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Title:
METHOD FOR THE MULTIPLE CASTING OF METAL STRANDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/060246
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the continuous casting of metal strands, in particular rolling ingots of aluminum or an aluminum alloy, in which method the liquid metal is cast into a plurality of metal strands simultaneously by means of a plurality of molds, the molds each have a narrow side and a broad side, all molds having a uniform narrow side such that the metal strands have the same thickness after the casting process, at least one of the molds used has a broad side having a length that differs from the length of the broad side of the other molds simultaneously used, for each mold used, a casting-start block is provided, which is arranged on a casting table and is provided for holding the starting strands, the casting process of the metal strands comprising a mold filling phase, in which the casting table is stationary and in which a plurality of starting strands is cast in the associated casting-start blocks, and the casting process comprises a continuous casting phase, in which the casting table is lowered and a plurality of metal strands is cast. The problem of providing a method for the continuous casting of metal strands that enables the continuous casting of rolling ingots/metal strands with different formats at a reduced reject rate is solved by means of a method having the features of claim 1.

Inventors:
DROSTE WERNER (DE)
HANSMANN FRANZ GÜNTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/074497
Publication Date:
April 05, 2018
Filing Date:
September 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
HYDRO ALUMINIUM ROLLED PROD (DE)
International Classes:
B22D7/00; B22D11/00; B22D11/08; B22D11/14
Domestic Patent References:
WO2011056078A12011-05-12
WO2012053896A12012-04-26
Foreign References:
DE4306943A11994-09-08
US4730660A1988-03-15
DE891444C1953-09-28
DE4203337A11993-11-25
Other References:
W. DIETZ; K. ERKE: "Modernization and extension of a sheet ingot casthouse", LIGHT METAL, 1994, pages 815 - 819, XP009192811
A. HAKONSEN, T. IVELAND, M. BOGE, S. RORVIK: "Successful Implementation of a New Rolling Slab Casting Technology, AFM, within Hydro", LIGHT METALS 2016, 7 February 2016 (2016-02-07), pages 663 - 666, XP002767695
W. DIETZ; K. ERKE: "Modernization and extension of a sheet ingot casthouse", LIGHT METAL, 1994, pages 815 - 819
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Stranggießen von Metallsträngen, insbesondere von Walzbarren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei welchem

- das flüssige Metall (8) gleichzeitig über eine Mehrzahl an Kokillen (1,10,20,30) zu einer Mehrzahl an Metallsträngen vergossen wird,

- die Kokillen (1,10,20,30) jeweils eine Schmalseite (12,22,32) und eine Breitseite

(11.21.31) aufweisen, wobei alle Kokillen (1,10,20,30) eine einheitliche Länge der Schmalseite (11,21,31) aufweisen, so dass die Metallstränge gleiche Dicken nach dem Gießen aufweisen,

- mindestens eine der verwendeten Kokillen (1,10,20,30) eine Breiteseite

(12.22.32) aufweist, deren Länge sich von der Länge der Breiteseite (12,22,32) der anderen gleichzeitig verwendeten Kokillen (1,10,20,30) unterscheidet,

- zu jeder verwendeten Kokille (1, 10,20,30) ein Angussstein (5,51,52,53) vorgesehen ist, welcher auf einem Gießtisch (6) angeordnet ist und zur

Aufnahme der Anfahrstränge vorgesehen ist,

- wobei das Gießen der Metallstränge eine Kokillenfüllphase bei feststehendem Gießtisch (6) umfasst, in welcher eine Mehrzahl an Anfahrsträngen in die zugehörigen Angusssteine (5,51,52,53) gegossen wird und

- das Gießen eine Stranggießphase umfasst, in welcher der Gießtisch (6) abgesenkt und eine Mehrzahl an Metallsträngen gegossen wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Tiefe (T) des Angusssteins (5,51,52,53) für jede Kokille mindestens 50 mm beträgt, die Kokillenfüllphase gleichzeitig für alle Kokillen (1,10,20,30) mit einer identischen Füllgeschwindigkeit gestartet wird, der Gießvorgang bei den

