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Die vorliegende Erfindung betrifft eine dünne
stranggegossene Metallplatte, die durch Verwendung einer
Gießvorrichtung, wie beispielsweise einer beweglichen
Gußform, z.B. einem Doppeltrommelsystem, bei dem ein Paar
Kühltrommeln mit einem Innenkühlmechanismus verwendet wird,
einem Einzeitrommelsystem, bei dem eine einzelne Kühltrommel
verwendet wird, oder einem Trommel-Bandsystem hergestellt
wird, bei dem zwischen einer Kühltrommel und einem Band ein
Gießtümpel bzw. Gußtrichter oder eine Eingußmulde gebildet
wird.
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In den letzten Jahren wurden im Bereich der
Stranggießverf ahren für Metall verschiedene Vorschläge für ein
Verfahren zum Gießen eines dünnen Metallblechs bzw. Grobblechs mit
einer etwa der Dicke eines fertigen Artikels entsprechenden
Dicke (2 bis 10 mm) durch eine Stranggießvorrichtung
gemacht, bei der eine mit einem Innenkühlmechanismus versehene
Kühltrommel verwendet wird, um die Herstellungskosten zu
senken und ein neues Material herzustellen.
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Beim vorstehend beschriebenen Gießverfahren ist es
wichtig, das Oberflächenerscheinungsbild eines gegossenen
Metallblechs auf einem hohen Qualitätsniveau zu halten. Aus
diesem Grund wurden verschiedene Gießverfahren
vorgeschlagen, wie beispielsweise ein Gießverfahren, bei dem der
Gießprozeß in einer Edel- oder Schutzgasatmosphäre ausgeführt
wird, um zu verhindern, daß sich in einer Eingußmulde
Schlacke bildet (vergl. ungeprüfte Japanische
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 62-130749), ein
Walzenbürstenverfahren, bei dem ein Oxid oder eine ähnliche Substanz, die
sich auf der Oberfläche einer Kühltrommel ablagert, entfernt
wird, um durch eine Kühltrommel eine gleichmäßig verfestigte
Außenhaut zu bilden (vergl. ungeprüfte Japanische
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 62-176650), ein anderes Verfahren
zum Erzeugen einer gleichmäßig verfestigten Außenhaut. wobei
auf der Umfangsfläche einer Kühltrommel mehrere Vertiefungen
vorgesehen sind, um einen als Wärmeisolationsschicht
dienenden Luftzwischenraum zwischen der Kühltrommel und der sich
verfestigenden Außenhaut zu bilden (vergl. ungeprüfte
Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 60-184449) und
andere Verfahren.
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Auch bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Gießverfahren war es schwierig, ein Gußmetallblech bzw. eine
Gußmetallplatte mit einem guten Oberflächenerscheinungsbild
stabil herzustellen, und es traten häufig Risse in
Längs- und Querrichtung auf.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Rißbildungen an der Oberfläche einer Gußmetallplatte zu
verhindern, indem, im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei
denen die Oberfläche der Gußmetallplatte so gleichmäßig wie
möglich hergestellt wird, ein vorgegebenes Muster auf der
Oberfläche der Gußmetallplatte bereitgestellt wird. D.h.
durch die vorliegende Erfindung soll eine Gußmetallplatte
mit einem von einer Rille bzw. Nut umgebenen
Schildpattmuster auf der Oberfläche einer dünnen stranggegossenen
Metallplatte bereitgestellt werden.
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Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen der
Gußmetallplatte durch eine bewegliche Gußform bereitgestellt werden.
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Die vorliegenden Aufgaben werden durch eine Strangguß-
Metallplatte und ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen
gelöst.
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Die vorliegenden Erfinder haben verschiedene
Untersuchungen durchgeführt und festgestellt, daß durch das Bilden
eines Schildpattmusters (Schildkrötenschalenmusters) mit
einem von einer Rille bzw. Nut mit einer Tiefe von 5 bis 30 p,m
umgebenen kreisaquivalenten Durchmesser von 5 bis 200 mm auf
der Oberfläche einer Gußmetallplatte das Auftreten von
Oberflächenrißen auf der Gußmetallplatte wirksam verhindert
werden kann.
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Außerdem haben die Erfinderfestgestellt, daß die
vorstehende Aufgabe durch ein Gießverfahren gelöst werden kann,
bei dem die Überhitzungstemperäturat ΔT eines in eine
Eingußmulde einer Gußform einer Stranggießvorrichtung mit
beweglicher Form gegossenen geschmolzenen Metalls auf 150 oder
weniger eingestellt wird, um das vorstehend beschriebene
Muster zu bilden.
