DE69621351T2

DE69621351T2 - Giessbänder zum giessen von metallen, verfahren zu deren herstellung und verwendung derselben

Info

Publication number: DE69621351T2
Application number: DE69621351T
Authority: DE
Inventors: G. Harrington
Original assignee: Alcoa Inc
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: AU7437196A; CN1203542A; EP0874703A1; CA2234945C; BR9611066A; EP0874703B1; MX9802971A; ATE217822T1; CN1081100C; CA2234945A1; WO1997014520A1; DE69621351D1; US6063215A

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft Bänder zum Einsatz beim Gießen von Metallen sowie Verfahren für die Herstellung derartiger Bänder und deren Einsatz. Die vorliegende Erfindung betrifft im Besonderen Bänder, die sich zum Einsatz beim Strangguss von Aluminiumlegierungen mit hoher Geschwindigkeit eignen sowie Verfahren für die Herstellung derartiger Bänder.
Der Strangguss von dünnen Metallstreifen bzw. Metallbändern ist im Fach allgemein bekannt, wird bislang allerdings noch nicht weitverbreitet eingesetzt. Bekannte Verfahren für den Strangguss von Aluminiumlegierungen in dünne Streifenformen sind auf eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Legierungen und Produkten begrenzt. Es wird allgemein anerkannt, dass sich die Oberflächengüte einer gegossenen Legierung mit zunehmendem Legierungsanteil verschlechtert.
Verhältnismäßig reines Aluminium, wie etwa Folie, kann grundsätzlich aufgrund des geringen Legierungsanteils kommerziell stranggegossen werden. Bauprodukte werden ebenfalls im Strangguss hergestellt, wobei die Oberfläche derartiger Produkte weniger kritisch ist als bei vielen anderen Aluminiumprodukten, wie etwa Dosenmaterial.
Bei einer herkömmlichen Vorrichtung zum Dünnbandgießen, die gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird, handelt es sich um die Doppelgurt-Dünnbandgussvorrichtung, bei der zwei sich bewegende Gurte dazwischen eine bewegliche Form für das zu gießende Metall definieren. Das Kühlen der Gurte bzw. Bänder wird kennzeichnenderweise durch Berührung eines Kühlfluids mit der Seite des Bands bzw. des Gurts bewirkt, die zu der Seite entgegengesetzt ist, welche das geschmolzene Metall berührt.
Dadurch wird das Band bzw. der Gurt hohen Temperaturgradienten ausgesetzt, wobei sich das geschmolzene Metall in Kontakt mit einer Seite es Bands befindet, während die andere Seite sich in Kontakt mit einem Wasserkühlmittel befindet. Diese Gradienten, dynamisch instabil, bewirken eine Verzerrung der Gurte bzw. Bänder, was dazu führt, dass weder der untere noch der obere Gurt flach bleiben. Diese Bedingungen wirken sich nachteilig auf die Oberflächengüte des gegossenen Metalls aus.
Als Folge dessen haben Bandgusstechniken beim Gießen von Legierungen für oberflächenkritische Anwendungen, wie etwa die Herstellung von Dosenmaterial aus Aluminium, keine weitverbreitete Akzeptanz erfahren. Gemäß dem Stand der Technik wurden verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen. Dazu zählen Techniken, bei denen die Bänder vorerhitzt werden, wie dies in den U.S. Patenten US-A-3.937.270 und US-A-4.002.197 beschrieben wird, zum Teilen von Schichten dauerhaft aufgetragen und entfernt werden, wie dies in US-A-3.795.269 beschrieben wird.
Ferner vorgeschlagen wurde die Durchführung des Dünnbandstranggusses in einzelnen Trommelgießvorrichtungen. In derartigen Vorrichtungen wird eine Masse aus geschmolzenem Metall der Oberfläche einer sich drehenden Trommel zugeführt, die innen wassergekühlt wird, und wobei das geschmolzene Metall auf die Oberfläche der Trommel gezogen wird, so dass · ein dünner Metallstreifen gebildet wird, der sich bei Berührung mit der Trommeloberfläche verfestigt. Dieser Trommelguss neigt ferner zu Problemen hinsichtlich der Oberflächengüte, und es wurden verschiedene Versuche unternommen, diese Probleme in den Griff zu bekommen. Zum Beispiel wird in UA-4.793.400 und in US-A-4.954.974 vorgeschlagen, dass die Oberflächengüte des gegossenen Metalls durch Rillenbildung in der Oberfläche der Trommeln verbessert werden kann. Ein etwas anderer Ansatz wurde in US-A-4.934.443 verfolgt, wobei das Auftragen des geschmolzenen Metalls auf die Trommeloberfläche, die gerillt sein kann, die Bildung eines natürlichen Oxids auf der Oberfläche der Trommel als Folge der Exposition der Wärme bzw. Hitze des Metalls sowie der Atmosphäre vorsieht. Die Rillenbildung in Bändern ist jedoch deutlich schwieriger als die Rillenbildung in den Oberflächen einer Trommelgießvorrichtung; da es aufgrund der inhärenten Unterschiede der Bandführung und der Banddicke häufig schwierig ist, den Abstand und die Tiefe der gebildeten Trommeln zu regeln.
