DE69426362T2

DE69426362T2 - METHOD AND DEVICE FOR DOUBLE BAND CASTING

Info

Publication number: DE69426362T2
Application number: DE69426362T
Authority: DE
Inventors: Donald G. Harrington
Original assignee: Alcoa Inc
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: BR9408373A; EP0735931B1; CA2178587A1; DK0735931T3; AU692236B2; AU1860495A; ES2151953T3; EP0735931A4; JPH09507793A; DE69426362D1; WO1995017274A1; EP0735931A1; JP3497170B2

Description

Background of the invention:

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen und insbesondere das Gießen von Metallsträngen.This invention relates to a method and apparatus for the continuous casting of metals and in particular to the casting of metal strands.

Das kontinuierliche Gießen von dünnen Metallsträngen ist bisher mit nur mit begrenztem Erfolg angewandt worden. Im Großen und Ganzen ist die Anwendung der bekannten Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metallsträngen auf eine relativ kleine Anzahl von Legierungen und Produkten begrenzt gewesen. Es ist nämlich festgestellt worden, dass sich mit der Zunahme des Legierungsgehalts an unterschiedlichen Metallen die Qualität der Gussoberfläche verschlechtert. Im Ergebnis muss daher die Bearbeitung vieler Legierungen unter Anwendung von Blockgussverfahren durchgeführt werden.Continuous casting of thin metal strands has been used to date with only limited success. On the whole, the application of known processes for continuous casting of metal strands has been limited to a relatively small number of alloys and products. It has been found that as the alloy content of different metals increases, the quality of the cast surface deteriorates. As a result, the processing of many alloys must be carried out using ingot casting processes.

Im Fall von Aluminium ist zu erwähnen, dass Produkte aus relativ reinem Aluminium wie z. B. Folien im kommerziellen Maßstab als kontinuierliche Streifen bzw. Stränge gegossen werden können. Baumaterialien können gleichermaßen kontinuierlich als Strang hergestellt werden, hauptsächlich weil die Oberflächenqualität bei solchen Baumaterialien weniger kritisch zu sehen ist als bei anderen Aluminiumprodukten z. B. Dosenmaterial. Wird jedoch der Legierungsgehalt des Aluminiums erhöht, ergeben sich Probleme hinsichtlich der Oberflächenqualität, so dass ein Strangguss im Allgemeinen als ungeeignet für eine Verwendung bei der Herstellung vieler Aluminiumprodukte gewesen ist.In the case of aluminium, it is worth noting that relatively pure aluminium products such as foil can be cast as continuous strips or strands on a commercial scale. Building materials can also be produced continuously as strands, mainly because the surface quality of such building materials is less critical than for other aluminium products such as can stock. However, as the alloy content of the aluminium is increased, problems with surface quality arise and continuous casting has generally been considered unsuitable for use in the manufacture of many aluminium products.

Im Stand der Technik sind eine Reihe von Stranggussmaschinen vorgeschlagen worden. Ein herkömmliches Mittel ist eine Doppelbandgießmaschine für den Strangguss, wobei solche Maschinen beim Gießen vieler Metalle jedoch keine weitverbreitete Akzeptanz gefunden haben und insbesondere beim Gießen von Metalllegierungen mit breiten Erstarrungsbereichen. Bei einer solchen Doppelbandgießeinrichtung sind zwei sich bewegende Bänder vorgesehen, die zwischen sich eine sich bewegende Gießform für das zu gießende Metall bilden. Eine Kühlung der Bänder wird üblicherweise durchgeführt, indem Kühlfluid mit der Seite des Bandes in Berührung gebracht wird, die der Seite gegenüberliegt, an der das schmelzflüssige Metall anliegt. Im Ergebnis unterliegt das Band somit außerordentlich hohen Temperaturgradienten, wobei schmelzflüssiges Metall mit einer Seite des Bandes in Berührung steht und wobei ein beispielsweise aus Wasser bestehendes Kühlmittel mit der anderen Seite des Bandes in Berührung steht. Die dynamisch unstabilen Temperaturgradienten verursachen Verzerrungen in dem Band, so dass demzufolge weder das obere noch das untere Band flach sind. Das auf diese Weise hergestellte Produkt weist wie unten bereits beschrieben Zonen auf, die durch Entmischung und Porösität charakterisiert sind.A number of continuous casting machines have been proposed in the prior art. A conventional means is a double belt casting machine for continuous casting, but such machines have not found widespread acceptance for the casting of many metals, and particularly for the casting of metal alloys with wide solidification ranges. In such a double belt casting device, two moving belts are provided which form between them a moving mold for the metal to be cast. Cooling of the belts is usually carried out by bringing cooling fluid into contact with the side of the belt which is opposite to that against which the molten metal is applied. As a result, the belt is thus subjected to extremely high temperature gradients, with molten metal in contact with one side of the belt and with a coolant consisting of, for example, water in contact with the other side of the belt. The dynamically unstable temperature gradients cause distortions in the belt, so that consequently neither the upper nor the lower belt is flat. The product produced in this way has zones characterized by segregation and porosity, as already described below.

Leone sagte in "Proceedings of The Aluminum Association, Ingot and Continuous Casting Process Technology Seminar For Flat Rolled Products, Vol. II, May 10, 1989, dass ernste Probleme bestehen, falls keine Bandstabilität und kein vernünftiger Wärmefluss erreicht werden. Wenn zunächst einmal eine Fläche des Bandes verzerrt wird, nachdem die Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls begonnen hat und eine Kohärenz der Strangschale erreicht worden ist, führt die resultierende Zunahme des Spaltes zwischen dem Band und dem Strang in dem verzerrten Bereich zu einer Wiedererwärmung der Strangschale oder wenigstens zu einer örtlich verminderten Schalenwachstum. Dies wiederum gibt Veranlassung zu einer umgekehrten Entmischung des Stranges, welche in der Oberfläche zur Ausbildung von interdentritischen eutektischen Ausscheidungen führt. Ferner kommt es in schwierigen Fällen, nämlich bei Legierungen mit mittleren und breiten Erstarrungsbereichen dazu, dass schmelzflüssiges Metall einem verzerrten Bereich entzogen wird und benachbarten, schneller erstarrenden Bereichen des Stranges zugeführt wird. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Oberfläche des Stranges zusammenfällt und deutliche Bereiche ausbildet, die durch Schrumpfporosität des Stranges gekennzeichnet sind, welche bei einem anschließenden Walzprozess reißen können oder zu einer Ausbildung von deutlichen Oberflächenstreifen auf der Walzoberfläche führen kann.Leone stated in "Proceedings of The Aluminum Association, Ingot and Continuous Casting Process Technology Seminar For Flat Rolled Products, Vol. II, May 10, 1989, that serious problems exist if strip stability and reasonable heat flow are not achieved. First, if an area of the strip is distorted after solidification of the molten metal has begun and coherence of the strand shell has been achieved, the resulting increase in the gap between the strip and the strand in the distorted area leads to reheating of the strand shell or at least to a local reduction in shell growth. This in turn gives rise to a reverse segregation of the strand which leads to the formation of interdendritic eutectic precipitates in the surface. Furthermore, in difficult cases, namely alloys with medium and wide solidification ranges, molten metal is withdrawn from a distorted area and fed to adjacent, faster solidifying areas of the strand. This in turn results in the surface of the strand collapsing and forming distinct areas characterized by shrinkage porosity of the strand, which can tear during a subsequent rolling process or lead to the formation of distinct surface stripes on the rolling surface.

Im Ergebnis haben Doppelbandgießverfahren keine weitverbreitete Akzeptanz beim Gießen von Legierungen in solchen Fällen gefunden, bei denen es sich um oberflächenkritische Anwendungen handelt wie z. B. bei der Herstellung von Dosenmaterial. Im Stand der Technik sind zahlreiche Verbesserungen vorgeschlagen worden, einschließlich einer Vorwärmung der Bänder wie in den Druckschriften US-A-3,937,270 und US-A-4,002,197, einer Verwendung kontinuierlich aufgebrachter und entfernter Trennschichten wie in der US-A- 3,795,269 beschrieben, eine Führung endloser seitlicher Dammabschnitte wie in der US-A-4,586,559 beschrieben und eine Verwendung einer verbesserten Bandkühlung, wie in den Druckschriften US-A-4,061,177, US-A-4,061,178 und US-A-4,193,440 beschrieben. Keine dieser Techniken hat jedoch eine weitverbreitete Akzeptanz gefunden.As a result, twin belt casting processes have not found widespread acceptance in casting alloys in surface-critical applications such as in the manufacture of can stock. Numerous improvements have been proposed in the prior art, including preheating the belts as described in US-A-3,937,270 and US-A-4,002,197, using continuously applied and removed release layers as described in US-A-3,795,269, running continuous lateral dam sections as described in US-A-4,586,559, and using improved belt cooling as described in US-A-4,061,177, US-A-4,061,178 and US-A-4,193,440. However, none of these techniques has found widespread acceptance.

Ein zusätzlicher Lösungsansatz zum kontinuierlichen Bandguss von Stahl ist in der US-A-4,561,487 beschrieben, wobei ein Paar gegenläufig rotierender Bänder benutzt wird, von denen eines intensiv gekühlt wird, während es sich nicht in Berührung mit dem zu gießenden Metall befindet. Anschließend wird eine Menge an schmelzflüssigem Metall auf die Oberfläche des Bandes gebracht, bevor das Band sich unten und um eine Stützrolle herumbewegt, wobei das zu gießende Metall zwischen den Bändern hindurchgeführt wird. Während durch den, dem Patent entnehmbaren Lösungsansatz thermisch bedingte Verzerrungswirkungen vermieden werden können, die durch große Temperaturgradienten verursacht werden, sobald ein Kühlfluid auf die eine Seite des Bandes gelangt und die andere Seite des Bandes mit dem heißen Metall in Berührung steht, ergeben sich jedoch andere Probleme. Die Aufbringung des schmelzflüssigen Metalles auf das Band während dieses über eine Stützrolle geführt ist bedeutet, dass das schmelzflüssige Metall rasch gekühlt werden muss; ansonsten würde das schmelzflüssige Metall von dem Band in einen Bereich fließen, der die Anlage umgibt und eine Gefahr für Arbeiter bilden. Hinzukommt, dass bei der US-A-4,561,487 das schmelzflüssige Metall auf ein einziges Band gegossen, wobei das zweite Band nur als Andrückband benutzt wird, um den Gussstreifen in Berührung mit dem intensiv gekühlten bzw. abgeschreckten Band zu halten.An additional approach to continuous strip casting of steel is described in US-A-4,561,487, which uses a pair of counter-rotating belts, one of which is intensively cooled while not in contact with the metal to be cast. A quantity of molten metal is then applied to the surface of the belt before the belt moves below and around a support roller, with the metal to be cast passing between the belts. While the approach described in the patent can avoid thermal distortion effects caused by large temperature gradients when a cooling fluid is applied to one side of the belt and the other side of the belt is in contact with the hot metal, other problems arise. The application of the molten metal to the belt while it is passing over a support roller means that the molten metal must be cooled quickly; otherwise the molten metal would flow from the strip into an area surrounding the equipment and pose a hazard to workers. In addition, in US-A-4,561,487 the molten metal is poured onto a single strip, with the second strip being used only as a pressure belt to keep the cast strip in contact with the intensively cooled or quenched strip.

