EP0754100B1 - Vorrichtung zum stranggiessen von bändern aus nichteisenmetall, insbesondere aus kupfer oder kupferlegierungen - Google Patents

Vorrichtung zum stranggiessen von bändern aus nichteisenmetall, insbesondere aus kupfer oder kupferlegierungen Download PDF

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EP0754100B1
EP0754100B1 EP95919920A EP95919920A EP0754100B1 EP 0754100 B1 EP0754100 B1 EP 0754100B1 EP 95919920 A EP95919920 A EP 95919920A EP 95919920 A EP95919920 A EP 95919920A EP 0754100 B1 EP0754100 B1 EP 0754100B1
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EP
European Patent Office
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wheel
casing
metal
receiving vessel
mold
Prior art date
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EP95919920A
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EP0754100A1 (de
Inventor
Roland Leder
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Wilhelm Steinhoff Nachf GmbH
Original Assignee
Wilhelm Steinhoff Nachf GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • 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
    • B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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 device for the continuous casting of strips Non-ferrous metal, in particular made of copper or copper alloys, with a heatable metal receptacle and with a to the metal receptacle a feeder attached mold that emerges from a peripheral portion of the shell a wheel rotatable about a horizontal axis and from one with the metal receptacle connected, cooled mold part, which is close to the one discharge device for the band resulting jacket of the wheel and with the Wheel jacket with a constant cross-section in the discharge direction Form and discharge gap forms
  • graphite molds are used to improve the lubricating properties of the graphite material for crack-free To be able to take advantage of strip surfaces that are due to other mold materials the occurring friction between the mold walls and the mold Band cannot be reached. Because the thermal conductivity of the graphite material is comparatively low and decreases with increasing temperature Use of graphite molds because of the necessary for the solidification of the strip Heat removal inevitably put up with a limitation in the casting capacity will. In addition, despite the lubricating properties of the graphite material significant wear of the mold must be expected, namely due to the unavoidable reaction of the mold material at the casting temperatures with the oxygen bound in the casting material. Besides, that will resulting strip by the necessary in the usual horizontal continuous casting Pullers exposed to an adverse tensile stress.
  • the stationary mold part is preferably heated, however, solidifies over one narrow inlet gap dosed from the metal receptacle into the form of the Molten metal flowing out of the mold while it is being conveyed on the wheel jacket progressively radially outward from the wheel casing, in the area of the exit roller solidification corresponding to the height of the discharge gap is reached shall be. To ensure this, the exit roller is cooled. Except of the fact that due to the smaller cross section of the mold gap This is a known device because of the one-sided cooling in the area of the mold gap for continuous casting comparatively thin metal strips unsuitable.
  • the invention solves the task in that the chilled part of the mold above a horizontal Diameter plane of the wheel is arranged and that the average height of the metal receptacle at least twice, preferably at least 5 times, in The circumferential direction of the wheel corresponds to the clear width of the food neck.
  • the weight of the metal receptacle in the melt escaping melt absorbed by the shell of the wheel because the circumferential section of the wheel shell forming the mold wall above one horizontal diameter plane of the wheel.
  • This will be the one with the metal receptacle connected, cooled mold part because of the discharge direction constant cross-section of the form and discharge gap in the solidification-related Shrinkage of the belt cooled on both sides relieves the friction largely reduced between the belt and the stationary mold part becomes.
  • This part of the mold can therefore consist of graphite in a conventional manner.
  • a medium container height is recommended for pouring corresponding to five times the clear width of the gullet to cool it down to prevent in the feeder or vessel area.
  • the feeder can also on the wheel side inlet side of the Feeder a slider guided on the wheel casing to control the Inlet cross section of the feeder can be provided.
  • the shell of the wheel can therefore be made of copper or a copper alloy to ensure the high thermal conductivity compared to graphite of these materials for good heat dissipation and thus high casting performance to be able to use without the otherwise associated with this mold material Fears disadvantages, particularly with regard to the surface quality of the belt to have to.
  • a jacket made of copper or a copper alloy has one compared to that Usually steel wheel bodies have very different thermal expansion behavior on.
  • great value must be placed between the two parts of the mold Measures to compensate for the different amounts of heat taken will. This results in particularly simple design relationships Context when the shell of the wheel has radial springs on the wheel body is supported, the uniform radial absorption, especially in the circumferential direction ensure effective changes in length of the jacket.