Wesentliche Verbesserungen beim Bandgießen von Metallen, wie etwa von Aluminiumlegierungen, werden in WO-A-95/17274 sowie in der U.S.-Patentanmeldung 184581, eingereicht am 21. Januar 1994, und in der U.S. Patentanmeldung 173369, eingereicht am 23. Dezember 1993, beschrieben. Bei den in diesen Anmeldungen beschriebenen Dünnband-Gießvorrichtungen weist die Vorrichtung ein Paar von Endlosbändern auf, die jeweils von einem Riemenscheibenpaar getragen werden. Die Bänder definieren dazwischen eine Formzone, die der gewünschten Dicke des gegossenen Aluminiumstreifens entspricht. Die Aluminiumlegierung wird der Formzone zugeführt und verfestigt sich darin. Um die wesentlichen Temperaturgradienten zu verhindern, die bei dem Stand der Technik entsprechenden Doppelgurt-Gießvorrichtungen auftreten, kühlt die beschriebene Vorrichtung jedes der Endlosbänder, während diese nicht das geschmolzene Metall oder den gegossenen Metallstreifen berühren. Die in der vorstehend genannten Patentanmeldung beschriebene Dünnband-Gießtechnik stellt zwar eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu dem Stand der Technik dar, allerdings weist sie erhebliche Einschränkungen bezüglich des zu verwendenden Bands auf. Das in der Vorrichtung eingesetzte Band kann unter Bedingungen mit hoher Spannung laufen. Die während dem Drehen der Bänder um die sie stützenden Riemenscheiben induzierte Biegungsbeanspruchung in Verbindung mit der Spannungsbeanspruchung des Bands setzen besonders hohe Zugfestigkeiten voraus. Eine Längenzunahme derartiger Bänder um bis zu 12 Zoll (30 cm) während einer 20-minütigen Gießzeit ist nichts ungewöhnliches. Ferner konnte festgestellt werden, dass sich gemäß der Beschreibung in US-A-4.934.443 auf dem Band keine Oxidschicht bildet, solange sich das Band nicht über einen gewissen Zeitraum im Einsatz gefunden hat. Als Folge dessen neigt das Aluminium dazu, in der Anfangsphase des Gießvorgangs an der Bandoberfläche zu haften. Das in der vorstehenden Anmeldung beschriebene Dünnbandgießen weist somit wichtige Anforderungen an die Eigenschaften der während dem Gießvorgang verwendeten Bänder auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Bänder zur Verwendung beim Gießen von Metallen und im Besonderen einer Aluminiumlegierung vorzusehen, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Bänder zum Überwinden der vorstehend genannten Nachteile.
Der vorliegenden Erfindung liegt die speziellere Aufgabe zugrunde, Bänder zur Verwendung beim Stranggießen von Metallen wie etwa einer Aluminiumlegierung vorzusehen, wobei die Dehngrenze deutlich verbessert wird, um die Dehnung des Bands bei erhöhten Temperaturen zu reduzieren, während gleichzeitig die Bandoberfläche derart behandelt wird, dass die Adhäsionstendenz zwischen dem Band und den gegossenen Metallen verringert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Band zur Verwendung beim Gießen von Metallen vorzusehen, wobei Oberflächenunregelmäßigkeiten der Oberfläche des Bands zugefügt werden, die sich in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall befindet, um die Wärmeübertragung dazwischen zu verbessern und um das Austreten von Gasen zu ermöglichen, um die Oberflächeneigenschaften des gegossenen Metalls zu verbessern.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung besser verständlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Gedanken der vorliegenden Erfindung betreffen einen Band zur Verwendung beim Geißen von geschmolzenen Metallen, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Bänder und deren Verwendung.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Gießbändern zur Verwendung beim Gießen von Metallen gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein Band zur Verwendung beim Gießen von Werkstoffen gemäß dem gegenständlichen Anspruch 19.
