EP1467828B1

EP1467828B1 - Giessvorrichtung

Info

Publication number: EP1467828B1
Application number: EP03729517A
Authority: EP
Inventors: Peter Rauch; Alfred Sigmund; Primus Wohlmuth
Original assignee: Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH; ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: EP1467828A2; AU2003201059A1; WO2003059554A2; DE10201983A1; DE50305477D1; ATE343442T1; WO2003059554A3; AU2003201059A8

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießvorrichtung im Sinne des Anspruches 1.
Eine Gießvorrichtung mit einem Tundish als Zwischenbehälter ist beispielsweise aus der US-A-4,482,012, aber auch aus der US-A-4,358,416 oder der DE-U-76 12 351 bekannt geworden. In allen Fällen wird Metall in einen oberhalb der Stranggießvorrichtung angeordneten Tundish gefördert, dessen Auslaß derart geregelt wird, daß sich im Schmelzebehälter einer Stranggießvorrichtung ein konstantes Niveau ergibt. Ein konstantes bzw. im zeitlichen Verlauf einstellbares Niveau ist für die Qualität des hergestellten Produktes, sei es nun eine Bramme, ein Knüppel, Bolzen, Blech, Band oder das der Endform nahe Produkt, bzw. für den ordnungsgemäßen und störungsfreien Betrieb von Bedeutung.
Ein Nachteil der bekannten Anordnungen liegt darin, daß das Metall im Tundish nicht oder nicht einfach gegen Oxydation geschützt werden kann. Dies ist besonders dann nachteilig, wenn Nicht-Eisen-Metalle vergossen werden sollen, wie Aluminium oder gar Magnesium. Zwar ist es bekannt, die Oberfläche der Schmelze in einem Tundish mit einem Pulver abzudecken, um den Zutritt von Sauerstoff zu verhindern, doch führt dies zu unerwünschten Verunreinigungen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die bekannte Anordnung sowohl investitions- als auch platzaufwendig ist.
Aus der FR-A-1 367 334 und der GB-A-988 127 sind Gießvorrichtungen bekannt, bei denen ein Rohr relativ dünnen und gleichmäßigen Durchmessers die Schmelze aus einem Schmelzenbehälter herausführt, um sie einem weiteren Behälter zuzuführen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auf einfache Art und Weise eine gute Qualität des Produktes zu sichern. Erfindungsgemäß gelingt dies durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches 1, wie nachstehend erläutert wird.
Die Dosierpumpe ragt in den Zwischenbehälter und pumpt die Schmelze aus einem vorgeordneten Kammer des Ofenraums in den Zwischenbehälter.
Dieser Zwischenbehälter ist geschlossen und mit einer Anordnung zur Unterbindung des Zutritts von Luft, gegebenenfalls mit wenigstens einer Zufuhr für Schutzgas, versehen. Dazu kommt, daß sich der Zwischenbehälter nach oben zu erweitert. Besonders dann, wenn der Düsenquerschnitt relativ schmal ist, wie dies eben beim Gießen von Streifen, Bändern bzw. Blechen der Fall ist, besteht die Gefahr des unerwünschten Erstarrens des Metalles im Düsenquerschnitt. Dem kann dadurch begegnet werden, daß der Düse eine Temperier-, insbesondere eine Heizeinrichtung, zugeordnet wird. Unter "Temperiereinrichtung" sei sowohl eine Heiz- als auch eine Kühleinrichtung verstanden, welche letztere in manchen Fällen von Vorteil sein kann.
Dadurch, daß die Dosierpumpe ein Pumprohr besitzt, welches bis zu einem Niveau in die Schmelze hinabreicht, das zwischen dem Bodenbereich einer vor dem Zwischenbehälter gelegenen Kammer und deren Schmelzenniveau gelegen ist, weil auf diese Weise Verunreinigungen, welche sich entweder am Boden absetzen oder als Schwimmstoffe an der Oberfläche der Schmelze existieren, nicht über den Zwischenbehälter in das Produkt gelangen. Auf diese Weise wird also für eine gute Qualität des Produktes Sorge getragen.
Aus einigen Schriften, wie der DE-A-38 10 302, der EP-A-0 534 174, der WO 95/17987 oder der WO 99/19098, ist es bekannt, den Auslaß eines Zwischenbehälters gleichzeitig als Düse eines auf ein Transportband abgelegten und dort gekühlten Metallstranges, insbesondere eine blechartigen Metallstranges, auszubilden. Dabei wurde aber zur Konstanthaltung des Metallniveaus ein Unterdruck verwendet. Der Nachteil einer solchen Lösung liegt in der relativ hohen Ungenauigkeit trotz relativ großen Regelaufwandes. Denn ganz gleich welche Art von Druck (positiven oder negativen) man anwendet, er ist in jedem Falle auch noch von anderen Faktoren, wie etwa der Temperatur, abhängig, die man also eigentlich auch überwachen und in die Regelung einbeziehen müßte. Aber selbst dann ergibt sich noch der große Nachteil, daß innerhalb des evakuierten Zwischenbehälters eine Schutzgasatmosphäre gar nicht möglich ist.
