DD297088A5 - Verfahren und vorrichtung zum direkten stranggiessen duenner metallischer gegenstaende - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggieszen metallischer Gegenstaende geringer Dicke, insbesondere aus Stahl, mittels Erstarrung des fluessigen Metalls auf der gekuehlten Oberflaeche wenigstens einer sich drehenden Walze, wobei waehrend des Erstarrens des Metalls auf wenigstens einer Flaeche des Gegenstandes wenigstens ein Streifen geringerer mechanischer Festigkeit ausgebildet wird, der im wesentlichen parallel zu den Kanten verlaeuft. Die Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens weist wenigstens eine Walze auf, die entlang ihres Umfangs mit wenigstens einer Oberflaechen-Unregelmaeszigkeit, wie z. B. einer Nut oder einen Relief-Abschnitt versehen ist. Die Erfindung ermoeglicht ein leichteres Schopfen der Kanten des gegossenen Gegenstandes bzw. dessen Spalten. Fig. 2{Stranggieszen; duenne Metallgegenstaende; Spalten; Schopfen; Teilen; mechanische Festigkeit; Oberflaechen-Unregelmaeszigkeit; Walze; Relief-Abschnitt}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgeblot der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des direkten Stranggießens metallischer Gegenstände geringer Dicke, insbesondere aus Stahl, wobei die Erstarrung des Gegenstandes bei Berührung des flüssigen Metalls mit der Außenfläche einer einzigen sich drehenden Walze oder zweier sich drehender Walzen erfolgt, die im Inneren stark gekühlt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Das direkte Stranggießen dünner Gegenstände aus Stahl (in der Größenordnung von 10mm Dicke oder weniger) erfolgt derzeit mit den folgenden unterschiedlichen Anlagen:

- einerseits Anlagen, in denen der Gegenstand in einer Kokillo erstarrt, welche zwei bewegliche Wände aufweist, die durch die Außenflächen von zwei sich um parallele Achsen drehenden Walzen gebildet werden, deren Inneres heftig gekühlt wird;

- andererseits Anlagen, in denen die Außenfläche einer einzigen im Inneren gekühlten Walze ein Bad aus flüssigem Metall bedeckt, derart, daß auf der Walze eine schnell erstarrende dünne Schicht gebildet wird.

Die bis jetzt durchgeführten Versuche haben jedoch noch nicht zu Gegenständen geführt, die vollständig und immer zufriedenstellend sind. Zu den am häufigsten auftretenden Fehlern gehört die nicht ausreichende Qualität der Gegenstandskanten. Diese weisen oftmals ungleichmäßige Dicken auf sowie ungleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit, so daß es erforderlich ist, die Gegenstände im Hinblick auf deren späteren Einsatzzweck zu schöpfen. Derartige Fehlstellen sind im übrigen sowohl ihrer Art als auch ihrer Bedeutung nach vergleichbar mit denjenigen, die an Gegenständen auftreten, welche durch das herkömmliche Stranggießen von Brammen mittels eines Heißwalzvorganges erhalten werden und welche durch direkt stranggezogene dünne Gegenstände ersetzt werden können.

Wenn andererseits derartige Anlagen im Stande sind, Bänder großer Breite zu gießen (z. B. größer als 1 m), so wäre es interessant über die Möglichkeit zu verfügen, in der gleichen Anlage Gegenstände zu gießen, welche dazu bestimmt sind, ihre Nominalbreite beizubehalten, als auch Gegenstände zu gießen, die ohne Schwierigkeiten in Längsrichtung gespalten werden können, um so eine Vielzahl von schmalen Streifer, herzustellen. Dabei ist zu beachten, daß die Änderungen in der Anlage keinen zu großen Umfang annehmen dürfen, d. h. keinen umfangreichen Austausch zahlreicher wesentlicher Teile.

Ziel der Erfindung let es, die Qualität des Strenggegossenen weiter zu verbessern und die Herstellungskosten dünner stranggegoscener Gegenstände weiter zu senken.

Darlegung des Wesens dor Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Schöpfen der Kanten des Gegenstandes sowie dossen Spalten in Längsrichtung

zu erleichtern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stranggießen metallischer Gegenstände geringer Dicke, insbesondere aus Stahl, mlttols Erstarrung des flüssigen Metalls auf der gekühlten Oberfläche wer - jstons einer sich drehenden Walze, besteht darin, daß

während dor Erstarrung des Metalls auf wenigstens einer Fläche dos Gegenstandes wenigstens ein Streifen geringerer mechanischer Festigkeit ausgebildet wird, der im wesentlichen parallel zu don Kanten vorläuft.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens its dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen entlang

ihres Umfangs wenigstens eine Oberflächen-Unregelmäßigkeit aufweisen.

