Schmelz-Schlepp-Gießverfahrens erreicht werden. Diese Zwischenschicht kann durch einen kontinuierlichen Wisch- oder Bürst-Vorgang erreicht werden, um die Oberfläche 14 an einer Stelle auf ihrem Weg zwischen dem Ablösepunkt des Bandes und dem Punkt, an dem die Kühloberfläche wieder durch die Schmelze 20 im Zwischengefäß 18 berührt wird, leicht zu polieren.
• Durch das Entfernen des äußeren, weniger dichten Anschnittes der Schicht aus natürlichen Oxyden von der Kühloberfläche ist es kritisch für die Erfindung, daß das verbleibende dichte Oxyd, das auf der gesamten Fläche der Kühloberfläche belassen wurde, das das geschmolzene Metall berührt, in einer gleichförmigen, im wesentlichen glatten oder polierten Zustand belassen wird, der im wesentlichen frei ist von losen Partikeln, die auf der Oberfläche des gegossenen Bandes aufgenommen werden könnten oder die sich mit dem gleichförmigen Wärmeübergang und dem Ablösen des Bandes von der Gießoberfläche überschneiden könnten. Diese glatte polierte Oxydzwischenschicht wirkt als ein Ablösehilfsmittel, das das gleichförmige Ablösen des Bandes von der Kühlfläche sicherstellt, wodurch sich als Folge eine gleichmäßigere Banddicke für das Band ergibt.
• Verschiedene Einrichtungen und Materialien wurden zum leichten Polieren der Kühlfläche getestet, um die gewünschte natürliche Oxydzwischenschicht aufrechtzuerhalten. Die angetriebene, sich drehende Bürsteneinrichtung, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, hat sich als in hohem Maße effektiv bei der Entfernung der losen äußeren Schicht aus Oxydpartikeln erwiesen und bei der Erzeugung einer glatten sauberen Oberfläche auf der dichten natürlichen Oxydzwischenschicht, die auf der Kühloberfläche verbleibt. Die Rotation der zylindrischen Bürste erzeugt einen natürlichen Reinigungsvorgang, der das Ansetzen von Oxydpartikeln auf dem Poliermittel, das heißt den Borsten der Bürste verhindert. Weiterhin kann durch Adjustieren der Position der sich drehenden Bürste 60 zur Erzeugung eines stärkeren oder weniger starken Kontaktes oder Druckes auf die rotierende Kühloberfläche die Dicke der Oxydzwischen. sschicht wunschgemäß vergrößert oder verringert werden, um damit eine effektive Dickensteuerung für das Band zu schaffen. Die Betriebsgeschwindigkeit der Bürste 60 wird ebenfalls ihre Wirksamkeit in der Entfernung von Oxyden beeinflussen und vorzugsweise wird ein Bürstenantrieb mit variabler Drehzahl benutzt, um dadurch eine einfache, schnell adjustierbare Steuerung der Oxyddicke während des Betriebs zu schaffen. Der Antrieb mit variabler Drehzahl kann in Verbindung mit Antriebsmitteln zur Adjustierung der Bürsten-Anlage-Position benutzt werden, um eine große Spannbreite der Steuerung für verlängerte und kontinuierliche Betriebsweisen zu schaffen. Obwohl verschiedene Bürstenmaterialien experimentell versucht worden sind, ist das heute bekannte effektivste Poliermittel eine Bürste, die relativ weiche synthetische Fasern benutzt, die mit sehr feinen Abriebpartikeln imprägniert sind. Speziell wurde eine im Handel erhältliche zylindrische Bürste mit Nylon-Borsten, die mit 30 Gewichtsprozenten Siliziumkarbidpartikeln (550-grit) imprägniert sind, als in hohem Maße effektiv für die Erreichung und Steuerung der gewünschten glatten Oxydschicht auf einer stählernen Kühloberfläche während des Gießens von Aluminium gefunden. Eine ähnliche Bürste, die 320-grit- Partikel aufweist, wurde ebenfalls beniitzt und kann wünschenswert sein für längere Strangguß-Betriebsabschnitte. Die Borsten 62 der sich drehenden Bürste sind derart zugerichtet, daß ihre freien Enden exakt eine zylindrische äußere Bürstenoberfiäche definieren. Die Bürstenanordnung kann so adjustiert werden, daß die Endabschnitte nur der Bürsten die Kühloberfläche während des Betriebs leicht berühren oder "küssen". Vorzugsweise reicht jedoch der Kontakt aus, um ein leichtes Abbiegen an den Enden der Borsten zu bewirken und im Hinblick darauf ist zu vermerken, daß der Kontakt zwischen der Bürste 60 und der Kühlfläche 12 in Fig. 1 nur aus Darstellungsgründen übertrieben gezeigt ist.