  • the thickness of the strip to be cast is determined by the mutual distance between the determined both walls of the mold associated with the strip surfaces. Because of the Division of the mold between these walls can limit the side for that Band are formed by one of the two mold parts.
  • the jacket of the wheel, which for this purpose is one of the strip thickness has corresponding receiving recess for the band into which the metal the metal receptacle flows. The one connected to the metal receptacle The mold part closes this receiving recess only outwards and in the opposite direction direction of discharge.
  • the metal receptacle with the associated mold part on the swivel arms by one Wheel axis parallel axis pivotally mounted the pivot arms radial Have pitch cylinder for the metal receptacle, so far Relief of the seals from constraining forces can be achieved because of the Metal receptacle connected mold part due to its articulation to the Swivel arms formed independently of the other by the wheel jacket
  • the mold part is centered when the mold part connected to the metal vessel passes over the The positioning cylinder is pressed against the wheel casing.
  • the jacket of the wheel a cleaning device on the mold inlet side and one in the direction of the wheel rotation downstream device for applying a lubricant.
  • the cleaning device preferably comprising a grinding device can the remaining on the wheel jacket after removing the band from this Lubricant residues are removed to create a new lubricant film to be applied to the jacket so that there is always a constant layer of lubricant results, which ensures a low-friction discharge of the tape.
  • the device shown for the continuous casting of strips of copper or copper alloys consists essentially of a housing 1 for a metal receptacle 2, to which a mold 3 connects, which is divided into two and is made from one with the Metal receptacle 2 preferably integrally connected mold part 4 and a mold part 5 composed by a peripheral portion of the shell 6 of a wheel 7 is formed, which is rotatably mounted about a horizontal axis 8.
  • Metal melt is provided with an induction heater 10, with the mold part 4 sealingly pressed onto the jacket 6 of the wheel 7.
  • Housing 1 for the metal receptacle 2 is mounted on swivel arms 11, which are free sit rotatably on the axis 8 of the wheel 7 and one parallel to the wheel axis 8 Wear pivot axis 12 for the housing 1. Since the swivel arms 11 as a positioning cylinder 13 are formed or such adjusting cylinders for the radial displacement of the Have articulation axis 12, arises for the on the jacket 6 of the wheel 7 on the Setting cylinder 13 pressed mold part 4 according to an independent centering the pivotability about the articulation axis 12, so that the between the two Mold parts 4 and 5 provided that connected to the metal receptacle Gaskets 14 associated with mold part 4 are not caused by centering errors induced forces are exposed.
  • the support of the housing 1 with the metal receptacle 2 takes place in the circumferential direction of the wheel 7 via a drivable cam disc 15, preferably an eccentric disc, which is an oscillating Rotational movement of the mold part 4 around the wheel axis 8 allowed.
  • the circumferential section of the wheel shell 6 forming the mold part 5 lies above a horizontal plane of diameter through the wheel 7. This has the consequence that the liquid metal from the metal receptacle 2 in the receiving recess 16 for the strip 17 flows, the depth of which corresponds to the thickness of the strip 17 to be cast, so that the mold part 5 not only the wall assigned to one surface, but also forms the side walls of the mold 3, the other wall from which the receiving recess 16 outwards and counter to the direction of rotation of the wheel 7 final mold part 4 there.
  • the tape 17 is with the jacket 6 of the rotating wheel 7 carried out, on the one hand tensile loads of the resulting Band avoids and on the other hand sliding friction between the through the jacket 6th mold part 5 and the band 17 largely excluded.
  • the jacket 6 of the wheel 7 is preferably made of copper or a copper alloy, the good thermal conductivity properties of this material for the mold 3 to be able to take advantage of.
  • the different thermal expansion behavior of this copper material against the iron material of the wheel body 24 makes a thermal expansion compensation required, which is achieved by radial springs 25, via the the copper jacket 6 is supported on the wheel body 24.
  • the receiving recess 16 for the tape before entering the mold 3 with a lubricant film be provided.
  • a device 26 for the application of lubricant provided, which is connected downstream of a cleaning device 27 to a to always get an even film of lubricant.
