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WO1994029048A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von halbzeug - Google Patents

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WO1994029048A1
WO1994029048A1 PCT/DE1994/000656 DE9400656W WO9429048A1 WO 1994029048 A1 WO1994029048 A1 WO 1994029048A1 DE 9400656 W DE9400656 W DE 9400656W WO 9429048 A1 WO9429048 A1 WO 9429048A1
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WO
WIPO (PCT)
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metal
thickness
melt
smoothing
strand
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1994/000656
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz P. Pleschiutschnigg
Lothar Parschat
Dieter Stalleicken
Tarek El Gammal
Michael Vonderbank
Peter Lorenz Hamacher
Ingo Von Hagen
Ulrich Menne
Uwe Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Priority to JP50119295A priority Critical patent/JP3199382B2/ja
Priority to RU96100759A priority patent/RU2126733C1/ru
Priority to EP94916903A priority patent/EP0702608B1/de
Priority to DE59401278T priority patent/DE59401278D1/de
Priority to US08/557,135 priority patent/US5722151A/en
Priority to CZ953255A priority patent/CZ282978B6/cs
Publication of WO1994029048A1 publication Critical patent/WO1994029048A1/de
Priority to KR1019950705584A priority patent/KR960702778A/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y10T29/5184—Casting and working

Definitions

  • the invention relates to a method for producing semi-finished products in the form of thin metal strands according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • EP 0 311 602 B1 discloses a method and an apparatus for producing thin metal strands. One at the
  • Sealing device is provided to prevent the melt from escaping
  • the temperature of the melt is close to the
  • Steel tape an adherent layer of crystallized and still liquid melt.
  • the thickness of this layer can be a multiple of the thickness of the original mother tape. It depends in particular on the residence time in the melt (speed of the melt).
  • a prerequisite is a temperature gradient seen across the strip thickness. During the movement through the melt pool, the temperature inside the mother tape is the lowest and rises towards the edge. A temperature curve of the same quality is also present in the adhering layer. That is exactly in the outermost area of the layer
  • the adhesive layer initially has a mixed composition of the crystals formed and the molten phase in between (mushy zone). The proportion of molten phases increases towards the outside. After leaving the melt pool, the adhesive cools
  • EP 0 311 602 B1 describes a second process variant in which the mother tape is introduced in the reverse manner into the melt bath from above and is pulled off again through the bottom of the melt vessel.
  • the problem of sealing the floor is particularly serious, since the directions of exit of the melt and the strip material are the same and, as a result, not only is there no dynamic sealing effect, but moreover a negative "entrainment effect" which supports the tendency of the melt to exit.
  • Sealing device in the form of a pair of sealing rollers in the base area of the melt vessel is required. This pair of sealing rollers drastically compresses the "mushy zone" and thereby
  • the object of the invention is to further develop a generic method in such a way that the required sheet thickness tolerance of at most 2% can be reliably adhered to and to provide an apparatus for carrying out the method.
  • a device for carrying out the method which is in principle also suitable for the production of different types of profiles (e.g. round or any polygonal cross-sectional shapes) has the features of claim 9 and is advantageous due to the characterizing features of subclaims 10 to 14
  • a sheet coil 12 is used as the mother sheet, which is unwound at a certain speed.
  • Reference number 11 denotes a strip welding device which connects the end of an already unwound coil to a new coil 12 in order to enable a continuous process sequence.
  • Tape storage system indicated that a short-term standstill of the tape supply during the welding process at a Coit change can absorb, so that the production operation is not interrupted.
  • a belt cleaning 6 is arranged in which the surface of the tape supply during the welding process at a Coit change can absorb, so that the production operation is not interrupted.
  • Transport roller pair 2 ensures that the mother tape, the one
  • Width / thickness ratio of at least 60, preferably at least 100, is guided into the melt 3 at a constant preselected speed through a corresponding slot-like opening in the bottom of the melt container 1.
  • the mother tape has a very low heat content, since it has room temperature, for example.
  • the melt 3 (e.g. steel) consists of the same material as the mother tape.
  • a seal, which is arranged on the bottom of the melt container 1, is not shown separately in the figure. As the mother tape is passed through the melt 3 from bottom to top, one crystallizes with increasing dwell time (i.e. with approximation to the
  • melt pool level growing layer, since the mother tape in its immediate vicinity extracts 3 heat from the melt, whereby it heats up.
