DE7723062U1 - Vorrichtung zum giessen von halbzeug - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER |
Köln, den 22. Juli 1977 Nr. 7o
Societfe de Vente de !'ALUMINIUM PECHINEY, |
23 bis, rue Balzac, PARIS 8°, Frankreich f
CEGEDUR Societe de Transformation de !'ALUMINIUM PECHINEY, . g
66, avenue Marceau, PARIS 8°, Frankreich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
kontinuierlichen Gießen von Halbzeug mit einer Gießwalze mit umlaufender Nut.
Das kontinuierliche Gießen von Metallegierungen und insbesondere von Aluminiumlegierungen mit sich drehender
Gießwalze, die mit einem Band, das von der Walze mitgenommen wird, abgedichtet wird, ist seit langem bekannt
und hat bereits zu der Entstehung von verschiedenen industriellen Verfahren geführt. Dieses Gießprinzip ist vor
allen zum Herstellen von Halbzeug verwendet worden, das zum Walzen von Draht bestimmt war. Hierbei wird das die
Gießwalze in heißem Zustand verlassene Halbzeug durch eine Warmwalzstraße geführt und dann am Ende hiervon der Walzdraht
in kaltem oder mäßig warmem Zustand aufgehaspelt, wobei alle Vorgänge in einer einzigen Linie kontinuierlich
vorgenommen werden (Figur 1).
Die in Figur 1 dargestellte Gießmaschine 1 besitzt eine
Gießwalze 2, die von einem Band 3 abgedichtet wird. Eine Rolle 4 dient zum Spannen des Bandes 3. Eine Rolle 5 drückt
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das Band 3 benachbart dem GieBbereich gegen die Gießwalze
Flüssiges Metall wird bei 6 zugeführt, während das gegossene Halbzeug 7 vom Austritt der Gießwalze 2 durch eine Walzenstraße
8 geführt wird, durch -3Ie das Halbzeug 7 zu Walzdraht
9 gewalzt wird. Der Querschnitt des Halbzeugs, der im allgemeinen trapezförmig ist, variiert entsprechend den An-
2
lagen von 900 bis über 3.000 mm , während der erhaltene Walzdraht im allgemeinen einen Durchmesser von 7,5 und 9,5 mm aufweist.
lagen von 900 bis über 3.000 mm , während der erhaltene Walzdraht im allgemeinen einen Durchmesser von 7,5 und 9,5 mm aufweist.
Es ist ferner möglich, nach dem gleichen Prinzip Breitband zu gießen, das z.B. eine Stärke von 15 bis 30 mm und eine
Breite von 200 bis 400 mm besitzt und das dann in einer Straße warm- und dann kaltgewalzt wird, um Bänder herzustellen,
die z.B. zur Herstellung von Ausgangsmaterial zum Fließpressen bestimmt sind.
Der Ausbau dieser Maschinen variiert entsprechend der Zahl der Hilfsrollen und der Anordnung der Metallzufuhr und des
Austritts für gegossenes Metall.
Figur 1 zeigt eine Gießmaschine, die mit einer Gießwalze und einer kleineren und einer größeren Rolle ausgerüstet
ist. Die Maschine von Figur 2 entsprechend der GB-PS 1 143 164 weist eine Gießwalze und zwei gleich große Hilfsrollen
auf. Figur 3 zeigt eine Maschine mit einer Gießwalze und drei Hilfsrollen entsprechend der FR-PS 1 178 580, die
insbesondere zum Gießen von Breitband dient. Figur 4 zeigt eine Maschine entsprechend der US-PS 3 416 594, die zusätzlich
zu der Gießwalze vier Hilfsrollen aufweist.
Die Gießwalze und das Band müssen stark mit Wasser gekühlt werden, die Gießwalze durch verschiedene Systeme zum Besprühen,
umwälzen, Bespritzen und das Band durch direktes
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- 3 Bespritzen mit kleinen Wasserstrahlen.
Meistens besteht die Gießwalze derartiger Maschinen aus reinem oder wenig legiertem Kupfer. Dieses Material, das
eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist, sichert eine so schnell wie mögliche Abkühlung des Halbzeugs. Das Band
besteht allgemein aus normalem Stahl. Die Wahl dieses Materials wird durch eine bestimmte Anzahl von geforderten ·
Eigenschaften für diesen Verwendungszweck bestimmt: Niedriger Preis, leichte Montage durch einfaches Schweißen,
gutes mechanisches Verhalten, das zu einer geringen Verlängerung während des Betriebs führt. Andererseits besitzt
normaler Stahl für diesen Anwendungszweck den Nachteil sehr niedriger thermischer Leitfähigkeit im Vergleich zum
Kupfer. Dieser Nachteil war jedoch bislang unwesentlich, da die oben beschriebenen Gießwalzen dazu dienten, nicht- '
legiertes oder weniglegiertes Aluminium zu gießen, etwa Halbzeug für Leiterdrähte aus A4/L, A5/L oder A-GS/L,
Halbzeug für Breitband aus A4, A5 oder Legierungen mit
geringen Legierungsbestandteilen wie 3003 (A-Ml) oder Legierungen mit geringem Magnesiumanteil.