  • the cooling of the metal receptacle 2 can be made in the usual way via heat sink 28 Copper or cooling lines are carried out which penetrate the mold part 4. So that Solidification shrinkage in the between the wheel jacket 6 and the mold part 4 resulting form and discharge gap 29 does not lead to the formation of voids for a good water make-up with liquid metal.
  • This hydrostatic pressure is determined by the level of the metal receptacle 2 achieved. At a fill level that is at least double, preferably at least three times the inside width of the neck corresponds in the circumferential direction of the wheel 7, these conditions can easily be respected.
  • the seal can be used to control the make-up conditions 14 on the wheel-side inlet side of the feeder 30 by a slide 31 to be replaced, which is indicated by dash-dotted lines in FIG. 2.
  • This slider 31 is preferably guided on the wheel casing 6 and has a comb-like protruding teeth trimmed to provide a beneficial influx to achieve the liquid metal from the feeder 30 to the mold and discharge gap 29.
  • a heating device 32 for example a gas burner can be provided.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit einem beheizbaren Metallaufnahmegefäß und mit einer an das Metallaufnahmegefäß über einen Speiser angeschlossenen Kokille, die aus einem Umfangsabschnitt des Mantels eines um eine horizontale Achse drehbaren Rades und aus einem mit dem Metallaufnahmegefäß verbundenen, gekühlten Kokillenteil besteht, der dicht an den eine Austragseinrichtung für das Band ergebenden Mantel des Rades anschließt und mit dem Radmantel einen in Austragsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Form- und Austragspalt bildet
Beim Stranggießen von Bändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen werden Grafitkokillen eingesetzt, um die Schmiereigenschaften des Grafitwerkstoffes für rißfreie Bandoberflächen ausnützen zu können, die bei anderen Kokillenwerkstoffen aufgrund der auftretenden Reibung zwischen den formgebenden Kokillenwänden und dem Band nicht erreicht werden können. Da die Wärmeleitfähigkeit des Grafitwerkstoffes vergleichsweise gering ist und mit zunehmender Temperatur abnimmt, muß beim Einsatz von Grafitkokillen wegen der für die Erstarrung des Bandes erforderlichen Wärmeabfuhr zwangsläufig eine Beschränkung der Gießleistung in Kauf genommen werden. Dazu kommt noch, daß trotz der Schmiereigenschaften des Grafitwerkstoffes mit einem erheblichen Verschleiß der Kokille gerechnet werden muß, und zwar aufgrund der bei den Gießtemperaturen unvermeidbaren Reaktion des Kokillenwerkstoffes mit dem im Gießwerkstoff gebundenen Sauerstoff. Außerdem wird das entstehende Band durch die beim üblichen Horizontalstranggießen notwendigen Abzieheinrichtungen einer nachteiligen Zugbeanspruchung ausgesetzt.
Um die Nachteile zu vermeiden, die beim kontinuierlichen Gießen zwischen einem Rad und einem Stahlband auftreten, das den Radmantel entlang eines Umfangsabschnittes umschließt und eine Umfangsnut im Radmantel zur Bildung eines Formspaltes abdeckt, wurde bereits vorgeschlagen (US 4 274 471 A), einen oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene liegenden Umfangsabschnitt des Radmantels als Formwand einer an ein Metallaufnahmegefäß angeschlossenen Kokille einzusetzen, deren formgebender Austragspalt von einer an den Radmantel angestellten Austrittsrolle bestimmt wird, die einen gegenüber dem Austragspalt erweiterten Formspalt zwischen dem Radmantel und einem mit dem Metallaufnahmegefäß verbundenen, feststehenden Kokillenteil abschließt. Da der vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Radmantel gekühlt, der den Formspalt begrenzende, feststehende Kokillenteil jedoch vorzugsweise erwärmt wird, erstarrt die über einen engen Einlaufspalt dosiert aus dem Metallaufnahmegefäß in den Formspalt der Kokille strömende Metallschmelze während ihrer Förderung auf dem Radmantel ausgehend vom Radmantel fortschreitend radial nach außen, wobei im Bereich der Austrittswalze eine der Höhe des Austragspaltes entsprechende Erstarrung erreicht werden soll. Um dies sicherzustellen, wird die Austrittsrolle gekühlt. Abgesehen davon, daß aufgrund des gegenüber dem Formspalt kleineren Querschnittes des Autragspaltes Austragschwierigkeiten zu erwarten sind, ist diese bekannte Vorrichtung wegen der einseitigen Kühlung im Bereich des Formspaltes für das Stranggießen vergleichsweise dünner Metallbänder ungeeignet.
