DE2548939A1

DE2548939A1 - Verfahren zur herstellung von metallischem bandmaterial durch giessen

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Publication number: DE2548939A1
Application number: DE19752548939
Authority: DE
Inventors: Erik Allan Olsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-01
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1976-05-06
Also published as: ZA756662B; FR2289273A1; SE7512058L; LU73700A1; NL177986C; GB1525575A; DD121606A5; DE2548939C2; NL7512275A; JPS5165025A; SE417484B; AU498813B2; JPS5235616B2; BE835103A; AT351692B; FR2289273B1; IT1047388B; CH604970A5; ATA819775A; AU8617875A

Description

Verfahren zur Herstellung von metallischem Bandmaterial durch Giessen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallischem Bandmaterial durch Giessen, wobei die Schmelze an einer bewegten Formwand zur Erstarrung gebracht wird.

Die Produktion von dünnwandigem Material macht in der Regel eine Anzahl von Arbeitsvorgängen notwendig, die hohe Investitionskosten für Maschinen und Ausrüstungen, sowie hohe direkte Kosten für Material und Löhne erfordern. In der Regel beginnt die Herstellung von dünnen Metallstreifen mit dem Giessen von Blöcken, welche nach Erhitzung zu Brammen ausgewalzt werden. Nach einer Qualitätsprüfung und einer eventuellen

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Oberflächenbehandlung und Wiedererwärmung, werden diese Brammen zu Bändern, die normalerweise 2,5 - 4,5 mm dick sind, warm ausgewalzt, welche dann mit Hilfe eines Bandhaspels inForm von Ringen oder "Coils" aufgewickelt, dann dem Kaltwalzwerk zugeliefert und dort zum Fertigmass (z.B. 1 mm Dicke oder weniger) ausgewalzt werden. Während den letzten 10 - 20 Jahren wurde das Blockgiessen jedoch immer mehr durch das direkte Giessen von Brammen in Stranggiessanlagen ersetzt, wobei der endlose Strang in Längen aufgeteilt wird, die auf das gewünschte Bandbundgewicht abgestimmt sind. In hochproduzierenden Stahlwerken sind die Dicken und Längen der gegossenen Brammen häufig 200 - 350 mm, bzw. 10 - 15 Meter, während sich Betriebe mit kleineren Produktionsmengen (z.B. diejenigen in der Herstellung von SpezialStählen und rostfreien Stahlsorten) mit kleineren Brammenformaten bzw. Bundgewichten begnügen. Für die Erzielung konkurrenzfähiger Produktionsbedingungen beim Auswalzen der Brammen braucht es sehr teure Walzwerksausrüstungen. Es wurden Bemühungen gemacht, mit dünnen Brammen zu beginnen, um damit Walzkosten einzusparen, welche bei grössern Produzenten aber nicht auf sehr reges Interesse gestossen sind. Damit das richtige "Coil"-Gewicht erzielt wird, muss die Brammenlänge je · nach Verminderung der Brammendicke vergrössert werden, und das würde in schon bestehenden Werken zu Raum- und Transportproblemen führen.

Es wurden noch weitere Anstrengungen unternommen, um die Walzkosten zu reduzieren, nämlich die Herstellung von dünnen Streifen oder Blechen direkt aus dem flüssigen Metall, die zu "Coils" aufgerollt werden können, wodurch das Walzen der Bramme ganz umgangen werden kann. Dieser Versuch misslang, und zwar in erster Linie wegen ungelösten technischen Problemen,

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wie z.B. der zuverlässige und saubere Nachschub von flüssigem Metall in den engen Raum zwischen zwei oder mehr Kühlflächen
(z.B. rotierende Rollen oder Förderbänder); die Vermeidung
eines Durchsickerns zwischen den stationären Seitenwänden und der wandernden Kühlfläche; die Vermeidung von Flossenbildungen, die in diesen Zwischenräumen stecken bleiben; oder die Erzielung einer zufriedenstellenden Oberfläche und Dimension,
etc. Versucht man z.B., dünne Streifen oder Bleche zu formen, indem man flüssiges Metall zwischen die gekühlten rotierenden Rollen giesst - ähnlich der von Henry Bessemer schon vor 1890 vorgeschlagenen Methode - stellt sich das Problem, den Punkt
des Zusammentreffens - oder Legens der von beiden Seiten sich nähernden Erstarrungsfronten genau im Spalt zwischen den beiden Rollen halten zu können. Wenn das Innere der Streifen oder des Bleches beim Austritt aus dem Rollenzwxschenraum noch
flüssig wäre, könnte dies ein Ausbruch flüssigen Metalls oder ein Ausbauchen zur Folge haben, oder, falls das flüssige Metall aus dem Innern herausfliesst, könnte dies zu einem gespaltenen Produkt führen.

Wenn andererseits die erstarrten Teile zu dick sind, um ohne
Zwang den Spalt zwischen den Rollen passieren zu können, kann halberstarrtes oder breiiges Metall wieder nach hinten in den Metall-Pool zurückgedrückt werden, womit dieser allmählich
immer dickflüssiger wird und der Krustenzuwachs beschleunigt
wird. Wenn flüssiges Metall in den Spalt zwischen den stationären Seitenwänden und dem Förderband sickert, gibt es oft
Flossen, welche sich im Spalt festsetzen und ein Abreissen der Kruste verursachen.

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Berücksichtigt man die oft 100-fache oder grössere Querschnittsabnahme, welche bei der Herstellung von dünnen Bändern oder Blechen aus Slabs notwendig ist bevor die gewünschte Dickenabmessung erreicht ist, bedeutet eine direkte Umwandlung des flüssigen Metalles in festes Material - mit einer Form und Stärke, die für die Hantierung bei der Weiterverarbeitung (z.B. in Coils) geeignet ist - eine enorme Ersparnis. Das Verfahren dieses verkürzten Arbeitsganges beeinträchtigt die Qualität und die Eigenschaften des Materials nicht. Wenn dickes Material gegossen wird, erstarrt das Metall innerhalb einer ziemlich dünnen Haut mit feinen Kristallkörnern zu einem Gefüge, das normalerweise ziemlich grobkörnig ist und ein beträchtliches "Durchkneten" verlangt, um die für die gewünschten Materialeigenschaften notwendige Kornverfeinerung zu erlangen. Bei der Erstarrung von dünnen Schichten (weniger als 5-6 mm) erfolgt die Abkühlung normalerweise über den ganzen Querschnitt so rasch, dass schon bei der Erstarrung ein so feinkörniges Gefüge entsteht, dass eihe grössere Querschnittsabnahme zur Erzielung der gewünschten Materialeigenschaften nicht notwendig ist.

