DE1483638A1 - Verfahren und Maschine zum Stranggiessen von Metallen - Google Patents

Verfahren und Maschine zum Stranggiessen von Metallen

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Description

München 19 - Romanplatz 10 München «ten H. 3. \\\G
B 628 /3jCH *
SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG, CHIPPIS Verfahren und Maschine zum Stranggiessen von Metallen
Priorität: 20c April 1964 / Schweiz Anaelde-Nr» 5077/1964
Dr. Expl,
Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zum Stranggieeeen von Metallen, insbesondere Aluminiumlegierungei, mit einem von innen durch Wasser gekühlten Giessrad, dessen Kranz eine gegen ausβen offene Giessrllle bildet, welche von einem eich synchron mit dem Giessrad bewegenden Abdeckband Über einen Teil des Giessradumfanges gedeckt ist, um den Giessformhohlraum zu bilden.
solches Verfahren ist schon bekannt und z.B. in der Schweizer Patentschrift Nr. 354 206 beschrieben. Pie Qualität der durch dieses Verölren erzeugten Walebarren wird aber von mehreren Faktoren leicht beeinflusst. Vor allem spielt die Zufuhr des flilsoigen Metalls, bzw. ihre Regulierung eine bedeutende Holle. Die Kostanthaltung der Höhe des Metallspiegels la Eretarrungas'urapf ist dabei entscheidend. Es wurde daher schon seit langem eine Lösung dieses Problems gesucht, wie z.B. aus der genannten Patentschrift hervorgeht.
Bei den bekannten Verfahre ι wird das Metall naoh dem Scheitel des Giessrades in dessei Drehsinn zugeführt, so dass es von der Zufilhrungsrinne dank dem Gefälle die bob Giessradteiles in den tiefer liegenden Sumpf hinunter flieaat. Per Metallspiegel des
Sumpfes ist gegenüber der Tiefe relativ klein· Diese Tiefe i§*
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auch durch sehr kleine Abweichungen der Speisung leicht beeinflussbar» was im Strang zu einer Unregelmässigkeifc der Struktur führen kann, überdies tritt beim AbiHessen des Metalles von der ZufUhrungsrinne in den Giessformhohlraura bis zur Erstarrungsfront eine Turbulenz ein, was Oxidelneohlüsse begünstigt. Dies ist besonders der Fall in der Ausführung nach der genannten Schweizer Patentschrift, nach welcher das Metall in einem dünnen Strahl aus einem Drosselventil durch eine lange geneigte Rinne in die Giessrllle kommt, und zwar an einer Stelle, an woloher der Badkranz ein relativ starkes Gefälle aufweist. Sank dem ^ Gefälle rieselt die Schmelze auf dem Giessrad ohne Kontakt mit dem Abdeokband, bis sie im Sumpf angelangt und sich dort verteilt. Der lange Weg vom Drosselventil bis an die Erstarrungsfront begünstigt schon allein die Bildung und das Mitreissen von Oxidhäutchen.