Bei deren Herstellung werden die Bänder drei verschiedenen Schritten der Wärmebehandlung ausgesetzt. Im ersten Wärmebehandlungsschritt wird das Band auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, die ausreicht, um das Band einer Lösungsglühbehandlung zu unterziehen und danach abzuschrecken, vorzugsweise in heißem Öl oder heißem Salz. In einem folgenden zweiten Wärmebehandlungsschritt werden die Bänder bei erhöhter Temperatur ausgehärtet. Diese Behandlungen sehen die gewünschte verbesserte Festigkeit und eine verringerte Dehnbarkeit vor.
Die Lösungsglühbehandlung wird in Gegenwart einer geregelten Atmosphäre ausgeführt, um die Oberflächenoxidation auf dem Band so gering wie möglich zu halten. Bei der geregelten Atmosphäre kann es sich um ein Vakuum oder eine oxidationsfreie Atmosphäre handeln, die durch ein Inertgas vorgesehen wird, oder um eine Reduktionsatmosphäre, wie sie etwa durch Kohlenmonoxid vorgesehen wird.
Nachdem das Band gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung seiner Festigkeit (und vorzugsweise seiner Härte) und zur Reduzierung seiner Dehnbarkeit behandelt worden ist, wird das Band so behandelt, dass der Oberfläche, die in Berührung mit dem geschmolzenen Material gelangt, in der Oberfläche des Bands Unregelmäßigkeiten hinzugefügt werden. Der hierin verwendete Begriff "Unregelmäßigkeiten" betrifft und umfasst Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche, die dazu dienen, die Gleichmäßigkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Band und dem darauf aufzutragenden geschmolzenen Metalls zu verbessern, indem Vertiefungen vorgesehen werden, in denen sich freigesetzte Oberflächengase sammeln oder aus dem Zwischenraum zwischen dem Band und dem darauf aufgetragenen geschmolzenen Metall austreten können. Die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Oberflächenunregelmäßigkeiten können in Form von Rillen, Grübchen oder eines anderen Musters auf der Oberfläche des Bands vorgesehen sein, welche diese beiden Funktionen erfüllen.
Nachdem das Band zum Hinzufügen der Oberflächenunregelmäßigkeiten behandelt worden ist, werden die Formstege vorzugsweise poliert, um Grate und etwaige gebildete Oberflächenoxide zu entfernen. Danach wird das Band einer dritten Wärmebehandlung unter geregelten Bedingungen mit erhöhter Temperatur ausgesetzt, um die Oberfläche des Bands zu oxidieren. Die auf diese Weise auf dem Band gebildete Oberflächenoxidierung minimiert im wesentlichen die Tendenz des geschmolzenen Metalls oder des daraus gebildeten verfestigten Metalls an der Bandoberfläche zu haften. Für beste Ergebnisse muss das Oxid die gewünschte Dicke von 2 bis 20 um aufweisen, um für eine schnelle Verfestigung hohe Wärmeflüsse zu ermöglichen.
Ohne die Theorie der vorliegenden Erfindung einzuschränken wird davon ausgegangen, dass es durch das Regeln der Bedingungen bezüglich der Temperatur und der Zeit möglich ist, im Vergleich zu der in US-A-4.934.443 beschriebenen Ausführung eine einheitlichere Oxidationsschicht vorzusehen. In dem Bezugspatent muss die auf dem Band gebildete Oxidationsschicht durch Wärmeexposition des Bands und der Atmosphäre gebildet werden, wobei sich die Bedingungen zeitabhängig ändern können. Durch die Vorbereitung der Bänder bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung durch geregelte Zeiten und Temperaturen kann gewährleistet werden, dass die auf diese Weise gebildete Oxidationsschicht über die Oberfläche des Bands vor Beginn des · Gießens im wesentlichen einheitlich ist.
Somit weist das erfindungsgemäße Band die erforderlichen Eigenschaften auf, um vor Gießbeginn ein zuverlässiges Gießen zu ermöglichen. Dies gewährleistet, dass die erfindungsgemäßen Bänder in der Lage sind, zu Beginn des Gießvorgangs eine verbesserte Oberflächengüte vorzusehen, ohne die Tendenz des geschmolzenen Metalls an der Oberfläche des Bands zu haften, bis das Band getrocknet ist.
Die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzten Bänder werden vorzugsweise aus einem wärmebehandelbaren Stahl hergestellt. Hiermit wird jedoch festgestellt, dass auch Bänder aus anderen Metallen verwendet werden können. Zum Beispiel konnte festgestellt werden, dass Kupferbänder zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Es konnte festgestellt werden, dass die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Techniken hergestellten Bänder sich besonders gut zur Verwendung in der Dünnband-Gießtechnik eignen, die in WO-A- 95/17274 und in den U.S. Patentanmeldungen 184581 und 173369 beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze der Gießvorrichtung unter Verwendung von Bändern gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 das Schweißen eines Bands aus Fig. 1 zur Bildung eines Metallendlosbands;
