AT411337B

AT411337B - Giesswalze für das stranggiessen von dünnen metallischen bändern

Info

Publication number: AT411337B
Application number: AT0004702A
Authority: AT
Inventors: Gerald Hohenbichler; Gerald Eckerstorfer; Thomas Reiter; Jean-Michel Damasse
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-12-29
Also published as: ATE331578T1; AU2002358749B2; CN1304142C; ATA472002A; EP1476262B1; WO2003057390A2; MXPA04006734A; AU2002358749A1; EP1476262A2; US20050039875A1; CN1615193A; DE50207410D1; WO2003057390A3; KR20040066207A; US7281567B2

Description


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   Die Erfindung betrifft eine Giesswalze für das Stranggiessen von dünnen metallischen Bändern, insbesondere von Stahlbändern, in einer Zweiwalzen- oder Einwalzengiessanlage, mit einem Wal- zenkern mit einer äusseren Mantelfläche und einem diesen umgebenden, aufgeschrumpften, ring- förmigen Walzenmantel mit einer inneren Mantelfläche und mit einer zentrischen Giesswalzenach- se, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Giesswalze. 



   Giesswalzen dieser Art werden zur Herstellung von Metallband mit einer Banddicke bis zu 10mm eingesetzt, wobei flüssiges Metall auf die Giesswalzenoberfläche mindestens einer Giesswal- ze aufgebracht wird, dort zumindest teilweise erstarrt und in das gewünschte Bandformat umge- formt wird. Wird die Metallschmelze vorwiegend auf eine Giesswalze aufgebracht, spricht man von Einwalzengiessverfahren. Wird die Metallschmelze in einen Giessspalt, der von zwei im Abstand voneinander angeordneten Giesswalzen gebildet wird, eingebracht, wobei die Metallschmelze an den beiden Giesswalzenoberflächen erstarrt und aus diesen ein Metallband geformt wird, so spricht man von Zweiwalzengiessverfahren. Bei diesen Produktionsverfahren müssen in kurzer Zeit grosse Wärmemengen von der Giesswalzen-Oberfläche in das Innere der Giesswalze abgeführt werden. 



  Dies wird erreicht, indem die Giesswalze mit einem äusseren Walzenmantel aus einem besonders wärmeleitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, und einer Innenküh- lung mit einem Kühlwasserkreislauf ausgestattet ist. Derartige Giesswalzen sind beispielsweise bereits in der US-A 5,191,925 oder der DE-C 41 30 202 beschrieben. 



   Aus der US-A 5,191,925 ist eine Giesswalze zu entnehmen, bei der auf einem mit Kühlkanälen ausgestatteten Walzenkern zwei ringförmige Walzenmäntel aufgezogen sind und die beiden Wal- zenmäntel durch einer Schweissverbindung miteinander verbunden sind oder der eine Walzenman- tel durch elektrolytische Ablagerung auf dem anderen Walzenmantel hergestellt wird. 



   Aus der DE-C 41 30 202 ist eine Giesswalze zu entnehmen, bei der eine Verbindung zwischen einem Walzenkern und einem Walzenmantel durch Hartlöten hergestellt wird, wobei zwischen dem Walzenkern und dem Walzenmantel vor dem Zusammenbau ein geeignetes Lötmittel, vorzugswei- se in Form eines Bandes aus diesem Lötmittel, aufgebracht und befestigt werden muss. Der Wal- zenmantel wird durch einen thermischen Schrumpfprozess auf den Walzenkern aufgezogen und solcherart eine provisorische Verbindung erzielt, dem das zeitaufwendiger Hartlötverfahren nach- folgt. 



   Bei konventionellen Stranggiessanlagen sind im Anschluss an die Stranggiesskokille in der Strangführung thermisch wesentlich geringer belastete Stütz- und Führungsrollen für die Stützung des gegossenen Strang bekannt (DE-C 40 27 225), bei denen ein Rollenmantel durch eine Schrumpfverbindung auf einem Rollenkern aufgezogen ist, wobei zwischen Rollenmantel und Rollenkern ein normgerechter Passsitz vorgesehen ist. 



   Bei Giesswalzen zum direkten Bandgiessen von Metallen und insbesondere wenn Stahl vergos- sen wird, treten wegen der erforderlichen hohen Anlagenproduktivität extreme zyklische Wärmebe- lastungen am Walzenmantel auf. Es ist bekannt, dass eine spezifische Wärmeabfuhr von bis zu 15   MW/m2,   und mehr, durch den Walzenmantel erfolgen muss. Bei Giesswalzenkonstruktionen der eingangs beschriebenen Art, die üblicherweise von einem auf einem Stahlkern aufgeschrumpften Kupferrohr gebildet sind, kommt es durch die mit den thermischen Belastungen verbundenen lokalen und zyklisch auftretenden Umfangsspannungsschwankungen zu Umfangskräften, die zu einem Wandern des Kupfermantels auf dem Stahlkern führen können.