Andere Versuche von Lösungsansätzen beim Bandgießen sind in den Druckschriften US-A-3,432,293 und EP-A-0 181 566 beschrieben. Bei den in diesen beiden veröffentlichten Druckschriften beschriebenen Techniken wir eine Kühlflüssigkeit auf die Seite eines Bandes aufgebracht, die dem zu gießenden Metall gegenüberliegt, und zwar sowohl während das Band nicht mit dem Metall in Berührung steht als auch während es mit dem Metall in Berührung steht. Keiner erkennt auf diese Weise das Konzept, dass die auf das Band von dem schmelzflüssigen Metall übertragene Wärme im Wesentlichen durch die Anwendung eines Kühlfluids während einer solchen Zeitspanne entfernt wird, während der sich das Band nicht mit dem zu gießenden Metall in Berührung befindet, um die Ausbildung hoher Temperaturgradienten zu vermeiden.Other attempts at strip casting solutions are described in US-A-3,432,293 and EP-A-0 181 566. In the techniques described in these two published documents, a cooling fluid is applied to the side of a strip facing the metal to be cast, both while the strip is not in contact with the metal and while it is in contact with the metal. Neither thus recognizes the concept that the heat transferred to the strip from the molten metal is substantially removed by the application of a cooling fluid during such a period of time that the strip is not in contact with the metal to be cast, in order to avoid the formation of high temperature gradients.

Ein anderes, kontinuierliches, im Stand der Technik vorgeschlagenes Gießverfahren ist dasjenige, welches als Blockgießen bekannt ist. Im Rahmen dieser Technik wird eine Anzahl von Kokillengussblöcken einander benachbart auf einem Paar einander gegenüberliegender Führungsbahnen positioniert. Jede Anordnung von Kokillengussblöcken rotiert in einander entgegengesetzten Richtungen, um zwischen sich einen Gießraum zu bilden, in den ein schmelzflüssiges Metall wie z. B. eine Aluminiumlegierung eingeführt wird. Das mit den Kokillengussblöcken in Berührung stehende schmelzflüssige Metall gekühlt und erstarrt nach Maßgabe der Wärmekapazität der Kokillengussblöcke. Ein solcher Blockguss unterscheidet sich auf diese Weise sowohl im Konzept als auch in der Ausführung vom kontinuierlichen Bandgießen. Der Blockguss hängt von der Wärmeübertragung ab, die durch die Kokillenblöcke erreichbar ist. Auf diese Weise wird Wärme von dem schmelzflüssigen Metall auf die Kokillenblöcke in der Gießstation der Anlage übertragen und anschließend in einem Rückführungskreis entfernt. Blockgießmaschinen machen eine exakte Maßkontrolle erforderlich, um ein Überfließen zu vermeiden (z. B. eine Ausbildung von sich quer erstreckenden metallischen Graten), welches durch kleine Spalte zwischen den Blöcken verursacht wird. Ein Überfließen hat Überlappungsfehler zur Folge, sobald der Strang warm gewalzt wird. Im Ergebnis ist es schwierig, eine gute Oberflächenqualität aufrechtzuerhalten. Beispiele derartiger Blockgießverfahren sind in den Druckschriften US-A-4,235,646 und US-A-4,238,248 beschrieben.Another continuous casting method proposed in the prior art is that known as ingot casting. In this technique, a number of permanent mold casting blocks are positioned adjacent to each other on a pair of opposing guideways. Each array of permanent mold casting blocks rotates in opposite directions to form a casting space between them into which a molten metal such as an aluminum alloy is introduced. The molten metal in contact with the permanent mold casting blocks cools and solidifies in accordance with the heat capacity of the permanent mold casting blocks. Such ingot casting thus differs from continuous strip casting in both concept and execution. Ingot casting depends on the heat transfer achievable through the permanent mold casting blocks. In this way, heat is transferred from the molten metal to the mold blocks in the casting station of the plant and then removed in a recirculation loop. Block casting machines require precise dimensional control to avoid overflow (e.g. formation of transverse metallic burrs) caused by small gaps between the blocks. Overflow results in overlap defects once the strand is hot rolled. As a result, it is difficult to maintain good surface quality. Examples of such block casting processes are described in US-A-4,235,646 and US-A-4,238,248.

Eine weitere in Verbindung mit dem kontinuierlichen Strangguss beschriebene Technik ist in der, durch eine einzelne Trommel gekennzeichneten Gießmaschine zu sehen. Bei derartigen Gießmaschinen wird schmelzflüssiges Metall auf die Oberfläche einer rotierenden Trommel aufgebracht, die innenseitig mit Wasser gekühlt ist, wobei das schmelzflüssige Metall auf die Oberfläche der Trommel mit der Maßgabe geführt wird, dass ein dünner Metallstreifen gebildet wird, der infolge der Berührung mit der Trommeloberfläche gekühlt wird. Der Strang bzw. Streifen ist für viele Anwendungsfälle häufig zu dünn und die freie Oberfläche weist aufgrund der langsamen Abkühlung und des Auftretens von Mikroschrumpfrissen eine geringe Qualität auf. Verschiedene Verbesserungen bei derartigen, eine Trommel aufweisenden Gießmaschinen sind vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise in den Druckschriften US-A-4,793,400 und US-A-4,945,974 zur Verbesserung der Oberflächenqualität eine Rillenbildung auf den Trommeln vorgeschlagen. Gemäß der Druckschrift US-A-4,934,443 wird ein Metalloxid auf der Trommeloberfläche empfohlen, um die Oberflächenqualität zu verbessern. Verschiedene andere Techniken sind in den Druckschriften US-A-4,771,819, US-A-4,979,557, US-A-4,828,012, US-A-4,940,077 und US-A-4,955,429 vorgeschlagen worden.Another technique described in connection with continuous casting is the single drum casting machine. In such casting machines, molten metal is applied to the surface of a rotating drum which is internally cooled with water, the molten metal being fed to the surface of the drum in such a way that a thin strip of metal is formed which is cooled as a result of contact with the drum surface. The strand or strip is often too thin for many applications and the free surface is of poor quality due to slow cooling and the occurrence of micro-shrinkage cracks. Various improvements in such drum casting machines have been proposed. For example, US-A-4,793,400 and US-A-4,945,974 propose grooving the drums to improve surface quality. According to US-A-4,934,443, a metal oxide on the drum surface is recommended to improve the surface quality. Various other techniques have been proposed in US-A-4,771,819, US-A-4,979,557, US-A-4,828,012, US-A-4,940,077 and US-A-4,955,429.

Ein weiterer, im Stand der Technik benutzter Lösungsansatz liegt in dem Gebrauch von Gießmaschinen mit Zwillingstrommeln, so wie dies in den Druck schriften US-A-3,790,216, US-A-4.054,173, US-A-4,303, 181 oder US-A- 4,751,958 beschrieben worden ist. Derartige Einrichtungen enthalten eine Quelle für schmelzflüssiges Metall, welches in den Raum zwischen einem Paar gegenläufig rotierender, intern gekühlter Trommeln eingebracht wird. Der Zwillingstrommelansatz unterscheidet sich von den anderen, oben beschriebenen Techniken dahingehend, dass über die Trommeln eine Druckkraft auf das erstarrte Metall ausgeübt wird, so dass auf diesem Wege unmittelbar nach dem Erstarren eine heiße Maßreduzierung der Legierung bewirkt wird. Obwohl Zwillingstrommel-Gießmaschinen die weiteste kommerzielle Nutzung erfahren haben, haften diesen nichtsdestotrotz ernsthafte Nachteile an, nicht zuletzt derjenige eines wesentlich geringeren Ausstoßes als derjenige sonstiger oben beschriebener, dem Stand der Technik zuzuordnender Vorrichtungen. Obwohl der Lösungsansatz nach Art des Zwillingstrommelergießens eine akzeptable Oberflächenqualität beim Gießen von hochreinem Aluminium (beispielsweise von Folien) mit sich bringt ergibt sich jedoch der Nachteil einen geringen Oberflächenqualität dann, wenn dieses Verfahren zum Gießen von Aluminium mit hohem Legierungsgehalt und weitem Erstarrungsbereich benutzt wird. Ein weiteres, beim Gebrauch von Zwillingstrommelgießmaschinen angetroffenes Problem ist eine, um eine Mittellinie herum angelegte Entmischung der Legierung aufgrund einer Deformation während der Erstarrung.Another solution used in the state of the art is the use of casting machines with twin drums, as is the case in printing US-A-3,790,216, US-A-4,054,173, US-A-4,303,181 or US-A-4,751,958. Such devices include a source of molten metal which is introduced into the space between a pair of counter-rotating, internally cooled drums. The twin drum approach differs from the other techniques described above in that a compressive force is applied to the solidified metal via the drums, thus causing hot dimensional reduction of the alloy immediately after solidification. Although twin drum casting machines have seen the most widespread commercial use, they nevertheless suffer from serious disadvantages, not least of which is a much lower output than that of other prior art devices described above. Although the twin barrel casting approach provides acceptable surface quality when casting high purity aluminum (e.g. foil), it suffers from poor surface quality when this process is used to cast aluminum with high alloy content and a wide solidification range. Another problem encountered when using twin barrel casting machines is segregation of the alloy around a centerline due to deformation during solidification.

Es gibt auf diese Weise ein Bedürfnis, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen dünner metallischer Stränge nach Maßgabe hoher Geschwindigkeiten und einer im Vergleich zu den gegenwärtig eingesetzten Verfahren verbesserten Oberflächenqualität zu konzipieren.There is thus a need to design an apparatus and a method for continuously casting thin metallic strands at high speeds and with improved surface quality compared to the methods currently used.

In der Druckschrift EP-A-0 583 867 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die zum kontinuierlichen Gießen von metallischen Strängen bestimmt sind, insbesondere solchen metallischen Strängen, die aus hochlegiertem Aluminium gebildet sind, bei denen viele Beschränkungen des oben dargelegten Standes der Technik überwunden worden sind. Bei dem hier beschriebenen Verfahren sowie der Vorrichtung wird von den Wärmesenkenfä higkeiten der Bänder in einer sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Formgebungszone Gebrauch gemacht, in der im Wesentlichen die gesamte, von dem zu gießenden Metall auf die Bänder übertragene Wärme von den Bändern entfernt wird, wobei die Bänder somit nicht mit dem zu gießenden Metall in Berührung stehen. Auf diese Weise wird bei dem in der vorstehenden Anwendung beschriebenen Verfahren sowie der Vorrichtung die Ausbildung von Temperaturgradienten über die Dicke der Bänder im Wesentlichen minimiert, welche bei den, im Stand der Technik benutzten Bändern Verzerrungen verursacht hat. Die vorliegende Erfindung liefert sogar weitere Verbesserungen über das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung hinaus, indem sowohl die Wärmeübertragungscharakteristik verbessert als auch eine Rissbildung in dem Metall vermindert wird.In the document EP-A-0 583 867 a method and a device are described which are intended for the continuous casting of metallic strands, in particular metallic strands which are made of high-alloy aluminium, in which many limitations of the prior art set out above have been overcome. In the method and the device described here, the heat sink cavities properties of the strips in a substantially horizontally extending forming zone in which substantially all of the heat transferred from the metal to be cast to the strips is removed from the strips, thus the strips are not in contact with the metal to be cast. In this way, the method and apparatus described in the above application substantially minimize the formation of temperature gradients across the thickness of the strips which have caused distortions in the strips used in the prior art. The present invention provides even further improvements over the known method and apparatus by both improving the heat transfer characteristics and reducing cracking in the metal.

Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbesserung vorzuschlagen, die auf das Aufbringen des schmelzflüssigen Metalls eher auf die Krümmungsabschnitte der Bänder der Eingangslaufrollen als auf deren geradlinig verlaufenden Abschnitt gerichtet ist, wodurch eine weitere Verminderung der Bandverzerrung bewirkt wird und eine Verbesserung der Wärmeübertragung sowie der Oberflächenqualität des Stranges, insbesondere wenn Metalle wie z. B. Aluminium mit einem hohen Legierungsgehalt behandelt werden.A particular object of the invention is to propose an improvement aimed at applying the molten metal to the curved sections of the strips of the input rollers rather than to their straight section, thereby further reducing the strip distortion and improving the heat transfer and the surface quality of the strand, particularly when metals such as aluminum with a high alloy content are treated.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, weitere Verbesserungen bereitzustellen, bei welchen das geschmolzene Metall auf den Krümmungsabschnitt der Bänder aufgebracht wird und im Wesentlichen vor dem Spalt zwischen den Eingangslaufrollen erstarrt, wobei verhindert wird, dass sich der Spalt der Eingangslaufrollen durch das erstarrte Metall verändert. Es ist festgestellt worden, dass die positive Kontrolle des Spaltes zwischen den Eingangslaufrollen in Kombination mit einer Erstarrung vor dem Spalt die Ausübung einer Druckkraft auf den Gussstrang im Spalt verursacht, welches wiederum dazu dient, eine Verzerrung der Bänder zu minimieren und eine Rissbildung in dem Metall zu vermindern.Another object of the present invention is to provide further improvements in which the molten metal is applied to the curvature portion of the strips and solidifies substantially in front of the gap between the input idlers, preventing the gap of the input idlers from being altered by the solidified metal. It has been found that positive control of the gap between the input idlers in combination with solidification in front of the gap causes the application of a compressive force to the cast strand in the gap, which in turn serves to minimize distortion of the strips and reduce cracking in the metal.

Eine weitere speziellere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen dünner metallischer Stränge bereitzustellen, bei denen eine verbesserte Oberlächenqualität sogar dann gegeben ist, wenn Metalle wie z. B. Aluminium mit einem hohen Legierungsgehalt behandelt werden.Another more specific object of the invention is to provide an apparatus and a method for continuously casting thin metallic strands, which provide an improved surface quality even when metals such as aluminum with a high alloy content are treated.

Diese und andere Aufgabenstellungen sowie Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand einer detaillierten Beschreibung noch deutlicher werden.These and other objects and advantages of the invention will become even clearer in the following based on a detailed description.

Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert, auf welche jetzt Bezug genommen werden wird. Mit Hinblick auf die Druckschrift EP-A-0 583 867 bestehen die Ansprüche aus zwei Sätzen, und zwar für die Mitgliedstaaten BE, CH, DK, ES, LU und NL einerseits und DE, FR, GB und IT andererseits. Die Gliederung der unabhängigen Ansprüche beider Sätze jeweils in Kennzeichnungs- und Gattungsteile ist auf der Grundlage der oben genannten US- A-4,561,487 erfolgt. Die Konzepte der vorliegenden Erfindung bestehen in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, indem ein paar kontinuierliche, aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff gebildeter Bänder benutzt werden, die einander benachbart angeordnet sind und zwischen sich eine Formgebungszone bilden. Die Bänder sind jeweils auf wenigsten zwei Laufrollen angeordnet, wobei ein jedes Band mit der Maßgabe um eine Laufrolle geführt ist, dass es auf der Laufrolle einen gekrümmten Oberflächenabschnitt und einen im Wesentlichen ebenen, vorzugsweise horizontalen Oberflächenabschnitt bildet, der sich an die Laufrolle anschließt. Das System umfasst ferner Mittel zum Aufbringen eines schmelzflüssigen Metalles auf die gekrümmten Oberflächenabschnitte der Bänder, so dass schmelzflüssiges Metall auf der Oberfläche der Bänder in der Formgebungszone erstarrt und ein metallisches Stranggussteil bildet, so dass Wärme von dem schmelzflüssigen Metall und dem metallischen Gussstück auf die Bänder übertragen wird. Die von dem schmelzflüssigen Metall und dem Stranggussteil auf die Bänder übertragene Wärme wird anschließend im Wesentlichen vollständig von den Bändern entfernt, während diese nicht mehr entweder mit dem schmelzflüssigen Metall oder dem Stranggussteil in Berührung stehen.The present invention is defined in the claims, to which reference will now be made. With regard to document EP-A-0 583 867, the claims consist of two sets, namely for the member states BE, CH, DK, ES, LU and NL on the one hand and DE, FR, GB and IT on the other. The division of the independent claims of both sets into characterizing and generic parts is based on the above-mentioned US-A-4,561,487. The concepts of the present invention consist in a method and an apparatus for continuously casting metals by using a pair of continuous strips made of a thermally conductive material, which are arranged adjacent to each other and form a forming zone between them. The strips are each arranged on at least two rollers, each strip being guided around a roller with the proviso that it forms a curved surface section on the roller and a substantially flat, preferably horizontal, surface section which adjoins the roller. The system further comprises means for applying a molten metal to the curved surface portions of the strips so that molten metal solidifies on the surface of the strips in the forming zone and forms a continuous metal casting so that heat is transferred from the molten metal and the continuous metal casting to the strips. The The heat transferred from the molten metal and the continuous casting to the strips is then essentially completely removed from the strips while they are no longer in contact with either the molten metal or the continuous casting.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird auf diesem Wege das schmelzflüssige Metall auf einen gekrümmten, um die Laufrolle herum angeordneten Oberflächenabschnitt der Bänder aufgebracht. Bei herkömmlichen, dem Stand der Technik zuzuordnenden Bandgießmaschinen wird hingegen das Metall auf den geradlinigen Abschnitt des Bandes aufgebracht, nämlich nachdem das Band um die Eingangslaufrolle herumgeführt worden ist, wobei gleichzeitig während die Erstarrung auftritt, von der Rückseite des Bandes eine Kühlung vorgenommen wird. Es ist festgestellt worden, dass die Aufbringung schmelzflüssigen Metalles auf den gekrümmten Oberflächenabschnitt der Bänder den Vorteil einer erhöhten mechanischen Stabilität aufweist, um thermisch bedingten Verzerrungen des Gießbandes zu widerstehen und auf diesem Wege eine gleichförmigere Dicke sowie einen besseren thermischen Kontakt zwischen dem Strang und dem Band aufrechtzuerhalten, so dass sich demzufolge Verbesserungen in der Oberflächenqualität des Stranggussteiles ergeben.In the practice of the invention, the molten metal is thus applied to a curved surface portion of the strips arranged around the idler roller. In conventional, prior art strip casting machines, on the other hand, the metal is applied to the straight section of the strip, namely after the strip has been passed around the input idler roller, with cooling being carried out from the back of the strip at the same time as solidification occurs. It has been found that the application of molten metal to the curved surface portion of the strips has the advantage of increased mechanical stability to resist thermally induced distortions of the casting strip and in this way maintain a more uniform thickness and better thermal contact between the strand and the strip, thus resulting in improvements in the surface quality of the continuous casting.

Gemäß der am meisten bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung gegeben, die ein Paar Bänder umfasst, deren jedes horizontal angeordnet ist, die übereinander angeordnet sind und wobei zwischen den Bändern eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Formgebungszone eingerichtet ist. Der hier benutzte Ausdruck "horizontal" soll sich auf Anordnungen der Bänder beziehen, die sich unter Winkeln von ± 30º erstrecken. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Orientierung der Bänder unter einen Winkel innerhalb des Bereiches vorzusehen. Das Aufbringen schmelzflüssigen Metalles erfolgt aus einer herkömmlichen Gießwanne, die mit Austrittsmitteln versehen ist, durch welche hindurch das schmelzflüssige Metall in einem im Wesentlichen horizontal verlaufenden Strom geführt ist. Auf diese Weise tritt schmelzflüssiges Metall aus den Austrittsmitteln in einem im Wesentlichen horizontalen Strom in den Raum ein, der zwischen den Bändern gelegen ist, der dem Spalt der Laufrollen vorausgeht und der zur Erstarrung in der Formgebungszone bestimmt ist, die durch die Austrittsmittel und die um eine jede der Laufrollen herumgeführten Bänder definiert ist. Bei typischen praktischen Anwendungsfällen der Erfindung erstarrt der gegossene Strang im Wesentlichen in der Zeitspanne bis zum Erreichen des Spaltes der Laufrollen, auf denen die Bänder angeordnet sind. Infolge des horizontalen Stromes an schmelzflüssigem Metall, der in den Raum zwischen den Bändern einströmt, die dem Spalt vorausgehen, ist sichergestellt, dass das schmelzflüssige Metall stets in Berührung mit der Oberfläche beider Bänder steht, während es gegossen wird.According to the most preferred practical embodiment of the invention, there is provided an apparatus comprising a pair of belts, each of which is arranged horizontally, which are arranged one above the other and between the belts there is provided a substantially horizontally extending forming zone. The term "horizontal" as used herein shall refer to arrangements of the belts extending at angles of ± 30º. In some cases it may be desirable to provide for the orientation of the belts at an angle within the range. The application of molten metal is effected from a conventional tundish provided with outlet means through which the molten metal is passed in a substantially horizontally extending stream. On in this way, molten metal enters the space between the strips in a substantially horizontal flow from the outlet means, preceding the gap of the idler rollers, and destined to solidify in the forming zone defined by the outlet means and the strips guided around each of the idler rollers. In typical practical applications of the invention, the cast strand solidifies substantially in the time it takes to reach the gap of the idler rollers on which the strips are arranged. As a result of the horizontal flow of molten metal entering the space between the strips preceding the gap, it is ensured that the molten metal is always in contact with the surface of both strips while it is being cast.

Es ist ebenfalls festgestellt worden, dass der Gebrauch von schwimmenden Stützwalzen auf der Oberseite des geradlinigen Teiles des Formgebungsabschnitts die Wärmeübertragung verbessert und mechanische Störungen von stromabwärts gelegenen Ausrüstungskomponenten gegenüber der kritischen Erstarrrungszone im Eingangsbereich der Gießmaschine trennt.It has also been found that the use of floating support rolls on top of the straight-line portion of the forming section improves heat transfer and isolates mechanical disturbances from downstream equipment components from the critical solidification zone at the entrance to the casting machine.

