-
Die
Erfindung betrifft eine Stranggießanlage und ein Verfahren zum
Stranggießen.
-
Stranggießen von
Metallen und Metalllegierungen verschiedener Arten, und zwar sowohl
eisenhaltig als auch nicht eisenhaltig, wird seit vielen Jahren
praktiziert. Die Mehrzahl aus dem Stand der Technik offenbart Maschinen,
bei denen Stranggießen
durch Einbringen von geschmolzenem Metall zwischen einem Paar von
kontinuierlich gekühlten Walzen
durchgeführt
wird.
-
Stranggießen von
Metallen wird durch zwei verbreitete Verfahren praktiziert, die
in gewisser Hinsicht ähnlich
sind. Zusammengefasst wird Stranggießen durch endlose Teile, beispielsweise
Formblöcke, durchgeführt, die
an einer durchgehenden Kette oder einem endlosen Band angebracht
sind oder etwas derartiges bilden, wobei zwischen den Bändern sich bewegende
Seitenränder
angeordnet sind. Die endlosen Teile, die typischerweise horizontal
angeordnet oder mit einem kleinen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt
sind, dienen als Form für
den Metallguss, beispielsweise Blöcke, Brammen, Bleche, Platten
oder Blechstreifen. Die sich auf nicht kreisförmigen Bahnen bewegenden endlosen
Teile kommen in einem Gießbereich
tangential zusammen, um einen Gießformkanal zu bilden und so
ausreichend lange zusammenzubleiben, dass das Metall ausreichend
verfestigt ist, um sich selbst zu tragen, nachdem die endlosen Teile
wieder voneinander getrennt sind und zu dem Beginn des Gießbereiches
zurückgebracht
werden. Dieses Verfahren zum Gießen hat sich als effizient
und wirtschaftlich insbesondere beim Gießen von Formteilen wie Brammen,
Platten oder Blechstreifen erwiesen, die als das fertiggestellte
Produkt genommen werden können,
oder, falls er wünscht,
deren Gestalt einer Verkleinerung durch Walzen unterworfen werden
kann, sobald sie aus der horizontal angeordneten Gießmaschine
austritt.
-
Wie
bereits festgestellt gibt es diese im wesentlichen horizontal angeordneten
Stranggießmaschinen überwiegend
in zwei verschiedenen Typen. Der erste Type verwendet ein Paar von
durchgehenden Bändern,
die sich tangential aneinander annähern, um zwischenliegend eine
sich bewegende Form zu bilden. Sobald das geschmolzene Material zwischen
die Bänder
eingebracht wird, werden die Bänder
gekühlt.
Das Kühlen
ist jedoch in gewisser Weise ineffizient, und aufgrund fehlender
Steifigkeit bei dem jeweiligen Band variiert die Dicke des Streifens.
Um Abweichungen in der Dicke und der Gestalt des Streifens zu vermeiden,
muss das geschmolzene Metall der Form mit einem geringen Druck zugeführt werden,
was jedoch den Gießprozess
beeinflusst und Oberflächen-
und Formprobleme als auch Fehler in der Metallstruktur verursacht.
-
Um
die Unzulänglichkeiten
beim Kühlen,
der Dicke und der Qualitätskontrolle
beim Metallguss zu überwinden,
wird bei dem zweiten Typ der Gießanlage das Band durch eine
endlose Kette ersetzt, die aufeinanderfolgende Formblöcke aufweist,
die an der Kette angebracht sind oder überhaupt erst die Kette bilden.
Die Formblöcke
bilden eine Struktur, die von außen gekühlt, von innen gekühlt oder
sowohl von außen
als auch von innen gekühlt
werden kann. Diese Struktur kühlt
wirkungsvoll das geschmolzene Material zwischen den Gießblöcken, und
die Formblöcke
verwendenden Stranggießanlagen
liefern eine erhöhte
Steifigkeit, was zu einer einheitlichen Dicke des Streifens führt. Dieser
Prozeß weist
jedoch andere Nachteile auf. Wo die aufeinanderfolgenden Formblöcke aneinanderstoßen, kann
geschmolzenes Material zwischen die Blöcke fließen sowie erstarren und dort
Vorsprünge
bilden, die sich von den geschmolzene Metall über seine Breite erstrecken.
Diese Vorsprünge werden üblicherweise
als Grate bezeichnet. Die Anwesenheit von Graten an den geschmolzenen
Streifen führt
zu einer Wechselwirkung mit den nachfolgenden formgebenden Prozessen wie
beispielsweise Walzen, denen die Schmelze unterworfen werden kann.
-
Weiterhin
ist es während
des Gießens
von flachen Produkten wie Bleche oder Streifen häufig notwendig, die Breite
des Streifens einzustellen. Um die Breite des Streifens einzustellen,
müssen
verschiedene Breiten von Ketten bevorratet werden oder es müssen durchgehende,
kostspielige, in ihrer Breite einstellbare Seitenränder, die über die
Breite der Blöcke
bewegbar sind, vorhanden sein. Aufgrund des Gewichtes und der Größe der Kette
ist der Wechsel ein schwieriger, zeitaufwendiger und äußerst kostspieliger
Vorgang.
-
Weiterhin
ist es schwierig, mit den Stranggießmaschinen bei der Streifendicke/gestalt
hohe Genauigkeiten zu erzielen. Bei der Bewegung der Schmelze in
Längsrichtung
der Kettengießanlage kühlt das
Metall in dem Formkanal ab und verfestigt sich. Beim Abkühlen des
Metalles nimmt das Volumen ab, so dass sich der das Metall beim
Verfestigen in dem Formkanal beaufschlagende Druck ändert. Das
Metall kann sogar den Kontakt mit dem Formkanal verlieren. Dies
verringert das Abkühlen
und erfordert daher einen längeren
Formkanal, und unter bestimmten Umständen kann dies zu unerwünschten Veränderungen
in der Dicke und anderen Verformungen in der Gestalt führen. Dies
hat häufig
nachteilige Einflüsse
auf die Mikrostruktur des Gießproduktes.