   Durch diese Wanderbewe- gung kommt es an der Kontaktfläche von Kupfermantel und Stahlkern zu Adhäsions- Veränderungen, die typischerweise zu einer raschen Alterung der Haftverbindung führen. Dadurch wird die Lebensdauer des Kupfermantels bzw. der Haftverbindung deutlich herabgesetzt. 



   Auch die vorgeschlagene Hartlötverbindung ist neben deren aufwendigen Herstellung bei den auftretenden, örtlich hohen thermischen Belastungen nicht geeignet, eine derartige Wanderbewe- gung des Walzenmantels nachhaltig zu verhindern. 



   Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese beschriebenen Nachteile des Stan- des der Technik zu vermeiden und eine Giesswalze und ein Verfahren zur Herstellung einer derarti- gen Giesswalze vorzuschlagen, mit einer zwischen Walzenmantel und Walzenkern den hohen thermischen und mechanischen Belastungen widerstehende Verbindung, wobei Wanderbewegun- gen des Walzenmantels auf dem Walzenkern nachhaltig vermieden werden. 



   Diese Aufgabe wird bei einer Giesswalze der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass zumindest eine der einander gegenüberliegenden eine Schrumpfverbindung bildenden Mantelflä- 

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 chen Erhebungen und Vertiefungen in der Mantelfläche aufweist, die zumindest teilweise in Rich- tung der Giesswalzenachse orientiert sind und deren radiale Erstreckung mindestens 2 m beträgt. 



  Die Erhebungen und Vertiefungen auf der Mantelfläche bilden Stützflächen, die überwiegend im wesentlichen parallel zur Giesswalzenachse orientiert und eine radiale Mindesterstreckung aufwei- send, einen zusätzlichen Widerstand gegen eine Wanderbewegung des Walzenmantels gegen- über dem Walzenkern in Umfangsrichtung erzeugen. Bei einer stochastischen Verteilung dieser Stützflächen entspricht deren radiale Erstreckung einer definierten Rauigkeit Rz von 2 m. 



   Eine stabile Verbindung zwischen Walzenkern und Walzenmantel wird erzielt, wenn die Erhe- bungen und Vertiefungen an zumindest einer der einander gegenüberliegenden Mantelflächen eine Oberflächenstruktur ausbilden, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit Rz zwischen 2 m und   1500pm,   vorzugsweise zwischen 10 m und   500um,   aufweist. Bei diesen Rauigkeitswerten ist bei Herstellung der Schrumpfverbindung ein optimales Eindringen der Erhebungen in die gegenüber- liegende Mantelfläche erzielbar, sodass von den einzelnen Stützflächen eine ausreichend grosse Gesamtstützfläche einer Mantelverdrehung entgegenwirkt. 



   Zur Vermeidung einer Wanderbewegung des Walzenmantels in Richtung der Giesswalzenach- se und um eine mittige Zentrierung des Walzenmantels auf dem Walzenkern zu gewährleisten, weist zumindest eine der einander gegenüberliegenden Mantelflächen Erhebungen und Vertiefun- gen in und unmittelbar um eine achsnormale Giesswalzen-Symmetrieebene weitgehend entlang des gesamten Umfangs einer der beiden Mantelflächen auf, mit einer radialen Erstreckung von mindestens 2   um,   vorzugsweise mindestens 0,2 mm, insbesondere 1 bis 15 mm, die vorzugsweise in Umfangsrichtung orientiert sind.

   Alternativ bilden diese Erhebungen und Vertiefungen in und unmittelbar um eine achsnormale Giesswalzen-Symmetrieebene an zumindest einer der einander gegenüberliegenden Mantelflächen eine Oberflächenstruktur aus, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit Rz zwischen 2 um und 1500 um aufweist. 



   Dieser Effekt wird in optimaler Weise erreicht, wenn die Erhebungen und Vertiefungen im we- sentlichen radial und in Richtung der Giesswalzenachse gerichtete Stützflächen mit einer Längs- erstreckung ausbilden, die kleiner oder gleich der Mantelflächenlänge sind. Derartig ausgerichtete Stützflächen ergeben sich bei einer beispielsweise mechanischen Bearbeitung der Mantelfläche in Richtung der Giesswalzenachse, wie beispielsweise durch eine Rändelung. Die sich hierbei einstel- lende annähernd V-förmige Rillenbildung an einer Mantelfläche ergibt eine feste Verbindung mit der weiteren Mantelfläche, wenn der Abstand zwischen den Rillenspitzen vorzugsweise zwischen 0,1und 1,7 mm und der Abstand zwischen Tal und Spitze zwischen 0,06 und 0,8 liegt. 