Wenn man im Gegensatz hierzu mit der Gießwalze stärker legierte Legierungen mit erhöhtem Verfestigungsintervall der
Serien 2000 oder 7000 wie beispielsweise 2014 (A-U.SG),
2024 (A-ü.G), 7075 (A-Z5GU) gießen will, um Drähte mit
verbesserten Eigenschaften nicht hinsichtlich ihres elektrischen, sondern mechanischen AnwendungsZweckes herzustellen,
beobachtet man Fehler am Rand des Halbzeugs, das sich in Berührung mit dem Band verfestigte. Diese Fehler
werden durch den geringen Wärmeaustausch über das Band zwischen dem gegossenen Metall und dem Kühlwasser hervorgerufen,
wodurch ein Umschmelzen des bereits verfestigten
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-A-
Metalls hervorgerufen wird. Diese Fehler sind auf der
Oberfläche des Halbzeugs benachbart des Bandes im allgemeinen in zwei parallelen Linien ausgerichtet. Sie gleichen
einer Reihe von kleinen Blasen, Exsudaten, begleitet von Seigerungen und porösen Bereichen. Im Verlauf des späteren
Walzens neigen diese Fehlerbereiche unter dem Einfluß der Durcharbeitung des Materials dazu, zu Rissen zu
führen, die später im Walzdraht vorhanden sind und das Metall für diejenigen Zwecke, für die es bestimmt ist,
ungeeignet machen.
Es wurde bereits versucht, das Stahlband durch ein Band aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zu ersetzen, damit
das gegossene Produkt auf seiner gesamten Oberfläche von einer homogenen Gießform mit guter thermischer Wärmeleitfähigkeit
umgeben ist. Reines Kupfer ist jedoch aufgrund seiner erhöhten Duktilität unbrauchbar, die im kalten und
noch stärker im heißen Zustand zu einer sehr beträchtlichen Verlängerung und Verdünnung des verwendeten Bandes führt.
Die Verwendung von höher legiertem Kupfer mit verbesserten mechanischen Eigenschaften wie KuproberyIlium wurde ins
Auge gefaßt, jedoch gibt es hierbei Schwierigkeiten bei der Beschaffung, dem Einsatz (insbesondere beim Schweißen),
während die thermische Leitfähigkeit in bezug auf diejenige von reinem Kupfer niedriger ist.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung geschaffen, die die Verwendung eines Bandes aus reinem Kupfer ermöglicht.
Hierzu werden die beiden Funktionen, die das bisher verwendete Stahlband erfüllt, nämlich die Wärmeaustauschfunktion
und die mechanische Funktion, das Antreiben von Rollen und Zugausübung des Bandes auf die Rollen, getrennt. Für
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die erste der beiden Funktionen ist ein Kupferband und für die zweite ein Stahlband vorzuziehen.
Die Erfindung besteht in einer Kombination eines Kupfer- |
bandes oder eines Bandes mit besserer thermischer Leit- ' fähigkeit als Stahl, das den Wärmeaustausch zwischen dem
Halbzeug und dem Kühlwasser sicherstellt, mit vorzugsweise zwei Stahlbändern, die das Anlegen des Kupferbandes an der
Gießwalze sicherstellen, das Kupferband und die zugeordneten Rollen antreiben.