und eine Vorrichtung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren/für die Herstellung von dünnen Metallschichten direkt aus flüssigem Metall zu schaffen, welche zugeschnitten oder in Ringe gehaspelt · als Fertigfabrikat verwendet werden können, oder die als Halbfabrikat zur Weiterverarbeitung verwendet v/erden, wie z.B. für Kaltwalzen, oder als Ausgangsmaterial für die Herstellung dickerer Produkte, wie z.B. Brammen, Knüppel, Walzblöcke, Rundstahl, etc. mit Hilfe von Schweissen oder Verschmelzen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich nun dadurch aus, dass im Bereich der Formwand ein elektromagnetisches Feld erzeugt und mit dessen Kraftwirkung die Ausarbeitung der Schmelze an der Formwand gesteuert wird.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Hierbei wird das flüssige Metall der Formwand auf die Weise zugeführt, dass es in Kontakt mit ihr einen relativ kleinen Sumpf bildet, dessen Breite derjenigen der erstarrten Schicht entspricht, und dessen Länge in der Bewegungsrichtung der vorzugsweise gekühlten Formwand bei gegebener Bewegungsgeschv/indigkeit der Wand genügend Zeit für die Erzielung der gewünschten Dicke der Schicht lässt. (Diese Zeit errechnet sich aus der Länge des flüssiges Pools geteilt durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Formwand). Der flüssige Sumpf kann entweder über, auf der Seite, oder unter der Formwand angebracht werden. Der flüssige Sumpf kann durch die elektromagnetischen Kräfte begrenzt werden, die entweder von einem oder mehreren mit der richtigen elektrischen Stromstärke und Frequenz gespiesene Leiter oder durch einen oder mehrere Elektromagneten erzeugt werden, um damit auch die Kontaktfläche zwischen Kühlfläche oder Formwand und Schmelze abzugrenzen, und um zu verhindern, dass Metall in den Raum zwischen den stationären Wänden und der wandernden Kühlfläche oder Formwand sickert.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zu dessen Durchführung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2, die Vorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt entlang Linie II - II;

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Fig. 3, ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 4, einen Schnitt entlang Linie IV - IV; Fig. 5, eine dritte Ausführungsform im Vertikalschnitt; Fig. 6, einen Schnitt entlang Linie VI - VI in Fig. 5;

Fig. 7, ein weiteres Ausführungsbeispiel mit drehbaren Formwänden im Aufriss;

Fig. 8, einen Vertikalschnitt entlang Linie A-A bzw. B-B in Fig. 7;

Fig. 9, im Aufriss ein fünftes Ausführungsbeispiel; Fig. 10, einen Schnitt entlang Linie X - X in Fig. 9;

Fig. 11 - 14, schematische Schnittdarstellungen weiterer Ausführungsbeispiele ;

Fig. 15, ein letztes Ausführungsbeispiel im Aufriss;

Fig. 16, eine Stirnansicht des Ausführungsbeispieles nach Fig. 15; und

Fig. 17, einen Schnitt entlang Linie XVII- XVII in Fig. 16.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird flüssiges Metall von einem nicht dargestellten Ofen oder einer Pfanne einem Zwischenbehälter 6 zugeführt, wobei allerdings andere Methoden für die Metallzufuhr als der gezeigte offene Strahl verwendet werden können, wie z.B. pneumatisches Ausstossen oder Aussaugen mittels eines Hebers. Ueber den

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Kanal 2 steht der Zwischenbehälter 6 mit der Düse 5 in Verbindung, welche von einer wandernden Kühlfläche oder Formwand 1 abgedeckt wird. Diese Kühlfläche kann z. B. ein Transportband, eine rotierende Trommel usw. sein. Die Kühlwand ist so geführt, damit sie in bezug auf die Düse 5 eine richtige Lage hat, d.h. diese in einem bestimmten Abstand überdeckt.

Die Metallhöhe im Zwischenbehälter 6 wird so hoch über der Ebene der Kühlfläche (dem Band) gehalten - Höhendifferenz 7 -, dass das flüssige Metall den Spalt 10 durchdringen würde, wenn die Kühlfläche nicht als Deckel wirken würde bzw. wenn nicht eine Kraft erzeugt würde, die dem Hindurchdringen durch den Spalt entgegenwirken würde. Diese Kraft entsteht mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes, welches erzeugt wird durch den mit Wechselstrom gespeisten elektrischen Leiter 3 oder 4, oder durch beide. Der Spalt 10 kann auf drei Seiten des Düsenrandes so klein . gehalten werden, dass die Oberflächenspannung des Metalles genügen würde, um ein Durchdringen zu verunmöglichen. An der Austrittseite der erstarrten Metallschicht 8, die durch die wandernde Kühlfläche 1 von der Metalloberfläche in der Düse 5 weggeführt wird, muss der Spalt 10 so gross sein, dass er die Kruste 8 frei passieren lässt, auch wenn sie eventuell etwas dicker als vorgesehen sein sollte. Die Stärke des elektromagnetischen Feldes muss demnach genügend gross sein, um hier ein Ausfliessen des flüssigen Metalles zu verhindern, während die vom hierdurch gebildeten Meniskus abgezogene Schicht infolge Erstarrung durch das elektromagnetische Feld hindurch hinausbefördert wird.

Wie früher erwähnt wurde, kann die Stärke des elektromagnetischen Feldes bzw. die dadurch bewirkte Stosskraft die Ausbrei-

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tung der Kontaktfläche zwischen Kühlwand und Metall beeinflussen. Bei günstiger Lage des Leiters bzw. bei genügender Stromstärke kann der Meniskus nach innen gepresst oder gestossen werden, wobei die Kontaktfläche und damit die Breite und Dicke der erstarrten Kruste abnimmt, weil sie von der Erstarrungszeit, d.h. von der Länge der Kontaktfläche in der Bewegungsrichtung und der Geschwindigkeit der Kühlfläche bestimmt ist.

Die benötigte Stärke der elektromagnetischen Stosskraft hängt ab vom metallostatischen Druck auf der Ebene der Kühlfläche, d.h.: dem Mass des Höhenunterschiedes 7 multipliziert mit dem spezifischen Gewicht des flüssigen Metalles. Die Form und Plazierung des Stromleiters, die Stärke und Frequenz des ihn durchfliessenden Stromes und die Eigenschaften und Verhältnisse des Metalles und seiner Umgebung hinsichtlich der Erzielung einer geeigneten elektromagnetischen Feldstärke im gewünschten Bereiche (wie z.B. Permeabilität, elektrisches Leitungsvermögen, das elektromagnetische Feld beeinflussendes Material, etc.) bestimmen die im flüssigen Metall hervorgerufene resultierende elektromagnetische Kraft.

Weil die Formwand relativ rasch über das flüssige Metall hinwegfährt, ist die Kühlung in diesem Bereiche nicht unbedingt notwendig. Die auf die Formwand übertragene Wärme hat in gewissen Fällen nicht genügend Zeit, um die ganze Dicke der Wand zu durchdringen. Eine geeignete Kühlung kann aber ausserhalb dieses Bereiches vorgesehen sein, wie später noch gezeigt werden wird.

Das Material von Behältern und Kühlwänden muss mit Rücksicht auf die Eigenschaften des flüssigen Metalles sowie die Form

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des Stromleiters und seine Plazierung im Verhältnis zum Metallspiegel gewählt werden. Wenn, wie bereits gezeigt, der Stromleiter über der Kühlwand angebracht ist, muss die Formwand 1 natürlich so dünn und so beschaffen sein, dass eventuell in ihr enstehende Wirbelstürme kein schädliches Ausmass annehmen. Wäre die Kühlwand aus einem magnetischen Material, würde sie den elektromagnetischen Fluss beeinträchtigen (Abstossung oder Absorption), so dass keine oder nur geringe elektromagnetische Kräfte im Metall entstehen würden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel der Verwendung des elektromagnetischen Feldes, teils für die Hebung der Metalloberfläche im Tiegel oder der Düse 5 bis zur Ebene, wo sie die Formwand berührt, und teils für die Vermeidung eines AusfHessens durch den Spalt 10 zwischen der Oberkante der Düse 5 und der Formwand 1. In diesem Fall liegt die Metalloberfläche im Zwischenbehälter 6 tiefer als die Formwand 1 (Höhenunterschied 7).