Die bekannten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermieden. Darüber hinaus aber kann die Erfindung nicht nur bei (kontinuierlichen) Stranggießvorrichtungen angewandt werden, sondern auch für das diskontinuierliche Gießen von Halbzeug, wie Masseln, oder Fertigprodukten. Denn es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß die Qualität des Produktes (vom metallurgischen Standpunkt) verbessert werden kann, wenn beispielsweise die Düse mit dem mit Hilfe der Dosierpumpe konstanten metallostatischen Druck (oder gesteuertem Pumpenüberdruck) so breit ausgeführt ist, daß sie die Länge einer Masselform (oder einer anderen Form) gleichmäßig (und rasch) füllt. Die Gleichmäßigkeit der Bedingungen dürfte dabei eine Rolle bei der im Ergebnis gleichmäßigeren (feinen) Körnung im Metall des Produktes spielen. Die Füllung kann dabei von oben erfolgen (Masselform) oder seitlich bzw. von unten wie die beispielsweise beim Niederdruckguß oder beim Strangguß nach oben praktiziert wird.
Wird die Förderpumpe so ausgebildet, daß die Welle der Dosierpumpe innerhalb eines den Zwischenbehälter durchsetzenden und das Pumprohr bildenden Rohres gelagert ist, so können die von ihrer rotierenden Pumpenwelle ausgehenden unerwünschten Schmelzbadbewegungen auf das Innere des die Welle umgebenden Rohres beschränkt bleiben und somit unerwünschte Badbewegungen (z.B. Wirbel) im Zwischenbehälter möglichst vermieden werden.
Wenn die Düse als Schlitzdüse zum Abgeben eines blechartigen Stranges ausgebildet wird, so lassen sich hochwertige Bleche herstellen. Je nach Breite des Gießstranges können aber auch mehrere Gießdüsen nebeneinander angeordnet werden. In einem solchen Fall mag es vorteilhaft sein, wenn der Auslaß des Zwischenbehälters an einen Verteiler für mehrere Düsen angeschlossen ist.
Wird der Zwischenbehälter mit nach oben gerichteter Düse ausgestattet, die mit dem Pumprohr kommunizierend verbunden ist, so daß mittels des durch die Niveausteuerung im Pumprohr sich einstellenden metallostatischen Druckes eine Form von unten befüllbar bzw ein nach oben gerichteter Strang erzeugbar ist, so kann über geeignet plazierte Abzweigungen eine geregelte Formfüllung von unten (wie im Niederdruckguss) oder eine Speisung einer nach oben gerichteten Düse für den vertikalen Strangguß nach oben erfolgen. In beiden Fällen liefert das im Pumprohr hochgepumpte Metall den metallostatischen. Druck für die Füllung der Form(en) bzw. die kontinuierliche Speisung des nach oben abgezogenen Stranges. Das Pumprohr kann bei Bedarf beheizt werden. Die Formfüllgeschwindigkeit läßt sich mittels Steuerung des Schmelzeniveaus im Pumprohr (durch eine entsprechende, kontinuierlich messende Niveausonde bekannter Bauart) einstellen.
Der Boden des Auslasses des Zwischenbehälters ist mindestens zum Teil gegen den Zwischenbehälter (10) hin geneigt, beispielsweise unter einem Winkel von maximal 20° bzw. unter einem Winkel von mindestens 4°. So bietet das System den großen Vorteil, im Notfall (Durchbruch der Form oder des Stranges) die Schmelze durch Abschalten der Pumpe praktisch augenblicklich in den Ofen zurückfallen lassen zu können. Damit wird ein gewichtiger Nachteil des mittels Gasdruck gespeisten Niederdruckgießens vermieden, der darin besteht, daß das Öffnen eines Ventils zum Notablassen des Druckes meist nicht schnell genug ist, und derartige Notventile und zugehörige Steuerungen selbst störanfällig und teuer sind. Auch die bekannten Methoden zur Herstellung eines metallostatischen Druckes durch Heben eines mit dem Hohlraum der Form kommunizierenden Schmelzenbehälters haben aufgrund der großen beteiligten Massen (Ofen, Schmelzenvorrat) den Nachteil, sehr träge und aufwendig zu sein.
Um die Wartung zu erleichtern, kann die eigentliche Düse als vom Zwischenbehälter baulich getrennter Bauteil unmittelbar an dessen Auslaß angeschlossen werden, um so das Einrichten (Orientieren der Düse nach allen drei oder mindestens zwei Raumwinkeln) und ihre Wartung zu erleichtern. Dazu ist vorteilhaft eine Nivelliereinrichtung vorgesehen. Dieses Einrichten wird aber auch bereits erleichtert, wenn der Zwischenbehälter mittels einer Einrichtung, wie einem Wagen, einem Schlitten und/oder einer Hubeinrichtung, in mindestens einer Raumachse verstellbar ist.
