EP0534174A1

EP0534174A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes

Info

Publication number: EP0534174A1
Application number: EP92114886A
Authority: EP
Inventors: Hilmar R. Dr. Müller; Georg Dr. Kehse
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1993-03-31
Also published as: AU2520492A; FI97282B; FI924295A; US5355937A; DE4218587C1; AU655674B2; FI97282C; CA2078741A1; JPH07178515A; FI924295A0

Abstract

Zur kontinuierlichen Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes (1) wird Metallschmelze (6) aus einem Schmelzverteiler (5) über eine Gießdüse (15) auf ein umlaufendes, gekühltes Transportband (2) gegeben und zur Erstarrung gebracht, und es wird im Betriebszustand der Schmelzspiegel im Schmelzverteiler (5) als Funktion der gewünschten Banddicke des Metallbandes (1) geregelt. Dazu wird nach einer erfindungsgemäßen Hauptvariante vorgeschlagen, daß im Schmelzverteiler (5) anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht, daß zum Angießen ein solcher Füllstand (B) eingestellt wird, daß die Schmelze (6) die Luft aus dem der Gießdüse (15) vorgeschalteten Bereich (11,14) und aus der Gießdüse (15) vollständig verdrängt und daß im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (E) geregelt wird, so daß die Schmelze (6) nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse (15) ausfließt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.
Bei Verfahren der genannten Art besteht das Hauptproblem in einer möglichst gleichmäßigen Zufuhr der Metallschmelze auf das umlaufende Transportband, und zwar soll die Zufuhr möglichst turbulenzfrei erfolgen, und die Metallschmelze soll etwa die gleiche Geschwindigkeit wie das Transportband erhalten.
Ein Verfahren der genannten Art (etwa nach DE-PS 3.810.302) wird mit einem Schmelzeverteiler durchgeführt, der als Doppelkammer mit einer Eingießkammer und einer Ausgießkammer ausgebildet ist, wobei die Ausgießkammer an eine Unterdruckkammer angeschlossen ist. Über den Gasdruck in der Ausgießkammer kann der Schmelzespiegel geregelt werden und damit die Ausflußmenge des aus der Gießdüse austretenden Metalles.
Für die auftretenden Gießgeschwindigkeiten ist im allgemeinen nur ein sehr geringer Vordruck entsprechend einer metallostatischen Höhe von einigen Millimetern notwendig. Aufgrund der erforderlichen Ausmauerungsstärken des Schmelzeverteilers wird diese Höhe bereits durch konstuktive Notwendigkeiten deutlich überschritten. Mit Hilfe des Unterdrucks bei der DE-PS 3.810.302 kann zwar die effektive metallostatische Höhe unter die Verteilerwandstärke abgesenkt werden, bei zinkhaltigen Kupferlegierungen muß aber Unterdruck über dem Schmelzespiegel im Verteiler vermieden werden, da bei diesen Legierungen das Zink verstärkt ausdampfen und die Vakuumpumpen verschmutzen würde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausflußgeschwindigkeit der Metallschmelze so zu regeln, daß - bei Vermeidung eines durch Vakuumpumpen erzeugten Unterdruckes - die Metallströmung möglichst laminar ist und die Geschwindigkeit der Metallschmelze und des Transportbandes in etwa übereinstimmen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schmelzeverteiler anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht, daß zum Angießen ein solcher Füllstand (B) eingestellt wird, daß die Schmelze die Luft aus dem der Gießdüse vorgeschalteten Bereich und aus der Gießdüse vollständig verdrängt und daß im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (E) geregelt wird, so daß die Schmelze nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse ausfließt.
Nach einer anderen Lösung der Aufgabe, nach der sich die Angießphase günstiger gestalten läßt, ist vorgesehen, daß im Schmelzeverteiler, bestehend aus einer Eingießkammer, einer gasdichten Druckkammer und einer Ausgießkammer, anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht, daß zum Angießen - bei gegenüber der Metallschmelze geschlossenem Einlauf der einem Saugheber nachgeschalteten Gießdüse - der ein Ventil od. dgl. aufweisende Saugheber bei geöffnetem Ventil zumindest teilweise gefüllt wird (Füllstand B'), daß anschließend nach dem teilweisen Öffnen des Einlaufs der Gießdüse und Ausbildung eines Schmelzepools auf dem Transportband durch kontinuierliches, weiteres Öffnen des Einlaufs der Gießdüse bei geschlossenem Ventil im Saugheber ein Unterdruck aufgebaut wird und die Luft in der Gießdüse nach oben verdrängt wird und daß im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (E) geregelt wird, so daß die Schmelze nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse ausfließt.
Mit der erfindungsgemäßen Anwendung des Saugheberprinzips kann ohne Einsatz eines Vakuums jede beliebige metallostatische Höhe bis zu dem Wert Null unabhängig von der Ausmauerungsstärke des Verteilers eingestellt werden.