Das Konzept der vorliegenden Erfindung besteht auch in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen im Rahmen eines kontinuierlichen Bandgießens, bei welchen das schmelzflüssige Metall auf gekrümmte Oberflächenabschnitte eines Paares einander gegenüberliegender Bänder gegossen wird, so dass eine Erstarrung des Metalles vor dem Spalt zwischen den Eingangsrollen der Formgebungszone stattfindet, wobei die Eingangsrollen in dem Spalt eine Druckkraft auf den gegossenen Metallstrang ausüben, um eine Streckung dieses Stranges zu bewirken. Es ist festgestellt worden, dass die Merkmale der Erstarrung vor dem Spalt an die sich die Ausübung einer Druckkraft im Spalt anschließt dazu dienen, die Oberflächenqualität des gegossenen Metallstranges zu verbessern und eine Tendenz zur Rissbildung des Stranges zu mindern.The concept of the present invention also consists in a method and apparatus for continuously casting metals in a continuous strip casting process in which the molten metal is poured onto curved surface portions of a pair of opposing strips so that solidification of the metal takes place in front of the gap between the entry rolls of the forming zone, the entry rolls applying a compressive force to the cast metal strand in the gap to cause stretching of that strand. It has been found that the pre-gap solidification characteristics followed by the application of a compressive force in the gap serve to improve the surface quality of the cast metal strand and to reduce a tendency for the strand to crack.

Praktisch kommt bei der Erfindung ein Paar Bänder zum Einsatz, die einander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Band auf wenigstens zwei Laufrollen getragen ist und wobei zwischen den Bändern eine Formgebungszone definiert ist. Jedes Band ist um eine Eingangsrolle geführt, wobei jedes Band einen gekrümmten Oberflächenabschnitt um diese Rolle herum und ferner einen im Wesentlichen flachen und zwar vorzugsweise horizontalen Oberflächenabschnitt aufweist, nämlich nachdem das Band um die Rolle herumgeführt worden ist.In practice, the invention uses a pair of belts arranged adjacent to each other, each belt being supported on at least two rollers and a forming zone being defined between the belts. Each belt is guided around an input roller, each belt having a curved surface portion around that roller and a substantially flat, preferably horizontal, surface portion after the belt has been guided around the roller.

Bei der praktischen Ausführungform der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um auf den gekrümmten Oberflächenabschnitt der Bänder ein schmelzflüssiges Metall aufzubringen, wobei das schmelzflüssige Metall auf den einander gegenüberliegenden gekrümmten Oberflächenabschnitten in der Formgebungszone erstarrt, und zwar räumlich vor dem Spalt zwischen den Eingangsrollen, um einen gegossenen, aus Metall bestehenden Strang zu bilden, dessen Dicke größer ist als die Weite des Spaltes. Im Ergebnis wird der gegossene Metallstrang in Richtung auf den Spalt hin vorgeschoben, wo er einer Druckkraft unterworfen wird, die eine Streckung des gegossenen Metallstranges bewirkt und so die Oberflächencharakteristik des Stranges verbessert und dessen Tendenz zur Rissbildung mindert.In the practical embodiment of the invention, means are provided for applying a molten metal to the curved surface portion of the strips, the molten metal solidifying on the opposing curved surface portions in the forming zone, spatially in front of the gap between the input rolls, to form a cast metal strand having a thickness greater than the width of the gap. As a result, the cast metal strand is advanced toward the gap where it is subjected to a compressive force which causes stretching of the cast metal strand, thus improving the surface characteristics of the strand and reducing its tendency to crack.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedes der Bänder durch Wärmeübertragung ausgehend von den metallischen Gussstück auf das Band erwärmt. Die so auf das Band übertragene Wärme wird im Wesentlichen vollständig von den Bändern entfernt, sobald diese sich nicht mehr in Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall oder dem gegossenen Strang bzw. Stranggussteil befinden.According to a preferred embodiment of the invention, each of the strips is heated by heat transfer from the metal casting to the strip. The heat thus transferred to the strip is essentially completely removed from the strips as soon as they are no longer in contact with the molten metal or the cast strand or continuous casting.

Bei dieser praktischen Ausführungsform der Erfindung werden ein erfindungsgemäßes Verfahren nebst einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, bei denen vorzugsweise eine positive Kontrolle des Spaltes der Formgebungs zone in dem Bereich zwischen den Eingangswalzen des Doppelbandes stattfindet. Eine solche Kontrolle kann über eine Vielzahl von Mechanismen erreicht werden. Es ist beispielsweise möglich, Mittel zu verwenden, die eine Zugkraft zwischen den Achsen der Eingangsrollen ausüben und diese Achsen somit daran zu hindern, voneinander fort verdrängt zu werden. Solche Mittel können beispielsweise in der Form eines hydraulischen Zylinders vorgesehen sein, der den Spalt zwischen den Achsen der Eingangsrollen kontrolliert oder es kann sich auch um vergleichbare mechanische Mittel handeln wie z. B. eine Gewindespindel, die die Relativstellung der Achsen der Eingangsrollen im Verhältnis zueinander kontrolliert. Alternativ kann auch ein Distanzblock vorgesehen sein, um den erwünschten Raum zwischen den Achsen der Eingangsrollen einzurichten und ein Zugkraftglied, welches mit diesen Achsen in Verbindung steht und welches dazu bestimmt und eingerichtet ist, die Achsen an einer Verdrängung relativ zueinander zu hindern.In this practical embodiment of the invention, a method according to the invention and a device according to the invention are used, in which preferably a positive control of the gap of the forming zone in the area between the input rollers of the double belt. Such control can be achieved via a variety of mechanisms. It is for example possible to use means which exert a tensile force between the axes of the input rollers and thus prevent these axes from being displaced away from one another. Such means can for example be provided in the form of a hydraulic cylinder which controls the gap between the axes of the input rollers or they can also be comparable mechanical means such as a threaded spindle which controls the relative position of the axes of the input rollers in relation to one another. Alternatively, a spacer block can also be provided in order to establish the desired space between the axes of the input rollers and a tensile force member which is connected to these axes and which is intended and arranged to prevent the axes from being displaced relative to one another.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird auf diesem Wege das schmelzflüssige Metall auf den gekrümmten, sich um die Laufrollen herum erstreckenden Abschnitt des Bandes aufgetragen. Bei herkömmlichen Bandgießmaschinen, die dem Stand der Technik zuzuordnen sind, wird das Metall auf das Band in dem geradlinigen Abschnitt des Bandes aufgetragen, nämlich nachdem es um die Eingangsrolle herumgeführt ist und gleichzeitig während die Erstarrung auftritt von seiner Rückseite her gekühlt. Wie bereits angemerkt ist festgestellt worden, dass ein Aufbringen von schmelzflüssigem Metall auf den gekrümmten Oberflächenabschnitt des Bandes den Vorteil hat, dass sich eine erhöhte mechanische Stabilität ergibt, die thermisch bedingten Verzerrungen des Gießbandes entgegenwirkt und somit eine gleichförmigere Dicke, einen besseren thermischen Kontakt zwischen dem Strang und dem Band und hieraus folgende Verbesserungen der Oberflächenqualität des gegossenen Stranges beibehält.In the practice of the invention, the molten metal is thus applied to the curved portion of the strip extending around the idler rollers. In conventional strip casting machines of the prior art, the metal is applied to the strip in the straight portion of the strip, namely after it has passed around the input roller and simultaneously cooled from its rear side as solidification occurs. As already noted, it has been found that applying molten metal to the curved surface portion of the strip has the advantage of providing increased mechanical stability, counteracting thermally induced distortions of the casting strip and thus maintaining a more uniform thickness, better thermal contact between the strand and the strip and consequent improvements in the surface quality of the cast strand.

Die positive Kontrolle des Spaltes zwischen den Eingangsrollen in der Formgebungszone bringt eine verbesserte Oberflächenqualität des gegossenen Stran ges mit sich. Ohne den Erfindungsgegenstand theoretisch einzugrenzen, wird angenommen, dass die positive Kontrolle des Spaltes zwischen den Eingangslaufrollen dazu dient, die Wärmeübertragung während der Erstarrung des schmelzflüssigen Metalles zu verbessern, wodurch eine Tendenz zur Bildung interdendritischer eutektischer Ausscheidungen minimiert wird.The positive control of the gap between the input rolls in the forming zone brings an improved surface quality of the cast strand ges. Without theoretically limiting the subject matter of the invention, it is believed that the positive control of the gap between the input rollers serves to improve heat transfer during solidification of the molten metal, thereby minimizing a tendency to form interdendritic eutectic precipitates.

Zusätzlich wird durch die positive Kontrolle des Spaltes zwischen den Eingangslaufrollen einer Rissbildung in dem gegossenen metallischen Strang im Wesentlichen eliminiert. Ohne den Gegenstand der vorliegenden Erfindung theoretisch zu beschränken wird angenommen, dass die Kontrolle der Formgebungszone in dem Spalt zwischen den Eingangslaufrollen ebenfalls zur Folge hat, dass der gegossene Metallstrang, der vor dem Spalt gebildet worden ist, über die Eingangsrollen einer Druckkraft unterworfen wird, wodurch der gegossene Metallstrang gestreckt wird. Durch dies wiederum ist sichergestellt, dass der gegossene Metallstrang stets unter einer Druckkraft steht, die von einer Zugkraft in der Formgebungszone unterscheidbar ist, wobei auch auf diese Weise eine Rissbildung des Stranges unter Zugbeanspruchung minimiert wird.In addition, by positively controlling the gap between the input rollers, cracking of the cast metal strand is substantially eliminated. Without theoretically limiting the subject matter of the present invention, it is believed that controlling the forming zone in the gap between the input rollers also results in the cast metal strand formed prior to the gap being subjected to a compressive force via the input rollers, thereby stretching the cast metal strand. This in turn ensures that the cast metal strand is always under a compressive force that is distinguishable from a tensile force in the forming zone, thereby also minimizing cracking of the strand under tensile stress.

Die Konzepte der vorliegenden Erfindung können beim Stranggießen der meisten Metalle einschließlich Stahl, Kupfer, Zink und Blei benutzt werden. Sie sind jedoch insbesondere zum Gießen von dünnen Strängen bestehend aus einer Aluminiumlegierung geeignet, wobei die oben dargelegten, dem Stand der Technik zuzuordnenden Probleme überwunden werden.The concepts of the present invention can be used in the continuous casting of most metals, including steel, copper, zinc and lead. However, they are particularly suitable for the casting of thin strands of aluminum alloy, while overcoming the problems associated with the prior art set out above.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Gießverfahrens und der Gießvorrichtung jeweils in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.Fig. 1 is a schematic representation of the casting method and the casting apparatus in the embodiment according to the invention.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung.Fig. 2 is a perspective view of a casting device according to the invention.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Eingangsbereichs für das schmelzflüssige Metall in die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung.Fig. 3 is a cross-sectional view of the molten metal entrance area into the apparatus shown in Figs. 1 and 2.

Fig. 4 ist eine Detailansicht des die Bänder der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 stützenden Mechanismus.Fig. 4 is a detailed view of the mechanism supporting the straps of the device according to Figs. 1 and 2.

Fig. 5 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der Mittel zur Randeinfassung zeigt, die bei der praktischen Ausführung der Erfindung verwendet werden.Fig. 5 is a plan view showing an embodiment of the edge edging means used in the practice of the invention.

Fig. 6. ist eine schematische Darstellung des Gießverfahrens sowie der Gießvorrichtung jeweils entsprechend einem anderen erfindungsgemäßen Konzept.Fig. 6 is a schematic representation of the casting process and the casting apparatus, each according to another inventive concept.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 6 schematisch dargestellten Vorrichtung.Fig. 7 is a perspective view of the device shown schematically in Fig. 6.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des Eingangsbereichs für das schmelzflüssige Metall der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform.Fig. 8 is a cross-sectional view of the molten metal entrance area of the embodiment shown in Figs. 6 and 7.