-
Somit
ist das Herstellen von Stranggießprodukten ohne Grate erwünscht, um
die bei einem Stranggießverfahren
hergestellten Produkte zu verbessern und die Möglichkeit zu verbessern, den stranggegossenen
Metallguss weiteren Prozessen zu unterziehen. Es ist weiterhin erwünscht, die
Formbreite einer eine Kette verwendenden Stranggießanlage
zu ändern,
ohne die Kette zu wechseln. Das Herstellen von Stranggießprodukten
ohne Grate, mit Verkürzen
der Auszeit bei einem Breitenwechsel, dem Wechsel der Form ohne
einem Wechsel der Kette und die Kontrolle über den Gießdruck führen unmittelbar zu einer erhöhten Verwendung
von Stranggießprodukten
und einer Verringerung der Herstellungskosten für Stranggießprodukte.
-
Das
US-Patent Nr. 4,682,646 beschreibt eine Stranggießform zum
selektiven Gießen
von Strängen
von verschiedenen Breiten und Dicken. Die Form umfasst zwei plattenförmig ausgebildete
Seitenwände,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind und an zwei gegenüberliegenden Seiten eine Gießform bilden,
wobei jede der beiden Seitenwände
an einem Seitenrand eine Vertiefung und zwei zweite Seitenwände aufweist,
die jeweils so angeordnet sind, dass sie in eine der Vertiefungen
unter einem Winkel zu den ersten Seitenwänden eingelassen werden können, wobei
die zweiten Seitenwände gegen
die ersten Seitenwände
andrückbare
Vorderflächen
aufweisen, um einen umfänglich
geschlossenen Gießhohlraum
zu bilden. Die ersten Seitenwände
können
in verschiedene Teile unterteilt sein, die nach Art einer umlaufenden
endlosen Kette zusammengebaut sind, wobei jede Kette über eine
untere und eine obere Umlenkrolle geführt ist. Bei einem Verfahren
zum Betrieb einer Stranggießform
der vorgenannten Art wird die Einstellkraft in Bezug auf den Strang
während
des Gießens
gemessen, und eine untere Umlenkrolle wird in Bezug auf die gegenüberliegend
angeordnete untere Umlenkrolle eingestellt, bis sich die beiden
einander gegenüberliegend
angeordneten Stranggehäuse
gegenseitig berühren.
-
Das
US-Patent Nr. 4,911,223 offenbart eine Gießmaschine, bei der in dem Breitenendbereich
einer Blockform ein Seitenrandblock angeordnet ist. Der Seitenrandblock
wird durch Federn gehalten, so dass der Seitenrandblock gegen die
flache Gießflä che der
gegenüberliegenden
Blockform gepresst wird, so dass die Lücke zwischen den einander gegenüberliegenden
Blockformen geeignet eingestellt werden kann.
-
Die
japanische Patentschrift Nr. 62 207537 offenbart eine Gießmaschine,
bei der der Druck auf die äußeren Abkühlblöcke auf
dem Gießblech überwacht
wird, um zu vermeiden, dass der Gießauslass und das Gießblech einen
zu hohen Druck ausgesetzt werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist Stranggießanlage
für nicht
eisenhaltige Metalle oder Legierungen davon geschaffen mit einem
Materialbevorratungskasten, einem Mundstück und einem Formkanal mit
einer zwischen zwei endlosen Formanordnungen ausgebildeten Dicke,
wobei wenigstens eine der Formanordnungen eine Anzahl von Formblöcken aufweist,
wobei ein Materialbevorratungskasten und ein Mundstück an einer
Zuführöffnung zu dem
Formkanal angeordnet sind, um geschmolzenes Material von dem Materialbevorratungskasten über das
Mundstück
in den Formkanal zu fördern,
um einen Gießbereich
zu schaffen, wobei jede Formanordnung einen Seitenrand an einer
gegenüberliegenden Seite
der Anordnung aufweist, um die jeweiligen Seiten und die Breite
des dazwischen ausgebildeten Formkanals auszubilden und wobei wenigstens
eine der endlosen Formanordnungen in Bezug auf die andere in einer
Richtung quer zu der Bewegungsrichtung des geschmolzenen Metalls
durch den Formkanal bewegbar ist, wobei interne Mittel zum Abkühlen der
Formblöcke
vorhanden sind, die dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens
eine der Formanordnungen eine die Anzahl von Formblöcken tragende
endlose kinematische Kette, eine in Förderrichtung vordere, die kinematische
Kette in den Gießbereich
drückende
Antriebsrolle und eine in Förderrichtung
hintere, zum Zusammendrücken
der kinematischen Kette in dem Gießbereich und zum Aneinanderdrücken der
Formblöcke
zum Verringern der Gratbildung der Drehung einen gewissen Widerstand
entgegensetzende Bremsrolle aufweist.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die beiden Kettenanordnungen in Bezug aufeinander beweglich, so
dass das gegossene Metall in der Kettengießanlage mittig gehalten ist,
wenn die Breite des Formkanales eingestellt wird. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
weist die Gießanlage weiterhin
zwei endlose Bandanordnungen auf, die den Kettenanordnungen zugeordnet
sind. Jede Bandanordnung ist außerhalb
der zugeordneten Kettenanordnung betrieben, um einen glatten Formkanal auszubilden,
der zu einem Gießprodukt
ohne Grate führt.
