NO903605L - Fremgangsmaate og anordning for kontinuerlig stoeping av tynne metallprodukter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder anlegg for direkte kontinuerlig støpning av metallprodukter av liten tykkelse, særlig bestående av stål, og hvor produktets størkning sikres ved kontakt mellom det flytende metall og utsiden av en eller to roterende valser med kraftig indre kjøling.

Direkte kontinuerlig støpning av tynne stålprodukter (av størrelsesorden 10 mm eller mindre i tykkelse) er for tiden gjenstand for forsøk i to hovedtyper av anlegg, nemlig: på den ene side anlegg hvor produktet størknes i en barreform som omfatter to bevegelige vegger som utgjøres av ytterflatene av to valser anordnet for dreiebevegelse om to parallelle akser samt er gjenstand for kraftig

innvendig kjøling, og

på den annen side anlegg hvor utsiden av en enkelt innvendig nedkjølt valse berører et bad av flytende metall, således at det på valsen dannes en metallfilm som raskt størkner.

De pågående forsøk har ennå ikke ført til produkter som er fullstendig og alltid tilfredsstillende. Blant de hovedfeil som påstøtes er utilstrekkelig kvalitet av produktets kantpartier.

Disse kantpartier oppviser ofte uregelmessigheter med hensyn til tykkelse, planhet og utseende, og det vil da være nødvendig å trimme disse kanter. Disse mangler er videre sammenlignbare i art og omfang med de som påtreffes i produkter fremstilt ved varmvalsing fra vanlige kontinuerlig støpte plater, således at nevnte direkte kontinuerlig støpte tynne produkter faktisk fortrenges.

Når sådanne anlegg vil være i stand til å støpe bånd med stor bredde (f. eks over en meter), vil det være av interesse å ha mulighet for i samme anlegg både å støpe produkter som er ment å bibeholde sin normale bredde og produkter som lett kan deles opp for derved å danne flere strimler av mindre bredde. Det vil forstås av de modifikasjoner som herunder må innføres i anlegget ikke bør kreve forandring av et stort antall viktige deler i anlegget.

Det er formål for foreliggende oppfinnelse å lette den arbeidsprosess som går ut på trimming av produktets kantpartier samt også oppsplitting av vedkommende produkt.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for kontinuerlig støpning av metallprodukter av liten tykkelse, særlig bestående av stål, ved størkning av flytende metall på den nedkjølte overflate av minst en roterende valse, idet fremgangsmåtens særtrekk ligger i at det under størkningen av metallet på minst en side av produktet frembringes en linje med nedsatt materialstyrke, hovedsakelig parallelt med produktets kanter.

Foreliggende oppfinnelse gjelder også et anlegg for å utføre nevnte fremgangsmåte, og hvis særtrekk ligger i at minst en av valsene oppviser på sin omkrets minst en overflatediskontinuitet.

Ved en utførelse er denne overflatediskontinuitet plassert ved en av ytterendene av valsen og utgjøres av en gravert uttagning slik som et overflatespor, som kan være fylt med et varmeisolerende material. I den annen utførelse utgjøres denne overflatediskontinuitet av et relieffområde.

Som det vil forstås utføres trimningen av kantpartiene eller oppslittingen av produktet etter støpningen langs nevnte linjer med redusert materialstyrke som da dannes på produktet under størkningen. Det er da mulig å utnytte skjæreredskap av enklere utførelse enn i det tilfelle produktet har samme skjærfasthet over hele sin bredde.

En bedre forståelse av oppfinnelsen vil kunne oppnås ut ifra følgende beskrivelse under henvisning til den eneste vedføyde tegning, hvorpå:

Fig. 1 er en skjematisk skisse som anskueliggjør fremgangsmåten ved størkning eller frysning av det smeltede metall på overflaten av en nedkjølt valse, som omfatter et spor. Fig. 2 er en skjematisk skisse av utstyr for støpning mellom to valser som er fast anordnet i forhold til hverandre samt utført i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 3 er en skjematisk skisse av lignende utstyr hvor valsene er anordnet for translasjonsbevegelse i forhold til hverandre samt utført i samsvar med oppfinnelsen.