Kokillen, die das notwendige Metallniveau für das Starten der Stranggießphase erreicht haben, angehalten wird und die Stranggießphase begonnen wird, sobald alle Kokillen (1,10,20,30) das für die Stranggießphase notwendige Metallniveau erreicht haben.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Tiefe (T) des Angusssteins (5,51,52,53) 100 mm bis 150 mm beträgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch g e ke n n z e i c h n e t , d a s s

die Angusssteine (5,51,52,53) von Kokillen (1,10,20,30) mit unterschiedlichem Kokillenformate eine identische Tiefe (T) aufweisen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

die Kokillenfüllphase eine Dauer von 90 s und 600 s, bevorzugt 120 s bis 480 s aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

eine Mehrzahl an Kokillen (1,10,20,30) mit einer Breitseitenlänge von 900 mm bis 2200 mm gleichzeitig verwendet wird, deren Schmalseiten (12,22,32) eine im Wesentlichen einheitliche Länge von 400 mm bis 600 mm aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

während der Kokillenfüllphase das Metallniveau im Angussstein (5,51,52,53) über einen zumindest parallel zur Breitseitenrichtung der Kokillen verfahrbaren Metallsensor (7) berührungslos, vorzugsweise kapazitiv gemessen wird und abhängig vom Metallniveau in den Kokillen die Stranggießphase eingeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

Aluminiumlegierungen vom Typ AAlxxx oder AA8xxx, AA3xxx und AA6xxx gegossen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

die Breitseitenlängen der Kokillen [1,10,20,30) derart gewählt werden, so dass der Ofensumpf eines vorgelagerten Schmelzofens minimiert wird.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 01. Februar 2018 (01.02.2018)

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zum Stranggießen von Metallsträngen, insbesondere von Walzbarren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei welchem

- das flüssige Metall (8) gleichzeitig über eine Mehrzahl an Kokillen (1,10,20,30) zu einer Mehrzahl an Metallsträngen vergossen wird,

- die Kokillen (1,10,20,30) jeweils eine Schmalseite (12,22,32) und eine Breitseite

(11.21.31) aufweisen, wobei alle Kokillen (1,10,20,30) eine einheitliche Länge der Schmalseite (11,21,31) aufweisen, so dass die Metallstränge gleiche Dicken nach dem Gießen aufweisen,

- mindestens eine der verwendeten Kokillen (1,10,20,30) eine Breiteseite

(12.22.32) aufweist, deren Länge sich von der Länge der Breiteseite (12,22,32) der anderen gleichzeitig verwendeten Kokillen (1,10,20,30) unterscheidet,

- zu jeder verwendeten Kokille (1, 10,20,30) ein Angussstein (5,51,52,53) vorgesehen ist, welcher auf einem Gießtisch (6) angeordnet ist und zur

Aufnahme der Anfahrstränge vorgesehen ist,

- wobei das Gießen der Metallstränge eine Kokillenfüllphase bei feststehendem Gießtisch (6) umfasst, in welcher eine Mehrzahl an Anfahrsträngen in die zugehörigen Angusssteine (5,51,52,53) gegossen wird und

- das Gießen eine Stranggießphase umfasst, in welcher der Gießtisch (6) abgesenkt und eine Mehrzahl an Metallsträngen gegossen wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Tiefe (T) des Angusssteins (5,51,52,53) für jede Kokille mindestens 50 mm beträgt, die Kokillenfüllphase gleichzeitig für alle Kokillen (1,10,20,30) mit einer identischen Füllgeschwindigkeit gestartet wird, der Gießvorgang bei den

Kokillen, die das notwendige Metallniveau für das Starten der Stranggießphase erreicht haben, angehalten wird und die Stranggießphase begonnen wird, sobald

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) alle Kokillen (1,10,20,30) das für die Stranggießphase notwendige Metallniveau erreicht haben.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Tiefe (T) des Angusssteins (5,51,52,53) 100 mm bis 150 mm beträgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch g e ke n n z e i c h n e t, d a s s

die Angusssteine (5,51,52,53) von Kokillen (1,10,20,30) mit unterschiedlichem Kokillenformate eine identische Tiefe (T) aufweisen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch ge k e n n z e i c h n e t , d a s s

die Kokillenfüllphase eine Dauer von 90 s und 600 s, bevorzugt 120 s bis 480 s aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Mehrzahl an Kokillen (1,10,20,30) mit einer Breitseitenlänge von 900 mm bis 2200 mm gleichzeitig verwendet wird, deren Schmalseiten (12,22,32) eine im Wesentlichen einheitliche Länge von 400 mm bis 600 mm aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch g e ke n n z e i ch n e t, d a s s

während der Kokillenfüllphase das Metallniveau im Angussstein (5,51,52,53) über einen zumindest parallel zur Breitseitenrichtung der Kokillen verfahrbaren Metallsensor (7) berührungslos, vorzugsweise kapazitiv gemessen wird und abhängig vom Metallniveau in den Kokillen die Stranggießphase eingeleitet wird.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