Der Zwischenbehälter kann auch dazu dienen, ein Verteilsystem für Mehrfachstrangguß zu speisen. Dieses System für mehrere nebeneinanderliegende Düsen kann auch abschwenkbar ausgebildet sein und die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen übernehmen, wie dies im Vertikal-Strangguß nach unten im allgemeinen der Fall ist.
Durch passende Temperaturführung (Heizung bzw. Kühlung) im Zwischenbehälter kann erreicht werden, daß sich an dessen Auslaß eine teilerstarrte Legierungssuspension ergibt. Deren Konsistenz kann durch Komfeinungsmittel oder strukturbeeinflussende Maßnahmen (z.B. Beschallung) gesteuert werden. Hier kann sich die Verwendung einer Dosierpumpe zur Konstanthaltung des Niveaus besonders vorteilhaft auswirken, weil eine solche Pumpe Scherkräfte in die Schmelze einbringt und damit ein feines globulitisches Gefüge sichern kann. Vor allem werden auf diese Weise globulitische Primärkristalle ge-schaffen, die gegebenenfalls in einer anschließenden Suspendierstrecke (wie dem zum Auslaß führenden Boden) als Keime dienen können.
Die drohende Gefahr des Erstarrens läßt sich gut erkennen, wenn ein Sensor, vorzugsweise ein induktiver, für den Erstarrungszustand der Schmelze im Bereiche der Düse vorgesehen ist. Ein derartiger Sensor kann einfach ein Temperatursensor sein, weil ja die Temperatur des Metalles ein Maß für seine Verfestigung ist. Der Sensor kann aber auch ein induktiver Sensor sein. Ein solcher Sensor und seine Wirkung ist für einen anderen Ausbildungs- und Anwendungsfall in der US-A-5,601,743 beschrieben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform;
Fig. 1B: veranschaulicht eine besonders bevorzugte Lagerung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Dosierofens;
Fig. 2: zeigt einen dem Fig. 1 ähnlichen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, zu der die
Fig. 2A: einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 veranschaulicht;
Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 4: eine Ausführungsvariante für die Formfüllung nach oben;
Fig.4a: die Ausführungsvariante für den Strangguß nach oben; und
Fig. 5: (nicht nach der Erfindung) eine Ausführungsform für Formfüllung oder Strangguß nach oben.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Ofenkammer 1 mit einem Tiegel 1a, in den eine Metallschmelze 2, insbesondere ein Nicht-Eisen-Metall, wie Aluminium oder Magnesium, eingefüllt ist. Die Metallschmelze 2 kann über eine Öffnung 4 mit einer vorgeordneten Kammer 3 in Verbindung stehen, über welche in an sich bekannter Weise die Beschickung über einen Beschickungseinlaß 30, vorteilhaft bis zum Erreichen eines durch einen Niveaufühler 11a abgefühlten Niveaus N' erfolgt. Der Ofenraum 1 ist mit einer lediglich angedeuteten Heizung 5 (oder deren mehreren) versehen. Diese Ofenheizung kann jeder beliebigen an sich bekannten Art sein, beispielsweise eine Gasheizung. Eine Leitung 6 mag in ebenfalls bekannter Weise für die Zuleitung eines Schutzgases oder zur Evakuierung dienen. Gegebenenfalls sind mehrere solcher Leitungen 6, 6a, 6b vorgesehen.
Mitten in die Schmelze 2 ragt das Pumprohr 7 einer Dosierpumpe 8, deren Propellterflügel 9 in dem Pumprohr 7 untergebracht sind. Diese Dosierpumpe ist vorzugsweise als sogenannte Quellpumpe ausgebildet, wie sie aus der US-A-5,908,488 oder der EP-A-1,130,266 bekannt geworden ist. Das Pumprohr 7 dient hier als Einlaß für einen Zwischenbehälter 10 und geht an seiner Oberseite vorzugsweise in den erweiterten Zwischenbehälter 10 über. Auch dieser Zwischenbehälter 10 ist geschlossen und kann die der Leitung 6 entsprechende Leitung 6a bzw. 6b besitzen.
Ein Niveausensor 11 an sich bekannter Bauart ist mit seinem Ausgang an eine Vergleichsstufe 12 angeschlossen, die ein SOLL-Signal von einem SOLL-Signalgeber 13 erhält und es mit dem vom Sensor 11 gelieferten IST-Signal vergleicht. Entsprechend wird die Dosierpumpe 8 über eine Ansteuerstufe 14 geregelt, d.h. entweder ist die Drehzahl der Pumpe 8 regelbar oder die Pumpe wird beim Erreichen des gewünschten Niveaus jeweils abgestellt und dann wieder gestartet, sobald das Niveau abgefallen ist. Sollte über die Schutzgasleitungen 6a bzw. 6b ein höherer Druck innerhalb des Zwischenbehälters aufgebaut werden, so ließe sich dieser entweder innerhalb des Zwischenbehälters 10 mit Hilfe eines darin eingebauten Drucksensors messen oder könnte auch direkt von der Schutzgasquelle in die Vergleichsstufe 12, beispielsweise als Korrekturwert, eingehen.