Die Bänder
können
die gleiche Breite haben wie der Formkanal, was erfordert, dass
der Gießvorgang
angehalten wird, so dass die Bänder
gewechselt werden können
und die Breite des Formkanales geändert werden kann. Die verhältnismäßig leichten und
einfach zu entfernenden Bänder
können
in einem erheblich kürzeren
Zeitraum als die Ketten gewechselt werden. Die Bänder können auch eine Breite aufweisen,
die größer als
die Breite des Formkanales ist, um die Breite des Formkanales ohne
ein Wechseln des Bandes einzustellen.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin eine neuartige Stranggießanlage
mit einer ersten und einer zweiten Formanordnung, die erste und
zweite sich bewegende Ketten und Bänder aufweist, die sich jeweils
in einer ersten und zweiten geschlossenen Ketten- und Bandbahn bewegen. Die Kettenbahnen
sind in Bezug auf die Bandbahnen innenliegend, und die einander
zugeordneten Band- und Kettenbahnen kommen wenigstens über den
Teil ihrer Bahnen aneinander, an dem die ersten und zweiten Bahnen
in unmittelbarer Nachbarschaft vorbeilaufen, um einen Formkanal zu
bilden. Da das Band außerhalb
der Kette betrieben wird, bildet das Band die Oberfläche des
Formkanales und verhindert eine Gratbildung. An der Öffnung des
Formkanales sind ein Materialbevorratungskasten und ein Mundstück vor gesehen,
um dem Formkanal geschmolzenes Metall zuzuführen.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
die Gießanlage
weiterhin einen an den Bändern
angebrachten Spannmechanismus, wobei die Bänder gestrafft und eng gegen
die Kette gehalten werden. Die Bänder
sind vorzugsweise mit einem hitzebeständigen Material beschichtet,
das als ein formlösendes,
nichtnetzendes Mittel und ein Wärmeübertragsvermittler
wirkt. Weiterhin sind für
jede Formanordnung Kühlsysteme
vorgesehen. Jedes Kühlsystem
ist sowohl dem Band als auch der Kette der jeweiligen Formanordnung
zugeordnet, so dass der Umfang der Kühlung verringert ist.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin eine neuartige Stranggießanlage
mit einer Vielzahl von Formanordnungen. Wenigstens eine der Formanordnungen
verfügt über eine
Anzahl von Formblöcken,
eine in Förderrichtung
vordere Antriebsrolle und eine in Förderrichtung hintere Bremsrolle.
Die Antriebsrolle bewegt die Kette in den Gießbereich, und die Bremsrolle
versucht die Kette am Verlassen des Gießbereiches zu hindern. Somit
wird die Kette in dem Gießbereich
zusammenschoben, und die Formblöcke
werden zusammengedrückt,
so dass zwischen den Formblöcken
keine Lücken
sind. Vorzugsweise verwenden zwei Formanordnungen dieses Merkmal,
und der mit der in Förderrichtung
vorderen Rolle gekoppelte Antrieb liefert bei einem Streifen mit
1000 mm Breite und 25 mm Dicke wenigstens 4 kW mehr Leistung als der
Bremsantrieb. Die Formblöcke
bei diesem Ausführungsbeispiel
haben vorzugsweise miteinander in Eingriff stehende Merkmale nach
Art einer Zungen-Nuten-Anordnung, um eine „dachziegelartige" Anordnung zu vermeiden.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage mit einem Materialbevorratungskasten,
einem Mundstück
und zwei einander gegenüberliegenden Formanordnungen,
die einen zwischenliegenden Formkanal bilden. Der Materialbevorratungskasten
ist an einer Öffnung des
Formkanales angeordnet, und geschmolzenes Metall wird dem Formkanal über den
Materialbevorratungskasten und das Mundstück zugeführt. Die Schmelze fließt über die
Längserstreckung
des Formkanales zu einem Auslass. Es ist ein Mittel zum Einstellen
der Dicke des Formkanales in Längsrichtung
des Formkanales vorgesehen, so dass während des Betriebs der Gießanlage
an dem Auslass eine Dicke des Formkanales in Bezug auf eine Dicke
des Formkanales an der Öffnung
eingestellt werden kann. Um die Dickeneinstellung ohne Anhalten
des Gießvorganges
zu ermöglichen,
bilden die Formblöcke
der Formanordnungen wenigstens einen nahe eines Endes des Blockes
angeordneten Schlitz. In dem Schlitz ist ein Schenkel verschieblich
aufgenommen, und zwischen einer Grundseite des Schlitzes und dem
Schenkel ist ein Vorspannteil angeordnet, um den Schenkel gegen
eine gegenüberliegende Oberfläche vorzuspannen.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt jede
Formanordnung über
Schlitze bildende Formblöcke,
wobei in den Schlitzen Schenkel verschieblich aufgenommen und zwischen
den Schenkel sowie den Grundseiten der Schlitze Vorspannteile angeordnet
sind. Bei dieser Anordnung sind die Schlitze jeder Formanordnung
auf der gleichen den Schlitzen der anderen Formanordnung gegenüberliegenden
Seite. Die Formblöcke
sind weiterhin mit benachbart der Schlitze und außerhalb
der Schenkel angeordneten Sicherungsvorsprüngen ausgestattet. Die Sicherungsvorsprünge kommen
mit den Schenkeln in Eingriff und stützen sie gegen den nach außen wirkenden
Druck des innerhalb des Formkanales vorhandenen Metalles ab.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Stranggießen eines
Gießproduktes
aus einem nicht eisenhaltigen Metall oder einer nicht eisenhaltigen
Metalllegierung mit einer vorbestimmten Breite und Dicke unter Verwendung einer
Stranggießanlage
mit zwei einander gegenüberliegenden
endlosen Formanordnungen geschaffen, die jeweils eine Anzahl von
miteinander zusammenwirkenden Formblöcken aufweisen, um einen Gießbereich
und einen zwischenliegenden Formkanal auszubilden, wobei das Verfahren
kontinuierliches Schmelzen eines nicht eisenhaltigen Metalles oder
einer nicht eisenhaltigen Metalllegierung, kontinuierliches Einführen des
geschmolzenen Materials in einen Gießbereich und einen Formkanal über einen
Materialbevorratungskasten und ein Mundstück unter Bewegen der Formanordnungen über geschlossene
Bahnen, Bewegen wenigstens einer der endlosen Formanordnungen in
Bezug auf die andere in einer Richtung quer zu einer Bewegungsrichtung des
geschmolzenen Materials durch den Formkanal, um eine Dimension des
dadurch erhaltenen Gießproduktes
einzustellen, sowie internes Kühlen
der Formblöcke
umfasst, um das sich entlang des Formkanals bewegende geschmolzene
Material ausreichend zu verfestigen, so dass es in einem festen
Zustand aus dem Formkanal austritt, das gekennzeichnet ist durch
die Schritte des Drehens einer in Förderrichtung vorderen Rolle
mit einem Antrieb in Richtungen, so dass die Rollen die kinematischen
Ketten in den Gießbereich
drücken
und Beeinträchtigen
der Drehung einer in Förderrichtung
hinteren Rolle mit einem Bremsgenerator, so dass die in Förderrichtung
vordere Rolle und die in Förderrichtung
hintere Rolle die Formblöcke
in den Gießbereich
aneinanderdrücken.