Eine erfindungsgemäße Gießmaschine ist in Figur 5 schema- I
tisch dargestellt und weist eine Gießwalze 11 und Hilfsroi- f len 13, 14, 15 auf. Das flüssige Metall wird über eine Gieß- f
rinne 10 benachbart der oberen Mantellinie der Gießwalze zugeführt, wobei die Stellung der Rinne jedoch für die Erfindung
nicht wesentlich ist. Die Erfindung ist auch auf
f Gießwalzen anwendbar, die durch eine Gießrinne mit verti-
kaier oder schräger Stellung versorgt werden. Die Gießwalze
11 ist in ümfangsrichtung mit einer N'it versehen„ wie in
S Figur 6, ein Schnitt gemäß der Linie AA1 von Figur 5, er-
?: ■ sichtlich ist. Das gegossene Halbzeug verfestigt sieh in
;l dem durch die Nut und durch das Band, das die Nut abdeckt,
f· . begrenzten Raum, wobei die Gießwalze und das Band wasserge-
kühlt sind. Das verfestigte Halbzeug verläßt bei 12 dort, wo das oder die Bänder die Gießwalze verlassen, um der A-^strittsrolle
13, dann der Rückführrolle 14 und schließlich
der Anlegerolle 15 zu folgen, die das oder die Bänder in " den Gießbereich zurückführen, die Gießwalze. Bisher war
das Band ein einziges Stahlband^das dem Weg Gießwalze 11,
Austrittsrolle 13, Rückführrolle 14, Anlegerolle 15 folgte und das gesamte Halbzeug bedeckte, indem es sieh auf den
Rändern 16 der Nut abstützte.
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Erfindungsgemäß verwendet man demgegenüber ein Kupferband 17 und zwei Stahlbänder 18. Das Kupferband ist locker und
niemals einer Zugbeanspruchung unterworfen. Die Stahlbänder sind im Gegensatz hierzu zugbeansprucht, um das Kupferband
auf der Gießwalze im Gießbereich in Anlage zu bringen und die Bewegung auf die HilfsroIlen zu übertragen.
Das Kupferband bedeckt, wie in Figur 6 dargestellt ist, die Nut der Gießwalze und stützt sich auf den Rändern hiervon
ab, während die beiden Stahlbänder parallel zueinander gespannt sind. Sie bedecken die seitlichen Teile des Kupferbandes
und bringen dieses gegen die Ränder der Nut in Anlage, wie in Figur 6 dargestellt ist, und zwar zwischen denn
Punkt der Zuführung für das flüssige Metall und dem Austritt des Halbzeugs. Das Kupferband wird daher fest gegen die Nut
durch die Stahlbänder gehalten, ohne das es selbst einer Zugbeanspruchung unterliegt. Nach der Berührung mit der Gießwalze
ist das Kupferband locker und schlaff. Es genügt, daß es beispielsweise zwischen zwei mit Schmiermittel imprägnierten
Filzen 19 leicht eingeklemmt wird, die ein wenig vor der Anlegerolle 15 angeordnet sind, um das Band zu führen
und seine genaue Zuführung zu dieser Rolle sicher zu stellen. Die beiden Stahlbänder stützen, wie in Figur 6 erkennbar
ist, das Kupferband an den Rändern der Nut. Sie verlaufen daher parallel und müssen auf ihrem gesamten Weg
in einem konstanten Abstand zueinander gehalten werden. Man muß daher an. verschiedenen Stellen Führungsexnrichhungen
für diese beiden Bänder vorsehen, die ihren gegenseitigen Abstand konstant halten. Diese Vorrichtungen sind schematisch
in Figur 5 durch die Bezugsziffern 20 dargestellt und können beispielsweise in sehr einfacher Form realisiert werden,
wie sie im Schnitt in Figur 7 dargestellt ist. Das Stahlband 18 gleitet an Widerlagern 21 entlang, die auf
einer Trägerplatte 22 angebracht sind. Diese Widerlager
sind beispielsweise Kugellager, vim eine Abnutzung oder Beschädigung
der Seitenränder der Stahlbänder zu verhindern.
Die Führung kann jedoch auch in jeder beliebigen anderen_
Weise ausgebildet sein.
Die Anordnung des doppelten Bandes erlaubt eine starke Abkühlung
des Halbzeugs über das Kupferband, das ei.:ie gute Leitfähigkeit aufweist und direkt durch laufendes oder
aufgesprühtes Wasser gekühlt wird. Aufgrund, ihrer Anordnung haben die Stahlbänder keine thermische Beanspruchung
auszuhalten.
Die Erfahrung zeigt, daß das Kupferband, das nicht zugbeansprucht ist, nur einer Erwärmung im Verlauf seiner Berührung
mit der Gießwalze unterliegt und daß diese Erwärmung keine Verformungen hervorruft, die für eine industrielle
Produktion nicht annehmbar wären.
Die metallurgische Qualität des gegossenen Halbzeugs ist insbesondere im Falle von Legierungen beträchtlich verbessert.
Die Fehler, die mit Unregelmäßigkeiten der Verfestigung benachbart des Bandes zusammenhängen, verschwinden
vollständig nicht nur bei visueller Betrachtung, sondern auch bei mikrographischen Kontrollen, entsprechendes gilt
für Seigerungen. Zudem erscheinen beim späteren Walzen bis auf den Durchmesser von Walzdraht keine Risse, welche Legierung
auch verwendet wird.
