DE4039959C1 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Her
stellung eines endabmessungsnahen Metallbandes, bei dem Metall
schmelze auf ein endloses, umlaufendes Kühlband aufgegossen und
zur Erstarrung gebracht wird.
Bei Verfahren der genannten Art besteht das Hauptproblem in einer
möglichst gleichmäßigen Zufuhr der Metallschmelze auf das umlau
fende Kühlband, und zwar soll die Zufuhr möglichst turbulenzfrei
erfolgen, und die Metallschmelze soll etwa die gleiche Geschwin
digkeit wie das Kühlband erhalten.
Bei einem Verfahren der genannten Art (etwa nach der DE-PS
38 10 302) wird die Ausflußmenge der Metallschmelze über den
Gasdruck im Verteiler geregelt, wobei der Verteiler an eine
Unterdruckkammer angeschlossen ist. Für die Verteiler sind
relativ dicke Wandstärken erforderlich. Die Wandstärke des
Verteilerbodens bestimmt wesentlich den metallostatischen Druck,
der sich in Höhe der Ausgießöffnung des durch die Verteilerwand
führenden Kanals aufbaut. Dieser Druck ist bei ungehindertem
Auslauf größer als für die Metallzufuhr erforderlich. Mit Hilfe
des Unterdrucks kann zwar die effektive metallostatische Höhe
unter die Verteilerwandstärke abgesenkt werden, bei zinkhaltigen
Kupferlegierungen muß aber wegen des hohen Zinkdampfrucks Unter
druck im Verteiler vermieden werden. Ein mit Unterdruck arbei
tendes Verfahren ist also von vorneherein auszuschließen.
Aus der bereits zitierten DE-PS 38 10 302 ist zwar ein geneigter
Kanal bekannt. Ein Zusammenhang zwischen der Neigung des Kanals
und der Regelung der Ausflußgeschwindigkeit ist allerdings nicht
nahegelegt.
Die Abbremsung der Metallschmelze in einem schmalen, vertikal
angeordneten Kanal ist beispielsweise aus der EP-OS 03 74 260
bekannt. Der Kanal selbst endet jedoch in einer Kokille, deren
Breitseiten jeweils durch von oben nach unten laufende Endlos
bänder und deren Schmalseiten durch bewegliche Seitenbegrenzungen
gebildet werden. Eine solche Kokille ist nicht geeignet, die
Schmelze auf ein horizontal liegendes, bewegtes Kühlband aufzu
bringen. Der Abbremseffekt für die Metallschmelze im Kanal wird
durch zwei an den Kokillenbreitseiten gegenüberliegende, soge
nannte "lineare Induktionsmotoren" erzielt. Auf Seite 20 der
Beschreibung, Zeile 10-15f, der EP-OS 03 74 260 wird allerdings
ausgeführt, daß sich ein vollständiges Abbremsen der Metall
schmelze wegen des hohen metallostatischen Druckes nicht errei
chen läßt. Der Erfinder zu dieser Publikation hat nicht erkannt,
daß die für das Gießen von besonders endabmessungsnahen, d. h.
besonders dünnen Metallbändern nötige starke Drosselung der
Geschwindigkeit deshalb nicht möglich ist, weil er durch seine
senkrechte Anordnung der elektromagnetischen Drossel den folgen
den Nachteil in Kauf nehmen muß: Wenn die elektromagnetische
Drossel zu schwach ist, kann man sie zwar in Richtung des Durch
flusses verlängern, bei der Anordnung nach der EP-OS also verti
kal nach unten. Dadurch erhält man zwar die Möglichkeit, die
Drosselkraft zu erhöhen, indem man mehr Spulen anbringen kann.
Dabei wird jedoch übersehen, daß die Verlängerung des Kanals in
vertikaler Richtung zugleich eine Vergrößerung des metallo
statischen Druckes bewirkt, so daß auch eine Erhöhung der Drossel
auf ein Vielfaches keine vollständige Abbremsung ermöglichen
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausflußgeschwindigkeit
der Metallschmelze so zu regeln, daß - bei Vermeidung
von Unterdruck - die Metallströmung möglichst laminar ist und
die Geschwindigkeit der Metallschmelze und des Kühlbandes in
etwa übereinstimmen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte
gelöst:
- - die Metallschmelze fließt aus einem Verteiler durch einen an den Verteiler angeschlossenen Kanal von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt mit im Verhältnis zur Querschnittsbreite geringer Querschnittshöhe,
- - der Kanal ist gegenüber der Horizontalen in Fließrichtung der Metallschmelze geneigt (Neigungswinkel α),
- - der Kanal mündet oberhalb des Kühlbandes in einer Ausgießöffnung,
- - die Geschwindigkeit der ausfließenden Metallschmelze wird geregelt, indem die in dem Kanal fließende Metallschmelze durch eine der Schwerkraft entgegenwirkende elektromotorische Kraft abgebremst wird.
