DE10134076A1

DE10134076A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen

Info

Publication number: DE10134076A1
Application number: DE2001134076
Authority: DE
Inventors: Guido Stebner; Manfred Walter; Ulrich Albrecht-Frueh; Rolf Degenhardt
Original assignee: ThyssenKrupp Nirosta GmbH
Current assignee: Outokumpu Nirosta GmbH
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2021-07-14
Also published as: EP1275450A3; EP1275450A2; DE10134076C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B) mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen (2, 3), die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt (4) begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen (6, 7), die den Gießspalt (4) und den darüber stehenden Schmelzensumpf (5) an ihren von den Gießwalzen (2, 3) freien Endseiten abdichten. Die Verfügbarkeit einer solchen Vorrichtung wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Seitenabdichtungen (6, 7) beweglich angetrieben sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen, die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen, die den Gießspalt und den darüber stehenden Schmelzensumpf an ihren von den Gießwalzen freien Endseiten abdichten.

Beim Bandgießen von Stahl in derartigen auch als "Double Roller-" oder "Zwei-Rollen-Gießmaschine" bezeichneten Bandgießmaschinen dienen zur seitlichen Abdichtung des Gießspaltes und des Schmelzensumpfes in der Regel keramische Platten, die gegen die im Gießbetrieb gegenläufig rotierenden Gießwalzen gepreßt werden. Diese Seitenabdichtungsplatten bestehen dabei aus einem relativ weichen Material, so daß sie in den Bereichen, in denen es zu einer Relativbewegung zwischen den Seitenabdichtungen und den rotierenden Gießwalzen kommt, einem starken örtlichen Verschleiß unterliegen.

Gleichzeitig sind auch die Stirnseiten aus einem an sich weichen Material, wie Graphit oder Kupfer, gebildet, dessen Härte jedoch größer ist als die Härte der Seitenabdichtung.

Der Vorteil einer solchen Paarung relativ weicher Materialien besteht darin, daß es aufgrund des im Bereich der Kontraktflächen eintretenden Verschleißes selbsttätig zu einer Anpassung der Kontur des nicht im direkten Kontakt zu den Gießwalzen stehenden Abschnitts der Seitenabdichtungen an den zwischen den Gießwalzen vorhandenen Raum kommt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Seitenabdichtung stets paßgenau in der seitlichen Öffnung des Gießspaltes sitzt und diesen so sicher abdichtet.

In der Praxis stellt sich jedoch heraus, daß für diesen Vorteil eine erheblich eingeschränkte Lebensdauer der Seitenabdichtungen in Kauf genommen werden muß. So kann es beispielsweise dazu kommen, daß der Gießbetrieb aufgrund eines vorzeitigen Verschleißes der Seitenabdichtungen unterbrochen werden muß. Diese Probleme schränken die Einsatzdauer und Betriebssicherheit bekannter Gießvorrichtungen erheblich ein.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik die Verfügbarkeit einer Vorrichtung zum Vergießen von Metallschmelze zu einem gegossenen Band zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Seitenabdichtungen beweglich angetrieben sind, wobei sie vorzugsweise um eine achsparallel zur Drehachse der Gießwalzen angeordnete Drehachse rotieren. Indem die Seitenabdichtung eine eigene Relativbewegung gegenüber den ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen durchführen, wird wirkungsvoll verhindert, daß sich erstarrendes Metall an der Seitenabdichtung zu größeren Ansammlungen anlagert. Beim Stand der Technik beschleunigt derart an der Seitenabdichtung "anfrierendes" Material den Verschleiß der Seitenabdichtung. Zudem kann es infolge der mit dem Fortschritt des Gießprozesses zunehmenden Größe der Anfrierungen zu einer erheblichen Störung des Gießvorgangs kommen. Auch ist bei während des Gießvorgangs bewegten Seitenabdichtungen die Dauer, über die jeder ihrer jeweils im seitlich offenen Bereich des Gießspalts und des Schmelzensumpfes befindliche Abschnitt mit der Metallschmelze in Berührung kommt, verkürzt. Dies führt ebenfalls zu einer deutlichen Verminderung des Verschleißes bewegter Seitenabdichtungen.

Die Vorteile von während des Gießens relativ zu den Stirnseiten der Gießwalze bewegten Seitenabdichtungen macht sich schon bei Seitenabdichtungen positiv bemerkbar, die aus herkömmlich für ihre Herstellung verwendetem, weichen Material bestehen. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Beweglichkeit jedoch bei aus einem harten Werkstoff bestehenden Seitenabdichtungen aus, die auch bei relativ zueinander bewegten Stirnseiten und Seitenabdichtungen nur einen minimalen Reibverschleiß zeigen.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen Seitenabdichtungen daher aus hartem, hochverschleißfestem Feuerfest-Werkstoff. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gießvorrichtung läßt sich so der Reibverschleiß der sich bewegenden Seitenabdichtung auf ein Minimum reduziert. Indem ein äußerst verschleißfester feuerfester Werkstoff für die Herstellung der Seitenabdichtungen verwendet wird, ist deren Verschleiß auch dann bei direktem Kontakt mit den Stirnseiten der Gießwalzen minimiert, wenn die Abdichtungen im Gießbetrieb unter hohem Druck gegen die ihnen zugeordneten Stirnseiten gepreßt werden. Überraschend hat sich herausgestellt, daß die auf diese Weise erzeugte seitliche Abdichtung des Gießspaltes wirkungsvoller ist als die bei herkömmlichen, aus weichem Material bestehenden Seitenabdichtungen.