   Weiters hat sich als günstig erwiesen, wenn der Walzenkern und der ringförmige Walzenman- tel im Bereich der einander gegenüberliegenden Mantelflächen aus Werkstoffen verschiedener Härte gebildet sind und zumindest die Mantelfläche des die höheren Mantelfläche-Härtewerte aufweisenden Bauteiles mit der vorbestimmten Rauigkeit versehen ist. Während des Aufschrump- fens des Walzenmantels auf dem Walzenkern prägt sich das Rauigkeitsmuster der härteren Man- telfläche in die weichere Mantelfläche ein, wodurch sich ein vollflächiger Mikro-Formschluss ergibt, der dem beim üblichen Schrumpfvorgang erreichbaren Reibungsschluss deutlich überlegen ist. 



  Eine Härtedifferenz zwischen den Randschichten im Bereich der härteren und der weichern Man- telflächen soll mindestens 20%, vorzugsweise aber mehr als 50% betragen, wobei die Härte der weicheren Mantelfläche unter 220 HB, vorzugsweise unter 150 HB liegen soll. 



   Gleichermassen wie bei den beschriebenen Giesswalzen nach dem Stand der Technik hat es sich bewährt, den Walzenkern aus Stahl und den ringförmigen Walzenmantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung herzustellen. Die Ausbildung des Walzenkernes aus Stahl gibt der Giesswal- zenkonstruktion die notwendige Betriebsfestigkeit und die Ausbildung des Walzenmantels aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist für eine ausreichende Wärmeabfuhr aus der auf sie aufge- brachten Metallschmelze zwingend notwendig. 



   Um unabhängig von den gewählten Materialien für den Walzenkern und den Walzenmantel, sowie anderen Einflüssen, die Schrumpfverbindung in Hinblick auf die bestmögliche Haftverbin- dung ausbilden zu können, ist zwischen dem Walzenkern und dem Walzenmantel vorzugsweise eine Verbindungsschicht angeordnet und der die Verbindungsschicht bildende Werkstoff auf einer der beiden einander zugeordneten Mantelflächen abgeschieden. Hierbei ist eine der einander zugeordneten Mantelflächen mit der vorbestimmten Rauigkeit bzw. Oberflächenstrukturierung versehen und auf der anderen Mantelfläche ist der die Verbindungsschicht bildende Werkstoff 

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 abgeschieden. Vorzugsweise besteht die Verbindungsschicht aus einem Metall oder einer Metall- legierung, wobei in diese Verbindungsschicht verschleissfeste Granulate eingebettet sein können. 



  Diese verschleissfesten Granulate bestehen aus Körnern oder Lamellen von Metalloxiden, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder ähnlichen Werkstoffen oder deren Gemenge. Die Granulate kön- nen auch aus Körnern oder Lamellen von Karbiden, wie Titankarbid, Wolframkarbid, Siliziumkarbid oder ähnlichen Werkstoffen mit vergleichbaren Eigenschaften oder deren Gemengen bestehen. 



  Auch Mischungen von Metalloxiden und Karbiden sind zweckmässig. 



   Durch die in eine Grundmatrix eingebetteten hohe Härte aufweisende Karbide und Metalloxide wird die Verhakung zwischen den Mantelflächen zusätzlich verstärkt. Die Verbindungsschicht kann auch von einem sehr harten Material, beispielsweise einer Plasmakeramik gebildet sein, wobei dieses Material so auf eine der Mantelflächen aufgebracht werden muss, dass sich gleichzeitig auch die gewünschte Rauigkeit einstellt. Die Verbindungsschicht weist vorzugsweise eine Schicht- dicke von 0,05 bis 1,2 mm auf. Die in sie eingebetteten verschleissfesten Granulate haben eine Korngrösse von kleiner als 40 um, vorzugsweise kleiner als 10 m. 



   Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Giesswalze besteht darin, dass der Wal- zenkern parallel zur Giesswalzenachse an seiner Mantelfläche verteilt Nuten aufweist, in die Siche- rungsleisten eingesetzt sind, die die Mantelfläche des Walzenkernes in radialer Richtung um mindestens 2 um überragen. Die über die Mantelfläche des Walzenkernes vorstehenden Siche- rungsleisten drücken sich mit der Schrumpfverbindung in die Mantelfläche des Walzenmantels ein und bilden selbst eine Stützfläche gegen die Mantelverdrehung und erzeugen durch ihre Einprä- gung in den Walzenmantel eine gegengerichtete Stützfläche in diesem. Vorzugsweise überragen diese Sicherungsleisten die Mantelfläche des Walzenkernes nicht mehr als 1500 um, da die Mög- lichkeiten der Einprägung in den Walzenmantel beschränkt ist.