Fig. 3 eine Seitenansicht des behandelten Bands aus den Fig. 1 und 2 zum Hinzufügen von Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form von rillen;
Fig. 4 eine Ansicht der gerillten Oberfläche aus der Abbildung aus Fig. 3; und
Fig. 5 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bands, in dem die Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form von Grübchen vorgesehen sind.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Bänder werden vorzugsweise gemäß den Dünnband-Gießtechniken aus der U.S.-Anmeldung 184581 verwendet. Gemäß der Darstellung weist die Vorrichtung ein Paar von Endlosbändern 10 und 12 auf, die von einem Paar oberer Riemenscheiben 14 und 16 und einem Paar entsprechender unterer Riemenscheiben 18 und 20 getragen werden. Jede Riemenscheibe ist drehbar angebracht, wobei es sich jeweils um eine geeignete wärmebeständige Riemenscheibe handelt. Eine oder beide obere Riemenscheiben 14 und 16 werden durch geeignete motorische Einrichtungen oder ähnliche Antriebseinrichtungen angetrieben, die zur Vereinfachung nicht in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Das gleiche gilt für die unteren Riemenscheiben 18 und 20. Bei jedem der Bänder 10 und 12 handelt es sich um ein Endlosband, das vorzugsweise aus einem Metall gebildet wird, das ein Oxid mit einem geringen Reaktionsvermögen mit dem gegossenen Aluminium bildet.
Die Bänder 10, 12 werden gemäß der Darstellung aus Fig. 1 übereinander positioniert, wobei ein Formzwischenraum dazwischen vorgesehen ist, der der gewünschten Dicke des gegossenen Aluminiumstreifens entspricht.
Zu gießendes geschmolzenes Metall wird dem Formzwischenraum über eine geeignete Metallzufuhreinrichtung zugeführt, wie etwa eine Gießwanne 28. Das Innere der Gießwanne 28 entspricht im wesentlichen bezüglich der Breite der Breite der Bänder 10 und 12 und weist eine Metallzufuhr-Gießdüse 30 auf, die dazu dient, das geschmolzene Metall dem Formzwischenraum zwischen den Bändern 10 und 12 zuzuführen.
Die Gießvorrichtung weist ferner ein Paar von Kühleinrichtungen 32 und 34 auf, die entgegengesetzt zu den Positionen der Endlösbänder positioniert sind, die sich in Berührung mit dem zu gießenden Metall in dem Formzwischenraum zwischen den Bändern befinden. Die Kühleinrichtungen 32 und 34 dienen somit zum entsprechenden Kühlen der Bänder 10 und 12, bevor diese in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall gelangen. In dem in der Abbildung aus Fig. 1 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kühleinrichtungen 32 und 34 gemäß der Darstellung entsprechend an dem Rückführungsweg der Bänder 10 und 12 positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel kann es sich bei den Kühleinrichtungen 32 und 34 um herkömmliche Kühlvorrichtungen handeln, wie etwa um Fluiddüsen, die derart positioniert sind, dass sie ein Kühlfluid direkt auf die Innenseite und/oder die Außenseite der Bänder 10 und 12 sprühen, um die Bänder durch deren Dicken zu kühlen. Weitere Einzelheiten in Bezug auf die Dünnband- Gießvorrichtung sind in WO-A-95/17274 und in den U.S. Patentanmeldungen 184581 und 173369 aufgeführt.
In der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Bänder aus einem wärmbehandelbaren Stahl hergestellt, und zwar vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl. Für die Ausführung der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl verschiedener Kohlenstoffstahlarten verwendet werden, und zwar zum Teil abhängig von den bei dem Dünnbandgießen zu verwendenden Bedingungen. Gute Ergebnisse konnten mit einem Chrommolybdänstahl der 4100er Serie der AISI-Bezeichnung erzielt werden. Besonders bevorzugt wird für die Ausführung der vorliegenden Erfindung der Stahl mit der AISI-Bezeichnung 4130. Derartiger Stahl weist allgemein Chromanteile von bis zu etwa 1%, Molybdänanteile von bis zu etwa 0,5% und Kohlenstoffanteile von bis zu 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent auf.
