EP1467828A2

EP1467828A2 - Giessvorrichtung

Info

Publication number: EP1467828A2
Application number: EP03729517A
Authority: EP
Inventors: Peter Rauch; Alfred Sigmund; Primus Wohlmuth
Original assignee: Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH; ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: AU2003201059A8; ATE343442T1; DE10201983A1; EP1467828B1; WO2003059554A2; AU2003201059A1; WO2003059554A3; DE50305477D1

Description

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GIESSVORRICHTUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießvorrichtung mit einem Zwischenbehälter für eine Metallschmelze, einer Einrichtung zum Einhalten eines wählbaren Niveaus der Schmelze in dem Zwischen behälter, und mit einer Düse zum Abgeben der Schmelze an eine formgebende Einrichtung bzw. Form. Solche Zwischenbehälter liegen oft auch als Tundish oder auch als Kokille vor.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Gießvorrichtung ist beispielsweise aus der US-A-4,482,012, aber auch aus der US-A-4,358,416 oder der DE-U-76 12 351 bekannt geworden. In allen Fällen wird Metall in einen oberhalb der Stranggießvorrichtung angeordneten Tundish als Zwischenbehälter gefördert, dessen Auslaß derart geregelt wird, daß sich im Schmelzebehälter einer Stranggießvorrichtung ein konstantes Niveau ergibt. Ein konstantes bzw. im zeitlichen Verlauf einstellbares Niveau ist für die Qualität des hergestellten Produktes, sei es nun eine Bramme, ein Knüppel, Bolzen, Blech, Band oder das der Endform nahe Produkt, bzw. für den ordnungsgemäßen und störungsfreien Betrieb von Bedeutung.

Ein Nachteil der bekannten Anordnungen liegt darin, daß das Metall im Tundish nicht o- der nicht einfach gegen Oxydation geschützt werden kann. Dies ist besonders dann nachteilig, wenn Nicht-Eisen-Metalle vergossen werden sollen, wie Aluminium oder gar Magnesium. Zwar ist es bekannt, die Oberfläche der Schmelze in einem Tundish mit einem Pulver abzudecken, um den Zutritt von Sauerstoff zu verhindern, doch führt dies zu unerwünschten Verunreinigungen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die bekannte Anordnung sowohl investitions- als auch platzaufwendig ist.

Kurzfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt'deshalb die Aufgabe zugrunde, auf einfache Art und Weise eine gute Qualität des Produktes zu sichern, und dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Einrichtung zum Einhalten des Niveaus der Schmelze mindestens eine Dosierpumpe in dem Zwischenbehälter aufweist, welche zum Dosieren eine Einstellanordnung für ein wählbares Niveau besitzt, und daß der Auslaß dieses Zwischenbehälters mit mindestens einer Düse jeweils zum Abgeben der Schmelze an die formgebende Einrichtung bzw. Form versehen ist. Zwar ist es aus einigen Schriften, wie der DE-A-38 10 302, der EP-A-0 534 174, der WO 95/17987 oder der WO 99/19098, bekannt, den Auslaß eines Zwischenbeh lters gleichzeitig als Düse eines auf ein Transportband abgelegten und dort gekühlten Metallstran- ges, insbesondere eine blechartigen Metallstranges, auszubilden. Dabei wurde aber zur Konstanthaltung des Metallniveaus ein Unterdruck verwendet. Der Nachteil einer solchen Lösung liegt in der relativ hohen Ungenauigkeit trotz relativ großen Regelaufwandes. Denn ganz gleich welche Art von Druck (positiven oder negativen) man anwendet, er ist in jedem Falle auch noch von anderen Faktoren, wie etwa der Temperatur, abhängig, die man also eigentlich auch überwachen und in die Regelung einbeziehen müßte. Aber selbst dann ergibt sich noch der große Nachteil, daß innerhalb des evakuierten Zwischenbehälters eine Schutzgasatmosphäre gar nicht möglich ist.

All diese Nachteile werden aber durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermieden. Da- rüber hinaus aber kann die Erfindung nicht nur bei (kontinuierlichen) Stranggießvorrichtungen angewandt werden, sondern auch für das diskontinuierliche Gießen von Halbzeug, wie Masseln, oder Fertigprodukten. Denn es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß die Qualität des Produktes (vom metallurgischen Standpunkt) verbessert werden kann, wenn beispielsweise die Düse mit dem mit Hilfe der Dosierpumpe konstanten metallosta- tischen Druck (oder gesteuertem Pumpenüberdruck) so breit ausgeführt ist, daß sie die Länge einer Masselform (oder einer anderen Form) gleichmäßig (und rasch) füllt. Die Gleichmässigkeit der Bedingungen dürfte dabei eine Rolle bei der im Ergebnis gleichmäßigeren (feinen) Körnung im Metall des Produktes spielen. Die Füllung kann dabei von oben erfolgen (Masselform) oder seitlich bzw. von unten wie die beispielsweise beim Nie- derdruckguß oder beim Strangguß nach oben praktiziert wird.

Die Anordnung kann aber noch weiter dadurch vereinfacht werden, daß der Zwischenbehälter von einer Kammer eines Dosierofens gebildet ist. Denn auf diese Weise bilden Ofen und Gießvorrichtung eine Einheit.

Die Verhinderung einer Oxydation, ohne eine Verunreinigung des Metalles in Kauf nehmen zu müssen, wird dadurch erzielt, daß der Zwischenbehälter geschlossen ist, und gegebenenfalls eine Zufuhr für'ein Schutzgas aufweist. Dabei kann der geschlossene Zwischenbehälter mit Schutzgas beaufschlagt werden, wie dies bevorzugt ist. Es kann es wünschenswert sein, dies unter Druck zu tun, wobei ein solcher Druck dann vorteilhaft in die Regelung des (z.B. metallostatischen) Druckes an der Düse eingehen sollte. Im all- gemeinen aber wird der Schutzgasdruck vernachlässigbar sein und daher nicht berücksichtigt werden müssen, was die Regelung vereinfacht.