Schließlich ist es bekannt (GB 728 300 A), zum Stranggießen von Metallstreifen, Stangen oder Drähten beliebigen Querschnitts ein beheizbares Metallaufnahmegefäß mit einer über einen Speiser an dieses Metallaufnahmegefäß angeschlossenen Kokille vorzusehen, die aus einem Umfangsabschnitt des Mantels eines um eine horizontale Achse drehbaren Rades, aus einem in Umfangsrichtung des Rades verlängerten Abschnitt des Metallaufnahmegefäßes und aus einem anschließenden, mit dem Metellaufnahmegefäß verbundenen, gekühlten Kokillenabschnitt besteht, so daß sich zwischen dem verlängerten Abschnitt des Metallaufnahmegefäßes und dem anschließenden Kokillenteil einerseits sowie dem Radmantel anderseits ein Form- und Austragsspalt ergibt, der einen in Austragsrichtung des Gießstranges gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Da sich der gekühlte Kokillenabschnitt ausschließlich unterhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades befindet, muß das Gewicht des gegossenen Stranges unterhalb der Durchmesserebene vom feststehenden, gekühlten Kokillenabschnitt aufgenommen werden, was zu einem hohen Verschleiß und daher zu einer geringen Standzeit der Kokille führt. Außerdem kann das durch das Erstarrungsschrumpfen im Kühlbereich der Kokille entstehende Volumendefizit kaum durch den sich oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades erstrecken-den, in seinem Querschnitt gleichbleibenden Formspalt zwischen dem Speiserhals und dem gekühlten Kokillenteil mit flüssigem Metall aufgefüllt werden, so daß eine solche Vorrichtung zum Stranggießen vergleicfhsweise dünner Bänder beispielsweise aus Kupfer oder Kupferlegierungen ungeeignet ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen` so auszugestalten, daß die mit einer Grafitkokille verbundenen Nachteile hinsichtlich der Gießleistung weitgehend vermieden werden können, ohne auf eine gute Oberflächenqualität der gegossenen Bänder verzichten zu müssen.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß der gekühlte Kokillenteil oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades angeordnet ist und daß die mittlere Höhe des Metallaufnahmegefäßes zumindest der doppelten, vorzugsweise zumindest der 5fachen, in Umfangsrichtung des Rades gemessenen lichten Weite des Speiserhalses entspricht.
Zufolge dieser Maßnahmen wird das Gewicht der aus dem Metallaufnahmegefäß in die Kokille austretende Schmelze durch den Mantel des Rades aufgenommen, weil der die Kokillenwand bildende Umfangsabschnitt des Radmantels oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades liegt. Dadurch wird der mit dem Metallaufnahmegefäß verbundene, gekühlte Kokillenteil wegen des in Austragsrichtung gleichbleibenden Querschnittes des Form- und Austragspaltes beim erstarrungsbedingten Schwinden des beidseitig gekühlten Bandes entlastet, so daß die Reibung zwischen dem Band und dem feststehenden Kokillenteil weitgehend herabgesetzt wird. Dieser Kokillenteil kann daher in herkömmlicher Weise aus Grafit bestehen. Der Speiser zwischen dem Metallaufnahmegefäß und dem Formspalt der Kokille gewährleistet dabei aufgrund seines gegenüber dem Formspalt erheblich größeren Querschnittes, daß das im Formspalt durch das Erstarrungsschrumpfen entstehende Volumendefizit durch ein Nachspeisen mit flüssigem Metall ausgeglichen werden kann, das zu diesem Zweck auf einer ausreichend hohen Temperatur im beheizten Metallaufnahmegefäß gehalten werden muß. Außerdem ist für einen ausreichend großen hydrostatischen Druck im Speiserbereich zu sorgen, was wiederum eine entsprechendem Höhe des flüssigen Metalls im Metallaufnahmegefäß und damit eine angepaßte Höhe des Metallaufnahmegefäßes bedingt. Beträgt die mittlere Höhe des Metallaufnahmegefäßes zumindest das Doppelte der lichten Weite des Speiserhalses, so können im allgemeinen günstige Gießbedingungen im Sinne eines Gleichgewichtszustandes - zumindest nach dem Angießen geschaffen werden, wobei im Formspaltbereich eine für das Austragen des unter Schwerkraft gegossenen Bandes ausreichende Erstarrung erfolgt, ohne das Nachfließen noch flüssigen Metalls in die Schwindungsbereiche zu gefährden. Für das Angießen empfiehlt sich allerdings eine mittlere Gefäßhöhe entsprechend dem Fünffachen der lichten Weite des Speiserhalses, um ein Rückkühlen in den Speiser- bzw. Gefäßbereich zu verhindern. Zur Beeinflussung des Nachfließverhaltens über den Speiser kann außerdem auf der radseitigen Zulaufseite des Speisers ein auf dem Radmantel verschiebbar geführter Schieber zur Steuerung des Einlaufquerschnittes des Speisers vorgesehen sein.