Es sei jedoch erwähnt, daß zur raschen Veränderung oder Anpassung des Niveaus N es auch denkbar ist, mehr als eine Dosierpumpe 8 zu verwenden. Beispielsweise kann es bei plötzlichen Betriebsunterbrechungen vorteilhaft sein, die Metallschmelze möglichst rasch aus dem Bereich des Auslasses des Zwischenbehälters 10 zu entfernen und zu diesem Zwecke der in der ersichtlichen Weise angeordneten Dosierpumpe 8 eine solche zuzugesellen, welche im Bedarfsfall, beispielsweise an Stelle der Dosierpumpe 8, eingeschaltet wird und die Metallschmelze aus dem Zwischenbehälter wieder in den Tiegel 1a fördert. Selbstverständlich ist es auch denkbar die Pumprichtung nur einer einzigen Dosierpumpe 8 umkehrbar zu machen, um diesen Effekt zu erzielen. Anderseits kann es zur Erzielung einer bestimmten Temperatur - besonders wenn der Zwischenbehälter 10 selbst ohne Temperiereinrichtung ausgestaltet ist - vorteilhaft sein, mit solchen zwei herein- bzw. herausfördernden Dosierpumpen einen Kreislauf von Schmelze zwischen dem Tiegel 1a und dem Zwischenbehälter 10 zu schaffen.
Auf diese Weise ergibt sich innerhalb des Zwischenbehälters 10 stets ein vorbestimmtes Niveau N der darin von der Pumpe 8 hochgeförderten Schmelze und somit ein konstanter metallostatischer Druck. Alternativ kann der von der Dosierpumpe 8 erzielte Druck innerhalb des Zwischenbehälters 10, insbesondere mittels eines Regelkreises mit einem Drucksensor, gesteuert oder geregelt werden. Diese Möglichkeiten haben sowohl auf den Erstarrungsprozeß als auch auf einen allfälligen anschließenden Verformungsprozeß (z.B. in einem Walzenspalt) großen Einfluß.
Wie ersichtlich, endet das Pumprohr 7 an der Unterseite auf einer Höhe, welche sich oberhalb des Bodens 2a des Tiegels 1 a aber unterhalb des oberen, in diesem enthaltenen Niveaus N' befindet. Auf diese Weise wird vermieden, daß am Boden 2a abgesetzte oder als Schwimmstoffe im Niveau N' vorhandene Verunreinigungen in das Pumprohr 7 gelangen, das hier als Teil des Zwischenbehälters 10 an diesem angeformt ist.
Es sei erwähnt, daß es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich ist, auch dem Zwischenbehälter 10, und zwar schon vor der später besprochenen Temperiereinrichtung 23, eine eigene Heizung zuzuordnen. Bevorzugt aber soll mindestens sein Auslaß 15 eine solche besitzen, wie oben bereits erläutert wurde. Dieser Auslaß 15 ist bevorzugt am Ende einer schräg gegen den Zwischenbehälter 10 abfallenden Bodenfläche 16 vorgesehen. Die Schräge der Bodenfläche 16 soll sichern, daß bei einer Betriebsunterbrechung allfällige, in diesem Bereich vorhandene Schmelze zurück in den Zwischenbehälter strömt und nicht im Auslaßbereich erstarrt. Um ein Zurückfließen mit Sicherheit zu garantieren, sollte der Winkel α zu einer Horizontalebene wenigstens 4° betragen, sollte aber anderseits auch nicht zu steil sein. Vorzugsweise beträgt der Winkel α maximal 20°. Wie die Fig. 1 zeigt, braucht der Winkel α nur über einen Teil der Bodenfläche 16 verlaufen. Es ist beispielsweise möglich, gegen den Auslaß 15 hin einen geringeren Winkel β vorzusehen oder (was aber nicht bevorzugt ist) den Winkel β statt nach links abfallend (wie dargestellt) nach rechts abfallend (bezogen auf Fig. 1) zu machen.
Da auf die beschriebene Weise ein vorbestimmter statischer Flüssigkeitsdruck der Schmelze gesichert ist, kann der Auslaß 15 erfindungsgemäß entweder selbst als Düse einer Stranggießvorrichtung oder mit einer solchen ausgebildet sein. Deshalb ist ihm zweckmäßig eine Transporteinrichtung, insbesondere mit mindestens einer Walze, für den Abtransport des gegossenen Produktes zugeordnet. Bevorzugt ist es eine ein Transportband aus Metall, wie Kupfer, antreibende Walze oder es sind mehrere Walzen. Eine, beispielsweise von einer Seitenwand gebildete seitliche Begrenzung für das noch nicht ganz abgekühlte Bandprodukt sichert eine relativ glatte Berandung desselben. Im Falle von Knüppeln und Brammen können natürlich auch andere, herkömmliche, Begrenzungen mit Rollen oder Seitenbändern verwendet werden.
Dieser Transporteinrichtung ist vorteilhaft eine Kühleinrichtung in Form von Sprühdüsen zugeordnet, und vorteilhaft ist für den Auslaß 15 eine Temperiereinrichtung 23 mit einer Kühl-, insbesondere aber mit einer Heizeinrichtung vorgesehen. Anderseits ist die Gefahr des "Zufrierens" der Düse 15 durchaus gegeben, insbesondere, wenn das Stranggießprodukt ein Blech sein soll und die Düse 15 daher als längliche Schlitzdüse ausgebildet ist. Auch kann die Gefahr dann besonders groß sein, wenn - schon aus ökonomischen Gründen, die Schmelze im Zwischenbehälter 10 nur wenig über dem Liquiduspunkt gehalten wird, wobei der Boden 16 gegebenenfalls als Suspendierstrecke benutzt werden kann, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 101 00 632 beschrieben ist.
