EP0674958A2 - Method and device for near net shape casting - Google Patents
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- EP0674958A2 EP0674958A2 EP95103812A EP95103812A EP0674958A2 EP 0674958 A2 EP0674958 A2 EP 0674958A2 EP 95103812 A EP95103812 A EP 95103812A EP 95103812 A EP95103812 A EP 95103812A EP 0674958 A2 EP0674958 A2 EP 0674958A2
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
Definitions
- the invention relates to a method for the near-dimensional casting of, in particular, metal melts, from a vessel through a channel assigned to it, with an inlet opening and optionally an outlet opening.
- the invention further relates to a device for carrying out the method.
- JP-A-63 183 747 describes a method in which melt is solidified on an inclined, cooled wall of a melt vessel. Ultrasonic vibrations are applied to the wall to prevent the melt from freezing to the wall. The solidifying melt is pulled off the wall upwards by means of rollers. A uniform strip thickness is difficult to achieve because the strip thickness depends on numerous parameters. Furthermore, the open casting, whereby the liquid metal comes into contact with air, cannot meet the demand for "clean steel".
- the object of the invention is to propose a method of the type mentioned by which an improvement in the dimensional accuracy of the solidifying metal profile is achieved. Furthermore, the method should enable the metal to solidify in the absence of air. Furthermore, it is an object of the invention to propose a device for carrying out the method, which also allows the liquid metal to solidify in profiles other than purely rectangular profiles.
- the channel takes up the liquid metal in its transition zone from the liquid to the solid state. On the one hand, it still contains liquid and, on the other hand, already solidifying melt and thus specifies the cross-sectional profile of the solidifying melt. It is not necessary for the solidification of the Melt-forming metal strand fills the channel above the melt level S in its entire height H. Even then, seen across the thickness and width of the cross-sectional profile, uniform dimensions, possibly different profiles, are achieved.
- the high-frequency vibrations of the channel ensure, on the one hand, that the solidifying melt does not freeze to the walls of the channel, and, on the other hand, influence the movement and / or distribution of the melt in the channel.
- the channel is heated and / or cooled. Heating the channel prevents premature solidification of the melt. Cooling supports the solidification of the melt in the form of a strand shell, with such a strand shell having a still liquid melt core in a solidified shell.
- the metal entering the channel in liquid form is cooled in its further flow course in the channel at least on one side, at least until a solidified strand shell is formed.
- the channel can be water-cooled like a known continuous casting mold. In this case it is possible that it consists of metal, in particular copper. However, it is advantageous if a fireproof ceramic material is used for the channel, since then materials are available that are not or only slightly wetted by the metal to be cast. This supports the effect of the vibration of the channel in the sense of preventing the freezing of the solidifying melt on the channel walls.
- a refractory ceramic channel it is also possible for the melt in the channel to remain liquid in a heating zone without any shell formation, which can be advantageous for metallurgical reasons. In the subsequent cooling zone, the melt can then be specifically cooled without that with the cooling capacity the softening temperature of a metal mold would have to be taken into account.
- a ceramic channel is also preferable to the metallic channel in terms of wear behavior.
- the channel is subjected to at least one vibration component in the flow direction of the metal strand.
- This vibration component causes the melt, and in particular the melt, to be transported away from the vessel in its solidifying phase.
- Vibration components perpendicular to the direction of flow of the metal strand prevent the melt from freezing to the channel walls. All of the walls of the channel enveloping the melt are preferably subjected to vibration components perpendicular to the direction of flow.
- Vibration components transverse to the flow direction or at any angle to the flow direction support a desired distribution of the melt in the channel.
- the withdrawal speed, d. H. regulate the speed at which the solidifying or solidified metal strand is conveyed out of the channel in the direction of flow. This can be done by controlling the amplitudes and / or frequencies of the vibration components directed in the direction of flow.
- the withdrawal speed can also be achieved by changing the inclination of the channel.
- the removal speed can also be regulated by means of overpressure or underpressure in the vessel channel system, the overpressure or underpressure acting on the metal mirror in the vessel.
- a type of gravity feed can be superimposed on the conveyance by means of the vibration components by changing the inclination of the channel.
- the vibration delivery can also be superimposed on the overpressure and / or vacuum delivery.
- a channel 2 opens at the bottom of a metallurgical vessel 1. It is inclined at an angle W.
- the melt level existing in vessel 1 and in channel 2 is denoted by S.
- Channel 2 protrudes beyond the melt level S.
- Its outlet opening 3 lies above the melt level S.
- Its inlet opening 4 is provided at the bottom of the vessel 1.
- An inductive heating device 5 is arranged on the channel 2 below the melt level S on the outside.
- a cooling device 6 is provided on the channel 2 above and partially below the melt level S.
- At least one vibration generator 7 is arranged on the channel 2 and acts on the channel 2 with high-frequency vibrations, in particular ultrasonic vibrations.
- the cross-sectional profile of channel 2 (see FIGS. 2 and 3) is closed on all sides and adapted to the cross-section of the metal strip or thin slab that is to be cast.
- an extruded profile that is less thick than the height H of the channel can also be conveyed out of the channel.
