DE102007041263A1

DE102007041263A1 - Apparatus and method for casting strips of a molten metal, in particular a molten steel

Info

Publication number: DE102007041263A1
Application number: DE102007041263A
Authority: DE
Inventors: André D'HONE; Roland Dr. Sellger
Original assignee: ThyssenKrupp Nirosta GmbH
Current assignee: Outokumpu Nirosta GmbH
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-03-05
Also published as: KR101678130B1; US20090056905A1; KR20090023320A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen von Bändern B aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze, mit zwei im Gießbetrieb gegenläufig rotierenden Gießwalzen 2, 3, die zwischen sich einen Gießspalt 4 an dessen Längsseiten begrenzen, und mit zwei Seitenplatten 6, die gegenüberliegend zueinander angeordnet an den der jeweiligen Schmalseite 5 des Gießspalts 4 zugeordneten Stirnseiten 12, 13 der Gießwalzen 2, 3 anliegend gehalten sind, um den Geißspalt 4 an der jeweiligen Schmalseite 5 abzudichten. Mit der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung und dem Gießverfahren lassen sich zuverlässig metallische Bänder erzeugen, die auch im Bereich ihrer Bandkanten eine hohe Maßhaltigkeit besitzen, indem die Gefahr einer Ansammlung von erstarrter Schmelze an den Seitenplatten im Gießbetrieb auf ein Minimum reduziert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens eine Erwärmungseinrichtung 19 zum Erwärmen der Gießwalzen 2, 3 in mindestens denjenigen Abschnitten ihrer Stirnseiten 9, 10 vorgesehen ist, an denen die der jeweiligen Stirnseite 9, 10 zugeordnete Seitenplatte 6 anliegt.The present invention relates to an apparatus and a method for casting strips B from a molten metal, in particular a molten steel, with two casting rollers 2, 3 counter-rotating in the casting operation, defining therebetween a casting gap 4 on its longitudinal sides, and with two side plates 6, the oppositely arranged to each other at the respective narrow side 5 of the casting gap 4 associated end faces 12, 13 of the casting rolls 2, 3 are held in abutment to seal the Geißspalt 4 on the respective narrow side 5. With the casting device according to the invention and the casting process, it is possible to reliably produce metallic strips which have a high degree of dimensional stability even in the region of their strip edges, since the risk of accumulation of solidified melt on the side plates in the casting operation is reduced to a minimum. This is achieved by providing at least one heating device 19 for heating the casting rolls 2, 3 in at least those sections of their end faces 9, 10 against which the side plate 6 assigned to the respective end face 9, 10 rests.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen von Bändern aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze, bei denen die Metallschmelze in einen Gießspalt gegossen wird, dessen Längsseiten durch zwei gegenläufig rotierende Gießwalzen begrenzt sind. Gießverfahren dieser Art werden in der Praxis auch als "Zwei-Rollen-Verfahren" bezeichnet. Zu ihrer Anwendung bestimmte Gießvorrichtungen heißen daher in der Fachsprache auch "Zwei-Rollen-Gießmaschinen" oder "Twin-Roller-Gießmaschinen".The The invention relates to an apparatus and a method for casting of tapes of a molten metal, in particular one Molten steel, in which the molten metal in a casting gap is cast, the long sides by two opposing rotating casting rolls are limited. casting process of this kind are also referred to in practice as a "two-roll process" designated. Casting devices intended for their use are therefore also known in technical jargon as "two-roller casting machines" or "twin roller casters".

Bei Vorrichtungen dieser Art ist der Gießspalt an seinen Schmalseiten üblicherweise durch jeweils eine Seitenplatte abgedichtet, welche in Längsrichtung der Gießwalzen in Richtung der ihnen jeweils zugeordneten Stirnflächen der Gießwalzen zugestellt werden können. Während des Gießbetriebs werden sie dann unter einem hohen Anpressdruck an den ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen dicht anliegend gehalten ( WO 98/04369 , EP-A 0 714 715 , EP-B 0 620 061 )In devices of this type, the casting gap is usually sealed at its narrow sides by a respective side plate, which can be delivered in the longitudinal direction of the casting rolls in the direction of their respective associated end faces of the casting rolls. During the casting operation, they are then held tightly under a high contact pressure on the respectively associated end faces of the casting rolls ( WO 98/04369 . EP-A 0 714 715 . EP-B 0 620 061 )

Die Seitenplatten umfassen üblicherweise ein so genanntes Insert, das aus einem keramischen Feuerfestmaterial besteht. Dieses Insert wird von einer in der Regel aus Stahl hergestellten Trägerplatte, der so genannten "Back plate", getragen.The Side plates usually comprise a so-called insert, which consists of a ceramic refractory material. This insert is made of a usually made of steel backing plate, the so-called "back plate", worn.

