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WO2009092360A1 - Zuführeinrichtung für eine metallschmelze - Google Patents

Zuführeinrichtung für eine metallschmelze Download PDF

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Publication number
WO2009092360A1
WO2009092360A1 PCT/DE2009/000070 DE2009000070W WO2009092360A1 WO 2009092360 A1 WO2009092360 A1 WO 2009092360A1 DE 2009000070 W DE2009000070 W DE 2009000070W WO 2009092360 A1 WO2009092360 A1 WO 2009092360A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
feeding device
melt
outlet opening
pivot axis
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2009/000070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pawel Rucki
Heinz Palkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Clausthal
Original Assignee
Technische Universitaet Clausthal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Clausthal filed Critical Technische Universitaet Clausthal
Publication of WO2009092360A1 publication Critical patent/WO2009092360A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/04—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like tiltable

Definitions

  • the invention relates to a feeding device for a molten metal with a melt receiving, an outlet opening having crucible, which is designed as a pivotable about a particular horizontal pivot axis arranged tilting block and having an outlet opening opposite wall surface or bottom surface, which at least partially a convex shape with a Having the distance of the pivot axis of the wall surface and / or bottom surface corresponding radius.
  • DSC direct strip casting
  • the 8-15 mm thick strip passes through a heat compensation / secondary cooling zone, so that then a multi-stage, for example three-stage inline hot rolling can be carried out at the temperatures which are suitable for adjusting material properties.
  • the formation of the top surface of the cast strip depends significantly on the gas atmosphere set in the area of the casting machine.
  • DE 196 36 699 C2 describes a strip casting plant, in particular for the casting of metallic strips, which have a thickness of up to 10 mm.
  • a flexible support member is provided, which is particularly stretched between casting and a subsequent conveyor. The flexible support element absorbs the vertical forces caused by gravity.
  • a casting plant for the casting of particular molten steel is described in DE 34 23 834 C2. From a reservoir of liquid steel passes through a nozzle on an endless circulating, cooled and supported by rollers belt. The solidified strip is guided by conveyors of a subsequent plant for further processing, in particular rolling.
  • US Pat. No. 5,251,687 discloses a strip casting installation in which a flexible guiding and supporting element is arranged for the solidified strip. However, this is only for cooling and is thus not adjustable in its length and intended as a mass storage for the tape.
  • DE 41 16 998 A1 relates to a method for casting light metal parts of magnesium, in which the metal is melted under exclusion of air, conveyed into a mold and cured there. It is provided that the molten metal in G confuseformunterteil, this upstream casting furnace and a separate melting furnace by siphon-like, each with their open ends projecting into the melt connecting lines tion at the same mirror level kept close to the mold inlet and by means of the casting furnace supplied overpressure under shut-off the smelting furnace line is conveyed into the lower casting mold and the actual casting mold.
  • pouring furnace and casting mold can be connected via a pouring tube which opens out of the casting furnace and opens into the mold riser from below.
  • the casting furnace may have a pressure feed line, in the pressurization of which the melt can be conveyed with the shut-off of the siphon line into the casting mold, wherein the inlet of the siphon line in the melting furnace can be shut off with a pressure-loaded valve. Because of the high tendency of the melt to oxidize, it is also expedient if the melt levels in the melting furnace and the casting furnace have a protective gas covering which consists of SF 6 and / or CO 2 .
  • the quality of the metal layer depends especially on the DCS process from the feeder.
  • a feed device may have the shape of a groove.
  • the flow of molten metal in the channel can be considered fluidically as a channel flow, so that the local flow velocity is influenced by the distance to the walls of the channel.
  • the flow rate is further influenced by small bumps in the channel and by turbulence. These disturbances are further transmitted to the belt and thus the belt forming. For this reason, a homogeneous mass flow can not be achieved in practice, so that the strip thickness over the width of the metal layer also have an uneven distribution.
  • a feeding device known as the Single Beit Caster is already part of the state of the art.
  • the melt is continuous by means of a VerdrDeutscherstempels displaced from a crucible and poured in a constant flow of melt on a circulating, cooled from below casting tape.
  • the displacer makes it possible to achieve a precisely defined metal mass flow.
  • the volume displaced by the punch and fed to the casting belt depends linearly on the movement of the punch in the die, so that comparatively simple control of the mass flow by the punch movement can take place.
  • a disadvantage of this feeding proves to be the inhomogeneous temperature distribution on the displacer, which transfers to the melt. Furthermore, the method requires an energy-consuming heating of the displacer, which also causes a high maintenance effort. Furthermore, there is a high consumption of inert gas through the gassing of the punch and the leakage of the feeder. The process-related Schmelzerest that remains in the crucible, resulting in a considerable effort in the emptying and cleaning of the crucible after casting.
  • the melt can be poured from a crucible into a container whose level is monitored, so as to regulate the further supply of melt through an actuator of the crucible.
  • Generic casting devices with sections which are concentric with respect to the pivot axis are also known, for example, from DE 375332 C, DE 196 18 843 B4, DE 1 458 093 B, DE 742183 C and DE 480 831 C.