- an argon barrier in the mouth area of the channel for example, can be used to improve the shielding of the melt from the air, which is provided by the channel which is directly connected to the vessel and is closed on all sides (except for the outlet opening). It should be noted that the method described below, which is to be carried out by means of the device according to FIG. 1, is not an actual pouring out because the solidified melt is conveyed upwards out of the channel.
- transport rollers or belts 8 are arranged, on which the belt or thin slab conveyed out of the outlet opening 3 is placed.
- the rollers 8 are not used to pull the strip or thin slab out of the channel 2, but only for the forwarding.
- the procedure is as follows: In the lower part of the channel 2 there is the metal melt as in the vessel 1 up to the melt level S.
- the heating device 5 prevents the melt in the channel 2 from freezing prematurely and / or for fine adjustment of the melt temperature.
- the cooling device 6, which can reach below the melt level S, is switched on in order to withdraw, ie convey, solidified melt from the channel 2 in the flow direction F.
- the vibration generator 7 imprints the channel 2 with a vibration component a parallel to the flow direction F.
- These high-frequency vibrations of the channel 2 convey the melt which solidifies in the channel 2 in the form of a strip or a thin slab from the outlet opening 3 onto the rollers 8.
- the solidifying melt can be a strand shell in such a way that an outer jacket A of the melt is already solidified and encloses an inner core B not yet solidified.
- the cross section of the outlet opening 3 or that of the channel 2 determines the shape of the strip or thin slab drawn off.
- the channel 2 is provided with a corresponding cross-sectional profile at least in the area of the solidification of the melt.
- a free vibration to the surface of the melt in the channel and to provide it with a profile, for example with wavy ribs in the longitudinal direction, and to allow it to solidify in this form.
- the core B solidifies when the strip or thin slab is transported on the rollers 8.
- the vibration generator 7 also impresses vibration components b on the channel (cf. FIG. 1, FIG. 2), which are directed perpendicular to the flow direction F. These ensure that the melt does not freeze on the walls of channel 2. This ensures that the jacket A of the solidifying melt is not stuck to the walls of the channel 2.
- the vibration generator 7 can also impress the channel 2 with vibration components c transverse to the flow direction F. These ensure, for example, a uniform distribution of the melt over the width of the channel 2, so that the jacket A at the outlet opening 3 fills the entire width or the entire cross section of the outlet opening 3 evenly.
- the described pull-off process can be initiated in a targeted manner after the vessel 1 has been filled up to its upper melt level S.
- the pulling-off process begins when the vibration generator 7 and possibly the cooling device 6 are switched on and the heating device 5 is switched off or reduced if necessary.
- the take-off speed can be controlled by setting the amplitudes and the frequencies of the vibration components a in connection with the cooling capacity of the cooling device 6.
- the channel 2 is fixed in the region of its inlet opening 4 and is connected to the vessel 1 so that it can be removed from the housing.
- the connection will usually be rigid.
- An elastic connection is provided if the vibrations impressed on the channel 2 by the vibration generator 7 have to be dynamically decoupled from the vessel 1.
- the channel 2 can also be connected to the vessel 1 in an articulated manner. It is then possible to adjust the angle W in order to control the take-off speed with an additional component if necessary.
- the channel 2 can also be oriented so that it extends horizontally or downwardly from the vessel 1.
- the channel can also be uncoupled from the vessel and supplied with melt, for example, via a free-running nozzle.
- the outlet opening will be arranged below the inlet opening.
- the heating device 5 and the cooling device 6 are not required if the vibration generator 7 and the length of the channel 2 alone ensure that the melt does not solidify prematurely in the channel 2 and leaves the outlet opening 3 in a form that has solidified at least in the jacket A.
- the channel 2 can be closed in the region of its outlet opening 3, that is to say it can have no outlet opening 3 if the strand is not to be cast.
- the described high-frequency vibrations then ensure that the solidified metal can be easily removed from channel 2.
- the cooling device 6 does not have to reach below the melt level S, because the still liquid melt is also conveyed in the direction of flow F above the melt level S by the vibration component a, where it begins to solidify at the latest if it has not already started to solidify below the melt level S. Has.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum endabmessungsnahen Vergießen von insbesondere Metallschmelzen, aus einem Gefäßdurch einen diesem zugeordneten Kanal mit einer Einlauföffnung und gegebenenfalls einer Austrittsöffnung. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the near-dimensional casting of, in particular, metal melts, from a vessel through a channel assigned to it, with an inlet opening and optionally an outlet opening. The invention further relates to a device for carrying out the method.
Ein derartiges Verfahren ist in der EP 0 334 802 A2 beschrieben. Dort strömt die Metallschmelze aus dem Gefäß durch eine kanalartige Gießdüse auf ein umlaufendes Kühlband. Um die Metallschmelze zu einem gleichmäßig dicken Band erstarren zu lassen, wird der Abstand der Gießdüse vom Kühlband gemessen. Der Druck der Schmelze im Gefäß wird entsprechend eingestellt. Aufgrund dieses Regelkreises können Schwankungen in der Banddicke entstehen, die durch eine Glättrolle ausgeglichen werden sollen.Such a method is described in EP 0 334 802 A2. There, the molten metal flows out of the vessel through a channel-like pouring nozzle onto a rotating cooling belt. In order to solidify the molten metal into a uniformly thick band, the distance between the pouring nozzle and the cooling band is measured. The pressure of the melt in the vessel is adjusted accordingly. This control loop can cause fluctuations in the strip thickness, which should be compensated for by a smoothing roll.