Die Spule 3 erzeugt senkrecht zu den magnetischen Feldlinien, d.h. senkrecht zur Wand gerichtete, elektromagnetische Kräfte, die bestrebt sind, die Schmelze von der Wand abzustossen. Da diese in der Schmelze entstehenden Kräfte nur nach oben und nach unten abgelenkt werden können, würden sie zu einer Anhebung der freien Schmelzoberfläche führen, aber in der Düse 5 dient die Formwand 1 als ein Deckel, der von der Schmelze benetzt wird. Die wandernde Formwand 1, die wiederum ein Förderband sein kann, zieht die auf ihr erstarrende Schicht in einem kontinuierlichen Vorgang von der Schmelzoberfläche ab.

Die Oberflächenhöhe im Behälter 6 im Verhältnis zur Formwandunterseite (Höhenunterschied H) hängt ab vom Einfluss der ki-

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netischen Energie der Strömung in der Schmelze (der Badbewegung) , welche durch den einfallenden Metallstrahl 19 erwirkt wird, von Strömungswiderständen im Kanal 2 und in der Eintrittsöffnung der Düse, wie auch von der Richtung der Kraftkomponenten, die für die Badbewegung in der Düse verantwortlich sind. Die Lage und Länge der Spule im Verhältnis zur Schmelze und eine eventuelle Asymmetrie des elektromagnetischen Feldes (z.B. aufgrund unregelmässiger Steigung der Windungen) bestimmten, zusammen mit der Frequenz des elektrischen Stromes, die Strömungsverhältnisse in der Schmelze. Da die Spule 3 bis nahe an die Formwand reicht, werden die Abstosskräfte für die Freihaltung des Luftspaltes 10 von Schmelze gut ausgenutzt. Die Abstosswirkung kann hier dadurch noch vergrössert werden, indem eine oder mehrere Windungen oberhalb der Formwand verlegt werden, wie z.B. bei 13 (Fig. 3) angedeutet ist.

Durch eine geeignete Lage und Form der Eintrittsöffnung für die Schmelze zur Düse kann der Zustrom neuer Schmelze erleichtert werden. Damit kann der Höhenunterschied H so klein gehalten werden, dass beim Abschalten des elektrischen Stromes der Metallpegel so weit absinkt, dass die Benetzung der Formwand aufhört.

Um den elektromagnetischen Fluss zu erleichtern bzw. zu lenken, werden, wie bekannt, häufig Magnetjoche verwendet. Mit 14 sind solche Joche bezeichnet, in welchen das Magnetfeld ausserhalb der Düse 5 gebündelt und womit verhindert wird, dass das Magnetfeld streut und unerwünschte Wirbelströme und eine damit zusammenhängende Aufheizung in andern Teilen der Anlage erzeugt werden.

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Besonders bei hohen Stromstärken und niedrigen Frequenzen entstehen rege Badbewegungen, die den Erstarrungsvorgang an der Kühlwand beeinträchtigen können. Durch in die Schmelze hineinragende bzw. in der Düse eingebaute Zwischenwände und Böden, wie z.B. bei 16 angedeutet ist, können solche Bewegungen gedämpft werden. Andererseits kann eine gezielte Strömung erzielt werden, wie z.B. eine, die der durch die Formwandbewegung entstehenden Strömung in der Grenzschicht zwischen der Schmelze und der erstarrten Schicht entgegenwirkt oder sie beschleunigt.

Die Formwand kann statt durch ein Band auch durch eine Trommel 11 (Fig. 4) gebildet sein und die Kühlung kann entweder mittels offener Sprühdüsen oder mit geeigneten an die Wand anstossenden Kühlbecken oder -Rollen erfolgen. Die erstarrte Schicht 18 (Fig. 4) kann auf gleiche Art und Weise abgekühlt werden. Es soll jedoch berücksichtigt werden, dass ein Wasserstrahl oder Dampfstrahl, der die Metallschicht bei hoher Temperatur trifft, besonders wenn ihre äusserste Schicht noch nicht ganz erstarrt ist, eine Wasserstoffaufnähme im Metall hervorrufen kann, die zu einer unerwünschten Materialversprödung führt.

Dazu kommt, dass die äussere Schicht beim Austritt aus der Düse 5 noch sehr weich ist und bei Reibung an einem stationären Kühlbecken an diesem fressen kann und leicht selbst zerkratzt wird. In den meisten Fällen ist es am besten, zuerst mit einem vorzugsweise inerten Gas oder mit gekühlten Rollen abzukühlen, bevor eine weitere Kühlung mit anderen Mittel eingesetzt wird.

Anstatt einer einphasigen Wechselstromspule kann eine mehrphasige Wanderfeidspule verwendet werden, doch diese verur-

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sacht im allgemeinen eine regere Badbewegung. Eine mehrphasige Wanderfeldwindung mit Wirkung in Richtung der Formwandbewegung und oberhalb der Wand plaziert, hilft mit, die erstarrte Schicht von der Schmelzoberfläche wegzuziehen. Bei einer günstigen Lage der Windung kann sie auch mithelfen, ein Eindringen der Schmelze in den Spalt 10 an der Eintrittsseite zu verhindern. An der Austrittsseite wirkt das Wanderfeld allerdings der von der Spule herrührenden Stosskraft entgegen. Diese Anordnung eignet sich deshalb in jenen Fällen besser, wo die Formwand sich in einer geneigten Bahn aufwärts bewegt, z.B. wenn die Formwand eine Trommel ist, an deren niedrigstem Punkt die Düse plaziert ist, wie z.B. in Fig. 8 und 9 gezeigt.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Metall der bandförmigen Formwand 1 von oben zugeführt. Mit Hilfe einer Hebevorrichtung 6 wird ein niedrigerer metallostatischer Druck im Spalt 10 und auf der Formwand 1 erzielt. Der Düse 5 wird nur soviel flüssiges Metall aus dem Zwischenbehälter 2 zugeführt, als in Form einer erstarrten Metallschicht 8 auf und mit der wandernden Formwand abtransportiert wird. Dabei ist jedoch Voraussetzung, dass kein flüssiges Metall durch den Spalt 10 dringt. Ein solches Ausfliessen wird durch die elektromagnetischen Kräfte vermieden, die mittels einem der von Wechselstrom durchflossenen Leiter 3 oder 4 oder beiden zusammen erzeugt werden. Das flüssige Metall enthält in der Regel Gase (z.B. H, N, 0) in einer Menge, die im Gleichgewicht steht zum Partialdruck der entsprechenden Gase in der umgebenden Atmosphäre. Damit werden Gase im Heber 6, in welchem ein Unterdruck herrscht, aus der flüssigen Metallschmelze frei. Diese Gase werden durch ein Rohr 13, das an den Heber. 6 angeschlossen ist, abgesaugt, so dass auch die Hebe-

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Wirkung bestehen bleibt. Diese Anordnung ist auch vorteilhaft im Hinblick auf die Qualität der erstarrten Schicht. Oft ist der Gasgehalt in der Schmelze grosser als im erstarrten Zustand in der Lösung bleiben kann; demzufolge scheidet im Moment der Erstarrung Gas aus. Schon kleinere Gasmengen können zu Qualitätsfehlern führen, wie z.B. Poren, Blasen oder auch eine unebene Oberfläche. Diese Gefahr wird durch die Verwendung des gezeigten syphonartigen Hebers verringert.