Die freie, dem abzudichtenden Gießspalt jeweils zugeordnete Vorderseite der Inserts kommt im Gießbetrieb einerseits direkt mit der über dem Gießspalt anstehenden Schmelze bzw. dem sich im Gießspalt bildenden Band in Kontakt. Andererseits liegen sie an den ihnen jeweils zugeordneten Stirnflächen der sich relativ zu den Seitenplatten bewegenden Gießwalzen an.The free, the casting gap to be sealed respectively assigned The front of the inserts comes in the casting shop on the one hand directly with the pending over the casting gap Melt or in the casting gap forming band in contact. On the other hand, they lie on their respective associated end faces of Casting rollers moving relative to the side plates at.

Um die Abdichtwirkung zu erhöhen, werden beim Anfahren einer mit unverbrauchten Seitenplatten ausgestatteten Gießvorrichtung der in Rede stehenden Art in dem Bereich, in dem sich die Inserts und die ihnen zugeordneten Stirnflächen der Gießwalzen überdecken, in die Inserts kreisbogen- bzw. kreissegmentförmige Einsenkungen, die so genannten "Insert-Schleifflächen", eingeformt. Die jeweilige Seitenplatte wird dazu mit definiertem Vorschub so lange gegen die ihr zugeordneten Seitenflächen der Gießwalze gedrückt, bis sich durch gezielten Abtrag von Material des Inserts in den seitlichen Überdeckungsbereichen die Insert-Schleifflächen gebildet haben.Around to increase the sealing effect, when starting a Casting device equipped with unused side plates the type in question in the area in which the inserts and cover the end faces of the casting rolls assigned to them, in the inserts circular arc or circular segment-shaped depressions, the so-called "insert grinding surfaces", molded. The respective side plate will do so with defined feed against its associated side surfaces of the casting roll Pressed down through targeted removal of material the insert in the lateral covering areas the Insert grinding surfaces have formed.

Zwischen den Insert-Schleifflächen ist dann ein in den Gießspalt hinein vorstehender Abschnitt, das so genannte "Positiv-Insert", gebildet. Das positive Insert verjüngt sich in seiner Breite nach unten hin entsprechend der Rollengeometrie, während die Breite der Insert-Schleiffläche über ihren gesamten Kontaktbogen mit der jeweiligen Gießwalze üblicherweise konstant ist.Between The insert grinding surfaces is then in the casting gap in the preceding section, the so-called "positive insert", educated. The positive insert narrows in width downwards according to the roll geometry while the width of the insert grinding surface over their entire contact sheet with the respective casting roll usually is constant.

Auf diese Weise liegen die Inserts der Seitenplatten nicht nur flächig an den Stirnflächen der Gießwalzen an, sondern überdecken mit den Seitenflächen der Positiv-Inserts jeweils auch einen an die jeweilige Stirnfläche angrenzenden Streifen der Umfangsfläche der Gießwalzen.On In this way, the inserts of the side plates are not only flat at the end faces of the casting rolls, but cover with the side surfaces of the positive inserts, respectively a strip adjacent to the respective end face the peripheral surface of the casting rolls.

Beim Bandgießen wird Schmelze in den von den Gießwalzen und den Seitenplatten umgrenzten Raum gegossen, so dass sich oberhalb des im Bereich des geringsten Abstands der Gießwalzen gebildeten Gießspalt ein so genannter "Schmelzensumpf" bildet. Die dabei in direkten Kontakt mit den im Gießbetrieb gekühlten Gießwalzen kommende Schmelze erstarrt, so dass sich an der Oberfläche der Gießwalzen jeweils Schalen aus erstarrter Schmelze bilden, die von den Gießwalzen in Richtung des Gießspalts gefördert und dort zu einem Band zusammengeführt werden.At the Strip casting will melt in the casting rolls and poured the bounded space around the side plates, so that above of the formed in the region of the smallest distance of the casting rolls Gießspalt forms a so-called "melt sump". The doing so in direct contact with the cooled in the casting Casting rolls coming melt solidifies, so that at the surface of the casting rolls each shells form solidified melt, that of the casting rolls promoted in the direction of the Gießspalts and there be merged into a band.