In der Literaturstelle "Patent Abstracts of Japan" vol. 12, No. 454 (M-769) 29. November 1988, JP-A-63 183 747 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem an einer geneigten, gekühlten Wand eines Schmelzengefäßes Schmelze zum Erstarren gebracht wird. Die Wand ist von Ultraschallschwingungen beaufschlagt, die verhindern sollen, daßdie Schmelze an der Wand anfriert. Die erstarrende Schmelze wird als Band mittels Rollen von der Wand nach oben abgezogen. Eine gleichmäßige Banddicke ist schwer zu erreichen, da die erreichte Banddicke von zahlreichen Parametern abhängt. Weiterhin kann durch das offenen Vergießen, wobei das flüssige Metall mit Luft in Berührung kommt, der Forderung nach "clean steel" nicht Rechnung getragen werden.In the reference "Patent Abstracts of Japan" vol. 12, No. 454 (M-769) November 29, 1988, JP-A-63 183 747 describes a method in which melt is solidified on an inclined, cooled wall of a melt vessel. Ultrasonic vibrations are applied to the wall to prevent the melt from freezing to the wall. The solidifying melt is pulled off the wall upwards by means of rollers. A uniform strip thickness is difficult to achieve because the strip thickness depends on numerous parameters. Furthermore, the open casting, whereby the liquid metal comes into contact with air, cannot meet the demand for "clean steel".
Ein ähnliches Verfahren ist in der Literaturstelle "Patent Abstracts of Japan" vol. 12, No. 91 (M679) 24.März 1988, JP-A-62 230 458 beschrieben.A similar procedure is described in the reference "Patent Abstracts of Japan" vol. 12, No. 91 (M679) March 24, 1988, JP-A-62 230 458.
In der älteren Patentanmeldung P 42 40 849 ist u.a. ein Verfahren beschrieben, bei dem die Metallschmelze auf eine Aufnahmeplatte strömt. Die Aufnahmeplatte ist durch Ultraschallschwingungen so angeregt, daß der auf der Aufnahmeplatte erstarrenden Metallschmelze eine Bewegungskomponente in Führungsrichtung aufgeprägt wird. Auf die Dicke des aus der erstarrenden Schmelze entstehenden Bandes hat dies kaum einen Einfluß. Auch hier wird offen gegossen.In the earlier patent application P 42 40 849 i.a. described a method in which the molten metal flows onto a receiving plate. The mounting plate is excited by ultrasonic vibrations in such a way that a movement component is impressed in the guide direction on the metal melt solidifying on the mounting plate. This has hardly any influence on the thickness of the strip resulting from the solidifying melt. Here, too, water is poured openly.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das eine Verbesserung der Maßhaltigkeit des erstarrenden Metallprofils erreicht wird. Weiterhin soll das Verfahren ein Erstarren des Metalls unter Luftabschluß ermöglichen. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, das eine Verfestigung des flüssigen Metalls auch in anderen als rein rechteckigen Profilen ermöglicht.The object of the invention is to propose a method of the type mentioned by which an improvement in the dimensional accuracy of the solidifying metal profile is achieved. Furthermore, the method should enable the metal to solidify in the absence of air. Furthermore, it is an object of the invention to propose a device for carrying out the method, which also allows the liquid metal to solidify in profiles other than purely rectangular profiles.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und 17 gelöst.According to the invention, the above object is achieved by the features of the characterizing part of
Der Kanal nimmt das flüssige Metall in seiner Übergangszone vom flüssigen in den festen Zustand auf. Er enthält einerseits noch flüssige und andererseits schon erstarrende Schmelze und gibt somit das Querschnittsprofil der erstarrenden Schmelze vor. Dabei ist es nicht erforderlich, daß der sich beim Erstarren der Schmelze bildende Metallstrang den Kanal oberhalb des Schmelzenniveaus S in seiner ganzen Höhe H ausfüllt. Auch dann werden über Dicke und Breite des Querschnittprofils gesehen, gleichmäßige Abmessungen, gegebenenfalls unterschiedliche Profile, erreicht. Die hochfrequenten Schwingungen des Kanals gewährleisten einerseits, daß die erstarrende Schmelze nicht an den Kanalwandungen anfriert, und andererseits eine Beeinflussung der Bewegung und/oder Verteilung der Schmelze im Kanal.The channel takes up the liquid metal in its transition zone from the liquid to the solid state. On the one hand, it still contains liquid and, on the other hand, already solidifying melt and thus specifies the cross-sectional profile of the solidifying melt. It is not necessary for the solidification of the Melt-forming metal strand fills the channel above the melt level S in its entire height H. Even then, seen across the thickness and width of the cross-sectional profile, uniform dimensions, possibly different profiles, are achieved. The high-frequency vibrations of the channel ensure, on the one hand, that the solidifying melt does not freeze to the walls of the channel, and, on the other hand, influence the movement and / or distribution of the melt in the channel.