Der Füllstand (B) bzw. (B') beim Angießen wird vorzugsweise mittels Überdruck eines inerten Gases eingestellt. Dabei empfiehlt es sich, daß auch der Füllstand (C) im Betriebszustand mittels Überdruck geregelt wird.
Nach einer erfindungsgemäßen Alternative wird der Füllstand (B) beim Angießen durch kontinuierliche Schmelzezufuhr in den Schmelzeverteiler eingestellt. Unabhängig von der Art des Angießens wird nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung der Füllstand (C) im Betriebszustand unter kontinuierlicher Schmelzezufuhr mittels einer an sich bekannten Gießspiegelregelung geregelt. Eine solche Gießspiegelregelung nach dem Wirbelstromprinzip ist beispielsweise in der DE-PS 2.951.097 beschrieben.
Der Vorteil dieser Lösung gegenüber der Druckgasbeaufschlagung besteht darin, daß nach dem Angießen ein nahezu konstantes Niveau einzuregeln ist, während bei der Druckgasbeaufschlagung der Gasdruck im Bereich von bis zu etwa 0,5 Bar auf 0,5 Millibar geregelt werden muß.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der Füllstand (C) im Betriebszustand etwa 2 - 15 mm oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) geregelt, wobei die zu regelnde metallostatische Höhe insbesondere von der Gießgeschwindigkeit abhängig ist.
Nach besonderen Ausführungsformen der zweiten erfindungsgemäßen Lösung wird der Unterdruck entweder bei konstantem Druck in der Druckkammer oder durch Entlüftung der Druckkammer aufgebaut.
Insbesondere zur Verfahrenskontrolle empfiehlt es sich, daß der im Saugheber aufgebaute Unterdruck überwacht wird.
Um ein Einfrieren von Saugheber und Gießdüse während der Angießphase zu vermeiden, werden diese Teile vor dem Angießen vorzugsweise vorgewärmt. Dabei erfolgt die Erwärmung der Gießdüse vorteilhafterweise mittels eines in den belüfteten Saugheber eingeführten Brenners, während zum Erwärmen des Saughebers - bei gegenüber der Metallschmelze geschlossenem Einlauf der Gießdüse - der Saugheber bei geöffnetem Ventil vorzugsweise durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer ein- oder mehrmals mit Metallschmelze gefüllt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin mehrere Ausführungsformen einer Gießvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Ausbildung der Gießvorrichtungen hängt von der Art des Angießens und davon ab, ob sowohl Angießen als auch Regelung des Füllstandes im Betriebszustand mittels Überdruck oder ob nur das Angießen mittels Überdruck und die anschließende Regelung mit Hilfe einer Gießspiegelregelung (Stopfenregelung) durchgeführt werden oder ob auf den Einsatz von Überdruck völlig verzichtet wird.
Eine erste Ausführungsform der Gießvorrichtung weist folgende Elemente auf: einen Schmelzeverteiler, der in einer Gießdüse oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet und eine Banddickenmeßeinrichtung, die mit einer regelbaren Gasquelle verbunden ist.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverteiler als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer, einer gasdichten Druckkammer und einer Ausgießkammer, an die ein in die Gießdüse auslaufender Saugheber angeschlossen ist und daß die regelbare Gasquelle mit der Druckkammer verbunden ist. Mit dieser Gießvorrichtung ist ein absatzweises Nachgießen (Nachfüllen) möglich.
