DE4136542A1 - Hochfrequenzerwaermung endloser baender in einer stranggussvorrichtung - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Technik des Stranggießens und insbesondere auf die Hochfrequenzerwärmung endloser flexib­ ler Gurte bzw. Bänder bzw. Treibriemen zum Gießen (nachfolgend als Bänder bezeichnet) bei einer Stranggußvorrichtung.

Die Erfindung ist besonders für Hochfrequenzerwärmungsvorrich­ tungen anwendbar, die zum Vorwärmen der endlosen Bänder der Stranggußvorrichtung verwendet werden, die geschmolzenes Metall gießt, und die Erfindung wird unter besonderer Bezugnahme auf diese Vorrichtung beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in einem breiteren Umfang angewendet und auf anderen Gebieten und bei anderen Anwendungszwecken vorteilhaft eingesetzt werden.

Es ist bei einer Vorrichtung zum Strangggießen einer Metall­ schmelze bekannt, daß mindestens zwei endlose flexible Bänder, die aus einem haltbaren Material, wie unlegiertem Stahl be­ stehen, auf Riemenscheibensätzen befestigt sind, so daß sich die vorderen Oberflächen der beiden Bänder in einem gegenüber­ stehenden Verhältnis befinden. Es ist außerdem bekannt, daß an den Außenkanten der vorderen Oberflächen von zumindest einem der endlosen Bänder ein Paar Sperrblöcke (dam blocks) angeordnet werden kann. Diese Sperrblöcke und die endlosen Bänder sind so angeordnet, daß sie den Gießbereich bilden. Eine Metallschmelze wird dem Gießbereich zugeführt, so daß die Metallschmelze in Abhängigkeit von den Abmessungen des Gießbereichs zu Metall mit veränderlicher Breite und veränderlichem Rauminhalt gegossen wird. Der Gießbereich besteht aus einer Gießzone, in der das Metall in geschmolzener Form ankommt, und einer Abkühlzone, in der das Metall verfestigt wird.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Zufuhr von Wärme zu den endlo­ sen flexiblen Gießbändern bewirkt, daß sich diese Bänder entlang ihrer Breite ausdehnen. Wenn diese Erwärmung der Bänder dadurch auftritt, daß diese Bänder mit der Metallschmelze in Kontakt kommen, ist die auf diese Bänder angewendete Temperatur unregel­ mäßig und ungleichmäßig. Diese ungeregelte Wärmeanwendung be­ wirkt, daß sich die Bänder in ungleichmäßiger ungeregelter Weise ausdehnen und dies führt zu Deformierungen des gegossenen Metalls. Um diese unerwünschten Wirkungen dieser ungeregelten Erwärmung zu beseitigen, wurden Verfahren zur Wärmeübertragung auf die Bänder entwickelt, ehe diese Bänder den Gießbereich be­ treten. Diese Vorwärmung der Bänder bewirkt ein gleichmäßigeres Gießen des Metalls, da die Deformierung der Bänder wegfällt.

Verschiedene Typen von Stranggußvorrichtungen und -verfahren, die das Vorwärmen der Bänder anwenden, wurden vorgeschlagen und in der Stranggußindustrie mit unterschiedlichem Erfolgsgrad an­ gewendet. Hazelett et al. 39 37 270 setzt zum Beispiel Infra­ rotheizvorrichtungen ein, die in einem geschlossenen Bereich auf die Gießoberflächen der Bänder gerichtet sind. Diese Entgegen­ haltung wendet auch die Erwärmung durch ein heißes Fluid, wie Dampf, an, wobei dieses heiße Fluid in tiefe Nuten in der Quetschwalze oder den Riemenscheiben unterhalb der hinteren Oberfläche der Gießbänder gerichtet wird. Diese Verfahren werden bei Doppelgurt-Gießvorrichtungen angewendet, wenn die Metall­ schmelze entweder durch einen offenen Behälter, einen ge­ schlossenen Behälter eingesetzt oder durch Einspritzen zugeführt wird.

Hazelett et al. 45 37 243 und die UK-Patentanmeldung GB 20 85 779 A verwendeten ebenfalls Dampf, um die endlosen Gießbänder vorzuwärmen. Diese Entgegenhaltungen beschreiben Gießmaschinen, die eine Vorrichtung zum Vorwärmen des Gießbandes mit Dampf um­ fassen, die nahe vor dem Einlaß in die Gießzone angeordnet ist, indem eine Umhüllung um die Dampfzufuhrleitungen vorgesehen ist, die die Dampfauslaßdüsen aufweisen. Diese Leitungen sind in sehr tiefen Umfangsnuten in der Eingangsriemenscheibe oder der Quetschwalze angeordnet, die das Gießband in die Eingangsseite der Gießzone bewegen. Diese Umfangsnuten der Eingangsriemen­ scheibe oder der Quetschwalze nehmen auch eine Umhüllung um die Zufuhrleitungen für das flüssige Kühlmittel auf, um das Gießband in der Abkühlzone abzukühlen.

