DE19815010C1

DE19815010C1 - Gießverfahren für ein Metallband und zugehörige Gießvorrichtung

Info

Publication number: DE19815010C1
Application number: DE19815010A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter P Pleschiutschnigg; Winfried Dipl Ing Binder; Lothar Dipl Ing Parschat; Michael Dr Ing Vonderbank; Stephan Dipl Ing Feldhaus
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2018-04-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für ein dünnes Metallband mit einer Banddicke und einem Bandquerschnitt, wobei eine erste und eine zweite Umlenkrolle mit waagerechten Rollenachsen einen Gießtrichter mit einem Gießspalt bilden, wobei eine Kern- Metallschmelze in den Gießtrichter gegossen wird und zu einem Metallband erstarrt. Die Erfindung betrifft ferner eine Gießvor richtung für ein dünnes Metallband, insbesondere ein Stahlband, mit einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle mit waagerechten Rollen achsen, die einen Gießtrichter mit einem Gießspalt bilden, und mit einer Kern-Gießeinrichtung zum Gießen einer Kern-Metallschmelze in den Gießtrichter.

Derartige Gießverfahren und die hiermit korrespondierende Gießvor richtung sind als sogenannte Zweirollen-Gießmaschinen bekannt. Mit diesen Verfahren und Vorrichtungen können dünne Metallbänder mit Banddicken unter 30 mm gegossen werden. Diesbezüglich wird beispiel haft auf Stahl und Eisen 118 (1998) 5, Seiten 61 bis 66 verwiesen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein weiteres Verfahren und die hiermit korrespondierende Vorrichtung zum Gießen eines dünnen Metallbandes zu schaffen.

Die Aufgabe wird für das Verfahren dadurch gelöst, daß eine erste Außenschicht-Metallschmelze auf einem im wesentlichen waagerechten Gießabschnitt eines ersten umlaufenden Endlosgurtes gegossen wird und dort zumindest an ihrer Oberfläche zu einer ersten Außenschicht mit einer ersten Außenschichtdicke erstarrt, daß der erste Endlos gurt mit der ersten Außenschicht der ersten Umlenkrolle zugeführt wird und daß die erste Außenschicht mit der Kern-Metallschmelze zu dem Metallband verschweißt.

Demgemäß weist die erfindungsgemäße Gießvorrichtung einen ersten umlaufenden Endlosgurt und eine erste Außenschicht-Gießeinrichtung auf, wobei der erste umlaufende Endlosgurt in einem Gießabschnitt im wesentlichen waagerecht verläuft und über die erste Umlenkrolle geführt ist und wobei die erste Außenschicht-Gießeinrichtung zum Gießen einer ersten Außenschicht-Metallschmelze auf den Gießab schnitt des ersten umlaufenden Endlosgurtes dient.

Vorzugsweise wird die Kern-Metallschmelze nicht nur einseitig, sondern zweiseitig mit einer Außenschicht versehen. Demgemäß besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gießverfahrens darin, daß eine zweite Außenschicht-Metallschmelze auf einen im wesentlichen waa gerechten Gießabschnitt eines zweiten umlaufenden Endlosgurtes gegossen wird und dort zumindest an ihrer Oberfläche zu einer zweiten Außenschicht mit einer zweiten Außenschichtdicke erstarrt, daß der zweite Endlosgurt mit der zweiten Außenschicht der zweiten Umlenkrolle zugeführt wird und daß die zweite Außenschicht mit der Kern-Metallschmelze verschweißt.

Dementsprechend weist die Gießvorrichtung einen zweiten umlaufenden Endlosgurt mit einem im wesentlichen waagerecht verlaufenden Gieß abschnitt und eine zweite Außenschicht-Gießeinrichtung zum Gießen einer zweiten Außenschicht-Metallschmelze auf den Gießabschnitt des zweiten umlaufenden Endlosgurtes auf, wobei der zweite umlaufende Endlosgurt über die zweite Umlenkrolle geführt ist.

Die erste Außenschicht-Metallschmelze und die Kern-Metallschmelze, gegebenenfalls auch die zweite Außenschicht-Metallschmelze können aus den gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Bspw. kann die Kern-Metallschmelze aus Normalstahl bestehen, während eine oder beide Außenschicht-Metallschmelzen aus Edelstahl, nicht rostendem Stahl oder einem Nichteisen-Material bestehen können.