Um zu verhindern, dass Schmelze an den Inserts erstarrt, sollen die mit der Schmelze in Berührung kommenden Inserts im Gießbetrieb dieselbe Temperatur wie die Schmelze annehmen. Praktische Erfahrungen zeigen allerdings, dass über die Inserts aufgrund dessen, dass sie nicht nur mit der heißen Schmelze, sondern auch mit den im Gießbetrieb auf ca. 100°C gekühlten Gießwalzen in Kontakt kommen, der mit den Inserts in Berührung kommenden Schmelze soviel Wärme entzogen wird, dass es zu einer Erstarrung von Schmelze am positiven Insert kommen kann. Diese Gefahr besteht insbesondere im unteren Drittel des sich verjüngenden Abschnitts des Positiv-Inserts.Around To prevent melt on the inserts solidifies, the with the melt coming into contact inserts in the casting operation assume the same temperature as the melt. Practical experience however, show that over the inserts, due to that not only with the hot melt, but also with the cooled in the casting to about 100 ° C. Casting rollers come in contact with the inserts in contact coming melt is withdrawn so much heat that it can lead to a solidification of melt at the positive insert. This danger exists especially in the lower third of the tapered Section of the positive insert.

Die so genannten "Anfrierungen" von Schmelze sind die Ursache für Bandfehler, wie über die Toleranzvorgaben hinausgehende Dickensprünge, unzureichende Durcherstarrung ("Bulgingaspekte") und Materialeinreißungen ("Bandkanten-Fehler"). Im Extremfall kann sich an den Inserts so viel erstarrte Schmelze ansammeln, dass der Gießvorgang abgebrochen werden muss.The so-called "freezing" of melt are the cause of Band error, as above the tolerance specifications Dickensprünge, insufficient Durch solidification ("Bulgingaspekte") and material tears ("tape edge error"). In extreme cases can accumulate on the inserts so much solidified melt that the casting process must be stopped.

Es ist versucht worden, den Wärmeentzug über die Inserts durch eine gezielte Beheizung der Inserts zu kompensieren. Der damit verbundene apparative Aufwand und die dazu erforderlichen Wärmemengen sind jedoch so groß, dass sich bei den bekannten Gießvorrichtungen bislang im Temperaturunterschied von Insert und Schmelze begründete Anfrierungserscheinungen nicht mit der für einen dauerhaft ungestörten Gießbetrieb gewünschten Sicherheit ausschließen lassen.It has been tried, the heat extraction over the Inserts compensate by a targeted heating of the inserts. The associated equipment expense and the necessary However, amounts of heat are so great that at the known casting devices so far in temperature difference Insertation and melt-induced signs of frostbite not with that for a permanently undisturbed Casting exclude desired security to let.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Gießvorrichtung und ein Gießverfahren der voranstehend erläuterten Art zu schaffen, mit dem sich zuverlässig metallische Bänder erzeugen lassen, die auch im Bereich ihrer Bandkanten eine hohe Maßhaltigkeit besitzen, indem die Gefahr einer Ansammlung von erstarrter Schmelze an den Seitenplatten im Gießbetrieb auf ein Minimum reduziert ist.Against this background, the invention was the The object of the invention is to provide a casting apparatus and a casting method of the type described above, with which reliable metallic strips can be produced which also have a high degree of dimensional stability in the area of their strip edges by the risk of accumulation of solidified melt on the side plates in the casting operation a minimum is reduced.

In Bezug auf die Vorrichtung ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine gemäß Anspruch 1 ausgebildete Gießvorrichtung gelöst worden. In den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Vorrichtung angegeben.In With respect to the device, this object is achieved by a trained according to claim 1 casting device been solved. In the back to claim 1 Claims are advantageous embodiments of such Device specified.