Aluminiumlegierungen vom Typ AAlxxx oder AA8xxx, AA3xxx und AA6xxx gegossen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

abhängig von der eingeschmolzenen Metallmenge und des ofenspezifischen Ofensumpfs die Breitseitenlängen der Kokillen [1,10,20,30) derart gewählt werden, dass nur ein unvermeidbarer Rest im Sumpf des Schmelzofens verbleibt.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Verfahren zum Mehrfachgießen von Metallsträngen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metallsträngen, insbesondere von Walzbarren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei welchem

das flüssige Metall gleichzeitig über eine Mehrzahl an Kokillen zu einer Mehrzahl an Metallsträngen vergossen wird,

die Kokillen jeweils eine Schmalseite und eine Breitseite aufweisen, wobei alle Kokillen eine einheitliche Länge der Schmalseite aufweisen, sodass die

Metallstränge annähernd gleiche Dicken nach dem Gießen aufweisen, mindestens eine der verwendeten Kokillen eine Breitseite aufweist, deren Länge sich von der Länge der Breitseite der anderen gleichzeitig verwendeten Kokillen unterscheidet,

zu jeder verwendeten Kokille ein Angussstein vorgesehen ist, welcher auf einem Gießtisch angeordnet ist und zur Aufnahme der Anfahrstränge vorgesehen ist, wobei das Gießen der Metallstränge eine Kokillenfüllphase bei feststehendem Gießtisch umfasst, in welcher eine Mehrzahl an Metallsträngen in die

zugehörigen Angusssteine gegossen wird und

das Gießen eine Stranggießphase umfasst, in welcher der Gießtisch abgesenkt und eine Mehrzahl an Metallsträngen gleichzeitig gegossen wird.

Das gleichzeitige Gießen einer Mehrzahl an Metallsträngen unter Verwendung von Kokillen mit unterschiedlichem Format ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Ein entsprechendes Verfahren wurde bereits in der Patentschrift DE 891 444 beschrieben. Aus dem Aufsatz„Modernization and extension of a sheet ingot casthouse", W. Dietz, K. Erke, Light Metal, 1994 , Seite 815 - 819 ist zudem ein

Verfahren zum Gießen von Aluminiumbarren mit unterschiedlichen Abmessungen und gleicher Dicke von etwa 600 mm bekannt, bei welchem bei unterschiedlichen Formaten der Kokillen die jeweilige Kokillenfüllphase für die Kokille Zeitpunkten, abhängig vom Format der Kokille, beginnen, sodass das für das

Stranggießen notwendige Metallniveau in allen Kokillen zum gleichen Zeitpunkt erreicht wird. Erst dann wird die Stranggießphase eingeleitet. Die Kokillenfüllphase für Kokillen mit kleinerem Format wird bis zu 120 Sekunden später eingeleitet.

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 03 337 AI ist darüber hinaus ein Verfahren zum Stranggießen einer Mehrzahl an unterschiedliche Abmessungen aufweisenden Metallsträngen bekannt, bei welchen in den Kokillenhohlraum ein unter Druck stehendes Gas eingeleitet wird. Details über die verwendeten Angießpraxen, also insbesondere auch wann und wie die Kokillenfüllphase bei verschiedenen Formaten eingeleitet wird, werden nicht genannt.