Die erste Außenschichtdicke bzw. die Summe der Außenschichtdicken sollte maximal halb so groß sein wie die Banddicke. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Außenschichten aus einem anderen Materi al bestehen als die Kern-Metallschmelze, also durch das Gießver fahren ein Verbundband hergestellt wird.

Wenn die Solidustemperatur der ersten Außenschicht-Metallschmelze, gegebenenfalls auch die Solidustemperatur der zweiten Außenschicht- Metallschmelze maximal so groß ist wie die Solidustemperatur der Kern-Metallschmelze, ergibt sich durch das Gießen der Kern-Metall schmelze in den Gießtrichter ein partielles Aufschmelzen der Außen schicht bzw. der Außenschichten. Die Außenschicht verschweißt bzw. die Außenschichten verschweißen in diesem Fall besonders zuverlässig mit der Kern-Metallschmelze.

Die Verschweißung kann dadurch weiter optimiert werden, daß eine Temperaturkontrolle des ersten Endlosgurtes bzw. der Endlosgurte erfolgt.

Eine Verzunderung und Oxidation der einzelnen Schmelzen bzw. der Außenschichten wird vermieden, wenn der Gießabschnitt des ersten Endlosgurtes, der Gießtrichter und das Metallband, gegebenenfalls auch der Gießabschnitt des zweiten Endlosgurtes, in einer definier ten Atmosphäre, insbesondere einer Schutzgasatmosphäre, gehalten werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels. Dabei zeigt in Prinzipdarstellung die einzige Figur eine Gießvorrichtung für ein dünnes Metallband.

Gemäß der Figur weist eine Gießvorrichtung eine erste und eine zweite Umlenkrolle 1, 2 mit waagerechten Rollenachsen 1', 2' auf. Die Umlenkrollen 1, 2 sind symmetrisch ausgebildet. Sie drehen sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit v_U und sind, wie durch die Pfeile 3 angedeutet, aufeinander zu bewegbar. Die Umfangsgeschwindigkeit v_U ist gleichzeitig auch die Gießgeschwindigkeit.

Die Umlenkrollen 1, 2 bilden einen Gießtrichter 4 mit einem Gieß spalt 4'. Über die Umlenkrollen 1, 2 sind umlaufende Endlosgurte 5, 6 geführt. Die Endlosgurte 5, 6 weisen im wesentlichen waagerecht verlaufende Gießabschnitte 7, 8 auf. Im wesentlichen waagerecht bedeutet dabei, daß die Endlosgurte 5, 6 in den Gießabschnitten 7, 8 um maximal 10° zum Gießtrichter 4 hin geneigt sind. Vorzugsweise sind die Endlosgurte 5, 6 um weniger als 3° auf den Gießtrichter 4 zu geneigt. Optimal ist eine Neigung von ca. 1° auf den Gießtrich ter 4 zu.

Die Gießvorrichtung weist ferner zwei Schicht-Schmelzenbehälter 9, 10 mit Schicht-Ausgüssen 9', 10' auf. Die Schicht-Schmelzenbehälter 9, 10 mit ihren Schicht-Ausgüssen 9', 10' bilden die Außenschicht- Gießeinrichtungen. Über sie werden Außenschicht-Metallschmelzen 11, 12 in den Gießabschnitten 7, 8 auf die Endlosgurte 5, 6 gegossen.

Die vergossenen Außenschicht-Metallschmelzen 11, 12 erstarren zumindest an ihren Oberflächen zu Außenschichten 13, 14 mit Außen schichtdicken d₁, d₂. Die Außenschichtdicken d₁, d₂ liegen zwischen minimal 0,1 mm und maximal 5,0 mm, typisch zwischen 0,2 mm und 1,0 mm.

Die Endlosgurte 5, 6 mit den darauf befindlichen Außenschichten 13, 14 werden den Umlenkrollen 1, 2 zugeführt und über diese in den Gießtrichter 4 eingeführt. Gleichzeitig wird aus einem Kern-Metall schmelzenbehälter 15 mit einem Kern-Ausguß 15' eine Kern-Metall schmelze 16 in den Gießtrichter 4 gegossen. Der Kern-Schmelzenbehäl ter 15 und der Kern-Ausguß 15' bilden also die Kern-Gießeinrichtung.