In entsprechender Weise ist die oben genannte Aufgabe in Bezug auf das Gießverfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass dieses Verfahren die in Anspruch 10 genannten Maßnahmen umfasst. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den auf Anspruch 10 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.In Similarly, the above object is related to the casting method according to the invention thereby that this method is as claimed in claim 10 measures. Advantageous embodiments of a method according to the invention are in the specified on claim 10 back claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Erzeugen von gegossenen Bändern aus einer Stahlschmelze geeignet. In Übereinstimmung mit dem vorbekannten Stand der Technik weist sie zwei im Gießbetrieb gegenläufig rotierende Gießwalzen auf, die zwischen sich einen Gießspalt an dessen Längsseiten begrenzen. Darüber hinaus ist auch sie mit zwei Seitenplatten ausgestattet, die gegenüberliegend zueinander angeordnet an den der jeweiligen kurzen Seite des Gießspalts zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen anliegend gehalten sind, um den Gießspalt an der jeweiligen Schmalseite abzudichten. Erfindungsgemäß ist dabei mindestens eine Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Gießwalzen in mindestens denjenigen Abschnitten ihrer Stirnseiten vorgesehen, an denen die der jeweiligen Stirnseite zugeordnete Seitenplatte anliegt.A Device according to the invention is in particular for producing cast strips from a molten steel suitable. In accordance with the prior art The technology shows them two in the casting operation in opposite directions rotating casting rolls on which a casting gap between them limit on its long sides. Furthermore She is also equipped with two side plates, which are opposite arranged to each other at the respective short side of the casting gap associated end faces of the casting rolls held adjacent are to seal the casting gap on the respective narrow side. According to the invention is at least one heating device for heating the casting rolls in at least those Provided sections of their front sides, where those of the respective Front page assigned side plate rests.

Erfindungsgemäß werden beim Bandgießen nach dem Zwei-Rollen-Verfahren die Stirnseiten der Gießwalzen somit mindestens in dem Bereich, in dem sie jeweils an eine der Seitenplatten angrenzen, lokal begrenzt auf eine Temperatur erwärmt werden, die oberhalb der Oberflächentemperatur der Gießwalzen außerhalb dieser Bereiche liegt.According to the invention in strip casting after the two-roll process, the end faces the casting rolls thus at least in the area in which they each adjoin one of the side plates, locally limited be heated to a temperature above the surface temperature the casting rolls is outside these areas.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Temperaturgradient zwischen den Gießwalzenstirnflächen und der mit der Schmelze in Kontakt kommenden Abschnitten der Seitenplatte verkleinert. Erfindungsgemäß werden dazu die Stirnflächen der Gießwalzen gezielt so stark erwärmt, dass die Seitenplatte im Gießbetrieb in ihren mit der Schmelze in Berührung kommenden Bereichen ein Temperaturniveau erreicht, bei dem nur noch eine minimale Gefahr des Anfrierens von Schmelze besteht.By the measures according to the invention will the temperature gradient between the casting roll end faces and the melt contacting portions of the side plate reduced. According to the invention, the end faces the casting rolls heated so much targeted, that the side plate in the casting operation in their melt reaches a temperature level in areas that come into contact, with only a minimal risk of freezing of melt consists.

Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zu Nutze, dass eine Erwärmung der Gießwalzen, die lokal sowohl hinsichtlich ihrer flächigen Ausbreitung als auch hinsichtlich ihrer Eindringtiefe begrenzt ist, weder einen negativen Einfluss auf die gewünschte Erstarrung der mit den Oberflächen der Gießwalzen in Kontakt kommenden Metallschmelze hat noch zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer der Gießwalzen führt. Der zwischen den erfindungsgemäß erwärmten Abschnitten der Gießwalzen und deren übrigen Walzenkörper eintretende Temperaturunterschied kann zwar beträchtlich sein, hat in der Praxis jedoch keine Auswirkung auf die Lebensdauer der Gießwalzen.there The invention makes use of the knowledge that a warming the casting rolls that are locally both in terms of their areal Spread is limited as well as in terms of their penetration depth, neither a negative influence on the desired solidification the in contact with the surfaces of the casting rolls coming molten metal has still to an impairment the life of the casting rolls leads. The between the heated according to the invention sections the casting rolls and their other roll body Although the temperature difference can be considerable However, in practice, has no effect on the life of Casting rolls.

Grundsätzlich kommen für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung und einem erfindungsgemäßen Verfahren alle Erwärmungseinrichtungen in Frage, die eine ausreichend gezielte Erwärmung der jeweiligen Stirnfläche der Gießwalzen erlauben. Als für die praktische Umsetzung der Erfindung besonders vorteilhaft haben sich allerdings solche Erwärmungseinrichtungen erwiesen, die induktiv arbeiten.in principle come for use in an inventive Casting device and an inventive Procedure all heating devices in question, the one sufficiently targeted heating of the respective face allow the casting rolls. As for the practical However, implementation of the invention has proven particularly advantageous proved such heating devices that work inductively.