Detailed description of the invention

Die Vorrichtung, die bei der praktischen Ausführung der Erfindung verwendet wird, ist vielleicht am besten in den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnungen dargestellt. Wie gezeigt umfasst die Vorrichtung ein Paar endloser Bänder 10, 12, die auf einem Paar oberer Laufrollen 14, 16 und einem Paar unterer Laufrollen 18, 20 wie in Fig. 1 gezeigt, getragen werden. Jede Laufrolle ist um eine Achse 21, 22, 24, 26, wie jeweils in Fig. 2 gezeigt, drehbar angeordnet. Die Laufrollen sind von einer geeigneten wärmebeständigen Ausführungsform, wobei entweder eine oder beide Laufrollen 14, 16 mittels eines geeigneten, in den Zeichnungen aus Gründen der Einfachheit jedoch nicht dargestellten Motors angetrieben werden. Das gleiche gilt für die unteren Laufrollen 18, 20. Ein jedes der Bänder 10, 12 ist ein endloses Band und ist vorzugsweise aus einem solchen Metall ausgebildet, welches eine niedrige Reaktivität aufweist oder welches bezüglich des zu gießenden Metalles nicht reaktiv ist. Wie dem Fachmann bekannt ist, können eine Reihe geeigneter metallischer Legierungen verwendet werden. Gute Ergebnisse werden mit aus Stahl- oder Kupferlegierungen bestehenden Bändern erzielt.The apparatus used in the practice of the invention is perhaps best illustrated in Figures 1, 2 and 3 of the drawings. As shown, the apparatus comprises a pair of endless belts 10, 12 carried on a pair of upper rollers 14, 16 and a pair of lower rollers 18, 20 as shown in Figure 1. Each roller is arranged for rotation about an axis 21, 22, 24, 26 as shown in Figure 2, respectively. The rollers are of a suitable heat resistant type, either one or both of the rollers 14, 16 being driven by a suitable motor, but not shown in the drawings for reasons of simplicity. The same applies to the lower rollers 18, 20. Each of the belts 10, 12 is an endless belt and is preferably formed of a metal which has a low reactivity or which is non-reactive with respect to the metal being cast. As is known to those skilled in the art, a number of suitable metallic alloys can be used. Good results are obtained with belts made of steel or copper alloys.

Die Laufrollen sind wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, übereinander angeordnet, so dass zwischen diesen ein Formgebungsspalt gebildet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Spalt dahingehend dimensioniert, dass er der gewünschten Dicke des zu gießenden Stranges entspricht. Auf diese Weise wird die Dicke des zu gießenden metallischen Stranges durch die Abmessungen des Spaltes zwischen den Bändern 10, 12 bestimmt, die über die Laufrollen 14, 18 entlang einer Linie geführt werden, die die Achsen der Laufrollen 14, 18 umfasst, die senkrecht zu den Bändern 10, 12 verläuft. Wie in einer früheren ebenfalls anhängigen Anmeldung bereits beschrieben wird die Dicke des zu gießenden Stranges durch die Wärmekapazität der Bänder begrenzt, zwischen denen der Formgebungsvorgang stattfindet.The rollers are arranged one above the other as shown in Figs. 1 and 2 so that a forming gap is formed between them. In a preferred embodiment of the invention, the gap is dimensioned to correspond to the desired thickness of the strand to be cast. In this way, the thickness of the metallic strand to be cast is determined by the dimensions of the gap between the belts 10, 12 which are guided over the rollers 14, 18 along a line which includes the axes of the rollers 14, 18 and which runs perpendicular to the belts 10, 12. As already described in an earlier co-pending application, the thickness of the strand to be cast is limited by the heat capacity of the belts between which the forming process takes place.

Schmelzflüssiges zu gießendes Metall wird in die Formgebungszone unter Verwendung einer geeigneten Zuführeinrichtung 28 wie z. B. einer Gießwanne eingeführt. Die Innenseite der Gießwanne 28 entspricht in ihrer Breite dem zu gießenden Produkt und kann ein Breitenmaß haben, welches dem Breitenmaß des schmaleren der beiden Bänder 10, 12 entspricht. Die Gießwanne 28 umfasst eine Zuführöffnung 30 zum Einführen des Metalles, welche dazu bestimmt ist, einen horizontalen Strom an schmelzflüssigem Metall in die Formgebungszone hinein zwischen den Bändern 10, 12 zu fördern. Derartige Gießwannen sind in der Technik des Stranggießens bekannt.Molten metal to be cast is introduced into the forming zone using a suitable feed device 28 such as a tundish. The inside of the tundish 28 corresponds in width to the product to be cast and can have a width dimension which corresponds to the width dimension of the narrower of the two belts 10, 12. The tundish 28 comprises a feed opening 30 for introducing the metal which is intended to convey a horizontal flow of molten metal into the forming zone between the belts 10, 12. Such tundishes are known in the art of continuous casting.

Die Öffnung 30, wie am besten in Fig. 3 der Zeichnungen wiedergegeben ist definiert auf diese Weise in Verbindung mit den ihr unmittelbar benachbart angeordneten Bändern 10, 12 eine Formgebungszone, in die der horizontale Strom an schmelzflüssigen Metall einströmt. Der im Wesentlichen horizontal verlaufende Strom an schmelzflüssigem Metall ausgehend von der genannten Öffnung füllt auf diese Weise die Formgebungszone zwischen dem gekrümmten Abschnitt eines jeden der Bänder 10, 12 bis zu dem Spalt zwischen den Laufrollen 14, 18. Er beginnt zu Erstarren und ist an einem solchen Punkt im Wesentlichen erstarrt, an dem der gegossene Strang den Spalt der Laufrollen 14, 18 erreicht. Ein Zuführen schmelzflüssigen Metalles nach Maßgabe eines horizontal strömenden Flusses in die Formgebungszone, an der es mit einem gekrümmten Abschnitt 10, 12 in Berührung steht, der sich um die Laufrollen 14, 18 herumerstreckt ist, dient einer Begrenzung von Verzerrungen und auf diese Weise der Aufrechterhaltung eines besseren thermischen Kontaktes zwischen dem schmelzflüssigen Metall und einem jedem der Bänder ebenso wie der Verbesserung der Qualität der oberen und unteren Oberflächen des gegossenen Stranges.The opening 30, as best shown in Fig. 3 of the drawings, defines in this way, in conjunction with the bands 10, 12 arranged immediately adjacent to it, a shaping zone into which the horizontal stream of molten metal. The substantially horizontal stream of molten metal from said opening thus fills the forming zone between the curved portion of each of the belts 10, 12 up to the gap between the idler rollers 14, 18. It begins to solidify and is substantially solidified at a point where the cast strand reaches the gap of the idler rollers 14, 18. Feeding molten metal in a horizontal flow into the forming zone where it comes into contact with a curved portion 10, 12 extending around the idler rollers 14, 18 serves to limit distortions and thus maintain better thermal contact between the molten metal and each of the belts as well as to improve the quality of the upper and lower surfaces of the cast strand.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Konzept umfasst die Gießvorrichtung ein Paar Kühlmittel 32, 34, die dem Teil des endlosen Bandes gegenüberliegen, der mit dem zu gießenden Metall in dem Formgebungsspalt zwischen den Bändern 10, 12, in Berührung steht. Die Kühlmittel 32, 34 dienen auf diese Weise der Kühlung der Bänder 10, 12 nachdem diese jeweils über die Laufrollen 16, 20 geführt sind, und zwar bevor sie in Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall gelangen. Bei der, in den Fig. 1 und 2 dargestellten am meisten bevorzugten Ausführungsform sind die Kühlmittel 32, 34, wie gezeigt, jeweils in dem Rückführabschnitt der Bänder 10, 12 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform können die Kühlmittel 32, 34 durch herkömmliche Kühlmittel gebildet werden wie z. B. für ein Kühlfluid bestimmte Düsen, die mit der Maßgabe angeordnet sind, dass ein Kühlfluid direkt auf die Innenseite und/oder die Außenseite der Bänder 10, 12 gesprüht wird, um die Bänder über ihre Dicken zu kühlen. Bei dieser Ausführungsform ist es manchmal wünschenswert, Drahtbürsten 36, 38 zu verwenden, die an den endlosen Bändern 10, 12 jeweils reibschlüssig anliegen, während diese über die Laufrollen 14, 18 geführt sind, um jegliches Metall oder andere Arten von Abfallteilen von der Oberfläche der endlosen Bänder 10, 12 zu entfernen, bevor sie erneut ausgehend von der Gießwanne 28 mit schmelzflüssigen Metall beaufschlagt werden.According to the inventive concept, the casting apparatus includes a pair of cooling means 32, 34 opposite that portion of the endless belt which is in contact with the metal to be cast in the forming gap between the belts 10, 12. The cooling means 32, 34 thus serve to cool the belts 10, 12 after they have passed over the rollers 16, 20 respectively, before they come into contact with the molten metal. In the most preferred embodiment shown in Figs. 1 and 2, the cooling means 32, 34 are arranged in the return section of the belts 10, 12 respectively, as shown. In this embodiment, the cooling means 32, 34 may be conventional coolants such as, for example, a liquid cooling medium such as ... B. nozzles for a cooling fluid arranged so that a cooling fluid is sprayed directly onto the inside and/or the outside of the belts 10, 12 to cool the belts throughout their thickness. In this embodiment, it is sometimes desirable to use wire brushes 36, 38 which are frictionally engaged with the endless belts 10, 12, respectively, as they are guided over the rollers 14, 18, in order to remove any metal or other types of waste from the surface of the endless belts 10, 12 before they are again exposed to molten metal from the pouring tank 28.

Bei der praktischen Ausführungsform der Erfindung fließt auf diese Weise schmelzflüssiges Metall horizontal ausgehend von der Gießwanne über die Gießöffnung 30 in die Gieß- oder Formgebungszone, die zwischen den Bändern 10, 12 definiert ist, wobei die Bänder 10, 12 mittels Wärmeübertragung ausgehend von dem gegossenen Strang in Richtung auf die Bänder 10, 12 hin erwärmt werden. Der gegossene metallische Strang bleibt zwischen den Gießbändern 10, 12 und wird durch diese gefördert, bis ein jedes derselben über die Mittellinie der Laufrollen 16, 20 hinaus gelangt ist. Anschließend, und zwar in dem Rückführabschnitt werden die Bänder 10, 12 mittels der Kühlmittel 32, 34 gekühlt, so dass die Wärme, die auf die Bänder in der Formgebungszone übertragen worden ist, im Wesentlichem von diesen entfernt wird. Nachdem die Bänder anschließend mittels der Drahtbürsten 36, 38 gereinigt worden sind, nämlich während sie über die Laufrollen 14, 18 geführt werden, nähern diese sich einander wieder an, um erneut eine Formgebungszone zu bilden.In the practical embodiment of the invention, molten metal thus flows horizontally from the tundish through the pouring opening 30 into the casting or forming zone defined between the belts 10, 12, the belts 10, 12 being heated by heat transfer from the cast strand toward the belts 10, 12. The cast metal strand remains between and is conveyed by the casting belts 10, 12 until each of them has passed beyond the center line of the rollers 16, 20. Subsequently, in the return section, the belts 10, 12 are cooled by means of the cooling means 32, 34 so that the heat which has been transferred to the belts in the forming zone is substantially removed therefrom. After the belts have subsequently been cleaned by means of the wire brushes 36, 38, namely while they are guided over the rollers 14, 18, they approach each other again in order to form a shaping zone again.