Neben Stahl können auch verschiedene Kupferlegierungen verwendet werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Im allgemeinen werden Stahlbänder gemäß der vorliegenden Anwendung aus einer Metallspule hergestellt, die zum Bilden des Bands verwendet wird. Die Spule wird in Endlosbänder umgewandelt, indem sie in der Länge zugeschnitten wird und zwei Enden des Bands gemäß herkömmlichen Techniken zusammengeschweißt werden. Die Bänder 10 und 12 weisen jeweils eine Schweißverbindung 52 auf, wie dies in der Abbildung aus Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt ist. Während die Platzierung der Schweißverbindung für die Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist, wird allgemein bevorzugt, dass sich die Schweißverbindung transversal über das Band in einem spitzen Winkel zur Senkrechten erstreckt, wie dies in der Abbildung aus Fig. 2 dargestellt ist. Allgemein wird ein Winkel der Schweißverbindung zu der Senkrechten im Bereich von 10 bis 45 Grad bevorzugt.
Nachdem das Endlosband gebildet worden ist wird es bei oxidationsfreien Bedingungen bei einer erhöhten Temperatur und über einen ausreichenden Zeitraum zur Verbesserung der Festigkeit des Bands behandelt. Der Vorgang der Wärmebehandlung wird ausgeführt, um die Zugfestigkeit auf einen Wert von mindestes 90.000 psi (620,53 MPa) und von vorzugsweise 100.000 bis 150.000 psi (689,476 bis 1.034,21 MPa) zu erhöhen, und mit einer Dehngrenze von mindestens 70.000 psi (482,63 MPa) und von vorzugsweise 80.000 bis 120.000 psi (551,58 bis 827,37 MPa). Erreicht werden kann dies durch Behandlung des Bands auf einer erhöhten Temperatur, die ausreicht, um eine feste Lösung aus Kohlenstoff und Eisen zu bilden. Die Temperaturen liegen kennzeichnenderweise im Bereich von 1200 bis 1800ºF (649 bis 982ºC), vorzugsweise von 1400ºF bis 1800ºF (760 bis 982ºC). Der Zeitraum für die Wärmebehandlung ist nicht kritisch und sollte zur Bildung einer festen Lösung aus Kohlenstoff in Eisen ausreichen. Im allgemeinen ist der Erwärmungszeitraum in gewisser Weise von den Temperaturen abhängig, wobei er kennzeichnenderweise jedoch im Bereich von 0,1 bis 10 Stunden liegt.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, ist es ein wichtiger Gedanke der vorliegenden Erfindung, dass die Wärmebehandlung des Bands zur Erhöhung dessen Festigkeit und zur Reduzierung dessen Tendenz sich zu dehnen, unter oxidationsfreien oder reduzierenden Bedingungen durchgeführt wird. Wie dies für den Fachmann erkennbar ist, werden für das Dünnbandgießen verwendete Bänder kennzeichnenderweise aus Stahl mit einer Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,15 Zoll (1,3 bis 3,8 mm) gebildet, und eine starke Oxidation würde den folgenden Prozess der Oberflächentexturierung nachteilig beeinflussen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, in dem Schritt der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Festigkeit des Bands und zur Verringerung dessen Tendenz zur Dehnung die Oxidation so gering wie möglich zu halten.
Nach der Lösungsglühbehandlung des Bands zur Verbesserung dessen Festigkeit und Reduzierung dessen Dehnbarkeit wird das Band abgeschreckt, vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 700ºF (371ºC). Es konnte festgestellt werden, dass der Schritt des Abschreckens so ausgeführt werden sollte, dass eine Verzerrung des Bands soweit wie möglich verhindert wird. Zur Vermeidung von Verzerrungen des Bands während dem Abschrecken hat sich das Abschrecken in heißem Öl oder in heißem Salz als besonders wirksam erwiesen.
Danach wird das Band einer zweiten Wärmebehandlung des Anlassens unterzogen, um den gewünschten Festigkeitswert zu erreichen. Das Anlassen von Bändern aus Stahl, Kupfer und dergleichen kann unter bekannten Anlass- und Alterungsbedingungen durchgeführt werden. Derartige Anlassbedingungen umfassen vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 600 bis 1400ºF (316ºC bis 760ºC) für einen Zeitraum von 0,1 bis 5 Stunden, wobei dies in gewisser Weise davon abhängig ist, ob das Band aus Stahl oder Kupfer besteht.