Induktionserwärmungseinrichtungen ermöglichen bei geringem Bauraumbedarf nicht nur eine exakte Steuerung der jeweils eingetragenen Wärmemenge, sondern auch eine ebenso genaue Steuerung der Eindringtiefe, über die der Wärmeeintrag erfolgt. So lassen sich bei Verwendung von induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen auf einer eng begrenzten Fläche problemlos Wärmestromdichten von 5 MW/m² und mehr erzeugen.Induction heating devices allow for a small space requirement not only an exact control of each registered amount of heat, but also an equally accurate control of the penetration depth over which the heat input takes place. Thus, when using inductively operating heating devices on a very limited area heat flow densities of 5 MW / m ² and more can be produced easily.

Gleichzeitig kann bei Verwendung von induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen die maximale Eindringtiefe, über die die Erwärmungseinrichtung den von ihr erwärmten Abschnitt aufheizt, auf 2 mm beschränkt werden, wobei die Eindringtiefe bevorzugt auf 1 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, beschränkt wird. Durch die so ermöglichte gezielte Beschränkung der Tiefe des Bereichs, in dem die an sich möglichst tief gekühlte Gießwalze in erfindungsgemäßer Weise erwärmt ist, wird jeder negative Einfluss der erfindungsgemäßen Erwärmung auf das Gießergebnis sicher ausgeschlossen. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass es zu einer Rollenprofiländerung im Randbereich kommt, was wiederum zu Problemen an den Bandkanten führen könnte.simultaneously can when using inductively operating heating devices the maximum penetration depth over which the heating device heats the heated section of her, limited to 2 mm are, the penetration depth preferably to 1 mm, in particular less than 0.5 mm. Made possible by the so targeted limitation of the depth of the area in which the as deeply as possible cooled casting roll heated in accordance with the invention, every negative influence of the invention Heating on the casting result safely excluded. In particular, this avoids that there is a role profile change comes in the edge area, which in turn leads to problems at the strip edges could lead.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft angesehenen Verwendung von induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen besteht darin, dass die Temperatur der Stirnflächen der Gießwalzen über die Spannung und die Eindringtiefe über die Frequenz eingestellt werden, so dass hohe Freiheitsgrade in der Prozessführung zur Verfügung stehen.One another advantage of the invention as being particularly Advantageously considered use of inductively operating heating devices is that the temperature of the faces of the casting rolls over the voltage and the penetration depth are set by frequency so that high degrees of freedom in litigation be available.

Als besonders praxisgerecht hat es sich dabei erwiesen, wenn die Temperatur, auf die die Erwärmungseinrichtung den von ihr jeweils erwärmten Abschnitt der Gießwalzen aufheizt, oberhalb der Curie-Temperatur des an die Oberfläche des jeweils zu erwärmenden Abschnitts angrenzenden Materials liegt.When it has proven to be particularly practical if the temperature, on the heating device of each heated by her section heats the casting rolls, above the Curie temperature of the surface of each to be heated Section of adjacent material is located.

Die Möglichkeiten der genauen Einstellung der jeweiligen Temperatur und Eindringtiefe der Erwärmung erweisen sich insbesondere dann als besonders günstig, wenn die Gießwalzen auf ihren Stirnseiten in an sich bekannter Weise mit einer metallischen Beschichtung versehen sind, die eine vom Kernmaterial der Gießwalzen abweichende Zusammensetzung besitzt. Um eine gute Wärmeleitfähigkeit der Gießwalzen zu gewährleisten, bestehen diese in der Regel mindestens im Bereich ihrer Umfangsflächen aus einer Kupferlegierung. Um den Verschleiß des Kupfermaterials zu minimieren, werden besonders die zum Vergießen von Stahl eingesetzten Gießwalzen auf ihrer Umfangsfläche üblicherweise mit einer Beschichtung versehen, die eine höhere Härte besitzt als der übrige Werkstoff der Gießwalzen. Dazu besonders geeignet sind Nickel-Beschichtungen. Diese können neben Nickel als Basisbestandteil Gehalte an anderen Elementen, wie Fe, aufweisen. Die Nickelschicht schützt die Kupferwalzen vor mechanischer Beschädigung und verringert ihre thermische Belastung. Gleichzeitig liegt im Bereich der Schicht aufgrund ihrer schlechteren Wärmeleitfähigkeit eine höhere Temperatur vor als im Bereich des aus Kupfer von hoher Wärmeleitfähigkeit bestehenden Walzenkörpers. Durch die höhere Temperatur der Außenschicht wird eine verbesserte Oberfläche der gegossenen Bänder erreicht.The Possibilities of exact setting of the respective temperature and depth of penetration of warming prove in particular then as particularly favorable when the casting rolls on their faces in a conventional manner with a metallic Coating are provided, one of the core material of the casting rolls has a different composition. To have a good thermal conductivity To ensure the casting rolls, these exist usually at least in the area of their peripheral surfaces from a copper alloy. To the wear of the copper material to minimize, especially those for casting steel Casting rollers used on its peripheral surface usually provided with a coating that has a higher hardness owns as the remaining material of the casting rolls. Particularly suitable for this purpose are nickel coatings. these can in addition to nickel as a basic component contents of other elements, like Fe. The nickel layer protects the copper rollers mechanical damage and reduces their thermal Burden. At the same time lies in the area of the layer due to their poorer thermal conductivity higher Temperature before than in the area of copper of high thermal conductivity existing roll body. Due to the higher temperature The outer layer becomes an improved surface reached the cast tapes.