Nach der Erfindung werden nun diese Nachteile dadurch beseitigt, daesder Sumpf ständig höher als der Scheitel des Bodens der Giessrille reioht. Als Sumpf wird der flüssige Metallanteil verstanden, der vor der Srstarrungsfront in der durch das Giessrad und das fc Abdeokband gebildeten Giessform steht. Dabei kann der Metallspiegel des Sumpfes zwischen dem Scheitel des Bodens der Giessrille und dem Abdeokband liegen (in jedem Fall aber höber als der Boden der für die Zufuhr des flüssigen Metalles verwendeten Gieesrinne), oder mit dem Abdeckband tangential in Berührung kommen, d.h. das flüssige Metall des Sumpfes füllt die Giessrille an ihrem obersten Teil teilweise oder ganz auf. Diese ßieeerinne wird im wesentlichen horizontal und in flüssigkeite-
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dichtem Kontakt nit der Gieeerllle angeordnet, und der Metallspiegel dee Sampfee und in der Oieserinne liegt auf derselben Höhe. Die Gleserinne kann aber auoh etwas erhöhte fände besitzen, die an ihren vorderen Teil an dae Abdeokband dioht aneohlieesen, «ras ermöglicht, des Metalleρlegel in der Oieesrinne etwas höher ale den höchßten Funkt der Wände der Oieserille eu halten, so dass er mit dem Abdeckband in Kontakt kommt, bevor dieses das Giessrad bertthrt·
Der Metallepiegel wird in der Giessrinne mittels einer an sich bekannten Vorrichtung auf konstanter Höhe gehalten, so dass auoh der Metallspiegel des Sumpfes automatisch eine konstante Höhe erhält. Ss ist also nicht mehr notwendig, wie bei den bestehenden Verfahren, im Sumpf selbst eine den Verlauf der Erstarrung störende Beguliervorrichtung einzutauchen. Ale Niveauregulierungevorriohtung kann κ·Β. ein Schwimmer verwendet werden. Es ist auoh möglich, die Metallepiegelhöhe durch Kapazitätsmessung zu bestimmen, wobei eine Elektrode durch die Metalloberfläche und die andere Elektrode durch eine in Abstand dartiber angeordnete Metallplatte gebildet wird, und die Kapazitäte-Schwankungen sum Kippen des Vorratsbehälters ausgewertet werden, iin solches Verfahren bietet den Vorteil, dass das flüssige Metall aus dem Vorratsbehälter (Giessofen oder Giesspfanne) durch eine Verbindungsrinne in die Giessrinne und sodann in die Giessrille praktisch ohne Niveauunterschied in ruhigem Fluss geführt werden kann.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens erstreckt sich der Sumpf fiber beide Seiten des Giessrad-
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Scheitels. Die Speieung erfolgt durch die Giessrinne vor dem Scheitel des Giessradee (in deasen Drehsinn gesehen). Auf der anderen Seite des Scheitels ist der Sumpf duroh die Erstarrungsfront begrenzt* Die Lag.e' dieser Front wird duroh die Einstellung der KUhlung des Gieserades bestimmt.
Duroh das erfindungsgemäese Verfahren wird ferner der Sumpf so ausgebildet, dass die Oberfläche des freien Metallspiegele gegenliber der Tiefe des Sumpfes gross ist. Dieser bekommt somit eine gröeeere Pufferwirkung und ist fähig» die trotz der vorgenommenen automatischen Regulierung der Metallspiegelhöhe in der Gieesrinne unvermeidbaren kleinen Abweichungen der Zuflihrung des geschmolzenen Metalles aufzunehmen, ohne die Bretar- rungsgesohwindigkeit praktisch zu beeinflussen.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet also den Vorteil, dass der Strom des geschmolzenen Metalles mit einem regelmäßigen gefällelosen Fluss von der Giessrinne in den Sumpf Übergeführt wird. Dadurch wird das Metall über die ganze Breite der Giessrllle einheitlich verteilt, und flieset ohne Wirbelströmung bis an die Erstarrungsfront. Gleichzeitig wird auch die Bildung und das Mltreissen von Oxidhäuteben wirkungsvoll und in einfacher Weise verhindert.
Die Giessrinne kann, wie gesagt, so weit geführt werden, dass sie mit ihrem vorderen Teil das Abdeokband berührt; es kann aber auch zwischen beiden ein kleiner Abstand gelassen werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Stranggieeemaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese Maschine besteht im wesentlichen aus einem von innen durch Wasser gekühl-
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ten Gieserad, dessen Krane eine gegen aueeen offene Giesarille aufweist, welche von einem sich synchron mit dem Giessrad bewegendeh, mit Brausen gekühlteι Abdeokband Über einem Teil des Giessradumfanges gedeckt ist und damit den Uiessformhohlraum bilden, wobei das Abdeckband durch ein auf das Giesarad drttkkendee Umlenkrad auf den Glessradsoheitel oder in dessen Nähe geführt wird, und aus einer, das gesohmolzene Metall dem Eintritt dee Giessformhohlraumüs zuführenden Giessrinne.