Danach erfolgt eine Behandlung zum Hinzufügen von Oberflächenunregelmäßigkeiten auf der Oberfläche, die mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt gelangt. Gemäß den Abbildungen aus den Fig. 3 und 4 wird das Band 10 vorzugsweise so behandelt, das auf der Oberfläche des Bands sich transversal erstreckende Rillen 54 vorgesehen werden. Die Gestaltung der Rillen kann durch Bearbeitung des Bands gemäß herkömmlichen Techniken erfolgen. Alternativ ist es auch möglich und manchmal wünschenswert, Rillen auf der Oberfläche des Bands unter Verwendung von Laser zu erzeugen, wobei der Laser die erforderlichen Rillen schneidet. Der Einsatz eines Lasers kann besonders wünschenswert sein, da dieser tiefer schneiden und mehr Rillen je Längeneinheit bilden kann als typische Verfahren mit Werkzeugmaschinen. Darüber hinaus weist der Einsatz eines Lasers den zusätzlichen Vorteil der wirksamen Rillenbildung in dem Band auf, wenn eine Härtung auf eine höhere Festigkeit erfolgt als dies unter Verwendung von Verfahren mit Werkzeugmaschinen möglich ist. Laser weisen ferner den zusätzlichen Vorteil der wirksamen Rillenbildung in Bändern auf, die länger und breiter sind als dies mit einem Verfahren unter Verwendung von Werkzeugmaschinen möglich ist; wobei letztere Möglichkeit durch die übermäßige Abnutzung der Werkzeuge eingeschränkt ist.
Ferner ist es möglich und teilweise wünschenswert, an Stelle von Rillen eine Reihe von Grübchen 56 in der Oberfläche des Bands einzusetzen, Die Grübchen dienen ebenfalls dazu, die Wärmeübertragung zwischen dem geschmolzenen Metall und dem zu gießenden Metall zu erhöhen sowie die Vertiefungen vorzusehen, in denen Gase gesammelt werden, die sich beim Auftragen des geschmolzenen Metalls auf das Band gebildet haben.
Die Abmessungen der Oberflächenunregelmäßigkeiten sind für die Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht kritisch und können innerhalb verhältnismäßig großer Bereiche schwanken. Häufig ist es wünschenswert, dass die Oberflächenunregelmäßigkeiten gleiche Zwischenabstände zueinander aufweisen und dass ihre Häufigkeit im Bereich von 20 bis 120 Unregelmäßigkeiten pro Zoll (7,9 bis 47,2 pro cm) liegt. Kennzeichnenderweise weisen diese Rillen oder Unregelmäßigkeiten eine Tiefe im Bereich von 1 bis 40% der Dicke des Bands auf.
Nachdem die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Oberfläche des Bands hinzugefügt worden sind wird das Band vorzugsweise poliert, um Grate und etwaige Oberflächenoxide zu entfernen, die sich während der Wärmebehandlung auf der Oberfläche des Bands gebildet haben. Bei diesen Polierverfahren werden progressiv kleinere Korngrößen verwendet, und wobei etwaige bei dem Hinzufügen der Oberflächenunregelmäßigkeiten gebildete scharfe Kanten abgeflacht werden.
Nach dem Schritt des Polierens wird das erfindungsgemäße Band einer dritten Wärmebehandlung bei geregelten Bedingungen bezüglich der Temperatur unterzogen, um eine Oberflächenoxidschicht auf dem Band vorzusehen oder auszubilden. Allgemein konnte festgestellt werden, dass das Band bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1000ºF (260 bis 538ºC) über einen Zeitraum von 1 bis 5 Stunden wärmebehandelt werden kann. Es konnte festgestellt werden, dass Luft- und Verbrennungsatmosphären eine gute Oxiddicke vorsehen.
Der Fachmann wird erkennen, dass es möglich ist, in einigen Fällen verschiedene Chemikalien einzusetzen, welche die Tendenz des gegossenen Metalls verringern, an dem Band zu haften. Derartige chemische Zusatzstoffe sind an sich dem Fachmann bekannt.
Die dritte Wärmebehandlung dient somit dazu, auf der Oberfläche des Bands eine dünne Oxidschicht vorzusehen. Es konnte festgestellt werden, dass die dünne Oxidschicht, die aufgrund der Vorformung deutlich einheitlicher ist, dahingehend besonders wirksam ist, dass sie eine Adhäsion des Metalls an der Oberfläche des Bands verhindert, wobei dies speziell für den Beginn des Gießvorgangs gilt. Nachdem das Band zum Hinzufügen der Oxidschicht auf dem Band ausgeglüht worden ist, ist es für den Einsatz beim Dünnbandgießen des Metalls bereit sowie vorzugsweise zum Dünnbandgießen von Aluminiumlegierungen.
Nach der Beschreibung der Gedanken der Erfindung bzw. der erfinderischen Idee wird nun auf das folgende Beispiel Bezug genommen, das ausschließlich Zwecken der Veranschaulichung dient und die Ausführung der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränkt.