Die Dicke der aus der Schmelze herausgezogenenen, erstarrten Schicht kann aus verschiedenen Gründen variieren. Die Oberfläche der Schicht kann auch Unebenheiten zeigen. Eine oder mehrere in der Nähe der Austrittsöffnung plazierte, an der Gussoberfläche leicht drückende Rollen dürften in den meisten Fällen eine genügend ebene und glatte Oberfläche ersaugen. Bei gewissen Metallen und Legierungen ist es jedoch wünschenswert oder fast notwendig, eine Verzögerung des vollständigen Enderstarrens - oder sogar ein Wiederschmelzen der der Formwand abgewandten Schichtoberfläche - herbeizuführen. Bei der Verwendung von niederfrequenten Wechselstromfeldern an der Düse wird nämlich eine rege Badbewegung hervorgerufen, so dass dadurch ein ungleichmässiges Erstarren resultieren kann. Weil die Formwand innerhalb des heissen Bereichs beginnend mit der Kühlvorrichtung 12 ununterbrochen gekühlt werden muss, muss die Wiedererwärmung von der der Formwand abgewandten Seite der Gussschichtoberfläche erfolgen. Dies kann mit Hilfe eines nahe an der Schichtoberfläche gelegenen, mit hochfrequentem Strom (Eindringtiefe S klein) gespeisten Leiters erfolgen. Dadurch kann'eine relativ dünne Schicht des Gussmaterials für eine Weile in flüssigem Zustand gehalten werden, während der

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sich diese Oberflächenschicht - gegebenenfalls mit Hilfe der vom elektromagnetischen Feld verursachten Stosskräfte - ausebnen kann. Ein AusfHessen der schmelzflüssigen Schicht kann eventuell durch Rütteln, Schütteln oder Stossen beschleunigt werden. In den Fällen, bei welchen die Gussschicht sofort nach Verlassen der Düse 5 von der Formwand losgelöst bzw. getrennt wird, kann eine Verzögerung des endgültigen Erstarrens der der Formwand abgewandten Schichtoberfläche ebenfalls bewirkt werden, z.B. durch Einführung der Gussschicht in einer isolierten und eventuell geheizten Kammer, welche gegebenenfalls gleichzeitig dem Temperaturausgleich vor der Weiterbehandlung bzw. der Verarbeitung, z.B. mittels Walzen, dienen kann. Eine zufriedenstellende Verzögerung des Erhärtens kann allenfalls auch durch üeberdeckung der Oberfläche mit einem vorzugsweise vorgeheizten Material oder einer exothermischen Masse hervorgerufen werden. Generell ist zu berücksichtigen, dass eine grössere Verformung bei Temperaturen in der Nähe der Soliduslinie infolge schlechter plastischer Eigenschaften der meisten Metalle und Legierungen in diesem Bereich nicht ratsam ist. Deshalb dürfen die Rollen, die das Ausebnen bei gleichzeitiger Erstarrung oder kurz nach dem Erstarren zustandebringen, keinen grossen Druck ausüben. Stärkeres Verformen ist erst nach dem Erreichen von tieferen Temperaturen, d.h. etwa bei normalen Walz- oder Schmiedetemperaturen, zu empfehlen. In Fig. 6 ist die wassergekühlte, mit hochfrequentem Strom gespeiste Windung bei 15 gezeigt. Unter der Formwand, in diesem Falle ein endloses Transportband, liegen Wassersprührohr 20. Die Formwand und die darauf liegende Kruste 8 sind zwischen der mit Flauschen ausgerüsteten Rolle 19 und 18 eingeklemmt bzw. geführt. Einevon einer Rüttelmaschine erzeugte

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Schwingung oder ein seitliches Rütteln wird mittels dieser Rollen auf das Band bzw. die Kruste und deren durch Induktion verflüssigte Oberfläche übertragen.

Anhand der Fig. 7 und 8 wird ein Verfahren für die Herstellung von dünnen Metallstreifen auf Formwände bildende, rotierende Trommeln erläutert. Dabei werden elektromagnetische Kräfte verwendet, um zu verhindern, dass das Metall in die Spalte 9, zwischen den kühlenden, rotierenden Trommeln 1, 11 und den Seitenwänden des Metallbehälters 15 hineinsickert, sowie zur Beeinflussung der Breite der erstarrenden Krusten 8, 18, die, wie dargestellt, beim Passieren des Spaltes zwischen den zwei Trommeln zu einem Strang 88 zusammengelegt werden können. Durch die Trommeln wird ein leichter Druck auf die Krusten ausgeübt, wodurch ein idealer Kontakt in der Grenzfläche zustande kommt, wobei ein Zusammenwachsen (in festem Zustand) ermöglicht wird. Dieser Vorgang kann eventuell mittels einer nachfolgenden Komprimierung (z.B. durch Walzen oder Schmieden bei richtiger Temperatur) noch vervollständigt werden. Die Ausrüstungen zu diesem Vorgang sind in dieser Figur nicht dargestellt.

In den Fig. 7 und 8 sind zwei verschiedene Anordnungen der Trommeln 1 und 11 dargestellt, die nur gerade so weit in die Schmelze 7 eintauchen,'¹ dass nur ein kleiner Teil des Umfanges mit flüssigem Metall bedeckt wird. Auf der linken Seite (in Fig. 7 und 8) hat der Behälter Aussparungen für die Trommel 1, so dass die Schmelze in den horizontalen Spalt 9 dringen würde, ■wenn dem metallostatischen Druck nicht elektromagnetische Kräfte entgegenwirken würden, die senkrecht zum stromführenden Leiter gerichtet sind. Die Trommel 11 ist hingegen inner-

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halb der Seitenwände plaziert, so dass die Schmelze im senkrechten Spalt 19 hochsteigen würde, wenn nicht die vom wechselstromführenden Leiter 13 erzeugte elektromagnetische Kraft rückstossend wirken würde. In beiden Fällen kann die Breite der erstarrten Kruste kontrolliert werden durch das Variieren des elektromagnetischen Feldes. Anstelle eines direkten Kontaktes der Schmelze mit der Trommel könnte gegebenenfalls eine bandförmige Formwand um die Trommeln herumlaufen. Dadurch lässt sich die auf dem Band anhaftende, erstarrte Schicht beim Geraderichten leicht lösen. Die Kühlung der Trommeln bzw. des Stranges (nicht gezeigt) kann mit offenen Wasserstrahlen oder mit geschlossenen Wassermänteln etc. durchgeführt werden.

In den Fig. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens sowie der Vorrichtung dargestellt. Dabei wird mittels eines elektromagnetischen Feldes die Schmelze 2 von einem Behälter oder einer Rinne auf einer tieferen Ebene an eine Formwand (hier eine rotierende Trommel 1) auf einer höheren Ebene gefördert.

Das Prinzip für die Erzeugung der Aufwärtsbewegung der Schmelze entlang der Rinne 9 ist ähnlich demjenigen der bekannten elektromagnetischen Förderrinnen, d.h. die Schmelze wird mit Hilfe eines wandernden elektromagnetischen Feldes befördert, das von einem unter der Rinne angebrachten Induktor 3, bestehend aus einem Kern und einer mit Wechselstrom gespeisten Mehrphasenwindung, erzeugt wird. Jedoch ist-hier die bei einer gegebenen magnetischen Felddichte der geneigten Rinne 5 entlang hinaufbeförderte'Metallmenge insoweit durch die Trommel 1 begrenzt, als diese als eine Stellfalle wirkt. Während das elektromagnetische Feld eine Schicht von Schmelze in der Rinne

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aufbaut, deren Höhe von der gegebenen Felddichte abhängig ist, wird der Durchfluss oder die Fördermenge von der Menge des erstarrten Metalles, das von der Trommel pro Zeiteinheit abgeführt wird, begrenzt. Je mehr erstarrtes Metall, z.B. in Form eines Stranges 88, abgeführt wird, desto grosser ist die Durchflussmenge. Wird von der Trommel 1 kein Metall weggeführt, so hört der Transport der Schmelze auf, es sei denn, eine Zweigleitung oder Retourleitung vom oberen Rinnenteil zu der niedriger gelegenen Rinne oder dem Behälter 4 wäre vorhanden.