Wie insbesondere in dem oben genannten Aufsatz dargelegt, werden die

Angießpraxen, also die Gießparameter während der Kokillenfüllphase, aber auch die Stranggießpraxen abhängig von dem jeweiligen Format der Kokille bestimmt. Das gleichzeitige Gießen von Metallsträngen mit unterschiedlichem Format wird auf einfache Weise dadurch ermöglicht, dass die Formate der gegossenen Metallstränge beispielsweise eine identische Dicke aufweisen. Die Abzugsgeschwindigkeit beim Metallstranggießen bzw. Barrenguss wird nämlich im Wesentlichen durch das Abkühlverhalten des Barrens bzw. Strangs und damit durch die Dicke des Barrens bzw. des Metallstrangs festgelegt. Das Angießen der Kokillen, also die

Kokillenfüllphase wird in der Regel so schnell wie möglich erfolgen, um die Kapazität der Gießerei zu maximieren. Dem gleichen Aspekt dient dann auch die Ausgestaltung von Angusssteinen. Die Verwendung von Angusssteinen ist notwendig, um überhaupt einen gleichmäßigen Gießprozess zu erreichen und einen Walzbarren beispielsweise zu gießen, der relativ homogene Eigenschaften aufweist.

Die Angusssteine von Kokillen mit kleinem Format wurden daher in der Regel mit Angusssteinen mit geringer Tiefe gegossen. Die reduziert den Abfall pro Walzbarren beispielsweise und verkürzt die Kokillenfüllphase. Kurze Angusssteine sind auch aufgrund eines geringeren Verzugs der Walzbarren bei kleineren Formaten technisch möglich. Dies hat damit zu tun, dass die Schrumpfungseffekte bei einem großformatigen Walzbarren größer sind als bei einem kleinformatigen Walzbarren. Bisher wurde daher auch mit unterschiedlichen Füllraten die Kokillenfüllphase betrieben, um diese möglichst schnell zu durchlaufen. Gleichzeitig wurden auch unterschiedliche, insbesondere flache Angusssteine bei kleinformatigen Kokillen neben tieferen Angusssteinen bei großformatigen Kokillen verwendet.

Es hat sich aber gezeigt, dass bei dem Mehrfachgießen von Metallsträngen mit unterschiedlichen Formaten und individuell auf das Kokillenformat abgestellten Kokillenfüllphasen vermehrt Probleme auftreten. Beispielsweise kann es bei kritischer Temperaturführung zum Einfrieren von Metall in Zulaufsystemen, beispielsweise des Gießrohres bzw. der Gießdüse kommen. Oberflächenfehler wie Kaltläufe oder umgekehrt ein Auslaufen von Walzbarren kann ebenfalls auftreten. Bei den kleineren Formaten kann beispielsweise der Metallverteiler an der Bodenplatte des erstarrenden Strangs aufgrund einer unzureichenden Temperaturführung festfrieren. Dies kann zu höherer Ausschussproduktion führen.

Trotz dieser Schwierigkeiten werden bevorzugt unterschiedliche Formate an

Walzbarren gegossen, um die Ofenkapazität des Schmelzofens optimal ausschöpfen zu können. Werden nämlich nur identische Formate gegossen, besteht das Problem, dass im Schmelzofen ein größerer Metallsumpf verbleibt, welcher nicht mehr zu einem vollständigen Barren/Metallstrang vergossen werden kann.

Hiervon ausgehend hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Stranggießen von Metallsträngen, insbesondere von Walzbarren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, welches das Stranggießen von Walzbarren/Metallsträngen mit unterschiedlichem Format mit einer reduzierten Ausschussrate ermöglicht. Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tiefe des Angusssteins für jede Kokille mindestens 50 mm beträgt, die Kokillenfüllphase gleichzeitig für alle Kokillen mit einer identischen Füllgeschwindigkeit gestartet wird, der Gießvorgang bei den Kokillen, die das notwendige Metallniveau für das Starten der Stranggießphase erreicht haben, angehalten wird und die Stranggießphase begonnen wird, sobald alle Kokillen das für die Stranggießphase notwendige Metallniveau erreicht haben.

Als Füllgeschwindigkeit wird der Anstieg der Metallschmelze in der Kokille bzw. im Angussstein relativ zur Kokille während der Kokillenfüllphase bezeichnet. Kokillen mit kleinem Format benötigen daher einen geringeren Metallvolumenstrom als großformatige Kokille, um eine identische Füllgeschwindigkeit in der

Kokillenfüllphase zu erreichen. Bei gleichzeitigem Beginn der Kokillenfüllphase erreichen daher theoretisch alle Kokillen, unabhängig vom Format, zum gleichen Zeitpunkt das für die Stranggießphase notwendige Metallniveau. In der Praxis erreichen die Kokillen jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise etwa innerhalb von wenigen Sekunden, das notwendige Metallniveau für die

Stranggießphase. Dies liegt einerseits an der eingesetzten Anlagentechnologie zum Starten des Füllvorganges, andererseits ergeben sich aber auch beim gleichzeitigen Gießen von einer Mehrzahl an Metallsträngen Abweichungen im Füllvorgang durch das Einfüllen der Metallschmelze in die Kokille. Für alle Kokillen, welche das notwendige Metallniveau erreicht haben, wird der Gießvorgang erfindungsgemäß deshalb angehalten, bis alle Kokillen das notwendige Metallniveau erreicht haben und die Stranggießphase durch Absenken des Gießtisches eingeleitet wird.