  • the invention is based on the object to provide a feeding device for a molten metal, through which a well-defined metal mass flow can be achieved with little effort.
  • the control effort as well as the design effort for the preparation of the feeder and the maintenance and service costs should be substantially reduced.
  • the invention is based on the object to provide an improved, equipped with such a feeder belt casting.
  • the first object is achieved with a feeding device according to the features of claim 1.
  • the further embodiment of the feeding device can be found in the dependent claims 2 to 10.
  • a feed device in which the outlet opening coincides, at least in sections, with the pivot axis.
  • the invention is based on the finding that with an increase in the pivoting angle, the corresponding outflowing melt volume likewise increases in the same way if the melt is delimited during the entire emptying of the tilting mirror by a wall surface or bottom surface which in cross-section is a circular sector equivalent.
  • the center coincides with the pivot axis of the pivoting movement, which, of course, does not have to be embodied as a pivot axis that is inherently available.
  • Two in the axial direction on both sides of the convex shape of the tilting mirror arranged wall surfaces are arranged in parallel, so as to ensure the linear discharge speed.
  • the entire bottom surface is formed by the convex shape.
  • a particularly advantageous embodiment of the feeding device is also achieved in that the molding is designed as a cutout or sector of a hollow cylinder.
  • a simple tilting bolt can already be formed by such a section of the hollow cylinder.
  • the crucible has a basic shape with a bottom surface formed by the convex shape. has.
  • the crucible is also suitable for use in devices known per se in connection with commercially available receptacles.
  • the outlet opening can be of any desired design and closable with a closing device, for example an automatically opening flap, wherein a lower outlet edge delimiting the outlet opening is arranged no higher than the plane defined by the pivot axis parallel to the liquid level with respect to the liquid level of the melt.
  • the crucible is gas-tight and closable. In particular, therefore, when casting the melt, only a single opening defined by the outlet opening relative to the environment is present.
  • the crucible has at least one partition which divides the crucible volume into segments, from which the melt emerges as a separate melt flow, which is parallel with respect to the pivot axis.
  • undesirable channel effects ie a flow velocity reduced in the vicinity of the lateral wall surfaces, are compensated and thus deviating mass or volumetric flows are avoided.
  • at least one partition can be used to fill several molds at the same time.
  • At least one partition is arranged in a plane perpendicular to the pivot axis, wherein the number of partitions, which may also differ from each other in terms of their shape, dimensions or orientation, to the respective requirements can be adjusted as needed.
  • the partitions can also be arranged detachably or additionally also fixable in different positions in the crucible.
  • At least one partition wall is arranged in a plane perpendicular to the Seh wen k- axis inclined plane so as to realize a plurality of divergent melt streams in particular as mass flows, as for example in complicated Castings with multiple, different diameter channels may be required.
  • At least one partition wall extends from the curvature to the outlet opening.
  • At least one dividing wall is arranged such that in a rest position. tion, in which the liquid level of the melt is substantially below the outlet opening, an exchange of the melt between the segments is possible, while in a working position in which the liquid level of the melt reaches at least the outlet opening, an exchange of the melt between the segments is excluded.
  • the melt is distributed in the rest position by the unimpeded compensation automatically on all limited by the partition segments.
  • a further melt can be added and a homogeneous mixture produced by means of a stirrer. The replacement of the melt between the segments is thus prevented only during the casting.
  • the segments are preferably designed so that at least one partition is delimited by a spatial diagonal between the curvature and the wall surface having the outlet opening, wherein the partition at least slightly protrudes from the level of the pivot axis and also subdivides a drainage surface to the outlet edge.
  • the second-mentioned object of providing a strip casting device with a coolable casting belt is achieved in that the crucible is designed as a tilting crucible arranged pivotably about an in particular horizontal pivot axis and a wall surface lying opposite the outlet opening and / or bottom surface, which at least partially has a convex shape with a constant, the distance of the pivot axis of the wall surface and / or bottom surface corresponding radius.
  • This belt casting device thereby enables a constant outflow speed of the melt with a constant angle change of the tilting mirror during the pivoting movement.
  • each casting must be poured under defined conditions. These conditions include, among other things, the mold fill rate.
  • the mold fill rate of each casting is independent of the casting size and can be controlled with the proposed tilting die. This ensures constant and stable casting conditions.
  • the invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in
  • FIG. 1 shows a feeding device according to the invention with a tilting pot in a perspective view.
  • FIG. 2 shows a side view of the tilting bolt shown in FIG. 1 in a plurality of working positions pivoted about a pivot axis;
  • FIG. 3 shows a perspective view of the tilting mirror shown in FIG. 1 with four parallel partitions
  • FIG. 4 is a side view of the tilting mirror shown in FIG. 3; FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the tilting mirror shown in Figure 1 with two mutually inclined partitions.
  • Fig. 6 in a side view of two basic forms of further embodiments of a tilting mirror.