  • the melt 3 is otherwise at a temperature of e.g. Kept 10 K above the liquidus temperature.
  • the level of the molten pool is at a level
  • the belt speed is preferably set via the transport rollers 2 so that the
  • Mother tape with the adherent layer when it leaves the melt 3 has a thickness 3 to 7 times as large as the original mother tape.
  • a smoothing roller device in the form of a pair of smoothing rollers 4 arranged next to one another is positioned above the melt pool level.
  • the distance of this pair of smoothing rollers 4 from the melt pool level is variable in that the height of the pair of smoothing rollers 4, for example, by a eiectromecnanische or nvaraulische adjusting device, which is indicated by the arrows, is adjustable.
  • Minimum distance of the pair of smoothing wheat 4 from the molten pool level is about 0.5 m, the maximum distance 5 m.
  • the altitude is chosen so that the smoothing stitch takes place at a point where the layer adhering to the mother tape is on the one hand already relatively solidified, but on the other hand still has sufficient proportions of liquid phase in its outer zone, which also ensures problem-free material flow transversely to the longitudinal direction of the Vietnameseoan ⁇ es enable. It is therefore a question of the most favorable quantitative ratio of the solid to the liquid phase.
  • crystallized layer can be used.
  • the smoothing should take place at a temperature T, the following
  • T gl T sol + ax (T liq - T sol )
  • A means a factor in the range of 0.1 - 0.6
  • a is, the higher the solidified part.
  • the lower limit is to be regarded as critical insofar as malfunctions can easily lead to complete or almost complete solidification, which would make it impossible to compensate for any larger strip thickness differences2.
  • the upper limit of value a is primarily economic. Because of the high proportion of molten phase, a considerable part would be squeezed down because of the vertical guidance of the ban material, so that the output would be reduced accordingly. To facilitate the adjustment work, a not shown in the adjustment range of the pair of rollers 4
  • Strand surface treatment device may be provided.
  • Smoothing roller pair 4 is expediently with an internal fluid cooling (e.g. water cooling).
  • the desired reduction in the thickness of the metal strand as a result of the smoothing stitch should be in a range of 5-15%.
  • the adherent layer of the mother tape is protected against the entry of atmospheric oxygen by a housing 5 which can be flooded with an inert atmosphere.
  • the housing 5 immediately adjoins the
  • Melt container 1 and also envelops the pair of smoothing rollers 4.
  • the pair of smoothing rollers 4 In order to avoid undesirably rapid cooling of the adhering layer and thus excessive solidification, if necessary, in particular in the area of the adjustment of the smoothing roller device A, it can be provided that at least parts of the walls of the housing 5 are provided with thermal insulation. Otherwise it is
  • the walls of the housing 5 as cooling walls, in particular as walls that are fluid-cooled from the inside (e.g. water cooling), by controlling the coolant temperature, controlled cooling of the semifinished product produced can then be realized in the cooling zone 8 that follows the smoothing roller device 4 leads to particularly favorable material properties. Similar to a continuous glow, the band-shaped material is guided in loops in a central section of the cooling zone 8 by corresponding deflection rollers, so that a correspondingly longer dwell time occurs in this zone.
  • the metal strand produced After the metal strand produced has cooled sufficiently, it leaves the housing 5 with its inert atmosphere and can e.g. be oiled by an electrostatic oiling device 9 and protected against corrosion. The material is then
  • the coil 13 is continuously wound into a coil 13. After reaching a certain weight, the coil 13 is cut off from the rest of the strand by means of a pair of scissors 10 and is further processed into a hot or Cold rolling mill transported away.
  • EP 0 311 602 B1 describes connecting the further processing directly. In this case, the cooling can be used if necessary
  • Driving roller pair 2 vertically through the bottom of a melt vessel 1 filled with liquid steel.
  • the melt showed one with that
  • the melt vessel 1 became liquid steel continuously from a distributor, not shown fed.
  • Steel strips are the control variables in order to set the desired contact time between the steel strip and the molten bath 3, which in the present case should be about 2 seconds. Since the belt speed was 1 m / s, a melt pool height of 2 m was therefore maintained at all times. In the
  • smoothing stitch according to the invention as particularly favorable.