Wenn die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Vorwärmen der Gießbänder in einer Stranggußvorrichtung angewendet werden, be­ stehen jedoch verschiedenen Probleme. Damit das Vorwärmen der Bänder wirksam ist, muß eine bestimmte Temperatur erreicht wer­ den. Wenn das Dampfverfahren angewendet wird, begrenzen ver­ schiedene praktische Interessen den Temperaturanstieg für den Dampf. In vorhandenen Gießsystemen lag diese Temperatur im Bereich von 180° bis 200°F (82,2°-93,3°C). Somit ist der Dampf keine praktische Lösung für bestimmte Metalle, bei denen es er­ forderlich ist, die Bänder auf höhere Temperaturen vorzuwärmen.

Wenn Infrarot angewendet wird, um die Bänder auf die gewünschte Temperatur vorzuwärmen, müssen diese Bänder in ausgedehnten Bereichen der Bandoberflächen über beträchtliche Zeiträume vor­ gewärmt werden. Folglich nehmen die Heizanlagen, die zum Erwärmen der Bänder auf die erwünschten Werte erforderlich sind, einen beträchtlichen physikalischen Raum innerhalb der Gießvorrichtung ein. Da die Gießvorrichtung eine sehr kompakte Vorrichtung ist, insbesondere an der Eingangsstelle für die Metallschmelze, ruft der Bedarf nach einem beträchtlichen Volumen der Infrarotheizvorrichtungen technische und Konstruk­ tionsprobleme hervor, um diesen verfügbaren Raum bereitzu­ stellen.

Sowohl die Heizvorrichtungen mit Dampf als auch mit Infrarot zeigen eine Inkonsistenz bei der Wärmeübertragung auf die vor­ handenen Bänder. Wenn zum Beispiel ein Infrarotheizsystem ange­ wendet wird, werden individuelle Heizanlagen eingesetzt, wodurch die Sicherheit abnimmt, daß eine geregelte Wärmeübertragung auf die Bänder stattfindet. Wenn eine Flammen-Infrarotheizvorrich­ tung (flame infra red heating device) angewendet wird, können ungenaue Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffs Flammen her­ vorrufen, die aus dem Brennergehäuse austreten und die endlosen Bänder anbrennen, wodurch ihre Oberfläche zerstört wird.

Die vorliegende Erfindung betrachtet eine neue und verbesserte Vorrichtung und ein neues und verbessertes Verfahren, das alle oben genannten Probleme und weitere überwindet. Diese Vor­ richtung liefert eine neue Stranggußvorrichtung mit einem Heiz­ system zum Vorwärmen der flexiblen endlosen Gießbänder, deren Gestaltung einfach ist, die einen begrenzten physikalischen Raumbedarf aufweist, die für den Hersteller ökonomisch ist, die einer Vielzahl von Abmessungsmerkmalen angepaßt werden kann, de­ ren Betrieb robust und zuverlässig ist, und die eine verbesserte gleichmäßige Wärmeübertragung in einer im wesentlichen soforti­ gen Weise in einem begrenzten physikalischen Bereich liefert, so daß eine gleichmäßige Ausdehnung auftritt, die wiederum zu einem besseren gleichmäßigen Gießen des Metalls führt.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Stranggießen einer Metallschmelze geschaffen, die Riemenscheiben mit ersten und zweiten endlosen Gießbändern umfaßt, die darauf befestigt sind. Jedes dieser endlosen Bänder ist so angeordnet, daß die vorderen Oberflächen der endlosen Bänder den vorderen Oberflächen der anderen endlosen Bänder gegenüberstehen.