Zur erwähnten und angestrebten Qualitätsverbesserung ist es vorteilhaft, wenn die Dosierpumpe ein Pumprohr besitzt, welches bis zu einem Niveau in die Schmelze hinabreicht, das zwischen dem Bodenbereich einer vor dem Zwischenbehälter gelegenen Kammer und deren Schmelzenniveau gelegen ist, weil auf diese Weise Verunreinigungen, welche sich entweder am Boden absetzen oder als Schwimmstoffe an der Oberfläche der Schmelze existieren, nicht über den Zwischenbehälter in das Produkt gelangen.

Wird die Förderpumpe so ausgebildet, daß die Welle der Dosierpumpe innerhalb eines den Zwischenbehälter durchsetzenden und das Pumprohr bildenden Rohres gelagert ist, so können die von ihrer rotierenden Pumpenwelle ausgehenden unerwünschten Schmelzbadbewegungen auf das Innere des die Welle umgebenden Rohres beschränkt bleiben und somit unerwünschte Badbewegungen (z.B. Wirbel) im Zwischenbehälter möglichst vermieden werden.

Wenn die Düse als Schlitzdüse Schlitzdüse zum Abgeben eines blechartigen Stranges ausgebildet wird, so lassen sich hochwertige Bleche herstellen. Je nach Breite des Gieß- Stranges können aber auch mehrere Gießdüsen nebeneinander angeordnet werden. In einem solchen Fall mag es vorteilhaft sein, wenn der Auslaß des Zwischenbehälters an einen Verteiler für mehrere Düsen angeschlossen ist.

Wird der Zwischenbehälter mit nach oben gerichteter Düse ausgestattet, die mit dem Pumprohr kommunizierend verbunden ist, so daß mittels des durch die Niveausteuerung im Pumprohr sich einstellenden metallostatischen Druckes eine Form von unten befüllbar bzw ein nach oben gerichteter Strang erzeugbar ist, so kann über geeignet plazierte Abzweigungen eine geregelt Formfüllung von unten (wie im Niederdruckguss) oder eine Speisung einer nach oben gerichteten Düse für den vertikalen Strangguß nach oben er- folgen. In beiden Fällen liefert das im Pumprohr hochgepumpte Metall den metallostatischen Druck für die Füllung der Form(en) bzw. die kontinuierliche Speisung des nach oben abgezogenen Stranges. Das Pumprohr kann bei Bedarf beheizt werden. Die Formfüllgeschwindigkeit läßt sich mittels Steuerung des Schmelzeniveaus im Pumprohr (durch eine entsprechende, kontinuierlich messende Niveausonde bekannter Bauart) einstellen.

Auch hier bietet das System den großen Vorteil, im Notfall (Durchbruch der Form oder des Stranges) die Schmelze durch Abschalten der Pumpe praktisch augenblicklich in den _Λ

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Ofen zurückfallen lassen zu können. Damit wird ein gewichtiger Nachteil des mittels Gasdruck gespeisten Niederdruckgießens vermieden, der darin besteht, daß das Öffnen eines Ventils zum Notablassen des Druckes meist nicht schnell genug ist, und derartige Notventile und zugehörige Steuerungen selbst störanfällig und teuer sind. Auch die be- kannten Methoden zur Herstellung eines metallostatischen Druckes durch Heben eines mit dem Hohlraum der Form kommunizierenden Schmelzenbehälters haben aufgrund der großen beteiligten Massen (Ofen, Schmelzenvorrat) den Nachteil, sehr träge und aufwendig zu sein.

Um die Wartung zu erleichtern, kann die eigentliche Düse als vom Zwischenbehälter baulich getrennter Bauteil unmittelbar an dessen Auslaß angeschlossen werden, um so das Einrichten (Orientieren der Düse nach allen drei oder mindestens zwei Raumwinkeln) und ihre Wartung zu erleichtern. Dazu ist vorteilhaft eine Nivelliereinrichtung vorgesehen. Dieses Einrichten wird aber auch bereits erleichtert, wenn der Zwischenbehälter mittels einer Einrichtung, wie einem Wagen, einem Schlitten und/oder einer Hubeinrichtung, in mindestens einer Raumachse verstellbar ist.

Der Zwischenbehälter kann auch dazu dienen, ein Verteilsystem für Mehrfachstrangguß zu speisen. Dieses System für mehrere nebeneinanderliegende Düsen kann auch ab- schwenkbar ausgebildet sein und die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen übernehmen, wie dies im Vertikal-Strangguß nach unten im allgemeinen der Fall ist.

Durch passende Temperaturführung (Heizung bzw. Kühlung) im Zwischenbehälter kann erreicht werden, daß sich an dessen Auslaß eine teilerstarrte Legierungssuspension ergibt. Deren Konsistenz kann durch Kornfeinungsmittel oder strukturbeeinflussende Maßnahmen (z.B. Beschallung) gesteuert werden. Hier kann sich die Verwendung einer Dosierpumpe zur Konstanthaltung des Niveaus besonders vorteilhaft auswirken, weil eine solche Pumpe Scherkräfte in die Schmelze einbringt und damit ein feines globulitisches Gefüge sichern kann. Vor allem werden auf diese Weise globulitische Primärkristalle geschaffen, die gegebenenfalls in einer anschließenden Suspendierstrecke (wie dem zum Auslaß führenden Boden) als Keime dienen können.

