DE102007010578A1

DE102007010578A1 - Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall

Info

Publication number: DE102007010578A1
Application number: DE102007010578A
Authority: DE
Inventors: Hans Streubel; Gereon Fehlemann
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-08-28
Also published as: KR20090114395A; US20110000636A1; KR101135509B1; JP2010519046A; CA2677962A1; CA2677962C; WO2008104143A1; JP5289334B2; CN101622087A; EP2129481A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Auslassdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt. Um die Bandbeanspruchungen zu verringern, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Ausgießdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der japanischen Veröffentlichung 59147755 A bekannt.
Hierbei wird die Trogform des Bandes durch entlang der Förderstrecke zwischen den beiden Umlenkrollen angeordnete, auf das Band einwirkende, vertikale und horizontale Förderrollen erzielt.
Einerseits, bedingt durch die relativ hohen Temperaturunterschiede über die Bandbreite, die durch das flüssige Metall auf das Band einwirken und andererseits durch die Verformung des Bandes aus der Ebene in die Trogform und dann wieder zurück in die ebene Bandform, entstehen im Band über die Breite sehr unterschiedliche Längenänderungen und damit kritische Beanspruchungen des Bandmaterials insbesondere im Randbereich.
Obwohl das Band, üblicherweise kommt hier ein Stahlband zum Einsatz, eine dem eingesetzten Bandmaterial entsprechende Elastizität aufweist, führt die unterschiedliche Beanspruchungen des Bandes über die Breite dazu, das keine wirtschaftlichen Standzeiten erreicht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung so zu gestalten, dass die Bandbeanspruchungen verringert und vergleichmäßigt werden. Weiterhin sollen auf Grund der geringeren und gleichmäßigeren Bandbeanspruchung neue Werkstoffe für das Bandmaterial zum Einsatz kommen. Ferner soll die Länge der Einlauf- bzw. Auslaufstrecke der Geometrie des Trogprofils angepaßt werden, um die Größe der Bombierung gezielt einzustellen. Die Wirtschaftlichkeit des Gießverfahrens soll deutlich gesteigert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.
Durch eine gezielte Bombierung mindestens einer der Umlenkrollen, bei der die Verkürzung des Bandes durch die Bildung des Trogprofils zumindest teilweise kompensiert wird und andererseits auch die unterschiedliche Temperaturverteilung über die Bandbreite bei der Bombierung berücksichtigt wird, kann die Beanspruchung des Bandes vergleichmäßigt werden, so dass sich dies positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
Von Vorteil ist, wenn zumindestens eine der Umlenkrollen zur Kompensation der Längenänderung z. B. infolge geänderter Gießparameter die Bombierung durch ein Druckmedium veränderlich ist. Dazu ist im Rollenmantel ein profilierter Hohlraum vorhanden.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, dass beispielsweise die Bombierung der ersten Umlenkrolle kleiner ist als die der zweiten Umlenkrolle.
Berechnen läßt sich die Bombierung aufgrund der Geometrie des Trogprofils. Bei unterschiedlichem Trogprofil über die Länge Trog zur Anpassung an den Schrumpf des Gießprofils wird das mittlere Trogprofil für die Berechnung benutzt.
Einzelheiten ergeben sich aus den 1 bis 4.
Dabei zeigt die
1 eine schematische Darstellung des Bandes mit den Umlenkrollen in Seitenansicht,
2 einen Querschnitt durch die Trogform,
3 das Berechnungsmodel mit eine Vereinfachung der Trogform zu einer Rechteckform für die Berechnung sowie die Bombierung der Umlenkrolle und
4 den Trogquerschnitt für die die Berechnung des Temperatureinflusses.
Die Bombierung ist eine Funktion der jeweiligen Bandlänge Le (Einlauflänge) bzw. La (Auslauflänge) zwischen der Umlenkrolle und dem Trogprofil bzw. umgekehrt, der Bandbreite B_B, der Trogbreite B_T, der Troghöhe H_T und dem Trogprofil wobei für die Berechnung hilfsweise eine rechteckige Längsform angenommen wird.
Für die Bombierung ergibt sich f(Le(a), B_B, B_T, H_T, Trogprofil
Die Berechnung der Bombierung kann für jeden Punkt der Umlenkrolle zwischen den Punkten A und B des Trogprofils mit den Koordinaten X und Y und der Länge Le(a) für die halbe Bandbreite B_B zwischen den Punkten C und D erfolgen.
Die Berechnung der Bombierung muß für die Ein- und Auslaufseite erfolgen.
Die Berechnung der unterschiedlichen Bandlänge infolge der unterschiedlichen Temperaturverteilung über die Bandbreite kann nach der angegebenen Formel vereinfacht berechnet werden. Für eine genaue Berechnung wird das Temperaturprofil über die Bandbreite entsprechend den Gießparametern berechnet.
Mit Hilfe der beiden Formeln kann durch Superposition die optimale Bombierung der Umlenkrollen für eine vergleichmäßigte Zugbeanspruchung über die Bandbreite für ein vorgegebenes Trogprofil (Gießformat) und Temperaturprofil berechnet werden.
Es gilt BB/2 = XB + X + XT (1)
ΔITemp = LTrog α (TM – TR) (3)mit