  • a first feeder 1 according to the invention is shown in more detail with reference to Figures 1 and 2, which show a tilting pot 2 in a perspective view and in a side view in several working positions.
  • the tilting block 2 has an angular basic shape and is pivotable about a horizontal pivot axis 3, wherein the pivot axis 3 at the same time limits an outlet opening 4.
  • the outlet opening 4 opposite a bottom surface 5 is formed by a convex shape 6 with a radius R, which corresponds to the distance of the pivot axis 3 of the bottom surface 5.
  • This construction of the tilting mirror 2 allows for a constant angular change of the tilting mirror 2, a constant outlet velocity of the melt during the pivoting movement.
  • the radius R simultaneously determines the constant length of the liquid level 7 of the melt, as can be seen in particular in FIG.
  • the tilting block 2 thus created is characterized by a simple design, high reliability and reliability and also offers the possibility of a gas-tight closability. Furthermore, the melt can be easily mixed. In addition, the tilting pot 2 can be completely emptied.
  • the tilting crucible 2 thus created is dimensioned such that an angle change by 1 ° leads to a discharge of 0.4 l melt, whereby a volume flow is reached from 100 to 250 cm 3 / s at an angular velocity of the tilting mirror 2 between 0.2 and 0.7 7s.
  • FIGS. 3 and 4 A modification of the tilting mirror 2 is shown in a perspective view in FIGS. 3 and 4 and in a side view.
  • the tilting pot 2 is equipped with four parallel partitions 8, which divide the crucible volume into five segments. All partitions are also arranged perpendicular to the pivot axis 3.
  • the liquid level 7 of the melt In a rest position shown in Figure 4, the liquid level 7 of the melt is substantially below the outlet opening 4. An exchange of the melt between the segments is made possible in this position above the partitions 8 on the left side of the drawing.
  • the liquid level 7 of the melt reaches at least the outlet opening 4, wherein at the same time an exchange of the melt between the segments is excluded.
  • the tilting pot 2 Shortly before pouring the tilting pot 2 is tilted by a few degrees, so that the melt evenly between see the partition walls 8 distributed. During casting, the same amount of melt emerges from each segment. At the same time the possibility is created to stir the melt in the rest position or to move the melt in any other way.
  • the tilting block 2 is equipped with two mutually inclined partitions 8, 9, wherein the first partition wall 8 is arranged in a plane perpendicular to the pivot axis 3 and the second partition wall 9 is arranged in a plane perpendicular to the plane 3 inclined plane.
  • the partitions 8, 9 it is possible to control two melt streams separately from each other, ie in particular to realize different volume flows.
  • a constant melt flow while the speed of the emerging from the second segment melt flow increases linearly due to the inclination of the partition wall 9.
  • Such requirements may arise with complicated castings which require casting through multiple channels of different cross-sectional area.
  • a targeted uneven distribution of the amounts of melt can be adjusted to realize targeted geometric variations across the width and - in the case of adjustable dividing walls 8, 9 - also the length.
  • FIG. 6 shows two further embodiments of a tilting seal 10 and of another tilting seal 11 with a bottom surface 5 which is extended beyond the pivot axis 3 in the direction of the left-hand side.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bandgießeinrichtung und eine Zuführeinrichtung (1) für eine Metallschmelze mit einem die Schmelze aufnehmenden, eine Auslassöffnung aufweisenden Kipptiegel (2). Der Auslassöffnung (4) gegenüberliegend ist eine Bodenfläche (5) durch eine konvexe Ausformung (6) mit einem Radius (R) gebildet, welcher dem Abstand der Schwenkachse (3) von der Bodenfläche (5) entspricht. Dadurch, dass die Auslassöffnung (4) zumindest abschnittsweise mit der Schwenkachse (3) übereinstimmt führt eine konstante Winkeländerung des Kipptiegels (2) zu einer konstanten Auslaufgeschwindigkeit der Schmelze während der Schwenkbewegung.

Description

ZUFÜHREIWRICHTUNG FÜR EINE METALLSCHMELZE
Die Erfindung betrifft eine Zuführeinrichtung für eine Metallschmelze mit einem die Schmelze aufnehmenden, eine Auslassöffnung aufweisenden Tiegel, der als ein um eine insbesondere horizontale Schwenkachse schwenkbeweglich angeordneter Kipptiegel ausgeführt ist und eine der Auslassöffnung gegenüberliegende Wandfläche oder Bodenfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise eine konvexe Ausformung mit einem dem Abstand der Schwenkachse von der Wandfläche und/oder Bodenfläche entsprechenden Radius aufweist.
Bei einem in der Praxis bereits bekannten, als Direct-Strip-Casting (DSC) bezeichneten Verfahren, welches derzeitig Gegenstand von Entwicklungsarbeit ist, wird das flüssige Metall mittels der Zuführeinrichtung auf ein umlaufendes von unten mit Wasser gekühltes Gießband aus Stahl gegossen.