   Wenn allein durch das Einpressen der Sicherungsleisten in den Walzenmantel ein sattes Aufeinanderliegen der beiden Mantelflächen nicht erreicht werden kann, besteht vorzugsweise auch die Möglichkeit, seichte Einfräsungen mit geringer Tiefe im Walzenmantel an den Stellen vorzunehmen, die den Nuten im Walzenkern ge- genüber liegen. 



   Nach einer weiteren Ausführungsform überragen die Sicherungsleisten die Mantelfläche des Walzenkernes in radialer Richtung zwischen 500 um und 15 mm. Hierbei sind auch in die innere Mantelfläche des Walzenmantels Nuten eingefräst, die den Nuten in der Mantelfläche des Walzen- kernes gegenüberliegen und wobei einander gegenüberliegende Nuten jeweils eine Sicherungs- leiste aufnehmen. Die Flanken der Sicherungsleiste und die Flanken der Nuten bilden entspre- chende in Richtung der Giesswalzenachse orientierte Stützflächen aus. Eine grossflächige Schrumpfverbindung zwischen dem Walzenkern und dem Walzenmantel ist zusätzlich möglich, wenn die Summentiefe zweier Nuten grösser ist als die Höhe der sie aufnehmenden Sicherungs- leiste. 



   Typische Nutentiefen betragen im Walzenkern 2 bis 15 mm und im Walzenmantel 0,4 bis 5 mm. Die Breite der Sicherungsleiste liegt zwischen 4 und 45 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 25 mm. Üblicherweise werden weniger als 16, vorzugsweise weniger als 8 Sicherungsleisten bzw. 



  Nuten auf dem Walzenkern an seinem Umfang vorzugsweise regelmässig verteilt angeordnet. 



  Mindestens 3 Nuten sind für eine ausreichende Verdrehsicherung des Walzenmantels notwendig, wenn gleichzeitig eine ungleichmässige Kräfte- und Spannungsverteilung im Walzenmantel vermie- den werden soll. Die Länge der Nuten bzw. der Sicherungsleisten ist geringer als die Mantelflä- chenlänge des Walzenkernes. Damit wird die Gefahr eines Herausgleitens der Sicherungsleisten unter Betriebsbelastung vermieden. 



   Ein Verfahren zur Herstellung einer Giesswalze, die für das Stranggiessen von dünnen metalli- schen Bändern, insbesondere von Stahlbändern, nach dem Zweiwalzen- oder Einwalzengiessver- fahren geeignet ist und die im wesentlichen aus einem Walzenkern mit einer äusseren Mantelfläche und einem diesen umgebenden, aufgeschrumpften, ringförmigen Walzenmantel mit einer inneren Mantelfläche und einer zentrischen Giesswalzenachse besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Walzenkernes und die innere Mantelfläche des Walzenmantels für eine Schrumpfverbindung vorbereitet werden, dass auf mindestens einer der einander zugeordneten eine Schrumpfverbindung bildenden Mantelflächen Erhebungen und Vertiefungen hergestellt werden,

   die zumindest teilweise in Richtung der Giesswalzenachse orientiert sind und deren radiale 
Erstreckung mindestens 2 m beträgt und dass der Walzenmantel mit einer gegenüber dem 

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 Walzenkern erhöhten Temperatur auf dem Walzenkern aufgezogen wird. Anschliessend erfolgt eine kontrollierte Abkühlung der Giesswalze auf Raumtemperatur. 



   Die Vorbereitungen für die Ausbildung einer Schrumpfverbindung bestehen im wesentlichen darin, dass ein auf die Betriebsbedingungen der Giesswalze abgestimmter Passsitz gewählt und der Walzenkern mit einem entsprechenden Aussendurchmesser und der Walzenmantel mit einem entsprechenden Innendurchmesser hergestellt wird. Die erfindungswesentliche Massnahme besteht hierbei in der Ausgestaltung einer der beiden zusammenwirkenden Mantelflächen mit einer Ober- flächenstruktur bei der Erhebungen und Vertiefungen Stützflächen bilden, die überwiegend im wesentlichen parallel zur Giesswalzenachse orientiert sind und eine radiale Mindesterstreckung aufweisen, um einen entsprechenden Widerstand gegen eine Wanderbewegung des Walzenman- tels in Umfangsrichtung zu gewährleisten.

   Vorzugsweise wird eine orientierte Oberflächenstruktur in die Mantelfläche eingearbeitet, die eine Rauigkeit Rz zwischen 2 m und   1500um,   vorzugsweise zwischen 10 m und   500pm,   aufweist. Als besonders günstig hat sich hierbei die Ausbildung einer Oberflächenstruktur erwiesen, bei der die auf mindestens einer der einander zugeordneten Mantel- flächen eingearbeiteten Erhebungen und Vertiefungen mit im wesentlichen radial und in Richtung der Giesswalzenachse gerichtete Stützflächen hergestellt werden, die eine Längserstreckung aufweisen, die kleiner oder gleich der Mantelflächenlänge sind. 