-
Die
Erfindung ist weiterhin auf ein neuartiges Verfahren zum Stranggießen eines
Produktes ohne Grate mit einer Ketten Gießanlage ausgerichtet, die zwei
einen zwischenliegenden Formkanal ausbildende Band- und Kettenanordnungen
aufweist. Das Verfahren umfasst das Schmelzen einer Metalllegierung und
das Einführen
des Metalles in den Formkanal. Es werden endlose Bänder über geschlossene
Bahnen transportiert, und innerhalb der Bandbahnen werden endlose
Ketten über
ge schlossene Bahnen transportiert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
das Verfahren weiterhin ein Spannen der Bänder, um sicherzustellen, dass
sich die Bänder
in dem Gießbereich
nicht von den Ketten entfernen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein anderes neuartiges Verfahren geschaffen zum Ausgleich
von Volumenänderungen
einer Metalllegierung zum Verhindern einer unerwünschten Verformung, Unregelmäßigkeiten
in der Mikrostruktur und einer verbesserten Kühlung beim Schrumpfen der Metalllegierung
durch die Kühlung
während
eines Stranggießprozesses
bei einer Kettengießanlage
mit oberen und unteren Formanordnungen, die einen zwischenliegenden
Formkanal bilden. Die Volumenänderungen
werden durch Einstellen der Dicke des Formkanales über seine
Länge ausgeglichen.
Dies wird durch Drücken
einer Anzahl von in den Schlitzen der Formblöcke gehaltenen verschieblichen
oberen und unteren Schenkeln gegen gegenüberliegende Formblöcke einer
anderen Anordnung bewerkstelligt. Die Schenkel der oberen Anordnung
sind gegenüberliegende
Seiten der unteren Anordnung. Dies wird weiterhin durch Kippen einer
der Formanordnungen in Bezug auf die andere erreicht, um die Dicke
des Formkanales einzustellen. Vorzugsweise wird eine Formanordnung
in Bezug auf die andere Formanordnung gekippt, um die Dicke des
Formkanales an dem Auslass zu verringern, wobei hierdurch die biegsamen
Teile nahe das Auslasses der Kettengießanlage zusammengedrückt werden.
-
Nachfolgend
wird beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
eine Stranggießanlage
und ein Verfahren zum Stranggießen
beschrieben, die beide die Erfindung beispielhaft verkörpern, wobei
-
1 eine Seitenansicht einer
Stranggießanlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
-
2 ein Schnitt durch ein
Paar von einander gegenüberliegenden
Formblöcken
und Bändern innerhalb
der Gießanlage
von 1 ist,
-
3 ein alternatives Ausführungsbeispiel von
einander gegenüberliegenden
Formblöcken
und Bändern
der 2 ist,
-
4 eine Teilseitenansicht
einer geneigten Stranggießanlage
mit einem Formkanal mit einem in Richtung des Auslasses der Kettengießanlage
abnehmenden Dicke ist,
-
5 eine Rückansicht eines Paares von einander
gegenüberliegenden
Formblöcken
der Kettengießanlage
gemäß 4 im Schnitt entlang der Linie
5-5 ist und
-
6 eine Seitenansicht von
Formblöcken mit
einem zwischenliegenden Verriegelungsmechanismus ist.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
Die
in 1 dargestellte Stranggießanlage weist
eine insgesamt mit 10 gekennzeichnete obere Formanordnung
auf, die ein oberes endloses Band 12 und eine untere endlose
kinematische Kette 14 aufweist, die mit aufeinander abgestimmten
Geschwindigkeiten auf einem oberen geschlossenen Band- und Kettenbahn
umlaufen. Das endlose Band ist aus einem Metallstreifen gebildet,
das abgelängt und
an den Enden zusammengeschweißt
ist. Somit kann die Formanordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
auch als endlose Band- und Kettenanordnung bezeichnet werden. Eine
insgesamt mit 16 gekennzeichnete untere Formanordnung umfasst
ein unteres endloses Band 18 und eine untere endlose kinematische
Kette 20, die auf einem unteren geschlossenen Band- und
Kettenbahn umlaufen.
-
Die
beiden Formanordnungen kommen zusammen und bewegen sich im wesentlichen
parallel zueinander in den Gießbereich,
um zwischen den Formanordnungen einen rechteckigen Formkanal 22 zu
bilden, und ein Materialbevorratungskasten 24 ist bei einer Öffnung 26 an
dem Speiseende der Stranggießanlage
angeordnet. Die Bänder
erstrecken sich über
die gesamte Breite des Formkanales. Der Materialbevorratungskasten
führt dem
Formkanal über
ein Mundstück 27 kontinuierlich
geschmolzenes Metall zu und kontrolliert den Druck, unter dem das
Metall dem Formkanal zugeführt
wird. Da sich die Bänder und
Ketten in Richtung der Pfeile 30 bewegen, bewegen sich
die einzelnen Formblöcke 32 und
die Bänder
der Formanordnungen, die den Formkanal bilden, in Richtung des Pfeiles 31 unter
Mitführen
von Metall von dem Materialbevorratungskasten weg, und somit führen die
Formanordnungen dem Mundstück
kontinuierlich einen leeren Formkanal zu. Geschmolzenes Metall aus
dem Materialbevorratungskasten füllt
kontinuierlich den leeren Abschnitt des Formkanales und stellt somit
kontinuierlich eine Schmelze 25 her. Bei Durchlauf des
Metalles durch den Formkanal wird es abgekühlt und erstarrt, und schließlich tritt
das Metall aus dem Formkanal als ein Festkörper aus. Die Schmelze wird
vorzugsweise einer schematisch dargestellten Vorrichtung 33 zugeführt, die
die Schmelze bei Austritt aus dem Formkanal in Richtung der Gießanlage
drückt,
um ein Schrumpfen und einen Bruch zu vermeiden, oder die Vorrichtung 33 streckt
die Schmelze bei Austritt aus der Gießanlage. Die Schmelze kann
dann anderen Maschinen zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
-
Bei
dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel laufen die oberen
und unteren Ketten um geschlossene Kettenbahnen 34, 35 um,
die jeweils durch einen oberen Satz von Kettenrollen (Kettenzähnen) 36 und
einem unteren Satz von Kettenrollen (Kettenzähnen) 38 festgelegt
sind, und die oberen und unteren Bänder bewegen sich in geschlossenen
Bandbahnen 40, 41 um einen zweiten Satz von oberen
Bandrollen 42 und einen zweiten Satz von unteren Bandrollen 44. Über wenigstens
einen Teil der Bahnen kommen die Ketten- und Bandbahnen zusammen.