Da das Band mit dem es tragenden Mantel des Rades ohne Zugbelastung ausgetragen wird, bleibt die Reibung zwischen diesem mit dem Band mitbewegten Kokillenteil und dem Band gering, was den Einsatz anderer Kokillenwerkstoffe als Grafit erlaubt, zumal sich aufgrund der Umlaufbewegung des nur in einem Umfangsabschnitt die Kokillenwand bildenden Radmantels die Möglichkeit eröffnet, den Mantel vor dem Eintritt in die Kokille mit einem geeigneten Schmiermittel, beispielsweise einer grafithältigen Schlichte, zu versehen. Der Mantel des Rades kann daher aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, um die im Vergleich zu Grafit hohe Wärmeleitfähigkeit dieser Werkstoffe für eine gute Wärmeabfuhr und damit eine hohe Gießleistung ausnützen zu können, ohne die sonst mit diesem Kokillenwerkstoff verbundenen Nachteile, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenqualität des Bandes, befürchten zu müssen.
Ein Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung weist allerdings ein gegenüber dem üblicherweise stählernen Radkörper sehr unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten auf. Da jedoch auf den Rundlauf des Radmantels wegen der notwendigen Dichtung zwischen den beiden Kokillenteilen großer Wert zu legen ist, müssen entsprechende Maßnahmen zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehmumgen getroffen werden. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der Mantel des Rades über radiale Federn an dem Radkörper abgestützt wird, die eine gleichmäßige radiale Aufnahme der vor allem in Umfangsrichtung wirksamen Längenänderungen ders Mantels sicherstellen.
Die Dicke des zu gießenden Bandes wird durch den gegenseitigen Abstand der beiden den Bandoberflächen zugeordneten Wände der Kokille bestimmt. Wegen der Teilung der Kokille zwischen diesen Wänden kann die Seitenbegrenzung für das Band durch einen der beiden Kokillenteile gebildet werden. Vorteilhaft übernimmt diese Aufgabe der Mantel des Rades, der zu diesem Zweck eine der Banddicke entsprechende Aufnahmeausnehmung für das Band aufweist, in die das Metall aus dem Metallaufnahmegefäß fließt. Der mit dem Metallaufnahmegefäß verbundene Kokillenteil schließt diese Aufnahmeausnehmung lediglich nach außen und entgegen der Austragsrichtung ab.
Um die beim Stranggießen übliche Schwingbewegung der Kokille in Stranglängsrichtung sicherszustellen, kann das Metallaufnahmegefäß mit dem zugehörigen Kokillenteil auf koaxial zum Rad angeordneten Schwenkarmen gelagert und in Umfangsrichtung an einer antreibbaren Nockenscheibe abgestützt werden, die für eine entsprechende Schwingbewegung der Schwenkarme um eine mittlere Drehstellung sorgt. Trotz dieser Schwingbewegung in Umfangsrichtung des Radmantels muß die Dichtheit zwischen den beiden Kokillenteilen gegenüber einem Austritt des flüssigen Metalls gewährleistet werden. Wird in diesem Zusammenhang das Metallaufnahmegefäß mit dem zugehörigen Kokillenteil auf den Schwenkarmen um eine zur Radachse parallele Achse schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkarme radiale Anstellzylinder für das Metallaufnahmegefäß aufweisen, so kann eine weitgehende Entlastung der Dichtungen von Zwangskräften erreicht werden, weil sich der mit dem Metallaufnahmegefäß verbundene Kokillenteil aufgrund seiner Anlenkung an den Schwenkarmen selbständig gegenüber dem anderen durch den Radmantel gebildeten Kokillenteil zentriert, wenn der mit dem Metallgefäß verbundene Kokillenteil über die Anstellzylinder an den Radmantel angedrückt wird.