Besonders dann, wenn der Düsenquerschnitt relativ schmal ist, wie dies eben beim Gies- sen von Streifen, Bändern bzw. Blechen der Fall ist, besteht die Gefahr des unerwünschten Erstarrens des Metalles im Düsenquerschnitt. Dem kann dadurch begegnet werden, daß der Düse eine Temperier-, insbesondere eine Heizeinrichtung, zugeordnet wird. Un- ter „Temperiereinrichtung" sei sowohl eine Heiz- als auch eine Kühleinrichtung verstanden, welche letztere in manchen Fällen von Vorteil sein kann.

Die drohende Gefahr des Erstarrens läßt sich aber auch gut erkennen, wenn ein Sensor, vorzugsweise ein induktiver, für den Erstarrungszustand der Schmelze im Bereiche der Düse vorgesehen ist. Ein derartiger Sensor kann einfach ein Temperatursensor sein, weil ja die Temperatur des Metalles ein Maß für seine Verfestigung ist. Der Sensor kann aber auch ein induktiver Sensor sein. Ein solcher Sensor und seine Wirkung ist für einen anderen Ausbildungs- und Anwendungsfall in der US-A-5,601 ,743 beschrieben.

Kurbeschreibung der Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schernatisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform, zu der

Fig. 1a eine Ausführungsvariante zeigt, deren Querschnitt im Sinne der Ebene A-A der Fig. 1a in der

Fig. 1A dargestellt ist;

Fig. 1B veranschaulicht dazu eine besonders bevorzugte Lagerung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Dosierofens;

Fig. 2 zeigt einen den Fig. 1 und 1a ähnlichen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, zu der die

Fig. 2A einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 veranschaulicht;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine Ausführungsvariante für die Formfüllung nach oben;

Fig. 4a die Ausführungsvariante für den Strangguß nach oben; und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform für Formfüllung oder Strangguß nach oben. ,,

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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Ofenkammer 1 mit einem Tiegel 1a, in den eine Metallschmelze 2, insbesondere ein Nicht-Eisen-Metall, wie Aluminium oder Magnesium, eingefüllt ist. Die Metallschmelze 2 kann über eine Öffnung 4 mit einer vorgeordneten Kammer 3 in Verbin- düng stehen, über welche in an sich bekannter Weise die Beschickung über einen Beschickungseinlaß 30, vorteilhaft bis zum Erreichen eines durch einen Niveaufühler 11a abgefühlten Niveaus N' erfolgt. Der Ofenraum 1 ist mit einer lediglich angedeuteten Heizung 5 (oder deren mehreren) versehen. Diese Ofenheizung kann jeder beliebigen an sich bekannten Art sein, beispielsweise eine Gasheizung. Eine Leitung 6 mag in ebenfalls bekannter Weise für die Zuleitung eines Schutzgases oder zur Evakuierung dienen. Gegebenenfalls sind mehrere solcher Leitungen 6, 6a, 6b vorgesehen.

Mitten in die Schmelze 2 ragt das Pumprohr 7 einer Dosierpumpe 8, deren Propellerflügel 9 in dem Pumprohr 7 untergebracht sind. Diese Dosierpumpe ist vorzugsweise als soge- nannte Quellpumpe ausgebildet, wie sie aus der US-A-5,908,488 oder der EP-A- 1 ,130,266 bekannt geworden ist. Das Pumprohr 7 dient hier als Einlaß für einen Zwischenbehälter 10 und geht an seiner Oberseite vorzugsweise in den erweiterten Zwischenbehälter 10 über. Auch dieser Zwischenbehälter 10 ist geschlossen und kann die der Leitung 6 entsprechende Leitung 6a bzw. 6b besitzen.

Ein Niveausensor 11 an sich bekannter Bauart ist mit seinem Ausgang an eine Vergleichsstufe 12 angeschlossen, die ein SOLL-Signal von einem SOLL-Signalgeber 13 erhält und es mit dem vom Sensor 11 gelieferten IST-Signal vergleicht. Entsprechend wird die Dosierpumpe 8 über eine Ansteuerstufe 14 geregelt, d.h. entweder ist die Dreh- zahl der Pumpe 8 regelbar oder die Pumpe wird beim Erreichen des gewünschten Niveaus jeweils abgestellt und dann wieder gestartet, sobald das Niveau abgefallen ist. Sollte über die Schutzgasleitungen 6a bzw. 6b ein höherer Druck innerhalb des Zwischenbehälters aufgebaut werden, so ließe sich dieser entweder innerhalb des Zwischenbehälters 10 mit Hilfe eines darin eingebauten Drucksensors messen oder könnte auch direkt von der Schutzgasquelle in die Vergleichsstufe 12, beispielsweise als Korrekturwert, eingehen.

Es sei jedoch erwähnt, daß zur raschen Veränderung oder Anpassung des Niveaus N es auch denkbar ist, mehr als eine Dosierpumpe 8 zu verwenden. Beispielsweise kann es bei plötzlichen Betriebsunterbrechungen vorteilhaft sein, die Metallschmelze möglichst rasch aus dem Bereich des Auslasses des Zwischenbehalters 10 zu entfernen und zu diesem Zwecke der in der ersichtlichen Weise angeordneten Dosierpumpe 8 eine solche _η

zuzugesellen, welche im Bedarfsfall, beispielsweise an Stelle der Dosierpumpe 8, eingeschaltet wird und die Metallschmelze aus dem Zwischenbehälter wieder in den Tiegel 1a fördert. Selbstverständlich ist es auch denkbar die Pumprichtung nur einer einzigen Dosierpumpe 8 umkehrbar zu machen, um diesen Effekt zu erzielen. Anderseits kann es zur Erzielung einer bestimmten Temperatur - besonders wenn der Zwischenbehälter 10 selbst ohne Temperiereinrichtung ausgestaltet ist - vorteilhaft sein, mit solchen zwei herein- bzw. herausfördernden Dosierpumpen einen Kreislauf von Schmelze zwischen dem Tiegel 1a und dem Zwischenbehälter 10 zu schaffen.