Unterhalb der Curietemperatur ist eine ferro-magnetische Schicht, z. B. eine Ni-Schicht, ferro-magnetisch mit einer magnetischen Permeabiltät in der Größenordnung von 1000 während sie oberhalb ihrer Curietemperatur paramagnetisch mit einer Permeabilität um 1 ist. Dies hat zur Folge, dass die magnetische Ankopplung unterhalb der Curietemperatur wesentlich effektiver ist und der Energieeintrag höher. Dieser Effekt führt dazu, dass die Curietemperatur wie eine Temperaturschwelle wirkt. Die Temperatur im Werkstoff ist dabei proportional dem Leistungseintrag. Wird dieser reduziert, sinkt die Temperatur etwa proportional, bis die Curietemperatur erreicht ist und pendelt dann um die Curietemperatur. Erst mit deutlich geringerer Leistung sinkt die Temperatur weiter. Der Leistungseintrag ist dabei nicht nur von den Induktionsparametern abhängig, sondern auch von der Drehgeschwindigkeit der Rollen. Es kann deshalb zweckmäßig sein, den Leistungseintrag so zu wählen, dass eine zwar oberhalb, jedoch noch nahe der Curietemperatur liegende Temperatur erreicht wird. Wegen des Charakters der Curietemperatur als unterer Schwellwert wird diese Temperatur dann nicht unterschritten.Below the Curie temperature is a ferro-magnetic layer, for. Legs Ni-layer, ferromagnetic with a magnetic permeability in the order of 1000 while they are above its Curie temperature paramagnetic with a permeability is around 1. This has the consequence that the magnetic coupling below the Curie temperature is much more effective and the energy input higher. This effect causes the Curie temperature as a temperature threshold acts. The temperature in the material is here proportional to the power entry. If this is reduced, sinks The temperature is approximately proportional until the Curie temperature reaches is and then shunts around the Curie temperature. Only with much less Performance, the temperature continues to drop. The service entry is included not only dependent on the induction parameters, but also from the rotational speed of the rollers. It may therefore be appropriate be to choose the power entry so that one indeed reached above, but still near the Curie temperature lying temperature becomes. Because of the nature of the Curie temperature as the lower threshold then this temperature is not exceeded.

Im Fall, dass die Gießwalzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer eisenhaltigen Beschichtung, insbesondere einer auf Nickel basierenden Beschichtung, versehen sind, lässt sich die in der voranstehenden Weise als untere Schwelltemperatur nutzbare Curie-Temperatur dadurch beeinflussen, dass der Eisengehalt der Beschichtung unter Berücksichtigung der jeweils einzustellenden Erwärmungstemperatur variiert ist.in the Case that the casting rolls of a Device with an iron-containing coating, in particular a nickel-based coating, are provided in the above manner as the lower threshold temperature usable Curie temperature thereby affecting the iron content the coating taking into account the respectively to be set Heating temperature is varied.

Für die praktische Durchführung der bevorzugt induktiv erfolgenden erfindungsgemäßen Erwärmung der Stirnflächen der Gießwalzen eignen sich insbesondere solche Erwärmungseinrichtungen, die einen Induktor umfassen, bei dem der durch diesen Induktor fließende Strom eine Frequenz von mindestens 100 Hz, insbesondere von mindestens 1000 Hz aufweist. Bei Einstellung derart hoher Frequenzen bleibt die Eindringtiefe des vom Induktor der induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtung induzierten elektromagnetischen Feldes klein gegenüber der Wärmeeindringtiefe. Dies ist bei Frequenzen von mehr als 100 Hz der Fall, wobei sich wegen der besseren Umsetzbarkeit in der Praxis Frequenzen von 1000 Hz besonders bewährt haben.For the practical implementation of the preferably inductively occurring heating of the end faces according to the invention The casting rolls are particularly suitable for such heating devices, which comprise an inductor in which the current flowing through this inductor Current a frequency of at least 100 Hz, in particular of at least 1000 Hz. When setting such high frequencies remains the penetration depth of the inductor of the inductively operating heater induced electromagnetic field small compared the heat penetration depth. This is at frequencies of more as 100 Hz the case, whereby because of the better practicability In practice, frequencies of 1000 Hz are especially proven to have.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:following The invention will be illustrated with reference to an exemplary embodiments Drawing explained in more detail. Each show schematically:

