Die Erfindung betrifft eine Inversionsgießeinrichtung mit Kristallisator der einen im Boden angeordneten und mit einer Abdichtung versehenen schlitzförmigen Durchtritt zur Durchleitung eines Trägerbandes aufweist und der mit einer Schmelzenzuführung in Verbindung steht.
Beim Inversionsgießen wird ein ungekühltes, gereinigtes Metallprofil niedrigen Wärmeinhaltes durch in einem Schmelzbehälter befindliche Metallschmelze geführt. Bei dem Kontakt des Metalldrahtes oder Metallstranges kristallisiert die Metallschmelze an dem relativ kühlen Metallprofil an. Die Ankristallisationsdicke ist abhängig von der Länge der Kontaktzeit sowie den Temperaturen des Metallprofils und der Metallschmelze.
Aus der Schrift US 3466186 ist eine Inversionsgießeinrichtung bekannt, bei der ein Draht durch einen mit Schmelze gefüllten Behälter hindurchgezogen wird. Der Behälter besitzt im Bodenbereich einen abdichtbaren Durchtritt. Die Zufuhr der Schmelze zum Behälter ist in der Nähe des Badspiegels vorgesehen. In einer besonderen ausführungsform wird der zum Ankristallisieren vorgesehene Draht von einer Hülse umgeben, die im Bodenbereich des Schmelzenbehälters Durchtritte aufweist, durch die Flüssigmetall dem Draht zugeführt wird. Weiterhin ist aus der EP 0 311 602 B1 ein Verfahren zum Erzeugen von dünnen Metallsträngen bekannt, bei dem ebenfalls durch den Boden eines Schmelzbehälters das Trägerband in vertikaler Richtung nach oben durch die Flüssigschmelze gezogen wird.
In beiden Schriften wird der Draht oder das Band durch das ruhende Bad der Metallschmelze geführt. Bei dem Kontakt des Trägerelementes und der Schmelze bildet sich ein unregelmaßiges und von außen nicht beeinflußbares Strömungsprofil aus. In Abhängigkeit dieses ungünstigen Strömungsprofils kommt es zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung, insbesondere beim Inversionsgießen von Bändern.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Kristallisationseinrichtung für maßgenaue Bänder zu schaffen, bei der zur Erreichung einer konstanten Anwachsrate des Metalles die Relativgeschwindigkeit des Stranges und des Flüssigstahls in Strangnähe klein ist und bei der der im Kristallisator befindliche Flüssigstahl eine gleichmäßige Temperaturverteilung aufweist.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen aufgezeigt.
Die erfindungsgemäße Inversionsgießeinrichtung weist einen Kristallisator auf, bei dem eine in das Gefäß in Bodennähe horizontal umgreifende Vorlage vorgesehen ist. Von der Vorlage führen Düsen zum Gefäßinnenraum. Die Düsenmündungen sind dabei so angeordnet, daß die ausströmende Schmelze in einem flachen Winkel in Bandabzugsrichtung auf das Trägerband auftrifft. Durch das aus den Düsen strömende Flüssigmetall bildet sich ein Geschwindigkeitsprofil, das so eingestellt werden kann, daß die Flüssigkeit die gleiche Geschwindigkeit wie das Trägerband aufweist. Stromabwärts wird die Badbewegung in Nähe des Trägerbandes nicht mehr durch das aus den Düsen ausströmende Metall, sondern durch das Trägerband selber bewegt.
Das mit gleicher Geschwindigkeit wie das Trägerband sich bewegende Flüssigmetall hat die Möglichkeit, bei einer Relativgeschwindigkeit von nahe zu 0 an zu kristallisieren.
Durch das gezielte Zuführen der Metallschmelze über Düsen wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Schmelze erreicht. Durch diese sichere Temperaturführung werden Beschädigungen, insbesondere ein Aufschmelzen des Trägerbandes vermieden.
Das Vermeiden einer Relativgeschwindigkit und das gleichmäßige Verteilen der Temperatur führen zu einem konstanten Anwachsen der Dicke des Trägerbandes über seine Breite.
Der vorgeschlagene Kristallisator weist geometrisch einfache Formen auf und ist durch seine den Strömungsverhältnissen des Flüssigmetalls angepaßte Form verschleißarm.