Die am meisten bevorzugte Art der Aufbringung schmelzflüssigen Metalls aus der Gießwanne durch die Gießöffnung 30 hindurch ist mit mehr Details in Fig. 3 der Zeichnungen wiedergegeben. Wie in dieser Figur dargestellt, besteht die Gießöffnung 30 aus einer oberen Wandung 40 und einer unteren Wandung 42, die zwischen sich eine zentrale Öffnung 44 begrenzen, deren Breite sich im Wesentlichen über die Breite der Bänder 10, 12 erstrecken kann, während diese jeweils um die Laufrollen 14, 18 geführt sind.The most preferred way of applying molten metal from the tundish through the pouring opening 30 is shown in more detail in Fig. 3 of the drawings. As shown in this figure, the pouring opening 30 consists of an upper wall 40 and a lower wall 42, which define between them a central opening 44, the width of which can extend substantially across the width of the belts 10, 12 as they are guided around the rollers 14, 18 respectively.

Die entfernt gelegenen Enden der Wandungen 40, 42 der Gießöffnung 30 befinden sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Oberfläche der jeweiligen Gießbänder 10, 12 und begrenzen mit den Bändern 10, 12 einen Gießraum oder eine Formgebungszone 46, in die das schmelzflüssige Metall durch die zentrale Öffnung 44 hineingeführt ist. Nachdem das schmelzflüssige Metall in dem Gießraum 46 zwischen den Bändern 10, 12 strömt, überträgt es seine Wärme auf die Bänder 10, 12, so dass das schmelzflüssige Metall gleichzeitig gekühlt wird und einen festen Strang 50 zwischen den Gießbändern 10, 12 bildet.The remote ends of the walls 40, 42 of the pouring opening 30 are located in the immediate vicinity of the surface of the respective casting belts 10, 12 and, together with the belts 10, 12, delimit a casting space or a shaping zone 46 into which the molten metal is introduced through the central opening 44. After the molten metal flows in the casting space 46 between the belts 10, 12, it transfers its Heat to the belts 10, 12 so that the molten metal is simultaneously cooled and forms a solid strand 50 between the casting belts 10, 12.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollte ein hinreichendes Maß an Rückfluss (definiert als die Distanz zwischen der ersten Berührung 47 zwischen dem schmelzflüssigen Metall 46 und dem Spalt 48, der als Punkt der größten Annäherung der Eingangsrollen 14, 18 definiert ist) vorgesehen sein, um im Wesentlichen eine vollständige Erstarrung vor dem Spalt 48 zu erreichen. Bei Bandgießmaschinen, die dem Stand der Technik zuzuordnen sind, kommt es zu einer Berührung des schmelzflüssigen Metalles mit dem Band in dem geradlinigen Abschnitt hinter dem Spalt 48. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hingegen ist eine Erstarrung im Wesentlichen vor dem Spalt 48 abgeschlossen, wohingegen die Erstarrung bei den bekannten Gießmaschinen erst nach dem Spalt 48 beginnt.In the preferred embodiment of the invention, a sufficient amount of backflow (defined as the distance between the first contact 47 between the molten metal 46 and the gap 48, which is defined as the point of closest approach of the input rollers 14, 18) should be provided to achieve substantially complete solidification before the gap 48. In strip casting machines that can be assigned to the prior art, contact of the molten metal with the strip occurs in the straight section behind the gap 48. In the context of the present invention, however, solidification is substantially completed before the gap 48, whereas in the known casting machines, solidification only begins after the gap 48.

Die Bedeutung eines Erstarrens vor dem Spalt 48 im Rahmen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Bänder 10, 12 sehr viel stabiler sind, wenn sie unter Zugbeanspruchung auf den gekrümmten Oberflächen der Laufrollen gehalten werden und darin, dass diese erheblich weniger verzerrt werden, im Vergleich zu einer Verfahrensweise, bei der das schmelzflüssige Metall 46 zuerst in den geraden Abschnitt - wie bekannt - mit den Bändern 10, 12 in Berührung gelangt. Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung, bildet sich ein augenblicklicher hoher Temperaturgradient über die Bänder 10, 12 aus, sobald diese zum ersten Mal mit dem schmelzflüssigen Metall 46 in Berührung gelangen. Da jedes Band unter Zugspannung steht und vor dem Spalt infolge der Laufrollen 14, 18 eine stabile Unterstützung erfährt, sind die Bänder sehr viel stabiler gegenüber einer Verzerrung, die aus dem augenblicklichen Temperaturgradienten ansonsten entstehen könnte. Hinzutritt, dass der Spalt zwischen den Bändern zu der Zeit, zu der diese erstmalig mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung gelangen, wesentlich größer ist als der Spalt zwischen den Bändern, der der Dicke des Stranggussteiles entspricht. Im Ergebnis hat jede Verzerrung der Bänder eine geringe Auswirkung auf das an der jeweiligen Stelle gegossene Metall. Der hohe Temperaturgradient wird in einem hohen Maß abgebaut, bevor die Bänder 10, 12 den Spalt 48 erreichen, so dass auf diese Weise jegliche Verzerrungen gelöst werden, bevor die Bänder den Spalt erreichen.The importance of solidification prior to the nip 48 in the context of the present invention is that the strips 10, 12 are much more stable when held in tension on the curved surfaces of the rollers and are subject to significantly less distortion than if the molten metal 46 first contacts the strips 10, 12 in the straight section, as is known. In the practice of the present invention, an instantaneous high temperature gradient is established across the strips 10, 12 as they first contact the molten metal 46. Since each strip is under tension and receives stable support prior to the nip due to the rollers 14, 18, the strips are much more stable against distortion that might otherwise result from the instantaneous temperature gradient. In addition, the gap between the strips at the time when they first come into contact with the molten metal is significantly larger than the gap between the strips that corresponds to the thickness of the continuous casting. As a result, any distortion of the strips has little effect on the metal being cast at that location. The high temperature gradient is relieved to a large extent before the strips 10, 12 reach the gap 48, thus resolving any distortions before the strips reach the gap.

Die Dicke des Stranges hängt - wie dem Fachmann bekannt ist - von der Dicke der Bänder 10, 12, der Rückführtemperatur der Gießbänder und der Ausgangstemperatur des Stranges sowie der Bänder ab. Es ist festgestellt worden, dass ein Aluminiumstrang mit einer Dicke von 0,100 inch (2,54 mm), bei welchem aus Stahl bestehende Bänder mit einer Dicke von 0,08 inch (2,03 mm) benutzt werden, eine Rückführtemperatur von 300ºF (149ºC) und eine Ausgangstemperatur von 800ºF (427ºC) aufweist. Die Relation zwischen der Ausgangstemperatur sowie der Band- und Strangdicke ist im Detail in der Druckschrift EP-A-0 583 867 beschrieben. Beispielsweise ergibt sich beim Gießen eines Aluminiumstranges mit einer Dicke von 0,100 inch (2,54 mm) bei Benutzung eines aus Stahl bestehenden Bandes mit einer Dicke von 0,06 inch (1,52 mm) eine Ausgangstemperatur von 900ºF (482ºC), wobei die Rückführtemperatur 300ºF (149ºC), die Ausgangstemperatur 960ºF (516ºC), und die Rückführtemperatur 400ºF (204ºC) betragen.The thickness of the strand depends, as is known to those skilled in the art, on the thickness of the belts 10, 12, the return temperature of the casting belts and the exit temperature of the strand and the belts. It has been found that an aluminum strand of 0.100 inch (2.54 mm) thick using steel belts of 0.08 inch (2.03 mm) thickness has a return temperature of 300ºF (149ºC) and an exit temperature of 800ºF (427ºC). The relationship between the exit temperature and the belt and strand thickness is described in detail in EP-A-0 583 867. For example, when casting a 0.100 inch (2.54 mm) thick aluminum rod using a 0.06 inch (1.52 mm) thick steel strip, the initial temperature is 900ºF (482ºC), the return temperature is 300ºF (149ºC), the initial temperature is 960ºF (516ºC), and the return temperature is 400ºF (204ºC).

Eine der Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es keine Notwendigkeit gibt, eine Wärmedämmbeschichtung auf den Bändern anzubringen, um eine Wärmeübertragung und das Auftreten von Wärmespannungen zu vermindern, welches üblicherweise im Stand der Technik verwendet wird. Dadurch, dass kein Kühlfluid auf der Rückseite des Bandes anwesend ist, während das Band in der Formgebungszone mit dem heißen Metall in Berührung steht, ist eine bedeutende Verminderung der Temperaturgradienten gegeben und es werden Probleme einer Schwitzkühlung eliminiert, die auftreten, sobald ein kritischer Wärmefluss überschritten wird. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ferner die Ausbildung kalter Randzonen vermieden, eine Bedin gung, bei der kalte Bandabschnitte an drei Stellen existieren, nämlich 1. vor dem Metalleintritt und 2. beiderseits einer Formgebungszone des Bandes. Diese Bedingungen können eine erhebliche Bandverzerrung zur Folge haben.One of the advantages of the method and apparatus of the present invention is that there is no need to apply a thermal barrier coating to the strips to reduce heat transfer and the occurrence of thermal stresses, which is commonly used in the prior art. The absence of cooling fluid on the back of the strip while the strip is in contact with the hot metal in the forming zone significantly reduces temperature gradients and eliminates problems of sweat cooling that occur when a critical heat flow is exceeded. The method and apparatus according to the present invention also avoids the formation of cold edge zones, a condition where cold strip sections exist at three locations, namely 1. before the metal entry and 2. on either side of a strip forming zone. These conditions can result in significant strip distortion.

Bei dem Konzept der vorliegenden Erfindung erübrigt sich ferner die Notwendigkeit des Gebrauchs von Trennmitteln, die im Stand der Technik benutzt worden sind, und zwar mit dem Ziel, ein Ankleben des gegossenen Metallstanges an einem der Bänder zu verhindern.The concept of the present invention also eliminates the need to use release agents that have been used in the prior art to prevent the cast metal rod from sticking to one of the bands.