Die Kern-Metallschmelze 16 weist eine Solidustemperatur auf, die mindestens so groß ist wie die Solidustemperatur der beiden Außen schichten 13, 14. Dadurch schmelzen die Außenschichten 13, 14 an ihrer der Kern-Metallschmelze 16 zugewandten Oberfläche teilweise wieder auf. Bei der nachfolgenden Erstarrung verschweißt die Kern- Metallschmelze 16 mit den Außenschichten 13, 14 zu einem Metallband 17 mit einer Banddicke d und einem Bandquerschnitt. Die Banddicke d liegt zwischen minimal 0,5 mm und maximal 30 mm, typisch zwischen 2,0 mm und 5,0 mm.

Die Kern-Metallschmelze 16 wird also zwischen die gerade erstarrten oder noch erstarrenden, also noch gießheißen, Außenschichten 13, 14 gegossen. Beim Kontakt der Kern-Metallschmelze 16 mit den Außen schichten 13, 14 schmelzen letztere an der Kontaktfläche zur Kern- Metallschmelze 16 wieder auf. Dadurch ergibt sich die erforderliche Verschweißung der Kern-Metallschmelze 16 mit den Außenschichten 13, 14. Die Gießhitze der Kern-Metallschmelze 16 wird über die Außen schichten 13, 14 abgeführt.

Der Gießtrichter 4 und die Gießabschnitte 7, 8 der Endlosgurte 5, 6 sind mit einer Einhausung 18 eingehaust. Ebenso ist auch das Metallband 17 nach dem Verlassen des Gießtrichters 4 in einer Einhausung 19 eingehaust. Somit können die Gießabschnitte 7, 8 der Endlosgurte 5, 6, der Gießtrichter 4 und das Metallband 17 mittels der Einhausungen 18, 19 in einer definierten Atmosphäre gehalten werden. Die definierte Atmosphäre kann insbesondere eine Schutzgas atmosphäre, z. B. eine Stickstoffatmosphäre, sein.

Unterhalb des Gießspaltes 4' ist eine schematisch angedeutete Strangführung 20 angeordnet. Die Strangführung 20 stützt und führt das Metallband 17. Die Strangführung 20 kann bspw. als Rollen- oder Plattenführung ausgebildet sein.

Wie aus der Figur erkennbar ist, ist das Metallband 17 beim Ver lassen des Gießspaltes 4' noch nicht durcherstarrt. Durch eine entsprechende Anstellung der Strangführung 20 kann diese daher die Banddicke d und somit auch den Bandquerschnitt des Metallbandes 17 reduzieren, und zwar noch vor dem Durcherstarren des Metallbandes 17.

Falls das Metallband 17 bereits unmittelbar nach dem Verlassen des Gießspaltes 4' durcherstarren soll, können die Umlenkrollen 1, 2 entsprechend aufeinander zu bewegt werden. Auch hierdurch ergibt sich eine Reduktion der Banddicke d und damit auch des gesamten Bandquerschnitts.

Die Strangführung 20 dient gleichzeitig als Band-Kühleinrichtung für das Metallband 17. Unterhalb der Strangführung 20 ist hierzu ein Temperatursensor 21 angeordnet. Dessen Ausgangssignal wird einem Band-Temperaturregler 22 zugeführt. Der Band-Temperaturregler 22 regelt dann den Kühlwasserfluß durch die Strangführung 20 derart, daß sich ein kontrollierter Temperaturverlauf des Metallbandes 17 ergibt. Das Metallband 17 wird dadurch temperaturkontrolliert.

Auch die Umlenkrollen 1, 2 und damit indirekt auch die Endlosgurte 5, 6 sind temperaturkontrolliert. Dies geschieht dadurch, daß mittels Temperatursensoren 23, 24 die Temperaturen der Endlosgurte 5, 6 erfaßt werden. Die Ausgangssignale der Temperatursensoren 23, 24 werden Gurt-Temperaturreglern 25, 26 zugeführt. Diese regeln dann den Kühlwasserdurchfluß durch Kühlkörper 27, 28, mittels derer die Umlenkrollen 1, 2 gekühlt werden. Die Kühlkörper 22, 28 bilden somit Gurt-Kühleinrichtungen.