Als Werkstoff für die Seitenabdichtungen kommt ein Zirkonoxid ZrO₂, Zirkondiborit ZrB₂, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid oder Mischungen dieser Komponenten aufweisender Feuerfest-Werkstoff in Frage. Ein solcher Feuerfest-Werkstoff kann erforderlichenfalls zusätzliche Trägermaterialien, wie Graphit o. ä., enthalten, welche zum Einbetten der Hartstoffteile in eine geeignete Matrix benötigt werden. Ebenso können zur Stabilisierung der jeweiligen Komponente benötigte Elemente, wie Calciumoxid CaO, in dem Werkstoff vorhanden sein. Wesentlich ist dabei, daß der jeweils verwendete Werkstoff eine ausreichend hohe Härte und damit einhergehend eine gute Verschleißfestigkeit besitzt, um den im Bereich der Kontaktflächen verursachten Abrieb auf ein Minimum zu reduzieren und gleichzeitig möglichst hohe Anpresskräfte zu ermöglichen.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung sind die Stirnseiten der Gießwalzen mindestens in ihrem mit der jeweiligen Seitenabdichtung in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff gebildet. Bei diesem Werkstoff kann es sich um einen hochverschleißfesten Stahl handeln, der beispielsweise der Gruppe der Stellite oder Manganstähle angehört. Alternativ kann die harte Schicht aus hochverschleißfestem Keramikwerkstoff bestehen, der beispielsweise Chromcarbid und/oder Wolframcarbid aufweisen. Ebenso ist es denkbar, andere ausreichend harte Metalle, wie beispielsweise Titan, oder deren Legierung als Werkstoff für die harte Schicht zu verwenden.

Werden die Stirnseiten der Gießwalzen mit einer harten Oberflächenschicht ausgestattet, so besteht zwischen ihnen und der jeweils an ihnen anliegenden Seitenabdichtung eine Materialpaarung, bei der ein hartes Material einem ebenfalls harten Material gegenübersteht. Diese Materialpaarung ermöglicht es, bei geringer Verschleißgefahr besonders hohe Anpresskräfte aufzubringen, so daß eine besonders hohe Dichtheit gewährleistet ist. Zudem zeigt sich, daß der Reibverschleiß bei Wahl der Materialpaarung "hart/hart" im Bereich des Kontakts zwischen den Seitenabdichtungen und den beiden ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen so gering ist, daß die Seitenabdichtungen über einen langen Zeitraum eingesetzt werden können. So ist es in vielen Fällen möglich, eine erfindungsgemäß beschaffene Seitenabdichtung nach dem Vergießen einer ersten Schmelzencharge für mindestens einen weiteren Abguß einzusetzen.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten kann es jedoch auch günstig sein, wenn die Stirnseiten der Gießwalzen mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem weichen Werkstoff gebildet sind. Grundsätzlich kommen zu diesem Zweck weiche Stähle, Graphit oder weiche feuerfeste Materialien in Frage. Auch können ausreichend weiche Beschichtungen aus anderen Metallen, wie Nickel, eingesetzt werden.

Bei Verwendung von Gießwalzen, deren Stirnseite aus einem weichen Werkstoff gebildet ist, arbeitet sich die Seitenplatte langsam in die jeweilige Stirnseite ein. Durch den auf diese Weise erzeugten paßgenauen Sitz der harten Seitenabdichtung in den mit ihnen in Kontakt kommenden Abschnitten der Gießwalzen ist eine gute Abdichtung auch dann gewährleistet, wenn beispielsweise infolge von anlagen- oder prozeßbedingten Beschränkungen die auf die Seitenabdichtung ausgeübten Druckkräfte ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten dürfen. Erforderlichenfalls können zugegebene Schmierstoffe oder selbstschmierende Werkstoffe zur Ausbildung der mit den Seitenabdichtungen in Kontakt kommenden Abschnitte der Gießwalzen verwendet werden, um ein frühzeitiges Ende der Lebensdauer der Walzen infolge von Reibverschleiß zu verhindern.