Auf diese Weise ergibt sich innerhalb des Zwischenbehälters 10 stets ein vorbestimmtes Niveau N der darin von der Pumpe 8 hochgeförderten Schmelze und somit ein konstanter metallostatischer Druck. Alternativ kann der von der Dosierpumpe 8 erzielte Druck innerhalb des Zwischenbehälters 10, insbesondere mittels eines Regelkreises mit einem Drucksensor, gesteuert oder geregelt werden. Diese Möglichkeiten haben sowohl auf den Erstarrungsprozeß als auch auf einen allfälligen anschließenden Verformungsprozeß (z.B. in einem Walzenspalt) großen Einfluß.

Wie ersichtlich, endet das Pumprohr 7 an der Unterseite auf einer Höhe, welche sich o- berhalb des Bodens 2a des Tiegels 1a aber unterhalb des oberen, in diesem enthaltenen Niveaus N' befindet. Auf diese Weise wird vermieden, daß am Boden 2a abgesetzte oder als Schwimmstoffe im Niveau N' vorhandene Verunreinigungen in das Pumprohr 7 gelangen, das hier als Teil des Zwischenbehälters 10 an diesem angeformt ist.

Es sei erwähnt, daß es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich ist, auch dem Zwi- schenbehälter 10, und zwar schon vor der später besprochenen Temperiereinrichtung 23, eine eigene Heizung zuzuordnen. Bevorzugt aber soll mindestens sein Auslaß 15 eine solche besitzen, wie oben bereits erläutert wurde. Dieser Auslaß 15 ist bevorzugt am Ende einer schräg gegen den Zwischenbehälter 10 abfallenden Bodenfläche 16 vorgesehen. Die Schräge der Bodenfläche 16 soll sichern, daß bei einer Betriebsunterbrechung allfällige, in diesem Bereich vorhandene Schmelze zurück in den Zwischenbehälter strömt und nicht im Auslaßbereich erstarrt. Um ein Zurückfließen mit Sicherheit zu garantieren, sollte der Winkel α zu einer Horizontalebene wenigstens 4° betragen, sollte aber anderseits auch nicht zu steil sein. Vorzugsweise beträgt der Winkel maximal 20°. Wie die Fig. 1 zeigt, braucht der Winkel α nur über einen Teil der Bodenfläche 16 verlaufen. Es ist beispielsweise möglich, gegen den Auslaß 15 hin einen geringeren Winkel ß vorzusehen oder (was aber nicht bevorzugt ist) den Winkel ß statt nach links abfallend (wie dargestellt) nach rechts abfallend (bezogen auf Fig. 1 ) zu machen. _s

Da auf die beschriebene Weise ein vorbestimmter statischer Flüssigkeitsdruck der Schmelze gesichert ist, kann der Auslaß 15 erfindungsgemäß entweder selbst als Düse einer Stranggießvorrichtung oder mit einer solchen (wie im Falle der Fig. 1a) ausgebildet sein. Deshalb ist ihm zweckmäßig eine Transporteinrichtung, insbesondere mit mindestens einer Walze 18 (Fig. 1a), für den Abtransport des gegossenen Produktes 17 zugeordnet. Bevorzugt ist es eine ein Transportband 18a aus Metall, wie Kupfer, antreibende Walze oder es sind mehrere Walzen. Eine, beispielsweise von einer Seitenwand 41 ge- bildete seitliche Begrenzung für das noch nicht ganz abgekühlte Bandprodukt 17 sichert eine relativ glatte Berandung desselben. Im Falle von Knüppeln und Brammen können natürlich auch andere, herkömmliche, Begrenzungen mit Rollen oder Seitenbändern verwendet werden.

Dieser Transporteinrichtung ist vorteilhaft eine Kühleinrichtung in Form von Sprühdüsen 22 zugeordnet, und vorteilhaft ist für den Auslaß 15 eine Temperiereinrichtung 23 mit einer Kühl-, insbesondere aber mit einer Heizeinrichtung vorgesehen. Anderseits ist die Gefahr des „Zufrierens" der Düse 15 durchaus gegeben, insbesondere, wenn das Stranggießprodukt 17 ein Blech sein soll und die Düse 15 daher als längliche Schlitzdüse ausgebildet ist. Auch kann die Gefahr dann besonders groß sein, wenn - schon aus ökono- mischen Gründen, die Schmelze im Zwischenbehälter 10 nur wenig über dem Liquidus- punkt gehalten wird, wobei der Boden 16 gegebenenfalls als Suspendierstrecke benutzt werden kann, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 101 00632 beschrieben ist.

