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DE4218587C1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines endabmessungsnahen metallbandes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines endabmessungsnahen metallbandes

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DE4218587C1
DE4218587C1 DE4218587A DE4218587A DE4218587C1 DE 4218587 C1 DE4218587 C1 DE 4218587C1 DE 4218587 A DE4218587 A DE 4218587A DE 4218587 A DE4218587 A DE 4218587A DE 4218587 C1 DE4218587 C1 DE 4218587C1
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pouring nozzle
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suction lifter
chamber
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Hilmar R Dr Ing Mueller
Georg Dr Ing Kehse
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Wieland Werke AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines endabmessungsnahen Metallbandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Angießen nach dem Hauptpatent (DE 41 32 189 C1) soll ein Druckstoß verwendet werden, durch den in kurzer Zeit die Luft aus dem Saugheber und der Gießdüse vertrieben werden muß. Das hat insbesondere bei der Inbetriebnahme den Nachteil, daß alle Parameter, wie maximaler Vordruck, Rampe des Druckanstiegs und -abfalls und Ablaufzeiten, sofort exakt eingehalten werden müssen, um einerseits die sichere Verdrängung der Luft und andererseits einen minimalen Anfahrschwall zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Angießphase nach dem Hauptpatent günstiger zu gestalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Angießen - bei gegenüber der Metallschmelze geschlossenem Einlauf der Gießdüse - der ein Ventil aufweisende Saugheber bei geöffnetem Ventil zumindest teilweise gefüllt wird (Füllstand B′), und daß anschließend nach dem teilweisen Öffnen des Einlaufs der Gießdüse und Ausbildung eines Schmelzepools auf dem Transportband durch kontinuierliches, weiteres Öffnen des Einlaufs der Gießdüse bei geschlossenem Ventil im Saugheber ein Unterdruck aufgebaut wird und die Luft in der Gießdüse nach oben verdrängt wird, bis der Füllstand (C) des Betriebszustands erreicht ist.
Nach besonderen Ausführungsformen der Erfindung wird damit der Unterdruck entweder bei konstantem Druck in der Druckkammer oder durch Entlüftung der Druckkammer aufgebaut. Insbesondere zur Verfahrenskontrolle empfiehlt es sich, daß der im Saugheber aufgebaute Unterdruck überwacht wird.
Um ein Einfrieren von Saugheber und Gießdüse während der Angießphase zu vermeiden, werden diese Teile vor dem Angießen vorzugsweise vorgewärmt. Dabei erfolgt die Erwärmung der Gießdüse vorteilhafterweise mittels eines in den belüfteten Saugheber eingeführten Brenners, während zum Erwärmen des Saughebers - bei gegenüber der Metallschmelze geschlossenem Einlauf der Gießdüse - der Saugheber bei geöffnetem Ventil vorzugsweise durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer ein- oder mehrmals mit Metallschmelze gefüllt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gießvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler, bestehend aus einer Eingießkammer, einer gasdichten Druckkammer und einer Angießkammer, an die über einen Saugheber eine Gießdüse angeschlossen ist, die oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes mündet, und eine Banddickenmeßeinrichtung, die über eine regelbare Gasquelle mit der Druckkammer verbunden ist. Diese Gießvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Saugheber als Vorherd ausgebildet ist, in dessen Boden die Gießdüse eingelassen ist, daß die Gießdüse durch einen oder mehrere Stopfen verschließbar ist, und daß der Saugheber ein Ventil aufweist.
Um den Saugheber für Reinigungszwecke zugänglich zu machen, ist es von Vorteil, wenn dieser einen abnehmbaren Deckel aufweist. Dieser Deckel kann erfindungsgemäß folgendermaßen gestaltet sein: Der bzw. die Stopfen sind in ihm gasdicht geführt; der Deckel weist eine Öffnung und eine Führung für einen Brenner auf, und in ihm kann das Ventil vorgesehen sein, wobei insbes. Brenner und Ventil an derselben Stelle auswechselbar angeordnet werden können.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Gießvorrichtung und
Fig. 2 im vergrößerten Maßstab den Saugheber mit integrierter Gießdüse.