  • the smoothing mill 4 was therefore adjusted in its vertical position so that this temperature was given on the entry side into the smoothing mill under the present cooling conditions.
  • the smooth stitch carried out resulted in a completely void-free steel strip with an optimal weld in its layering with a uniform thickness of approx. 2.5 mm.
  • the existing deviation of the actual strip thickness from the target strip thickness tag of only 1.6% is still significantly below the maximum permissible value of 2% for hot strip that is to be processed cold.
  • the steel strip After exiting the smoothing mill 4, the steel strip, which was further protected from oxidation by an argon atmosphere, was checked in the water-cooled dome of the housing 5 Subsequent cooling and after passing through a likewise cooled and filled with argon buffer space (cooling zone 8) fed to a winding station 13. The steel band was not shooting in one
  • the cold strip produced in this way had excellent
  • this process ensures that the adhering layer is securely welded to the nut plate throughout. Due to the possibility of controlled cooling, a strip material with excellent material properties can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Halbzeug in Form dünner Metallstränge und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Um eine geforderte Blechdickentoleranz von maximal 2 % sicher einhalten zu können, wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung von Halbzeug mit einem Breite-/Dicke-Verhältnis von über 60 und einer Schwankung der Strangdicke von maximal 2 % der Metallstrang nach Verlassen des Schmelzbades einem Glättstich unterzogen wird, wenn die Durchschnittstemperatur in der ankristallisierten Schicht des Metallstranges eine bestimmte Beziehung erfüllt. Dazu ist innerhalb einer Einhausung (5) in einem Abstand von 0,5 bis 5 m von dem Badspiegel der Schmelze (3) eine Glättwalzeinrichtung (4) angeordnet, wobei der Abstand der Glättwalzeinrichtung (4) vom Badspiegel veränderlich ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Halbzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Halbzeug in Form dünner Metallstränge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der EP 0 311 602 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dünner Metallstränge bekannt. Dabei wird ein an der
Oberfläche gereinigtes Metallprofil beispielsweise in Form eines bandförmigen Stahlblechs (Mutterband) mit einer Dicke von 0,1-1,4 mm kontinuierlich durch den Boden eines mit einer artgleichen Stahlschmelze gefüllten Schmelzenbehälters geführt. Hierzu ist eine schlitzartige öffnung im Boden des Schmelzenbehälters vorgesehen, die mit einer
Dichteinrichtung versehen ist, um den Austritt von Schmelze zu
verhindern. Die Temperatur der Schmelze liegt in der Nähe der
Liquidustemperatur Tliq. Das Stahlband wird mit einer konstanten
Geschwindigkeit durch die Schmelze bewegt und nach oben aus der Schmelze herausgeführt. Aufgrund seines niedrigen Wärmeinhalts (Bandtemperatur etwa gleich Raumtemperatur) bildet sich auf der Oberfläche des
Stahlbandes eine anhaftende Schicht aus kristallisierter und noch flüssiger Schmelze aus. Die Dicke dieser Schicht kann ein Mehrfaches der Dicke des ursprünglichen Mutterbandes betragen. Sie hängt insbesondere ab von der Verweilzeit in der Schmelze (Geschwindigkeit des
Mutterbandes), von der Schmelzentemperatur (Temperaturdifferenz zur Solidustemperatur Tsol), von der Schmelzwärme und der spezifischen Wärme des eingesetzten Werkstoffs und von der Mutterbanddicke. Die
Verfahrensführung muß hierbei so erfolgen, daß ein Wiederaufschmelzen von bereits anhaftendem Kristallisat vermieden wird. Unter dieser
Voraussetzung besteht über die Banddicke gesehen ein Temperaturgradient. Während der Bewegung durch das Schmelzbad ist die Temperatur im Inneren des Mutterbandes am niedrigsten und steigt zum Rand hin an. Ein qualitativ gleichartiger Temperaturverlauf liegt auch in der anhaftenden Schicht vor. Im äußersten Bereich der Schicht liegt genau die
Liquidustemperatur Tliq vor.