• Wenn ein Gießrad 12 benutzt wird, das eine gerillte Kühloberfläche 14 sdes Typs hat, der in Fig. 5 dargestellt ist, kann der Rillenabstand, gemessen axial entlang der Oberfläche der zylindrischen Kühlfläche, derart sein, daß er von etwa 10 bis etwa 40 Rillen pro cm reicht und die Rillen können eine Tiefe haben von etwa 0,025 bis etwa 0,60 mm. Wenn die vorbeschriebene Nylon-Siliziumkarbid-Bürste mit einer solchen gerillten Kühloberfläche eingesetzt wird, wird der Kontakt zwischen den Enden der Bürstenborsten und der Kühlfläche derart aufrecht erhalten, daß eine polierte Oxydoberfiäche auf dem äußeren oder planen Abschnitt der Rillen erzeugt wird, die Borsten jedoch nicht in die Wurzeln der jeweiligen Rillen mit ausreichendem Druck hineindringen, um alle losen Oxydpartikel aus diesem Bereich zu entfernen. Im Betrieb wird eine solche Kühloberfläche die visuelle Erscheinung von abwechselnden hellen und dunklen Linien haben, wobei die hellen Linien glatte, polierte Oxydbereiche auf Planflächen und die dunkleren Abschnitte in den Wurzelbereichen der Rillen sein werden. Es ist jedoch aus Fig. 5 offensichtlich, daß die Oberflächenspannung, wenn die Schmelze 20 mit der Kühloberfläche in Berührung kommt, normalerweise das flüssige Metall davon abhält, in die Wurzelbereiche der Rillen einzudringen. Da das Band 16 die nicht polierte Oxydschicht in der Nähe der Wurzeln der Rillen nicht berührt, ist es nicht erforderlich, diese Bereiche zu polieren. Wenn eine glatte Kühlobertläche benutzt wird, ist es jedoch von Bedeutung, daß die glatte, leicht polierte natürliche Oxydzwischenschicht sich über den gesamten Bereich der Kühloberfiäche erstreckt, der von der Schmelze berührt werden wird. Ebenso ist es von Bedeutung, wenn eine gerillte Kühloberfläche benutzt wird, daß es unmöglich gemacht wird, daß die Oxyde sich ansetzen und die Rillen ausfüllen Der Gebrauch von Bürsten mit Siliziumkarbid-imprägnierten Nylonborsten, wie sie vorstehend beschrieben worden, zur Steuerung der Oxydbeschichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde als sehr effektiv gefunden, die Rillen wirkungsvoll offen zu halten.