Fig. 1 zeigt eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von endabmessungsnahem Metallband 1, bestehend aus einem gekühlten Transportband 2, das über Transportrollen 3, 4 (4 nicht dargestellt) umläuft, und einem Schmelzverteiler 5 für Metallschmelze 6 in Form eines induktionsbeheizten Rinnenofens (mit Induktionsspule 5′). Der Schmelzeverteiler 5 weist eine Eingießkammer 9 (Querschnittsfläche FE), eine Druckkammer 10 (Querschnittsfläche FD) und eine Ausgießkammer 11 auf. Die Druckkammer 10 ist durch einen Deckel 10′ gasdicht verschlossen. In dem Deckel 10′ ist ein Gasanschluß 12 vorgesehen, der mit einer regelbaren Gasquelle 13 verbunden ist. An die Ausgießkammer 11 ist ein als Vorherd ausgebildeter Saugheber 14 angeschlossen, in dessen Boden 24 eine Gießdüse 15 eingelassen ist, die oberhalb der Transportbandebene E mündet. Die Ausgießkammer 11 hat einen kreisförmigen Querschnitt (Querschnittsfläche FA), der Saugheber 14 (Querschnittsfläche FS) und die Gießdüse 15 (Querschnittsfläche FG) haben einen rechteckigen Querschnitt.
Um den Saugheber 14 für Reinigungszwecke zugänglich zu machen, weist dieser einen abnehmbaren Deckel 25 auf. Die Gießdüse 15 ist durch einen (bzw. mehrere) Stopfen 26 verschließbar, der im Deckel 25 gasdicht geführt ist.
Zum Angießen wird die Vorrichtung über die Eingießkammer 9 aus einem (schematisch dargestellten) Tundish 7 mit Metallschmelze 6 gefüllt. Dabei darf der mit A gekennzeichnete Füllstand, welcher im vorliegenden Fall der Transportbandebene E entspricht, nicht überschritten werden.
Um das Einfrieren von Saugheber 14 und Gießdüse 15 beim Angießen zu vermeiden, werden beide Teile vorgewärmt. Bei angehobenem Stopfen 26 wird die Gießdüse 15 mittels eines Gasbrenners 27 erwärmt, für den im bzw. am Deckel 25 eine Öffnung 28 bzw. eine Führung 29 vorgesehen ist. Anschließend wird der Einlauf der Gießdüse 15 wieder durch den Stopfen 26 verschlossen, und der Saugheber 14 wird durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer 10 mit Metallschmelze 6 gefüllt und nach kurzer Zeit wieder entleert. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt. Der notwendige Druckausgleich erfolgt durch ein Ventil 30 im Deckel 25, das auch anstelle des Gasbrenners 27 angeordnet werden kann.
Zum Angießen wird der gesamte Bereich des Saughebers 14 bis zum Deckel 25 mit Metallschmelze 6 gefüllt (Füllstand B′). Danach muß das Ventil 30 geschlossen werden. Der Stopfen 26 wird nur teilweise geöffnet und die Metallschmelze 6 fließt in die Gießdüse 15 und bildet auf dem Transportband einen "Schmelzpool". Danach baut sich im Saugheber 14 ein Unterdruck auf. Bei genügend großer Öffnung des Stopfens 26 kann die Luft nach oben steigen und sich unter dem Deckel 25 des Saughebers 14 sammeln. Nach Heben des Stopfens 26 sinkt bei konstantem Druck in der Druckkammer 10 der Metallspiegel in der Eingießkammer 9 durch Ausfließen der Metallschmelze 6. Mit sinkendem Metallspiegel in der Eingießkammer 9 würde die Ausflußrate sinken, wenn dies nicht durch kontinuierliches Heben des Stopfens 26 ausgeglichen würde, bis der gewünschte Gießdruck erreicht ist, d. h. der Füllstand C in der Eingießkammer 9, der einige Millimeter über dem Flüssigmetallspiegel D auf dem Transportband 2 eingestellt wird. Erst dann wird auf die Feinregelung umgeschaltet, die über die regelbare Gasquelle 13 durch die Banddickenmeßeinrichtung 16 die gewünschte Produktdicke d einstellt. Damit lassen sich die bereits im Hauptpatent beschriebenen Vorteile erreichen: Aufgrund des wirksamen Saugheberprinzips verringert sich die Ausflußgeschwindigkeit, da der wirksame Druck nur durch die metallostatische Höhendifferenz zwischen dem Füllstand C in der Eingießkammer 9 und dem Flüssigmetallspiegel D bestimmt wird. Diese Differenz läßt sich beliebig klein einstellen, unabhängig von der konstruktiv bedingten Fallhöhe h in der Gießdüse 15.
Der im Saugheber 14 aufgebaute Unterdruck kann im übrigen zur Kontrolle eines sicheren Verfahrensablaufs mittels eines nicht dargestellten Meßgeräts überwacht werden.