Eine andere Möglichkeit, eine Kokillenschwingung in Gießrichtung zu erhalten, besteht darin, der Raddrehung eine oszillierende Drehbewegung zu überlagern, was ebenfalls zu einer entsprechenden Wirkung auf den Gießstrang führt. Selbstverständlich können auch Schwingbewegungen beider Kokillenteile kombiniert werden.
Wie bereits ausgeführt wurde, kann durch das Vorsehen eines umlaufenden Radmantels, der in einem Umfangsabschnitt eine Kokillenwand bildet, eine Schmierung dieses Kokillenteiles vorgenommen werden. Zu diesem Zweck kann dem Mantel des Rades auf der Kokillenzulaufseite eine Reinigungseinrichtung und eine in Radumlaufrichtung nachgeordnete Einrichtung zum Auftragen eines Schmiermittels zugeordnet sein. Mit Hilfe der vorzugsweise eine Schleifeinrichtung umfassenden Reinigungsvorrichtung können die nach dem Abnehmen des Bandes vom Radmantel auf diesem verbliebenen Schmiermittelreste abgetragen werden um anschließend einen neuen Schmiermittelfilm auf den Mantel aufzutragen so daß sich eine stets gleichbleibende Schmiermittelschicht ergibt, die für ein reibungsarmes Austragen des Bandes sorgt.
Obwohl die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor allem beim Stranggießen von Bändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen hervorzuheben sind, weil solche Werkstoffe sonst nur mit Grafitkokillen im Strang gegossen werden, können Vorrichtungen nach der Erfindung auch mit Vorteil für das Herstellen von Bändern aus anderen Werkstoffen beispielsweise Aluminium und seine Legierungen, eingesetzt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1
eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen in einer vereinfachten Seitenansicht und
Fig. 2
einen Längsschnitt durch das Metallaufnahmegefäß und die Kokille in einem größeren Maßstab.
Die dargestellte Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 für ein Metallaufnahmegefäß 2, an das eine Kokille 3 anschließt, die zweigeteilt ist und sich aus einem mit dem Metallaufnahmegefäß 2 vorzugsweise einstückig verbundenen Kokillenteil 4 und einem Kokillenteil 5 zusammensetzt, der durch einen Umfangsabschnitt des Mantels 6 eines Rades 7 gebildet wird, das um eine horizontale Achse 8 drehbar gelagert ist. Das Metallaufnahmegefäß 2, das zur Warmhaltung der über ein Gießrohr 9 eingefüllten Metallschmelze mit einer Induktionsheizung 10 versehen ist, wird mit dem Kokillenteil 4 dichtend an den Mantel 6 des Rades 7 angedrückt. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 1 für das Metallaufnahmegefäß 2 auf Schwenkarmen 11 gelagert, die frei drehbar auf der Achse 8 des Rades 7 sitzen und eine zur Radachse 8 parallele Anlenkachse 12 für das Gehäuse 1 tragen. Da die Schwenkarme 11 als Anstellzylinder 13 ausgebildet sind oder solche Anstellzylinder zur radialen Verlagerung der Anlenkachse 12 aufweisen, stellt sich für den an den Mantel 6 des Rades 7 über die Anstellzylinder 13 angedrückten Kokillenteil 4 eine selbständige Zentrierung zufolge der Verschwenkbarkeit um die Anlenkachse 12 ein, so daß die zwischen den beiden Kokillenteilen 4 und 5 vorgesehenen, dem mit dem Metallaufnahmegefäß verbundenen Kokillenteil 4 zugeordneten Dichtungen 14 keinen durch Zentrierungsfehler hervorgerufenen Zwangskräften ausgesetzt werden. Die Abstützung des Gehäuses 1 mit dem Metallaufnahmegefäß 2 erfolgt in Umfangsrichtung des Rades 7 über eine antreibbare Nockenscheibe 15, vorzugsweise eine Exzenterscheibe, die eine oszillierende Drehbewegung des Kokillenteiles 4 um die Radachse 8 erlaubt.