Erfindungsgemäss ist die Giessrinne an ihrem hinteren Teil auf
einer parallel zu derjenigen des Giessradee liegenden Aohse schwenkbar gelagert und liegt mit ihrem vorderen als Ausguss ausgebildeten Teil dichtend auf dem Boden und an den Wänden der Giessrille auf.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert .
Fig. 1 ist eine Skizze einer erfindungegemässen Stranggiessma-
öchine in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt in einem grösseren Masstab und im längpsohnitt das
Blngussystem der in Fig. 1 dargestellten Stranggiessma- g
Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie BB der Fig. 1. Fig. 4 zeigt einen Schnitt naph Linie AA der Fig. 1·
Die erfindungsgemässe Stranggiessmasohlne weist ein Giessrad (1) auf, dessen Kranz eine gegen aussen offene Gieesrille (2) bildet. Die Griessrille (2) ist auf einem Teil des Giessradumfanges duroh ein Abdeckband (3) gedeckt, wodurch der Giessformhohlraum (4)
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gebildet wird. Am oberen Veil des Giessrades (1) wird flüssiges Metall durch eine Giessrinne (5) in den Giessformhohlraum (4) ge führt, der erzeugte Strang (6) verlässt das Giessrad an dessefn unteren Teil und wird in bekannter Weise weiter transportiert und bearbeitet. Pas Abdeckband (3) ist durch die ümlenkräder (7, 8, 9» 10) in einer endlosen Umlaufbahn geführt. Das Giessrad wird von innen durch fMessendes Wasser und das Abdeckband von aussen durch Brausen (11) gekühlt·
Die Giessrille (2) kann im Querschnitt eine beliebige Form aufweisen. Sie ist aber vorzugsweise im weseitliehen U-förmig und ihre Seltenwände sind nach aussen abgeschrägt, damit das Herausnehmen des Stranges erleichtert wird. Pas Abdeckband* zweckmässigerweise ein Stahlband, ist vorzugsweise durch das Giessrad angetrieben und läuft somit synchron mit dem Giessradkranz.
Das Umlenkrad (7) befindet sich auf dem Scheitel des Glessrades und presst das Abdeckband (3) gegen dieses Rad. Per eintritt des Giessformhohlraumee (11) ist somit waagrecht. Sie Geschwindigkeit und die Kühlung des Giessrades einerseits und die Metallzufuhr anderseits sind so aufeinander abgestimmt, dass die Järstarrungsfront am gleichen Ort bleibt, vorzugsweise in der Nähe des Giessradsoheitels.
Pie Speisung der StranggiGasmaschine erfolgt durch die Giessrinne (5)» deren vorderer Teil im Querschnitt genau dem Giessrillenquersohnitt angepasst ist und sich vor dem Scheitel des Giessrades auf den Boden der Giessrille dichtend abstützt. Pas Metall kommt von einem Torratsbehälter durch die Yerbindunge-
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rinne (12) Über einen Schwimmer (13) in die Gieeerinne (5). Die Giessrinne (5) liegt in wesentlichen waagreoht. Sie ißt «ο ihre« hinteren Teil durch eine parallel «u derjenigen des Giessradee liegenden Achse (14) schwenkbar gelagert and ihr ale Ausguss ausgebildeter vorderer Teil ruht auf den GieeakranB.
Die Gieesrinne mUndet in der Giessrillö vor dem Giessradsoheitel ein und das Metall strömt bei seinem Ausfliessen aus der Gieesrinne dem Gefalle des Gieeerades entgegen. Ee let aber auch möglioh, die Spitze der Gieeerinne weiter bis über den Scheitel des Bodens der Gieesrille zu führen, immer aber unter der Voraue-* seteung, dass der Metallspiegel des Sumpfes höher liegt als der * Boden der Gieeerinne. In beiden Fällen sind die Pugen «wischen dem Ausguss der Gieesrinne (5) und der Gieeerille (2) einem metallostatlsohen Druok ausgesetzt und müssen gut abgedichtet sein. Der Sohnabel (15) der Gieeerinne muss also aus einem geeigneten Material hergestellt werden, das die gewünschte pichtung sichert und kann, wie dargestellt, als angesetztes Stück ausgebildet sein. Die ganze Gieesrinne kann aber auch einstückig ausgebildet werden und aus einem aolchen Material bestehen. Wenn die Giessrinne aus ungenügend dichtendem Material hergestellt ist, ist es auch noch möglich, die Auflagefläche des Sohnabels auf dem Giessrad nooh mit einem dichtenden Überzug zu versehen.