Die Außenschichten 13, 14 und die Kern-Metallschmelze 16 können aus dem gleichen Material bestehen, z. B. aus einem Stahl. In diesem Fall sind die Außenschichtdicken d₁, d₂ frei wählbar. Vorzugsweise wird mit der Gießvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel aber ein Ver bundband 17 hergestellt. In diesem Fall bestehen die Außenschichten 13, 14 und die Kern-Metallschmelze aus unterschiedlichen Materia lien. Die Kern-Metallschmelze kann bspw. aus einem Normalstahl bestehen. Die Außenschichten 13, 14 hingegen bestehen in diesem Fall aus Edelstahl, nichtrostendem Stahl oder einem Nichteisenmetall, z. B. Zink. Insbesondere können auch die Materialien der beiden Außenschichten 13, 14 voneinander verschieden sein.

Wenn für die Außenschichten 13, 14 andere Materialien verwendet werden, sollten die Außenschichtdicken d₁, d₂ möglichst klein sein. Insbesondere sollten die Außenschichtdicken d₁, d₂ jeweils maximal ein Viertel der Banddicke d betragen.

Gemäß Ausführungsbeispiel wurde ein beidseitig mit einer Außen schicht 13, 14 versehenes Metallband 17 gegossen. Das Metallband 17 könnte aber auch nur einseitig mit einer Außenschicht, z. B. der Außenschicht 13 versehen sein. In diesem Fall sollte die Dicke der Außenschicht 13 maximal die Hälfte der Banddicke d₁ betragen. Ferner ist es bei beidseitiger Beschichtung mit gleichen Außenschichten 13, 14 selbstverständlich auch möglich, die Außenschicht-Metall schmelzen 11, 12 aus einem gemeinsamen Schmelzenbehälter zu ver gießen.

Die Erfindung führt zu folgenden Vorteilen: Materialverbunde können auf einfache Weise mit einer ausgezeichneten Verschweißung zwischen den beteiligten Werkstoffen mit einer durch die Kokillenoberfläche definierten Oberflächenqualität auf kontrollierte Weise erzeugt werden. Dadurch, daß die Materialien bei relativ hohen Temperaturen miteinander vergossen werden, kann auch eine Kern-Metallschmelze 16, die heißrißempfindlich ist, vergossen werden. Die hergestellten Metallbänder 17 können, wenn sie als Verbundbänder ausgebildet sind, massive Edelstahlbänder ersetzen und somit zu einer erheblichen Kostenreduzierung führen. Die Gießgeschwindigkeit v_U und das Dicken verhältnis zwischen den Außenschichten 13, 14 und dem Metallband 17 kann in weiten Grenzen variiert werden. Bei Herstellen dünner Gießformate erfolgt eine rasche Abkühlung des hergestellten Metall bandes 17.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere Metallbänder 17 mit einer Dicke d unter 10 mm bei einer Breite von über 800 mm hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Umlenkrollen

1

',

2

'Rollenachsen

3

Pfeile

4

Gießtrichter

4

'Gießspalt

5

,

6

Endlosgurte

7

,

8

Gießabschnitte

9

,

10

,

15

Schmelzenbehälter

9

',

10

',

15

'Ausgüsse

11

,

12

,

16

Metallschmelzen

13

,

14

Außenschichten

17

Metallband

18

,

19

Einhausungen

20

Strangführung

21

,

23

,

24

Temperatursensoren

22

,

25

,

26

Temperaturregler

27

,

28

Kühlkörper
d, d₁

, d₂

Dicken
v_U

Umfangsgeschwindigkeit

Claims

1. Gießverfahren für ein dünnes Metallband (17) mit einer Band dicke (d) und einem Bandquerschnitt,

1. wobei eine erste Außenschicht-Metallschmelze (11) auf einen im wesentlichen waagerechten Gießabschnitt (7) eines ersten umlaufenden Endlosgurtes (5) gegossen wird und dort zumindest an ihrer Oberfläche zu einer ersten Außenschicht (13) mit einer ersten Außenschichtdicke (d₁) erstarrt,
2. wobei der erste Endlosgurt (5) mit der ersten Außen schicht (13) einer ersten Umlenkrolle (1) mit einer waagerechten Rollenachse (1') zugeführt wird,
3. wobei die erste Umlenkrolle (1) mit einer zweiten Um lenkrolle (2) mit einer waagerechten Rollenachse (2') einen Gießtrichter (4) mit einem Gießspalt (4') bildet,
4. wobei eine Kern-Metallschmelze (16) in den Gießtrichter (4) gegossen wird und mit der ersten Außenschicht (13) zu dem Metallband (17) verschweißt.

2. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Außenschicht (13) aus einem Edelstahl, einem nichtrostenden Stahl oder einem Nichteisen-Material besteht.

3. Gießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Außenschichtdicke (d₁) maximal halb so groß ist wie die Banddicke (d).

4. Gießverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Außenschicht-Metallschmelze (12) auf einen im wesentlichen waagerechten Gießabschnitt (8) eines zweiten umlaufenden Endlosgurtes (6) gegossen wird und dort zumindest an ihrer Oberfläche zu einer zweiten Außenschicht (14) mit einer zweiten Außenschichtdicke (d₂) erstarrt, daß der zweite Endlosgurt (6) mit der zweiten Außenschicht (14) der zweiten Umlenkrolle (2) zugeführt wird und daß die zweite Außenschicht (14) mit der Kern-Metallschmelze (16) verschweißt.

5. Gießverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Außenschicht (14) aus einem Edelstahl, einem nichtrostenden Stahl oder einem Nichteisen-Material besteht.

6. Gießverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Außenschichtdicken (d₁, d₂) maximal halb so groß ist wie die Banddicke (d).

7. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kern-Metallschmelze (16) aus einem Normalstahl besteht.

8. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (1, 2) aufeinander zu bewegt werden.

9. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (17) frühestens bei Verlassen des Gieß spaltes (4') durcherstarrt.

10. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solidustemperatur der ersten Außenschicht (13), gegebe nenfalls auch die Solidustemperatur der zweiten Außenschicht (14), maximal so groß ist wie die Solidustemperatur der Kern- Metallschmelze (16).

11. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (17) temperaturkontrolliert wird.

12. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endlosgurt (5) und/oder der zweite Endlosgurt (6) temperaturkontrolliert wird bzw. werden.

13. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießabschnitt (7) des ersten Endlosgurtes (5), der Gießtrichter (4), das Metallband (17) und gegebenenfalls auch der Gießabschnitt (8) des zweiten Endlosgurtes (6) in einer definierten Atmosphäre, insbesondere einer Schutzgasatmosphäre gehalten werden.

14. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandquerschnitt vor dem Durcherstarren des Metallbandes (17) reduziert wird.

15. Gießvorrichtung für ein dünnes Metallband (17), insbesondere ein Stahlband (17),

1. mit einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle (1, 2) mit Rollenachsen (1', 2'), die einen Gießtrichter (4) mit einem Gießspalt (4') bilden,
2. mit einem ersten umlaufenden Endlosgurt (5), der in einem Gießabschnitt (7) im wesentlichen waagerecht verläuft und über die erste Umlenkrolle (1) geführt ist,
3. mit einer ersten Außenschicht-Gießeinrichtung (9, 9') zum Gießen einer ersten Außenschicht-Metallschmelze (11) auf den Gießabschnitt (7) des ersten umlaufenden Endlosgurtes (5) und
4. mit einer Kern-Gießeinrichtung (15, 15') zum Gießen einer Kern-Metallschmelze (16) in den Gießtrichter (4).

16. Gießvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweiten umlaufenden Endlosgurt (6) mit einem im wesentlichen waagerecht verlaufenden Gießabschnitt (8) auf weist, daß der zweite umlaufende Endlosgurt (6) über die zweite Umlenkrolle (2) geführt ist und daß die Gießvorrichtung eine zweite Außenschicht-Gießeinrichtung (10, 10') zum Gießen einer zweiten Außenschicht-Metallschmelze (12) auf dem Gießabschnitt (8) des zweiten umlaufenden Endlosgurtes (6) aufweist.

17. Gießvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (1, 2) aufeinander zu bewegbar sind.

18. Gießvorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Gießtrichters (4) eine - vorzugsweise gere gelte - Band-Kühleinrichtung (20) angeordnet ist.

19. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Endlosgurt (5), gegebenenfalls auch dem zweiten Endlosgurt (6), eine Gurt-Kühleinrichtung (27, 28) zugeordnet ist.

20. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießtrichter (4) und der Gießabschnitt (7) des ersten Endlosgurtes (5), gegebenenfalls auch der Gießabschnitt (8) des zweiten Endlosgurtes (6), eingehaust sind.

21. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (17) nach Verlassen des Gießtrichters (4) eingehaust ist.