Die anhaftende Schicht hat zunächst eine gemischte Zusammensetzung aus gebildetem Kristallisat und dazwischen bestehender schmelzflüssiger Phase (mushy zone). Der Anteil der schmelzflüssigen Phasen nimmt nach außen hin zu. Nach Verlassen des Schmelzbads kühlt die anhaftende
Schicht ab, wobei sich das bis dahin bestehende Temperaturgefälle umkehrt. Es kommt zu einer vollständigen Durcherstarrung der anhaftenden Schicht.
Aus der EP 0 311 602 B1 ist es auch bekannt, ein in der vorstehend beschriebenen Weise zu erzeugendes Halbzeug nach Verlassen des
Schmelzbads in einer gegen Oxidation schützenden Atmosphäre bis zum Erkalten oder bis zum Eintritt in eine Verformungsmaschine zu halten, in der das Halbzeug einem Warm- und/oder Kaltformgebungsprozeß unterworfen wird. Ein Teil der dabei erzeugten Fertigproduktmenge wird dann als Mutterband wieder an den Anfang des Verfahrens zurückgeführt und erneut durch das Schmetzbad hindurchgeführt. In bezug auf die Erzeugung von Stahlbandmaterial steht der praktischen Anwendung dieses Verfahrens bisher ein entscheidendes Hindernis im Wege. Die Abnehmer von qualitativ hochwertigem Kalt- oder warmband verlangen vom Produzenten unter anderem die Einhaltung einer Schwankungsbrei te der Bl echdi cke , die bei höchstens 2 % der Nenndicke l i egt . Mit dem
bisherigen Verfahren läßt sich eine derartig enge Toleranz nicht sicher einhalten. Bestehende Unregelmäßigkeiten in der Dicke des Bandes, die nach dem Verlassen des Schmelzbads bestehen und die vorgeschriebene Höchstgrenze überschreiten, lassen sich durch nachfolgende
Umformvorgänge nämlich praktisch nicht mehr beseitigen. Dies liegt daran, daß aufgrund des extremen Flachheitsgrads des im Walzprozeß eingesetzten Halbzeugs (Breite/Decke-Verhältnis mindestens 60) die Umformung (bei abnehmender Dicke) praktisch nur in Längsrichtung erfolgt und keine nennenswerte Breitung mehr eintritt. Bestehende
Dickenunterschiede entlang einer Linie quer zur Bandlängsrichtung bleiben daher - relativ gesehen - unverändert bestehen.
In der EP 0 311 602 B1 ist eine zweite Verfahrensvariante beschrieben, bei der das Mutterband in umgekehrter Weise von oben in das Schmelzbad eingeführt und durch den Boden des Schmelzengefäßes wieder abgezogen wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Problem der Bodenabdichtung besonders gravierend, da die Austrittsrichtungen der Schmelze und des Bandmaterials gleich sind und infolge dessen nicht nur ein dynamischer Dichteffekt fehlt, sondern darüber hinaus sogar ein negativer, die Austrittsneigung der Schmelze unterstützender "Mitnahmeeffekt"
festzustellen ist. Aus diesem Grunde ist eine besondere
Abdichtungseinrichtung in Form eines Dichtrollenpaares im Bodenbereich des Schmelzengefäßes erforderlich. Dieses Dichtrollenpaar bewirkt ein drastisches Zusammendrücken der "mushy zone" und damit ein
Herausquetschen großer Teile der flüssigen Phase aus dem bereits gebildeten "schwammartigen" Kristallisatgebilde. Das hat zur Folge, daß die Dicke der erzielbaren anhaftenden Schicht gegenüber der ersten Verfahrensvariante erheblich geringer ist. Allein schon aus
wirtschaftlichen Erwägungen kommt daher eine solche Verfahrensführung für eine praktische Anwendung kaum in Frage.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß die geforderte Blechdickentoleranz von maximal 2 % sicher eingehalten werden kann, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die grundsätzlich auch für die Herstellung andersartiger Profile (z.B. runde oder beliebig polygone Querschnittsformen) geeignet ist, weist die Merkmale des Patentanspruchs 9 auf und ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 10 bis 14 in vorteilhafter Weise
ausgestaltbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer für das Verrahren geeigneten Vorrichtung näher erläutert.