Um ein solches "Zufrieren" zu vermeiden, kann eben eine Heizeinrichtung 23 im Bereiche des Auslasses 15 vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft, diese Heizung nicht etwa von Hand aus zu steuern, sondern einen Sensor, vorteilhaft ein induktiver Sensor, wie er beispielsweise in der US-A-5,601,743 beschrieben ist, gegebenenfalls aber bloß einen Temperatursensor 24 vorzusehen, da ja die Temperatur des Metalles bzw. der Legierung auch ein Maß für den Aggregatzustand ist. Im Falle der Ausbildung nach der US-A-5,601,743 laufen die Wicklungen zweier in axialem Abstand voneinander angeordneter Induktionsspulen rund um den Metallkörper des zu überwachenden Produktes. Das Ausgangssignal dieses Sensors 24 wird einer Vergleichsstufe 25 zugeführt, die ein SOLL-Signal von einem SOLL-Signalgeber 26 erhält. Das so gewonnene Differenzsignal am Ausgang der Vergleichsstufe 25 wird einer Ansteuerstufe 31 zugeführt, welche die Heiz-(oder Kühl-)-Einrichtung 23 entsprechend regelt. Durch die Ermittlung des Erstarrungsgrades kann also die Gefahr des "Zufrierens" der Düse 15 bzw. 115 festgestellt werden.
Bevorzugt ist es allerdings, wenn - etwa statt einer bloßen Anzeige - eine automatische Gegenregelung vorgenommen werden kann, wie dies oben erläutert wurde.
Im Prinzip wäre es möglich, an Stelle einer rund um das Produkt verlaufenden Spule mehrere solcher einzelner (kleiner) Spulen der in der US-A- beschriebenen Art rund um den Strang anzuordnen und deren Signale in einer Mischstufe zu mischen, beispielsweise zu addieren oder integrieren. Auch kann der Ausgang der Vergleichsstufe 25 einer Kaskadenregelungsstufe 31 zugeführt, die gleichzeitig die Ansteuerstufe bildet, so daß bei geringen Regelabweichungen des vom Sensor 24 gelieferten IST-Signals gegenüber dem SOLL-Signal des Gebers 26 zunächst nur eine Heizwicklung 23, bei größeren Regelabweichungen gegebenenfalls eine vom Düsenmund weiter abgelegene Heizwicklung zusätzlich und bei noch größeren Regelabweichungen auch die Heizung 5 (vgl. Fig. 1), bevorzugt jedoch eine dem Zwischenbehälter 10 zugeordnete (hier nicht dargestellte) Heizung, eingeschaltet wird. Selbstverständlich läßt sich bei vereinfachten Lösungen auf eine Kaskadenregelung dieser Art verzichten, wobei die Regelung einer einzigen Heizwicklung ausreichen mag.
Jedenfalls ist bereits aus Fig. 1 ersichtlich, daß hier eine baulich kompakte Vorrichtung geschaffen wird, bei der ein Tundish nicht mehr länger nötig bzw. von der Vorrichtung und insbesondere ihrem Zwischenbehälter 10 selbst gebildet ist. Gleichzeitig wird durch die Integrierung von Ofen 1 bzw. Zwischenbehälter 10 und Stranggießvorrichtung auch der Zutritt von Sauerstoff erschwert bzw. ganz hintangehalten, so daß die Qualität des Produktes gesteigert wird. Schließlich aber ist auf diese Weise die ganze Vorrichtung weniger platz- und investitionsaufwendig.
Die Gießvorrichtung kann eine an den eigentlichen Auslaß 15 angesetzte, vom Auslaß gesonderte Düse 15a besitzen,die gegenüber dem Auslaß 15 abgedichtet ist. Hier kann auch noch eine Zuführleitung für Schutzgas vorgesehen werden. Die Düse 15a, die in für Stranggießeinrichtungen üblicher Weise mit Keramik oder Graphit ausgekleidet ist, ist zweckmäßig mit einer Schmiermittelleitung versehen, um im Falle der Abkühlung der gegenüber dem Volumen sehr großen Oberfläche des Metallstranges keine "Rattermarken" an diesem zu hinterlassen. Selbstverständlich kann auch eine herkömmliche Graphitschmierung angewandt werden.
Es ist nicht unwichtig, die Düse 15a bezüglich des Bandes in den 3 Raumachsen auszurichten, so daß der Düsenmund parallel zur Oberfläche des Bandes und senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung, und zwar mit gleichmäßigem Abstand von der Bandoberfläche verläuft. Ist die Düse 15a vom Auslaßsystem 15 separiert, so kann sie natürlich leichter gewartet oder ausgewechselt werden, etwa wenn Stränge unterschiedlichen Querschnittes gegossen werden sollen. So aber läßt sich die Ausrichtung der Düse 15a in den oben erwähnten Raumachsen auch durch eine Nivelliereinrichtung einstellen und festlegen. Diese Nivelliereinrichtung weist eine Reihe von Einstellschrauben an einem Traggestell und als weitere Verstelleinrichtung eine Kurbelspindel auf.