Wo die Band- und Kettenbahnen zusammenkommen, führen und stützen die Ketten die Bänder. Bei
Drehen der beiden Ketten um die Rollen werden sie in dem Bereich,
in dem die Band- und Kettenbahnen zusammenfallen, in unmittelbare Nachbarschaft
gebracht, um die Form des dazwischen ausgebildeten Formkanales festzulegen.
-
Da
die Bandbahnen in Bezug auf die Kette die äußere Bahn und in Bezug auf
den Formkanal die inneren Bahnen ist beziehungsweise sind, bilden
die Bänder
die inneren, oberen und unteren Oberflächen des Formkanales, und die
Länge des
Gießbereiches ist
die Länge
des Formkanales abzüglich
der Länge des
sich in den Formkanal erstreckenden Mundstückes. Somit wird das in den
Formkanal eingeführte geschmolzene
Metall in einen Streifen oder eine Platte mit einer durch das Band
gebildete oberen und unteren Oberfläche gebracht, und das geschmolzene Metall
kann nicht in die Lücken
zwischen den einzelnen die kinematische Kette ausbildende Formblöcke fließen. Somit
gibt es bei der Schmelze 25 keine Grate, und die oberen
und unteren Oberflächen
der Schmelze, das heißt
eines Streifens oder Platte, sind glatt. In Zusammenhang mit dieser
Funktion sind die Stahlbänder
vorzugsweise mit einem wärmebeständigen Material
beschichtet, das als ein formlösendes und
nichtnetzendes Mittel und als ein Wärmeübergangsvermittler wirkt. Weiterhin
können
die Bänder zu
Seitenrändern
ergänzt
werden, um entlang der Ränder
der Schmelze eine Gratbildung zu vermeiden.
-
Die
Formblöcke
werden durch interne Mittel, externe Mittel 48 wie ein
Wasser-Luft-Wärmetauscher
(schematisch dargestellt) oder sowohl durch interne als auch externe
Mittel gekühlt.
Die internen Mittel umfassen Zuführlöcher 49 und
Abführlöcher 51,
die für
ein Fluid einen Weg bilden, um durch den Formblock zu fließen und
dabei den Formblock zu kühlen.
Nicht dargestellte Fluidleitungen sind an jeden Formblock angeschlossen,
um die Formblöcke mit
einem Fluidvorrat zu verbinden. Das Kühlen der Formblöcke verfestigt
das Metall innerhalb des Formkanales, bevor es aus der Gießanlage
austritt. Wie durch Phantomlinien dargestellt können die Bänder alternativen Bandbahnen 40' folgen, in
denen die Bänder
von außen
durch die den gleichen Kühlmechanismus 48 gekühlt werden,
der die kinematische Kette von außen kühlt.
-
Da
durch die kinematische Kette der vorliegenden Erfindung eine gewisse
Steifigkeit hervorgerufen wird, kann der hydrostatische Druck in
dem Materialbevorratungskasten erhöht werden, um die Produktionsrate
der Stranggießanlage
zu erhöhen,
während
weiterhin eine Schmelze mit einheitlicher Dicke und hoher Qualität erhalten
wird. Das Verwenden des Bandes zusätzlich zu der Kette schafft
den Vorteil einer glatten Oberfläche
ohne Grate, ohne die Vorteile der Verwendung einer Kette zu opfern.
Um sicherzustellen, dass das Band nicht Veränderungen in der Dicke hervorruft,
werden die Bänder
mit einem Spannmechanismus 50 (schematisch dargestellt) unter
Spannung erhalten.
-
Weiterhin
schützt
das Band die Kette, wobei dadurch der Kettenblockverschleiß drastisch
verringert wird. Zuvor war es notwendig, in regelmäßigen Abständen die
Kettenblöcke
abzuschleifen, um bei der Schmelze die gewünschte Oberflächengüte beizubehalten.
Schließlich
konnten die Blöcke
nicht weiter abgeschliffen werden, und es war notwendig, die äußerst kostspielige
Kette zu ersetzen. Nunmehr wird das weit weniger kostspielige Band
ersetzt. Somit führt
die kombinierte Band- und Kettengießanlage zu erheblichen Kosteneinsparungen
durch Erhöhen
der Lebensdauer der Kette und Verringern der Betriebskosten. Weiterhin
tritt eine weitere Verbesserung in der Metallqualität auf, da
die Bänder
die Kettenblöcke
abdecken.
-
Insbesondere
werden die Kettenblöcke
in drei Dimensionen verformt, wenn sie in Kontakt mit dem geschmolzenen
Metall kommen, und die Bänder,
die die Ketten abdecken, verringern oder neutralisieren diese kleinen
Deformationen in den Kettenblöcken,
so dass sie nicht die Qualität
der Schmelze herabsetzen.