Im Unterschied zu den bisherigen Verfahren werden Angusssteine für jede Kokille verwendet, welche mindestens 50 mm Tiefe aufweisen. Aufgrund des mit der

Mindesttiefe von 50 mm versehenen Angussstein ergeben sich beispielsweise bei Kokillen mit kleinen Formaten trotz einer möglichen Unterbrechung des

Gießvorgangs bei diesen Kokillen keine Schwierigkeiten, den Gießvorgang erneut zu starten. Der Angussstein dient hier als Wärmereservoir und stellt Wärme für den weiteren Gießprozess bereit. Durch das Wärmereservoir des Angusssteins wird unabhängig vom Format der Kokille erreicht, dass insbesondere die Gefahr des Erstarrens des Meniskus der Metallschmelze an der Kokille, auch beim Anhalten des Gießvorgangs, deutlich reduziert wird und der Metallmeniskus in der Kokille, insbesondere im Kontaktbereich mit der Kokille, flüssig bleibt. Hierdurch können Gießfehler in erheblichem Maße reduziert werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass es sich zudem wirtschaftlich lohnt, bei kleinformatigen Walzbarren aufgrund der größeren Angusssteintiefe eine größere Metallabfallmenge durch Abtrennen des Barrenfußes in Kauf zu nehmen, da dieses durch eine deutlich niedrigere Ausschussrate in Bezug auf die fertiggestellten Walzbarren einhergeht. Im Ergebnis kann ein Verfahren bereitgestellt werden, welches trotz der Verwendung unterschiedlicher Formate deutlich geringere Ausschussbarren oder -stränge produziert.

Bevorzugt beträgt die Tiefe des verwendeten Angussstein der Kokillen 100 mm bis ISO mm, um ein noch größeres Wärmereservoir bereitzustellen. Bei diesen

Angusssteintiefen wurden besonders geringe Fehlerraten beim Mehrfachgießen von unterschiedliche Formate aufweisenden Metallsträngen ermittelt. Gleichzeitig hält sich die Menge an Abfallmetall beim Abtrennen des Barrenfußes in Grenzen.

Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Angusssteine von Kokillen mit unterschiedlichen Kokillenformaten eine identische Tiefe aufweisen. Auch hier zeigte sich, dass bei Verwendung von Angusssteinen mit identischer Tiefe eine Verringerung der Ausschussrate bei der Herstellung von Walzbarren erreicht werden konnte. Bevorzugt weist die Kokillenfüllphase eine Dauer von 90 Sekunden bis 600 Sekunden, bevorzugt 120 Sekunden bis 480 Sekunden auf. Die Füllgeschwindigkeit während der Kokillenfüllphase kann bevorzugt der Absenkgeschwindigkeit des Gießtisches in der Stranggießphase entsprechen. Trotz des größeren Zeitaufwands hat sich

herausgestellt, dass die Produktivität der Mehrfachstranggießanlage aufgrund der geringeren Ausschussrate der gegossenen Barren oder Metallstränge nicht negativ beeinflusst ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt eine Mehrzahl an Kokillen mit einer Breitseitenlänge von 900 mm bis 2200 mm gleichzeitig verwendet wobei deren Schmalseiten eine im Wesentlichen einheitliche Länge von 400 mm bis 600 mm aufweist. Mit den angegebenen Kokillenformaten werden die heutzutage

üblicherweise verwendeten Formate von Walzbarren vollständig abgedeckt und bieten somit eine hohe Flexibilität der Herstellung der Walzbarren sowie der

Ausschöpfung der Kapazität eines vorgelagerten Metallschmelzeofens. Bevorzugt wird während der Kokillenfüllphase das Metallniveau im Angussstein über einen zumindest parallel zur Breitseitenrichtung der Kokillen verfahrbaren

Metallsensor berührungslos, beispielsweise kapazitiv gemessen und abhängig vom Metallniveau die Stranggießphase eingeleitet. Eine kapazitive Messung des

Metallniveaus hat sich als besonders robust und genau herausgestellt. Sie ermöglicht daher eine prozesssichere Steuerung der Einleitung der Stranggießphase.