• Beim Betrieb einer Vorrichtung des Typs, der in der Zeichnung dargestellt ist, zum Gießen von Aluminiumband auf einer Kühloberfläche aus Kohlenstoffstahl kann die Lage der Polierbürste in Bezug auf die Kühloberfläche adjustiert werden, um mehr oder weniger von der natürlichen Oxydschicht wegzunehmen. Es wurde herausgefunden, daß eine natürliche Oxydzwischenschicht unmittelbar beginnen wird, sich auf der stählernen Kühloberfläche aufzubauen, und dicker werden wird, bis die Banddickensteuerung und die Bandoberflächenqualitäten sehr schnell beginnen, schlechter zu werden, wenn die Oxyddicke und der Oberflächenzustand nicht gemäß dieser Erfindung gesteuert werden. Die Oxydzwischenschichtdicke kann jedoch gesteuert werden, um übermäßige Ansatzbildungen durch exakte Positionierung und Antrieb der Polierbürste derart zu verhindern, daß die losen äußeren Oxydpartikel entfernt werden. Da die Dicke der Oxydzwischenschicht die Wärmeübergangsrate zwischen dem geschmolzenen Metall und der Kühlfläche direkt beeinflußt, und dadurch die Dicke des zu erzeugenden Bandes direkt beeinflußt, erzeugt die Steuerung der Dicke der Oxydzwischenschicht eine effektive Steuerung für das Bandformat und die Dicke.
• Für die vorliegende Erfindung ist es kritisch, daß eine im wesentlichen gleichförmige Dicke der Oxydschicht über die volle Breite des zu gießenden Bandes aufrechterhalten wird. Während jedoch intensive theoretische und experimentelle Forschung auf die Auslegung und die Konstruktion der innen gekühlten Kühlräder des in dieser Erfindung benutzten Typs gerichtet wurde, kann eine absolut gleichmäßige Kühltemperatur nicht immer entlang der axialen Richtung der Kühloberfläche oder über die Breite des gegossenen Bandes aufrechterhalten werden. Dementsprechend kann es, um das gewünschte Querschnittsformat des Bandes zu erzeugen, manchmal notwendig oder wünschenswert sein, gezielt das eine Ende der sBürste zu adjustieren, um leicht höheren oder nierigeren Druck zu erzeugen, mit einer darauf folgenden Änderung in der Oxyddicke auf der Kühloberfläche auf einer Seite des Bandes. Solche gezielt erzeugte Ungleichförmigkeit wird normalerweise sehr klein sein und es sollte daher verständlich sein, daß der Ausdruck "im wesentlichen gleichförmige Dicke", wie er in dieser Beschreibung benutzt wird, darauf abzielt, solche vorsätzlich erzeugten Ungleichmäßigkeiten mit zu umfassen.
• Eine glatte polierte Oxydzwischenschicht wirkt als ein Ablösehilfsmittel mit dem Ergebnis einer gleichförmigen Ablösung des gebildeten Bandes von der Kühloberfiäche. Dies verbessert die Bandqualität in hohem Maße, sowohl vom Standpunkt der Oberflächencharakteristiken als auch vom Standpunkt des Ausschließens oder des wesentlichen Reduzierens von Abweichungen in der Banddicke. Weiterhin haben intensive Versuche gezeigt, daß dieses Verfahren im wesentlichen das Problem von Längsrissen auf der oberen Bandoberfläche des direkt gegossenen Aluminiumbandes im wesentlichen ausschaltet.
• Für jeden kommerziellen Bandgießbetrieb ist es ebenfalls erforderlich, daß das gegossene Band von im wesentlichen gleichförmiger Dicke über eine Betriebskampagne ist, die das Gießen von einem bis zu einer erheblichen Anzahl von Bandbunden einschließt. Die vorliegende Erfindung macht diese gleichförmige Dicke dadurch möglich, daß sie ein Beibehalten einer im wesentlichen gleichförmigen Oxydschicht auf der Kühloberfläche für ununterbrochene Zeitabschnitte praktisch möglich macht. Die Benutzung eines einfachen, im Handel verfügbaren Antriebs mit variabler Drehzahl für die rotierende Bürste schafft eine einfache und exakte Steuerung der Oxyddicke, um den Bürstenverschleiß oder andere sich ändernde Bedingungen auszugleichen, um die gewünschte, im wesentliche gleichförmige Oxyddicke über eine Betriebskampage aufrechtzuerhalten.