Der Aueguss muss gegen das Giessrad bzw. gegen die Gioserille gepresst sein, was bereits durch das Eigengewicht der Gieeerinne (5) und das Gewicht des in der Gieeerinne befindlichen geschmolzenen Metalle geschieht. Es 1st jedoch zweekmäseig
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und oft notwendig» eine zusätzliche Anpreeskraft auszuüben, was z.B. mit einem durch Hydraulik oder Druckluft betriebenen Kolben (16), mit einer Feder oder einem angehängten Gewicht, erfolgen kann. Die schwenkbare Lagerung der Giessrinne (5) auf der Aohee (14) bietet den Vorteil, dass Unregelmäßigkeiten oder durch thermische Einwirkungen verursachte Variationen dee GiesBraddurohmesBers automatisch durch entsprechendes Schwenken der Gieesrinne ausgeglichen werden. Dabei ist es auch zweckmäasig, die Achse (14) am hintersten Teil der Giessrinne anzubringen« damit die Amplituden dieser Schwenkungen der Giessrinne gering bleiben.
Der AuegusB der Giessrinne läuft in die Giessrille aus. Der übergang ist noch dadurch gemildert, dass der Ausguss vorzugsweise vor dem Gieseradscheitel liegt, so dass die geringe Steigung des Bodens der Giessrille bis sum Scheitel der auslaufenden Schwelle des Ausgusses entgegenwirkt. Das Metall fällt nicht in einem freien dünnen Fluss auf 4en Boden der Gleesrille, wie in den bekannten Vorrichtungen, sondern strömt waagrecht in einem ruhigen, regelmässigen und massiven Fluss ohne Wirbelbildung vom Ausguss der Giessrinne bis zur iSrstarrungsfront, weil praktisch , keine iiinschnürung seiner Stromlinien vorkommt, wie Fig. 3 und 4 dies besonders darstellen.
Bb kann dienlich sein, am Ausguss der Giessrinne (5) eine Abstreifleiste (17) anzuordnen, um das Mitreissen der oberflächlichen Oxidhaut der in der Giepsrinne befindlichen Schmelze in
den Sumpf zu verunmöglichen. Diese Abstreifleiste befindet sich vorzugsweise dicht am Abdeokband (3), damit die Oxidhaut unmittelbar vor dem Eintritt des Metalles in die Giessform zurück-
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gehalten wird. Somit ist eine Heoxidation der Schmelze hinter den Abstreifer praktisch unmöglich.
Wenn der Metallspiegel in der Qieesrinne höher als der Treffpunkt dee Abdeckbandes (3) mit dem Giessrad (1) gehalten wird, müssen die Seitenwände der Oiessrinne gegen das Abdeokband drücken und weisen zu diesem Zweck auf ihren Stirnflächen eine der Konvexität des Abdeckbandes entsprechende Konkavität auf. Vorzugsweise werden diese konkaven Stirnflächen zusätzlich noch mit einer Sichtung aus nachgiebigem, feuerfesten Material versehen.
Das beschriebene Verfahren und die Maschine dazu sind für das Giessen von Leichtmetallen besonders geeignet.