Außerdem umfaßt sie ein Paar Sperrblöcke, die auf den entgegen­ gesetzten Außenkanten der vorderen Oberfläche eines der ersten oder zweiten endlosen Bänder angeordnet sind. Dieses Paar der Sperrblöcke ist so angeordnet, daß die vorderen Oberflächen der ersten und zweiten endlosen Bänder und das Paar der Sperrblöcke den Gießbereich definieren. Dieser Gießbereich umfaßt eine Gießzone, in der das Metall in geschmolzener Form bereitgestellt wird, und eine Abkühlzone zum Verfestigen des Metalls. Eine Vorrichtung zur Zufuhr der Metallschmelze ist angeordnet, um die Metallschmelze am Beginn der Gießzone zuzuführen. Ein Motor oder eine andere Kraft dreht die Riemenscheiben, die wiederum die darauf befestigten ersten und zweiten endlosen Bänder und das Paar der Sperrblöcke bewegen, so daß das dem Gießbereich zuge­ führte Metall kontinuierlich weiterbefördert wird. Erste und zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen zur Hochfrequenzer­ wärmung der ersten und zweiten endlosen Bänder vor der Ein­ führung der Metallschmelze in den Gießbereich sind in großer Nähe zu den endlosen Bändern entlang eines Teils des Umfanges ausgewählter Riemenscheiben angeordnet.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Hochfrequenzerwärmungssystem zur Verwendung in einer Strang­ gußvorrichtung für eine Metallschmelze geschaffen. Dieses Hoch­ frequenzerwärmungssystem umfaßt eine erste Hochfrequenzerwär­ mungsvorrichtung, die wirksam mit der vorderen Oberfläche des ersten endlosen Bandes verbunden ist. Diese erste Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung umfaßt einen hohlen Leiter mit einem ersten und einem zweiten Schenkel, um den Strom auf seiner Außenoberfläche zu leiten. Ein Stromanschlußteil leitet den Strom von der Stromquelle zum Leiter. Eine zweite Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung ist ebenfalls in wirksamer Verbindung mit der vorderen Oberfläche des zweiten endlosen Bandes angeordnet. Diese zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung hat einen identischen Aufbau wie die erste Hochfrequenzerwärmungs­ vorrichtung. Die erste und zweite Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtung sind so angeordnet, um die vorderen Oberflächen des ersten und zweiten endlosen Bandes durch Hochfrequenz zu erwärmen, ehe die Bänder die Metallschmelze aufnehmen. Diese Hochfrequenzwärme wird im ersten und zweiten endlosen Band erzeugt, indem diese Bänder sehr nahe an den Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtungen angeordnet werden, so daß die endlosen Bänder als Masse für die Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen wirken.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Stranggießen einer Metallschmelze geschaffen. Ein erstes endloses Band, das auf zumindest zwei Riemenscheiben be­ festigt ist, wird gedreht. Ein zweites endloses Band, das auf zumindest zwei Riemenscheiben angebracht ist, wird ebenfalls ge­ dreht. Diese Bänder sind so befestigt, daß die vordere Oberfläche des zweiten endlosen Bandes der vorderen Oberfläche des ersten endlosen Bandes gegenübersteht. Ein Paar Sperrblöcke, die in wirksamer Verbindung mit den entgegengesetzten Außenkanten der vorderen Oberfläche von zumindest einem der er­ sten und zweiten endlosen Bänder angeordnet sind, werden so ge­ dreht, daß die Rotation des ersten und zweiten Bandes und der Sperrblöcke einen definierten Gießbereich schaffen. Dieser Gießbereich ist so angeordnet, daß er eine Gießzone zur Aufnahme der Metallschmelze und eine Abkühlzone zur Verfestigung des Metalls umfaßt. Die Metallschmelze wird dem vorderen Abschnitt der Gießzone zugeführt. Das erste und zweite endlose Band werden mit der ersten und zweiten Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung er­ wärmt, indem die Bänder in große Nähe zu den Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtungen rotieren. Dies erfolgt, ehe die Metallschmelze der Gießzone zugeführt wird, wobei diese Hochfrequenzwärme bewirkt, daß sich die Bänder vor der Aufnahme der Metallschmelze geregelt ausdehnen.

Ein durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung erhaltener Vorteil ist die Möglichkeit der unabhängigen sofortigen Lieferung von Wärme mit der gewünschten Temperatur für jedes der sich bewegenden Bänder, sobald die Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtungen mit Energie versorgt werden.

Ein weiterer Vorteil aus der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, eine hohe gleichmäßige Wärme innerhalb eines be­ grenzten Bereiches zu übertragen. Somit kann die vorliegende Erfindung innerhalb eines begrenzten physikalischen Raums stark konzentrierte Energiemengen in die Bänder einführen, um bestän­ dige Gießbereiche zu schaffen, so daß ein gleichmäßigeres Gießen möglich wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die wirksame Ausnutzung des Raumes aufgrund der Möglichkeit, die Wärmeenergie in einem kleinen Bereich auf die Bänder zu übertragen. Dies sorgt dafür, daß die Heizelemente weniger Raum einnehmen, die für die Erwärmung der Bänder auf die gewünschten Temperaturwerte erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Bänder und die Einstellung der Wärmemenge, die von den Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen erzeugt wird, es ist somit möglich, leicht den Punkt im Gießbereich einzustellen, bei dem die Verfestigung der Metallschmelze auftritt.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform dieser Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, die beide Seiten der Anordnung des endlosen Bandes zeigt,

Fig. 3a und 3b teilweise Seitenansichten der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 4a und 4b schematische Darstellungen der Bänder und ihres Temperaturprofils, die nicht vorgewärmt bzw. vorge­ wärmt wurden,

Fig. 5a und 5b Schnittansichten der beiden Proben des gegos­ senen Metalls,

Fig. 6 eine Draufsicht einer Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht, die den äußeren Schenkel der Fig. 6 zeigt,

Fig. 8a eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 8b eine vordere Perspektivansicht der Fig. 7a.