-
Unter
Bezug auf 2, die ein
innerhalb des Formkanales vorgenommener Schnitt durch die Gießanlage
gemäß 1 ist, weist jeder Formblock eine
im wesentlichen L-förmige
Gestalt auf. Der obere Formblock 52 hat einen vertikalen
Vorsprung oder Seitenrand 54 mit einer flachen und vertikalen
inneren Band, die sich in Richtung des unteren Formblockes 56 erstreckt,
und der untere Formblock hat einen vertikalen Vorsprung oder Seitenrand 58 mit
einer flachen und vertikalen inneren Wand, die sich in Richtung
des oberen Formblockes zum Ausbilden der Seiten des Formkanales
erstreckt. Die Vorsprünge
sind in einem Abstand von der Mitte der Kette in Richtung der Ränder der
Formanordnungen angeordnet. Die Vorsprünge kommen mit dem gegenüberliegenden
Formblock in Eingriff. Auch wenn bei dem dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
die Vorsprünge
an den einander gegenüberliegenden Seiten
der jeweiligen Formblöcke
sind, können
die Vorsprünge
irgendwo in der Breite der Blöcke
angeordnet und voneinander beabstandet sein. Da die Vorsprünge mit
dem gegenüberliegenden
Formblock in Eingriff kommen, legen die Vorsprünge die Breite des Formkanales
fest. Die Bänder 60, 62 haben
die gleiche Breite wie der Formkanal, und, wie oben beschrieben,
bilden die Bänder 60, 62 die
Oberflächen der
Schmelze 25. Um bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Breite der Schmelze
einzustellen, muss der Gießvorgang
angehalten werden, und die Bänder
und das Mundstück
müssen
ausgewechselt werden. Bänder
mit einer an die neue Breite des Formkanales angepassten Breite
werden auf den Ketten angeordnet. Das Wechseln der Bänder und Mundstücke erfordert eine
kurze Unterbrechung in dem Gießvorgang.
Da die Bänder
leichter und einfacher zu handhaben sind als die Ketten, ist die
zum Wechsel der Bänder
erforderliche Zeit erheblich kürzer
als die zum Wechsel der Ketten notwendige Zeit. Nachdem die Bänder gewechselt
sind, ist wie durch einen Pfeil 63 dargestellt wenigstens
eine der Formanordnungen in Bezug auf die andere verschoben, um die
Breite des Formkanales zwischen den Vorsprüngen der Formblöcke zu erhöhen oder
zu verringern. Die Richtung, in der die Formanordnungen verschoben
sind, ist im wesentlichen quer zu der Förderrichtung der Metalllegierung
durch die Kettengießanlage. Das
heißt,
dass die Anordnung rechtwinklig zu der Richtung des Pfeiles 31 (1) bewegt wird. Da lediglich
die Bänder
und nicht die Ketten gewechselt werden, kommt es zu einer erheblichen
Verringerung der Zeit, in der die Gießanlage aufgrund der Breitenänderungen
nicht in Betrieb ist. Somit verringert ein Wechsel lediglich der
Bänder
und der Mundstücke
erheblich die Betriebskosten.
-
Der
Einsatz des in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiels
zum Ändern
der Breite der Schmelze erlaubt Breiteneinstellungen ohne Wechsel
der Bänder.
Jeder Formblock ist wiederum L-förmig
ausgebildet. Der obere Formblock 64 hat einen Vorsprung 66,
der sich in Richtung des unteren Formblockes 68 erstreckt,
und der untere Formblock hat einen Vorsprung 70, der sich
in Richtung des oberen Formblockes erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die Bänder 74, 76 über den Formkanal
hinaus, so dass die Vorsprünge 66, 70 tatsächlich mit
den Bändern
anstatt mit den gegenüberliegenden
Formblöcken
in Eingriff sind. Somit kann bei einem Anhalten des Gießvorganges
lediglich zum Wechsel des Mundstückes
wie durch einen Pfeil 72 dargestellt eine der Formanordnungen
in Bezug auf die andere verschoben werden, um die Breite der Schmelze
einzustellen. Dieses Ausführungsbeispiel ist
damit dazu eingerichtet, die Breite des Formkanales ohne ein Wechsel
der Bänder
einzustellen.
-
Bei
beiden bevorzugten Ausführungsbeispielen
gemäß 2 und 3 kann die Breite durch Bewegen durch
entweder eine oder beide Formanordnungen eingestellt werden. Es
wird bevorzugt, dass beide Formanordnungen um einen jeweils gleichen Weg
bewegt werden. Wenn die Breite durch Bewegen beider Formanordnungen
eingestellt wird, bleibt die Schmelze mittig in der Gießanlage
angeordnet. Es ist wichtig, dass die Schmelze mittig angeordnet verbleibt,
wenn sie einer anderen Gerätschaft
für eine
weitere Verarbeitung zugeführt
wird. Wenn beide Formanordnungen bewegt werden, werden sie in einander
entgegengesetzten Richtungen quer, vorzugsweise rechtwinklig, zu
der Bewegungsrichtung der Metalllegierung durch die Gießanlage
bewegt. Es kann bei einigen Anwendungen auch bevorzugt sein, einen
anderen Satz von Bändern
zu haben, der die Innenseiten 78 der Vorsprünge abdeckt,
um an den Rändern
des Gießproduktes
eine Gratbildung zu verhindern. Diese Verfahren und Vorrichtungen
stellen einfache und kostengünstige
Mittel zur Breiteneinstellung bereit und gestatten den Einsatz von
weiter unten näher
erläuterten
federgestützten
Seitenrändern.
Bei Gießen
in der Breite mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Gießanlage
gemäß 3 ist die Breite der Bänder häufig größer als
die Breite der Schmelze. Wenn dies wie in 3 dargestellt auftritt, sind die gesamten
Breiten der Bänder
nicht in Kontakt mit der Schmelze. Dies kann zu thermischen Verformungen
des Bandes führen.
Alle auftretenden thermischen Verformungen können zu Abweichungen in der
Dicke der Schmelze führen,
die durch Wellungen in den Bändern
verursacht sind. Um diesem Problem zu begegnen, wird das Band vorzugsweise aus
einem Material mit einer niedrigen thermischen Ausdehnung wie beispielsweise
einer hochlegierten Nickellegierung, rostfreiem Stahl oder INVAR® hergestellt
sein. Weiterhin können
die Bereiche der Bänder,
die nicht dem heißen
Metall ausgesetzt sind, erwärmt
werden, um thermische Verformungen zu verhindern.