Bei einigen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, ein oder mehrere Bänder zu verwenden, die mit Längsrillen auf der Bandoberfläche versehen sind, die mit dem zu gießenden Metall in Berührung gelangt. Solche Rillen sind bei Eintrommel-Gießmaschinen wie in der Druckschrift US-A-4,934,443 bereits beschrieben, benutzt worden.In some applications it may be desirable to use one or more belts provided with longitudinal grooves on the belt surface that comes into contact with the metal to be cast. Such grooves have been used in single-drum casting machines as already described in US-A-4,934,443.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Bänder 10, 12 wenigstens in dem ersten Abschnitt der Formgebungszone durch eine Vielzahl von Laufrollen gestützt, die mit der Maßgabe angeordnet sind, dass beide Bänder derart geführt werden, dass die Bänder einen im Wesentlichen ebenen Verlauf aufweisen. Es ist dies in Fig. 4 der Zeichnungen gezeigt, welche die Laufrolle 18 und die Bänder 10, 12 zeigt, während diese einander gegenüberliegen und einen Formgebungsraum bilden, der den festen Strang 50 begrenzt. Die unteren Laufrollen 52 stützen auf diese Weise das Band 12, während dieses über die Laufrolle 18 geführt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist jede der Laufrollen um eine sich parallel zu dem Band und quer zu dem Band 12 unterhalb desselben erstreckende Achse frei drehbar gelagert, so dass das Band in einer im Wesentlichen ebenen Konfiguration gehalten ist und auf diese Weise das Gewicht des Bandes und das Gewicht des zu gießenden Metallstranges 50 gestützt werden.According to a preferred practical embodiment of the present invention, the belts 10, 12 are supported at least in the first section of the forming zone by a plurality of rollers arranged to guide both belts in such a way that the belts have a substantially planar path. This is shown in Fig. 4 of the drawings, which shows the roller 18 and the belts 10, 12 as they face each other and form a forming space that delimits the solid strand 50. The lower rollers 52 thus support the belt 12 as it is guided over the roller 18. As shown in Fig. 4, each of the rollers is freely rotatable about an axis extending parallel to the belt and transverse to the belt 12 below the same, so that the belt is maintained in a substantially planar configuration and in this way the weight of the belt and the weight of the metal strand 50 to be cast are supported.

Eine entsprechende Anordnung von Stützrollen 54 steht tangential mit dem oberen Band 10 in Berührung und dient dazu, einen ausreichenden Druck auf das Band 10 auszuüben, um das Band 10 in Anlage an dem Strang 50 zu halten, während dieser ausgehend von einem schmelzflüssigen Zustand des Metalls in einen festen Strang umgewandelt wird. Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung sind die in Berührung mit dem oberen Band stehenden Stützrollen nicht fest angeordnet, sondern eher nachgiebig gelagert, obwohl es möglich ist, ein System zu benutzen, bei welchem einige der Stützrollen 44 nachgiebig gelagert sind, wohingegen andere fest angeordnet sind, und zwar nach Maßgabe der jeweiligen Anwendung.A corresponding arrangement of support rollers 54 is in tangential contact with the upper belt 10 and serves to provide sufficient pressure on the belt 10 to hold the belt 10 in contact with the strand 50 while the latter is being transformed from a molten state of the metal into a solid strand. According to a preferred practical embodiment of the invention, the support rollers in contact with the upper belt are not fixed but rather are resiliently mounted, although it is possible to use a system in which some of the support rollers 44 are resiliently mounted while others are fixed, depending on the particular application.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine obere Anordnung von Stützrollen 54 in vertikale Schlitze eingesetzt, so dass der Spalt schwerkraftbedingt geschlossen wird und eine thermische Berührung zwischen den Bändern 10, 12 und dem gegossenen Strang 50 aufrechterhalten wird. Diese Stützrollen dienen zur Isolierung des erstarrten Metalls gegenüber mechanischen Schwingungen der sich in Förderrichtung anschließenden Komponenten, so dass auf diesem Wege die Wärmeübertragung verbessert wird, so dass der Strang 50 gekühlt wird und eine höhere Festigkeit erhält.According to a preferred embodiment, an upper arrangement of support rollers 54 are inserted into vertical slots so that the gap is closed by gravity and thermal contact is maintained between the belts 10, 12 and the cast strand 50. These support rollers serve to insulate the solidified metal from mechanical vibrations of the components following in the conveying direction, so that in this way the heat transfer is improved so that the strand 50 is cooled and has a higher strength.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Mittel vorgesehen, die mit den Eingangslaufrollen 14, 18 in Verbindung stehen und die dazu bestimmt sind, eine Verdrängung dieser Rollen relativ zueinander zu verhindern. Jede geeignete Vorrichtung, über welche eine starre Fixierung der relativen Positionen der Laufrollen 14, 18 erreichbar ist, kann benutzt werden. In den Fig. 5, 6 ist ein einfacher Mechanismus gezeigt, der Lagerblöcke 45, 47 aufweist, die jeweils den Achsen 21, 24 der Eingangslaufrollen 14, 18 zugeordnet sind und die untereinander mittels eines Zuggliedes 49 in Verbindung stehen. Das Zugglied kann entweder fest oder einstellbar ausgebildet sein; es ist festgestellt worden, dass gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn als Zugglied eine einfache Spannschraube 49 benutzt wird, um eine relative Verdrängung der Achsen 21, 24 relativ zueinander zu unterdrücken. Wie der einschlägige Fachmann erkennt, können weitere und insbesondere komplexere Zugglieder gleichermaßen benutzt werden. Beispielsweise kann als Zugglied ein Hydraulikzylinder benutzt werden, um eine relative Verdrängung der Achsen 21, 24 zueinander zu verhindern. Der Gebrauch eines solchen Hydraulikzylinders bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass er einstellbar ist, so dass auf diese Weise die Spannung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall und insbesondere dem zu gießenden Metall verändert werden kann.According to another embodiment of the invention, means are provided which are connected to the input rollers 14, 18 and which are intended to prevent displacement of these rollers relative to one another. Any suitable device by means of which a rigid fixation of the relative positions of the rollers 14, 18 can be achieved can be used. In Figs. 5, 6 a simple mechanism is shown which has bearing blocks 45, 47 which are respectively associated with the axes 21, 24 of the input rollers 14, 18 and which are connected to one another by means of a tension member 49. The tension member can be either fixed or adjustable; it has been found that good results are achieved when a simple tension screw 49 is used as the tension member in order to suppress relative displacement of the axes 21, 24 relative to one another. As the person skilled in the art will recognize, other and in particular more complex tension members can be used in the same way. For example, the tension member a hydraulic cylinder can be used to prevent a relative displacement of the axes 21, 24 to one another. The use of such a hydraulic cylinder has the further advantage that it is adjustable, so that in this way the tension can be changed depending on the respective application and in particular the metal to be cast.

Wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Bedeutung eines Erstarrens vor dem Spalt 48 darin, dass die Bänder 10, 12 sehr viel stabiler sind, wenn sie auf der gekrümmten Oberfläche der Laufrolle unter Spannung gehalten werden und darüber hinaus in einem geringeren Maße verzerrt werden im Vergleich zu einem Fall, bei welchem das schmelzflüssige Metall 46 zuerst in dem geradlinigen Abschnitt mit den Bändern 10, 12 - wie im Stand der Technik - in Berührung gelangt. Es gibt ferner im Rahmen der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung einen augenblicklichen hohen Temperaturgradienten in den Bändern 10, 12, sobald diese erstmalig mit dem schmelzflüssigen Metall 46 in Berührung gelangen. Nachdem jedes Band unter Spannung steht und vor dem Spalt durch die Laufrollen 14, 18 eine einwandfreie Stützung erfährt, sind die Bänder gegenüber einer durch den augenblicklichen Temperaturgradienten bedingten Verzerrung sehr viel stabiler. Zusätzlich ist der Raum zwischen den Bändern zu einem Zeitpunkt, zu dem diese erstmalig mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung gelangen, wesentlich weiter als der Spalt zwischen den Bändern, der der Dicke des gegossenen Stranges entspricht. Im Ergebnis hat jegliche Verzerrung der Bänder nur eine geringe Auswirkung auf das an der jeweiligen Stelle gegossene Metall. Der hohe Temperaturgradient ist im Wesentlichen abgebaut, bevor die Bänder 10, 12 den Spalt 48 erreichen, so dass auf diesem Wege jegliche auftretende Verzerrungen spätestens dann aufgelöst werden, wenn sich die Bänder dem Spalt nähern.As in the embodiment described above, the significance of solidification prior to gap 48 in the present invention is that the strips 10, 12 are much more stable when held under tension on the curved surface of the idler and are also distorted to a lesser extent compared to a case where the molten metal 46 first contacts the strips 10, 12 in the straight section as in the prior art. There is also, in the practice of the present invention, an instantaneous high temperature gradient in the strips 10, 12 as soon as they first come into contact with the molten metal 46. Since each strip is under tension and properly supported by the rollers 14, 18 prior to the gap, the strips are much more stable against distortion caused by the instantaneous temperature gradient. In addition, the space between the strips at the time they first come into contact with the molten metal is much wider than the gap between the strips, which corresponds to the thickness of the cast strand. As a result, any distortion of the strips has only a small effect on the metal cast at that point. The high temperature gradient is essentially dissipated before the strips 10, 12 reach the gap 48, so that any distortion that occurs is resolved by the time the strips approach the gap.

Die Bedeutung eines Erstarrens bzw. Verfestigens vor dem Spalt 48 ergibt sich auch aus der Tatsache, dass - wie in Fig. 8 der Zeichnungen gezeigt - das sich zwischen den gekrümmten Oberflächen der Formgebungszone vor dem Spalt verfestigende Metall Abmessungen, insbesondere eine Dicke aufweist, die größer als die entsprechende Abmessung oder Dicke des Spaltes selbst ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das erstarrte Gussmetall, das in Richtung auf den Spalt 48 hin bewegt wird, eine größere Abmessung als der Spalt hat, wodurch erreicht wird, dass über den Spalt 48 eine Druckkraft auf den metallischen Gussstrang ausgeübt wird, welches wiederum zur Folge hat, dass der Strang eine Streckung erfährt, wodurch nicht nur die Oberflächencharakteristik verbessert wird, sondern auch die Tendenz von Rissbildungen des Stranges vermindert wird. Hinzutritt, dass die auf den metallischen Gussstrang ausgeübte Druckkraft nach erfolgter Erstarrung zwischen dem Punkt einer Erstarrung und dem Spalt selbst einen guten thermischen Kontakt zwischen dem metallischen Gussstrang und den Bändern bereitstellt.The importance of solidification before the gap 48 also arises from the fact that - as shown in Fig. 8 of the drawings - the solidification between the curved surfaces of the forming zone before the gap solidifying metal has dimensions, in particular a thickness, which is greater than the corresponding dimension or thickness of the gap itself. This ensures that the solidified cast metal which is moved towards the gap 48 has a larger dimension than the gap, thereby achieving that a compressive force is exerted on the metallic cast strand via the gap 48, which in turn results in the strand undergoing stretching, whereby not only the surface characteristics are improved, but also the tendency of the strand to crack is reduced. In addition, the compressive force exerted on the metallic cast strand after solidification has taken place provides good thermal contact between the metallic cast strand and the strips between the point of solidification and the gap itself.