Um ein solches „Zufrieren" zu vermeiden, kann eben eine Heizeinrichtung 23 im Bereiche des Auslasses 15 vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft, diese Heizung nicht etwa von Hand aus zu steuern, sondern einen Sensor, vorteilhaft ein induktiver Sensor, wie er beispielsweise in der US-A-5, 601,743 beschrieben ist, gegebenenfalls aber bloß einen Temperatursensor 24 vorzusehen, da ja die Temperatur des Metalles bzw. der Legierung auch ein Maß für den Aggregatzustand ist. Im Falle der Ausbildung nach der US-A- 5,601 ,743 laufen die Wicklungen zweier in axialem Abstand voneinander angeordneter Induktionsspulen rund um den Metallkörper des zu überwachenden Produktes. Das Ausgangssignal dieses Sensors 24 wird einer Vergleichsstufe 25 zugeführt, die ein SOLL- Signal von einem SOLL-Signalgeber 26 erhält. Das so gewonnene Differenzsignal am Ausgang der Vergleichsstufe 25 wird einer Ansteuerstufe 31 zugeführt, welche die Heiz- (oder Kühl-)-Einrichtung 23 entsprechend regelt. Durch die Ermittlung des Erstarrungsgrades kann also die Gefahr des „Zufrierens" der Düse 15 bzw. 115 festgestellt werden. _g

Bevorzugt ist es allerdings, wenn - etwa statt einer bloßen Anzeige - eine automatische Gegenregelung vorgenommen werden kann, wie dies oben erläutert wurde.

Im Prinzip wäre es möglich, an Stelle einer rund um das Produkt verlaufenden Spule mehrere solcher einzelner (kleiner) Spulen der in der US-A- beschriebenen Art rund um den Strang 17 anzuordnen und deren Signale in einer Mischstufe zu mischen, beispielsweise zu addieren oder integrieren. Auch kann der Ausgang der Vergleichsstufe 25 einer Kaskadenregelungsstufe 31 zugeführt, die gleichzeitig die Ansteuerstufe bildet, so daß bei geringen Regelabweichungen des vom Sensor 24 gelieferten IST-Signals gegenüber dem SOLL-Signal des Gebers 26 zunächst nur eine Heizwicklung 23, bei größeren Regelabweichungen gegebenenfalls eine vom Düsenmund weiter abgelegene Heizwicklung zusätzlich und bei noch größeren Regelabweichungen auch die Heizung 5 (vgl. Fig. 1 ), bevorzugt jedoch eine dem Zwischenbehälter 10 zugeordnete (hier nicht dargestellte) Heizung, eingeschaltet wird. Selbstverständlich läßt sich bei vereinfachten Lösungen auf eine Kaskadenregelung dieser Art verzichten, wobei die Regelung einer einzigen Heizwicklung ausreichen mag.

Jedenfalls ist bereits aus Fig. 1 ersichtlich, daß hier eine baulich kompakte Vorrichtung geschaffen wird, bei der ein Tundish nicht mehr länger nötig bzw. von der Vorrichtung und insbesondere ihrem Zwischenbehälter 10 selbst gebildet ist. Gleichzeitig wird durch die Integrierung von Ofen 1 bzw. Zwischenbehälter 10 und Stranggießvorrichtung auch der Zutritt von Sauerstoff erschwert bzw. ganz hintangehalten, so daß die Qualität des Produktes 17 gesteigert wird. Schließlich aber ist auf diese Weise die ganze Vorrichtung weniger platz- und investitionsaufwendig.

Fig. 1a ist ähnlich Fig. 1, besitzt aber eine an den eigentlichen Auslaß 15 angesetzte, vom Auslaß gesonderte Düse 15a, die gegenüber dem Auslaß 15 abgedichtet ist. Hier kann, wie ersichtlich auch noch eine Zuführleitung 6c für Schutzgas vorgesehen werden. Die Düse 15a, die in für Stranggießeinrichtungen üblicher Weise mit Keramik oder Gra- phit ausgekleidet ist, ist zweckmäßig mit einer Schmiermittelleitung 32 versehen, um im Falle der Abkühlung der gegenüber dem Volumen sehr großen Oberfläche des Metallstranges keine „Rattermarken" an diesem zu hinterlassen. Selbstverständlich kann auch eine herkömmliche Graphitschmierung angewandt werden.

Es ist nicht unwichtig, die Düse 15a bezüglich des Bandes 18a in den 3 Raumachsen auszurichten, so daß der Düsenmund parallel zur Oberfläche des Bandes 18a und senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung, und zwar mit gleichmäßigem Abstand von der Bandoberfläche verläuft. Ist die Düse 15a vom Auslaßsystem 15 separiert, so kann sie natürlich leichter gewartet oder ausgewechselt werden, etwa wenn Stränge unterschiedlichen Querschnittes gegossen werden sollen. So aber läßt sich die Ausrichtung der Düse 15a in den oben erwähnten Raumachsen auch durch eine Nivelliereinrichtung 33 einstel- len und festlegen. Diese Nivelliereinrichtung 33 weist gemäß Fig. 1A eine Reihe von Einstellschrauben 34 an einem Traggestell und als weitere VerStelleinrichtung eine Kurbelspindel 35 auf.

Eine andere Hilfe zum Ausrichten der Düse 15a ist aus Fig. 1B ersichtlich. Dabei steht die ganze Ofenkammer 1 mit Füßen 36 auf der Palette 37 eines Hubschlittens 38, der die Palette 37 nicht nur zu heben vermag, sondern auch entlang von Schienen 39 verfahrbar ist. Damit läßt sich beispielsweise die Höhe der Düse 15a über dem Transportband 18a (Fig. 1a) und die relative Lage des Düsenmundes zum Beginn des Transportbandes bzw. zu seiner wirksamen Länge verändern. Es ist selbstverständlich möglich, auf die Schie- nen 39 zu verzichten (oder diese um eine Achse schwenkbar zu machen) und die Hubeinrichtung 38 auf mehreren Kugeln so zu lagern, daß auch eine Einstellung der Parallelität des Düsenmundes zur Achse der Walze 18 möglich ist.

Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 haben Teile gleicher Funktion dieselben Be- zugszeichen wie in Fig. 1. Unterschiedlich ist, daß das Niveau N im Zwischenbehälter 10 durch eine Überlaufkante 19 an der Öffnung 21 einer Wand 20 des Zwischenbehälters 10 gesichert wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Regelungsaufwands, wie er an Hand der Fig. 1 beschrieben worden ist. Da über die Öffnung 21 der Zwischenbehälter 10 und die Ofenkammer 2 miteinander in atmosphärischer Verbindung stehen, kann gege- benenfalls eine einzige Zuleitung 6 für die Zufuhr einer Schutzgasatmosphäre ausreichen.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist ein Düsenmund 115 vorgesehen, der durch einen Einsatz 40 für Mehrfachstrangguß, beispielsweise auch von Knüppeln oder Brammen aus- gebildet ist, wie dies besonders aus Fig. 2A hervorgeht. Gegebenenfalls ist auch die Düse 115 als separater bzw. um eine Achse a abschwenkbarer Teil vorgesehen. So kann er gewünschtenfalls die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen übernehmen. Dabei wäre es aber denkbar, statt eines gemeinsamen Zwischenbehälters 10 mehrere vorzusehen, von denen beispielsweise ein jeder einem (oder mehreren) der zu gießenden Knüppeln oder Brammen zugeordnet und mithin parallel geschaltet ist. Für andere Anwendungen hingegen kann eine Hintereinanderschaltung von wenigstens zwei Zwischenbehältern vorteilhaft sein. Fig. 3 zeigt eine andere Ausbildung der Dosierpumpe 8 des Zwischenbehälters 10. Um nämlich die Lagerung und die Stabilität der Lage der Pumpwelle 8a zu verbessern, ist ihr Pumprohr 28 als den Zwischenbehälter 10 und dessen Einlaß 7 durchsetzendes Rohr mit einer in den Zwischenbehälter 10 führenden Öffnung 27 ausgebildet. Das Pumprohr 28 ist im Einlaßrohrstück 7 mittels Dichtungen 29 abgedichtet und beinhaltet die Lagerung der Welle 8a, die in für solche Wellen üblicher Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise mag in an sich bekannter Weise eine Platte mit einem solchen Lager für die Pumpwelle 8a versehen sein.

Die Fig.4 zeigt eine Ausführungsform des Zwischenbehälters 10, die es erlaubt, Schmelze im Pumprohr 7 so hoch zu fördern, daß eine Form 42, die durch ein, bevorzugt zur Form hin aufsteigendes, Verbindungsrohr 43 mit dem Pumprohr 7 verbunden ist, praktisch gleichzeitig befüllt werden kann. Die Messung des Niveaus N' im Zwischenbehälter 10 erlaubt es durch eine entsprechende Steuerung (wie sie in ähnlicher Form für Niederdruckguß angewandt wird), die Formfüllung im gewünschten zeitlichen Verlauf zu absolvieren. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Niveausensor 11 so zu wählen, daß das Niveau über den gesamten Bereich der Formhöhe und eventuell auch darüber hinausgehend (zwecks Haltens eines geringfügigen metallostatischen Nachdruckes durch geregel- tes, das (konstante) Niveau haltendes Weiterlaufen der Pumpe erfaßt werden kann. Das Pumprohr kann bei Bedarf beheizt werden, damit die Schmelze in ihm nicht erstarrt und nach dem Erstarren der Schmelze im Angußbereich 44 der Form 42 ungehindert im Pumprohr absinken kann, indem der Pumpenmotor 8 abgeschaltet wird. Das Erstarren der Schmelze im Angußbereich 44 der Form 42 kann durch eine im gewünschten Zeit- punkt einsetzende Kühlvorrichtung beschleunigt werden.

Fig. 4a zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 4. Hier ist jedoch statt der aufsteigend auszugießenden Form eine vertikal nach oben wirkende Stranggießvorrichtung mit Kokille 44 und schematisch dargestellter, nach oben wirkender Ziehvorrichtung 45 in Form von Walzen 18 für den in der Kokille geformten Strang dargestellt.

Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsvariante, welche sowohl zur Formfüllung als auch zum Strangguß nach oben einsetzbar ist. Dabei wird, ähnlich wie in den Fig. 4 und 4a, die Pumpe 8 dazu benützt, Metall in eine Kokille oder Form 42 zu pumpen. Dabei ist wieder ein aufwärts führendes Verbindungsrohr 43 mit der Form 42 verbunden, welche letztere gegebenenfalls nach Art der Formen für den Niederdruckguß ausgebildet sein kann. _J2

Die Schmelze 2 befindel sich im Tiegel 1a, der an seinem Boden 2a einen Lagerblock 47 aufweist. Von der Deckelplatte 46 des Ofens 1 wird mittels vertikaler Streben 48 ein im Querschnitt etwa trapezförmiger Zwischenbehälter 10 auf den Lagerblock 47 abgesenkt gehalten. Der Zwischenbehälter 10 ist nach oben hin durch eine Deckplatte 49 abge- schlössen, an der einerseits das Verbindungsrohr 43, anderseits das Pumprohr 7' mit Ansauglöchern 50 in der Schmelze 2 und schließlich ein Niveaubestimmungsrohr 51 angeschlossen ist.