Der den Kokillenteil 5 bildende Umfangsabschnitt des Radmantels 6 liegt oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene durch das Rad 7. Dies hat zur Folge, daß das flüssige Metall aus dem Metallaufnahmegefäß 2 in die Aufnahmeausnehmung 16 für das Band 17 fließt, deren Tiefe der Dicke des zu gießenden Bandes 17 entspricht, so daß der Kokillenteil 5 nicht nur die der einen Oberfläche zugeordnete Wand, sondern auch die Seitenwände der Kokille 3 bildet, deren andere Wand aus dem die Aufnahmeausnehmung 16 nach außen und entgegen der Umlaufrichtung des Rades 7 abschließenden Kokillenteil 4 besteht. Das Band 17 wird mit dem Mantel 6 des drehenden Rades 7 ausgetragen, was einerseits Zugbelastungen des entstehenden Bandes vermeidet und anderseits Gleitreibungen zwischen dem durch den Mantel 6 gebildeten Kokillenteil 5 und dem Band 17 weitgehend ausschließt. Es muß allerdings dafür gesorgt werden, daß das Band 17 unterhalb einer horizontalen Durchmesser-ebene durch das Rad 7 nicht vom Mantel 6 abfällt. Zu diesem Zweck sind in diesem Umfangsbereich des Mantels 6 Führungsrollen 18 vorgesehen, die das Band 17 in der Aufnahmeausnehmung 16 des Mantels 6 halten. Diese Führungsrollen 18 werden von radialen Stellzylindern 19 gehalten, die auf Trägersegmenten 20 zu beiden Seiten des Rades 7 angeordnet sind. Die drehfeste Abstützung dieser auf der Radachse 8 gelagerten Trägersegmente 20 erfolgt über Riegel 21 an einem Gestellteil 22. Im unteren Scheitelbereich des Rades 7 wird das Band 17 vom Radmantel 6 abgenommen und über einen Rollgang 23 in herkömmlicher Weise der weiteren Bearbeitung zugeführt. DieAbstützung der Führungsrollen 18 braucht selbstverständlich nicht über ein auf der Radachse 8 gelagertes Trägersegment 20 zu erfolgen, sondern könnte auch z. B. radial außerhalb des Rades 7 vorgesehen sein, um den Radausbau zu vereinfachen.
Der Mantel 6 des Rades 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, um die guten Wärmeleiteigenschaften diese Werkstoffes für die Kokille 3 ausnützen zu können. Das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten dieses Kupferwerkstoffes gegenüber dem Eisenwerkstoff des Radkörpers 24 macht einen Wärmedehnungsausgleich erforderlich, der durch radiale Federn 25 erreicht wird, über die sich der Kupfermantel 6 am Radkorper 24 abstützt.
Damit der Kupferwerkstoff des Mantels 6 trotz der durch das Mitbewegen des Mantels 6 mit dem Band 17 im Bereich der Kokille 3 minimierten Reibung nicht Anlaß für eine verminderte Oberflächenqualität des Bandes 17 geben kann, kann die Aufnahmeausnehmung 16 für das Band vor dem Eintritt in die Kokille 3 mit einem Schmiermittelfilm versehen werden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung 26 für den Schmiermittelauftrag vorgesehen, die einer Reinigungseinrichtung 27 nachgeschaltet ist, um einen stets gleichmäßigen Schmiermittelfilm zu erhalten. Die Reinigungseinrichtung 27, die für eine Entfernung der Schmierfilmreste sorgt, besteht dabei vorteilhaft aus einer Schleifeinrichtung.