Bei elnnm bevorzugton Ausführungsheispiel ist diese Oberflächen-Unregelmäßigkeit in der Nähe eines Endes der Walze

angeordnet und bosteht aus einer hohlen Gravur, z.B. einer Nut, die mit einem thermisch isolierenden Material ausgefüllt sein kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besteht sie aus einem Relief-Bereich.

Wie man sieht, erfolgt das Schöpfen der Kanten des Gegenstandes oder dessen Spalten nach dem Gießen entlang den Streifen

geringerer mechanischer Widerstandsfähigkeit, die während des Erstarrens im Gegenstand ausgebildet worden sind. Dies ermöglicht es, eine Schneidvorrichtung von einfacherem Aufbau einzusetzen als dies dor Fall wäre, wenn der Gegenstand eine gleiche Schorfostigkeit über die gesamte Breite aufweisen würde.

Ausführungsbeispiel Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1: den Verfahrensschritt der Erstarrung des flüssigen Metalls auf der Oberfläche einer gekühlten Walze mit einer Nut; Fig. 2: s^hematisch eine Stranggußanlage mit iwei feststehenden erfindungsgemäß ausgestalteten Walzen und Fig. 3: schematisch eino Stranggußanlago mit zwei im Verhältnis zueinander vorschiebbaren erfindungsgemäß ausgestalteten Walzen.

Die Erfindung geht von dei Erkenntnis aus, daß in einer Stranggioßanlage mit einer oder mit zwei Walzen ein zufälliger Kratzer in der Oberfläche einer Walze zur Ausbildung von Rissen und Unregelmäßigkeiten im Aufbau des Gegenstandes während seiner Erstarrung führt. Fig. 1 zeigt schematisch diesen Schritt dos Erstarrons, wobei der flüssige Stahl 1 die äußere Oberfläche einer Walze 2 berührt, die mit einer nicht dargestellten Kühlanlage verbunden ist und z. B. innere mit Wasser gekühlte Kanäle aufweist. Die Wärmeabfuhr ist dabei durch die Pfeile 3,3' angodeutet und führt zur Ausbildung einer erstarrten Schicht 4 aus Metall zwischen der Walze und dem noch flüssigen Metall, wobei die Dicke dieser Schicht mit dem Drehweg der Walze zunimmt, bis sich der vollständig erstarrte Gegenstand von dieser ablöst. Weist die Oberfläche der Walze eine ausreichend schmale Nut 5 auf, so daß aufgrund von Oberflächenspannungen das flüssige Metall dort nicht eindringen kann, so ist der Bereich der erstarrten Schicht obgrhiilb dieser Nut einer geringeren Wärmeabfuhr ausgesetzt als seine Umgebungsbereiche. Im Gegensatz zu den ihn umgebenden Bereichen fehlt ihm nämlich die direkte Berührung mit der gekühlten Walzenoberfläche. Dies bedeutet, daß gegenüber der Nut die Erstarrung ungewöhnlich langsam fortschreitet, wodurch die erstarrte Schicht eine geringere Dicke aufweist als dies normalerweise der Fall wäre. Dieses Phänomen wird noch dadurch verstärkt, daß in dem am wenigstens erstarrten Abschnitt thermo-mechanische Spannungen auftreten, wodurch ein Ablösen der Schicht in der Nähe der Ränder der Nut bewirkt wird. Dies bedeutet, daß der Aufbau des Gegenstands Besonderheiten dort aufweist, wo die Erstarrung gegenüber einer Nut erfolgt ist. Diese Besonderheiten wirken in der Richtung einer größeren Sprödigkeit des Gegenstandes und führen zu einer leichteren Ausbildung von Rissen oder Spalter., die überlicherweise unerwünscht sind. In diesem Fall jedoch bilden sie Sollbruchstellen.

Dies macht deutlich, warum die Oberfläche einer Gießwalze prinzipiell keine Kratzer aufweisen darf, welche derartige Fehlstellen hervorrufen. Die Erfindung haben es jedoch darauf abgesehen, in bewußter Weise in der Nähe der Kanten des Gegenstandes und parallel zu diesen Unregelmäßigkeiten im Aufbau des Gegenstandes hervorzurufen, welche zu einer höheren Sprödigkeit führen bis hin zur sofortigen Ausbildung von Rissen. Diese Fehlstellen bilden bevorzugte Bruchstellen während des Schopfens der Kanten. Zum Schöpfen können deshalb Vorrichtungen mit einfr cherem Aufbau verwendet werden als die bisher üblichen Scl.ervorrichtungen, die im Zusammenhang mit der Bandherstellung eingesetzt werden. Erfindungsgemäß genügt ein einfaches Abbiegen der Kanten, um ihre Abtrennung von dem übrigen Gegenstand zu bewirken.