Eine andere Hilfe zum Ausrichten der Düse 15a ist aus Fig. 1B ersichtlich. Dabei steht die ganze Ofenkammer 1 mit Füßen 36 auf der Palette 37 eines Hubschlittens 38, der die Palette 37 nicht nur zu heben vermag, sondern auch entlang von Schienen 39 verfahrbar ist. Damit läßt sich beispielsweise die Höhe der Düse 15a über dem Transportband und die relative Lage des Düsenmundes zum Beginn des Transportbandes bzw. zu seiner wirksamen Länge verändern. Es ist selbstverständlich möglich, auf die Schienen 39 zu verzichten (oder diese um eine Achse schwenkbar zu machen) und die Hubeinrichtung 38 auf mehreren Kugeln so zu lagern, daß auch eine Einstellung der Parallelität des Düsenmundes zur Achse der Walze möglich ist.
Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 haben Teile gleicher Funktion dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1. Unterschiedlich ist, daß das Niveau N im Zwischenbehälter 10 durch eine Überlaufkante 19 an der Öffnung 21 einer Wand 20 des Zwischenbehälters 10 gesichert wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Regelungsaufwands, wie er an Hand der Fig. 1 beschrieben worden ist. Da über die Öffnung 21 der Zwischenbehälter 10 und die Ofenkammer 2 miteinander in atmosphärischer Verbindung stehen, kann gegebenenfalls eine einzige Zuleitung 6 für die Zufuhr einer Schutzgasatmosphäre ausreichen.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist ein Düsenmund 115 vorgesehen, der durch einen Einsatz 40 für Mehrfachstrangguß, beispielsweise auch von Knüppeln oder Brammen ausgebildet ist, wie dies besonders aus Fig. 2A hervorgeht. Gegebenenfalls ist auch die Düse 115 als separater bzw. um eine Achse a abschwenkbarer Teil vorgesehen. So kann er gewünschtenfalls die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen übernehmen. Dabei wäre es aber denkbar, statt eines gemeinsamen Zwischenbehälters 10 mehrere vorzusehen, von denen beispielsweise ein jeder einem (oder mehreren) der zu gießenden Knüppeln oder Brammen zugeordnet und mithin parallel geschaltet ist. Für andere Anwendungen hingegen kann eine Hintereinanderschaltung von wenigstens zwei Zwischenbehältern vorteilhaft sein.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausbildung der Dosierpumpe 8 des Zwischenbehälters 10. Um nämlich die Lagerung und die Stabilität der Lage der Pumpwelle 8a zu verbessern, ist ihr Pumprohr 28 als den Zwischenbehälter 10 und dessen Einlaß 7 durchsetzendes Rohr mit einer in den Zwischenbehälter 10 führenden Öffnung 27 ausgebildet. Das Pumprohr 28 ist im Einlaßrohrstück 7 mittels Dichtungen 29 abgedichtet und beinhaltet die Lagerung der Welle 8a, die in für solche Wellen üblicher Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise mag in an sich bekannter Weise eine Platte mit einem solchen Lager für die Pumpwelle 8a versehen sein.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Zwischenbehälters 10, die es erlaubt, Schmelze im Pumprohr 7 so hoch zu fördern, daß eine Form 42, die durch ein, bevorzugt zur Form hin aufsteigendes, Verbindungsrohr 43 mit dem Pumprohr 7 verbunden ist, praktisch gleichzeitig befüllt werden kann. Die Messung des Niveaus N' im Zwischenbehälter 10 erlaubt es durch eine entsprechende Steuerung (wie sie in ähnlicher Form für Niederdruckguß angewandt wird), die Formfüllung im gewünschten zeitlichen Verlauf zu absolvieren. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Niveausensor 11 so zu wählen, daß das Niveau über den gesamten Bereich der Formhöhe und eventuell auch darüber hinausgehend (zwecks Haltens eines geringfügigen metallostatischen Nachdruckes durch geregeltes, das (konstante) Niveau haltendes Weiterlaufen der Pumpe erfaßt werden kann. Das Pumprohr kann bei Bedarf beheizt werden, damit die Schmelze in ihm nicht erstarrt und nach dem Erstarren der Schmelze im Angußbereich der Form 42 ungehindert im Pumprohr absinken kann, indem der Pumpenmotor 8 abgeschaltet wird. Das Erstarren der Schmelze im Angußbereich der Form 42 kann durch eine im gewünschten Zeitpunkt einsetzende Kühlvorrichtung beschleunigt werden.
Fig. 4a zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 4. Hier ist jedoch statt der aufsteigend auszugießenden Form eine vertikal nach oben wirkende Stranggießvorrichtung mit Kokille 44 und schematisch dargestellter, nach oben wirkender Ziehvorrichtung 45 in Form von Walzen für den in der Kokille geformten Strang dargestellt.
In Fig. 5 (nicht nach der Erfindung) wird eine Pumpe 8 dazu benützt, Metall in eine Kokille oder Form 42 zu pumpen. Dabei ist wieder ein aufwärts führendes Verbindungsrohr 43 mit der Form 42 verbunden, welche letztere gegebenenfalls nach Art der Formen für den Niederdruckguß ausgebildet sein kann.