-
Unter
Bezug wiederum auf 1 als
einer Alternative zu oder in Verbindung mit der Verwendung von Bändern in
Kombination mit Ketten zum Verhindern einer Gratbildung können die
Ketten durch die Kettenbahn in den Gießbereich geschoben werden,
anstatt dass sie durch die Kettenbahn gezogen werden. Jeder der
oberen 36 und unteren 38 Sätze von Kettenrollen (Kettenzähnen) ist
zur Drehung angetrieben, so dass die Kette in dem Gießbereich
zusammengedrückt
wird. Zur Diskussion der unteren Anordnung für die Beschreibung dieser Vorgehensweise
wird die in Förderrichtung
vordere Antriebsrolle 84 durch einen Antriebsmechanismus (nicht
dargestellt) in Richtung des Pfeiles 86 angetrieben, so
dass die Kette in den Gießbereich
geschoben wird. Vorzugsweise hat die in Förderrichtung hintere Bremsrolle 88 einen
Bremsgenerator, um eine Drehung zu behindern (bremsen). Ein Bremsen
der in Förderrichtung
hinteren Rolle führt
der Kette in Richtung des Pfeiles 90 eine Drehkraft zu.
Dies führt
zu einer Tendenz, die Kette am Austritt aus dem Gießbereich
zu behindern. Somit wird die Kette zusammengeschoben, und die Formblöcke werden
in den Gießbereich
zwischen den in Förderrichtung
vorderen und hinteren Rollen zusammengedrückt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird eine Lücke,
die es dem Metall gestatten würde,
hineinzufließen
und ein Grat zu bilden, was normalerweise an dem Übergang 92 zwischen
benachbarten Formblöcken 94, 96 auftreten
würde,
durch die zwischen der angetriebenen, in Förderrichtung vorderen Rolle
und der gebremsten, in Förderrichtung
hinteren Bremsrolle erzeugten Kompressionskraft zum Schließen gezwungen.
-
Der
mit der in Förderrichtung
vorderen Rolle gekoppelte Antrieb ist stärker als der Bremsantrieb. Beispielsweise
erfordert ein 1000 mm breiter und 25 mm dicker Streifen etwa 4 kW,
um das Metall durch die Gießanlage
zu fördern.
Somit würde
ein Bremsantrieb mit 2 kW auf die in Förderrichtung hintere Rolle
einen Antrieb mit 6 kW auf die in Förderrichtung vordere Rolle
erfordern. Bei einem anderen Beispiel wird ein einziger Antrieb
mit 5,5 kW verwendet, um die in Förderrichtung vordere Rolle
für beide
Ketten anzutreiben, und es wird ein einziger Bremsantrieb mit 1,1
kW bei jeder in Förderrichtung
hinteren Rolle verwendet. Dies gestattet eine unabhängige Einstellung
der Bremsantriebe für
jede Kette.
-
Wenn
die Kette mit Kompressionskräften
beaufschlagt wird, wird es bevorzugt, dass benachbarte Formblöcke durch
eine insgesamt mit 130 gekennzeichnete und in 6 dargestellte sich verjüngende Keilnut
miteinander in Verbindung gebracht werden. Jeder Formblock 128 hat
auf einer Seite eine Zunge 132, die vorzugsweise von trapezförmiger Gestalt
ist, und auf der gegenüberliegenden
Seite eine Nut 134, die ebenfalls von trapezförmiger Gestalt
ist. Die Zunge und die Nut kommen jeweils mit einer zugeordneten
Nut und einer zugeordneten Zunge in Verbindung, die an benachbarten
Blöcken
ausgebildet sind. Die sich verjüngenden
trapezförmigen
Ausgestaltungen gestatten der Zunge-in-Nut-Anordnung, miteinander
in Verbindung zu kommen, wenn die Blöcke in den Formkanal überführt werden.
Die Verbindung der Formblöcke
vermeidet ein Problem, das am besten als „Dachziegelbildung" beschrieben wird.
Eine Dachziegelbildung tritt auf, wenn sich die Formblöcke in dem
Formkanal schräg
stellen, so dass benachbarte Formränder der Formblöcke sich
nicht ausrichten. Daher wird ein Mittel zum Verbinden der Formblöcke bereitgestellt,
um, wie in 6 dargestellt,
ein Ausrichten der Formblockränder 136 sicherzustellen.
-
Unter
Bezug auf das in 4 dargestellte bevorzugte
Ausführungsbeispiel
weist der Formkanal 100 der Kettengießanlage eine Dicke „D" auf, die sich in
Längsrichtung
der Gießanlage ändert. Die
Dicke oder Dicke des Formkanales, die üblicherweise als Profil bezeichnet
wird, wird in der Länge
der Gießanlage
durch Kippen einer oder beider Formanordnungen 10, 16 in
Bezug aufeinander eingestellt, so dass sich die Ebenen der oberen
und unteren Bänder
oder Ketten schließlich
schneiden würden,
wenn sie über den
Formkanal jenseits des Auslassendes der Maschine verlängert würden. Somit
laufen die Ketten in Richtung des Auslasses der Gießanlage
aufeinander zu. Diese einstellbare Beziehung zwischen den Anordnungen
wird durch ein Mittel zum Einstellen der Dicke des Formkanales mit
einem hydraulischen, elektromechanischen oder von Hand einstellbaren, nicht
dargestellten Stellmechanismus erreicht, der eine der Rollen einer
Anordnung in Bezug auf die andere Rolle der gleichen Anordnung anhebt
oder absenkt und dabei den Winkel der Anordnung in Bezug auf einen
feststehenden Bezugspunkt und in Bezug auf die andere Anordnung ändert. Die
manuelle Einstellung umfasst ein Drehen einer Einstellschraube. Vorzugsweise
führt die
Einstellung zu einer Öffnungsdicke 26 des
Formkanales, die größer ist
als dessen Austrittsdicke 102. Somit nimmt die Dicke des
Formkanales ab, wenn sich das Metall näher zu dem Auslass des Formkanales
bewegt.