B_B: Breite des Bandes
B_T: Breite des Troges
H_T: Höhe des Troges
L: Länge des (fertigen) Trogprofils zwischen Ein- und Auslauf
Le: Einlauflänge von der Mitte der ersten Umlenkrolle bis zum fertigen Trogprofil
La: Auslauflänge vom fertigen Tragprofil bis zur Mitte der zweiten Umlenkrolle
Lv: Länge der Raumdiagonalen in Längsrichtung des Troges
X: X-Koordinate zum Berechnen von Lv
X_B: Abstand vom Punkt C
X_T: Abstand von der Band- bzw. Trogmitte
Y: Y-Koordinate zum Berechnen von Lv
T_M: Temperatur in der Bandmitte
T_R: Temperatur im Randbereich des Bandes
α: Ausdehnungskoeffizient des Bandwerkstoffes
β: Winkelabweichung zur Vertikalen

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Danach ist vorzugsweise die Bombierung der ersten Umlenkrolle kleiner ist als der der zweiten Umlenkrolle.
Zumindest bei einer der Umlenkrollen sollte die Bombierung veränderbar sein, z. B. durch ein Druckmedium.
Hierzu kann für die Druckbeaufschlagung am Rollenmantel ein profillierter Hohlraum vorhanden sein.
Vorzugsweise sollte die Einlauf- bzw. Auslauflänge jeweils größer 500 mm sein.
Die max. Einlauf- bzw. Auslauflänge wird so gewählt, dass die Bombierung infolge des Trogprofils nicht größer 2% ist.
Vorzugsweise wird das Band von der Umlenkrolle kontinuierlich über den Abstand Le(a) zum Trogprofil bzw. zum ebenem Band geformt.
Als Bandmaterial eignet sich besonders eine thermoschock resistente Legierung auf CuNi, Fe-Basis.
Das Bandmaterial kann aus einer ein-oder mehrphasigen Cu-Legierung bestehen oder aus einer Nickelbasis-Legierung.
Es sollte eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweisen.
Das Trogprofil sollte einen bogenförmigen Verlauf aufweisen vorzugsweise symmetrisch sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 59147755 A [0002]

Claims

Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Auslassdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bombierung so gewählt ist, dass die Verkürzung des Bandes durch die Bildung des Trogprofils zumindest teilweise kompensiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bombierung infolge des Trogprofils nach folgender Formel berechnet: BB/2 = XB + X + XT (1)
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenänderung des Bandes durch die unterschiedliche Temperaturverteilung über die Bandbreite bei der Bombierung berücksichtigt und nach folgender Formel berechnet wird: ΔITemp = LTrog α (TM – TR) (3)
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass durch Superposition die optimale Bombierung der Umlenkrollen für eine vergleichmäßigte Zugbeanspruchung über die Bandbreite für ein vorgegebenes Trogprofil (Gießformat) und Temperaturprofil berechnet werden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bombierung der ersten Umlenkrolle kleiner ist als der der zweiten Umlenkrolle.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer der Umlenkrollen die Bombierung veränderbar ist, z. B. durch ein Druckmedium.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Druckbeaufschlagung am Rollenmantel ein profillierter Hohlraum vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauf- bzw. Auslauflänge jeweils größer 500 mm ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die max. Einlauf- bzw. Auslauflänge so gewählt wird, dass die Bombierung infolge des Trogprofils nicht größer 2% ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band von der Umlenkrolle kontinuierlich über den Abstand Le(a) zum Trogprofil bzw. zum ebenem Band geformt wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial aus einer thermoschock resistenten Legierung auf CuNi, Fe-Basis besteht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial aus einer ein-oder mehrphasigen Cu-Legierung besteht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial aus einer Nickelbasis-Legierung besteht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil einen bogenförmigen Verlauf aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil symmetrisch ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil an beiden Enden weitgehend gerade Bereiche aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Trogprofils mindestens 10 mm höher als das Gießprofil sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbereiche eine Winkelabweichung zur Senkrechten von +/– 25 Grad aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil in Gießrichtung über die Länge Trog durch eine gezielte Anstellung der Rollen dem Schrumpf des Gießquerschnittes angepaßbar ist.