Um beim Nachgießen unerwünschte Badspiegelschwankungen in der Eingießkammer zu unterdrücken, darf deren Querschnittsfläche F_E nicht zu klein ausgeführt werden. Das Verhältnis F_E/Querschnittsfläche F_D der Druckkammer beträgt vorzugsweise:

$F_{E} {/F}_{D} = 1:5 bis 1:16.$
Zur Durchführung eines kontinuierlichen Nachgießens weist die Gießvorrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform folgende Elemente auf: einen Schmelzeverteiler, der in einer Gießdüse oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet, eine Banddickenmeßeinrichtung sowie eine regelbare Gasquelle.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverteiler als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer, einer gasdichten Druckkammer und einer Ausgießkammer, an die ein in die Gießdüse auslaufender Saugheber angeschlossen ist, daß die regelbare Gasquelle mit der Druckkammer verbunden ist, daß ein oberhalb des Schmelzeverteilers angeordneter Tundish vorgesehen ist, dessen Tauchrohr in die Eingießkammer ragt und daß die Banddickenmeßeinrichtung mit einer Gießspiegelregelung verbunden ist, deren Sonde oberhalb des Schmelzespiegels in der Eingießkammer angeordnet ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante weist folgende Elemente auf: einen Schmelzeverteiler, der in einer Gießdüse oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet, eine Banddickenmeßeinrichtung sowie eine regelbare Gasquelle. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Schmelzeverteiler über eine Ausgießkammer ein in die Gießdüse auslaufender Saugheber angeschlossen ist, daß der Schmelzeverteiler durch einen oberhalb angeordneten Tundish gasdicht verschlossen ist, dessen Tauchrohr in den Schmelzverteiler ragt, daß die regelbare Gasquelle an den gebildeten Druckraum angeschlossen ist und daß die Banddickenmeßeinrichtung mit einer Gießspiegelregelung verbunden ist, deren Sonde oberhalb des Schmelzespiegels angeordnet ist. Um am Ende des Gießvorganges ein vollständiges Entleeren des Schmelzeverteilers zu ermöglichen, ist der Saugheber vorzugsweise am unteren Ende des Schmelzeverteilers angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform, bei der vollständig auf den Einsatz von Überdruck verzichtet wird, weist folgende Elemente auf: einen Schmelzeverteiler, der in einer Gießdüse oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet, und eine Banddickenmeßeinrichtung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverteiler als Doppelkammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer und einer Ausgießkammer, an die ein in die Gießdüse auslaufender Saugheber angeschlossen ist, daß ein oberhalb des Schmelzeverteilers angeordneter Tundish vorgesehen ist, dessen Tauchrohr in die Eingießkammer ragt und daß die Banddickenmeßeinrichtung mit einer Gießspiegelregelung verbunden ist, deren Sonde oberhalb des Schmelzespiegels in der Eingießkammer angeordnet ist.
Da der Schmelzespiegel zwischen dem Füllstand (B) beim Angießen und dem Füllstand (C) im Betriebszustand wechselt, ist die Sonde der Gießspiegelregelung vorzugsweise höhenverstellbar auszuführen.
Bei allen Ausführungsformen der bisherigen Gießvorrichtung wird beim Angießen die Schmelze mit etwa 2- bis 4facher Durchflußrate gegenüber dem stationären Gießprozeß durch den Ausgußbereich getrieben, um die zunächst in diesem Bereich vorhandene Luft vollständig zu verdrängen. Dieser Vorgang wird durch die geometrische Gestaltung des Ausgießbereichs unterstützt. Vorzugsweise werden die Querschnittsflächen F_A der Ausgießkammer, F_S des Saughebers und F_G der Gießdüse in folgendem Verhältnis gewählt:

$F_{A} {:F}_{S} {:F}_{G} = 8:4:1 bis 2:1,5:1.$
Dabei kann es von Vorteil sein, die Querschnitte in Ausgießrichtung kontinuierlich zu verringern. Aus Gründen der einfacheren Fertigung kann dies aber auch in Stufen geschehen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gießvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit abgeänderter Angießphase, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler, der in einer Gießdüse oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet und eine Banddickenmeßeinrichtung, die mit einer regelbaren Gasquelle verbunden ist. Diese Gießvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverteiler als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer, einer gasdichten Druckkammer und einer Ausgießkammer, an die ein in die Gießdüse auslaufender Saugheber angeschlossen ist, daß der Saugheber als Vorherd ausgebildet ist, in dessen Boden die Gießdüse eingelassen ist, daß die Gießdüse durch einen oder mehrere Stopfen verschließbar ist, daß der Saugheber ein Ventil od. dgl. aufweist und daß die regelbare Gasquelle mit der Druckkammer verbunden ist.
Um den Saugheber für Reinigungszwecke zugänglich zu machen, ist es von Vorteil, wenn dieser einen abnehmbaren Deckel aufweist. Dieser Deckel kann erfindungsgemäß folgendermaßen gestaltet sein: Der bzw. die Stopfen sind in ihm gasdicht geführt; der Deckel weist eine Öffnung und eine Führung für einen Brenner auf, und in ihm kann das Ventil vorgesehen sein, wobei insbes. Brenner und Ventil an derselben Stelle auswechselbar angeordnet werden können.