Die Schmelze 2 befindel sich im Tiegel 1a, der an seinem Boden 2a einen Lagerblock 47 aufweist. Von der Deckelplatte 46 des Ofens 1 wird mittels vertikaler Streben 48 ein im Querschnitt etwa trapezförmiger Zwischenbehälter 10 auf den Lagerblock 47 abgesenkt gehalten. Der Zwischenbehälter 10 ist nach oben hin durch eine Deckplatte 49 abgeschlossen, an der einerseits das Verbindungsrohr 43, anderseits das Pumprohr 7' mit Ansauglöchern 50 in der Schmelze 2 und schließlich ein Niveaubestimmungsrohr 51 angeschlossen ist.
Somit enthält also der von einer nicht dargestellten Heizung (vgl. 5 in den vorigen Figuren) beheizte Tiegel 1a die Schmelze 2, die über die Ansauglöcher 50 des Pumpenrohres 7' zunächst in den Zwischenbehälter 10 gepumpt wird, der hier die Rolle eines Druckbehälters spielt. Denn erst durch den mit Hilfe der Pumpe 8 im Zwischenbehälter aufgebauten metallostatischen Druck steigt die Schmelze 2 in den beiden Rohren 43 und 51 hoch. Dabei ist das Niveaubestimmungsrohr 51, wie ersichtlich, etwas höher als die Form 42, so daß sich das darin befindliche Niveau entweder visuell oder über einen an sich bekannten Niveausensor bestimmen läßt. Auch hier wird also eine kompakte Gießeinheit geschaffen, wobei die übrigen gezeigten Teile analog zu den bereits besprochenen Ausführungsformen funktionieren. Es ist aber auch ersichtlich, daß diese Ausführung ohne besondere Vorkehrungen zu einem Abschluß des Zwischenbehälters gegen den Zutritt von Luft führt, ohne daß die Zufuhr eines Schutzgases in den Zwischenbehälter erforderlich wäre.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen, insbesondere auch durch Kombination der hier an Hand verschiedener Ausführungsformen beschriebenen Merkmale untereinander sowie mit Merkmalen des Standes der Technik möglich. Beispielsweise könnte die Kaskadenregelung erst die Heizung 5 oder die des Zwischenbehälters 10 einschalten, bevor sie die der Düse 15 bzw. 115 einschaltet. Dies ist jedoch nicht bevorzugt. Ferner versteht es sich, daß die Anordnung einer Sensoreinrichtung zum (manuellen oder automatischen) Regeln der Austrittstemperatur am Auslaß eines Ofens bzw. einer Stranggießvorrichtung eine selbständige Erfindung darstellt, die auch dort anwendbar ist, wo der Auslaß des Zwischenbehälters nicht gleichzeitig die Düse der Stranggießvorrichtung bildet. Das Stellglied ist zwar im vorliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel als ein solches zur Regelung der Heizwicklungen beschrieben, doch könnte gegebenenfalls auch eine Kühleinrichtung geregelt werden. Gegebenenfalls kann auch etwa eine im Auslaß- bzw. Düsenbereich vorgesehene Magnetwicklung dem Düsenmund ein statisches Magnetfeld aufprägen, um ein Abheben des Stranges von der Innenfläche der Düse zu erreichen.
Die Erfindung wurde an Hand der Zeichnung im allgemeinen unter Bezugnahme auf eine Horizontal-Stranggußanlage beschrieben, bei der aus der abwärts gerichteten Düse 15, 15a oder 115 austretende Strang in Horizontalrichtung umgelenkt wird. Es wurde aber bereits erwähnt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen ausführen kann. Im Falle einer Vertikal-Stranggußanordnung können am Ausgang der jeweiligen Düse 15, 15a oder 115 alle jenen Einrichtungen vorgesehen werden, die herkömmlich dort zur Führung des Stranges vorgesehen sind. Im Falle des Blechgießens können statt nur eines einzigen Transportbandes auch zwei einander gegenüberliegende solche Bänder vorgesehen werden (auch bei Horizontal-Strangguß), wodurch die Kühlung noch intensiviert und die Länge des Transportbandes verkürzt werden kann. Bei Vertikal-Strangguß können solche zwei Transportbänder nach unten hin anfangs konvergieren, so daß das Blech beim Angießen mit Sicherheit am unteren Ende der Transportbänder erstarrt ist. Es mögen dann nach dem Angießen die beiden Transportbänder aus der konvergenten Lage in eine zueinander parallele Lage gebracht werden.
Die bei der Erfindung zur Anwendung kommende Dosierpumpe kann an sich jeden beliebigen Aufbau aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt - wie dargestellt - diese Pumpe mit einer vertikal in die Schmelze reichenden Welle auszustatten. Zwar könnten auch Saugpumpen, Kolbenpumpen etc. verwendet werden, doch ist die dargestellte Ausführung mit einer kontinuierlich arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Propellerpumpe am vorteilhaftesten.