1 einen Ausschnitt einer Gießvorrichtung in einer Ansicht von oben; 1 a detail of a pouring device in a view from above;

2 eine in der Gießvorrichtung gemäß 1 eingesetzte Seitenplatte mit zugeordneten Induktoren einer Erwärmungseinrichtung in einer frontalen Ansicht. 2 one in the casting apparatus according to 1 used side plate with associated inductors of a heating device in a frontal view.

Die Gießvorrichtung 1 umfasst zwei gegenläufig rotierende Gießwalzen 2, 3, die aus einem aus einem Kupferwerkstoff hergestellten Kern bestehen, auf den eine eisenhaltige Nickelbeschichtung aufgetragen ist. Mittels einer nicht dargestellten Wasserkühlung werden die Gießwalzen im Gießbetrieb gekühlt.The casting device 1 includes two counter-rotating casting rolls 2 . 3 , which consist of a core made of a copper material, on which a ferrous nickel coating is applied. By means of a water cooling, not shown, the casting rolls are cooled in the casting operation.

Die Gießwalzen 2, 3 begrenzen zwischen sich an dessen gegenüberliegenden Längsseiten einen Gießspalt 4, dessen gegenüberliegende Schmalseiten 5 durch jeweils eine Seitenplatte 6 abgedichtet sind. Aus dem Gießspalt 4 tritt das aus der in den Gießspalt 4 gefüllten Stahlschmelze jeweils gegossene Band B in nach unten gerichterer Förderrichtung F aus.The casting rolls 2 . 3 limit between them at its opposite longitudinal sides a casting gap 4 whose opposite narrow sides 5 by one side plate each 6 are sealed. From the casting gap 4 this comes from the in the casting gap 4 filled molten steel each cast band B in downwardly directed conveying direction F out.

In 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur der rechte Teil der Gießwalzen 2, 3, des Gießspalts 4 und der weiteren nachfolgend erläuterten Bauteile der Gießvorrichtung 1 gezeigt. Eine entsprechende Anordnung findet sich im hier nicht dargestellten linken Teil.In 1 For the sake of clarity, only the right part of the casting rolls is 2 . 3 , the casting gap 4 and the other components explained below the casting device 1 shown. A corresponding arrangement can be found in the left part, not shown here.

Die Seitenplatten 6 der Gießvorrichtung 1 weisen jeweils eine aus Stahl bestehende Tragplatte 7 auf, die auf ihrer dem Gießspalt 4 zugewandten Frontseite ein aus einem Feuerfestmaterial gefertigtes Insert 8 trägt. Die Breite, Formgebung und Anordnung der Inserts 8 der Seitenplatten 6 der Gießvorrichtung 1 sind jeweils so gewählt, dass sie die ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 9, 10 der Gießwalzen 2, 3 im Bereich ihres dem Gießspalt 4 und dem darüber vorhandenen, ebenfalls von den Gießwalzen 2, 3 und den Seitenplatten 6 abgedichteten, den Schmelzensumpf aufnehmenden Raum 11 jeweils zugeordneten Überdeckungsabschnitts überdecken.The side plates 6 the casting device 1 each have a support plate made of steel 7 up on her the sprinkler 4 facing front of a made of a refractory material insert 8th wearing. The width, shape and arrangement of the inserts 8th the side plates 6 the casting device 1 are each chosen so that they have their respective end faces 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 in the area of their casting gap 4 and the one above, also from the casting rolls 2 . 3 and the side plates 6 sealed, the melting sump receiving space 11 cover each associated overlap section.