   Die in eine der Mantelflächen eingearbeitete orientierte Oberflächenstruktur dringt bei Herstel- lung der Schrumpfverbindung mit deutlich reduzierter Abplattungstendenz in die Oberfläche der Gegen-Mantelfläche ein, wenn der Walzenkern und der ringförmige Walzenmantel aus Werkstoffen verschiedener Härte hergestellt werden und der mit einem höheren Mantelfläche-Härtewert ausge- bildete Bauteil mit der vorbestimmten Rauigkeit Rz versehen wird. 



   Die gerichtete Oberflächenstruktur bzw. die Rauhigkeit Rz wird in einfacher Weise durch me- chanische Bearbeitung der Manteloberfläche, wie Rändeln, Stossen oder Fräsen hergestellt. Insbe- sondere bei Stoss- oder Fräsbearbeitung in Richtung der Giesswalzenachse ist in einfacher Weise eine entsprechend gerichtete Oberflächenstruktur mit vorbestimmter Rauigkeit herstellbar, die überwiegend in Richtung der Giesswalzenachse orientierte und einer Mantelverdrehung entgegen- wirkende Stützflächen aufweist. 



   Die Haftverbindung zwischen dem Walzenkern und dem Walzenmantel können zusätzlich ver- bessert werden, wenn auf einer der einander zugeordneten Mantelflächen eine Verbindungsschicht abgeschieden wird, wobei vorteilhaft auf einer Mantelfläche die vorbestimmte Rauigkeit aufge- bracht wird und auf der anderen Mantelfläche die Verbindungsschicht in einer Schichtdicke von 0,05 bis 1,2 mm abgeschieden wird. Die Verbindungsschicht aus einem Metall oder einer Metallle- gierung wird bevorzugt durch elektrolytische Abscheidung oder durch Plasmaabscheidung auf der Mantelfläche aufgebracht. Zusätzlich können die bereits zuvor beschriebenen Granulate in die Verbindungsschicht eingelagert werden. 



   Eine Variante des beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Giesswalze mit einer ent- sprechend stabilen Verdrehsicherung zwischen Walzenkern und Walzenmantel wird hergestellt, indem die Mantelfläche des Walzenkernes und die innere Mantelfläche des Walzenmantels für eine Schrumpfverbindung vorbereitet werden, dass auf der Mantelfläche des Walzenkernes paral- lel zur Giesswalzenachse Nuten eingearbeitet und in diese Sicherungsleisten eingesetzt werden, die die Mantelfläche des Walzenkernes in radialer Richtung mindestens 2 m überragt, vorzugs- weise zwischen 500 um und 15 mm überragen, und dass der Walzenmantel mit einer gegenüber dem Walzenkern erhöhten Temperatur auf dem Walzenkern aufgezogen wird,

   wobei zwischen den Sicherungsleisten und dem Walzenmantel eine Schrumpfverbindung und zwischen dem Walzen- kern und dem Walzenmantel zumindest eine dichte Verbindung hergestellt wird. Anschliessend erfolgt eine kontrollierte Abkühlung der Giesswalze auf Raumtemperatur. 



   Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei- bung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen: Fig. 1 eine Giesswalze im Teilschnitt mit einer erfindungsgemässen Ausbildung der Mantelfläche des Walzenkernes nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Giesswalze im Querschnitt mit einer erfindungsgemässen Ausbildung der Mantelflächen nach einer zweiten Ausführungsform, Fig. 3 die in Fig. 2 verwendeten Sicherungsleisten in einem Schrägriss. 

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   In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Giesswalze für das Stranggiessen von Stahlbändern in einer Zweiwalzen-Stranggiessanlagen schematisch in einem Teilschnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Walzenkern 1 aus Stahl, der in Walzenzapfen 1 a, 1b zur Abstützung in nicht dargestellten Giesswalzenlagern endet. Ein zylindrischer Walzenmantel 2 aus einer Kupferlegierung umgibt den Walzenkern 1 und ist mit einer Schrumpfverbindung 3 drehfest auf diesem befestigt. Die Schrumpfverbindung 3 wird von der äusseren Mantelfläche 4 des Walzenkernes 2 und der inneren Mantelfläche 5 des Walzenmantels 2 gebildet, wobei die beiden Mantelflächen 4 und 5 durch eine gerichtete Oberflächenstruktur einen gegenüber gängigen Schrumpfverbindungen erhöhten Ver- drehwiderstand erzielt.