Somit enthält also der von einer nicht dargestellten Heizung (vgl. 5 in den vorigen Figu- ren) beheizte Tiegel 1a die Schmelze 2, die über die Ansauglöcher 50 des Pumpenrohres T zunächst in den Zwischenbehälter 10 gepumpt wird, der hier die Rolle eines Druckbehälters spielt. Denn erst durch den mit Hilfe der Pumpe 8 im Zwischenbehälter aufgebauten metallostatischen Druck steigt die Schmelze 2 in den beiden Rohren 43 und 51 hoch. Dabei ist das Niveaubestimmungsrohr 51 , wie ersichtlich, etwas höher als die Form 42, so daß sich das darin befindliche Niveau entweder visuell oder über einen an sich bekannten Niveausensor bestimmen läßt. Auch hier wird also eine kompakte Gießeinheit geschaffen, wobei die übrigen gezeigten Teile analog zu den bereits besprochenen Ausführungsformen funktionieren. Es ist aber auch ersichtlich, daß diese Ausführung ohne besondere Vorkehrungen zu einem Abschluß des Zwischenbehälters gegen den Zutritt von Luft führt, ohne daß die Zufuhr eines Schutzgases in den Zwischenbehälter erforderlich wäre.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen, insbesondere auch durch Kombination der hier an Hand verschiedener Ausführungsformen beschriebenen Merkmale untereinander sowie mit Merkmalen des Standes der Technik möglich. Beispielsweise könnte die Kaskadenregelung erst die Heizung 5 oder die des Zwischenbehälters 10 einschalten, bevor sie die der Düse 15 bzw. 115 einschaltet. Dies ist jedoch nicht bevorzugt. Ferner kann die Tatsache, daß erfindungsgemäß bevorzugt ein geschlossener Zwischenbehälter 10, von der Kammer 1 getrennt, vorgesehen ist, dazu benutzt werden, die Ofenkonstruktion zu vereinfachen und die Beschickung unmittelbar in die Kammer 1 erfolgen zu lassen, was ja auf die Schmelze im Zwischenbehälter 10 wenig Einfluß haben wird. Somit kann auf die zusätzliche Kammer 3 verzichtet werden. Ferner versteht es sich, daß die Anordnung einer Heiz- und/oder Sensoreinrichtung zum (manuellen oder automatischen) Regeln der Austrittstemperatur am Auslaß eines Ofens bzw. einer Stranggießvorrichtung eine selbständige Erfindung darstellt, die auch dort anwendbar ist, wo der Auslaß des Zwischenbehälters nicht gleichzeitig die Düse der Stranggießvorrichtung bildet. Das Stellglied ist zwar im vorliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel als ein solches zur Regelung der Heizwicklungen 25, 26 beschrieben, doch könnte gegebenenfalls auch eine Kühleinrichtung geregelt werden. Gegebenenfalls kann auch etwa eine im Auslaß- bzw. Düsenbereich vorgesehene Magnetwicklung dem Düsenmund ein statisches Magnetfeld aufprägen, um ein Abheben des Stranges von der Innenfläche der Dü- se zu erreichen.

Die Erfindung wurde an Hand der Zeichnung im allgemeinen unter Bezugnahme auf eine Horizontal-Stranggußanlage beschrieben, bei der aus der abwärts gerichteten Düse 15, 15a oder 115 austretende Strang in Horizontalrichtung umgelenkt wird. Es wurde aber bereits erwähnt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die Funktion des sogenannten Hottops über einzelnen Kokillen ausführen kann. Im Falle einer Vertikal-Stranggußanord- nung können am Ausgang der jeweiligen Düse 15, 15a oder 115 alle jenen Einrichtungen vorgesehen werden, die herkömmlich dort zur Führung des Stranges vorgesehen sind. Im Falle des Blechgießens können statt nur eines einzigen Transportbandes 18a auch zwei einander gegenüberliegende solche Bänder vorgesehen werden (auch bei Horizontalstrangguß), wodurch die Kühlung noch intensiviert und die Länge des Transportbandes 18a verkürzt werden kann. Bei Vertikal-Strangguß können solche zwei Transportbänder nach unten hin anfangs konvergieren, so daß das Blech beim Angießen mit Sicherheit am unteren Ende der Transportbänder erstarrt ist. Es mögen dann nach dem Angießen die beiden Transportbänder aus der konvergenten Lage in eine zueinander parallele Lage gebracht werden.

Die bei der Erfindung zur Anwendung kommende Dosierpumpe kann an sich jeden beliebigen Aufbau aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt - wie dargestellt - diese Pumpe mit einer vertikal in die Schmelze reichenden Welle auszustatten. Zwar könnten auch Saugpumpen, Kolbenpumpen etc. verwendet werden, doch ist die dargestellte Ausführung mit einer kontinuierlich arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Propellerpumpe am vorteilhaftesten. Bezugszeichenliste

1 Ofenkammer 1a Tiegel

2 Metallschmelze 2a Boden von 2

3 Kammer 4 Öffnung

5 Heizung 6 Leitung f. Schutzgas

7 Pumprohr 8 Dosierpumpe

9 Propellerflügel 10 Zwischenbehälter

11 Sensor 12 Vergleichsstufe

13 SOLL-Signalgeber 14 Ansteuerstufe

15 Auslaß 16 schräge Bodenfläche

17 gegossenes Produkt 18 Walze

18a Transportband 19 Überlauf kante

20 Wand 21 Öffnung

22 Sprühdüsen 23 Temperiereinrichtung

24 Temperatursensor 25 Vergleichsstufe

26 SOLL-Signalgeber 27 Öffnung

28 Pumprohr 29 Dichtungen

30 Beschickungseinlaß 31 Ansteuerstufe

32 Schmiermittelleitung 33 Nivelliereinrichtung

34 Einstellschrauben 35 Kurbelspindel

36 Füße 37 Palette 37 von 38

38 Hubschlitten 39 Schienen

40 Einsatz für Mehrfachstrangguß 41 Seitenwand

42 Form, Kokille 43 Verbindungsrohr

44 Angußbereich 45 Ziehvorrichtung

46 Ofendeckelplatte 47 Lagerblock

48 vertikale Streben 49 Deckplatte v. 10

50 Ansaugöffnungen 51 Niveaubestimmungsrohr

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gießvorrichtung mit wenigstens einem Zwischenbehälter (10) für eine Metallschmelze, einer Einrichtung (8, 11-14; 19-21) zum Einhalten eines wählbaren Niveaus (N) der Schmelze in dem Zwischenbehälter (10), und mit einer Düse (15; 115) zum Abgeben der Schmelze an eine formgebende Einrichtung (44) bzw. Form (42), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8, 11-14; 19-21) zum Einhalten des Niveaus (N) der Schmelze mindestens eine Dosierpumpe (8) in dem Zwischenbehälter (10) aufweist, welche zum Dosieren eine Einstellanordnung (11-14; 19-21) für ein wählbares Niveau (N) besitzt, und daß der Auslaß dieses Zwischenbehälters mit mindestens einer Düse (15; 115) jeweils zum Abgeben der Schmelze an die formgebende Einrichtung (44) bzw. Form (42) versehen ist.