Nach der Erstarrung der Metallschicht durchläuft das 8-15 mm dicke Band eine Wärmeaus- gleichs-/Sekundärkühlzone, sodass anschließend ein mehrstufiges, beispielsweise dreistufiges In-Iine-Warmwalzen bei den Temperaturen erfolgen kann, die für die Einstellung von Werkstoffeigenschaften geeignet sind.
Einer der wesentlichen Vorzüge dieser Bandgießtechnologie liegt in den geringeren Investiti- ons- und Produktionskosten, die sich aus dem kompakten Anlagendesign bei gleichzeitig hoher Produktivität ergeben. Um eine Oxydation des heißen Metalls zu vermeiden, ist der gesamte Bereich von der Stahlaufgabe bis hin zum Warmwalzen eingekapselt, sodass eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden kann.
Die Ausbildung der Oberseitenoberfläche des gegossenen Bandes hängt erheblich von der eingestellten Gasatmosphäre im Bereich der Gießmaschine ab.
Die DE 196 36 699 C2 beschreibt eine Bandgießanlage, insbesondere für das Vergießen von metallischen Bändern, die eine Dicke von bis zu 10 mm aufweisen. In einer an die Gieß- anläge anschließenden Anordnung ist ein flexibles Stützelement vorgesehen, das insbesondere zwischen Gießanlage und einer nachfolgenden Fördereinrichtung gespannt ist. Durch das flexible Stützelement werden die durch die Schwerkraft hervorgerufenen Vertikalkräfte aufgenommen.
Eine Gießanlage für das Vergießen von insbesondere Stahlschmelzen ist in der DE 34 23 834 C2 beschrieben. Aus einem Vorratsbehälter gelangt der flüssige Stahl durch eine Düse auf ein endlos umlaufendes, gekühltes und durch Rollen gestütztes Band. Das erstarrte Band wird durch Fördereinrichtungen einer nachfolgenden Anlage zur Weiterverarbeitung, insbesondere Walzung, geführt.
Aus der US 5,251,687 ist eine Bandgießanlage zu entnehmen, bei der für das erstarrte Band ein flexibles Führ- und Stützelement angeordnet ist. Dieses dient allerdings nur der Kühlung und ist in seiner Länge somit auch nicht verstellbar und als Massenspeicher für das Band gedacht.
Aus der Schrift DE 32 27 132 A1 ist es bekannt, einen aus einer Zumessdüse austretenden Metallstrom in einen Schutzmantel aus inertem Gas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, einzuhüllen, um Luft von der Nähe der Metallschmelze fernzuhalten. Dieses unter Druck stehende inerte Gas schirmt den aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff ab und ver- hindert dadurch eine Reoxidierung des freiliegenden Metallschmelzen-Miniskus.
Beim Bandgießen, wie es etwa aus der Schrift DE 38 10 302 A1 bekannt ist, wird das Flüssigmetall auf ein gekühltes Endlosband aufgegeben und die freie Oberfläche des Bandstrangs kühlt während seines Transports auf dem Förderband ab, sodass im vorderen Be- reich in Düsennähe die freie Oberfläche hoch flüssig ist und danach durch Abkühlung erstarrt. Die DE 10 201 592 A1 befasst sich mit den spezifischen Anforderungen zur Verbesserung der erforderlichen Produktivität und der thermisch-mechanischen Verarbeitung in der Herstellung von hochreinen Flachprodukten auf Magnesiumbasis.
Die DE 41 16 998 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Leichtmetallteilen aus Magnesium, bei dem das Metall unter Luftabschluss aufgeschmolzen, in eine Gießform gefördert und dort ausgehärtet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Metallschmelze im Gießformunterteil, einem diesen vorgeschalteten Gießofen und einem gesonderten Schmelzofen mittels syphonähnlicher, jeweils mit ihren offenen Enden in die Schmelze ragenden Verbin- dungsleitungen auf gleichem Spiegelniveau dicht unterhalb des Gießformeinlaufs gehalten und mittels eines dem Gießofen zugeführten Überdrucks unter Absperrung der Schmelzofenleitung in das Gießformunterteil und die eigentliche Gießform gefördert wird. Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, nach einer Füllung der Gießform die Oberflächenspiegel der Schmelze im Schmelzofen, im Gießofen und im Gießrohr unterhalb der Gießform auf glei- chem Niveau zu halten und zwar jeweils dicht unterhalb des Einlaufs in die Gießform, um damit beim jeweiligen Nachfüllen der Gießform eine möglichst geringe Bewegung des geschmolzenen Materials sicherzustellen. Gießofen und Gießform können über ein nach oben aus dem Gießofen ausmündendes und von unten in das Kokillensteigrohr einmündendes Gießrohr in Verbindung stehen. Ferner kann der Gießofen eine Druckzuleitung aufweisen, bei deren Druckbeaufschlagung die Schmelze unter Absperrung der Syphonleitung in die Gießform förderbar ist, wobei der Einlass der Syphonleitung im Schmelzofen mit einem druckbeaufschlagten Ventil absperrbar ist. Wegen der hohen Oxidationsneigung der Schmelze ist es ferner zweckmäßig, wenn die Schmelzespiegel im Schmelzofen und Gießofen eine Schutzgasabdeckung aufweisen, die aus SF6 und/oder CO2 besteht.