   Beispielhaft in Fig. 1 dargestellt, ist die Mantelfläche 4 mit einer Rändelung 6 ausgestattet, wobei die durch die Rändelung erzeugten Nuten 7 in Richtung der Giesswalzenach- se 8 orientiert sind und V-förmige im wesentlichen radial und in Richtung der Giesswalzenachse 8 erstreckte Stützflächen 9 bilden, die in grosser Zahl als Widerstandsflächen gegen ein relatives Verdrehen des Walzenmantels 2 zum Walzenkern 1 wirken. Auf der inneren Mantelfläche 5 des Walzenmantels 2 ist eine metallische Verbindungsschicht 10 beispielsweise elektrolytisch abge- schieden und bildet ein verhältnismässig weiche, geringe Härte aufweisende Schicht, in die die strukturierte äussere Mantelfläche 4 des Walzenkernes 1 bei der Herstellung der Schrumpfverbin- dung, ohne seine Struktur wesentlich zu verändern, eindringt.

   In die Verbindungsschicht können zusätzlich von verschiedenen Metalloxiden oder Karbiden gebildete Granulate eingebettet sein, die die Haftwirkung zusätzlich erhöhen. Die Giesswalze ist mit einer inneren zirkulierenden Flüssig- keitskühlung versehen, wobei Kühlflüssigkeit über eine zentrale Zuleitung 11und radialen Stichlei- tungen 12 zu ringförmigen in die äussere Mantelfläche 4 des Walzenkern 1 eingefrästen Kühlmittel- kanälen 13 zugeleitet und über weitere radiale Stichleitungen 14 und eine zentrale Ableitung 15 wieder abgeleitet wird. Mit dem durch die eingefrästen Kühlmittelkanäle 13 zirkulierende Kühlmittel wird der auf die Giesswalzenoberfläche 16 aufgebrachten Stahlschmelze Wärme entzogen und durch den Walzenmantel 2 in das Kühlmittel abgeführt. 



   In Fig. 2 ist die Giesswalze mit einer erfindungsgemässen Schrumpfverbindung 3 nach einer wei- teren Ausführungsform in einem Querschnitt dargestellt. Der Walzenkern 1 ist analog wie in Fig. 1 mit einem Kühlmittelkreislauf ausgestattet, der aus einer zentralen Zuleitung 11, radialen Stichlei- tungen 12, radialen Stichleitungen 14 und einer zentralen Ableitung 15 ausgestattet. Die ringförmi- gen Kühlmittelkanäle 13 sind bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform in den Walzenmantel 2 gedreht. Parallel zur Giesswalzenachse 8 sind vier Nuten 7 in die äussere Mantelfläche 4 des Walzenkerns 1 eingefräst und in jede dieser Nuten 7 ist eine Sicherungsleiste 17 eingesetzt, die die äussere Mantelfläche 4 des Walzenkerns 1 um ein kleines Stück überragt.

   Gleichermassen sind in die innere Mantelfläche 5 des Walzenmantels 2 Nuten 18 geringer Tiefe eingefräst, die den Nuten 7 im Walzenkern 1 gegenüber liegen und gemeinsam die Sicherungsleisten 17 aufnehmen. 



  Die seitlichen Flanken 19,20 der Sicherungsleisten 17 und die seitlichen Flanken 21,22 der in die Umfangskühlrippen gefrästen Nuten 7,18 im Walzenkern 1 und im Walzenmantel 2 (im Bereich der in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlrippen 24) wirken hierbei als Stützflächen gegen die Mantelverdrehung. 



   Die Sicherungsleiste 17 ist in Fig. 3 in einem Schrägriss dargestellt. Die Sicherungsleiste 17 enthält Ausnehmungen 23 für die ungestörte Kühlmitteldurchführung, wobei diese Ausnehmungen 23 in eingebauter Lage der Sicherungsleiste mit den ringförmigen Kühlmittelkanälen 13 fluchten. 



  Im Abstand nebeneinander angeordnete Ausnehmungen 23 werden zur Gewährleistung einer gleichmässigen Walzenmantelkühlung jeweils bevorzugt in entgegengesetzter Richtung durch- strömt. Dies ist durch Pfeile angedeutet. 