Die Düsen sind schlitzförmig oder rohrförmig ausgebildet und so geführt, daß der Neigungswinkel zwischen ihnen und dem Trägerband kleiner 30° beträgt. Die Wahl des Neigungswinkels und die vorgeschlagenen Formen lassen ein stabiles Feuerfestgebilde entstehen, das ausreichend Durchtrittsraum besitzt, so daß keine Behinderung des Metallstromes eintritt.
Bei den schlitzförmigen Düsen wird ein Dicken-/Längenverhältnis von 1/10 bis 1/30, bei den rohrförmigen Düsen ein Durchmesser von 20 bis 40 mm vorgeschlagen. Beide Düsenformen ermöglichen es, ein homogenes Strömungsprofil der Schmelze auf dem Trägerband zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorlage in Form einer Hülse ausgebildet, die durch ein Schild vom Trägerband getrennt ist. Im Fußbereich wie auch im Kopfbereich sind Übertritte vorgesehen. Durch die Anordnung der Schilde ist durch den zwischen dem Trägerband und dem Schild entstehenden Kanal eine besonders exakte Führung der Schmelze möglich. Durch den Übertritt im Kopfbereich der Schilde hat das Metall die Möglichkeit, überzuströmen und mit dem neu zugeführten Metall sich zu vermischen. Hierdurch wird in besonderer Weise sowohl die Temperatur wie auch die Qualität des Flüssigmetalls eingestellt.
Durch Anordnung von Elementen zur Einstellung der Temperatur in den Schilden ist es möglich, exakt eine vorgebbare und gewünschte Temperatur zu fahren.
Weiterhin wird vorgeschlagen, in den Außenwänden des Kristallisatorgefäßes zur Erhöhung der Stromungsgeschwindigkeit elektrisch gespeiste Spulen einzusetzen.
Konstante Verhältnisse werden darüber hinaus noch erreicht durch den Einsatz einer Gießspiegelregelung. In einfacher Weise läßt sich dies erreichen durch Mischschmelzenzufuhr von der Pfanne über einen Einfüllstutzen zur Vorlage des Kristallisators. Durch die Anordnung des Zufuhrtrichters und dem Gefäßinnenraum in Form der kommunizierenden Röhren wird mit einfachen Mitteln erreicht, von außen auf den Gießspiegel Einfluß zu nehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gefäßinnenraum den Strömungsverhältnissen angepaßt, und zwar in der Weise, daß insbesondere die Schilde in Abzugsrichtung des Trägerbandes im Bereich der Schildköpfe einen größeren Abstand aufweisen. Insgesamt ist das Trägerband dabei von den Außenwandungen bzw. Schilden soweit beabstandet, daß die Strömung der Schmelze nicht behindert wird. Der Abstand beträgt hier in Abhängigkeit von Bandgröße und -geschwindigkeit etwa 20 bis 80 mm.
Das Kristallisatorgefäß ist dabei so aufgebaut, daß die einzelnen Gefäßteile aus Bauteilen besteht, die sich vorfertigen und vor Ort leicht wechseln lassen. Da die Vorlage die Teile mit der höchsten Verschleißanfälligkeit besitzen, ist insbesondere oberhalb der Vorlagendecke ein horizontaler Trennschnitt vorgesehen. Die einzelnen Bauteile lassen sich durch am metallischen Mantel des Gefäßes vorgesehenen Klemmeinrichtungen lösen und dichtschließend wieder verbinden.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die
Die Figur 1 zeigt ein Gefäß 11, durch das ein Trägerband T, welches am Gefäßboden eintritt, geführt wird. Das Trägerband T befindet sich auf einer unter dem Gefäß 11 angeordneten Bandrolle 62, die auf einem Ständer 61 gelagert ist, und wird durch eine oberhalb des Gefäßes 11 vorgesehenen Abzugsrolle 63 gefördert.
Das Gefäß 11 ist in seinem unteren Bereich von einer Vorlage 21 umgeben, welche schmelzenzuführseitig einen Einfüllstutzen 27 und schmelzenabfuhrseitig einen Notstopfen 54 aufweist. Oberhalb des Einfüllstutzen 27 ist eine Zufuhrpfanne 51 positionierbar, die ein Tauchrohr 52 aufweist, das in die Mündung des Einfüllstutzens 27 eintauchbar ist.Im Bereich des Gefäßes 11 weist die Vorlage 21 in der Figur skizzenhaft dargestellte schlitzförmige Düsen 24 auf. Die Schmelze ist mit S bezeichnet.