Die beschriebene Erfindung läßt sich nicht nur in Verbindung mit einem gekühlten Transportband, sondern auch in Verbindung mit anderen bewegten Kühlflächen durchführen, also beispielsweise bei einer gekühlten Raupenkette oder bei einer Kühlrolle.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1: einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung,
Fig. 2: einen Horizontalschnitt durch den Schmelzeverteiler nach Fig. 1 gemäß der Linie II-II,
Fig. 3: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung,
Fig. 4: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung,
Fig. 5: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung,
Fig. 6: eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung und
Fig. 7: im vergrößerten Maßstab den Saugheber mit integrierter Gießdüse nach Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von endabmessungsnahem Metallband 1, bestehend aus einem gekühlten Transportband 2, das über Transportrollen 3, 4 (4 nicht dargestellt) umläuft, und einem Schmelzeverteiler 5 für Metallschmelze 6 in Form eines induktionsbeheizten Rinnenofens (mit Induktionsspule 5'). Der Schmelzeverteiler 5 weist eine Eingießkammer 9 (Querschnittsfläche F_E), eine Druckkammer 10 (Querschnittsfläche F_D) und eine Ausgießkammer 11 auf. Die Druckkammer 10 ist durch einen Deckel 10' gasdicht verschlossen. In dem Deckel 10' ist ein Gasanschluß 12 vorgesehen, der mit einer regelbaren Gasquelle 13 verbunden ist. An die Ausgießkammer 11 ist ein Saugheber 14 angeschlossen, der in einer Gießdüse 15 oberhalb der Transportbandebene E mündet. Die Ausgießkammer 11 hat einen kreisförmigen Querschnitt (Querschnittsfläche F_A), der Saugheber 14 (Querschnittsfläche F_S) und die Gießdüse 15 (Querschnittsfläche F_G) haben einen rechteckigen Querschnitt.
Zum Angießen wird die Vorrichtung über die Eingießkammer 9 aus einem (schematisch dargestellten) Tundish 7 mit Metallschmelze 6 gefüllt. Dabei darf der mit A gekennzeichnete Füllstand, welcher im vorliegenden Fall der Transportbandebene E entspricht, nicht überschritten werden.
Nach Erreichen der richtigen Gießtemperatur wird die Druckkammer 10 über den Gasanschluß 12 zügig mit Inertgas beaufschlagt. Dadurch steigt die Schmelze 6 sowohl in der Eingießkammer 9 als auch in der Ausgießkammer 11 an. Der mit B bezeichnete Füllstand muß möglichst zügig erreicht werden, um ein sicheres Füllen des Saughebers 14 und der Gießdüse 15 zu erreichen. Der metallostatische Vordruck zum Angießen (Niveaudifferenz zwischen Füllstand B in der Eingießkammer 9 und - innerer - Oberkante des Saughebers 14) wird vorzugsweise zwischen 60 und 200 mm eingestellt.
Zum schnellen Füllen des Ausgießbereichs (hier Ausgießkammer 11 und Saugheber 14) wird dieser bereits vor dem Gießstart mittels Gasdruckes bis kurz vor Überlaufen des Saughebers 14 gefüllt.
Die endgültige Füllung erfolgt durch einen Druckstoß (die folgenden Einzelheiten sind nicht dargestellt). Aus regelungstechnischen Gründen wird dazu eine Gasvorlage mit ausreichendem Volumen auf einen vorbestimmten Druck mit Inertgas gefüllt. Zum Angießen wird nun eine Verbindung zwischen Druckkammer 10 und Gasvorlage über eine groß dimensionierte Leitung und ein schnell schaltendes Magnetventil hergestellt. Der Angießdruck wird vorzugsweise in 3 - 10 s aufgebaut. Sofort nachdem am Auslauf der Gießdüse 15 ein Metallstrom erkannt wird und der Gießdüsenauslauf vollständig in einen "Flüssigkeitspool" taucht, wird der Druck in der Druckkammer 10 wieder in ca. 3 - 10 s durch Öffnen eines Ablaßventils auf einen vorausberechneten Wert reduziert, so daß der Füllstand C in der Eingießkammer 9 einige Millimeter über den Flüssigmetallspiegel D eingestellt wird. Erst dann wird auf die Feinregelung umgeschaltet, die über die regelbare Gasquelle 13 durch die Banddickenmeßeinrichtung 16 die gewünschte Produktdicke d einstellt. Aufgrund des nun wirksamen Saugheberprinzips verringert sich die Ausflußgeschwindigkeit, da der wirksame Druck nur durch die metallostatische Höhendifferenz zwischen dem Füllstand C in der Eingießkammer 9 und dem Flüssigmetallspiegel D bestimmt wird. Diese Differenz läßt sich beliebig klein einstellen, unabhängig von der konstruktiv bedingten Fallhöhe h in der Gießdüse 15.
Mit dieser Vorrichtung ist ein absatzweises Nachgießen vorgesehen, und zwar spätestens dann, wenn der Schmelzespiegel in der Druckkammer 10 die mit Ziffer 8 bezeichnete Unterkante erreicht hat.