Die nützliche Arbeit oder der Nutzeffekt des elektromagnetischen Feldes wird massgeblich bestimmt von dem Ausmass der Umwandlung von flüssigem in erstarrtes Metall. Da die Schichthöhe der Schmelze in der geneigten Rinne im Verhältnis zur Stärke des elektromagnetischen Feldes steht, kann die Breite des mit der Kühlwand in Kontakt kommenden schmelzflüssigen Sumpfes durch Aenderung der magnetischen Feldstärke beträchtlich variiert werden; je geringer die Neigung der Rinne ist, desto grosser ist der Einfluss der elektromagnetischen Kraft auf die erzielte Breite des Sumpfes bzw. der erstarrten Kruste.

Aus Fig. 10 ist ersichtlich, dass die Metallschmelze den Trommeln 1 und 11 von beiden Stirnseiten her zugeführt wird. Jedoch ist auch eine Zuführung in Richtung der Umfangsflächen möglich. In diesem Fall muss aber die Breite der erstarrenden Kruste begrenzt werden, z.B. durch Begrenzungswände oder durch einen seitlichen Ablass der Schmelze. Bei der Verwendung einer Zweigleitung oder einer Retourleitung ist es zweckmässig, eine Heizvorrichtung für die Schmelze vorzusehen, die den Trommeln zugeführt wird, um deren Temperatur konstant zu halten.

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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist dargestellt, wie eine Flach- oder Scheibenspule 3 zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes verwendet werden kann, mittels welchem die Schmelze im Behälter 5 zur bewegten Formwand 1 hinaufbefördert werden kann.

Die Formwand kann ein Förderband, eine rotierende Walze oder eine Trommel, etc. sein, oder sogar eine schon erstarrte und auf die richtige Temperatur abgekühlte bandförmige Kruste, die nach diesem Verfahren hergestellt wurde. Die an der Formwand nicht erstarrende Schmelze fliesst ab zum niedriger gelegenen Rinnenteil· 2, der· das Gefäss 5 umgibt. Durch den Kanal· 9 wird dem Zentrum des Gefässes 5 neue, das weggeführte erstarrte Metall ersetzende Schmelze sowie die im Kanal 9 aufgefangene Schmelze zugeführt. Im Kanal 9 kann in der Spulenebene eine Einschnürung des Metallstromes infolge der mittels der Spule erzeugten el·ektromagnetischen Kraft auftreten, was den Schmelzdurchfluss beeinträchtigen kann. Gegebenenfa^s kann es nötig sein, dass zur Verbesserung des Durchfiusses diese Wirkung der Spuie kompensiert oder unterbunden wird, z.B. mitteis einer Hilfsspule oder eines den Kanal umgebenden magnetischen Kerns.

Die Zufuhr von Schmelze zum Gefäss 5 kann auch wie in Fig. 12 dargestellt erfolgen.

In Fig. 7 ist die Formwand bogenförmig dargestellt; sie kann durch eine rotierende Trommel, ein umlaufendes flexibies endloses Band oder einen'im voraus hergestellten Streifen gebildet sein. Die Schmelze wird durch das Rohr 9 in den Behälter 10 befördert. Die Metalloberfläche im Behälter 10 wird durch

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die Wirkung des elektromagnetischen Feldes, erzeugt durch die mit Wechselstrom gespeiste Flachspule 3, gehoben, bis sie die gekühlte Formwand berührt und zu einer Kruste erstarrt (8). Ist die Formwand ein zum voraus hergestellter Streifen, der mit einer vorbestimmten Temperatur mit der Schmelze in Berührung kommt, kann ein Verschweissen zustande kommen. Damit die Dicke der neu erstarrten Schicht konstant bleibt, müssen die Bogenlänge (d.h. die Länge der Kontaktfläche) und die Höhe der Schmelzoberfläche gleichmässig (konstant) gehalten werden. Die Ansprüche, die an eine Konstanthaltung der Metallbad-Höhe im Behälter (der durch das Rohr 9 mit dem Gefäss 2 in Verbindung steht) gestellt werden müssen, sind hier grosser als im Falle von Fig. 11, weil dort die Schwellen helfen, eventuelle Fluktuationen auszugleichen.

In Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer geneigten bewegten Formwand 1, auf der die Schmelze, die der Formwand mittels der Düse 5 zugeführt wird, eine Lache bildet, deren Tiefe und Ausbreitung vom metallostatischen Druck in der Düsenöffnung 4 abhängt. Wird z.B. ein syphonartiger Heber wie in Fig. 5 und 6 verwendet, wobei die Düse 5 das Austrittsende dieses Hebers bildet, kann der Ueberdruck nahe der Nullgrenze gehalten werden, so dass das Niveau des Schmelzspiegels (Oberfläche der Schmelze) auf der Kühlwand nahezu auf der Höhe der Oberkante der Oeffnung 4 liegt. Die Länge der Schmelzlache (auf der Kühlwand) wäre in diesem Falle (wenn die Einwirkung der Wandbewegung nicht berücksichtigt wird) entsprechend der mit a markierten Länge. Durch die Einwirkung der elektromagentisehen Kräfte kann aber die Länge der Lache geändert werden, z.B. so, dass die Schmelze nur die Länge b

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überdeckt. Damit würde die Dicke, der verringerten Länge entsprechend, kleiner werden. Weil die Dicke der erstarrten Kruste eine Funktion der Quadratwurzel der Erstarrungszeit, und die Erstarrungszeit gleich der Kontaktlänge dividiert durch die Wandergeschwindigkeit ist, ist die Krustendicke a im Verhältnis zur Krustendicke, die sich bei der Länge b einstellen würde b¹ = |/—™— . Die Stosskraft kann durch einen wechselstromgespeisten Leiter erzeugt v/erden, der entweder über, unter oder rund um die Wand herum in der Nähe der Oeffnung 4 angebracht sein kann. Vorzugsweise wird aber, wie dargestellt, die Stosskraft durch ein wanderndes elektromagnetisches- Feld erzeugt, dessen Kraft- und Förderrichtung umgekehrt zur Bewegungsrichtung der Kühlwand ist. Mit 3 ist eine Mehrphasenwindung zur Erzeugung des Wanderfeldes bezeichnet, die unter der Kühlwand 1 angebracht ist.

Wenn die Stromrichtung in der Windung 3 und somit die Förderrichtung umgekehrt ist, wird das Metall z.B. über das Mass a der Formwand 1 entlang hinaufbefördert. Dabei werden die Kontaktfläche und die Dicke der Schicht grosser als wenn keine elektromagnetischen Kräfte wirken würden. Wird die elektrische Windung weiter als gezeigt nach hinten verlängert, so dass das magnetische Feld auf das Metall innerhalb und angrenzend an die Rückwand der Düse 5 einwirkt, kann ein Durchsickern am Spalt 10 vermieden werden. Die seitliche Ausbreitung der Metall-Lache wird z.B. durch längs der Formwand anliegende stationäre Schwellen oder Leisten oder mittels Schwellen, die mit der Formwand wandern, begrenzt.