In Weiterbildung der Erfindung wird der Kanal beheizt und/oder gekühlt. Durch das Beheizen des Kanals ist ein verfrühtes Erstarren der Schmelze verhindert. Durch das Kühlen wird das Erstarren der Schmelze in Form einer Strangschale unterstützt, wobei bei einer solchen Strangschale in einer erstarrten Schale ein noch flüssiger Schmelzenkern vorliegt. Insbesondere wird das in den Kanal in flüssiger Form eintretende Metall in seinem weiteren Strömungsverlauf im Kanal zumindest einseitig, wenigstens bis zur Ausbildung einer verfestigten Strangschale abgekühlt.In a further development of the invention, the channel is heated and / or cooled. Heating the channel prevents premature solidification of the melt. Cooling supports the solidification of the melt in the form of a strand shell, with such a strand shell having a still liquid melt core in a solidified shell. In particular, the metal entering the channel in liquid form is cooled in its further flow course in the channel at least on one side, at least until a solidified strand shell is formed.
Der Kanal kann wie eine bekannte Stranggußkokille wassergekühlt sein. In diesem Fall ist es möglich, daß er aus Metall, insbesondere Kupfer, besteht. Von Vorteil ist es jedoch, wenn für den Kanal ein feuerfestes keramisches Material zum Einsatz kommt, da dann Materialien zur Auswahl stehen, die nicht oder wenig von dem zu vergießenden Metall benetzt werden. Hierdurch wird die Wirkung der Schwingungsbeaufschlagung des Kanals im Sinne einer Unterbindung des Einfrierens der erstarrenden Schmelze an den Kanalwandungen unterstützt. Durch die Verwendung eines feuerfesten keramischen Kanals ist es auch möglich, daß die Schmelze in dem Kanal in einer Heizzone ohne jede Schalenbildung flüssig bleibt, was aus metallurgischen Gründen von Vorteil sein kann. In der sich daran anschließenden Kühlzone kann dann die Schmelze gezielt abgekühlt werden, ohne daß mit der Kühlleistung auf die Erweichungstemperatur einer metallischen Kokille Rücksicht genommen werden müßte. Auch in Bezug auf das Verschleißverhalten ist ein keramischer Kanal dem metallischen Kanal vorzuziehen.The channel can be water-cooled like a known continuous casting mold. In this case it is possible that it consists of metal, in particular copper. However, it is advantageous if a fireproof ceramic material is used for the channel, since then materials are available that are not or only slightly wetted by the metal to be cast. This supports the effect of the vibration of the channel in the sense of preventing the freezing of the solidifying melt on the channel walls. By using a refractory ceramic channel, it is also possible for the melt in the channel to remain liquid in a heating zone without any shell formation, which can be advantageous for metallurgical reasons. In the subsequent cooling zone, the melt can then be specifically cooled without that with the cooling capacity the softening temperature of a metal mold would have to be taken into account. A ceramic channel is also preferable to the metallic channel in terms of wear behavior.
In Weiterbildung der Erfindung wird der Kanal mit mindestens einer Schwingungskomponente in Fließrichtung des Metallstranges beaufschlagt. Diese Schwingungskomponente führt dazu, daßdie Schmelze und insbesondere die Schmelze in ihrer erstarrenden Phase von dem Gefäß wegtransportiert wird. Schwingungskomponenten senkrecht zur Fließrichtung des Metallstranges verhindern ein Anfrieren der Schmelze an den Kanalwandungen. Vorzugsweise sind sämtliche, die Schmelze umhüllende Wände des Kanals mit Schwingungskomponenten senkrecht zur Fließrichtung beaufschlagt.In a development of the invention, the channel is subjected to at least one vibration component in the flow direction of the metal strand. This vibration component causes the melt, and in particular the melt, to be transported away from the vessel in its solidifying phase. Vibration components perpendicular to the direction of flow of the metal strand prevent the melt from freezing to the channel walls. All of the walls of the channel enveloping the melt are preferably subjected to vibration components perpendicular to the direction of flow.
Schwingungskomponenten quer zur Fließrichtung oder in einem beliebigen Winkel zur Fließrichtung unterstützen eine gewünschte Verteilung der Schmelze im Kanal.Vibration components transverse to the flow direction or at any angle to the flow direction support a desired distribution of the melt in the channel.
In Weiterbildung der Erfindung läßt sich die Abzugsgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der erstarrende bzw. erstarrte Metallstrang aus dem Kanal in Fließrichtung gefördert wird, regeln. Dies kann durch Steuerung der Amplituden und/oder Frequenzen der in Fließrichtung gerichteten Schwingungskomponenten geschehen.In a development of the invention, the withdrawal speed, d. H. regulate the speed at which the solidifying or solidified metal strand is conveyed out of the channel in the direction of flow. This can be done by controlling the amplitudes and / or frequencies of the vibration components directed in the direction of flow.