-
Diese
Anordnung schafft eine Beeinflussung des Gießdruckes über den gesamten Formkanal, wenn
das Metall aufgrund der Abkühlung
im Volumen abnimmt. Wenn sich das Metall abkühlt und das Volumen abnimmt,
nimmt die Dicke des Formkanales ebenfalls ab, um den Gießdruck auf
das Metall aufrechtzuerhalten und störende Abweichungen in der Mikrostruktur
sowie unerwünschte
Verformungen zu verhindern und ein Kühlen durch Beibehalten des Kontaktes
zwischen dem Metall und den Bändern oder
Ketten zu verbessern. Somit werden die durch den Stranggießprozess
erhältlichen
Toleranzen verbessert, und die Gießanlage muss nicht allzu lang sein.
Die Möglichkeit,
einheitliche Gießdrücke über die
Länge der
Kette aufrechterhalten, wird durch zwei Merkmale erhalten: 1) wie
erläutert
durch Kippen der oberen Kette in Bezug auf die untere und 2) durch Anwendung
einer konstanten Kraft durch Einsatz eines Luftdruckzylinders 120,
einer Feder oder einem anderen Kraftbeaufschlagungsmittel auf die
obere Kette, die dazu neigt, die Ketten aufeinander zu zu „drücken". Dies kann eine
passive (voreingestellte) Einstellung sein, oder ist kann ein kontinuierlich
einstellbarer (aktive Steuerung) Vorgang sein, der sich ändert, wenn
sich Prozessvariablen ändern.
-
Es
ist bei einigen Anwendungen auch erwünscht, in einem nach unten
gerichteten Winkel zu gießen.
Zu diesem Zweck wird dem Formkanal ein Winkel α in Bezug auf die Horizontale
gegeben. Der Winkel α kann
zwischen 0 und 90 Grad liegen, ist aber vorzugsweise zwischen 5
und 15 Grad. Im allgemeinen ist der Winkel α umso größer, je dünner das Gießprodukt
ist.
-
Wenn
die Breiteneinstelleinrichtung der vorliegenden Erfindung mit der
soeben erläuterten
Profileinstelleinrichtung verwendet wird, wird das in 5 dargestellte bevorzugte
Ausführungsbeispiel einer
Kettenanordnung verwendet. Ein oberer Block 104 und ein
unterer Block 106 sind ähnlich
aufgebaut, und die sich ergebende Form jedes Blockes hat im wesentlichen
eine L-förmige Gestalt.
Nahe der sich gegenüberliegenden
Ränder
der oberen und unteren Blöcke
sind der Schlitze 108 vorhanden, die verschiebbar zurückziehbare
Schenkel oder Seitenränder 110 aufnehmen,
die durch schematisch dargestellte Vorspannteile 114 gegen
einander gegenüberliegende
Flächen 112 von
einander gegenüberliegenden
Blöcken
gedrückt
werden, wie zwischen den Grundseiten 116 der Schlitze und
Schenkel angeordnet sind. Die Schlitze jeder Formanordnung sind
auf der gleichen Seite gegenüberliegend
den Schlitzen der anderen Formanordnung gelegen. Jedes Vorspannteil
ist vorzugsweise ein federndes Teil wie beispielsweise ein hydraulischer
oder Luftdruckzylinder oder eine Feder. Jeder Schenkel ist beweglich
innerhalb des Schlitzes angeordnet und ist durch das federnde Teil
gegen die gegenüberliegende
Fläche
des Formblockes oder Bandes vorgespannt, so dass, wenn die Kettenanordnungen
in Bezug aufeinander gekippt und miteinander verbunden sind, das
federnde Teil den Schenkel in Abhängigkeit der vorgenom menen
Einstellungen weiter nach außen
drückt
oder dem Schenkel gestattet, sich nach innen zurückzuziehen. Insbesondere ziehen
sich die Schenkel zurück,
wenn die Dicke verringert wird, und die Schenkel erstrecken sich
weiter nach außen,
wenn die Dicke erhöht
wird.
-
Die
Blöcke
verfügen
weiterhin über
Sicherungsvorsprünge 118,
die benachbart der Schlitze und außerhalb der Schenkel angeordnet
sind. Die Vorsprünge
kommen mit den Schenkel in Eingriff, um sie vor einer Schrägstellung
in den Schlitzen aufgrund der nach außen wirkenden Kraft des Metalles zu
bewahren, und somit sichern die Vorsprünge die Gestalt der Ränder des
Metalles bei dessen Erstarrung. Die Breiteneinstelleinrichtung funktioniert ähnlich wie
bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Falls die Breiteneinstelleinrichtung nicht erforderlich ist, können die
beiden Schenkel in dem gleichen Block an gegenüberliegenden Seiten angeordnet
sein. Dieses Ausführungsbeispiel
verwendet, wie in 2 und 3 dargestellt, weiterhin
vorzugsweise Bänder.
Weiterhin sind herkömmliche
Mechanismen vorgesehen, um das federnde Teil daran zu hindern, Schenkel
aus dem Schlitz auszuwerfen, wenn sie nicht zwangsweise gegen einen
gegenüberliegenden
Formblock gedrückt
werden.
-
Somit
wird eine Stranggießanlage
offenbart, die endlose Band- und
Kettenanordnungen mit Breiten- und Profileinstellung verwendet,
die sich in Bezug aufeinander bewegen, um effizient die gewünschte Schmelze
bei verringerten Kosten zu erhalten. Weiterhin sind Ketten der Kettenanordnung
in den Gießbereich
zusammengedrückt,
und die Ketten weisen sich miteinander verbindende Formblöcke auf.
Auch wenn einige Merkmale der Erfindung voneinander abhängig beansprucht
werden, hat ein jedes bei unabhängiger
Benutzung seinen Verdienst. Während
bestimmte Ausführungsbeispiele
und Anwendungen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben
worden sind, ist es für
Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass viele weitere Abwandlungen
möglich
sind, ohne von den hiermit vorgestellten erfinderischen Konzepten
abzuweichen. Beispielsweise können
diese Konzepte auf eine vertikale Gießanlage angewendet werden.
Es versteht sich daher, dass innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche die
Erfindung auf andere Art und Weise als speziell beschrieben ausgeführt werden
kann.