Als Mutterblech wird ein Blechcoil 12 eingesetzt, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit abgewickelt wird. Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine Bandschweißantage bezeichnet, die das Ende eines bereits abgewickelten Coils mit einem neuen Coil 12 verbindet, um einen kontinuierlichen Verfahrensablauf zu ermöglichen. Bei 7 ist eine
Bandspeicheranlage angedeutet, die einen kurzfristig eintretenden Stillstand des Bandnachschubs während des Schweißvorgangs bei einem Coitwechsel auffangen kann, so daß der Produktionsbetrieb nicht unterbrochen wird. Im Produktionsfluß hinter der Bandspeicheranlage 7 ist eine Bandreinigung 6 angeordnet, in der die Oberfläche des
eingesetzten Mutterbandes metallisch rein gemacht wird. Ein
Transportrollenpaar 2 sorgt dafür, daß das Mutterband, das ein
Breite/Dicke-Verhältnis von mindestens 60, vorzugsweise von mindestens 100 hat, mit einer gleichbleibenden vorgewählten Geschwindigkeit durch eine entsprechende schlitzartige öffnung im Boden des Schmelzenbehälters 1 in die Schmelze 3 geführt wird. Das Mutterband hat einen sehr geringen Wärmeinhalt, da es beispielsweise Raumtemperatur aufweist. Die Schmelze 3 (z.B. Stahl) besteht aus dem gleichen Werkstoff wie das Mutterband. Eine Abdichtung, die am Boden des Schmelzenbehälters 1 angeordnet ist, ist in der Figur nicht gesondert dargestellt. Während das Mutterband von unten nach oben durch die Schmelze 3 geführt wird, kristallisiert eine mit zunehmender Verweilzeit (d.h. mit Annäherung an den
Schmelzbadspiegel) wachsende Schicht an, da das Mutterband in seiner unmittelbaren Umgebung der Schmelze 3 Wärme entzieht, wobei es sich erwärmt. Die Schmelze 3 wird ansonsten auf einer Temperatur von z.B. 10 K über der Liquidustemperatur gehalten. Durch eine nicht dargestellte Einspeisung wird die Höhe des Schmelzbadspiegels auf einem
gleichbleibenden Wert gehalten. Unter Berücksichtigung dieser und weiterer Parameter (insbesondere Solidustemperatur, Schmelzwärme, spezifische Wärme des Schmelzenwerkstoffs) ist die Bandgeschwindigkeit über die Transportrollen 2 vorzugsweise so eingestellt, daß das
Mutterband mit der anhaftenden Schicht beim verlassen der Schmelze 3 eine 3- bis 7-mal so große Dicke hat wie das ursprüngliche Mutterband.
Oberhalb des Schmelzbadspiegels ist eine Glättwalzeinrichtung in Form eines nebeneinander angeordneten Glättwalzenpaares 4 positioniert. Der Abstand dieses Glättwalzenpaares 4 von dem Schmelzbadspiegel ist dadurch veränderlich, daß die Höhenlage des Glättwalzenpaares 4 z.B. durch eine eiektromecnanische oder nvaraulische Verstelleinrichtung, die durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet ist, einstellbar ist. Der
Minaestabstand αes Glättwaizenpaares 4 von dem Schmelzbadspiegel betragt etwa 0,5 m, der maximale Abstand 5 m. Die Höhenlage wird so gewählt, daß der Glättstich an einer Stelle stattfindet, an der die am Mutterband annaftende Schicht einerseits zwar schon relativ weit durcherstarrt ist, aoer andererseits in ihrer Außenzone noch ausreichende Anteile an flüssiger Phase aufweist, die einen problemlosen Materialfluß auch quer zur Längsrichtung des Mutteroanαes ermöglichen. Es kommt also auf ein möglichst günstiges Mengenverhältnis der festen zur flüssigen Phase an. Als Regelgröße hierfür kann die Durcnschnittstemperatur in der
ankristallisierten Schicht herangezogen werden. Die Glättung soll erfinαungsgemäß bei einer Temperatur T erfolgen, die folgender
Beziehung genügt:
Tgl = Tsol + a x (Tliq - Tsol)
Darin bedeutet a einen Faktor im Wertebereich von 0,1 - 0,6,
vorzugsweise im Bereich 0,2 - 0,4. Je niedriger a ist, um so höher ist der durcherstarrte Anteil. Die untere Grenze ist insofern als kritisch anzusehen, als im Falle von Störungen leicht eine völtige oder nahezu völlige Durcherstarrung eintreten kann, die einen Ausgleich etwa bestehender größerer Banddickendifferen2en unmöglich machen würde. Die obere Grenze des wertes a ist in erster Linie wirtschaftlich bedingt. Aufgrund des hohen Anteils an scnmelzflüssiger Phase würde wegen der vertikalen Führung des Banαmateriats ein erheblicher Teil nach unten abgequetscht werden, so daß die Ausbringung sich entsprechend verringern würde. Zur Erleichterung der Einstellarbeiten kann im Verstellbereich des Gtättwalzenpaares 4 eine nicht dargestellte
StrangoberfläcnentemDeratur-neßeinricntung vorgesehen sein. Das
Glättwalzenpaar 4 wird zweckmäüigerweise mit einer inneren Fluidkühlung (z.B. Wasserkühlung) versehen. Die durch den Glättstich angestrebte Dickenabnahme des Metallstrangs sollte in einem Bereich von 5 - 15 % liegen.