Damit wird ein Verfahren angegeben, das die Schmelzgeschwindigkeit
auf einfache Weise ohne den Einsatz mechanisch bewegter
Teile regelt.
Durch die erfindungsgemäße Neigung des Kanals - gegenüber der
senkrechten Anordnung nach dem Stand der Technik - ist es möglich
geworden, bei ansonsten gleichbleibendem metallostatischen Druck
die Länge der Drossel in Kanalrichtung zu vergrößern, so daß eine
vollständige Abbremsung möglich ist.
Vorzugsweise ist für den Neigungswinkel α des Kanals ein Bereich
von 10° bis 50° auszuwählen.
Um den vollen Abbremseffekt zu erzielen, wird die Metallschmelze
nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung über die
gesamte Länge des Kanals abgebremst.
Insbesondere aus Platzgründen empfiehlt es sich, daß das die
elektromagnetische Kraft erzeugende elektromagnetische Feld aus
einer Richtung aufgebracht wird, die oberhalb des Kanals liegt.
Zur Vorwärmung des Kanals werden vorzugsweise die aus leitfähigem
Material bestehenden Seitenwände unter Einwirkung der elektroma
gnetischen Kraft aufgeheizt. Es kann zusätzlich leitfähiges
Plattenmaterial in den Kanal eingeführt und unter Einwirkung der
elektromagnetischen Kraft aufgeheizt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die einen Verteiler für
Metallschmelze, einen daran angeschlossenen, niedrigen Kanal von
im wesentlichen rechteckigem Querschnitt mit einer Ausgießöffnung
und ein unterhalb der Ausgießöffnung angeordnetes Kühlband
aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
oberhalb des in Fließrichtung der Metallschmelze geneigten Kanals
ein linearer Induktionsmotor angeordnet ist, der als
elektromagnetische Bremse geschaltet ist.
Vorzugsweise erstreckt sich der lineare Induktionsmotor über die
Länge des Kanals.
Zur Bündelung des elektromagnetischen Feldes empfiehlt sich ein
magnetischer Rückschluß unterhalb des Kanals.
Für die Vorwärmung des Kanals empfiehlt es sich, daß die Seiten
wände aus leitfähigem Material und die obere und untere Wand aus
nicht leitfähigem Material bestehen.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße
Gießvorrichtung,
Fig. 2 das Detail A nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und
Fig. 3 den Querschnitt des von der Metallschmelze
durchflossenen Kanals.
Fig. 1 zeigt eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen
von endabmessungsnahem Metallband 1, bestehend aus einem endlosen
Kühlband 2, das über Transportrollen 3, 4 umläuft, einem Verteiler
5 für Metallschmelze 6 und einem daran anschließenden, geneigt
verlaufenden Kanal 7 (Neigungswinkel α). Dem Verteiler 5 ist ein
Vorratsgefäß 8 vorgeschaltet.
Die Metallschmelze 6 fließt durch den oberhalb des Kühlbandes 2
angeordneten Kanal 7, wird auf das - in Pfeilrichtung umlaufende
- Kühlband 2 ausgegossen und dort zur Erstarrung gebracht.
Der Kanal 7 weist einen rechteckigen Querschnitt auf; die
Seitenwände sind mit 9, 10 und die obere und untere Wand mit 11
bzw. 12 bezeichnet. Die Ausgießöffnung 7′ des Kanals 7 besteht
damit aus einem schmalen Spalt, dessen Länge so breit oder
schmäler ist als die Breite des zu gießenden Metallbandes 1 (vgl.
Fig. 3).
Oberhalb des Kanals 7 ist über dessen Länge ein (schematisch
dargestellter) linearer Induktionsmotor 13 angeordnet, der als
elektromagnetische Bremse geschaltet ist, so daß die im Kanal 7
fließende Metallschmelze 6 durch eine der Schwerkraft entgegen
wirkende elektromagnetische Kraft abgebremst wird. Der Fluß der
Metallschmelze 6 im Kanal 7 kann so geregelt werden, daß die
Geschwindigkeit der Metallschmelze 6 und des Kühlbands 2 in etwa
übereinstimmen.
Aus dem Detailschnitt nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß unterhalb
des Kanals 7 zur Bündelung des elektromagnetischen Feldes ein
magnetischer Rückschluß 14 angeordnet ist. Dessen Kühlung ist mit
15 beziffert.
Zwischen den Seitenwänden 11, 12 des Kanals 7 und dem Induktions
motor 13 bzw. dem magnetischen Rückschluß 14 ist jeweils eine
Isolierung 16 vorgesehen.