Fig. 1 zeigt die Stranggußvorrichtung A zum Gießen einer Metallschmelze. Das Zufuhrsystem B führt der Strangguß­ vorrichtung A die Metallschmelze zu. Die Stranggußvorrichtung A umfaßt ein erstes endloses flexibles Band 10 und ein entsprechendes zweites endloses flexibles Band 12. In einer Ausführungsform bestehen diese Bänder aus unlegiertem Stahl. Diese Bänder sind auf Riemenscheiben 14 befestigt. Fig. 2 zeigt die Art und Weise, in der die Bänder 10 und 12 in einem Beförde­ rungssystem vom endlosen Typ auf den Riemenscheiben 14 angebracht sind. Die Bänder 10 und 12 sind jeweils um zumindest zwei Riemenscheiben 14 gewickelt und daran befestigt, der zweite Satz der Riemenscheiben 14 ist in Fig. 2 gezeigt. Wie es in Fig. 2 ebenfalls gezeigt ist, sind zusätzliche stützende Rie­ menscheiben oder Walzen 16 innerhalb der Stranggußvorrichtung vorgesehen, um die Bänder 10 und 12 zu halten.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Paar Sperrblöcke 18 und 20 angeordnet, die sich entlang der Außenkante des endlosen Bandes 12 bewegen. Die Höhe dieser Sperrblöcke ist der bestimmende Faktor für die Ausbildung der Dicke des gegossenen Metallbandes.

Die vorderen Oberflächen 10a und 12a der endlosen Bänder 10 und 12 sind so angeordnet, daß sie einander gegenüberstehen, wenn sie auf den Riemenscheiben 14 laufen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Grenzen des Gießbereiches 22 werden vom räumlichen Verhältnis der Bänder 10 und 12 und der Sperrblöcke 18 und 20 festgelegt.

Ein Motor, nicht gezeigt, dreht die Riemenscheiben 14, die wie­ derum die endlosen Bänder 10 und 12 gleichzeitig mit den Sperrblöcken 18 und 20 bewegen. Dies ermöglicht eine kontinuier­ liche Bewegung des zu gießenden Metalls durch den Gießbereich 22 und die Betätigung der Stranggußvorrichtung A. Wenn sich die Bänder um die Riemenscheiben 14 drehen, werden sie durch die Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen 24 und 26 in einem Abschnitt dieser Drehung erwärmt. Die Heizvorrichtungen 24 und 26 weisen einen U-förmigen Aufbau auf, wie es in Fig. 5 deutlicher gezeigt ist.

Die Parameter des Gießbereiches 22 umfassen das Paar der Sperrblöcke 18 und 20 für die Gießbreite. Der Raum zwischen dem ersten endlosen Band 10 und dem zweiten endlosen Band 12 und die Höhe der Sperrblöcke 19, 20 bildet den Rauminhalt oder die Dicke des zu formenden Metalls. Wie es in den Fig. 3a und 3b ge­ zeigt ist, ist es möglich, den Rauminhalt oder die Tiefe des Stranggußmetalls einzustellen, indem der Raum zwischen den Riemenscheiben 14 eingestellt wird, auf denen die Bänder befe­ stigt sind. Diese Einstellung ermöglicht den Einsatz von Sperrblöcken unterschiedlicher Höhe. Diese Veränderungen ermög­ lichen es, daß eine einzelne Maschine Metall mit unterschiedli­ chem Rauminhalt gießen kann.

Wenn die Metallschmelze im Gießbereich 22 ankommt, wird den Rückseiten der endlosen Bänder 10 und 12 ein Kühlfluid, wie Wasser zugeführt (nicht gezeigt). Dieses Wasser zieht die Wärme von den endlosen Bändern ab, wodurch die Temperatur des Metalls verringert wird, womit eine Verfestigung der Metallschmelze her­ vorgerufen wird.

Die den Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen 24 und 26 zugeführte Leistung kann in Abhängigkeit vom Schmelzpunkt des gegossenen Metalls, vom Rauminhalt des Metalls und von der Geschwindigkeit der Bänder verändert werden.

Wenn zum Beispiel die Bänder mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, kann den Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen 24 und 26 mehr Strom zugeführt werden, wodurch die auf die endlosen Bänder übertragene Wärmemenge ansteigt. Obwohl sich die Bänder schnel­ ler drehen und folglich den Heizvorrichtungen kürzere Zeit aus­ gesetzt sind, kann folglich trotzdem in den Bändern eine kon­ stante Temperatur hervorgerufen werden.

Die Möglichkeit der Einstellung sowohl der Geschwindigkeit der Bänder als auch der von den Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen 24, 26 erzeugten Temperatur liefert ebenfalls den Vorteil, daß der Punkt, bei dem die Verfestigung der Metallschmelze im Gießbereich auftritt, auf einfache Weise eingestellt werden kann. Durch Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit und der Temperatur kann insbesondere die Position, an der die Verfestigung stattfindet, entweder näher zu den Riemenscheiben 14 der Fig. 1 oder weiter von diesen weg verschoben werden. In Abhängigkeit vom gegossenen Metalltyp kann die Anordnung dieses Verfestigungspunktes die Qualität des gegossenen Metalls und die Wirksamkeit dieses Systems verbessern.