Die Abzugsgeschwindigkeit läßt sich auch durch Verändern der Neigung des Kanals erreichen. Die Abzugsgeschwindigkeit kann auch mittels Überdrucks oder Unterdrucks im Gefäß-Kanalsystem regelbar sein, wobei der Überdruck bzw. Unterdruck auf den im Gefäß bestehenden Metallspiegel wirkt. Der Förderung mittels der Schwingungskomponenten kann durch Verändern der Neigung des Kanals eine Art Schwerkraftförderung überlagert sein. Der Schwingförderung kann auch die Überdruck- und/oder Unterdruckförderung überlagert sein.The withdrawal speed can also be achieved by changing the inclination of the channel. The removal speed can also be regulated by means of overpressure or underpressure in the vessel channel system, the overpressure or underpressure acting on the metal mirror in the vessel. A type of gravity feed can be superimposed on the conveyance by means of the vibration components by changing the inclination of the channel. The vibration delivery can also be superimposed on the overpressure and / or vacuum delivery.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und die Merkmale einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1- einen Teil-Querschnitt eines metallurgischen Gefäßes mit einem Kanal,
Figur 2- einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1.
Figur 3- andere als rechteckige Querschnitte des Kanals im Bereich der Erstarrungszone.
- Figure 1
- a partial cross section of a metallurgical vessel with a channel,
- Figure 2
- a section along the line II-II of FIG. 1st
- Figure 3
- cross-sections of the channel other than rectangular in the area of the solidification zone.
An einem metallurgischen Gefäß 1 mündet unten ein Kanal 2. Dieser ist in einem Winkel W geneigt. Das im Gefäß 1 und im Kanal 2 bestehende Schmelzenniveau ist mit S bezeichnet. Der Kanal 2 ragt über das Schmelzenniveau S hinaus. Seine Austrittsöffnung 3 liegt oberhalb des Schmelzenniveaus S. Seine Einlauföffnung 4 ist unten am Gefäß 1 vorgesehen.A
Am Kanal 2 ist unterhalb des Schmelzenniveaus S außen eine induktive Heizeinrichtung 5 angeordnet. Oberhalb und teilweise unterhalb des Schmelzenniveaus S ist am Kanal 2 eine Kühleinrichtung 6 vorgesehen.An inductive heating device 5 is arranged on the
Am Kanal 2 ist mindestens ein Schwingungsgenerator 7 angeordnet, der den Kanal 2 mit hochfrequente Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, beaufschlagt.At least one vibration generator 7 is arranged on the
Das Querschnittsprofil des Kanals 2 (vgl. Fig. 2 und 3) ist allseitig geschlossen und dem Querschnitt des Metallbandes bzw. der Dünnbramme angepaßt, die vergossen werden soll. Es kann jedoch auch ein Strangprofil aus dem Kanal gefördert werden, das weniger dick als die Höhe H des Kanals ist. Insbesondere für diesen Fall kann beispielsweise mittels einer Argonsperre im Mündungsbereich des Kanals, die durch den direkt mit dem Gefäß verbundenen und allseits (bis auf die Austrittsöffnung) geschlossenen Kanal gegebene Abschirmung der Schmelze gegen Luft noch verbessert werden. Zu bemerken ist, daß es sich bei dem im folgenden beschriebenen, mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 durchzuführenden Verfahren, nicht um ein eigentliches Ausgießen handelt, weil die erstarrte Schmelze nach oben aus dem Kanal gefördert wird.The cross-sectional profile of channel 2 (see FIGS. 2 and 3) is closed on all sides and adapted to the cross-section of the metal strip or thin slab that is to be cast. However, an extruded profile that is less thick than the height H of the channel can also be conveyed out of the channel. In this case in particular, an argon barrier in the mouth area of the channel, for example, can be used to improve the shielding of the melt from the air, which is provided by the channel which is directly connected to the vessel and is closed on all sides (except for the outlet opening). It should be noted that the method described below, which is to be carried out by means of the device according to FIG. 1, is not an actual pouring out because the solidified melt is conveyed upwards out of the channel.