• Während sich eine sich drehende Bürste mit Siliziumkarbid-imprägnierten Nylonborsten als in hohem Maße wirkungsvoll und zuverlässig für die Schaffung und die Steuerung der natürlichen Oxydzwischenschicht auf der Kühloberfläche in einem Schmelz-Schlepp-Bandgießbetrieb gezeigt hat, können auch andere Materialien und Techniken dazu benutzt werden, diese Zwischenschicht zu erhalten. Beispielsweise können andere synthetische Materialien für die Borsten einer sich drehenden Bürste benutzt werden und die synthetischen Borsten können mit anderen Polier-Hilfsmitteln imprägniert werden. Ebenfalls können sowohl Naturborsten als auch synthetische Borsten, die nicht imprägniert oder mit harten Polierhilfsmitteln beschichtet sind, benutzt oder gar bevorzugt werden, wenn sie in Verbindung mit einer Kühloberfläche, die aus relativ weichem Material wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder Legierungen dieser Materialien hergestellt ist. Jedoch ist es, wie schon oben angedeutet, wichtig, daß das benutzte Poliermaterial in der Lage ist, die losen Partikel von natürlichem Oxyd, die auf der Kühloberfläche während des Direktgießverfahrens erzeugt wurden, zu entfernen, während die kompakte, dichtere natürliche Zwischenschicht belassen wird. Auch sollte diese Zwischenschicht eine im wesentlichen glatte Oberfläche für die Berührung mit dem zu gießenden geschmolzenen Metall darstellen.
• Beispiele für Materialien und Techniken, die erfolgreich getestet worden sind, um die natürliche Oxydzwischenschicht auf der Kühloberfläche gemäß der Erfindung zu bilden und aufrechtzuerhalten, haben sowohl stationäre als auch sich drehende Bürsten beinhaltet, wobei die Bürsten Roßhaarborsten und Borsten aus anderen natürlichen Materialien und die stationären Filzunterlagen hatten. Während diese unterschiedlichen Materialien und Vorrichtungen schnell erkennbare Verbesserungen beim gegossenen Band im Vergleich zu der bekannten, weiter oben beschriebenen Vorgehensweise schaffen, hat sich eine zuverlässige Prozeßsteuerung bei der Benutzung solcher anderer Vorrichtungen und Materialien für längerdauernde ünd anhaltende Betriebsläufe in der Praxis als schwieriger erwiesen als mit den Bürsten mit imprägnierten synthetischen Kunstharz-Borsten.
• Ein innengekühltes Kühlrad des Typs, der in der Zeichnung dargestellt ist, wurde zum Direktgießen von Aluminiumband aus zahlreichen Schmelzen aus geschmolzener Alumiumlegierung benutzt. Das Gießrad hatte einen äußeren peripheren Rand 26, hergestellt aus Kohlenstoffstahl der Legierung 1020, und die äußere Gießoberfläche hatte 44 im allgemeinen sich umfänglich erstreckende Rillen pro 25,4 mm (1 inch), einen Durchmesser von 702 mm (27,635 inch) und eine Breite von 1067 mm (42 inches). Das benutzte Gießrad wurde von der Gießanlage entfernt und Probeabschnitte wurden aus dem Rand aus Kohlenstoffstahl zur Untersuchung geschnitten. Die Proben wurden aus Bereichen genommen, die sich transversal zur Gießoberfläche von der Kante bis etwa zur Mitte der Gießoberfläche erstreckten. Die tatsächliche Gießspur auf der Oberfläche des Gießrades wurde durch eine erkennbare oxidierte Oberfläche definiert. Die Proben waren entfettet und mit Nickel plattiert, um die oxidierte Oberfläche während der metallografischen Präparierung zu erhalten.