Zur Vorwärmung des Kanals 7 empfiehlt es sich, wenn die Seiten
wände 9, 10 aus leitfähigem Material (beispielsweise Graphit)
bestehen. Die obere und die untere Wand 11, 12 des Kanals 7
bestehen vorzugsweise aus nichtleitfähigem Material (beispiels
weise Siliziumkarbid SiC). Zur Vorwärmung kann zusätzlich leit
fähiges Plattenmaterial 17 (beispielsweise aus Graphit) in den
Kanal 7 eingeführt werden, das unter Einwirkung der elektroma
gnetischen Kraft aufgeheizt wird.
Die beschriebene Gießvorrichtung eignet sich beispielsweise zur
kontinuierlichen Herstellung eines Messingbandes 1 (CuZn30) der
Abmessung 5 mm×400 mm.
Dazu wird die auf etwa 1050°C erhitzte Messingschmelze 6 zunächst
über ein Vorratsgefäß 8 dem Verteiler 5 und dann vom Verteiler 5
über einen Rechteckkanal 7 (Neigungswinkel α=45°) mit den
Querschnittsabmessungen 5 mm×380 mm dem Transportband 2 zuge
führt. Das Band 2 ist endlos und wird über Rollen 3, 4, deren
Durchmesser 1,2 m beträgt, geführt. Verwendet wird ein Stahlband
2 mit einer Dicke von 1 mm, mit einer Länge zwischen den Schei
telpunkten der Rollen 3, 4 von 3600 mm und mit einer Breite von
850 mm. Die Breite des Gußbandes 1 wird durch seitlich mitlau
fende Begrenzungen (nicht dargestellt) vorgegeben.
Die Schmelze 6 wird indirekt über die Unterseite des Trans
portbandes 2 mit Wasser gekühlt.
Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 20 m/min. Durch den Einsatz
eines oberhalb des Kanals 7 angeordneten Linearmotors 13 wird
eine weitgehend laminare Aufgabe der Schmelze 6 auf das Band 2
erreicht. Die Geschwindigkeit der Schmelze 6 gleicht in etwa der
des Transportbandes 2.
Als Produkt lassen sich Messingbänder 1 mit einwandfreier Ober
flächenqualität und mit eigerungsarmem und feinkörnigem Gefüge
erzielen.
Claims (10)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines endab
messungsnahen Metallbandes (1),
bei dem Metallschmelze (6) auf ein endloses, umlaufendes
Kühlband (2) aufgegossen und zur Erstarrung gebracht wird,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- - die Metallschmelze (6) fließt aus einem Verteiler (5) durch einen an den Verteiler (5) angeschlossenen Kanal (7) von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt mit im Verhältnis zur Querschnittsbreite geringer Querschnitts höhe,
- - der Kanal (7) ist gegenüber der Horizontalen in Fließ richtung der Metallschmelze (6) geneigt (Neigungswinkel α) ,
- - der Kanal (7) mündet oberhalb des Kühlbandes (2) in einer Ausgießöffnung (7),
- - die Geschwindigkeit der ausfließenden Metallschmelze (6) wird geregelt, indem die in dem Kanal (7) fließende Metallschmelze (6) durch eine der Schwerkraft entgegen wirkende elektromotorische Kraft abgebremst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für den Neigungswinkel α des Kanals (7) ein Bereich
zwischen 10° und 50° ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschmelze (6) über die gesamte Länge des Kanals
(7) abgebremst wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das die elektromagnetische Kraft erzeugende elektroma
gnetische Feld aus einer Richtung aufgebracht wird, die
oberhalb des Kanals (7) liegt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Vorwärmung des Kanals (7) die aus leitfähigem
Material bestehenden Seitenwände (9, 10) unter Einwirkung der
elektromagnetischen Kraft aufgeheizt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß leitfähiges Plattenmaterial (17) in den Kanal (7)
eingeführt und unter Einwirkung der elektromagnetischen
Kraft aufgeheizt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
die einen Verteiler (5) für Metallschmelze (6), einen daran
angeschlossenen, niedrigen Kanal (7) von im wesentlichen
rechteckigem Querschnitt mit einer Ausgießöffnung (7′) und
ein unterhalb der Ausgießöffnung (7′) angeordnetes Kühlband
(2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß oberhalb des in Fließrichtung der Metallschmelze (6)
geneigten Kanals (7) ein linearer Induktionsmotor (13) ange
ordnet ist, der als elektromagnetische Bremse geschaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der lineare Induktionsmotor (13) über die Länge des
Kanals (7) erstreckt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb des Kanals (7) ein magnetischer Rückschluß
(14) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwände (9, 10) des Kanals (7) aus leitfähigem
Material und die obere und untere Wand (11, 12) aus nicht
leitfähigem Material bestehen.
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