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Der hierin verwendete Ausdruck "kreisäqivalenter
Durchmesser" bezeichnet einen Wert, der erhalten wird, indem die
durch eine Rille in einer geschlossenen Kurve umgebene
Fläche in eine Kreisfläche πd²/4 (d= [4A/π]) umgewandelt wird.
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Außerdem bezeichnet der Ausdruck "Schildpattmuster" ein
im wesentlichen durch eine Rille umgebenes unregelmäßiges
Muster.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in
Verbindung mit den Zeichnungen fur ein Doppeltrommelsystem
ausführlicher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des
Zusammenhangs zwischen der Überhitzungstemperatur ΔT (ºC) eines
geschmolzenen Metalls in einer Eingußmulde und der Rillentiefe
(µm) des Schildpattmusters;
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Fig. 2 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des
Zusammenhangs zwischen dem kreisäquivalenten Durchmesser (mm) eines
Schildpattmusters für jede Tiefe (µm) der geriffelten
Oberfläche des Schildpattmusters und der
Überhitzungstemperatur ΔT(ºC) eines geschmolzenen Metalls in einer
Eingußmulde;
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Fig. 3 zeigt einen Abdruck oder Abzug bzw. eine Kopie
des Oberflächenzustands der erfindungsgemäßen Gußplatte;
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Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht
einer Doppeltrommel-Stranggußvorrichtung;
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Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des
Zusammenhangs zwischen der Überhitzungstemperatur ΔT (ºC) eines
geschmolzenen Metalls in einer Eingußmulde und dem Auftreten
eines Schildpatt-Rillenmusters bzw. dem Grad der Rißbildung
(m/m²);
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Fig. 6A und 6B zeigen eine Draufsicht bzw. eine
Querschnittansicht zum Darstellen des Oberflächenbereichs I in
Fig. 3;
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Fiq. 6C und 6D zeigen eine Draufsicht bzw. eine
Querschnittansicht zum Darstellen des Oberflächenbereichs II in
Fig. 3; und
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Fig. 6E zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen
des Oberflächenzustands der erfindungsgemäßen
Gußmetallplatte.
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In Fig. 4 wird ein in eine durch Kühltrommeln 1 und 2
und Seitenbegrenzungen oder -wehre 3 und 4 definierte
Eingußmulde 5 eingeleitetes geschmolzenes Metall 6 durch die
Kühltrommeln 1 und 2 rasch abgekühlt und verfestigt, um eine
verfestigte Außenhaut zu bilden, und nach unten extrudiert,
um eine Gußmetallplatte 7 zu bilden.
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Die Oberfläche der erfindungsgemßen Gußmetallplatte 7
weist ein Schildpattmuster auf, wie in Fig. 3 dargestellt.
Das Schildpattmuster kann beispielsweise kenntlich gemacht
werden, indem partikelförmiger Kohlenstoff auf die
Gußmetallplatte gesprüht und durch ein druckempfindliches bzw.
selbstklebendes Kunststoffband eine Kopie bzw. ein Abzug
oder Abdruck des Schildpattmusters hergestellt wird, um das
Muster einer im wesentlichen geschlossenen Kurve zu
identifizieren (Fig. 3). Dieses Muster ist durch eine Rille mit
einer Tiefe von mindestens etwa 5 lim definiert, wobei in
Fig. 3 die Rille als kontinuierlich verbundener weißer
Abschnitt dargestellt ist. Die wahre Fläche der Oberfläche der
Gußmetallplatte mit dem Schildpattmuster ist größer als
diejenige einer glatten Gußplatte. Die Bedingungen, unter
denen dieses Muster im Kühl- und Verfestigungsschritt
gebildet wird, sind derart, daß die verfestigte Außenhaut in der
Anfangsstufe der Verfestigung langsam gebildet wird. Dies
entspricht einem Fall, bei dem die überhitzungstemperatur
des geschmolzenen Metalls gering ist. Unter dieser Bedingung
wird auf der Oberflächenschicht einer Gußmetallplatte eine
verfestigte Außenhaut mit einer ausreichenden Oberfläche
gebildet, und durch die durch das anschließende Kühlen und die
Verfestigung des Inneren der Gußmetallplatte verursachte
Schrumpfung wird ein Schildpatt-Rillenmuster auf der
Oberfläche der verfestigten Außenhaut gebildet, so daß auf der
Oberfläche der Gußmetallplatte keine Rißbildung auftritt.