Um eine für die nachfolgende Weiterverarbeitung des erzeugten Halbzeugs störende Oxidation der Strangoberfläche zu vermeiden, ist die anhaftende Schicht des Mutterbandes durch eine Einhausung 5, die mit einer inerten Atmosphäre geflutet werden kann, gegen den Zutritt von Luftsauerstoff geschützt. Die Einhausung 5 schließt unmittelbar an den
Schmelzenbehälter 1 an und hüllt auch das Glättwalzenpaar 4 mit ein. Um eine unerwünscht schnelle Abkühlung der anhaftenden Schicht und damit eine zu weitgehende Durcherstarrung zu vermeiden, kann im Bedarfsfall insbesondere im Bereich der Verstellung der Glättwalzeinrichtung A vorgesehen sein, daß zumindest Teile der Wände der Einhausung 5 mit einer thermischen Isolierung versehen sind. Im übrigen ist es
zweckmäßig, die Wände der Einhausung 5 als Kühlwände, insbesondere als von innen fluidgekühlte (z.B. Wasserkühlung) Wände auszuführen, über die Steuerung der Kühlmitteltemperatur läßt sich dann nämlich in der sich hinter der Glättwalzeinrichtung 4 anschließenden Kühlzone 8 eine kontrollierte Kühlung des erzeugten Halbzeugs realisieren, die zu besonders günstigen Werkstoffeigenschaften führt. Ähnlich wie bei einer Kontiglühe wird das bandförmige Material in einem mittleren Abschnitt der Kühlzoπe 8 durch entsprechende Umlenkrollen in Schleifen geführt, so daß in dieser Zone eine entsprechend längere Verweilzeit eintritt.
Nachdem der erzeugte Metallstrang eine hinreichende Abkühlung erfahren hat, verläßt er die Einhausung 5 mit ihrer inerten Atmosphäre und kann z.B. durch eine elektrostatische Einöleinrichtung 9 eingeölt und vor Korrosion geschützt werden. Das Material wird anschließend
kontinuierlich zu einem Coil 13 aufgewickelt. Das Coil 13 wird nach Erreichen eines bestimmten Gewichts mittels einer Schere 10 vom übrigen Strang abgetrennt und zur Weiterverarbeitung in ein Warm- oder Kaltwalzwerk abtransportiert.
Es ist selbstverständlich auch möglich, wie dies bereits in der
EP 0 311 602 B1 beschrieben ist, die Weiterverarbeitung unmittelbar anzuschließen. In diesem Fall kann die Abkühlung bei Bedarf zur
Einsparung von Wärmeenergie bereits weit oberhalb der Raumtemperatur unterbrochen und die Einhausung mit inerter Atmosphäre bis zur anschl ießenden Umformmaschine geführt werden.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels, bei dem auf das in der Figur dargestellte Anlagenschema Bezug genommen wird, näher erläutert.