Diese Darlegung ist nur ein beispielsweiser Zusammenhang der Gründe, um die den Heizvorrichtungen 24 und 26 zugeführte Energie zu variieren. Viele andere Faktoren erfordern eine Veränderung der Leistung für die Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtungen, dies hängt von der eigenständigen Situation ab.

Der Einsatz der Hochfrequenzerwärmung zum Vorwärmen der Bänder führt folgerichtig zu sehr gut regelbaren Temperaturen. In eini­ gen Fällen ist es erwünscht, die Temperatur an den Kanten der Bänder stärker zu erhöhen als in der Mitte der Bänder oder umge­ kehrt. Dies kann durch Anwendung der Hochfrequenzerwärmung er­ folgen.

Die Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen 24 und 26 in dieser Ausführungsform sind ein Induktoraufbau vom Diagonalfluß-Typ und sind in großer Nähe zu den Riemenscheiben, die am Einlaß des Gießbereiches 22 angeordnet sind, und in einem engen Verhältnis zu den Bändern 10 bzw. 12 angeordnet. Die Hochfrequenzer­ wärmungsvorrichtungen 24 und 26 werden angewendet, um die Bänder 10 und 12 vorzuwärmen, ehe sie den Gießbereich 22 betreten. Wenn diese Bänder mit hohen Temperaturen in Berührung kommen, zeigen sie Ausdehnungsmerkmale. Wenn diese Bänder vor dem Kontakt mit der Metallschmelze nicht auf eine geeignete Temperatur vorgewärmt werden, werden sich die Bänder 10 und 12 zu diesem Zeitpunkt auf unbekannte Weise ausdehnen.

Fig. 4a zeigt die typische Art und Weise, in der eine solche Ausdehnung auftreten kann, wenn das Band nicht korrekt vorge­ wärmt wurde.

Insbesondere Fig. 4a zeigt eine Situation, in der aufgrund von ungenauem Vorwärmen der Außenkanten des Bandes 10 eine diagonale Verzerrung 23 erfolgt. Wie es durch das diagonale Tempera­ turprofil 25 des Bandes gezeigt ist, werden die Außenkanten des Bandes 10 nicht auf eine Temperatur gebracht, die der im inneren Abschnitt des Bandes 10 äquivalent ist. Fig. 4b ist ein Beispiel eines Bandes, das korrekt vorgewärmt wurde. Wie es das diagonale Temperaturprofil 25 des Bandes zeigt, wurden die Außenkanten auf eine Temperatur gebracht, die sogar höher als die des Restes des Bandes ist. Dieses Erwärmungsverfahren beseitigt die Probleme der diagonalen Verzerrung von Fig. 4a.

Wenn ein inkorrektes Erwärmen der Bänder auftritt, werden beim Gießen unerwünschte Einflüsse erhalten. Fig. 5a zeigt ein Beispiel eines möglichen Querschnitts, wenn die Gießbänder 10 und 12 vor dem Kontakt mit der Metallschmelze nicht vorgewärmt wurden. Aufgrund der Ausdehnung tritt zu diesem Zeitpunkt eine Wölbung und eine diagonale Verzerrung auf. Wenn die Bänder je­ doch auf eine geeignete Temperatur vorgewärmt wurden, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, haben sie sich bereits ausgedehnt, ehe sie mit der Metallschmelze in Kontakt kommen, was zu einem gleich­ mäßigeren Gießen führt. In einem Beispiel zum Gießen von Aluminium, das einen Schmelzpunkt von etwa 1300°F (749°C) auf- weist, werden die Bänder auf 200-400°F (93,3-204°C) vorgewärmt.

Fig. 6 stellt eine Draufsicht der Hochfrequenzerwärmungsvorrich­ tung 24 dar. Die Erläuterung für die Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtung 24 ist auch auf die Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung 26 anwendbar. Diese Erwärmungsvorrichtungen 24, 26 sind in einem U-förmigen Aufbau konstruiert, der zwei Schenkel 28a, 28b aufweist, wobei jeder dieser Schenkel auf einem ausgewählten Betrag seiner Länge Laminierungen aufweist. Bei der Befestigung der Erwärmungsvorrichtungen werden beide Schenkel 28a, 28b direkt neben den vorderen Oberflächen der entsprechenden Bänder 10, 12 angeordnet. Die Laminierungen und die Anordnung der Erwärmungsvorrichtungen 24, 26 sorgen für eine verbesserte Integrität des durch die Erwärmungsvorrichtungen fließenden Stromes und minimieren die Möglichkeit der Bildung äußerer Ströme. Diese äußeren Ströme könnten zu einer Überbrückung und Funkenbildung zwischen den Erwärmungsvorrichtungen 24, 26 und den Riemenscheiben 14 führen.

Die Spule der Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung 24 besteht aus einem rechtwinkligen Leiter 30, vorzugsweise aus Kupfer. Die Spule besteht aus zwei Schenkeln 30a und 30b, die in einer im allgemeinen U-förmigen Gestalt aufgebaut sind. Bei einer typi­ schen Ausführung wird die Spule in einem Gießsystem mit den fol­ genden Parametern verwendet.