Die Qualität der Metallschicht hängt besonders beim DCS-Verfahren von der Zuführeinrichtung ab. Beispielsweise kann eine solche Zuführeinrichtung die Form einer Rinne aufweisen. Der Fluss der Metallschmelze in der Rinne kann strömungstechnisch als Kanalströmung betrachtet werden, sodass die lokale Fließgeschwindigkeit durch die Entfernung zu den Wän- den der Rinne beeinflusst wird. Die Fließgeschwindigkeit wird weiterhin durch kleine Unebenheiten in der Rinne sowie durch Turbulenzen beeinflusst. Diese Störungen werden weiter auf den Gurt und somit die Bandformung übertragen. Ein homogener Massestrom kann aus diesem Grunde in der Praxis nicht erreicht werden, sodass auch die Banddicke über die Breite der Metallschicht eine ungleichmäßige Verteilung aufweisen.
Weiterhin zählt auch bereits eine als Single BeIt Caster bekannte Zuführeinrichtung zum Stand der Technik. Dabei wird die Schmelze mittels eines Verdrängerstempels kontinuierlich aus einem Tiegel verdrängt und in einem konstanten Schmelzefluss auf ein umlaufendes, von unten gekühltes Gießband gegossen. Durch den Verdrängerstempel wird ein genau definierter Metallmassestrom erreicht. Insbesondere hängt das von dem Stempel verdrängte und dem Gießband zugeführte Volumen linear von der Bewegung des Stempels in dem Tie- gel ab, sodass eine vergleichsweise einfache Steuerung des Massestroms durch die Stempelbewegung erfolgen kann.
Als nachteilig erweist sich bei dieser Zuführeinrichtung die inhomogene Temperaturverteilung auf dem Verdrängerstempel, welche sich auf die Schmelze überträgt. Weiterhin erfor- dert das Verfahren eine energieaufwändige Erwärmung des Verdrängerstempels, die zudem einen hohen Wartungsaufwand verursacht. Weiterhin ergibt sich ein hoher Verbrauch an Schutzgas durch das Begasen des Stempels und der Undichtigkeit der Zuführeinrichtung. Der prozessbedingte Schmelzerest, der im Tiegel verbleibt, führt zu einem erheblichen Aufwand bei der Entleerung und Säuberung des Tiegels nach dem Gießen.
Aus dem Stand der Technik ist auch bereits eine Vielzahl weiterer Vorschläge zur Erzielung eines konstanten Massenstroms bekannt geworden. So kann beispielsweise die Schmelze aus einem Tiegel in einen Behälter gegossen werden, dessen Füllstand überwacht wird, um so die weitere Schmelzezufuhr durch ein Stellglied des Tiegels zu regeln.
Weiterhin ist auch bereits eine Füllstandsregelung vorgeschlagen worden, bei der die Gießgeschwindigkeit zwischen zwei Verteilern durch Messung mit Lastzellen und unter Berechnung der notwendigen Kokillenbandgeschwindigkeit geregelt wird. Bei stationärem Betrieb wird der Füllstand in der Gießmaschine gemessen und durch Steuerung der Gieß- und Ab- Zugsgeschwindigkeit geregelt.
Außerdem ist schon angeregt worden, die Schmelze zunächst in eine Vorkammer zu füllen und dann durch Anlegen eines Unterdrucks in eine mit der ersten Kammer kommunizierende zweite Kammer zu heben. Aus dieser zweiten Kammer fließt die Schmelze über eine schräg gestellte Düse auf das Gießband. Der Druck am Düsenausgang ergibt sich bei diesem System aus der Höhendifferenz zwischen dem Niveau des Gießbands und der Füllhöhe in der Vorkammer.