Ein Kaltband aus einem Stahl X60 mit
0,16 % C
0,35 % Si
1,30 % Mn
0,013 % P
0,003 % S
0,041 % AI
0,025 % Nb
0,0032 % N
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, das eine Dicke von 0,5 mm und eine Breite von 1000 mm aufwies, trat nach einer Entfettung in einem Beizbad 6 mit Hilfe eines
Treibrollenpaares 2 senkrecht durch den Boden eines mit flüssigem Stahl gefüllten Schmelzengefäßes 1 ein. Die Schmelze wies eine mit dem
Stahlband vergleichbare Analyse auf. Dem Schmelzengefäß 1 wurde aus einem nicht dargestellten Verteiler kontinuierlich flüssiger Stahl zugeführt. Die Höhe des Schmelzbads 3 und die Geschwindigkeit des
Stahlbandes sind die Regelgrößen, um die gewünschte Kontaktzeit zwischen dem Stahlband und dem Schmelzbad 3, die im vorliegenden Fall etwa 2 sek betragen sollte, einzustellen. Da die Bandgeschwindigkeit bei 1 m/s lag, wurde daher eine Schmelzbadhöhe von 2 m permanent eingehalten. In der
Stahlschmelze 3, die eine Temperatur von ca. 151Z°C aufwies, kam es beim
Durchlauf des Stahlbandes zu einer Aufkristallisation in einer Dicke von insgesamt etwa 2,5 mm, so daß die Gesamtdicke des Stantbandes beim
Austritt aus der Stahlschmelze 3 etwa 3 mm betrug. Dieses Stahlband mit
"teigiger" Oberfläche (zwei Phasen: SchmeLze und Kristalle) wurde dann entsprechend der Formel T = Tsol + a x (Tliq - Tsol) chier a = 0,5 gewählt) mit einer Durchschnittstemperatur von T = 1497ºC + 0,5 ×
(1507°C - 1497°C) - 1502°C in der aufgewachsenen Schicht in das vertikal verschiebbare Glättwalzwerk 4, das in einer mit z.B. Argon gefüllten und kontrolliert gekühlten Einhausung 5 angeordnet war, eingeführt, wo seine maximale Dicke um ca. 17 % (0,5 mm) reduziert und seine
Oberflächenrauhigkeit weitestgehenα abgebaut wurde. Für die vorliegenden Verhältnisse erwies sich zum Erreichen des angestrebten Zieles eine integrale Temperatur von 1502°C für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Glättstichs als besonders günstig. Das Glättwalzwerk 4 wurde daher in seiner vertikalen Position so eingestellt, daß diese Temperatur auf der Eintrittsseite in das Glättwalzwerk unter den vorliegenden Abkühlbedingungen gegeben war. Der durchgeführte Glattstich führte zu einem vollständig lunkerfreien und in seiner Schichtung optimal verschweißten Stahlband mit einer gleichförmigen Dicke von ca. 2,5 mm. Die vorhandene Abweichung der tatsächlichen Banddicke von der Sollbanddicke tag mit nur 1,6 % noch deutlich unter dem maximal zulässigen Wert von 2 % für Warmband, das kalt weiterverarbeitet werden soll. Nach dem Austritt aus dem Glättwalzwerk 4 wurde das Stahlband, das weiterhin durch eine Argonatmosphäre vor Oxidation geschützt war, in dem wassergekühlten Dom der Einhausung 5 einer kontrollierten Abkühlung unterzogen und nach Durchlaufen eines ebenfalls gekühlten und mit Argon gefüllten Pufferraums (Kühlzone 8) einer Wickelstation 13 zugeführt. Anschtießend wurde das Stahlband in einem nicht
dargestellten Kaltwalzwerk auf eine Dicke von wiederum 0,5 mm
ausgewalzt. Das so erzeugte Kaltband wies ausgezeichnete
mechanisch-technologische Eigenschaften auf und erfüllte alle gestellten Qualitätsanforderungen. Etwa 20 % der laufend erzeugten Produktionsmenge wurden wieder als Eingangsmaterial in den Prozeß zurückgeführt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es auf überraschend einfache Weise möglich, einen bandförmigen Metallstrang zu erzeugen, der hinsichtlich seiner Form- und Oberflächentoleranz außerordentlich präzise (Abweichung des Profils und der Dicke über die Bandlänge unter 2 %) ist.