Ist die Ausdehnung der die Oberfläche der Formwand bedeckenden Metall-Lache einmal durch das elektromagnetische Feld bestimmt,

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so ist die Dicke der aus der Schmelzlache gezogenen erstarrten Schicht von der Bewegungsgeschwindigkeit der Formwand und ihrer Kühlwirkung im Bereiche der Lache abhängig. Die Dicke der Schicht kann automatisch eingestellt bzw. geregelt werden, indem man die gemessene Dicke der Kruste als Signal für die Regelung der Wandgeschwindigkeit verwendet.

Wenn man die Geschwindigkeit aber konstant halten möchte - was z.B. der Fall sein kann, wenn zwei oder mehrere Arbeitsvorgänge von der gleichen wandernden Wand abhängen - kann die Dicke dadurch automatisch reguliert werden,. indem die Stromstärke und Frequenz, mit denen die das elektromagnetische Feld erzeugenden Leiter gespeist sind, gesteuert werden.

Mittels des elektromagnetischen Feldes kann auch der manchmal eintretenden Tendenz des flüssigen Metalles, an der Formwand kleben zu bleiben, entgegengewirkt werden; dies kann besonders dann vorkommen, wenn die Kühlwand nicht oder nur ungenügend mit einem "Antikleb-Mittel" behandelt worden ist. Für die Erzeugung dünner Erstarrungsschichten ist es nicht immer absolut notwendig, einen direkten Kontakt zwischen dem flüssigen Metall und der Formwand zu etablieren, denn die Kühlwirkung derselben, auch bei dem Vorhandensein eines schmalen Zwischenraumes oder Spaltes ist für die Erstarrung einer dünnen Schicht häufig ausreichend. Wenn diese Schicht darauf mit der Kühlwand in direkten Kontakt kommt, nässt sie die Kühlfläche nicht mehr und klebt nicht daran.

Dieses frühe Eintreten des Erstarrens kann z.B. beobachtet werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel in einer Kokille beim

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Vergiessen von gewissen Schmelzen mit hoher Oberflächenspannung rasch absinkt, wie im Falle eines Durchbruches und eines Ausfliessens der Schmelze unter der Kokille. Die an der Kokillenwand erstarrte dünne Kruste weist nach innen gerichtete, und zwar mit der Biegung des Meniskus übereinstimmende abgerundete Kanten auf, die vorher mit der Kokillenwand nicht in direktem Kontakt waren.

Bei richtiger Anwendung des elektromagnetischen Feldes kann die Metall-Lache - zumindest an der Eintrittsseite der Kühlwand - in der Schwebe nahe der Kühlwand gehalten v/erden, wie in Fig. 14 dargestellt. 1 stellt hier die wandernde Formwand dar, die von unten mit Wasserstrahlen 13 gekühlt wird. 9 ist ein nichtmagnetisches Schutzblech, das verhindert, dass die Wasserstrahlen in die elektrische Windung 4 und den lameliierten Eisenkern 7 geraten.

Das Metall 2, das mittels eines nicht dargestellten Hebers in die Düse 5 befördert, wird in der Nähe der Düsenrückwand daran gehindert, mit der Formwand einen direkten Kontakt aufzunehmen, , und zwar dadurch, dass die elektromagnetische Kraft in diesem Bereich gross genug ist, um das Metall in der Schwebe zu halten, wobei ein Luftspalt 10 entsteht. Infolge des Wärmeentzuges durch die Kühlwand 1, welche kontinuierlich unter dem schwebenden Metall 2 einfährt, bildet sich schon ganz nahe.der Rückwand eine dünne Kruste 8, die durch ihr eigenes Gewicht und unter der Wirkung des metallostatischen Druckes der flüssigen Lache gegen die Kühlwand hinuntergedrückt wird, sobald die elektromagnetische Kraft am Ende der elektromagnetischen Windung 4 genügend abgeschwächt ist. Leiter 3 stösst das noch flüssige Metall von der Spalte 11 an der Austrittsseite der Kühlwand

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zurück. Ein ähnlicher Leiter kann unter Umständen an den anderen Seiten angebracht werden, um ein Aussickern von flüssigem Metall aus der Düse 5 zu vermeiden.

Die Windung 4 besteht vorzugsweise aus einem hohlen, innen gekühlten Leiter, der mit Wechselstrom gespeist ist. Es kann aber auch eine Windung mit einem in der Bewegungsrichtung der Kühlwand wandernden elektromagnetischen Feld vorgesehen sein, um die dünne erstarrte Kruste 8 mit der Kühlwand forzubewegen.

Es ist auch möglich, das elektromagnetische Feld dazu zu verwenden, um eine erstarrte Schicht entlang (über oder unter) einer statinären Form- oder Kühlwand zu transportieren, doch ist eine bewegte Kühlwand vorzuziehen. Die gezielte Kühlwirkung ist dann leichter zu erbringen, wenn besonders die Kontaktfläche der Kühlwand schon vor dem Eintritt in den Bereich der Schmelze auf die richtige Temperatur gebracht und mit Antiklebmittel präpariert worden ist.

Die Behälter, Düsen oder Trichter, die der Kühlwand die Schmelze zuführen, und die Form- oder Kühlwände können unterschiedliche Formen haben und unterschiedlich angeordnet werden. Einige Beispiele von Kühlwänden, die bogenförmig (z.B. Trommeln) oder flach - entweder waagrecht oder geneigt fortlaufend - sind, sowie mit Behältern, Trichtern oder Zuführdüsen, die entweder oberhalb oder unterhalb der Kühlwände angeordnet sind, wurden schon erläutert.

Die sich fortbewegenden Kühlwände können im Bereich des Flächenkontaktes mit der Schmelze aber auch senkrecht verlaufen oder eine steile Neigung haben und darnach in eine andere

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Richtung umgelenkt werden, entweder um der erstarrten Schicht eine gewünschte Bewegungsrichtung zu geben oder um die Loslösung der Schicht von der Kühlwand zu erleichtern. Manchmal ist es günstig, den Behälter oder die Düse im Bereiche der Umlenkrolle zu plazieren, die dann vorzugsweise als wassergekühlte Trommel ausgebildet ist. Wenn als Kühlwand der Mantel einer Trommel dient, kann der Behälter, Trichter oder die Düse in beliebiger Lage rund am Umfang angeordent werden. Die Kühlwände können mit Rillen, Kämmen, Wellen etc.versehen sein, um eine bestimmte Querschnittsform des hergestellten Produktes zu erzeugen.

Eine variierende Dicke der erstarrten Schicht bedingt variierende Zeiten für den Krustenzuwachs. Die Länge der Kontaktfläche zwischen der sich fortbewegenden Kühlwand und Schmelze in Bewegungsrichtung muss deshalb quer zum Band ungleich sein.