Ein kontinuierliches Nachgießen ist dagegen mit der Variante nach Fig. 3 möglich. Das Angießen erfolgt ebenfalls mittels Überdruck, der Füllstand C im Betriebszustand wird jedoch mittels einer an sich bekannten Gießspiegelregelung 17 geregelt. Dazu ist oberhalb des Schmelzeverteilers 5 ein Tundish 18 vorgesehen, dessen Tauchrohr 19 in die Eingießkammer 9 ragt. Der Tundish 18 ist in üblicher Weise mit einem Stopfen 20 verschließbar. Über eine Sonde 21 wird die Höhe des Füllstandes bestimmt und mit der Gießspiegelregelung 17 auf dem vorbestimmten Wert gehalten. Die Banddickenmeßeinrichtung 16 liefert Korrekturwerte an die Gießspiegelregelung 17, welche ihrerseits auf den Stopfenantrieb 22 einwirkt. Da der Füllstand zum Angießen auf das Niveau B steigen muß, ist die Sonde 21 höhenverstellbar auszuführen, um das Übergießen zu verhindern.
Auch mit dieser Gießvorrichtung lassen sich beliebige effektive metallostatische Höhen, bezogen auf den Flüssigmetallspiegel D einstellen.
Bei der Variante nach Fig. 4 ist der Schmelzeverteiler 5 durch einen Tundish 18 mit Tauchrohr 19 gasdicht verschlossen. Das Angießen erfolgt wiederum mittels Überdruck, indem eine regelbare Gasquelle 13 auf den so gebildeten Druckraum 23 einwirkt.
Die Regelung des Füllstandes C im Betriebszustand erfolgt mittels Gießspiegelregelung 17 in der bei Fig. 3 beschriebenen Weise. Da die Ausgießkammer 11 am unteren Ende des Schmelzeverteilers 5 angeschlossen ist, läßt sich der Schmelzeverteiler 5 am Ende des Gießvorgangs mittels Überdruck leicht entleeren.
Die Wirkungsweise der Gießvorrichtung nach Fig. 5 ist wie folgt:
Aus einem Schmelzeofen (hier nicht dargestellt) wird ein Tundish 18 mit Schmelze 6 gefüllt. Der Stopfen 20 ist zunächst geschlossen. Durch Öffnen des Stopfens 20 fließt die Schmelze 6 über ein Tauchrohr 19 in die Eingießkammer 9 eines als Doppelkammer ausgebildeten Schmelzeverteilers 5. Dabei wird diese Ein- gießkammer 9 zügig bis zum Füllstand B gefüllt. Es muß dabei gewährleistet sein, daß der Saugheber 14 im oberen Bereich vollkommen mit Schmelze 6 gefüllt ist und die Luft ausgetrieben wird. Durch anschließendes Drosseln der Schmelzezufuhr aus dem Tundish 18 sinkt der Füllstand in der Eingießkammer 9 auf den Füllstand C. Dieser Füllstand C ist wiederum so gewählt, daß eine vorbestimmte Schmelzeausflußmenge an der Gießdüse 15 ein- gestellt wird. Die weitere Regelung erfolgt in der zu Fig. 3 und 4 beschriebenen Weise.
Mit den beschriebenen Gießvorrichtungen lassen sich auch zinkhaltige Kupferlegierungen gießen. Im Saugheber 14 tritt zwar Unterdruck auf (ca. 0,7 Bar), aber es kann sich ein Gleichgewicht einstellen, da kein Zn-Dampf durch die Vakuumpumpe abgesaugt wird. Thermodynamische Berechnungen zeigen, daß auch Legierungen bis 40 % Zn-Gehalt mit 100 - 150 K Überhitzung vergossen werden können, ohne daß Zn-Dampfblasen im Saugheber 14 zu befürchten wären. Auch versehentlich höher eingestellte Überhitzungen stören das System nicht, da es selbstregulierend ist. In diesem Fall würde Zn im obersten Punkt des Saughebers 14 ausdampfen. Es bildet sich eine Zn-Blase, die aber sehr schnell wieder verschwindet. Die Verdampfungswärme muß nämlich aus der Schmelze geliefert werden. Wegen der sehr hohen Verdampfungsenthalpie von Zn kühlt die Schmelze ab und ein Teil des Zn kondensiert wieder an der Schmelzbadoberfläche und auch an den kühleren Wänden der Ausmauerung.
Die Gießvorrichtung nach Fig. 6/7 stimmt in wesentlichen Teilen mit derjenigen nach Fig. 1/2 überein (gleiche Teile sind gleich beziffert). Im vorliegenden Fall ist an die Ausgießkammer 11 ein als Vorherd ausgebildeter Saugheber 14 angeschlossen, in dessen Boden 24 eine Gießdüse 15 eingelassen ist, die oberhalb der Transportbandebene E mündet.
Um den Saugheber 14 für Reinigungszwecke zugänglich zu machen, weist dieser einen abnehmbaren Deckel 25 auf. Die Gießdüse 15 ist durch einen (bzw. mehrere) Stopfen 26 verschließbar, der im Deckel 25 gasdicht geführt ist.
Zum Angießen wird die Vorrichtung über die Eingießkammer 9 aus einem (schematisch dargestellten) Tundish 7 mit Metallschmelze 6 gefüllt. Dabei darf der mit A gekennzeichnete Füllstand, welcher im vorliegenden Fall der Transportbandebene E entspricht, nicht überschritten werden.