Bezugszeichenliste

1	Ofenkammer	1a	Tiegel
2	Metallschmelze	2a	Boden von 2
3	Kammer	4	Öffnung
5	Heizung	6	Leitung f. Schutzgas
7	Pumprohr	8	Dosierpumpe
9	Propellerflügel	10	Zwischenbehälter
11	Sensor	12	Vergleichsstufe
13	SOLL-Signalgeber	14	Ansteuerstufe
15	Auslaß	16	schräge Bodenfläche
17	gegossenes Produkt
		19	Überlaufkante
20	Wand	21	Öffnung
		23	Temperiereinrichtung
24	Temperatursensor	25	Vergleichsstufe
26	SOLL-Signalgeber	27	Öffnung
28	Pumprohr	29	Dichtungen
30	Beschickungseinlaß	31	Ansteuerstufe
36	Füße	37	Palette 37 von 38
38	Hubschlitten	39	Schienen
40	Einsatz für Mehrfachstrangguß
42	Form, Kokille	43	Verbindungsrohr
44	Kokille	45	Ziehvorrichtung
46	Ofendeckelplatte	47	Lagerblock
48	vertikale Streben	49	Deckplatte v. 10
50	Ansaugöffnungen	51	Niveaubestimmungsrohr

Claims

Gießvorrichtung mit
a) wenigstens einem, als Kammer eines Dosierofens (2, 3, 10) zur Aufnahme von Schmelze ausgebildeten, geschlossenen und mit einer Anordnung zur Unterbindung des Zutritts von Luft, gegebenenfalls mit wenigstens einer Zufuhr für Schutzgas, versehenen Zwischenbehälter (10) für eine Metallschmelze,

b) einer Einrichtung (8, 11-14; 19-21) zum Einhalten eines wählbaren Niveaus (N) der Schmelze in dem Zwischenbehälter (10), welche mindestens eine in den Zwischenbehälter (10) hineinragende Dosierpumpe (8) mit einem Pumprohr (7) als Einlaß für den Zwischenbehälter (10) aufweist, welches bis zu einem Niveau in die Schmelze hinabreicht, das zwischen dem Bodenbereich (2a) einer vor dem Zwischenbehälter (10) gelegenen Kammer (2) und deren Schmelzenniveau (N) gelegen ist, wobei die Dosierpumpe (8) Schmelze aus einer vorgeordneten Kammer (3) des Ofenraums in den sich gegenüber dem Einlaß nach oben erweiternden Zwischenbehälter (10) pumpt und zum Dosieren eine Einstellanordnung (11-14; 19-21) für ein wählbares Niveau (N) in dem Zwischenbehälter (10) besitzt, und

c) mit mindestens einer Düse am Auslaß (15; 115) des Zwischenbehälters (10) zum Abgeben der Schmelze an eine formgebende Einrichtung (44) bzw. Form (42),

d) wobei vorzugsweise dem Zwischenbehälter (10) eine Heiz- bzw. Temperiereinrichtung (23), bevorzugt mindestens an seinem Auslaß (15), zugeordnet ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (10) mittels einer Bewegungseinrichtung (38), wie einem Wagen, einem Schlitten und/oder einer Hubeinrichtung, in mindestens einer Raumachse verstellbar ist.
Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Dosierpumpe (8) innerhalb eines den Zwischenbehälter (10) durchsetzenden und das Pumprohr (7) bildenden Rohres (28) gelagert ist.
Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt:
a) sie ist als Schlitzdüse zum Abgeben eines blechartigen Stranges ausgebildet;

b) sie ist nach oben gerichtet und mit dem Pumprohr (28) kommunizierend verbunden, so daß mittels des durch die Niveausteuerung im Pumprohr sich einstellenden metallostatischen Druckes eine Form von unten befüllbar bzw ein nach oben gerichteter Strang erzeugbar ist;

c) sie ist als selbständiger, vom Zwischenbehälter (10) Bauteil ausgebildet, der vorzugsweise mit einer Nivelliereinrichtung zum Ausrichten und zur Lagefixierung des Düsenmundes versehen ist;

d) ihr ist mindestens eine Temperiereinrichtung, z.B. mit einer Heizeinrichtung (23), zugeordnet;

e) sie weist einen, vorzugsweise induktiven, Sensor (24) für den Erstarrungszustand der Schmelze im Bereiche der Düse (15; 115) auf, daß der Sensor (24) bevorzugt Teil einer Regeleinrichtung (25, 26, 31) mit einer Vergleichsstufe (25) für den vom Sensor gelieferten IST-Wert mit einem SOLL-Wert ist, deren Stellglied von einer Heizeinrichtung (5,23), insbesondere wenigstens einer Heizeinrichtung (23) im Bereiche der Düse (15; 115), gebildet ist, und daß vorzugsweise sowohl die schmelzeberührten Flächen des Zwischenbehälter (10), und/oder Einbauten in denselben, als auch die Düse (15; 115), wenigstens aber einer dieser Teile mit mindestens je einer Heizeinrichtung versehen ist, und daß die Regeleinrichtung (25,26,31) als Kaskadenregelung ausgebildet ist, bei der zunächst mindestens eine der beiden Heizeinrichtungen, z.B. die (23) an der Düse (15; 115), und dann die andere Heizeinrichtung, z.B. die für den Zwischenbehälter (10) oder das Pumprohr (7), geregelt wird.
Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Zwischenbehälters (10) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt:
a) er ist an einen Verteiler für einen Mehrfachstrangguß angeschlossen;

b) er ist mit einer Abgabeeinrichtung für ein Schmiermittel, beispielsweise Graphit, nach innen versehen;

c) an ihm ist mindestens eine Walze zum Abziehen des Metallstranges, vorzugsweise wenigstens ein Paar solcher Walzen, insbesondere aber ein, im besonderen gekühltes, von einer Walze getriebenes Transportband, vorgesehen;

d) der Boden (16) des Auslasses (15; 115) des Zwischenbehälters (10) ist mindestens zum Teil gegen den Zwischenbehälter (10) hin geneigt, vorzugsweise unter einem Winkel (α) von maximal 20° und/oder unter einem Winkel (α) von mindestens 4°.
Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einhalten des Niveaus der Schmelze eine Überlaufkante (19) aufweist, deren Höhe das maximale Schmelzenniveau (N) bestimmt.
Auslaß (15; 115) für einen Zwischenbehälter (10), insbesondere eines Ofens, und/oder für eine Stranggießvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Auslaß (15; 115) eine Sensoreinrichtung (24) zum Regeln der Austrittstemperatur zugeordnet ist.
Auslaß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Sensors (24) mit einer Vergleichsstufe (25) für den Vergleich des vom Sensor (24) gelieferten IST-Signals mit einem von einem Geber (26) gelieferten SOLL-Signal verbunden ist, und daß am Ausgang der Vergleichsstufe (25) eine Stellgliedanordnung für die Regelung der Temperatur vorgesehen ist.