Dies ist der Fall, weil der kritische Umformgrad bezüglich
der Bruchbildung aufgrund der dünnen Außenhaut der
Oberflächenschicht so groß ist, daß die durch
Schrumpfungsspannungen erzeugte Verformung innerhalb des zulässigen Bereichs
erfolgen kann. Wenn die Dicke der verfestigten Außenhaut
aufgrund einer übermäßigen Zeitdauer zum Bilden der
verfestigten Außenhaut zu groß ist, ist es oft schwierig, das
Schildpattmuster durch das anschließende Schrumpfen zu
bilden. In diesem Fall ist die Verformung mit hoher
Wahrscheinlichkeit lokal konzentriert, so daß Rißbildung auftritt.
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Das Muster hat die Form eines Schildpatts
(Schildkrötenschale) mit einer Tiefe D von 5 bis 30 µm und
einem kreisäquivalenten Durchmesser von 5 bis 200 mm, wie in
Fig. 6E dargestellt. Wenn die Rillentiefe größer ist als 30
µm, verbleibt dieses Muster zum Zeitpunkt des Kaltwalzens
der Gußplatte oft als Muster mit ungleichmäßigem Glanz. Wenn
der kreisaquivalente Durchmesser geringer ist als 5 mm, kann
durch die in den Bereich des kritischen Umformungsgrades
fallende Verformung, weil die Differenz zwischen der wahren
Oberfläche dieser Gußmetallplatte und der Oberfläche einer
glatten Gußmetallplatte nicht ausreichend ist, die
Schrumpfungsspannung nicht absorbiert werden, so daß Rißbildung
auftritt. Wenn andererseits der kreisäquivalente Durchmesser
größer ist als 200 mm, konzentriert sich die durch die
Verfestigungsspannung verursachte Verformung oft auf einen sehr
kleinen Abschnitt der das Schildpattmuster bildenden Rille,
so daß Rißbildung auftritt. Im Gegensatz dazu wird durch die
Gußmetallplatte mit Schildpattmuster weder eine Rißbildung
in Längsrichtung noch eine Rißbildung in Querrichtung
erhalten, so daß ein gutes Oberflächenerscheinungsbild der
Gußmetallplatte stabil erhalten werden kann.
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Fig. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der
Überhitzungstemperatur ΔT (ºC) des geschmolzenen Metalls 6 in der
Eingußmulde 5 und der Rillentiefe (µm) des Schildpattmusters
beim Stranggießen einer dünnen Gußplatte aus rostfreiem
Austenitstahl unter Verwendung einer Stranggießvorrichtung mit
einem in Fig. 4 dargestellten Doppeltrommelsystem. Gemäß der
Zeichnung nimmt die Rillentiefe mit steigender
Überhitzungstemperatur ab.
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Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen der
Überhitzungstemperatur AT (ºC) des geschmolzenen Metalls in der
Eingußmulde und dem kreisäquivalenten Durchmesser (mm) des
unter den gleichen Bedingungen wie in Fig. 1 hergestellten
Schildpattmusters für jede Rillentiefe (µm). Gemäß der
Zeichnung nimmt mit steigender Überhitzungstemperatur der
kreisäquivalente Durchmesser des Schildpattmusters zu und
die Rillentiefe ab. Um Bedingungen zu erhalten, bei denen in
der Oberfläche der Gußplatte keine Rißbildung auftritt, d.h.
ein Schildpattmuster mit einem kreisäquivalenten Durchmesser
von höchstens 200 mm und einer Rillentiefe von mindestens 5
p.m zu bilden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, darf die
Überhitzungstemperatur ΔT (ºC) des geschmolzenen Metalls in
der Eingußmulde höchstens 15ºC betragen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der
folgenden Beispiele beschrieben.
Beispiele
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Ein durch ein herkömmliches Verfahren hergestellter
rostfreier Austenitstahl mit einer SUS304-Zusammensetzung
wurde in eine dünne Gußplatte mit einer Plattenbreite von
800 mm und einer Plattendicke von 2 mm mit einer
Gießgeschwindigkeit von 80 m/min unter Verwendung einer
Stranggießvorrichtung mit einem in Fig. 4 dargestellten
Doppeltrommelsystem gegossen. In diesem Fall wurde die Temperatur
des geschmolzenen Metalls 6 an der Eingußmulde 5 durch
Ändem der Überhitzungstemperatur ΔT verändert und wurden
Kühltrommeln 1, 2 mit auf ihren Umfangsflächen ungleichmäßig
ausgebildeten kreisförmigen oder elliptischen Rillen mit
einem Durchmesser von 0.1 bis 1.2 mm und einer Tiefe von 5 bis
100 µm verwendet.