Oppfinnelsen har sitt grunnlag i det observerte forhold at det i en maskin for kontinuerlig støpning på en valse eller mellom to valser vil en tilfeldig rift i overflaten av en valse føre til dannelse av sprekker og strukturujevnheter i produktet under dets størkning. Mekanismen ved denne sprekkdannelse er anskueliggjort i fig. 1. Det flytende stål 1 kommer i kontakt med den ytre overflate av en valse 2 som er forsynt med kjøleutstyr, som ikke er vist, slik som indre strømningskanaler hvor vann sirkulerer. Uttrekket av varme fra det flytende metall ved hjelp av valsen, symbolisk angitt ved pilene 3,3', har som følge at det dannes et sjikt 4 av metall som er størknet mellom valsen og det fremdeles flytende metall, og hvis tykkelse øker etterhvert som valsen roterer inntil det fullstendig størknede produkt skilles fra valsen. Hvis valsens overflate har et spor som er tilstrekkelig smalt til å sikre at det flytende metall ikke kan trenge inn i sporet pga overflatespenning, vil den del av den størknede eller frosne skorpe som befinner seg rett ut for dette spor være gjenstand for mindre varmeuttrekk enn de inntilliggende deler. I motsetning til disse inntilliggende deler har her ikke skorpen noen direkte kontakt med valsens nedkjølede overflate. Størkningen vil følgelig være unormalt langsom rett ut for sporet og dette fører da til en tykkelse av størknet material som er mindre enn det den normalt skulle være. Dette fenomen forsterkes ved en oppbygning av termo-mekaniske spenninger i den mindre størknede del av skorpen, hvilket bringer skorpen til å trekke seg bort fra valsen i nærheten av valsesporets kanter. En følge av denne prosess er at produktets struktur får spesielle særtrekk på det sted hvor størkningen finner sted rett ut for sporet. Disse særtrekk fører til større ømtålelighet av produktet og letter dannelse av sprekker eller spalter som ikke kan godtas når de opptrer på et produkt som er beregnet på etterfølgende bruk. De utgjør da faktisk bruddlinjer.

Dette forklarer hvorfor overflaten av en støpevalse i prinsipp må være fri for sådanne sår som kan frembringe vilkårlig fordelte materialfeil. På den annen side er det i henhold til oppfinnelsen funnet at det vil være av interesse og tilsiktet frembringe struktururegelmessigheter i nærheten og parallelt med produktets kanter, og som medfører øket svekning av produktet som til og med umiddelbart sprekk-dannelser på det sted hvor de befinner seg.

Disse mangler utgjør områder av foretrukket bruddannelse ved trimning av kantpartiene. Denne trimming kan derfor utføres ved hjelp av maskiner av enklere utførelse enn kanttrimmere av den art som anvendes på utgangssiden av båndvalsesett av valser. Når det gjelder utførelsen i henhold til oppfinnelsen vil en enkel folding av kantpartiene faktisk være tilstrekkelig til å skille dem fra resten av produktet.

I visse tilfeller vil til og med gnidning av sidekantene mot de ildfaste vegger som i sideretning lukker støpeformen være tilstrekkelig til å innlede fraskillelsen av kantpartiene så snart produktet størkner.

Fig. 2 viser skjematisk en anordning for kontinuerlig støpning mellom to valser 2,2', som holdes i fast stilling i forhold til hverandre under støpningen.

Støperommet er lukket i sideretningen av to ildfaste vegger 7,7', som kalles "sidedemninger" og ligger an mot valsenes ytterender, således at sidekantene av produktet størkner i anlegg mot disse vegger. Valsene omfatter på sin omkrets og i nærheten av hver av sine ytterender en overflatediskontinuitet som utgjøres av spor 5,5',5'', 5'''. Hver av disse spor danner på produktet en linje med redusert materialstyrke nær en sidekant hvor trimning av kantpartiet senere vil finne sted. Sporene virker mot motsatte sider av samme kantparti (5 og 5'' på den ene side, samt 5' og 5''<1>på den annen side) av produktet og befinner seg fortrinnsvis naturligvis rett ovenfor hverandre, således at de linjer med nedsatt materialstyrke som de danner vil virke i tillegg til hverandre ved trimning av kantpartiene.