In den Fig. 15, 16 und 17 ist ein entsprechendes Beispiel dargestellt. Die Düse 2 ist in der Mitte, d.h. im Bereich der grössten Krustendicke bedeutend tiefer als im Bereich der dünneren Kanten oder Ränder. Die von der Mitte nach aussen abnehmende Krustenstärke des Bandes 8 (Fig. 17) wird dadurch erzielt, dass die senkrecht zur Kühlwand stehenden Seitenwände der Düse geneigt sind, wodurch, eine von innen nach aussen abnehmende Zeit für den Krustenzuwachs entsteht. Da die erstarrte Krustendicke eine Funktion der Quadratwurzel der Berührungszeit zwischen Schmelze und Kühlwand ist, kann die. Neigung bzw. die Krümmung hinsichtlich der gewünschten Form des Uebergangs von dickeren zu dünneren Partien berechnet werden. Die obersten Teilstücke der Trichterseitenwände sind ebenfalls etwas geneigt,· obwohl die Streifenkanten noch keine beträchtliche Dicke auf-

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weisen. Infolge der überall gleich grossen, elektromagnetischen Stosskräfte entlang den Seiten des Leiters 3 und dem bei nach oben abnehmenden metallostatischen Druck wird die Schmelze umso weiter nach innen gedrückt, je kleiner der Abstand zum Badspiegel ist. Würden die Seitenwände vertikal verlaufen, so würde die Breite der Kontaktfläche zwischen Schmelze und Kühlwand nach oben abnehmen. Damit würde auch die Kontaktlänge an den Rändern in der Bewegungsrichtung allmählich abnehmen und damit auch die Zeit, die für den Krustenzuwachs zur Verfügung steht. Mit der vorgesehenen Neigung der Seitenwände im obersten Bereich wird dies wenigstens teilweise kompensiert. Die elektromagnetische Stosskraft nimmt aber mit zunehmenden Abstand vom Leiter ab, weshalb auch mit einem nach oben zunehmenden Abstand vom Leiter 3 zur Seitenwand die gleiche Wirkung erreicht oder diese unterstützt werden kann, wie in Fig. 16 ebenfalls angedeutet.

Bei dem im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 15 - 17 dargestellten Verfahren wird im übrigen mit einer Formwand 1 in Gestalt eines umlaufenden endlosen Förderbandes aus Metall, Mineralgewebe oder einem anderen flexiblen Material ausreichender Temperaturbeständigkeit gearbeitet. Die auf dem Föderband 1 unter der Einwirkung einer an dessen Rückseite v/irksamen Kühleinrichtung 4 - erstarrende Schicht 8 bewegt sich zusammen mit diesem zwischen Glättungs- und Anpressrollen 10 bzw. 11 hindurch zu einer Trennvorrichtung 12, 13. Während die Schicht 8 von nicht dargestellten Mitteln nach oben abgezogen wird, erfährt das Band 1 nach Umlenkung auf eine nach abwärts geneigte Bahn eine Abkühlung in einer geschlossenen, mit Sprühdüsen versehenen Kühl-und Reinigungskammer 14. Vermittels einer rotierenden Bürste, die der Kammer 14 nachgeordnet ist, wird das Band

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von allenfalss noch anhaftenden Schmutzresten befreit. Dem gleichen Zweck kann auch ein bei 16 angedeuteter Abstreifer, z.B. aus Gummi, dienen. Nach erneuter Umlenkung verläuft das Band durch eine Trocknungs- und Richtvorrichtung 17, um dann bei 18 mit einem Antiklebmittel beschichtet zu werden. Mit ist ein unterhalb der Düse 2 angeordneter Gasbrenner bezeichnet. Dieser ist so auf das Band gerichtet, dass Breitenbereiche desselben erhitzt werden, die mit der Schmelze nicht in Berührung kommen. Durch diese Massnahme lassen sich thermisch bedingte Verwerfungen des Bandes weitgehend vermeiden.

Die schon erläuterte Düse 2 steht über ein Zufuhrrohr 20 mit einem nicht dargestellten Zwischenbehälter in Verbindung, der je nach dem in diesem v/irkenden oder erzeugten Gasdruck auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe bezüglich der Düse 2 angeordnet sein kann.

Es ist möglich und manchmal auch günstiger, den Behälter, Trichter oder die Düse anderswo entlang der Formwand zu plazieren, z.B. wie mit 5 und 6 angedeutet ist. Die erstarrten Schichten 9 bzw. 7 können in beliebiger Lage von der" Formwand gelöst und abgestreift werden. Die Formwand muss selbstverständlich genau geführt und unterstützt sein, besonders im Bereich der Kontaktstelle mit der Schmelze, wo: sie der Wirkung des metallostatischen Druckes und elektromagnetischer Kräfte ausgesetzt ist.

Für die Kühlwand können verschiedene Materialien und Gefüge verwendet werden. Bei der Wahl muss aber nicht nur auf den Erstarrungsverlauf und die Standfestigkeit gegen Deformation Rücksicht genommen werden, sondern auch die Materialeigenschaf-

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ten hinsichtlich des Einflusses auf das elektromagnetische Feld müssen in Betracht gezogen werden. Eine falsche Dicke oder ein falsches Material kann durch die darin entstehenden Wirbelströme zu schnell erwärmt werden und/oder eine Abschirmungs- oder Ablenkungswirkung ausüben. Anderseits kann es notwendig sein, nachteilige Eigenschaften, z.B. bezüglich Wärmeleitfähigkeit,in Kauf zu nehmen, um die Erzeugung eines gewünschten elektromagnetischen Flusses zu gestatten. Um den magnetischen Fluss in gewünschten Richtungen zu lenken, ihn lokal zu verstärken oder abzuschwächen, können, wie bekannt, Eisenkerne verwendet werden. Der Einfluss des elektromagnetischen Feldes auf das flüssige Metall hängt nicht nur ab von der Stärke des Stromes im Leiter, sondern auch von der Frequenz. Deshalb müssen diese beiden Faktoren abgestimmt werden auf den Widerstand des flüssigen Metalles und auf Materialeigenschaften und -stärke solcher Teile, die im Bereich des elektromagnetischen Feldes angeordnet sind. Allgemein gilt, je niedriger die Frequenz, desto grosser die Eindringtiefe des magnetischen Feldes. Eine niedrigere Frequenz führt zu einer regeren Badbewegung als eine höhere. Während die für die Erzeugung der gewünschten Kraft notwendige Stromstärke bei einer zu hohen Frequenz eine unerwünscht grosse Wärmemenge entwickelt, kann eine zu niedrige Frequenz eine zu rege Badbewegung verursachen. Um die richtige Wirkung zu erzielen, muss eventuell mit mehr als einer Frequenz gearbeitet werden.

Die Kraft, K in kp/cm2, die von einer induzierten Leistung, P in kW, erzeugt wird, ist:

K = 31.6 -f-y kg/cm2

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wobei :

= magnetische Permeabilität

= spez. elektrischer Widerstand in <

= Frequenz in HZ

= Oberfläche in cm2, "gedeckt" vom Induktor

Ist also eine Rückstosskraft von 0.014 kp/cm2 erforderlich, um auf eine 2 cm hohe flüssige Stahlsäule einzuwirken, muss die induzierte Kraft:

0.014

kW

31.fi

· f

Wenn man annimmt, dass die Durchlässigkeit (/U) sowie der Widerstand ((?) =1 sind, so sollte die induzierte Kraft bei einer Frequenz von 50 Perioden/Sek. = 3.14 Watt/cm2 sein, während sie bei einer Frequenz von 10 Perioden/Sek. nur 1.4 Watt/cm2 beträgt.