Für den Betrieb der Vorrichtung ist darauf zu achten, daß die Temperaturverhältnisse und die Gießgeschwindigkeit entsprechend aufeinander abgestellt werden, so daß sich in einem Gleichgewichtszustand innerhalb der Kokille ein bestimmter Erstarrungsbereich für das Band einstellt. Die Kühlung des dem Metallaufnahmegefäß 2 zugeordneten Kokillenteiles 4 kann dabei in üblicher Weise über Kühlkörper 28 aus Kupfer oder Kühlleitungen erfolgen, die den Kokillenteil 4 durchsetzen. Damit das Erstarrungsschrumpfen in dem sich zwischen dem Radmantel 6 und dem Kokillenteil 4 ergebenden Form- und Austragspalt 29 zu keiner Lunkerbildung führt, muß für eine gute Nachspeisung mit noch flüssigem Metall gesorgt werden. Zu diesem Zweck ist das Metallaufnahmegefäß 2 mit dem Form- und Austragspalt 29 über einen Einlaufkanal in Form eines Speisers 30 verbunden, so daß aufgrund der Querschnittsverhältnisse zwischen Speiser 30 und Form- und Austragspalt 29 ein sicheres Nachströmen flüssigen Metalls in die Schwindungsbereiche des beidseitig gekühlten Bandes ermöglicht wird, wenn ein entsprechender hydrostatischer Druck im Bereich des Speisers 30 gegeben ist. Dieser hydrostatische Druck wird durch die Füllhöhe des Metallaufnahmegefäßes 2 erzielt. Bei einer Füllhöhe, die wenigstens dem Doppelten, vorzugsweise wenigstens dem Dreifachen, der lichten Weite des Speiserhalses in Umfangsrichtung des Rades 7 entspricht, können diese Bedingungen ohne weiteres eingehalten werden. Zur Steuerung der Nachspeisebedingungen kann die Dichtung 14 auf der radseitigen Zulaufseite des Speisers 30 durch einen Schieber 31 ersetzt werden, der in der Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist. Dieser Schieber 31 ist vorzugsweise auf dem Radmantel 6 verschiebbar geführt und weist eine mit kammartig vorspringenden Zähnen besetzte Randleiste auf, um einen vorteilhaften Zustrom des flüssigen Metalls vom Speiser 30 zum Form- und Austragspalt 29 zu erzielen.
Zum Angießen des Stranges muß die Kokille entsprechend erwärmt werden, was eine Aufwärmung des Radmantels 6 bedingt. Hiefür kann eine Heizeinrichtung 32, beispielsweise ein Gasbrenner vorgesehen werden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Stranggießen von Bändern aus Nichteisenmetall, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit einem beheizbaren Metallaufnahmegefäß (2) und mit einer an das Metallaufnahmegefäß (2) über einen Speiser (30) angeschlossenen Kokille (3), die aus einem Umfangsabschnitt (5) des Mantels (6) eines um eine horizontale Achse (8) drehbaren Rades (7) und aus einem mit dem Metallaufnahmegefäß (2) verbundenen, gekühlten Kokillenteil (4) besteht, der dicht an den eine Austragseinrichtung für das Band (17) ergebenden Mantel (6) des Rades (7) anschließt und mit dem Radmantel (6) einen in Austragsrichtung einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Form- und Austragspalt (29) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Kokillenteil (4) oberhalb einer horizontalen Durchmesserebene des Rades (7) angeordnet ist und daß die mittlere Höhe des Metallaufnahmegefäßes (2) zumindest der doppelten, vorzugsweise zumindest der 5fachen, in Umfangsrichtung des Rades (7) gemessenen lichten Weite des Speiserhalses entspricht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der radseitigen Zulaufseite des Speisers (30) ein auf dem Radmantel (6) verschiebbar geführter Schieber (31) zur Steuerung des Einlaufquerschnittes des Speisers (30) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) des Rades (7) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) des Rades (7) über radiale Federn (25) an dem Radkörper (24) abgestützt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) des Rades (7) eine der Banddicke entsprechende Aufnahmeausnehmung (16) für das Band (17) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallaufnahmegefäß (2) mit dem zugehorigen Kokillenteil (4) auf koaxial zum Rad (7) angeordneten Schwenkarmen (11) gelagert und in Umfangsrichtung an einer antreibbaren Nockenscheibe (15) abgestützt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallaufnahmegefäß (2) mit dem zugehörigen Kokillenteil (4) auf den Schwenkarmen (11) um eine zur Radachse (8) parallele Achse (12) schwenkbar gelagert ist und daß die Schwenkarme (11) radiale Anstellzylinder (13) für das Metallaufnahmegefäß (2) aufweisen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raddrehung eine oszillierende Drehbewegung überlagerbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mantel (6) des Rades (7) auf der Kokillenzulaufseite eine Reinigungseinrichtung (27) und eine in Radumlaufrichtung nachgeordnete Einrichtung (26) zum Auftragen eines Schmiermittels zugeordnet ist.
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