In bestimmten Fällen reicht bereits die Reibung der Kanten an den feuerfesten Wänden aus, welche die Kokille seitlich begrenzen, jm so eine Abtrennung der Kanten nach dem Erstarren des Gegenstandes zu bewirken.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Stranggußanlage mit zwei Walzen 2,2', die während ies Gießvorganges ihre Stellung zueinander nicht ändern. Der Gießraum 6 wird seitlich durch zwei feuerfeste Wände 7, T begr inzt, auch kleine Flächen genannt, die sich an den Walzenenden abstützen und an denen die Kanten des Gegenstandes erstarrer. Din Walzen weisen entlang ihres Umfanges in der Nähe eines jaden Endes eine Oberflächen-Unregelmäßigkeit auf, die durch dine Nut 5,5', 5", 5"' gebildet wird. Die Nuten bilden jeweils in dem Gegenstand einen Streifen geringerer mechanischer Festigkeit aus in der Nähe eines Randes entlang derer schließlich das Schöpfen der Kanten erfolgt. Es sei betont, daß die Nuten, die auf gegenüberliegende Flächen der gleichen Kante des Gegenstandes (d. h. 5 und 5' eint, seits, 5' und 5" andererseits) vorzugsweise sich gegenüber liegen müssen, damit die Streifen geringerer mechanischer Festigkeit, welche durch sie hervorgerufen werden, buim Schöpfen der Kanten zusammenwirken können.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Gußanlage mit einer feststehenden Wulie 2 und einer in Richtung des Pfeiles entlang ihrer Achse beweglichen Walze 2'. Diese Walzen sind also im Verhältnis zueinander verschiebbar, wobei die kleine Fläche 8 bzw. 8' fest mit dem seitlichen Ende der Walze 2 bzw. 2' verbunden ist und gleitend auf der Arbeitsoberfläche der Walze 2' bzw. 2 ruht. Mit dieser Anordnung Ist os möglich, Hie Breite des Gegenstandes zu verändern und zwar selbst während des Gießens. Im Hinblick auf die Vielzahl von Stellungen, vt eiche die beiden Walzen zueinander einnehmen können, ist es ausgeschlossen, sio derart mit Nuten zu versehen, daß jeweils zwei zueinander gehörende Nuten zusammenwirken, wie es Im vorhergehenden Beispiel der Fall war. Dic3 bedeutet, daß auf jeder Walze nur eine einzige Nut 5,5' ausgebildet wird, die In der Nähe des Endes der Walze angeordnet sind, welche fest mit dor kleinen Fläche 8,8' verbunden Ist. Daraus erfolgt, daß die Streifen geringerer mechanischer Festigkeit, die im Gegenstand ausgebildet werden, auf einen Streifen pro Kante begrenzt sind. Ihre Wirkung muß demzufolge besonders ausgeprägt sein, um trotzdem ein leichtes Schöpfen der Kanten unter ähnlichen Bedingungen wie obon geschildert zu gewährleisten.

Im Falle des Gießens auf eine einzige Walze, die an beiden Enden mit Nuten versehen ist, lassen sich auf dem Gegenstand pro Kante nur jeweils ein einziger Streifen mit geringerer mechanischer Festigkeit herstellen, da die Erstarrung der einen Seiten des Gegenstandes frei erfolgt. Dieser Nachteil wird jedoch durch die Tatsache kompensiert, daß die mit dieser Technik gegossenen Gegenstände im allgemeinen erheblich dünner sind als diejenigen die zwischen zwei Walzen gegossen wurden. Das Schöpfen der Kanten ist dadurch erheblich erleichtert.

Die Nuten müssen einerseits ausreichend schmal und entsprechend bemessen sein, damit die Oberflächen-Spannungskräfte verhindern, daß flüssiges Metall in den Boden der Nuten e ntrltt sowie andererseits ausreichend groß und tief, um eine erhebliche Unregelmäßigkeit während des Abkühlens im I erzustellenden Gegenstand zu erzeugen. Vorteilhafte Abmessungen für die Nuten sind in der Größenordnung von 0,5mm für did Breite und 0,5mm für die Tiefe. Der Querschnitt der Nut kann beliebig geformt sein, z. B. dreieckig oder vorteilhafterweise im wesentlichen quadratisch oder rechteckig. Die letzteren Formen eignen sich insbesondere zur Verhinderung des Eindringens von flüssigem Metall in die Nut, da sie eine abruptere Unterbrechung der Walzenoberfläche darstellen als dies im Fall einer Nut mit dreieckigem Querschnitt der Fall ist. Andererseits kann auch die Nut mit einem thermich Isolierenden Material ausgefüllt sein. Dieses führt zu einem Streifen geringerer mechanischer Festigkeit von größerer Breite als bei einer einfachen Nut, da hier mit Sicherheit das Eindringen von Metall in dem Boden der Nut verhindert wird.