Neben der Austrittsöffnung 3 sind Transportrollen oder -bänder 8 angeordnet, auf die sich das aus der Austrittsöffnung 3 geförderte Band bzw. die Dünnbramme auflegt. Die Rollen 8 dienen nicht dem Abziehen des Bandes bzw. der Dünnbramme aus dem Kanal 2, sondern lediglich der Fortleitung.In addition to the
Das Verfahren läuft folgendermaßen ab:
Im Kanal 2 steht in dessen unteren Teil die Metallschmelze wie im Gefäß 1 bis zum Schmelzenspiegel S. Die Heizeinrichtung 5 verhindert, daß die Schmelze im Kanal 2 unerwünscht, verfrüht einfriert und/oder zur Feinregulierung der Schmelzentemperatur.The procedure is as follows:
In the lower part of the
Zum Abziehen, d.h. Fördern erstarrter Schmelze aus dem Kanal 2 in Fließrichtung F wird die Kühleinrichtung 6, die bis unter das Schmelzenniveau S reichen kann, eingeschaltet. Der Schwingungsgenerator 7 prägt dem Kanal 2 eine zur Fließrichtung F parallele Schwingungskomponente a auf. Durch diese hochfrequenten Schwingungen des Kanals 2 wird die im Kanal 2 in Form eines Bandes oder einer Dünnbramme erstarrende Schmelze aus der Austrittsöffnung 3 auf die Rollen 8 gefördert. Beim Verlassen der Austrittsöffnung 3 kann die erstarrende Schmelze eine Strangschale in der Weise sein, daß ein äußerer Mantel A der Schmelze bereits verfestigt ist und einen inneren noch nicht verfestigten Kern B umschließt. Der Querschnitt der Austrittsöffnung 3 bzw. der des Kanals 2 bestimmt die Form des abgezogenen Bandes bzw. Dünnbramme. Sind besondere Querschnittsformen des abgezogenen Strangs, beispielsweise Wellenformen oder Rippenformen gewünscht, dann wird der Kanal 2 wenigstens im Bereich der Verfestigung der Schmelze mit einem entsprechenden Querschnittsprofil versehen. Es ist jedoch auf möglich, bei freier Oberfläche der Schmelze im Kanal diese mittels gezielter Schwingung zu beaufschlagen und sie mit einer Profilierung zu versehen, beispielsweise mit wellenförmigen Rippen in Längsrichtung, und in dieser Form erstarren zu lassen. Der Kern B erstarrt beim Forttransport des Bandes bzw. der Dünnbramme auf den Rollen 8.The cooling device 6, which can reach below the melt level S, is switched on in order to withdraw, ie convey, solidified melt from the
Der Schwingungsgenerator 7 prägt dem Kanal auch Schwingungskomponenten b (vgl. Fig. 1, Fig. 2) auf, die senkrecht zur Fließrichtung F gerichtet sind. Diese stellen sicher, daß die Schmelze nicht an den Wänden des Kanals 2 anfriert. Dadurch ist erreicht, daß der Mantel A der erstarrenden Schmelze nicht an den Wänden des Kanals 2 festsitzt.The vibration generator 7 also impresses vibration components b on the channel (cf. FIG. 1, FIG. 2), which are directed perpendicular to the flow direction F. These ensure that the melt does not freeze on the walls of
Der Schwingungsgenerator 7 kann zusätzlich dem Kanal 2 auch Schwingungskomponenten c quer zur Fließrichtung F aufprägen. Diese gewährleisten beispielsweise eine gleichmäßige Verteilung der Schmelze über die Breite des Kanals 2, so daß der Mantel A an der Austrittsöffnung 3 die gesamte Breite bzw. den gesamten Querschnitt der Austrittsöffnung 3 gleichmäßig ausfüllt.The vibration generator 7 can also impress the
Dadurch, daß die Austrittsöffnung 3 oberhalb des Schmelzenniveaus S liegt, läßt sich der beschriebene Abziehvorgang gezielt einleiten, nachdem das Gefäß 1 bis zu seinem oberen Schmelzenniveau S gefüllt ist. Der Abziehvorgang beginnt, wenn der Schwingungsgenerator 7 und gegebenenfalls die Kühleinrichtung 6 eingeschaltet werden und gegebenenfalls die Heizeinrichtung 5 abgeschaltet oder reduziert wird.Because the
Die Abzugsgeschwindigkeit läßt sich durch die Einstellung der Amplituden und der Frequenzen der Schwingungskomponenten a in Verbindung mit der Kühlleistung der Kühleinrichtung 6 steuern.The take-off speed can be controlled by setting the amplitudes and the frequencies of the vibration components a in connection with the cooling capacity of the cooling device 6.
Der Kanal 2 ist im Bereich seiner Einlauföffnung 4 fest und vom Gehäuse abnehmbar mit dem Gefäß 1 verbunden. Die Verbindung wird in der Regel starr sein. Eine elastische Verbindung ist vorgesehen, wenn die dem Kanal 2 vom Schwingungsgenerator 7 aufgeprägten Schwingungen gegenüber dem Gefäß 1 dynamisch entkoppelt werden müssen.The
Der Kanal 2 kann auch gelenkig mit dem Gefäß 1 verbunden sein. Es ist dann möglich, den Winkel W einzustellen, um die Abzugsgeschwindigkeit gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Komponente zu steuern. Dabei kann der Kanal 2 auch so ausgerichtet sein, daßer sich aus dem Gefäß 1 horizontal oder nach unten geneigt erstreckt.The
Für den Fall, daß beispielsweise auf "clean steel" kein Wert gelegt wird, und/oder wenn nicht im Strang vergossen werden soll, kann der Kanal auch vom Gefäß abgekoppelt sein und beispielsweise über eine Freilaufdüse mit Schmelze versorgt werden. In diesem Fall wird die Auslauföffnung unterhalb der Einlauföffnung angeordnet sein.In the event that no value is placed on "clean steel", for example, and / or if no casting is to be carried out in the strand, the channel can also be uncoupled from the vessel and supplied with melt, for example, via a free-running nozzle. In this case, the outlet opening will be arranged below the inlet opening.