Fig. 3 viser skjematisk en støpeanordning hvor valsen 2 er fast anordnet og valsen 2<11>kan beveges i sin akseretning, slik som angitt ved pil. Disse valser sies da å være translasjonsbevegelig i forhold til hverandre. Sidedemningene 8 og 8" er da tilsluttet ytterendene av hver sin valse 2 og 2'', samt ligger glidbart an mot arbeidsflaten på den annen valse, henholdsvis 2'' og 2. Dette arrangement gjør det mulig å forandre produktets bredde, også under selve støpningen. Med tanke på de tallrike stillinger som valsene kan innta i forhold til hverandre, vil det åpenbart ikke være mulig å forsyne dem med spor på en sådan måte at de forskjellige spor kan samarbeide til en hver tid, i motsetning til det tidligere omtalte tilfelle. Følgelig er det da på hver valse bare utformet et enkelt spor 5,5'' i nærheten av den ytterende av valsen som står i forbindelse med sidedemningen 8,8''. På denne måte vil det da blir dannet bare en eneste linje med nedsatt materialstyrke langs hver sidekant av produktet. Deres virkning må derfor likevel være tilstrekkelig til å tillate en lett trimming av kantpartiene under tilsvarende betingelser som i det forut omtalte tilfelle. Når det gjelder støpning på en enkelt valse med spor ved begge ender, vil det her atter foreligge bare en enkelt linje med nedsatt materialstyrke ved hver sidekant av produktet, da størkningen av den ene sideflate av produktet finner sted helt fritt. Denne ulempe reduseres imidlertid ved det forhold at produktet støpt i samsvar med denne teknikk vanligvis er tynnere enn de som støpes mellom to valser. Trimmingen av deres sidekanter lettes da i tilsvarende grad.

Sporene må på den ene side være tilstrekkelig smale og klart avgrenset til at materialets overflatespenning hindrer det flytende metall fra å trenge inn i det indre av sporene, samt på den annen side tilstrekkelig brede og dype til i vesentlig grad å forstyrre produktets nedkjølingsprosess. Sporenes dimensjoner kan være av størrelsesorden 0,5 mm med hensyn til bredden samt også 0,5 mm når det gjelder sporets dybde. Sporet kan ha en hvilken som helst tverrsnittsform, slik som trekantform eller fortrinnsvis hovedsakelig kvadratisk eller rektangulærtorm. De sistnevnte foretrukkede former er faktisk de som er best i stand til å unngå inntrengning av flytende metall i sporet, da de fører til et avbrudd i valsens overflate som er klarere fastlagt enn det som er mulig med det spor av trekanttverrsnitt.

Videre kan sporet være fylt med et varmeisolerende material. Dette tillater da dannelse av en linje med nedsatt materialstyrke som er bredere enn ved et enkelt utført spor, da problemene ved inntrengning av metall i det indre av sporet unngås på denne måte.

Linjene med nedsatt materialstyrke må ligge tilstrekkelig langt fra ytterkantene til å tillate god virkning av trimmeverktøyet og garantere fullstendig kantavskjæring av de mangelfulle deler uten likevel å kreve fjerning av en betydelig andel av det feilfrie produkt. Den fraskilte bredde kan f. eks være 10 mm på hver side av produktet.