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Das Oberflächenerscheinungsbild und der Rißbildungsgrad
(m/m²) der erhaltenen Gußplatte sind in Tabelle 1 und in
Fig. 5 dargestellt.
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Die Rillentiefe des Schildpattmusters wurde durch das
folgende Verfahren gemessen. Ein Abschnitt mit einer
geschlossenen Kurve wurde für eine Rillentiefe von mindestens
5 µm durch einen Abdruck oder Abzug und für eine Rillentiefe
von weniger als 5 p.m durch eine optische Einrichtung erfaßt.
Die Rauhigkeit des Abschnitts wurde durch ein
Rauhigkeitsmeßgerät gemessen und der Maximalwert als vorstehend
beschriebene Rillentiefe betrachtet.
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Der kreisaquivalenter Durchmesser des erfaßten
Abschnitts wurde als kreisäquivalenter Durchmesser des
Schildpattmusters betrachtet.
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Gemäß den Beispielen Nr. 1 bis 4 von Tabelle 1 hat sich
gezeigt, daß, wenn die Überhitzungstemperatur ΔT des
geschmolzenen Metalls 6 höchstens 15ºC beträgt, das in Fig. 3
dargestellte erfindungsgemäße Schildpattmuster gebildet wird
und der Rißbildungsgrad im wesentlichen Null beträgt. Daher
trägt der unter Verwendung eines geschmolzenen Metalls mit
einer Überhitzungstemperatur ΔT von höchstens 15ºC
durchgeführte Gießprozeß zu einer verringerten durch
Wärmeschrumpfung der Gußmetallplatte verursachten Rißbildung bei und
kann gleichzeitig eine Schildpattrille an der Oberfläche der
Gußmetallplatte gebildet werden, und durch die Relaxation
der Abkühlung der Gußmetallplatte und durch Verhindern einer
schnellen Absenkung der Oberflächentemperatur der
Gußmetallplatte durch die mit Vertiefungen versehenen
Kühltrommeln wird die Ausbildung eines Schildpattmusters
gewährleistet und werden Änderungen der Abmessungen des Musters
unterdrückt. In diesem Fall betrug die Breite W (vergl. Fig.
6) der Rille des in Fig. 3 dargestellten Schildpattmusters
etwa 2 mm. Durch das Kaltwalzen dieser Gußmetallplatte
ergaben sich keine Oberflächendefekte oder -fehler.
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Je geringer die Überhitzungstemperatur ΔT des
geschmolzenen Metalls ist, desto größer ist die Rillentiefe.
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Gemäß den Vergleichsbeispielen Nr. 6 bis 12 von Tabelle
1 wurde, wenn das Gießen bei einer Überhitzungstemperatur T
von mehr als 15ºC durchgeführt wurde, auch bei Verwendung
der gleichen Kühltrommeln, die bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wurden, kein Schildpattmuster gebildet, und
der Rißbildungsgrad nahm zu. Im einzelnen zeigte sich, daß,
wenn das Gießen bei einem hohen Überhitzungstemperaturwert
ΔT von 40ºC oder mehr durchgeführt wurde, der
Rißbildungsgrad rasch zunahm und den Wert 0.1 m/m² erreichte.
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Der Rißbildungsgrad wurde quantitativ erfaßt, indem
eine Gußmetallplatte mit einer Länge von 4m nach dem Gießen
gebeizt wurde, um die in der Gußmetallplatte vorhandenen
Risse zu messen, und der gemessene Wert in die
Flächeneinheit umgerechnet wurde.
Tabelle 1
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Wie gemäß den vorstehenden Beispielen verdeutlicht
wurde, wird durch die vorliegende Erfindung das Auftreten
von Rissen und ein ungleichmäßiger Glanz unterdrückt, indem
ein gewünschtes Muster auf der Oberfläche einer dünnen
stranggegossenen Metallplatte gebildet wird, wodurch
zuverlässige Ergebnisse erhalten werden, die durch herkömmliche
Verfahren nicht erhalten werden können, so daß ein Produkt
mit einer besseren Oberflächen- und einer besseren
Materialqualität hergestellt werden kann.