Dieser Streifen geringerer mechanischer Festigkeiten müssen einen ausreichenden Abstand von den Kanten aufweisen für die optimale Wirkungsweise des Schneidwerkzeugs sowie ein vollständiges Schöpfen von Abschnitten mit Fehlstellen ermöglichen, ohne jedoch einen zu großen Anfall von Ausschußmaterial zu bedingen. Der abgeschöpfte (d. h. abgetrennte) Randstreifen liegt in der Größenordnung von 10mm beidseitig des Gegenstandes.

Es leuchtet ein, daß das Verfahren auch ohne weiteres dazu verwendet werden kann, um den Gegenstand in Längsrichtung zu spalten. In diesem Fall werden die Nuten z. B. im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen von den Kanten derart ausgebildet, daß auf dem fertigen Gegenstand einer oder mehrere Streifen geringerer mechanischer Festigkeit entstehen entsprechend den Linien, entlang derer schließlich der Spaltvorgang erfolgt. Dies bedeutet eine Umrüstung einer Anlage, mit der üblicherweise ein einziger Gegenstand von 1500mm Breite gegossen werden kann, in eine Anlage, mit der schließlich zwei Gegenstände von einer Breite von 750mm gegossen werden können, wobei die üblichen Walzen durch eine oder zwei Walzen ersetzt werden, die entlang ihres Mittenumfangs jeweils mit einer Nut versehen sind sowie das Einsetzen eines Spaltwerkzeugs. Dieses kann z. B. in einer Stranggießanlage nach den Walzen angeordnet werden oder unabhängig von der Anlage und auf die Gegenstände nach deren Gießen und Aufwickeln einwirken.

Es sei betont, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist; andere Anordnungen zur Ausbildung von Streifen geringerer mechanischer Festigkeit in der Nähe der Kanten des Gegenstandes sind denkbar. So ist es z. B. möglich die Nuten auf den Walzen durch andere Arten von hohlen Gravuren zu ersetzen, wie z. B. eine Vielzahl von mehreren benachbarten Nuten oder durch Relief-Bereiche wie z.B. Rippen oder Spitzen, die an einzelnen Stellen die Dicke des Gegenstandes herabsetzen und demzufolge das Abschneiden der Kanten oder das Spalten erleichtern. Ist andererseits die allgemeine Ausrichtung der Streifen geringerer mechanischer Festigkeit im wesentlichen parallel zu den Kanten, so können diese Streifen auch Wellenform aufweisen.

Die Erfindung ist auch dann einsetzbar, wenn die Walzen über ihre gesamte Oberfläche eine bestimmte Rauhigkeit aufweisen, die z. B. durch Ätzungen geringerer Dicke und geringer Tiefe, d. h. in der Größenordnung von 0,1 mm hervorgerufen werden, um so den Vorschub des Gegenstandes durch die Walzen zu erleichtern und den Oberflächenzustand zu verbessern. Durch ihre Abmessungen und ihre Wirkung unterscheiden sie sich erheblich von den erfindungsgemäßen Nuten, welche Streifen geringerer mechanischer Festigkeit in ausgewählten Abschnitten des Gegenstandes erzeugen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Stranggießen metallischer Gegenstände geringer Dicke, Insbesondere aus Stahl, mittels Erstarrung des flüssigen Metalls auf der gekühlten Oberfläche wenigstens einer sich drehenden Walze, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erstarrung des Metalls auf wenigstens einer Fläche des Gegenstandes wenigstens ein Stroifon geringerer mechanischer Festigkeit ausgebildet wird, der im wesentlichen parallel zu don Kanten verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor Streifen geringerer mechanischer Festigkeit in der Nähe einer Kante des Gegenstandes liegt.

3. Vorrichtung zum Stranggießen metallischer Gegenstände geringer Dicke, insbesondere aus Stahl, mittels Erstarrung des Metalls auf der gekühlten Oberfläche wenigstens einer sich drehenden Walze, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze entlang eines Umfangs wenigstens eine Oberflächen-Unregelmäßigkeit aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Unregelmäßigkeit in der Nähe eines Endes der Walze angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unregelmäßigkeit aus einer hohlen Gravur besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die "lohle Gi avur aus einer einzigen Nut besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut mit einem thermisch isolierenden Material ausgefüllt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Unregelmäßigkeit aus einem Relief-Bereich besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei feststehende Walzen aufweist und daß die Walzenoberflächen Unregelmäßigkeiten in der Nähe eines jeden Endes aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei im Verhältnis zueinander verschiebbare Walzen aufweist, daß die Walzen jeweils eine Oberflächen-Unregelmäßigkeit in der Nähe eines ihrer Enden aufweisen und daß die Unregelmäßigkeiten derart auf den Walzen angeordnet sind, daß jede auf eine andere Kante des Gegenstandes einwirkt.