In der Figur 2 im oberen Teil ist ein Längsschnitt durch das Gefäß 11 dargestellt, durch das ein Trägerband T durch eine Schmelze S geführt wird. Das Gefäß 11 besitzt einen Mantel 15, der mit einer Feuerfestauskleidung 16 versehen ist.
Das Gefäß 11 weist dabei Trennschnitte 41 auf. An der Außenseite des Gefäßes sind im Bereich der Trennschnitte 41 Klemmelemente 42 vorgesehen, die die einzelnen Gefäßteile 19 aneinanderfügen.
Im Gefäßboden 12 ist ein Durchtritt 13 vorgesehen, der eine Abdichtung 14 aufweist.
Der untere Teil des Gefäßes 11 ist als Vorlage 21 ausgebildet, die Düsen 23 aufweist, deren Mündung 26 mit dem Gefäßinnenraum 17 in Verbindung steht. Auf der rechten Seite des Längsschnitts sind die Düsen 23 als schlitzförmige Düsen 24 und auf der linken Seite als rohrförmige Düsen 25 aufgestaltet. Der Neigungswinkel der Düsen 23 ist <30 °.
Durch die Vorlage 21 ist der Schnitt BB gelegt, der im unteren Teil der Figur 2 als Draufsicht dargestellt ist.
Vom hier nicht weiter dargestellten Einfüllstutzen strömt Schmelze in die ringförmige Vorlage 21, über die Schmelze zum im Zentrum des Gefäßes 11 sich befindenen Trägerbandes T gelangen kann. In Notfällen kann die sich im Gefäß und im Einfüllstutzen befindliche Schmelze über einen nur angedeuteten Auslaß abgelassen werden.
Die in der Feuerfestauskleidung 16, welche von einem metallischen Mantel 15 umhüllt ist, vorgesehene Vorlage 21 ist ringförmig ausgestaltet. Auf der rechten Seite der Draufsicht ist die Düse 23 als schlitzförmige Düse 24 ausgebildet. Aus stabilitätsgründen kann die Düse 24 durch Stützwände 28 unterbrochen sein.
Auf der linken Seite der Draufsicht wird die Düse 23 durch rohrförmige Düsen 25 gebildet. Im oberen Teil der linken Seite sind die einzelnen rohrförmigen Düsen 25 an eine parallel zum Gefäßinnenraum 17 geführten Vorlage verbunden, im unteren Bereich ist eine zentrale Vorlage vorgesehen. Die in der Draufsicht dargestellten Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des flüssigen Metalls. Die strichpunktierten Pfeile gelten für den Fall, daß eine Notpfanne angeschlossen ist und der Kristallisator entleert werden soll.
Der Kristallisator kann von einer Seite oder aber auch von zwei Seiten mit Schmelze gefüllt werden.
Die Figur 3 zeigt ein Gefäß 11 mit einer Feuerfestauskleidung 16, die von einem Mantel 15 umhüllt ist. Im Gefäßinnenraum 17 sind Schilde 31 vorgesehen. die so angeordnet sind, daß eine hülsenförmige Vorlage 22 vorliegt. Die Schilde 31 weisen dabei eine Größe auf, daß bei mit Schmelze S gefülltem Gefäß diese bei einem Überlauf 32 überströmen kann.
Auf der linken Seite des Bildes weist der Schild 31 einen sich konisch verjüngenden Querschnitt auf, so daß die mit dem Trägerband 15 strömende Schmelze keine Behinderung erfährt.
Weiterhin sind in den Schilden 31 Elemente 33 zur Regelung der Temperatur vorgesehen, so können hier beispielsweise meanderförmig angeordnete Kühlrohrschlangen eingebracht werden, durch die ein Kühl- oder Heizmittel führbar ist.
In der vorliegenden Figur 3 sind in der Feuerfestauskleidung 16 parallel zu den Schilden 31 Spulen 34 vorgesehen, durch die auf die Strömung der Schmelze S Einfluß genommen werden kann.
Weiterhin zeigt die Figur 3 den Neigungswinkel der Düsen 23, die einen Durchmesser D besitzen. Die Dicke des Trägerbandes T ist mit d bezeichnet. Der Abstand des Trägerbandes zu den einzelnen Schilden 31 ist mit B bezeichnet.
Im Gefäßboden 12 ist der Durchtritt 13 vorgesehen, der durch eine Abdichtung 14 ein Auslaufen der Schmelze S aus dem Gefäß 11 verhindert.