Beispiel

Das vorliegende Beispiel veranschaulicht die Herstellung des Bands gemäß den Gedanken der vorliegenden Erfindung.
Bei dem für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bands verwendeten Bandmaterial in Spulenform handelt es sich um eine Spule aus AISI 4130 Stahl mit einer Dicke von 0,08 Zoll (2,03 cm), der mit einem Winkel von 30º zu der Senkrechten zur Bildung eines Endlosbands geschweißt wird. Das Band wird danach bei einer Temperatur von etwa 1600ºF (811ºC) über einen Zeitraum von drei Stunden wärmebehandelt und zum Härten des Bands abgeschreckt; daraufhin wird es bei 1300ºF (704ºC) über einen Zeitraum von zwei Stunden angelassen, um ein and mit einer Zugfestigkeit von etwa 115.000 psi (792,897 MPa) und einer Dehngrenze von 95.000 psi (655,0 MPa) vorzusehen.
Danach wird das Band einer mechanischen Rillenbildung unterzogen, so dass Rillen mit einer Häufigkeit von 60 Rillen pro Zoll (23,6 pro cm) und einer Tiefe von 0,005 Zoll (0,13 cm) vorgesehen werden. Danach wird das Band für eine Oberflächenbeschaffenheit von #320 poliert.
Danach wird das Band in Luft bei einer Temperatur von 900ºF (482ºC) über einen Zeitraum von zwei Stunden ausgeglüht. Es konnte festgestellt werden, dass das Band über längere Zeiträume des Dünnbandgießens von Aluminiumlegierungen eingesetzt werden kann, ohne zu Beginn zu haften.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Gießbändern zur Verwendung beim Gießen von Metallen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Vorsehen eines Endlosbands aus Metall;

(b) Lösungsglühbehandlung des Bands unter oxidationsfreien oder Reduktionsbedingungen, Abschrecken und Anlassen des Bands zur Verbesserung dessen Festigkeit und Verringerung der Dehnbarkeit;