Die auf den Stirnseiten der Gießwalzen aufgebrachten Schichten können in Form von Scheiben oder Ringen auf die betreffende Stirnseite mit Hilfe von geeigneten Befestigungsmitteln, wie Schrauben, Nieten oder Bolzen, mechanisch befestigt sein. Ebenso kann die Schicht durch Auftragsschweißen oder vergleichbare Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Zwei-Rollen-Gießvorrichtung in einer Ansicht von oben;
Fig. 2 die Zwei-Rollen-Gießvorrichtung in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie X-X.
Die Vorrichtung 1 zum Gießen eines Stahlbands B weist zwei achsparallel zueinander angeordnete und gegenläufig zueinander rotierende Gießwalzen 2, 3 auf, welche die Längsseiten eines zwischen ihnen ausgebildeten Gießspaltes 4 und des darüber angeordneten Schmelzensumpfs 5 begrenzen. Die beiden seitlichen, von den Gießwalzen 2, 3 freien Querseiten des Gießspalts 4 und des Schmelzensumpfs 5 sind durch jeweils eine Seitenabdichtung 6, 7 abgedichtet.
Die Seitenabdichtungen 6, 7 sind aus einem besonders harten, verschleißfesten keramischen Feuerfest-Werkstoff hergestellt. Sie weisen die Form einer Kreisscheibe auf und sind um eine achsparallel zu den Drehachsen 8, 9 der Gießwalzen 2, 3 ausgerichteten Drehachse 10 beweglich gelagert. Ihr Durchmesser D ist so bemessen, daß sie den Gießspalt 4, den Schmelzensumpf 5 und die ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 11, 12 bzw. 13, 14 der Gießwalzen 2, 3 über eine für eine ordnungsgemäße Abdichtung ausreichenden Bereich überdecken. Über nicht dargestellte Antriebseinrichtungen können die Seitenabdichtungen 6, 7 in Bewegung versetzt werden, so daß sie relativ zu den ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 11, 12 bzw. 13, 14 der Gießwalzen 2, 3 rotieren.
An ihren den Seitenabdichtungen 6, 7 zugeordneten Stirnseiten 11, 12 bzw. 13, 14 sind die Gießwalzen 2, 3 jeweils mit einer Schleißscheibe 15, 16 bzw. 17, 18 versehen. Die Schleißscheiben 15 bis 18 sind lösbar mittels nicht dargestellter Schrauben an der jeweiligen Gießwalze 2, 3 befestigt. Diese Schleißscheiben 15 bis 18 bilden eine Schicht, mit der die jeweilige Seitenabdichtung 6, 7 in direkten Kontakt kommt. Sie sind aus einem harten Werkstoff, wie einem Mangan-Stahl oder einem keramischen Material, hergestellt.
Beim Vergießen der Stahlschmelze, aus welcher das Stahlband B erzeugt werden soll, rotieren die Gießwalzen 2, 3 derart gegenläufig, daß die sich auf ihnen bildenden Schalen aus erstarrtem Stahl gemeinsam mit noch fließfähiger Schmelze in einer nach unten gerichteten Bewegung in den Gießspalt 4 gefördert werden.
Gleichzeitig werden die sich um ihre Drehachse 10 drehenden Seitenabdichtungen 6, 7 jeweils mit einer hohen Druckkraft P gegen die ihnen zugeordneten Stirnseiten 11, 12 bzw. 13, 14 der Gießwalzen gepreßt. Auf diese Weise sind auch die von den Gießwalzen 2, 3 nicht begrenzten seitlichen Enden des Gießspalts 4 sicher abgedichtet. Das im Gießspalt 4 gebildete gegossene Band B wird über eine nicht dargestellte Fördereinrichtung der weiteren Verarbeitung zugeführt. BEZUGSZEICHEN 1 Vorrichtung zum Gießen eines Stahlbands B
2, 3 Gießwalzen
4 Gießspalt
5 Schmelzensumpf
6, 7 Seitenabdichtung
8, 9 Drehachsen der Gießwalzen 2, 3
10 Drehachse der Seitenabdichtungen 6, 7
11-14 Stirnseiten der Gießwalzen 2, 3
15-18 Schleißscheiben
B gegossenes Stahlband
D Durchmesser der Seitenabdichtungen
P Druckkraft

Claims

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B) mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen (2, 3), die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt (4) begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen (6, 7), die den Gießspalt (4) und den darüber stehenden Schmelzensumpf (5) an ihren von den Gießwalzen (2, 3) freien Endseiten abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6, 7) beweglich angetrieben sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6, 7) um eine achsparallel zur Drehachse (8, 9) der Gießwalzen angeordnete Drehachse (10) rotieren.

3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6, 7) aus hartem, hochverschleißfesten Feuerfest-Werkstoff bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6, 7) aus einem Zirkonoxid, Zirkondiborit, Aluminiumoxid und/oder Siliziumcarbid aufweisenden Feuerfest-Werkstoff hergestellt sind.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihrem mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer aus einem hochverschleißfesten Stahl bestehenden Schicht (15-18) versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl zur Gruppe der Stellite oder Manganstähle gehört.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer aus einem hochverschleißfestem Keramikwerkstoff bestehenden Schicht versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikwerkstoff Chromcarbid und/oder Wolframcarbid aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem weichen Werkstoff gebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer Nickelschicht versehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2, 3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6, 7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer Graphitschicht versehen sind.