Gleichzeitig gewährleistet dieses Verfahren eine durchgehend sichere Verschweißung der anhaftenden Schicht mit dem Mutterblech. Durch die Möglichkeit einer kontrollierten Abkühlung läßt sich ein Bandmaterial mit hervorragenden Werkstoffeigenschaften erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Halbzeug in Form dünner Metallstränge, insbesondere aus Stahl, mit Dicken unter 20 mm, bei dem ein ungekühltes, gereinigtes Metallprofil niedrigen Wärmeinhalts kontinuierlich von unten nach oben durch ein Schmetzbad
artgleichen Werkstoffs hindurchgeführt wird, wobei die
Geschwindigkeit des Metallstrangs in Abhängigkeit von der Höhe des Schmelzbads so eingestellt wird, daß durch Ablagern von Kristatlen und Schmelze auf dem Metallprofil eine Strangdicke entsteht, die mindestens dem Dreifachen der ursprünglichen Dicke des
Metallprofits entspricht und wobei ferner während der Erzeugung des Metallstrangs eine inerte Atmosphäre aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung von Halbzeug mit einem Breite/Dicke-Verhättnis von über 60 und einer Schwankung der Strangdicke von maximal 2 % der Metallstrang nach Verlassen des Schmelzbades einem Glättstich unterzogen wird, wenn die Durchschnittstemperatur in der
ankristallisierten Schicht des Metallstrangs Tgl die Beziehung erfüllt: Tgl = Tsol + a × (Tliq - Tsol) mit a = 0,1 - 0,8
Tsol = Solidustemperatur
Tliq = Liqυidυstemperatυr. 2. verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faktor a im Wertebereich von 0,
2 - 0,4 Liegt,
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dickenabnahme beim Glättstich im Bereich von 5 - 15 % liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Erzeugung von Stahlsträngen die Geschwindigkeit bei der Hindurchführung des Metallprofils durch das Schmelzbad so
eingestellt wird, daß das Verhältnis der Strangdicke zur
ursprünglichen Stahlprofildicke im Bereich von 3 - 7 liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abkühlung des Metallstrangs bis zum Glättstich durch Beeinf lussung der Wandtemperatur einer Einhausung der Umgebung des Schmelzbades und des herausgeführten Metallstrangs gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung im Sinne einer Verlangsamung der natürlichen Abkühlung erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung im Sinne einer Beschleunigung der natürlichen Abkühlung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallstrang nach Durchführung des Glättstichs einer kontrol l ierten Abkühlung unterworfen wird.
9. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit einem Schmelzenbehälter (1), in dessen Boden eine mit einer den Austritt von Schmelze verhindernden Dichteinrichtung versehene öffnung für die Einführung eines Metallprofils
angeordnet ist, ferner mit einer Transporteinrichtung (2) zum kontinuierlichen Hindurchführen des Metallprofils durch die Vorrichtung und mit einer Einhausung (5), die den Austrittsbereich des Metallprofils aus der Schmelze (3) und eine daran
anschließende Kühtzone (8) für den Metallstrang überdeckt und mit einer inerten Atmosphäre füllbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der Einhausung (5) in einem Abstand von 0,5 - 5 m von dem Badspiegel der Schmelze (3) eine Glättwalzeinrichtung (4) angeordnet ist und daß der Abstand der Glättwalzeinrichtung (4) vom Badspiegel veränderlich ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die öffnung schlitzartig ausgeführt ist für die Einführung eines bandförmigen Blechs mit einem Breite/Dicke-Verhältnis von mindestens 60 und daß die Glättwalzeinrichtung (4) als
nebeneinander angeordnetes Glättwalzenpaar ausgeführt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhenlage der Glättwalzeinrichtung (4) elektromechanisch oder hydraulisch verstellbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einhausung (5) im Bereich der Höhenverstellzone der Glättwalzeinrichtung (4) zumindest teilweise mit thermisch isolierenden Wänden ausgeführt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wände der Einhausung (5) zumindest in Teilbereichen als fluidgekühlte Kühlwände ausgeführt sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich der Höhenverstellzone der Glättwalzeinrichtung (4) mindestens eine Einrichtung zur Messung der Oberflächentemperatur des Metallstrangs angeordnet ist.
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