(c) Behandlung des Bands zur Einführung von Unregelmäßigkeiten der äußeren Oberfläche in diese Oberfläche zur Verbesserung der Einheitlichkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Band und dem darauf abgelagerten geschmolzenen Metall und um das Sammeln von Oberflächengasen aus dem Raum zwischen der Oberfläche des Bands und dem darauf abgelagerten Metall zu ermöglichen; und

(d) thermische Behandlung des Bands unter geregelten Bedingungen einer erhöhten Temperatur, so dass auf der Oberfläche des Bands eine Oxidschicht gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren den Schritt des Polierens der Bands nach der Bildung der Unregelmäßigkeiten auf dem Band umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus einem Metall gebildet · wird, das Kohlenstoff aufweist, und wobei die Wärmebehandlung den Kohlenstoff in dem Metall auflöst, so dass eine feste Lösung aus Kohlenstoff in dem Metall zur Festigung des Metalls gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band aus einem Kohlenstoffstahl gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Kohlenstoffstahl um Chrommolybdänstahl handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Stahl bis zu 1% Chrom und bis zu 0,5% Molybdän aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Stahl 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band in dem Schritt

(b) bei einer Temperatur zwischen 1200ºF (649ºC) bis 1800ºF (982ºC) wärmebehandelt und abgeschreckt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band in dem Schritt (b) über eine Zeit von bis zu 10 Stunden wärmebehandelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band während der Wärmebehandlung in Schritt (b) in Gegenwart einer oxidationsfreien Umgebung erwärmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band während der Wärmebehandlung in Schritt (b) in einer Vakuumumgebung erwärmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Band in dem Schritt (b) in heißem Öl oder heißem Salz abgeschreckt wird, um eine Verzerrung des Bands zu vermeiden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form von Rillen auf der Oberfläche des Bands gegeben sind.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächeunregelmäßigkeiten in Form einer Anordnung von Vertiefungen gegeben sind.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten durch mechanische Bearbeitung ausgebildet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten durch einen Laser gebildet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung in dem Schritt (d) bei einer Temperatur im Bereich von 500ºF (260ºF) bis 1000ºF (538ºC) ausgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oxidschicht eine Dicke von 2 bis 200 um aufweist.

19. Band zur Verwendung beim Gießen von Werkstoffen, mit einem Endlosband, das aus einem Metall gebildet wird, das die Fähigkeit zur Erzeugung eines reaktionsfreien Oxids aufweist, wobei das genannte Band unter oxidationsfreien oder Reduktionsbedingungen lösungsglühbehandelt, abgeschreckt und angelassen wird und darauf ein Muster von Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist, um die Einheitlichkeit · der Wärmeübertragung zwischen dem Band und dem darauf abgelagerten Metall zu verbessern und das Sammeln von Oberflächengasen zu ermöglichen, die während dem Gießen gebildet werden, wobei das genannte Band darauf eine Oxidschicht aufweist.

20. Band nach Anspruch 19, wobei das Band aus einem Metall gebildet wird, das Kohlenstoff aufweist, und wobei die Wärmebehandlung den Kohlenstoff in dem Metall auflöst, so dass eine feste Lösung aus Kohlenstoff in dem Metall zur Festigung des Metalls gebildet wird.

21. Band nach Anspruch 20, wobei das Band aus einem Kohlenstoffstahl gebildet wird.

22. Band nach Anspruch 21, wobei es sich bei dem Kohlenstoffstahl um einen Chrommolybdänstahl handelt.

23. Band nach Anspruch 22, wobei der Stahl bis zu 1% Chrom und bis zu 0,5% Molybdän aufweist.

24. Band nach Anspruch 21, wobei der Stahl 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff aufweist.

25. Band nach Anspruch 19, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form von Rillen auf der Oberfläche des Bands vorgesehen sind.

26. Band nach Anspruch 19, wobei die Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form einer Anordnung von Vertiefungen vorgesehen sind.

27. Verfahren zum Gießen von Metallen, wobei das Verfahren das kontinuierliche Bewegen mindestens eines Endlosbands umfasst sowie das Ablagern eines geschmolzenen Metalls auf der Oberfläche des genannten Bands, wobei Wärme von dem geschmolzenen Metall auf das Band übertragen wird, so dass ein dünner Metallstreifen auf dem Band gebildet wird, wobei es sich bei dem genanntem Band um ein Band gemäß Anspruch 19 handelt.