Gegenüber der Ausführung des Hauptpatents ist diese Variante weniger anfällig gegen durch eventuelle Undichtigkeiten eindringendes Gas (Luft). Das Saugheberprinzip funktioniert auch noch, wenn der gesamte Saugheber 14 und sogar ein Teil der Gießdüse 15 mit Luft gefüllt ist. Dieser Zustand kann mittels Druckmeßgerät am Saugheber 14 erkannt werden. In diesem Fall muß entweder der Guß unterbrochen oder der Unterdruck neu aufgebaut werden. Letzteres kann ohne Unterbrechung des Gießvorgangs geschehen. Dazu wird der Stopfen 26 soweit geschlossen und gleichzeitig der Druck in der Druckkammer 10 erhöht sowie das Ventil 30 geöffnet, ohne daß sich der Durchfluß merklich ändert. Das Saugheberprinzip arbeitet jetzt nur noch zwischen Stopfen 26 und Auslauf der Gießdüse 15. In dieser Zeit kann der Saugheber 14 wieder gefüllt werden. Nach Schließen des Ventils 30 kann nun der Unterdruck - wie oben beschrieben - aufgebaut und der Stopfen 26 wieder entsprechend gehoben werden. Durch diese periodische Umschaltung von Druck- auf Stopfenregelung und umgekehrt läßt sich der Gießvorgang beliebig lange aufrecht erhalten.

Claims (13)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eine endabmessungsnahen Metallbandes (1), bei dem Metallschmelze (6) aus einem Schmelzeverteiler (5), bestehend aus einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), über einem Saugheber (14) und eine Gießdüse (15) auf ein umlaufendes, gekühltes Transportband (2) gegeben und zur Erstarrung gebracht wird und bei dem im Betriebszustand der Schmelzespiegel im Schmelzeverteiler (5) als Funktion der gewünschten Banddicke d des Metallbandes (1) geregelt wird,
wobei im Schmelzeverteiler (5) anfänglich ein Füllstand (A) eingestellt wird, der maximal der Transportbandebene (E) entspricht,
wobei zum Angießen der Füllstand varriert wird, wobei im Betriebszustand der Füllstand (C) einige Millimeter oberhalb des Flüssigmetallspiegels (D) auf dem Transportband (2) geregelt wird, so daß die Schmelze (6) nach dem Saugheberprinzip aus der Gießdüse (15) ausfließt, nach Patent 41 32 189, dadurch gekennzeichnet, daß zum Angießen - bei gegenüber der Metallschmelze (6) geschlossenem Einlauf der Gießdüse (15) - der ein Ventil (30) aufweisende Saugheber (14) bei geöffnetem Ventil (30) zumindest teilweise gefüllt wird (Füllstand B′), und daß anschließend nach dem teilweisen Öffnen des Einlaufs der Gießdüse (15) und Ausbildung eines Schmelzepools auf dem Transportband (2) durch kontinuierliches, weiteres Öffnen des Einlaufs der Gießdüse (15) bei geschlossenem Ventil (30) im Saugheber (14) ein Unterdruck aufgebaut wird und die Luft in die Gießdüse (15) nach oben verdrängt wird, bis der Füllstand (C) des Betriebszustands erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck bei konstantem Druck in der Druckkammer (10) aufgebaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck durch Entlüftung der Druckkammer (10) aufgebaut wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Saugheber (14) aufgebaute Unterdruck zur Verfahrenskontrolle überwacht wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gießdüse (15) und Saugheber (14) vor dem Angießen vorgewärmt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießdüse (15) mittels eines in den belüfteten Saugheber (14) eingeführten Brenners (27) erwärmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugheber (14) bei geöffnetem Ventil (30) - bei gegenüber der Metallschmelze (6) geschlossenem Einlauf der Gießdüse (15) - durch Variation des Gasdrucks in der Druckkammer (10) ein- oder mehrmals mit Metallschmelze (6) gefüllt wird.
8. Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, die folgende Elemente aufweist:
einen Schmelzeverteiler (5), bestehend aus einer Eingießkammer (9), einer gasdichten Druckkammer (10) und einer Ausgießkammer (11), an die über einen Saugheber (14) eine Gießdüse (15) angeschlossen ist, die oberhalb eines umlaufenden, gekühlten Transportbandes (2) mündet, und
eine Banddickenmeßeinrichtung (16), die über eine regelbare Gasquelle (13) mit der Druckkammer (10) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Saugheber (14) als Vorherd ausgebildet ist, in dessen Boden (24) die Gießdüse (15) eingelassen ist, daß die Gießdüse (15) durch einen oder mehrere Stopfen (26) verschließbar ist und
daß der Saugheber (14) ein Ventil (30) aufweist.
9. Gießvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugheber (14) einen abnehmbaren Deckel (25) aufweist.
10. Gießvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Stopfen (26) im Deckel (25) gasdicht geführt sind.
11. Gießvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (25) eine Öffnung (28) und eine Führung (29) für einen Brenner (27) aufweist.
12. Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) im Deckel (25) vorgesehen ist.
13. Gießvorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (27) und das Ventil (30) an derselben Stelle auswechselbar angeordnet sind.
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