Zur Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit ist es auch möglich, auf das Schmelzenniveau S im Gefäß 1 in an sich bekannter Weise oder gegebenenfalls zusätzlich einen Überdruck oder einen Unterdruck auszuüben.To control the take-off speed, it is also possible to apply an overpressure or a vacuum to the melt level S in the
Die Heizeinrichtung 5 und die Kühleinrichtung 6 sind nicht erforderlich, wenn allein durch den Schwingungsgenerator 7 und die Länge des Kanals 2 erreicht ist, daß die Schmelze sich nicht verfrüht im Kanal 2 verfestigt und die Austrittsöffnung 3 in wenigstens im Mantel A erstarrter Form verläßt.The heating device 5 and the cooling device 6 are not required if the vibration generator 7 and the length of the
Der Kanal 2 kann im Bereich seiner Austrittsöffnung 3 geschlossen sein, also keine Austrittsöffnung 3 aufweisen, wenn nicht im Strang vergossen werden soll. Die beschriebenen hochfrequenten Schwingungen stellen dann sicher, daß das erstarrte Metall aus dem Kanal 2, leicht entnehmbar ist.The
Die Kühleinrichtung 6 muß nicht bis unter den Schmelzenspiegel S reichen, weil durch die Schwingungskomponente a auch die noch flüssige Schmelze in Fließrichtung F über das Schmelzenniveau S gefördert wird, wo sie spätestens zu erstarren beginnt, wenn sie nicht schon unterhalb des Schmelzenniveaus S zu erstarren begonnen hat.The cooling device 6 does not have to reach below the melt level S, because the still liquid melt is also conveyed in the direction of flow F above the melt level S by the vibration component a, where it begins to solidify at the latest if it has not already started to solidify below the melt level S. Has.
Claims (30)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit hochfrequenten Schwingungen mit mindestens 5 kHz, insbesondere Ultraschallschwingungen im Bereich von 20 kHz und mehr beaufschlagt wird.Method for casting melts, in particular metal melts, close to the final dimension from a vessel through a channel assigned to it with an inlet opening and optionally an outlet opening,
characterized,
that the channel (2) is subjected to high-frequency vibrations with at least 5 kHz, in particular ultrasonic vibrations in the range of 20 kHz and more.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) aus vorzugsweise wassergekühltem Metall, wie Kupfer, oder aus feuerfesten keramischen Materialien, insbesondere aus solchen feuerfesten keramischen Materialien, die von den jeweils zu vergießenden Metallschmelzen nicht oder nur wenig benetzt werden, bestehen.Method according to claim 1,
characterized,
that the channel (2) preferably made of water-cooled metal, such as copper, or of refractory ceramic materials, in particular of such refractory ceramic materials which are not or only slightly wetted by the metal melts to be cast in each case.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) und/oder direkt das Metall insbesondere induktiv beheizt, und/oder gekühlt wird.The method of claim 1 or 2,
characterized,
that the channel (2) and / or the metal in particular is inductively heated and / or cooled.
dadurch gekennzeichnet,
daß das in den Kanal (2) aus dem Gefäß (1) eintretende flüssige Metall in seinem weiteren Strömungsverlauf im Kanal (2) zumindest auflageseitig, wenigstens bis zur Ausbildung einer verfestigten Strangschale abgekühlt wird.Process according to claims 1 to 3,
characterized,
that the liquid metal entering the channel (2) from the vessel (1) is cooled in its further flow in the channel (2) at least on the support side, at least until a solidified strand shell is formed.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit wenigstens einer Schwingungskomponente (a) in Fließrichtung (F) des Metalls beaufschlagt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) is acted upon by at least one vibration component (a) in the flow direction (F) of the metal.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit wenigstens einer Schwingungskomponente (b) senkrecht oder angenähert senkrecht zur Fließrichtung (F) des Metalls beaufschlagt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) is acted upon with at least one vibration component (b) perpendicularly or approximately perpendicularly to the direction of flow (F) of the metal.
dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche, das Metall begrenzende Wände des Kanals (2) mit Schwingungskomponenten (a) und/oder (b) senkrecht zur Fließrichtung (F) beaufschlagt werden.Method according to claims 5 and 6,
characterized,
that all the metal bounding walls of the channel (2) with vibration components (a) and / or (b) are applied perpendicular to the flow direction (F).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit weiteren Schwingungskomponenten (c) quer zur Fließrichtung (F) oder in einem beliebigen Winkel zur Fließrichtung (F) beaufschlagt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) is subjected to further vibration components (c) transverse to the flow direction (F) or at any angle to the flow direction (F).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit mehreren hochfrequenten, insbesondere Ultraschall-Schwingungskomponenten (a, b, c), gegebenenfalls unterschiedlicher Amplituden und/oder Frequenzen beaufschlagt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) with several high-frequency, in particular ultrasonic vibration components (a, b, c), possibly different amplitudes and / or frequencies is applied.
dadurch gekennzeichnet,
daß das flüssige und/oder verfestigte Metall im Kanal (2) in Fließrichtung (F) mit einer Abzugsgeschwindigkeit gefördert wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the liquid and / or solidified metal in the channel (2) is conveyed in the direction of flow (F) with a withdrawal speed.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzugsgeschwindigkeit der Förderung regelbar ist.A method according to claim 10,
characterized,
that the withdrawal rate of the funding is adjustable.