• Metallografische Untersuchen der Proben zeigten, daß an der Kante des Randes außerhalb der Gießspur, wo für das bloße Auge kein Oxyd erkennbar war, kein kohärenter oder kontinuierlicher Oxydfilm festgestellt werden konnte, weder auf den Planflächen noch in den Rillen bei bis zu zweitausendfacher Vergrößerung. Innerhalb des erkennbaren oxidierten Gießspurbereiches bestand das Oxyd auf den Planflächen, d. h. dem Oberflächenabschnitt zwischen den Rillen, der in Berührung mit dem geschmolzenen Metall steht, aus einem Mehrphasenoxyd, während die Oxyde, die an den Seitenwänden der Rillen vorhanden waren, Einzel-Phasen zu sein schienen, die im wesentlichen aus Eisenoxyd bestehen. Die Metallografie des Oxyds auf den Planflächen quer über das Gießband schienen im wesentlichen identisch zu sein, obwohl Farbunterschiede von blau-schwarz zu braun-grau beobachtet wurden.
• Tatsächlich gemessene Oxyddicken waren im wesentlichen größer als ursprüngliche Berechnungen andeuteten, daß sie sich unter Gießbedingungen entwickeln würden. Weiterhin wurden örtlich begrenzte Abweichungen bei der Oxyddicke beobachtet, die nicht erwartet worden waren, wobei diese Abweichungen im wesentlichen in der Form von relativ dünnen Stellen an der Basis kleiner Risse in der planen Oberfläche waren, die möglicherweise minimalen Kontakt mit dem erstarrenden Metall während des Gießens hatten. Diese kleinen Risse wurden bei sorgfältiger Untersuchung gefunden, obwohl das Gießrad vorbereitet war, eine hochglanzpolierte, einheitliche glatte Gießoberfläche zu zeigen. Die dickere Oxydschicht erstreckte sich über den größten Teil der planen Oberflächen mit Ausnahme der kleinen, vorerwähnten Riss-Bereiche. Messungen der maximalen und minimalen Dicke wurden aufgezeichnet und der Mittelwert der maximalen Oxyddickenmessungen war 12400 Å, während der Mittelwert der minimalen Oxyddickenmessungen in den Riss-Bereichen 1450 Å war. Dies sollte, um es zu wiederholen, so verstanden werden, daß der Ausdruck "im wesentlichen gleichförmige Dicke", wie er in dieser Beschreibung benutzt wurde, so gemeint ist, daß er eine Oxydschicht einschließt, die solche unvermeidbaren örtlich begrenzten Dickenunterschiede hat.
• Ein nachfolgender Test, der an einem einzelnen 100 mm (4 inch)-Besreich aus dem Gießband desselben Gießrad-Randes durchgeführt wurde, schloß auch eine Beobachtung der Oxydzusammensetzung und -dicke in den Rillen sowie auf den Planflächen mit ein. Die Planflächenbreite für diese Probe lag im Bereich von 0,229 bis 0,254 mm (0,009 bis 0,010 inch). Die Ergebnisse dieses Tests bestätigten, daß die in den Rillen enthaltenen Oxyde im wesentlichen Einphasenschichten von Eisenoxyd waren. Außerdem deutete dieser Test an, daß die Dicke des Mehrphasenoxyds auf dem Planflächenabschnitt der Oberfläche in etwa einem Drittel der Dicke entsprachen und etwa viermal gleichmäßiger waren als die Oxydschicht in den Rillen.
• Ein zweites Gießrad, das ähnlich dem oben beschriebenen ist, ist benutzt worden, um eine Anzahl von Betriebsläufen durchzuführen, um direkt gegossenes Aluininiumband der Legierung 3105 zu erzeugen. In einem solchen Betriebslauf wurde eine beheizte Oberwalze in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall auf der oberen Oberfläche des Bandes positioniert, das aus dem Zwischengefäß heraustrat, und eine mit Siliziumkarbid imprägnierte Nylonbürste des oben beschriebenen Typus wurde benutzt, um die Kühloberfläche leicht zu polieren. Wenn die Verfahrensparameter im Gleichgewicht waren, das heißt die Fließrate des geschmolzenen Metalls aus dem Zwischengefäß, die Rotationsgeschwindigkeit des Gießrades und die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Walze stabilisiert waren, wurde das System betrieben, um kontinuierlich 2.268 kg (5000 pounds) eines 762 mm (30 inch) breiten Bandes in einer Zeit von 18,5 Minuten zu erzeugen. Das Band hatte eine im wesentlichen gleichförmige Dicke im Querprofil und sowohl die obere als auch die untere Oberfläche des Bandes wurden als von kommerziell verwertbarer Qualität befunden.