Gattungsgemäße Gießvorrichtungen mit bezogen auf die Schwenkachse abschnittsweise konzentrischen Ausformungen sind beispielsweise auch aus der DE 375332 C, der DE 196 18 843 B4, der DE 1 458 093 B, der DE 742183 C sowie der DE 480 831 C bekannt. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Zuführeinrichtung für eine Metallschmelze zu schaffen, durch die ein genau definierter Metallmassestrom mit geringem Aufwand erreicht werden kann. Insbesondere soll der Steuerungsaufwand ebenso wie der konstruktive Aufwand zur Herstellung der Zuführeinrichtung sowie der Wartungs- und Serviceaufwand wesentlich verringert werden. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte, mit einer solchen Zuführeinrichtung ausgestattete Bandgießeinrichtung zu schaffen.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zuführeinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Zuführeinrichtung ist den Unteransprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Zuführeinrichtung vorgesehen, bei welcher die Auslassöffnung zumindest abschnittsweise mit der Schwenkachse übereinstimmt. Hierdurch wird das jeweils bei einer Winkeländerung des Kipptiegels ausfließende Schmelzevolumen in einfacher Weise bestimmbar und mit einem geringen Aufwand beim Gießen der Schmelze ein von dem Schwenkwinkel des Kipptiegels linear abhängiger Masse- bzw. Volumenstrom erreicht, sodass die Steuerung des Schmelzestroms in einfacher Weise durch die Änderung der Winkelposition des Kipptiegels erfolgen kann. Die Erfindung geht dabei von der Erkennt- nis aus, dass bei einer Zunahme des Schwenkwinkels das dementsprechend ausfließende Schmelzevolumen dann ebenfalls in gleicher Weise zunimmt, wenn die Schmelze während der gesamten Entleerung des Kipptiegels von einer Wandfläche oder Bodenfläche begrenzt ist, die im Querschnitt einem Kreissektor entspricht. Dabei fällt der Mittelpunkt mit der Schwenkachse der Schwenkbewegung zusammen, die selbstverständlich nicht als körper- lieh vorhandene Schwenkachse ausgeführt sein muss. Zwei in Achsrichtung beiderseits der konvexen Ausformung des Kipptiegels angeordnete Wandflächen sind dabei parallel angeordnet, um so die lineare Auslaufgeschwindigkeit sicherzustellen. Bevorzugt ist dabei die gesamte Bodenfläche durch die konvexe Ausformung gebildet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Zuführeinrichtung wird auch dadurch erreicht, dass die Ausformung als ein Ausschnitt oder Sektor eines Hohlzylinders ausgeführt ist. Insbesondere kann ein einfacher Kipptiegel bereits durch einen solchen Ausschnitt des Hohlzylinders gebildet sein.
Eine in der Praxis besonders zweckmäßige Ausgestaltung wird dann erreicht, wenn der Tiegel eine Grundform mit einer durch die konvexe Ausformung gebildeten Bodenfläche auf- weist. Hierdurch eignet sich der Tiegel auch zur Anwendung bei an sich bekannten Vorrichtungen in Verbindung mit handelsüblichen Aufnahmen.
Die Auslassöffnung kann grundsätzlich beliebig ausgeführt und mit einer Schließeinrichtung, beispielsweise einer selbsttätig öffnenden Klappe verschließbar sein, wobei eine die Auslassöffnung begrenzende untere Auslaufkante in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau der Schmelze nicht höher als die durch die Schwenkachse bestimmte Ebene parallel zu dem Flüssigkeitsniveau angeordnet ist.
Besonders sinnvoll ist es hingegen auch, wenn der Tiegel gasdicht verschließbar ausgeführt ist. Insbesondere also beim Gießen der Schmelze lediglich eine einzige durch die Auslassöffnung bestimmte Öffnung gegenüber der Umgebung vorhanden ist.
Eine andere ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird dann erreicht, wenn der Tiegel zumindest eine, das Tiegelvolumen in Segmente unterteilende Trennwand aufweist, aus denen die Schmelze als separate, in Bezug auf die Schwenkachse parallele Schmelzeströme austritt. Hierdurch werden unerwünschte Kanaleffekte, also eine in der Nähe der seitlichen Wandflächen verminderte Strömungsgeschwindigkeit ausgeglichen und somit abweichende Masse- bzw. Volumenströme vermieden. Weiterhin kann zumindest eine Trennwand dazu genutzt werden, mehrere Gussformen zugleich füllen zu können.
Hierzu ist zumindest eine Trennwand in einer Ebene senkrecht zu der Schwenkachse angeordnet, wobei die Anzahl der Trennwände, die zudem hinsichtlich ihrer Form, der Abmessungen oder der Orientierung voneinander abweichen können, an die jeweiligen Anforderun- gen bedarfsweise angepasst werden kann. Hierzu können die Trennwände auch lösbar oder zusätzlich auch in verschiedenen Positionen fixierbar in dem Tiegel angeordnet sein.
Eine andere besonders praxisgerechte Ausgestaltung wird hingegen auch dann erreicht, wenn zumindest eine Trennwand in einer gegenüber der Ebene senkrecht zu der Seh wen k- achse geneigten Ebene angeordnet ist, um so mehrere voneinander abweichende Schmelzeströme insbesondere als Masseströme zu realisieren, wie sie beispielsweise bei komplizierten Gussteilen mit mehreren, verschiedene Durchmesser aufweisenden Kanälen erforderlich sein können. Zumindest eine Trennwand erstreckt sich dabei von der Wölbung bis zur Auslassöffnung.
Bei einer weiteren ebenfalls besonders praxisnahen Abwandlung der erfindungsgemäßen Zuführeinrichtung ist zumindest eine Trennwand derart angeordnet, dass in einer Ruheposi- tion, in welcher das Flüssigkeitsniveau der Schmelze wesentlich unterhalb der Auslassöffnung liegt, ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten möglich ist, während in einer Arbeitsposition, in welcher das Flüssigkeitsniveau der Schmelze zumindest die Auslassöffnung erreicht, ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten ausgeschlossen ist.