Die Bänder bestehen aus unlegiertem Stahl mit einer spezifischen Wärme (C) von 0,15 kWs/#°F (0,15 kJ/#°C), (wobei kWs Kilo­ wattsekunden ist; # der erwärmte Abschnitt der Bänder und °F (°C) die Temperatur in Fahrenheit (in Celcius) ist). Die Dichte (S) der Bänder aus unlegiertem Stahl beträgt 0,284 #/IN³ (wobei #/IN³ die Dichte der Bänder ist) . Die Dicke (A) der Bänder be­ trägt 0,050′′ (1,27 mm) und die Breite (W) der Bänder beträgt 24′′ (61 cm). Die Geschwindigkeit (V), mit der sich die Bänder dre­ hen, beträgt 24 ft/Min. (7,3 m/Min.). Die Breite (B) des zu gießenden Metalls (Aluminium) beträgt 12′′ (30,5 cm) und die Dicke (THK) des zu gießenden Metalls (Aluminium) beträgt 0,625′′ (15,9 mm), um einen resultierenden Temperaturanstieg (Δt) von etwa 70 bis 400°F (21,1 bis 204°C) zu erhalten. Die Spule wird so gestaltet, daß sie nominell 165 V, 3700 A, 150 kW (150 kJ) bei einer Frequenz von 3000 Hz (3000 s^-1) aufnimmt.

Es ist klar, daß diese Darstellung nur ein typisches Beispiel davon ist, wie das spezifische System funktionieren könnte, um das gegenseitige Verhältnis der betreffenden zahlreichen Pa­ rameter zu zeigen, die zur Bestimmung einer korrekten Anwendung des Gießsystems gehören.

Eine regelbare elektrische Eingabe 29 ist durch die Strom­ verbindungen 32 und 34 mit dem Leiter 30 verbunden. Der von der regelbaren elektrischen Eingabe 30 zugeführte Strom bewegt sich auf der Außenseite des Leiters 30.

Um die Temperatur der Leiterspule 30 während des Verfahrens zu verringern, wird durch den Einlaß 38 eine Flüssigkeit, vorzugs­ weise Wasser, in das Innere der Leiterspule 30 eingeführt.

Dieses Wasser zirkuliert durch das Innere des Leiters 30, um die Integrität des Leiters aufrecht zu erhalten, wenn sich die Temperatur des Leiters dadurch erhöht, daß er als Hoch­ frequenzerwärmungsvorrichtung verwendet wird. Das Wasser verläßt den zweischenkligen Leiter 30 durch den Ausgang 40.

Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, sind an die Hochfrequenzer­ wärmungsvorrichtung Klammern 46 angebracht, die zur Befestigung der Erwärmungsvorrichtung innerhalb der Stranggußvorrichtung A beitragen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung 24 werden etwa 13 Gallon/Min. (57,27 dm³/Min.) durch die Kühleinrichtung 40 in den Leiter eingeführt.

Durch Anwendung der Hochfrequenzerwärmungstechniken zur Erwär­ mung der endlosen Gießbänder 10 und 12 wird die Fläche, in der die Bänder auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden müssen, auf die Breite der Hochfrequenzerwärmungselemente reduziert. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt dieser Abstand weniger als 12 inch (30,5 cm). Durch Minimierung der benötigten Fläche zur Erwärmung der Bänder können die Abstände zwischen den Erwärmungsvorrichtungen und dem Punkt, an dem die Bänder den Gießbereich betreten, verringert werden, was dazu beiträgt, die in den Bändern 10 und 12 induzierte Wärme aufrecht zu erhalten.

Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird der in Fig. 1 gezeig­ te Induktoraufbau 24 mit Diagonalfluß durch eine Hochfrequenz­ erwärmungsspule 50 vom Solenoid-Typ ersetzt. Eine zweite Hoch­ frequenzerwärmungsspule vom Solenoid-Typ (nicht gezeigt) ist in dieser Ausführungsform ebenfalls enthalten, um den Induktorauf­ bau 26 der Fig. 1 zu ersetzen. Ähnlich wie in der Darstellung der Fig. 1 wird die Wärme in den endlosen Bändern 10 und 12 erzeugt, wenn diese Bänder durch die aktivierte Erwärmungs­ vorrichtung 50 vom Solenoid-Typ und die zweite nicht gezeigte Solenoid-Erwärmungsvorrichtung laufen. Folglich wirken diese Bänder als Masse für die Erwärmungsspule. Eine Vorderansicht dieser Ausführungsform ist in Fig. 8b gezeigt.