Grundsätzlich sind auch Messungen unter Verwendung von Laser-, Radar- und anderen berührungslos messenden Sonden möglich.

Vorzugsweise wird über eine Metallniveauregeleinrichtung der Gießquerschnitt automatisch geregelt, so dass sowohl die Kokillenfüllphase als auch die

Stranggießphase mit geregeltem Gießquerschnitt erfolgen können. Das Metallniveau in den Kokillen kann beispielsweise über ein„Gießrezept" zeitlich vorgegeben werden. Zudem hat sich herausgestellt, dass insbesondere die niedriglegierten

Aluminiumlegierungen vom Typ AAlxxx und AA8xxx sowie Legierungen vom Typ AA3xxx und AA6xxx gut mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Metallsträngen vergossen werden können. Die Legierungstypen unterscheiden sich beim Gießen durch ihr Erstarrungsverhalten. Während niedriglegierte Aluminiumlegierungen, also beispielsweise die Legierungstypen AAlxxx oder AA8xxx, eine im Wesentlichen einheitliche Erstarrungsfront ausbilden, zeigen höher legierte AA3xxx und AAöxxx Legierungen eine breiige Erstarrungsfront. Auf die verschiedenen Legierungen muss beispielsweise mit unterschiedlichen Kokillenfüllgeschwindigkeiten und

Absenkgeschwindigkeiten reagiert werden. Die Gießergebnisse der AA3xxx- und AA6xxx-Legierung waren bei höheren Kokillenfüllgeschwindigkeiten beispielsweise besser. Es ist aber auch denkbar, andere, beispielsweise höher legierte

Aluminiumlegierungen mit einem entsprechenden Verfahren zu gießen.

Bei den zuvor genannten Formaten für die Schmal- und Breitseite einer Kokille wird bevorzugt die Breitseitenlänge der Kokillen derart gewählt, dass der Ofensumpf eines vorgelagerten Schmelzofens minimiert werden kann. Mit anderen Worten, abhängig von der eingeschmolzenen Metallmenge und des ofenspezifischen Ofensumpfs werden die Formate derart gewählt, dass nach Möglichkeit nur ein unvermeidbarer Rest im Sumpf des Schmelzofens verbleibt. Hierdurch wird erreicht, dass ein nachfolgender Wechsel auf eine andere Legierung möglichst zügig und damit kostengünstig erfolgen kann.

Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Gießen eines

Metallstrangs,

Fig. 2 in einer Draufsicht 3 verschiedene Kokillen mit unterschiedlichen

Breitseitenlängen,

Fig. 3 in einer schematischen Schnittansicht eine Vorrichtung zum

gleichzeitigen Gießen einer Mehrzahl von Metallsträngen in der Kokillenfüllphase gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 4 in einer schematischen Schnittansicht das Ausführungsbeispiel aus Fig.

3 während der Stranggießphase.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung in einem Ausführungsbeispiel das Prinzip des Stranggießens eines Metall Strangs unter Verwendung einer Kokille 1 einer Verteilerrinne 2, eines Gießrohres bzw. einer Gießdüse 3, einem Verteilernetz 3b, einem Stopfen 4 sowie eines Angussteins 5, welcher auf einem Gießtisch 6 angeordnet ist. Der Gießtisch 6 ist in seiner Höhe verfahrbar und wird während des Stranggießens beispielsweise zu Kühlungszwecken in ein Wasserbad eingelassen. Die Kokille 1 ist wassergekühlt und kann an den zum Metallstrang weisenden Seiten zusätzlich Kühlwasser auf den nach unten heraustretenden Metallstrang abgeben, um die Außenwände des Metallstrangs zusätzlich zu kühlen. Darüber hinaus kann ein Metallsensor 7 zur Detektion des Metallniveaus vorgesehen sein, welcher, wie die Pfeile andeuten, beispielsweise in Richtung der Breitseite der Kokille 1 verschiebbar angeordnet sein kann.