Hierdurch verteilt sich die Schmelze in der Ruheposition durch den ungehinderten Ausgleich selbsttätig auf alle durch die Trennwand begrenzten Segmente. Hierdurch kann beispielsweise auch eine weitere Schmelze hinzugeführt und mittels eines Rührwerks eine homogene Mischung hergestellt werden. Der Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten wird somit lediglich während des Gießens verhindert.
Hierzu sind die Segmente bevorzugt so ausgeführt, dass zumindest eine Trennwand durch eine Raumdiagonale zwischen der Wölbung und der die Auslassöffnung aufweisenden Wandfläche begrenzt ist, wobei die Trennwand gegenüber dem Niveau der Schwenkachse zumindest geringfügig übersteht und auch eine Ablauffläche bis zur Auslasskante unterteilt.
Die zweitgenannte Aufgabe, eine mit einer solchen Vorrichtung ausgestattete, nach dem DCS-Verfahren arbeitende Bandgießeinrichtung mit einem kühlbaren Gießband zu schaffen, wird dadurch erreicht, dass der Tiegel als ein um eine insbesondere horizontale Schwenkachse schwenkbeweglich angeordneter Kipptiegel ausgeführt ist und eine der Auslassöffnung gegenüberliegende Wandfläche und/oder Bodenfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise eine konvexe Ausformung mit einem konstanten, dem Abstand der Schwenkachse von der Wandfläche und/oder Bodenfläche entsprechenden Radius aufweist. Diese Bandgießeinrichtung ermöglicht dadurch eine konstante Auslaufgeschwindigkeit der Schmelze bei einer konstanten Winkeländerung des Kipptiegels während der Schwenkbewegung.
Weiterhin kann der Kipptiegel in Gießereien eingesetzt werden. Um eine gute Qualität des Gussstücks zu gewährleisten, muss jedes Gussstück unter definierten Bedingungen abgegossen werden. Zu diesen Bedingungen zählt unter anderem die Formfüllrate. Die Formfüllrate eines jeden Gussstücks ist unabhängig von der Gussstückgröße und kann mit dem vorgeschlagenen Kipptiegel gesteuert werden. Dadurch werden konstante und stabile Gießbedingungen gewährleistet. Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zuführeinrichtung mit einem Kipptiegel in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Kipptiegels in mehreren um eine Schwenkachse verschwenkten Arbeitspositionen;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 gezeigten Kipptiegels mit vier parallelen Trennwänden;
Fig. 4 eine Seitenansicht des in der Figur 3 gezeigten Kipptiegels;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 gezeigten Kipptiegels mit zwei zueinander geneigten Trennwänden;
Fig. 6 in einer Seitenansicht zwei Grundformen weiterer Ausgestaltungen eines Kipptiegels.
Eine erste erfindungsgemäße Zuführeinrichtung 1 wird anhand der Figuren 1 und 2 näher dargestellt, die einen Kipptiegel 2 in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Seitenansicht in mehreren Arbeitspositionen zeigen. Der Kipptiegel 2 hat eine eckige Grundform und ist um eine horizontale Schwenkachse 3 schwenkbeweglich ausgeführt, wobei die Schwenk- achse 3 zugleich eine Auslassöffnung 4 begrenzt. Der Auslassöffnung 4 gegenüberliegend ist eine Bodenfläche 5 durch eine konvexe Ausformung 6 mit einem Radius R gebildet, welcher dem Abstand der Schwenkachse 3 von der Bodenfläche 5 entspricht. Diese Konstruktion des Kipptiegels 2 ermöglicht bei einer konstanten Winkeländerung des Kipptiegels 2 eine konstante Auslaufgeschwindigkeit der Schmelze während der Schwenkbewegung. Insbe- sondere bestimmt der Radius R zugleich die konstante Länge des Flüssigkeitsspiegels 7 der Schmelze, wie dies insbesondere in der Figur 2 erkennbar ist. Der so geschaffene Kipptiegel 2 ist charakterisiert durch eine einfache Bauweise, eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit und bietet zudem die Möglichkeit einer gasdichten Verschließbarkeit. Weiterhin kann die Schmelze problemlos vermischt werden. Außerdem kann der Kipptiegel 2 vollstän- dig entleert werden. Der so geschaffene Kipptiegel 2 ist derart bemessen, dass eine Winkeländerung um 1 ° zu einem Ausströmen von 0,4 I Schmelze führt, wodurch ein Volumenstrom von 100 bis 250 cm3/s bei einer Winkelgeschwindigkeit des Kipptiegels 2 zwischen 0,2 und 0,7 7s erreicht wird.