Ein Vorteil dieser Erfindung besteht in der ökonomischen Ausnutzung des Raums innerhalb des Gießsystems zum Erwärmen der Bänder. Die Hochfrequenzerwärmung der Bänder wird in einem klei­ neren Raum durchgeführt, als es bisher möglich war, wodurch Stranggußvorrichtungen dieses Typs leichter konstruiert und ge­ baut werden können. Die resultierende erhöhte Dichte der Wärme für die Bänder liefert eine verbesserte Steuerung und führt zu einem verbesserten Gießen des Metalls.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die eine praktische Erhöhung der Temperatur der endlosen Gießbänder auf Werte von 200°F (93,3°C) und darüber in einfacher wirksamer Weise ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht in der Qualitätsregelung der gleichmäßigen Erwärmung für die endlosen Bänder. Diese gleichmäßige Erwärmung, die durch Hochfrequenzer­ wärmungstechniken zugeführt wird, sorgt für eine gleichmäßige Ausdehnung der Bänder, was wiederum folgerichtig für ein gleichmäßiges Gießen der Metallschmelze sorgt.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Stranggießen einer Metallschmelze, ge­ kennzeichnet durch:
Riemenscheiben (14);
ein erstes und ein zweites endloses Band (10, 12), die auf den Riemenscheiben befestigt sind, wobei die vordere Oberfläche des ersten endlosen Bandes der vorderen Ober­ fläche des zweiten endlosen Bandes gegenübersteht;
ein Paar Sperrblöcke (18, 20), die auf den entgegengesetz­ ten Außenkanten der vorderen Oberfläche von zumindest einem der ersten und zweiten endlosen Bänder angeordnet sind, so daß die vorderen Oberflächen des ersten und zweiten Bandes und das Paar der Sperrblöcke den Gießbereich (22) definie­ ren;
eine Einrichtung (B) zur Zufuhr der Metallschmelze zum Gießbereich (22);
einen Motor zum Drehen der Riemenscheiben (14), die wie­ derum das darauf befestigte erste und zweite endlose Band und das Paar Sperrblöcke bewegen; und
eine erste und eine zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrich­ tung (24, 26) zur Hochfrequenzerwärmung des ersten und zweiten endlosen Bandes vor der Einführung der Metall­ schmelze in den Gießbereich, wobei die erste Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtung in enger Verbindung mit dem ersten endlosen Band und die zweite Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtung in enger Verbindung mit dem zweiten endlosen Band angebracht sind, wodurch das erste und zweite Band während der Drehung der Bänder in großer Nähe zur ersten und zweiten Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung einer Hochfre­ quenzerwärmung unterzogen werden, wodurch sich die Bänder vor der Aufnahme der Metallschmelze ausdehnen und somit die Erzeugung eines gleichmäßigen Bandes des gegossenen Metalls gestatten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (24, 26) einen U-förmigen Aufbau aufweisen, wobei über aus­ gewählten Bereichen beider Schenkel (29a, 28b) des U-förmi­ gen Aufbaus Laminierungen angebracht sind, wobei die Schenkel jeder Erwärmungsvorrichtung direkt neben der Oberfläche der entsprechenden Bänder (10, 12) angeordnet sind, so daß die Möglichkeit von Fremdströmen minimiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste endlose Band (10) die Masse für die erste Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (24) und das zweite endlose Band (12) die Masse für die zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (26) ist, so daß bei der Aktivierung beider Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen so­ fort die gewünschte Temperatur im ersten und zweiten endlo­ sen Band induziert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur, die durch die erste Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (24) im ersten Band (10) induziert wird, und die Temperatur, die im zweiten Band (12) durch die zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (26) induziert wird, unabhängig voneinander erhältlich sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtungen so aufgebaut sind, daß die entlang einer ausge­ wählten Breite der Bänder erzeugte Wärme gleichmäßig ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtungen eine Einrichtung umfassen, um entlang einer ausgewählten Breite der Bänder regelbar eine ungleichmäßige Wärme zu erzeugen.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtungen eine Einrichtung umfassen, um die Außenkanten der Bänder auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als im verbleibenden Teil der Bänder ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder über eine Länge von weniger als 12 inch (30,5 cm) erwärmt werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die endlosen Bänder aus einem elektrisch leitenden Material bestehen.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung einen Induktoraufbau mit Dia­ gonalfluß umfassen.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung eine Hochfrequenzerwärmungsspule (50) vom Solenoid-Typ sind.