dadurch gekennzeichnet,
daß das flüssige und/oder verfestigte Metall im Kanal (2) mittels in in Fließrichtung (F) gerichteter Schwingungskomponenten (a) gefördert wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the liquid and / or solidified metal is conveyed in the channel (2) by means of vibration components (a) directed in the direction of flow (F).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzugsgeschwindigkeit durch Verändern der Neigung (W) des Kanals (2) regelbar ist.Method according to one of the preceding claims 9 to 11,
characterized,
that the take-off speed can be regulated by changing the inclination (W) of the channel (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzugsgeschwindigkeit mittels Überdruck- oder Unterdruckbeaufschlagung im Kanal/Gefäßsystem regelbar ist.Method according to one of the preceding claims 9 to 12,
characterized,
that the take-off speed can be regulated by means of pressurization or vacuum in the duct / vascular system.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwingförderung durch Verändern der Neigung (W) des Kanals (2) eine weitere Förderungskomponente überlagert ist.Method according to one of the preceding claims 9 to 12,
characterized,
that the vibration promotion is superimposed by changing the inclination (W) of the channel (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwingförderung eine Überdruck- oder Unterdruckförderkomponente überlagert ist.Method according to one of the preceding claims 9 to 13,
characterized,
that an overpressure or vacuum delivery component is superimposed on the vibratory feed.
dadurch gekennzeichnet,
daß am Kanal (2) ein oder mehrere Schwingungsgenerator(en) (7) angeordnet ist(sind), der(die) den Kanal (2) mit hochfrequenten Schwingungen mit mindestens 5 kHz, insbesondere Ultraschallschwingungen im Bereich von 20 kHz und mehr beaufschlagt.Device for casting melts, in particular metal melts, close to the final dimension, with a vessel through a channel assigned to it, which has an inlet opening and optionally an outlet opening,
characterized,
that one or more vibration generator (s) (7) is (are) arranged on the channel (2), which (the) acts on the channel (2) with high-frequency vibrations with at least 5 kHz, in particular ultrasonic vibrations in the range of 20 kHz and more.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) einen geschlossenen Querschnitt aufweist.Device according to claim 16,
characterized,
that the channel (2) has a closed cross section.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanalquerschnitt (H) oberhalb des Schmelzenniveaus (S) größer ist als die Dicke des sich verfestigenden Strangprofils.Device according to claim 18,
characterized,
that the channel cross section (H) above the melt level (S) is greater than the thickness of the solidifying extruded profile.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) fest mit dem Gefäß (1) verbunden ist.Device according to claim 17 to 19,
characterized,
that the channel (2) is firmly connected to the vessel (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) starr mit dem Gefäß (1) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims 17 to 20,
characterized,
that the channel (2) is rigidly connected to the vessel (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) mit dem Gefäß (1) elastisch oder gelenkig verbunden ist.Device according to one of the preceding claims 17 to 20,
characterized,
that the channel (2) with the vessel (1) is elastically or articulated.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) sich aus dem Gefäß (1) horizontal oder nach oben oder nach unten geneigt erstreckt.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) extends from the vessel (1) horizontally or inclined upwards or downwards.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austrittsöffnung (3) des nach oben geneigten Kanals (2) oberhalb des Schmelzenniveaus (S) liegt.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that the outlet opening (3) of the upwardly inclined channel (2) is above the melt level (S).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (2) zum Vorformen oder Endformen eines Strangprofils einen diesem entsprechenden Querschnitt zumindest im Bereich seiner Austrittsöffnung (3) aufweist.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that the channel (2) for preforming or final shaping an extruded profile has a cross section corresponding to this, at least in the region of its outlet opening (3).
dadurch gekennzeichnet,
daß am Kanal (2) unterhalb des Schmelzenniveaus (S) eine Heizeinrichtung (5) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that a heating device (5) is arranged on the channel (2) below the melt level (S).
dadurch gekennzeichnet,
daß am Kanal (2) oberhalb des Schmelzenniveaus (S) eine Kühleinrichtung (6) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that a cooling device (6) is arranged on the channel (2) above the melt level (S).
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Kühleinrichtung (6) bis unterhalb des Schmelzenniveaus(S) erstreckt.Device according to claim 27,
characterized,
that the cooling device (6) extends to below the melt level (S).
dadurch gekennzeichnet,
daß Schwingungsgeneratoren (7) dem Kanal (2) Schwingungskomponenten parallel (a) und/oder senkrecht (b) und/oder in einem Winkel, quer zur Fließrichtung (F) des Kanals (2) aufprägt.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that vibration generators (7) impresses the channel (2) vibration components parallel (a) and / or perpendicular (b) and / or at an angle, transverse to the direction of flow (F) of the channel (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Austrittsöffnung (3) Transportrollen und/oder ein Transportband (8) anschließen, die das aus der Austrittsöffnung (3) geförderte Strangprofil weiterfördern.Device according to one of the preceding claims,
characterized,
that connect to the outlet opening (3) transport rollers and / or a conveyor belt (8) which further convey the extruded profile conveyed from the outlet opening (3).
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