2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (10) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt: a) er ist von einer Kammer eines Dosierofens (2, 3, 10) gebildet; b) er ist geschlossen, und weist eine Anordnung zur Unterbindung des Zutritts von Luft auf, gegebenenfalls eine Zufuhr (6) für ein Schutzgas; c) er ist mittels einer Bewegungseinrichtung (38), wie einem Wagen, einem Schlitten und/oder einer Hubeinrichtung, in mindestens einer Raumachse verstellbar.

3. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (8) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt: a) sie besitzt ein Pumprohr (7), welches bis zu einem Niveau in die Schmelze hinabreicht, das zwischen dem Bodenbereich (2A) einer vor dem Zwischenbehälter (10) gele- genen Kammer (2) und deren Schmelzenniveau (N) gelegen ist; b) die Welle der Dosierpumpe (8) ist innerhalb eines den Zwischenbehälter (10) durchsetzenden und das Pumprohr (7a) bildenden Rohres (28) gelagert;

4. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Düse (15) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt: a) sie ist als Schlitzdüse zum Abgeben eines blechartigen Stranges (17) ausgebildet; b) sie ist nach oben gerichtet und mit dem Pumprohr (28) kommunizierend verbunden, so daß mittels des durch die Niveausteuerung im Pumprohr sich einstellenden me- tallostatischen Druckes eine Form von unten befüllbar bzw ein nach oben gerichteter Strang erzeugbar ist; c) sie ist als selbständiger, vom Zwischenbehälter (10) Bauteil ausgebildet, der vorzugsweise mit einer Nivelliereinrichtung (33) zum Ausrichten und zur Lagefixierung des Düsenmundes versehen ist; d) ihr ist mindestens eine Temperiereinrichtung, z.B. mit einer Heizeinrichtung (25, 26), zugeordnet; e) sie weist einen, vorzugsweise induktiven, Sensor (24) für den Erstarrungszustand der Schmelze im Bereiche der Düse (15; 115) auf, daß der Sensor (24) bevorzugt Teil einer Regeleinrichtung (12a, 13a, 14a) mit einer Vergleichsstufe (12a) für den vom Sensor gelieferten IST-Wert mit einem SOLL-Wert ist, deren Stellglied von einer Heizeinrichtung (5, 25, 26), insbesondere wenigstens einer Heizeinrichtung (25, 26) im Bereiche der Düse (15; 115), gebildet ist, und daß vorzugsweise sowohl die schmelzeberührten Flächen des Zwischenbehälter (10), und/oder Einbauten in denselben, als auch die Düse (15; 115), wenigstens aber einer dieser Teile mit mindestens je einer Heizeinrichtung versehen ist, und daß die Regeleinrichtung (12a, 13a, 14a) als Kaskadenregelung ausgebildet ist, bei der zunächst mindestens eine der beiden Heizeinrichtungen, z.B. die (25, 26) an der Düse (15; 115), und dann die andere Heizeinrichtung, z.B. die für den Zwischenbehälter (10) ) oder das Pumprohr (7), geregelt wird.

5. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Zwischenbehälters (10) wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt: a) er ist an einen Verteiler für einen Mehrfachstrangguß angeschlossen; b) er ist mit einer Abgabeeinrichtung (32) für ein Schmiermittel, beispielsweise Graphit, nach innen versehen; c) an ihm ist mindestens eine Walze (18) zum Abziehen des Metallstranges (17), vorzugsweise wenigstens ein Paar solcher Walzen (18), insbesondere aber ein, im besonderen gekühltes, von einer Walze getriebenes Transportband (18a), vorgesehen; d) der Boden (16) des Auslasses (15; 115) der Zwischenbehälter (10) ist mindestens zum Teil gegen den Zwischenbehälter (10) hin geneigt, vorzugsweise unter einem Winkel (α) von maximal 20° und/ der unter einem Winkel (α) von mindestens 4°. _1?

6. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einhalten des Niveaus der Schmelze eine Überlaufkante (19) aufweist, deren Höhe das maximale Schmelzenniveau (N) bestimmt.

7. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (10) gegenüber seinem Einlaß (7) erweitert ist.

8. Auslaß (15; 115) für einen Zwischenbehälter (10), insbesondere eines Ofens (2, 3, 10), und/oder für eine Stranggießvorrichtung, insbesondere nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Auslaß (15; 115) eine

Temperier- (25, 26) und/oder eine Sensoreinrichtung (24, 24') Regeln der Austrittstemperatur zugeordnet ist.

9. Auslaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Sen- sors (24, 24') mit einer Vergleichsstufe (12a) für den Vergleich des vom Sensor (24, 24') gelieferten IST-Signals mit einem von einem Geber (13a) gelieferten SOLL-Signal verbunden ist, und daß am Ausgang der Vergleichsstufe (12a) eine Stellgliedanordnung (27, 14a) für die Regelung der Temperatur vorgesehen ist.