   Der Schutzumfang des Giesswalze beschränkt sich nicht auf die detailliert dargestellten Ausfüh- rungsformen, sondern umfasst insbesondere auch Giesswalzen mit einem Walzenmantel, mit im wesentlichen mittig liegenden axialen Kühlbohrungen, sowie Giesswalzen mit in den Walzenkern oder den Walzenmantel eingearbeiteten trapezgewindeartigen Kühlkanälen, oder auf Giesswalzen mit in den Walzenkern eingearbeiteten Umfangskühlrippen. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Giesswalze für das Stranggiessen von dünnen metallischen Bändern, insbesondere von <Desc/Clms Page number 6> Stahlbändern, in einer Zweiwalzen- oder Einwalzengiessanlage, mit einem Walzenkern (1) mit einer äusseren Mantelfläche (4) und einem diesen umgebenden, aufgeschrumpften, ringförmigen Walzenmantel (2) mit einer inneren Mantelfläche (5) und mit einer zentri- schen Giesswalzenachse (8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der einander gegenüberliegenden eine Schrumpfverbindung bildenden Mantelflächen (4,5) Erhebungen und Vertiefungen in der Mantelfläche aufweist, die zumindest teilweise in Richtung der Giesswalzenachse (8) orientiert sind und deren radiale Erstreckung mindestens 2 m be- trägt.
2. Giesswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen und Vertie- fungen an zumindest einer der einander gegenüberliegenden Mantelflächen (4,5) eine Oberflächenstruktur ausbilden, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit (Rz) zwischen 2 m und 1500um aufweist.
3. Giesswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der einander gegenüberliegenden Mantelflächen eine Rauigkeit (Rz) zwischen 10 mm und 500um auf- weist.
4. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der einander gegenüberliegenden Mantelflächen (4,5) Erhebungen und Vertiefungen in und unmittelbar um eine achsnormale Giesswalzen-Symmetrieebene weit- gehend entlang des gesamten Umfanges einer der Mantelflächen (4,5) aufweist, mit einer radialen Erstreckung von mindestens 2 um, die bevorzugt in Umfangsrichtung orientiert sind.
5. Giesswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen und Vertie- fungen in und um die achsnormale Giesswalzen-Symmetrieebene an zumindest einer der einander gegenüberliegenden Mantelflächen (4,5) eine Oberflächenstruktur ausbilden, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit (Rz) zwischen 2 m und 1500pm aufweist.
6. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen und Vertiefungen im wesentlichen radial und in Richtung der Giesswalzenach- se (8) gerichtete Stützflächen (9) mit einer Längserstreckung ausbilden, die kleiner oder gleich der Mantelflächenlänge (L) sind.
7. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern (1) und der ringförmige Walzenmantel (2) im Bereich der einander gege- nüberliegenden Mantelflächen (4,5) aus Werkstoffen verschiedener Härte gebildet sind und zumindest die Mantelfläche des die höheren Mantelfläche-Härtewerte aufweisenden Bauteiles mit der vorbestimmten Rauigkeit (Rz) versehen ist.
8. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern (1) aus Stahl und der ringförmige Walzenmantel (2) aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht.
9. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Walzenkern (1) und dem Walzenmantel (2) eine Verbindungsschicht (10) angeordnet ist und dass der die Verbindungsschicht (10) bildende Werkstoff auf einer der beiden einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) abgeschieden ist.
10. Giesswalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der einander zugeordne- ten Mantelflächen (4 oder 5) mit der vorbestimmten Rauigkeit (Rz) versehen ist und auf der anderen Mantelfläche der die Verbindungsschicht (10) bildende Werkstoff abgeschieden ist.
11. Giesswalze nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- bindungsschicht (10) von einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet ist.
12. Giesswalze nach nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindungsschicht (10) verschleissfeste Granulate eingebettet sind.
13. Giesswalze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfesten Granu- late von Metalloxiden, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder ähnlichen Werkstoffen beste- hen.
14. Giesswalze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfesten Granu- late von Karbidkörnern oder -lamellen, wie Titankarbid, Wolframkarbid, Siliziumkarbid oder ähnlichen Werkstoffen gebildet sind. <Desc/Clms Page number 7>
15. Giesswalze nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse der verschleissfesten Granulate kleiner als 40 um, vorzugsweise kleiner als 10 m ist.
16. Giesswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern (1) parallel zur Giesswalzenachse (8) an seiner Mantelfläche (4) verteilt Nuten (7) aufweist, in die Sicherungsleisten (17) eingesetzt sind, die die Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) in radialer Richtung mindestens 2 um überragen.
17. Giesswalze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsleisten (17) die Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) in radialer Richtung um zwischen 500 um und 15 mm überragen.
18. Giesswalze nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass weniger als 16, vor- zugsweise weniger als acht Sicherungsleisten (17) bzw. Nuten (7) auf dem Walzenkern (1) verteilt angeordnet sind.
19. Giesswalze nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Nuten (7) und der Sicherungsleisten (17) geringer ist als die Mantelflächenlänge (L) des Walzenkernes (1 ).
20. Giesswalze nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (5) des Walzenmantels (2) Nuten (18) enthält, die zu den Nuten (7) in der Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) gegenüberliegen und einander gegenüberliegende Nuten (7, 18) jeweils eine Sicherungsleiste (17) aufnehmen.
21. Verfahren zur Herstellung einer Giesswalze für das Stranggiessen von dünnen metallischen Bändern, insbesondere von Stahlbändern, nach dem Zweiwalzen- oder Einwalzengiessver- fahren, welche Giesswalze einen Walzenkern (1) mit einer äusseren Mantelfläche (4) und einen diesen umgebenden, aufgeschrumpften, ringförmigen Walzenmantel (2) mit einer inneren Mantelfläche (5) und einer zentrischen Giesswalzenachse (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, . dass die Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) und die innere Mantelfläche (5) des Walzenmantels (2) für eine Schrumpfverbindung (3) vorbereitet werden, .