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Claims (12)

ft PATSHTAK3PRÜCH£
1. Verfahren sum Stranggiessen von Metallen, insbesondere Aluminiumlegierungen, in einem von innen duroh Wasser gekühlten Gieesrad, dessen Krane eine gegen aussen offene Giessrille bildet, welche von einem sieh synchron mit dem Giessrad bewegenden Abdeckband Über einen Teil des Gieooraduafanges gedeckt ist, um den Giessformhohlraum zu bilden, welchem das flüssige Metall mit einer Giessrinne zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf ständig höher als der Scheitel des Bodens der Giessrille reicht.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der freie Metallspiegel des Sumpfes auf der gleichen Höhe wie in der Giessrinne gehalten wird, wobei die Giessrinne im wesentlichen horizontal und in fllissigkeitsdiehtera Kontakt mit der Giessrille angeordnet ist«
3. Verfahren nach Patentanspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, dass der freie Metallspiegel in der Giessrinne(5) höher als der Treffpunkt des Abdeokbandes (3) mit dem Giessrad (1) gehalten wird, wobei die Seltenwände der Giessrinne (5) mit elastischem Material gegen das Abdeokband abgedichtet sind.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1) - 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung im Drehsinn des Giessrades (1) gesehen, vor dem Giessradsoheitel erfolgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf sich Über beide Seiten des Giessradsoheitels erstreckt.
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6. Verfahren naoh Patentanspruch 1) - 5)t dadurch gekennzeichnet, daee der Metallspiegel in .der Gieeerinne (5) mittels einer an sioh bekannten Vorrichtung auf konstanter Höhe gehalten wird,
7. Stranggiessaaaehlne sur JhjrohfUhrung des Verfahrens naoh Patentanspruch 1), bestehend aus eine« von innen durch Wasser gektthlten Giessrad, ,dessen Krane eine gegen aussen offene Giessrille aufweist, welche von einen sieh synchron mit de» Giessrad bewegenden, mit Brausen gekühlten Abdeokband über einem Teil des Glessradumfangs gedeckt ist und damit den Gleesformhohlraum bildet, wobei das Abdeokband durch ein auf f das Giessrad drückendes Umlenkrad auf den Giessradsoheitel oder in dessen Hähe gefülirt wird, und aus einer, das gesehmol«- zene Metall dem Eintritt des Giessformhohlraumee zuführende Giessrinne, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne (5) an ihrem hinteren Teil auf einer parallel bu derjenigen des Giessrades liegenden Achse (14) schwenkbar gelagert ist, und mit ihrem vorderen, als Ausguss ausgebildeten Teil dichtend auf dem Boden und an den Wänden der Giessrille aufliegt.
8. Stranggleeemaschine nach Patentanspruch 7X dadurch gekenn- i zeichnet, dass der Ausguss der Giessrinne (5) vor dem Seheitel des Giessrades (1), im Drehsinn desselben gesehen, einmündet, d.h. dem steigenden Teil der Giessrille (2) aufliegt.
9· Stranggleeemaschine nach Patentanspruch 7) -f-β), dadurch gekennzeichnet, dass die Gieserinne (5) nahezu waagreoht angeordnet ist.
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10. BtranggiesBeaeohine naoh Patentanspruch. 7) - 9), dadurch gekennseiohnet, dies der Auaguse der Öleserine* (5) auf de« Gieesrad unter Ewieohenlage von Dichtungsmaterial entfliegt.
11. StraaggitBsaasohine naoh Patentanspruch 7) - 2.O)9 dadaroh gekenngβlohnet, daee der la der Gieeerille aufliegende Aueguee der öieserinne (5) al» angeeetite· Stttok ausgebildet ist und auB eine« anderen Material Gesteht ale der Hauptteil der öieeerinne.
12. Stranggieeemaeohlne nach Patentänepruoh 7) - 11)» dadurch gekeonaβlohnet» daee die ua die Drehachse (14) eohwenkbare öieeerinne durch eine an eich bckannie Torriohtung, wie s.B. einen hydraulischen Kolben (16) oder eine feder» auf dae Gieeerad gepreest wird.
13· etranggieeenuuiohine nach Patentanspruch 7) - 12)» dadurch gekennzeichnet« dass eine Abstreifleiste (17) «ur Reinigung der Oberfläche des flüssigen Metalle in der Gieserinne (5) la der Mähedes Abdeckbandes (5) angeordnet let.
" 14· Stranggleeeaasohine nach Patentanapruoh 7) - 13), dadurch gekennselohnet» dass die Kontaktflächen der Gieesrinne (5) ■it dem Abdeckband (5) «ittels nachgiebigen» feuerfesten Materials abgedichtet sind.
BAD OR!C!NAL
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