Um das Einfrieren von Saugheber 14 und Gießdüse 15 beim Angießen zu vermeiden, werden beide Teile vorgewärmt. Bei angehobenem Stopfen 26 wird die Gießdüse 15 mittels eines Gasbrenners 27 erwärmt, für den im bzw. am Deckel 25 eine Öffnung 28 bzw. eine Führung 29 vorgesehen ist. Anschließend wird der Einlauf der Gießdüse 15 wieder durch den Stopfen 26 verschlossen und der Saugheber 14 wird durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer 10 mit Metallschmelze 6 gefüllt und nach kurzer Zeit wieder entleert. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt. Der notwendige Druckausgleich erfolgt durch ein Ventil 30 im Deckel 25, das auch anstelle des Gasbrenners 27 angeordnet werden kann.
Zum Angießen wird der gesamte Bereich des Saughebers 14 bis zum Deckel 25 mit Metallschmelze 6 gefüllt (Füllstand B'). Danach muß das Ventil 30 geschlossen werden. Der Stopfen 26 wird nur teilweise geöffnet und die Metallschmelze 6 fließt in die Gießdüse 15 und bildet auf dem Transportband 2 einen "Schmelzepool". Danach baut sich im Saugheber 14 ein Unterdruck auf. Bei genügend großer Öffnung des Stopfens 26 kann die Luft nach oben steigen und sich unter dem Deckel 25 des Saughebers 14 sammeln. Nach Heben des Stopfens 26 sinkt bei konstantem Druck in der Druckkammer 10 der Metallspiegel in der Eingießkammer 9 durch Ausfließen der Metallschmelze 6. Mit sinkendem Metallspiegel in der Eingießkammer 9 würde die Ausflußrate sinken, wenn dies nicht durch kontinuierliches Heben des Stopfens 26 ausgeglichen würde, bis der gewünschte Gießdruck erreicht ist, d.h. der Füllstand C in der Eingießkammer 9, der einige Millimeter über dem Flüssigmetallspiegel D auf dem Transportband 2 eingestellt wird. Erst dann wird auf die Feinregelung umgeschaltet, die über die regelbare Gasquelle 13 durch die Banddickenmeßeinrichtung 16 die gewünschte Produktdicke d einstellt. Damit lassen sich die insbes. bereits zu Fig. 1/2 beschriebenen Vorteile erreichen: Aufgrund des wirksamen Saugheberprinzips verringert sich die Ausflußgeschwindigkeit, da der wirksame Druck nur durch die metallostatische Höhendifferenz zwischen dem Füllstand C in der Eingießkammer 9 und dem Flüssigmetallspiegel D bestimmt wird. Diese Differenz läßt sich beliebig klein einstellen, unabhängig von der konstruktiv bedingten Fallhöhe h in der Gießdüse 15.
Der im Saugheber 14 aufgebaute Unterdruck kann im übrigen zur Kontrolle eines sicheren Verfahrensablaufs mittels eines nicht dargestellten Meßgeräts überwacht werden.
Gegenüber der Ausführung nach Fig. 1/2 ist diese Variante weniger anfällig gegen durch eventuelle Undichtigkeiten eindringendes Gas (Luft). Das Saugheberprinzip funktioniert auch noch, wenn der gesamte Saugheber 14 und sogar ein Teil der Gießdüse 15 mit Luft gefüllt ist. Dieser Zustand kann mittels Druckmeßgerät am Saugheber 14 erkannt werden. In diesem Fall muß entweder der Guß unterbrochen oder der Unterdruck neu aufgebaut werden. Letzteres kann ohne Unterbrechung des Gießvorgangs geschehen. Dazu wird der Stopfen 26 soweit geschlossen und gleichzeitig der Druck in der Druckkammer 10 erhöht sowie das Ventil 30 geöffnet, ohne daß sich der Durchfluß merklich ändert. Das Saugheberprinzip arbeitet jetzt nur noch zwischen Stopfen 26 und Auslauf der Gießdüse 15. In dieser Zeit kann der Saugheber 14 wieder gefüllt werden. Nach Schließen des Ventils 30 kann nun der Unterdruck - wie oben beschrieben - aufgebaut und der Stopfen 26 wieder entsprechend gehoben werden. Durch diese periodische Umschaltung von Druck- auf Stopfenregelung und umgekehrt läßt sich der Gießvorgang beliebig lange aufrechterhalten.

Zahlenbeispiel:

Die beschriebene Gießvorrichtung nach Fig. 1/2 eignet sich beispielsweise zur kontinuierlichen Herstellung eines Messingbandes 1 (CuZn30) der Abmessung 8 mm x 400 mm.