Eine Abwandlung des Kipptiegels 2 ist in den Figuren 3 und 4 in einer perspektivischen An- sieht sowie in einer Seitenansicht dargestellt. Der Kipptiegel 2 ist dabei mit vier parallelen Trennwänden 8 ausgestattet, die das Tiegelvolumen in fünf Segmente unterteilen. Alle Trennwände sind zugleich senkrecht zu der Schwenkachse 3 angeordnet. In einer in der Figur 4 gezeigten Ruheposition liegt der Flüssigkeitsspiegel 7 der Schmelze wesentlich unterhalb der Auslassöffnung 4. Ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten wird in dieser Position oberhalb der Trennwände 8 auf der linken Zeichnungsseite ermöglicht. In einer nicht gezeigten Arbeitsposition während des Ausströmens der Schmelze erreicht der Flüssigkeitsspiegel 7 der Schmelze zumindest die Auslassöffnung 4, wobei zugleich ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten ausgeschlossen ist. Kurz vor dem Gießen wird der Kipptiegel 2 um einige Grad gekippt, sodass sich die Schmelze gleichmäßig zwi- sehen den Trennwänden 8 verteilt. Beim Gießen tritt aus jedem Segment die gleiche Menge der Schmelze aus. Zugleich wird so die Möglichkeit geschaffen, die Schmelze in der Ruheposition zu rühren bzw. die Schmelze in sonstiger Weise zu bewegen.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Kipptiegels wird anhand der Figur 5 in einer perspektivi- sehen Ansicht dargestellt. Der Kipptiegel 2 ist mit zwei zueinander geneigten Trennwänden 8, 9 ausgestattet, wobei die erste Trennwand 8 in einer Ebene senkrecht zu der Schwenkachse 3 angeordnet ist und die zweite Trennwand 9 in einer gegenüber der Ebene senkrecht zu der Schwenkachse 3 geneigten Ebene angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Trennwände 8, 9 wird es möglich, zwei Schmelzeströme getrennt voneinander zu steuern, insbe- sondere also unterschiedliche Volumenströme zu realisieren. Dabei tritt beim Gießen aus dem ersten Segment ein konstanter Schmelzestrom aus, während die Geschwindigkeit des aus dem zweiten Segment austretenden Schmelzestroms aufgrund der Neigung der Trennwand 9 linear zunimmt. Derartige Anforderungen können bei komplizierten Gussteilen auftreten, die das Gießen durch mehrere Kanäle mit unterschiedlicher Querschnittsfläche erfor- dem. Alternativ kann bedarfweise auch eine gezielt ungleichmäßige Verteilung der Schmelzemengen eingestellt werden, um gezielte geometrische Abweichungen über die Breite und - bei im Betrieb verstellbaren Trennwänden 8, 9 - auch die Länge zu realisieren.
Figur 6 zeigt zwei weitere Ausgestaltungsformen eines Kipptiegels 10 sowie eines weiteren Kipptiegels 11 mit einer in Richtung der linken Seite über die Schwenkachse 3 hinaus verlängerten Bodenfläche 5.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Zuführeinrichtung (1) für eine Metallschmelze mit einem die Schmelze aufnehmenden, eine Auslassöffnung (4) aufweisenden Tiegel, der als ein um eine insbesondere horizontale Schwenkachse (3) schwenkbeweglich angeordneter Kipptiegel (2, 10, 11 ) ausgeführt ist und eine der Auslassöffnung (4) gegenüberliegende Wandfläche und/oder Bodenfläche (5) aufweist, welche zumindest abschnittsweise eine konvexe Ausformung (6) mit einem dem Abstand der Schwenkachse von der Wandfläche und/oder Bodenfläche (5) entsprechenden Radius (R) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (4) zumindest abschnittsweise mit der Schwenkachse (3) übereinstimmt.
2. Zuführeinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (6) als ein Ausschnitt eines Hohlzylinders ausgeführt ist.
3. Zuführeinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipptiegel (2, 10, 11) eine eckige Grundform mit einer durch die konvexe Ausformung (6) gebildeten Bodenfläche (5) aufweist.
4. Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipptiegel (2, 10, 11) gasdicht verschließbar ausgeführt ist.
5. Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipptiegel (2) zumindest eine, das Tiegelvolumen in Segmente unterteilende Trennwand (8, 9) aufweist.
6. Zuführeinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (8) in einer Ebene senkrecht zu der Schwenkachse (3) angeordnet ist.
7. Zuführeinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (9) in einer gegenüber der Ebene senkrecht zu der Schwenkachse (3) geneigten Ebene angeordnet ist.
8. Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest eine Trennwand (8, 9) von der Ausformung (6) bis zur Auslassöffnung (4) erstreckt.
9. Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (8, 9) derart angeordnet ist, dass in einer Ruheposition, in welcher der Flüssigkeitsspiegel (7) der Schmelze wesentlich unterhalb der Auslassöffnung (4) liegt, ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten möglich ist, während in einer Arbeitsposition, in welcher der Flüssigkeitsspiegel (7) der Schmelze zumindest die Auslassöffnung (4) erreicht, ein Austausch der Schmelze zwischen den Segmenten ausgeschlossen ist.
10. Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (8, 9) durch eine Raumdiagonale zwischen der Ausformung (6) und der die Auslassöffnung (4) aufweisenden Wandfläche und/oder Bodenfläche (5) begrenzt ist.
11. Eine mit einer Zuführeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattete Bandgießeinrichtung mit einem Gießband.
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