12. Hochfrequenzerwärmungssystem für eine Stranggußvorrichtung für eine Metallschmelze, gekennzeichnet durch: eine erste Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (24) in wirk­ samer Verbindung mit der vorderen Oberfläche des ersten endlosen Bandes, wobei diese erste Hochfrequenzerwärmungs­ vorrichtung umfaßt:
einen Leiter (30) zum Leiten des Stroms, der aus einem ersten und einem zweiten Schenkel (30a, 30b) besteht und ein hohles Inneres aufweist,
eine Verbindung (32, 34) zum Leiten des Stroms von der Stromquelle zum Leiter,
eine Einrichtung zum Befördern von Flüssigkeit, die durch das Innere des Leiters definiert wird, um den Leiter zu kühlen, wenn der Leiter unter Strom steht, wobei diese Einrichtung zur Beförderung von Flüssigkeit einen Einlaß (38) und einen Auslaß (40) für die Flüssigkeit aufweist;
eine zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung (26) in wirk­ samer Verbindung mit der vorderen Oberfläche des zweiten endlosen Bandes (12), wobei diese zweite Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtung umfaßt:
einen Leiter (30) zum Leiten des Stroms, der aus einem ersten und einem zweiten Schenkel (30a, 30b) besteht und ein hohles Inneres aufweist,
eine Verbindung (32, 34) zum Leiten des Stroms von der Stromquelle zum Leiter,
eine erste Einrichtung zur Beförderung von Flüssigkeit, die vom Inneren des Leiters definiert wird, um den Leiter abzukühlen, wenn er unter Strom steht, wobei die erste Einrichtung zur Beförderung von Flüssigkeit einen Einlaß (38) und einen Auslaß (40) für die Flüssigkeit aufweist;
wobei die erste und zweite Hochfrequenzerwärmungsvorrich­ tung so angeordnet sind, daß sie die vorderen Oberflächen des ersten und zweiten Bandes durch Hochfrequenzerwärmen, ehe diese Bänder die Metallschmelze aufnehmen, wobei im ersten und zweiten endlosen Band Hochfrequenzwärme erzeugt wird, indem sich die Bänder in großer Nähe zur Hochfre­ quenzerwärmungsvorrichtung bewegen, so daß die endlosen Bänder als Masse für die Hochfrequenzerwärmungsvorrich­ tungen wirken.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzerwärmungsvorrichtung eine Einrichtung um­ faßt, um bei Aktivierung der Hochfrequenzerwärmungsvor­ richtung im ersten und zweiten Band die gewünschte Temperatur zu induzieren.

14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bänder über eine Länge von nicht mehr als 12 inch (30,5 cm) auf die gewünschte Temperatur erwärmt wer­ den.

15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und zweite Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtung ein Induktoraufbau mit Diagonalfluß sind.

16. Verfahren zum Stranggießen einer Metallschmelze, gekenn­ zeichnet durch:
Rotation eines ersten endlosen Bandes, das auf zumindest zwei Riemenscheiben befestigt ist;
Rotation eines zweiten endlosen Bandes, das auf zumindest zwei Riemenscheiben befestigt ist, so daß die vordere Oberfläche des zweiten endlosen Bandes der vorderen Oberfläche des ersten endlosen Bandes gegenübersteht;
Rotation eines Paares von Sperrblöcken, die in wirksamer Verbindung mit den entgegengesetzten Außenkanten der vorde­ ren Oberflächen von zumindest einem des ersten und zweiten endlosen Bandes angeordnet sind, so daß die Rotation des ersten und zweiten Bandes und der Sperrblöcke den Gießbereich definieren;
Zuführung einer Metallschmelze mit einer Zufuhreinrichtung für die Metallschmelze in den Gießbereich;
Hochfrequenzerwärmung des ersten und zweiten endlosen Bandes mit der ersten und zweiten Hochfrequenzerwärmungs­ vorrichtung durch Rotation der Bänder in großer Nähe zu den Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen ehe die Metallschmelze dem Gießbereich zugeführt wird, wobei die Hochfrequenz­ erwärmung bewirkt, daß sich die Bänder vor der Aufnahme der Metallschmelze ausdehnen, wodurch ein gleichmäßiges Band des gegossenen Metalls erzeugt wird, wenn die Metall­ schmelze von den Bändern aufgenommen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung der Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen im Schritt der Hochfrequenzerwärmung eine getrennt regelba­ re Hochfrequenzwärme der gewünschten Temperatur im ersten und zweiten endlosen Band induziert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Hochfrequenzerwärmung außerdem das Erwärmen der Außenkanten der Bänder auf eine Temperatur oberhalb des verbleibenden Teils der Bänder umfaßt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekenn­ zeichnet durch die Anordnung jeder der Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtungen, die einen U-förmigen Aufbau mit zwei Schenkeln haben, wobei die beiden Schenkel jeder Erwärmungsvorrichtung unmittelbar neben den Oberflächen der entsprechenden Bänder angeordnet sind, wodurch eine solche Anordnung der Hochfrequenzerwärmungsvorrichtungen die Möglichkeit von Fremdströmen minimiert.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekenn­ zeichnet durch:
Veränderung der Rotationseinrichtung, die die Bänder dreht, um wechselnde Rotationsgeschwindigkeiten der Bänder zu er­ zeugen;
Einstellung der Temperatur, die durch die Hochfrequenz­ erwärmungsvorrichtung erzeugt wird, um eine Vielzahl von Temperaturen zu erzeugen, die in den Bändern induziert werden; und
Bewegung eines Punktes innerhalb des Gießbereiches, bei dem die Metallschmelze vom geschmolzenen Zustand in das feste gleichmäßige Band des gegossenen Metalls umgewandelt wird, wobei die Anordnung dieses Punktes von den Veränderungs- und Einstellschritten abhängt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt der Hochfrequenzer­ wärmung der Bänder außerdem das Erwärmen der Bänder über eine Länge von nicht mehr als 12 inch (30,5 cm) umfaßt.