• Proben aus dem gerade beschriebenen gegossenen Band wurden versmessen, um die Abweichungen im Bandprofil zu bestimmen, das heißt Abweichungen in der Banddicke transversal über die Bandbreite, und im Bandformat, das heißt Variationen in der Dicke über die Länge des Bandes. Profilmessungen wurden in Abständen von 50,8 mm (2 inch) über das Band vorgenommen und zeigten eine Abweichung von nur + /-0,05 mm (0,002 inch) und von der mittleren Banddicke von etwa 1,07 mm (0,042 inch). Die Formatmessungen wurden im Abstand von 308 mm (1 foot) genommen und zeigten ebenfalls eine Abweichung der Dicke von einem Mittelwert von nur etwa 0,05 mm (0,002 inch). Die Gießgeschwindigkeit während dieses Betriebslaufes variierte von 76,2 bis 62,5 is Metern (250 bis 205 feet) pro Minute. Annähernd eine Hälfte des hergestellten Bundes von Band der Aluminiumlegierung 3105 wurde gespalten, um von jeder Seite 25,4 mm ( 1 inch) des Bandes zu entnehmen, und dann in einem Kaltwalzwerk bei Geschwindigkeiten bis zu 152,4 Metern (500 feet) pro Minute gewalzt.
• Während speziell Bezug genommen worden ist auf das Gießen von Aluminiumiegierungen auf einer stählernen Gießoberfläche, sollte es offensichtlich sein, daß das Gießen anderer Metalle und Legierungen Oxydschichten produzieren wird, die unterschiedliche Charakteristiken haben. In ähnlicher Weise werden natürliche Oxyde, die auf der Kühloberfläche gebildet werden und aus anderen Metallen wie Kupfer oder Aluminium bestehen, andere Bürst- und Poliertechniken erfordern als die auf einer stählernen Kühlfläche gebildeten. Weiterhin können unterschiedliche natürliche Oxydschichten und Substrate mehr oder weniger abrasive Bürsten- und Poliermaterialien benötigen, um die gewünschte gleichförmige Oxydzwischenschicht zu erhalten. Entsprechend sollte es offensichtlich sein, daß - während eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung offenbart und im Detail beschrieben wurde - zahlreiche Abänderungen gemacht werden können und es sollte verstanden werden, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr alle Änderungen dazu beinhaltet, die dem Durchschnittsfachmann ersichtlich sind und die sich innerhalb des Gegenstandes der Ansprüche befinden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Direktgießen von geschmolzenem Metall (20) in Band (16), aufweisend:

Bereitstellen, einer Schmelze (20) des zu gießenden Metalls,

Bereitstellen einer kontinuierlich angetriebenen Kühloberfläche (14) aus Metall,

Fließenlassen einer Schicht der Schmelze auf die sich bewegende Kühloberfläche (14) aus Metall und Abziehen von Wärme aus der Schmelzschicht durch die Kühloberfläche (14), um diese zu erstarren und die erstarrende Schmelzschicht zeitweise an der Kühloberfläche (14) anhaften und die erstarrte Schicht schrumpfen zu lassen und sie zu veranlassen, sich von der Kühloberfläche (14) abzulösen, und Abziehen der abgelösten erstarrten Schicht als kontinuierliches Metallband (16),

gekennzeichnet durch

Bildung einer natürlichen Oxydzwischenschicht zwischen der Schmelzschicht und der Kühloberfläche (14) durch Ermöglichung der Entwicklung einer natürlichen Oxydschicht auf der Oberfläche der Kühloberfläche (14) aus Metall als Ergebnis, daß sie der Wärme aus der Schmelze (20) und der Atmosphäre ausgesetzt wird, und Aufrechterhaltung der natürlichen Oxydzwischenschicht in einer glatten Schicht, die vollständig den Bereich der Kühloberfläche (14) bedeckt, der durch die Schmelze (20) berührt wird, indem die natürliche Oxydschicht kontinuierlich mit einem angetriebenen Bürstenelement im wesentlichen während des gesamten Bandgießbetriebes in Berührung gebracht wird, um die natürliche Oxydzwischenschicht nach dem Ablösen des Metallbandes (16) zu polieren, wobei das Polieren derart gestaltet wird, daß es