Som allerede nevnt kan denne prosess også utføres for å lette oppsplitting av produktet. I dette tilfelle dannes det spor på valsene i betraktelig avstand fra ytterkantene, for derved å danne på produktet en eller flere linjer med nedsatt materialstyrke tilsvarende de skillelinjer som den etter-følgende oppsplitting av produktet skal finne sted langs. Omvandlingen av en maskin som vanligvis kan støpe et eneste produkt med bredde 1.50 0 mm til en maskin som gjor det mulig til slutt å frembringe to produkter med bredde 750 mm, krever således f. eks bare at en eller flere konvensjonelle ruller som vanligvis anvendes, erstattes med en eller flere ruller som omfatter et spor midt på sin ytre omkrets samt bruk av et oppsplittingsverktøy. Det sistnevnte kan være anordnet på støpemaskinen på valsenes utgangsside eller være i bruk uavhengig av maskinen og virke på produktet bare etter at støpning og kveiling av produktet er utført.

Det bør forstås at oppfinnelsens ramme på ingen måte er ment å være begrenset til de beskrevne utførelser.

Andre midler for å frembringe linjer med nedsatt materialstyrke nær kantene av produktet kan også utnyttes. Særlig er det mulig å tenke seg at sporene på valsene erstattes av en eller annen utførelse av hul gravering, slik som en gruppe av flere spor nær hverandre eller også av områder i relieff, slik som ribber eller spisse fremspring som lokalt reduserer produktets tykkelse og derved letter trimming av produktets kantpartier eller oppsplitting av produktet. Skjønt den vanlige orientering av linjene med nedsatt materialstyrke er hovedsakelig parallelt med sidekantene, kan likevel disse linjer ha bølgeform.

Foreliggende oppfinnelse kan også utnyttes i det tilfelle hvor rullene over hele sin overflate har en spesiell ruhet frembragt ved en rekke smale og grunne groper (med en dimensjon av størrelsesorden 0,1 mm), som har til formål å lette produktets fremdrift av vedkommende valse eller valser og forbedre dets overflatetilstand. Disse groper skiller seg ved sine dimensjoner og sin virkning klart fra sporene i henhold til foreliggende oppfinnelse, som danner linjer med nedsatt materialstyrke innenfor fastlagte områder av produktet.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig støpning av metallprodukter med liten tykkelse, særlig av stål, ved størkning av det flytende metall på en nedkjølt overflate av minst en roterende valse, karakterisert ved at det under størkningen av metallet på minst en side av produktet frembringes minst en linje med nedsatt materialstyrke og hovedsakelig parallell med produktets sidekanter.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte linje med nedsatt materialstyrke befinner seg i nærheten av en sidekant av produktet.

3. Anlegg for kontinuerlig støpning av metallprodukter med liten tykkelse, særlig av stål, ved størkning av metallet på en nedkjølt overflate av minst en roterende valse, for derved å utføre fremgangsmåten i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte valse på sin ytre omkrets har minst en overflatediskontinuitet.

4. Anlegg som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte overflatediskontinuitet er anordnet i nærheten av en ytterende av valsen.

5. Anlegg som angitt i krav 4, karakterisert ved at overflatedis-kontinuiteten utgjøres av en gravert uttagning.

6. Anlegg som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte graverte uttagning utgjøres av et enkelt spor.

7. Anlegg som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte spor er fylt med et varmeisolerende material.

8. Anlegg som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte overflatediskontinuitet utgjøres av et område i relieff.

9. Anlegg som angitt i et av kravene 3 - 7, karakterisert ved at det omfatter to valser i fast innbyrdes stilling, og hvor nevnte valser omfatter en overflatediskontinuitet i nærheten av hver av valsene ytterender.

10. Anlegg som angitt i et av kravene 3-7, karakterisert ved at det omfatter to valser som kan translasjonsforskyves i forhold til hverandre, idet hver av nevnte valser omfatter en overflatediskontinuitet i nærheten av valsens ene ende, og nevnte overflatedis-kontinuiteter er anordnet på valsene på sådan måte at de påvirker hvert sitt forskjellige kantparti av produktet.

11. Fremgangsmåte for kontinuerlig støpning av metallprodukter, hovedsakelig som beskrevet ovenfor under henvisning til og vist i fig. 2 eller 3 på de vedføyde tegninger.

12. Anlegg for kontinuerlig støpning av metallprodukter, hovedsakelig som beskrevet ovenfor under henvisning til og vist i fig. 2 og 3 på de vedføyde tegninger.