dass auf mindestens einer der einander zugeordneten eine Schrumpfverbindung bilden- den Mantelflächen (4,5) Erhebungen und Vertiefungen hergestellt werden, die zumin- dest teilweise in Richtung der Giesswalzenachse (8) orientiert sind und deren radiale Erstreckung mindestens 2 m beträgt, . dass der Walzenmantel (2) mit einer gegenüber dem Walzenkern (1 ) erhöhten Tempe- ratur auf dem Walzenkern (1 ) aufgezogen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die auf mindestens einer der einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) hergestellten Erhebungen und Vertiefungen eine Oberflächenstruktur ausbilden, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit (Rz) zwischen 2 m und 1500um aufweist.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die auf mindestens einer der einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) eingearbeiteten Erhebungen und Vertiefungen eine Oberflächenstruktur ausbilden, bei der die Mantelfläche eine Rauigkeit (Rz) zwischen 10 m und 500pm aufweist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die auf mindestens einer der einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) eingearbeiteten Erhe- bungen und Vertiefungen mit im wesentlichen radial und in Richtung der Giesswalzenachse (8) gerichtete Stützflächen (9) hergestellt werden, die eine Längserstreckung aufweisen, die kleiner oder gleich der Mantelflächenlänge (L) sind.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Wal- zenkern (1) und der ringförmige Walzenmantel (2) aus Werkstoffen verschiedener Härte hergestellt werden und der mit einem höheren Mantelfläche-Härtewert ausgebildete Bau- teil mit der vorbestimmten Rauigkeit (Rz) versehen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauigkeit (Rz) durch Rän- deln, Stossen oder Fräsen aufgebracht wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Wal- zenkern (1) aus Stahl und der ringförmige Rollenmantel (2) aus Cu oder einer Cu-Legie- rung hergestellt wird. <Desc/Clms Page number 8>
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) eine Verbindungsschicht (10) abgeschie- den wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der einander zugeordneten Mantelflächen (4,5) eine vorgegebene Rauigkeit (Rz) aufge- bracht wird und auf der anderen Mantelfläche eine Verbindungsschicht (10) abgeschieden wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- bindungsschicht (10) elektrolytisch abgeschieden wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- bindungsschicht (10) durch Plasmaabscheidung gebildet wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- bindungsschicht (10) von einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ver- bindungsschicht (10) verschleissfeste Granulate eingelagert werden.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass als verschleissfeste Granulate Metalloxiden, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid und ähnlichen Werkstoffen in die Verbin- dungsschicht (10) eingelagert werden.
35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass als verschleissfeste Granulate Karbidkörnern oder Karbidlamellen, wie Titankarbid, Wolframkarbid, Siliziumkarbid oder ähnlichen Werkstoffen in die Verbindungsschicht (10) eingelagert werden.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass verschleissfesten Granulate mit einer Korngrösse kleiner als 40, um, vorzugsweise kleiner als 10 m in die Verbindungsschicht (10) eingelagert werden.
37. Verfahren zur Herstellung einer Giesswalze für das Stranggiessen von dünnen metallischen Bändern, insbesondere von Stahlbändern, nach dem Zweiwalzen- oder Einwalzengiessver- fahren, welche Giesswalze einen Walzenkern (1) mit einer äusseren Mantelfläche (4) und einen diesen umgebenden, aufgeschrumpften, ringförmigen Walzenmantel (2) mit einer inneren Mantelfläche (5) und einer zentrischen Giesswalzenachse (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, . dass die Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) und die innere Mantelfläche (5) des Walzenmantels (2) für eine Schrumpfverbindung (3) vorbereitet werden, .

dass auf der Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1 ) parallel zur Giesswalzenachse (8) Nuten (7) eingearbeitet werden, in die Sicherungsleisten (17) eingesetzt werden, die die Mantelfläche (4) des Walzenkernes (1) in radialer Richtung mindestens 2 m überragt, vorzugsweise zwischen 500 um und 15 mm überragen, . dass der Walzenmantel (2) mit einer gegenüber dem Walzenkern (2) erhöhten Tempe- ratur auf dem Walzenkern aufgezogen wird, wobei zwischen den Sicherungsleisten (10) und dem Walzenmantel (1) eine Schrumpfverbindung (3) und zwischen dem Walzen- kern (1 ) und dem Walzenmantel (2) zumindest eine dichte Verbindung hergestellt wird.

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