nur den äußeren Bereich der gebildeten natürlichen Oxydschicht entfernt, während eine glatte, kontinuierlich gepackte Schicht aus natürlichem Oxyd belassen wird, die fest an der Kühloberfläche (14) anhaftet, um die glatte natürliche Oxydzwischenschicht zu schaffen, wobei Abrieb der Kühloberfläche (14) aus Metall vermieden wird, wobei die Schicht aus natürlichem Oxyd von im wesentlichen gleichförmiger Dicke über die Breite der Kühloberfläche (14) ist und in dieser im wesentlichen gleichförmigen Dicke im wesentlichen während des gesamten Gießvorgangs aufrechterhalten wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Bürstenelement eine angetriebene, sich drehende Bürste (60) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Adjustierens der Position dieser sich drehenden Bürste (60) in Bezug auf die Kühloberfläche (14) beinhaltet, um dadurch die Berührung zwischen der sich drehenden Bürste (60) und der Oxydschicht zu verändern, um die Dicke dieser natürlichen Oxydzwischenschicht zu steuern.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, worin die angetriebene, sich drehende Bürste (60) eine Bürste aufweist, die Borsten (62) hat, die aus einem synthetischem Kunstharz-Material hergestellt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Borsten (62) mit einem fein verteilten abrasiven Material imprägniert sind.

5. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Borsten (62) Nylonborsten sind, die mit Siliziumkarbid imprägniert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend den Schritt der Veränderung der Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Bürste (60), um dadurch die Dicke der Oxydschicht zu steuern.

7. Verfahren nach Anspruch 2, worin die sich drehende Bürste (60) eine Bürste aufweist, die Borsten (62) aus natürlichen Fasern hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Borsten (62) aus natürlichen Fasern Roßhaar aufweisen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Kühloberfläche (14) aus Metall die äußere Oberfläche einer zylindrischen, innen gekühlten Gießtrommel (12) aus Metall aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin das zu gießende geschmolzene Metall (20) Aluminium ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin der Schritt des Berührens und Polierens der Kühloberfläche (14) aus Metall das Erfassen der natürlichen Oxyde auf der Kühloberfläche (14) mit einer angetriebenen sich drehenden Bürste (60) aufweist, die Fasern (62) aus synthetischem Kunstharz hat, die mit einem feinverteilten abrasiven Material imprägniert sind, wobei die Bürste (60) wirkungsvoll ist, lose Oxydpartikel von der Oxydschicht zu entfernen, ohne die dichte Oxydschicht zu entfernen, wodurch Abrieb der Kühloberfläche (14) aus Metall vermieden wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend den Schritt der Adjustierung der Position der sich drehenden Bürste (60) in Bezug auf die Kühloberfläche (14), um dadurch die Dicke der natürlichen Oxydzwischenschicht zu steuern.

13. Verfahren nach Anspruch 11, worin die Borsten (62) mit Siliziumkarbid imprägnierte Nylonborsten sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend den Schritt der Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit der sich drehenden Bürste (60), um dadurch die Dicke der Oxydschicht zu steuern.

15. Verfahren nach Anspruch 10, worin die sich drehende Bürste (60) eine Bürste mit Borsten (62) aus natürlichen Fasern hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, außerdem aufweisend den Schritt der Adjustierung der Position der sich drehenden Bürste (60) in Bezug auf die Kühloberfläche (14), um dadurch die Dicke der natürlichen Oxydzwischenschicht zu steuern.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Borsten (62) aus natürlichen Fasern Roßhaar aufweisen.