Dazu wird die auf etwa 1050° C erhitzte Messingschmelze 6 mit dem Verteilersystem nach Fig. 1 dem Transportband 2 zugeführt. Die Querschnittsflächen F_A, F_S und F_G verengen sich stufenweise in Ausgießrichtung. Sie stehen in folgendem Verhältnis: $F_{A} {:F}_{S} {:F}_{G} = 4:2:1$
.
Das Band 2 ist endlos und wird über Rollen 3, 4, deren Durchmesser 1,0 m beträgt, geführt. Verwendet wird ein Stahlband 2 mit einer Dicke von 1 mm, mit einer Länge zwischen den Scheitelpunkten der Rollen 3, 4 von 3600 mm und mit einer Breite von 850 mm. Die Breite des Gußbandes 1 wird durch seitliche, stationäre Begrenzungen (nicht dargestellt) vorgegeben. Die lichte Breite der Gießdüse 15 entspricht dem Abstand der seitlichen Begrenzungen. Der Querschnitt der Gießdüse 15 beträgt 10 mm x 408 mm.
Die Schmelze 6 wird indirekt über die Unterseite des Transportbandes 2 mit Wasser gekühlt.
Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 20 m/min. Die Geschwindigkeit der Schmelze 6 gleicht in etwa der des Transportbandes 2.
Als Produkt lassen sich Messingbänder 1 mit einwandfreier Oberflächenqualität und mit seigerungsarmem und feinkörnigem Gefüge erzielen.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes (1),
bei dem Metallschmelze (6) aus einem Schmelzeverteiler (5) über eine Gießdüse (15) auf ein umlaufendes, gekühltes Transportband (2) gegeben und zur Erstarrung gebracht wird und bei dem im Betriebszustand der Schmelzespiegel im Schmelzeverteiler (5) als Funktion der gewünschten Banddicke d des Metallbandes (1) geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Schmelzeverteiler (5) anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht,
daß zum Angießen ein solcher Füllstand (B) eingestellt wird, daß die Schmelze (6) die Luft aus dem der Gießdüse (15) vorgeschalteten Bereich (11,14) und aus der Gießdüse (15) vollständig verdrängt und
daß im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (E) geregelt wird, so daß die Schmelze (6) nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse (15) ausfließt.
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes (1),
bei dem Metallschmelze (6) aus einem Schmelzeverteiler (5) über eine Gießdüse (15) auf ein umlaufendes, gekühltes Transportband (2) gegeben und zur Erstarrung gebracht wird und bei dem im Betriebszustand der Schmelzespiegel im Schmelzeverteiler (5) als Funktion der gewünschten Banddicke d des Metallbandes (1) geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Schmelzeverteiler (5), bestehend aus einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht,
daß zum Angießen - bei gegenüber der Metallschmelze (6) geschlossenem Einlauf der einem Saugheber (14) nachgeschalteten Gießdüse (15) - der ein Ventil (30) od. dgl. aufweisende Saugheber (14) bei geöffnetem Ventil (30) zumindest teilweise gefüllt wird (Füllstand B'),
daß anschließend nach dem teilweisen Öffnen des Einlaufs der Gießdüse (15) und Ausbildung eines Schmelzepools auf dem Transportband (2) durch kontinuierliches, weiteres Öffnen des Einlaufs der Gießdüse (15) bei geschlossenem Ventil (30) im Saugheber (14) ein Unterdruck aufgebaut wird und die Luft in der Gießdüse (15) nach oben verdrängt wird und
daß im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (E) geregelt wird, so daß die Schmelze (6) nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse (15) ausfließt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstand (B) bzw. (B') beim Angießen mittels Überdruck eines inerten Gases eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstand (C) im Betriebszustand mittels Überdruck eines inerten Gases geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstand (B) beim Angießen durch kontinuierliche Schmelzezufuhr in den Schmelzeverteiler (5) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstand (C) im Betriebszustand unter kontinuierlicher Schmelzezufuhr mittels einer an sich bekannten Gießspiegelregelung (17) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Betriebszustand der Füllstand (C) etwa 2 - 15 mm oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstand (C) in Abhängigkeit von der beabsichtigten Gießgeschwindigkeit geregelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Unterdruck bei konstantem Druck in der Druckkammer (10) aufgebaut wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Unterdruck durch Entlüftung der Druckkammer (10) aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der im Saugheber (14) aufgebaute Unterdruck zur Verfahrenskontrolle überwacht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß Gießdüse (15) und Saugheber (14) vor dem Angießen vorgewärmt werden.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gießdüse (15) mittels eines in den belüfteten Saugheber (14) eingeführten Brenners (27) oder dgl. erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Saugheber (14) bei geöffnetem Ventil (30) - bei gegenüber der Metallschmelze (6) geschlossenem Einlauf der Gießdüse (15) - durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer (10) ein- oder mehrmals mit Metallschmelze (6) gefüllt wird.
Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 3, 4, 7, 8, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), der in einer Gießdüse (15) oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet und eine Banddickenmeßeinrichtung (16), die mit einer regelbaren Gasquelle (13) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), an die ein in die Gießdüse (15) auslaufender Saugheber (14) angeschlossen ist,
und daß die regelbare Gasquelle (13) mit der Druckkammer (10) verbunden ist (Fig. 1/2).
Gießvorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Querschnittsfläche F_E der Eingießkammer (9) / Querschnittsfläche F_D der Druckkammer (10) beträgt:

$F_{E} {/F}_{D} = 1:5 bis 1:16.$
Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 3, 6 - 8, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), der in einer Gießdüse (15) oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet, eine Banddickenmeßeinrichtung (16) sowie eine regelbare Gasquelle (13),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), an die ein in die Gießdüse (15) auslaufender Saugheber (14) angeschlossen ist,
daß die regelbare Gasquelle (13) mit der Druckkammer (10) verbunden ist,
daß ein oberhalb des Schmelzeverteilers (5) angeordneter Tundish (18) vorgesehen ist, dessen Tauchrohr (19) in die Eingießkammer (9) ragt und
daß die Banddickenmeßeinrichtung (16) mit einer Gießspiegelregelung (17) verbunden ist, deren Sonde (21) oberhalb des Schmelzespiegels in der Eingießkammer (9) angeordnet ist (Fig. 3).
Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 3, 6 - 8, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), der in einer Gießdüse (15) oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet, eine Banddickenmeßeinrichtung (16) sowie eine regelbare Gasquelle (13),
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Schmelzeverteiler (5) über eine Ausgießkammer (11) ein in die Gießdüse (15) auslaufender Saugheber (14) angeschlossen ist,
daß der Schmelzeverteiler (5) durch einen oberhalb angeordneten Tundish (18) gasdicht verschlossen ist, dessen Tauchrohr (19) in den Schmelzeverteiler (5) ragt,
daß die regelbare Gasquelle (13) an den gebildeten Druckraum (23) angeschlossen ist und
daß die Banddickenmeßeinrichtung (16) mit einer Gießspiegelregelung (17) verbunden ist, deren Sonde (21) oberhalb des Schmelzespiegels angeordnet ist (Fig. 4).
Gießvorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgießkammer (11) am unteren Ende des Schmelzeverteilers (5) angeordnet ist.
Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 5 - 8, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), der in einer Gießdüse (15) oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet, und eine Banddickenmeßeinrichtung (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) als Doppelkammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer (9) und einer Ausgießkammer (11), an die ein in die Gießdüse (15) auslaufender Saugheber (14) angeschlossen ist,
daß ein oberhalb des Schmelzeverteilers (5) angeordneter Tundish (18) vorgesehen ist, dessen Tauchrohr (19) in die Eingießkammer (9) ragt und
daß die Banddickenmeßeinrichtung (16) mit einer Gießspiegelregelung (17) verbunden ist, deren Sonde (21) oberhalb des Schmelzespiegels in der Eingießkammer (9) angeordnet ist (Fig. 5).
Gießvorrichtung nach Anspruch 17 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sonde (21) höhenverstellbar ausgebildet ist.
Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsflächen F_A der Ausgießkammer (11), F_S des Saughebers (14) und F_G der Gießdüse (15) in folgendem Verhältnis stehen:

$F_{A} {:F}_{S} {:F}_{G} = 8:4:1 bis 2:1,5:1.$
Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 bis 4 und 7 - 14, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), der in einer Gießdüse (15) oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet und eine Banddickenmeßeinrichtung (16), die mit einer regelbaren Gasquelle (13) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) als Dreifach-Kammer ausgebildet ist mit einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), an die ein in die Gießdüse (15) auslaufender Saugheber (14) angeschlossen ist,
daß der Saugheber (14) als Vorherd ausgebildet ist, in dessen Boden (24) die Gießdüse (15) eingelassen ist,
daß die Gießdüse (15) durch einen oder mehrere Stopfen (26) verschließbar ist,
daß der Saugheber (14) ein Ventil (30) od. dgl. aufweist und daß die regelbare Gasquelle (13) mit der Druckkammer (10) verbunden ist (Fig. 6/7).
Gießvorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Saugheber (14) einen abnehmbaren Deckel (25) aufweist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bzw. die Stopfen (26) im Deckel (25) gasdicht geführt sind.
Gießvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (25) eine Öffnung (28) und eine Führung (29) für einen Brenner (27) aufweist.
Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (30) im Deckel (25) vorgesehen ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 26 und 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner (27) und das Ventil (30) an derselben Stelle auswechselbar anzuordnen sind.