Der Betrag einer Druckkraft ist für die praktische Anwendung der Erfindung unkritisch. Es ist festgestellt worden, dass die Druckkraft ausreichend hoch sein sollte, um einen guten thermischen Kontakt zwischen dem gegossenen Metallstrang einerseits und dem Band andererseits sicherzustellen und darüber hinaus ausreichend groß bemessen sein sollte, um eine Streckung zu bewirken. Die Streckung sollte vorzugsweise ausreichend sein, um sicherzustellen, dass der gegossene Metallstrang unter Druck steht, welches von einem Zustand zu unterscheiden ist, indem dieser sich unter Zug befindet, nämlich während dieser ausgehend von Spalt 48 durch den Rest der Formgebungszone hindurch gefördert wird. Wie oben bereits beschrieben, ist festgestellt worden, dass die Aufrechterhaltung eines Zustands, bei welchem sich der gegossene Strang unter Druck befindet, dazu dient, eine Rissbildung zu minimieren, die ansonsten auftreten könnte, falls der Gussstrang sich unter Zug befindet. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, dass die prozentuelle Streckung relativ gering ausfällt, im Allgemeinen unter 15% und vorzugsweise unter 10% liegt. Gute Ergebnisse sind bei der praktischen Ausführung der Erfindung erreicht worden, wenn die prozentuelle Streckung weniger als 5% beträgt.The amount of compressive force is not critical to the practical application of the invention. It has been found that the compressive force should be sufficiently high to ensure good thermal contact between the cast metal strand on the one hand and the strip on the other hand, and should also be sufficiently large to cause stretching. The stretching should preferably be sufficient to ensure that the cast metal strand is in compression, which is to be distinguished from a state in which it is in tension, namely while it is being conveyed from gap 48 through the rest of the forming zone. As already described above, it has been found that maintaining a state in which the cast strand is in compression serves to minimize cracking which might otherwise occur if the cast strand is in tension. It is generally desirable that the percent stretching be relatively low, generally less than 15% and preferably less than 10%. Good results have been achieved in the practical implementation of the invention when the percentage stretch is less than 5%.

Die Dicke des Stranges, die gegossen werden kann, hängt, wie dem Fachmann bekannt ist, von der Dicke der Bänder 10, 12 ab, der Rückführtemperatur der Gießbänder und der Ausgangstemperatur des Stranges sowie der Bänder. Hinzutritt, dass die Dicke des Stranges ebenfalls von dem zu gießenden Metall abhängig ist. Es ist festgestellt worden, dass sich bei einem Aluminiumstrang mit einer Dicke von 0,100 inch (2,54 mm) unter Verwendung von aus Stahl bestehenden Bändern mit einer Dicke von 0,08 inch (2,03 mm) eine Rückführtemperatur von 300ºF (149ºC) und eine Ausgangstemperatur von 800ºF (421ºC) ergeben. Die Relation zwischen der Ausgangstemperatur und dem Band sowie der Strangdicke ist im Detail in der Druckschrift EP-A-0 583 864 beschrieben. Beispielsweise ergibt sich beim Stranggießen von Aluminium mit einer Dicke von 0,100 unter Verwendung eines Stahlbandes mit einer Dicke von 0,06 inch (1,52 mm) eine Ausgangstemperatur von 900ºF (482ºC), wobei die Rückführtemperatur 300ºF (149ºC) beträgt, wohingegen, wenn die Ausgangstemperatur 960ºF (516ºC) beträgt, die Rückführtemperatur 400ºF (204º C) beträgt.The thickness of the strand that can be cast depends, as is known to those skilled in the art, on the thickness of the strips 10, 12, the return temperature of the casting strips and the starting temperature of the strand and the strips. In addition, the thickness of the strand also depends on the metal being cast. It has been found that for an aluminum strand of 0.100 inch (2.54 mm) thickness using steel strips of 0.08 inch (2.03 mm) thickness, a return temperature of 300ºF (149ºC) and an starting temperature of 800ºF (421ºC) result. The relationship between the starting temperature and the strip and the strand thickness is described in detail in EP-A-0 583 864. For example, continuous casting of 0.100 gauge aluminum using 0.06 inch (1.52 mm) thick steel strip results in an initial temperature of 900ºF (482ºC) and a return temperature of 300ºF (149ºC), whereas if the initial temperature is 960ºF (516ºC), the return temperature is 400ºF (204ºC).

Bei den erfindungsgemäßen Konzepten erübrigt sich zusätzlich die Notwendigkeit Trennmittel zu benutzen, die im Stand der Technik zur Vermeidung eines Anklebens des metallischen Gussstrangs an wenigstens einem der Bänder benutzt worden sind.The concepts according to the invention also eliminate the need to use release agents, which have been used in the prior art to prevent the metallic cast strand from sticking to at least one of the strips.

In einigen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, ein oder mehrere Bänder mit Längsrillen in der Bandoberfläche zu versehen, die mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung steht. Solche Rillen sind bei Eintrommel- Gießmaschinen - wie in der US-A-4,934,443 beschrieben - bereits benutzt worden.In some applications it may be desirable to provide one or more belts with longitudinal grooves in the belt surface that is in contact with the molten metal. Such grooves have already been used in single-drum casting machines - as described in US-A-4,934,443.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es manchmal wünschenswert, entlang der jeweiligen Berandungen der Bänder Mittel vorzusehen, um das Metall einzuschließen und es daran zu hindern, nach außen in einer Querrichtung zu dem Band zu strömen. Es ist demzufolge möglich, eine herkömmliche Randeinfassung zu diesem Zweck zu benutzen, wie sie bei Doppeltrommel-Gießmaschinen benutzt wird. Eine geeignete Randeinfassung ist in Fig. 5 der Zeichnungen dargestellt und umfasst ein Paar Randeinfassungsglieder 56, die der Berandung der Bänder 10, 12 benachbart angeordnet sind. Die Randeinfassungsglieder 56 bestehen aus einem Paar sich im Wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Bänder 10, 12 erstreckender Wandungen und sind dazu bestimmt und eingerichtet, einen Fluss an schmelzflüssigem Metall in auswärtiger Richtung, ausgehend von der Formgebungszone, die zwischen den Bändern eingerichtet ist, zu verhindern. Zu diesem Zweck sind die Einfassungsglieder 56 mit einer vorderseitigen Kante 58 versehen, die ausgehend von der Gießöffnung 30 in Flussrichtung des Metalles angeordnet ist, so dass schmelzflüssiges, durch die Gießöffnung 30 aufgebrachtes Metall zwischen den Bändern 10, 20 und den einander gegenüberliegenden Randeinfassungselementen 56 eingeschlossen ist. Der Fachmann erkennt, dass bei der praktischen Ausführung der Erfindung andere Randeinfassungen gleichermaßen benutzt werden können.According to another embodiment of the invention, it is sometimes desirable to provide means along the respective edges of the strips to confine the metal and prevent it from flowing outward in a direction transverse to the strip. It is thus possible to conventional rim edging for this purpose, such as is used in twin drum casting machines. A suitable rim edging is shown in Fig. 5 of the drawings and comprises a pair of rim edging members 56 arranged adjacent the perimeter of the belts 10, 12. The rim edging members 56 consist of a pair of walls extending substantially perpendicular to the surfaces of the belts 10, 12 and are designed and arranged to prevent flow of molten metal in an outward direction from the forming zone arranged between the belts. For this purpose, the rim members 56 are provided with a front edge 58 arranged in the direction of flow of the metal from the pouring opening 30 so that molten metal deposited through the pouring opening 30 is enclosed between the belts 10, 20 and the opposed rim edging elements 56. The person skilled in the art will recognize that other edge borders can equally be used in the practical implementation of the invention.

Man versteht, dass verschiedene Änderungen bzw. Ausgestaltungen an den Details der strukturellen Ausgestaltungen und des Gebrauchs vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, so wie dieser in den Ansprüchen definiert ist.It will be understood that various changes and modifications may be made in the details of structural embodiments and use without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

Claims

1. Device for the continuous casting of metals by continuous strip casting consisting of:

(a) a pair of continuous endless belts (10,12) made of a thermally conductive material, arranged adjacent to one another and defining a zone (46) therebetween;

(b) wherein each of the belts is arranged on at least one pair of rollers (14, 16; 18, 20), so that each belt has a curved surface portion in which it is guided over a corresponding input roller (14; 18) of the respective pair of rollers and a substantially flat surface portion adjoining this, wherein the belts guided around the respective input roller define a gap (48) between them, wherein said gap is located in a plane defined by the axes (21, 24) of the input rollers and extends substantially perpendicular to the belts and

(c) means (28) for supplying molten metal;

characterized,

(d) that the means (28) for supplying molten metal is arranged to apply the molten metal to said curved surface portions of the strips, said zone being a forming zone in which molten metal substantially solidifies prior to the gap between the input rollers and

(e) that the device comprises means (45, 47, 49) which are connected to the input rollers in order to regulate the gap between them and to exert a compressive force on the substantially solidified continuous casting (50) in the gap, this being sufficient to cause an extension of the continuous casting so that it is under pressure in the feed direction after exiting the gap in order to minimize cracking of the continuous casting.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by cooling means (32, 34) arranged adjacent to each of said belts (10, 12) when said belts are not in contact with the molten metal or the casting (50), said cooling means serving to reduce the temperature of the belts by substantially completely removing the heat transferred to the belts via the molten metal and the continuous casting when the belts are not in contact with the molten metal or the continuous casting.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by clamping means (49) which are connected to the respective axis of each input roller (14, 18) and are intended to prevent the input rollers from being displaced away from one another.

4. Device according to claim 2 or 3, wherein the cooling means (32, 34) comprise means for applying a cooling fluid to the endless belts (10, 12).

5. Device according to one of the preceding claims, wherein each belt (10,12) is carried on a pair of rotatably mounted rollers (14, 16; 18, 20).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized by means for advancing each of the belts (10, 12) around the rollers.

7. Apparatus according to any preceding claim, wherein the means for applying molten metal comprise a pouring tank (28) having a substantially horizontally directed outlet opening (30) arranged to apply molten metal to the curved surface portions of the strips.

8. Device according to one of the preceding claims, wherein the bands consist of a thermally conductive metal.

9. Apparatus according to any preceding claim, further characterized by corner containment means (56) designed to prevent flow of molten metal beyond the corners of the strips.

10. A process for casting metals by continuous strip casting comprising the following steps:

(a) guiding a pair of endless belts (10, 12) made of a thermally conductive material over a pair of input rollers (14, 18) defining a gap (48) therebetween, the gap being in a plane defined by the axes (21, 24) of the input rollers and extending substantially perpendicular to the belts, the belts defining a zone (46) therebetween and each belt having a curved surface portion as it is guided over the input rollers,

characterized,

(b) applying molten metal to the curved surface portions of each of the strips, said zone being a forming zone in which the molten metal solidifies and forms a continuous casting (50) having a thickness greater than the thickness of the gap and

(c) advancing the continuous casting into the gap to exert a compressive force on the substantially solidified continuous casting sufficient to cause stretching of the continuous casting so that it is under compression in the direction of advance after emerging from the gap to minimize cracking in the continuous casting.

11. A method according to claim 10, characterized by the step of cooling the strip to remove the heat transferred to the strips by the molten metal and the casting, while the strips are not in contact with the molten metal or the casting and before the strips are exposed to further molten metal.

12. A method according to claim 10 or 11, characterized by the step of regulating the gap between the input rollers, whereby the continuously cast part is subjected to a compressive force causing stretching.

13. The method of claim 12, wherein the compressive force is sufficient to cause an elongation of the continuous casting by less than 15%.

14. A method according to any one of claims 10 to 13, wherein the molten metal is introduced into a substantially horizontally extending forming zone.

15. A method according to any one of claims 10 to 14, wherein the molten metal is introduced into the forming zone in a substantially horizontal flow.

16. A method according to any one of claims 10 to 15, wherein said metal is an aluminum alloy.

17. A method according to any one of claims 10 to 16, which comprises the step of conveying the continuous casting out of the forming zone between the surfaces of the strips.