Der Angussstein 5 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 derart ausgebildet, dass in seiner Mitte eine Erhöhung vorgesehen ist. Die Erhöhung in der Mitte ist aber optional. Zum Rand hin weist der Angussstein 5 eine Tiefe T auf, welche erfindungsgemäß mindestens 50 mm beträgt. Vorzugsweise beträgt die Tiefe T des Angusssteins 100 mm bis 150 mm, um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig vom Kokillenformat ein ausreichendes Wärmereservoir für die

Metallschmelze zur Verfügung zu stellen und die Prozesssicherheit des

erfindungsgemäßen Verfahrens zu steigern. In dem Verteiler 2 befindet sich der Vorrat an flüssiger Metallschmelze 8, welcher über eine nicht dargestellte Pfanne oder über einen Ofen während des Gießvorgangs nachgeliefert wird. In der Zulaufrinne zwischen Metallreservoir und Verteilerrinne 2 können In-Line Aggregate zur

Schmelzebehandlung, beispielsweise Entgaser, Filter oder Kornfeiner, eingefügt sein. Mithilfe des Stopfens 4 kann die Gießöffnung des Gießrohres 3 auf die

unterschiedlichen Formate der Kokillen 1 eingestellt und die Gießgeschwindigkeit entsprechend angepasst werden. Das Verteilernetz 3b unter dem Gießrohr, auch als „Combo Bag" oder„Distribution Bag" bekannt, dient der gleichmäßigen Verteilung der Schmelze in die Kokille. Bei großformatigen Kokillen wird ein im Vergleich zu kleinformatigen Kokillen größerer Querschnitt der Gießöffnung bereitgestellt. Dies stellt sicher, dass bei gleichzeitigem Stranggießen unterschiedlicher Formate eine identische Abzugsgeschwindigkeit durch Absenken des gemeinsamen Gießtisches 6 für alle Kokillen ermöglicht wird. Vorzugsweise wird über eine

Metallniveauregeleinrichtung der Gießquerschnitt automatisch geregelt. Der Sollwert des Metallniveaus in den Kokillen kann beispielsweise über ein„Gießrezept" zeitlich vorgegeben werden.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht 3 verschiedene Kokillen 10, 20, 30, welche sich durch eine unterschiedlich lange Breitseite 11, 21, 31 und identische Schmalseiten 12, 22, 32 auszeichnen. Die Schmalseiten 12, 22, 32 definieren die Dicke des abgezogenen Metallstranges und weisen erfindungsgemäß eine identische Länge auf. Die Dicke des Metallstranges bestimmt im Wesentlichen das Abkühlungsverhalten des Metallstranges und damit die Abzugsgeschwindigkeit des Metallstrangs. Beim Gießen unterschiedlicher Formate mit einem gemeinsamen Gießtisch 6 kann durch identisch lange Schmalseiten daher auf einfache Weise ein im Wesentlichen identisches Abkühlverhalten der verschiedenen Metallstränge erreicht werden.

Fig. 3 zeigt nun in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Stranggießen von Metallsträngen, insbesondere von Walzbarren aus Aluminium oder einer Legierung, bei welchen das flüssige Metall 8, beispielsweise über Verteiler 2 an eine Mehrzahl an Kokillen 10, 20, 30 verteilt wird. Die Kokillenfüllphase beginnt für alle Kokillen 10, 20, 30 zum gleichen

Zeitpunkt. Gleichzeitig im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Gießvorgänge gleichzeitig eingeleitet werden, wobei jedoch durch die Anlagentechnik es auch zu einem Versatz um mehrere Sekunden zwischen einzelnen Kokillen in der Praxis kommen kann. Fig. 3 zeigt nun die Kokillenfüllphase eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeitpunkt, zu dem bereits eine Kokille das für das Einleiten der Stranggießphase notwendige Metallniveau erreicht hat. Die Kokillen 30 und 20 müssen aber noch weiter gefüllt werden, um das gewünschte Metallniveau zu erreichen. Aufgrund der im Angussstein 51, 52 und 53 vorgesehenen Tiefen von mindestens 50 mm wird insbesondere in dem Angussstein 51 ein

Metallschmelzereservoir bereitgestellt, welches genügend Wärme abgibt, um ein Anhalten des Gießvorgangs in der Kokille 10, welche zuerst das Metallniveau für das Stranggießen erreicht hat, zu ermöglichen, ohne dass es zu einem Einfrieren des Metallmeniskus kommt. Die Tiefe des Angusssteins beträgt vorzugsweise 100 mm bis 150 mm.