Die Vorrichtung, die beschrieben wurde, ist auch in Gießsystemen verwendbar, bei denen die Zahl der Rollen eine
andere ist, wobei sich die Gießwalze außerhalb der Schleife
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befindet, die durch das Band gebildet wird, wie beispielsweise in Figur 4 dargestellt ist. Die Erfindung ist aber
auch auf Gießmaschinen anwendbar, bei denen die Gießwalze innerhalb der Schleife des Bandes angeordnet ist. Der einzige
unterschied besteht darin, daß in dem Fall das Kupferband im Innern der Schleife ist, während es für die anderen
Maschinen bezüglich der Schleife außen ist. Es ist übrigens nicht unbedingt notwendig, daß das Kupferband
genau dem selben Weg wie die Stahlbänder folgt und über die gleichen Rollen geführt wird. So kann beispielsweise
bei der Ausführungsform von Figur 5 eine Rolle vorgesehen werden, über die die Stahlbänder direkt von der Rolle 13
zur Rolle 15 laufen, ohne über die Rolle 14 laufen, während
das Kupferband den weiter oben beschriebenen Weg entlangläuft.
Anstelle eines Kupferbandes kann auch ein Band aus einer Kupferlegierung mit mehr oder weniger großen Legierungsenteilen
oder ein Band aus einer Aluminiumlegierung zum Gießen von Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet
werden. Bevorzugt ist jedoch ein Band mit möglichst hoher
Wärmeleitfähigkeit, das leicht zu löten oder zu schweißen ist.
Um die Stahlbänder parallel zu halten, kann man diese stellenweise
mit Querverbindungen versehen, d.h. man verwendet ein Stahlband, wie es in Figur 8 dargestellt ist, bei dem
mit den Bezugszeichen 23 die beiden Teile des Bandes bezeichnet sind, die das Kupferband gegen die Ränder der
Nut abstützen, während der Mittelteil des Bandes großflächig ausgestanzt ist, um die direkte Kühlung des Kupferbandes
bis auf diejenigen Stellen zu ermöglichen, wo die Stege 24 gelassen wurden. Diese Vorrichtung ist jedoch weniger
vorteilhaft als eine solche, die zwei unabhängige
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Stahlbänder verwendet, da aufgrund der Stege 24 Schwankungen
in den Abkühlungsbedingungen erhalten werden können.
Die beschriebene Vorrichtung ist nicht nur auf die Herstellung von im Querschnitt trapezförmigem Halbzeug zur Herstellung
von Walzdraht mit einer Ausführungsform gemäß Figur 6 verwendbar, sondern auch zur Herstellung von Bändern. Zusätzlich
kann diese Vorrichtung, obwohl sie besonders interessant für Aluminiumlegierung en der Serien 2000 und 7000
ist, für alle ^luminiumlegierungen und auch frx zahlreiche
anderes Metalle nicht nur für solche, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als Aluminium aufweisen, wie Zink, Blei, sondern
auch für solche, die einen höheren Schmelzpunkt als Aluminium aufweisen, wie Kupfer und seine Legierungen verwendet
werden.
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Claims (3)
1. Vorrichtung zum Gießen von Halbzeug für Walzdraht oder
Breitband aus Metallegierungen mit einer um ihre Achse drehbaren Gießwalze, die eine umlaufende Nut aufweist,*
die auf einem Abschnitt, der von einem Band bedeckt ist, mit dem Band, das sich mit der gleichen linearen Geschwindigkeit
wie der- Umfang der Gießwalze dreht, eine das flüssige Metall aufnehmende Gießform bildet, sowie mit .
mehreren Eilfsrollen, mit denen das Band in Anlage an
die Gießwalze bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (17) aus einem Metall besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit
größer als Stahl ist, das Band (17) keiner oder nur einer sehr geringen Zugbeanspruchung unterworfen
und durch zwei durch Hilfsrollen (13, 14, 15) zugbeanspruchte parallele Stahlbänder (18), die sich
im Bereich der Seitenränder des Bandes (17) mit größerer · Wärmeleitfähigkeit, die auf den Rändern (16) der Nut
ruhen, abstützen, in Anlage an die Gießwalze (11) bringbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (17) mit größerer Wärmeleitfähigkeit als Stahl
aus Kupfer besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (17) mit größerer Wärmeleitfähigkeit
als Stahl vor dem Anlegen an die Gießwalze durch zwei mit Schmiermittel imprägnierte Filze (19) geführt ist,
■während die Stahlbänder (18) durch Führungseinrichtungen
(20), die an verschiedenen Stellen ihres Weges angeordnet sind, parallel gehalten werden.
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