Die Eindringtiefe des erzeugten Feldes ("skin effect") nimmt mit abnehmender Frequenz ebenfalls zu, und zwar nach folgender Formel:

⁼ ^5O'³ Ϊ

Für die richtige Wahl der Frequenz des Stromes, mit welchem die Spule gespeist wird, muss auch in Betracht gezogen werden, dass in Teilen, die im magnetischen Feld liegen, Wirbelströme entstehen können. Die Stärke solcher Teile sollte kleiner sein als die Eindringtiefe. Wenn die Badoberfläche gehoben werden

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soll, wie in Fig. 3, 4; 11 und 12 gezeigt, ist eine niedrigere Frequenz günstiger als eine höhere. Wenn das Metall nur vom Spalt zwischen einer stationären und einer beweglichen Wand zurückgestossen werden soll, wie in Fig. 1, 2 und 5, 6 dargestellt, ist eine höhere Frequenz besser geeignet. Die durch den Wechselstrom im Metall induzierten Wirbelströme erzeugen Wärme, die für eine rasche Temperaturerhöhung verwendet werden kann, z.B. im Falle, wo die Erstarrungsgeschwindigkeit an bestimmten Orten verlangsamt werden muss. Soll in der flüssigen Schmelze mehr Wärme erzeugt werden, als was von dem einer gewünschten Rückstosskraft entsprechenden elektrischen Strom und der Frequenz erzeugt würde, ist es günstiger mit mehr als einer Frequenz zu arbeiten, als mit nur einer Frequenz zu versuchen, sowohl die gewünschte Wärme wie auch die Rückstosskraft zu induzieren.

Für die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes kann irgendeine bekannte Methode verwendet werden. Im einen Fall kann es ein mit Wechselstrom gespeister spulenförmiger Leiter sein, in einem andern Fall eine mit Gleichstrom gespeiste Spule, wobei die im Metall für die Entstehung der elektromagnetischen Kräfte notwendige Stromzufuhr unter Umständen via die Kühlwand und eine im flüssigen Metall eintauchende Elektrode stattfindet. Gegebenenfalls kann es günstiger sein, den magnetischen Fluss zwischen den Polen von Elektromagneten zu benutzen.

Das Metall bleibt gerne an Kühlflächen kleben, die nur ungenügend oder gar nicht entsprechend behandelt worden sind, z.B. mit Schmiermitteln, und die Schicht muss dann von der Kühlwand losgelöst werden. Wenn die Kühlwand flexibel ist, kann sie mit der daran klebenden Schicht zwischen gestaffelten Rollen

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durchlaufen, wobei sie hin- und hergebogen wird, und infolge der unterschiedlichen Dehnung der Schichten lösen sich diese dann voneinander. Ist die Kühlwand starr, kann die an der Kühlwand klebende Schicht eventuell mit Hilfe eines zu einer Dehnung führenden Druckes losgelöst werden. Ein solcher Druck (z.B. durch eine Walze) kann eine lockernde Verschiebung in der Kontaktfläche bewirken. Die so gelockerte Kruste kann von Streck- oder Transportwalzenpaaren gepackt werden, damit sie von der Kühlfläche ganz entfernt wird.

In der Regel genügt jedoch ein gewöhnlicher keilartiger Schaber oder Abstreifer. Wenn die Kühlwand aus einem nicht sehr widerstandsfähigen Material besteht - z.B. im Fall von Förderbändern aus Netz oder Gewebe (mit oder ohne Füllmaterial in den Maschen), kann man Vibration, Schall oder Druckstösse, die auf die Wand und die Krust wirken, anwenden.

Natürlich muss die Kühlwand im richtigen Zustand sein, bevor sie in den heissen Bereich kommt. Zunder, Schmutz und Rückstände von Schmier- oder andern Loslösungsmitteln müssen entfernt werden; Unebenheiten, die Wandtemperatur und Spannungen unter Umständen ausgeglichen bzw. abgebaut werden.

Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, dass solche Massnahmen entlang der Bahn der wandernden Kühlwand eingesetzt werden können - z.B. der Reihe nach: a) eine rotierende Bürste zum Reinigen, b) ein oder mehrere Tanks mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie Kochwasser und/oder ein Salzbad, c) Richtapparat, d) eine Vorwärmestation und e) Vorrichtungen zum Bestreichen mit Schmiermitteln (z.B. OeI oder niedrigschmelzendes Gemisch wie Glas).

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Für den Ausgleich des durch die lokale oder partielle Aufheizung der Kühlwandbreite entstehenden Temperaturunterschiedes zwischen dem von der Schmelze bedeckten Teil und übrigen Teilen (was eine Verwerfung oder Verbiegung der Wand verursachen kann) wäre eine künstliche Aufheizung der Wand in unmittelbarer Nähe der Kontaktfläche mit der Schmelze am zweckmässigstenIm FAlIe, wo die Kühlwand aus dünnwandigem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht, z.B. bei endlosen Transportbändern aus Kupfer, und besonders, wenn sie für die Herstellung von Schichten mit unterschiedlichen Breiten verwendet wird, dürfte es am zweckmässigsten sein, die gleichen Kühlbedingungen der der Kontaktfläche mit der Schmelze gegenüberstehenden Seite über die ganze Kühlwandbreite unverändert zu lassen und die künstliche Heizung bzw. Dehnung der jeweiligen Krustenbreite bzw. Wärmeübergangsbedingung von Schmelze zu Kühlwand anzupassen. Die Heizvorrichtung hierfür, z.B. ein Gasbrenner, kann deshalb so eingestellt werden, dass ihre Flammen die Kontaktfläche, Metall-Kühlwand, umhüllen, wobei ihre Heizwirkung dem Transportweg entlang der sich ändernden Wärmeübertragung zwischen Metall und Kühlwand angepasst wird.

Es ist bekannt, dass ein Schütteln, Vibrieren oder Schallwellen, die auf das erstarrende Metall einwirken, einen Einfluss auf die Kristallisationsgeschwindigkeit und Ausbildung der Kristalle, d.h. auf das Gefüge des erstarrten Metalles, ausübt.

Es ist im Rahmen dieser Erfindung, von solchen Geräten Gebrauch zu machen, die mit geeigneter Plazierung einen solchen Einfluss haben, wie z.B. Ultraschallgeber oder -generatoren, die entweder via die Kühlwand oder einen geeigenten in die Schmelze eingetauchten Transmitter wirken.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von metallischem Bandmaterial durch Giessen, wobei die Schmelze an einer bewegten Formwand zur Erstarrung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Formwand ein elektromagnetisches Feld erzeugt und mit dessen Kraftwirkung die Ausbreitung der Schmelze an der Formwand gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld zur Steuerung der Dicke des Bandmateriales herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, bei welchem die zur Erstarrung kommende Schmelze aus einem Schmelzvorrat durch die Bewegung der Formwand abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche zwischen Formwand und Schmelzvorrat gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Formwand wirksame Druck im Schmelzenvorrat gesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz zur Beeinflussung des Erstarrungsvorganges gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schmelze und Formwand ein zu dieser paralleler

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Spalt gebildet wird, der sich entgegen der Bewegungsrichtung der Formwand öffnet.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch.!, mit einem Schmelzenbehälter, der mit der bewegten Formwand einen Austrittsspalt begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass den Rändern der bewegten Formwand im Bereich des Spaltes mit Wechselstrom gespeiste Leiteranordnungen zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Formwand eine Wand des Schmelzenbehälters bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiteranordnung entlang denjenigen Wänden des Schmelzenbehälters erstreckt, die mit der Formwand einen Spalt bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schmelzenbehälter oberhalb der Formwand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Austrittsspalt zugeordnete Leiteranordnung zur Erzeugung eines Wanderfeldes ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwand in Austrittsrichtung nach aufwärts geneigt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche über die Breite der Formwand eine unterschiedliche Länge aufweist.

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WFS:ps

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