Nachdem die anderen Kokillen 20, 30 ebenfalls das für das Einleiten der

Stranggießphase notwendige Metallniveau, welches durch den Metallsensor 7 gemessen wird, erreicht haben, wird die Stranggießphase begonnen und der gemeinsame Gießtisch 6 abgesenkt, Fig. 4. Wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 zu erkennen ist, weisen die Angusssteine der unterschiedlichen Kokillen 10, 20, 30 vorzugsweise eine identische Tiefe auf. Im Gegensatz zu den üblichen Angießpraxen, welche die Kokillenfüllphase bestimmen, kann die Kokillenfüllphase relativ langsam durchgeführt werden. Sie weist

vorzugsweise eine Dauer von 90 Sekunden bis 600 Sekunden, bevorzugt 120

Sekunden bis 480 Sekunden vom Gießbeginn bis zum Start der Stranggießphase, also dem Absenken des Gießtisches 6, auf. Die Füllgeschwindigkeit während der

Kokillenfüllphase entspricht beispielsweise etwa der Füllgeschwindigkeit während des Stranggießens bzw. der Stranggießphase, bei welchem der Metallstrang aus der Kokille 10, 20, 30 durch Absenken des Gießtisches 6 abgezogen wird.

Die in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dargestellten Kokillen weisen

unterschiedliche Breitseitenlängen, vorzugsweise von 900 mm bis 2200 mm auf. Die Schmalseiten, in Fig. 3 und 4 nicht dargestellt, weisen eine einheitliche Länge von 400 mm bis 600 mm auf.

In Fig. 4 ist nun das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 während der Stranggießphase dargestellt. Der Gießtisch 6 wird abhängig von dem Metallvolumenstrom, mit welchem Metall in die Kokillen nachgefüllt wird, während der Stranggießphase abgesenkt, wobei über die Verteiler 2 und die Düse bzw. das Gießrohr 3 unter

Verwendung des Stopfen 4 entsprechend der Absenkgeschwindigkeit des Gießtisches 6 flüssiges Metall nachgeführt wird. Aufgrund der identischen Absenkgeschwindigkeit für klein- und großformatige Kokillen 10, 20, 30 ist der Querschnitt, welcher der Metallschmelze zum Nachfließen über das Zusammenwirken des Stopfen und des Gießrohrs 3, 4 bereitgestellt wird, entsprechend für jede Kokille fest zu wählen. Der Metallsensor 7 kann dabei ständig das Metallniveau der Metallschmelze bzw. des Metalls messen und zur Regelung des Metallschmelzezuflusses nutzen. Vorzugsweise wird das Metallniveau vom Metallsensor 7 berührungslos, beispielsweise kapazitiv gemessen. Es kann aber auch eine berührungslose Messung mit einem Laser, mit einer Radarsonde oder auch induktiv erfolgen.

Herausgestellt hat sich insbesondere, dass Aluminiumlegierungen vom Typ AAlxxx, AA3xxx, AA6xxx oder Aluminiumlegierungen von Typ AA8xxx für das Stranggießen unter Verwendung einer Mehrzahl von Kokillen mit unterschiedlichen Formaten besonders gut geeignet sind, da die niedriglegierten Aluminiumlegierungen AAlxxx und AA8xxx ein gutes Gießverhalten aufweisen und damit die Ausschussrate während des Mehrfachstranggießens weiter verringert wird. Aber auch die ein kritischer einzuschätzendes Erstarrungsverhalten aufweisenden Legierungen vom Typ AA3xxx und AA6xxx wurden erfolgreich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits vergossen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 wurden die

Breitseitenlängen der Kokillen 10, 20, 30 so gewählt, dass nach dem Gießen der Metallstränge die Menge an Metall im Ofensumpf des zugeordneten Schmelzofens besonders gering ist.

Insbesondere die Auswahl der Angusssteintiefe in Verbindung mit dem gleichzeitigen Gießbeginn in der Kokillenfüllphase ermöglicht es, Metallstränge bzw. Walzbarren mit unterschiedlichen Formaten gleichzeitig mit einer besonders geringen

Ausschussquote zu gießen.