Dabei sind im Bereich der Überdeckungsabschnitte in dem jeweiligen Insert 8 der Seitenplatten 6 der Gießvorrichtung 1 Insert-Schleifflächen 12, 13 ausgebildet, indem die Seitenplatten 6 im Neuzustand mittels nicht dargestellter Zustelleinrichtungen mit ihrem jeweiligen Insert 8 gegen die diesem Insert 8 zugeordneten Stirnseiten 9, 10 der Gießwalzen 2, 3 gedrückt worden sind, bis durch Materialabtrag in dem Insert 8 die Insert-Schleifflächen 12, 13 nach Art von Ausnehmungen mit einer ausreichenden Tiefe T entstanden sind. Mit ihren Insert-Schleifflächen 12, 13 bedecken die Inserts 8 somit nicht nur die ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 9, 10 der Gießwalzen 2, 3, sondern auch jeweils einen schmalen, an die jeweiligen Stirnseite 9, 10 angrenzenden Streifen 14 der Umfangsfläche der Gießwalzen 2, 3. Gleichzeitig ist zwischen den Insert-Schleifflächen 12, 13 ein "positives Insert" 15 gebildet, das gegenüber den Stirnseiten 9, 10 der Gießwalzen 2, 3 in den Gießspalt 4 bzw. den den über dem Gießspalt 4 stehenden Schmelzensumpf aufnehmenden Raum 11 vorsteht.In this case, in the area of the overlapping sections in the respective insert 8th the side plates 6 the casting device 1 Insert grinding surfaces 12 . 13 formed by the side plates 6 in new condition by means not shown delivery devices with their respective insert 8th against this insert 8th associated end faces 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 have been pressed until by material removal in the insert 8th the insert grinding surfaces 12 . 13 have originated in the manner of recesses with a sufficient depth T. With their insert grinding surfaces 12 . 13 cover the inserts 8th thus not only their respective end faces 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 , but also a narrow, to the respective end face 9 . 10 adjacent stripes 14 the peripheral surface of the casting rolls 2 . 3 , At the same time is between the insert grinding surfaces 12 . 13 a "positive insert" 15 formed, the opposite the front ends 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 into the casting gap 4 or the one above the Gießspalt 4 standing melt sump receiving space 11 protrudes.

Jeder der Stirnseiten 9, 10 der Gießwalzen 2, 3 ist jeweils ein im Bereich von deren äußeren Umfang angeordneter jeweils der Krümmung der Gießwalzenumfangsfläche nachgeführter Induktor 16, 17 zugeordnet, der in Drehrichtung der jeweiligen Gießwalze 2, 3 jeweils mit einem möglichst geringen Abstand vor der jeweiligen Seitenplatte 6 bzw. deren Insert 8 angeordnet ist.Each of the faces 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 is in each case an inductor arranged in the region of its outer circumference, in each case following the curvature of the casting roll circumferential surface 16 . 17 associated, in the direction of rotation of the respective casting roll 2 . 3 each with the smallest possible distance in front of the respective side plate 6 or their insert 8th is arranged.

Die Induktoren 16, 17 bestehen aus einem von Kühlwasser durchströmten Kupferrohr, dessen Durchmesser 5 mm beträgt. Die Spulenlänge der Induktoren 16, 17 liegt jeweils bei etwa 10 cm, während ihre Breite ca. 1,5 cm beträgt.The inductors 16 . 17 consist of a copper pipe through which cooling water flows whose diameter is 5 mm. The coil length of the inductors 16 . 17 each is about 10 cm, while its width is about 1.5 cm.

Die Induktoren 16, 17 sind als Teil einer Erwärmungseinrichtung 18 über Versorgungsleitungen an einen Umrichter 19 angeschlossen, der ebenfalls zu der Erwärmungseinrichtung 18 gehört. Der Umrichter 19 versorgt die Induktoren 16, 17 mit der für die Erzeugung des von den Induktoren 16, 17 über einen eng begrenzten Flächenabschnitt in die jeweilige Stirnseite 9, 10 der Gießwalzen 2, 3 zu induzierenden elektro-magnetischen Feldes benötigten Energie.The inductors 16 . 17 are as part of a heating device 18 via supply lines to a converter 19 connected, which also to the heating device 18 belongs. The inverter 19 supplies the inductors 16 . 17 with the for the generation of the from the inductors 16 . 17 over a narrow area in the respective end face 9 . 10 the casting rolls 2 . 3 Energy required to induce electro-magnetic field.

Bei einer Drehgeschwindigkeit v der Walzen von 1 m/s, einer Breite b der von den Induktoren 16, 17 erwärmten Heizfläche von 1 cm und einer Länge l der Heizfläche von 10 cm lässt sich die Eindringtiefe δ_th der Wärme wie folgt abschätzen: δth ≈ √α·l/ν mit

l: = Länge in m
ν: = Drehgeschwindigkeit in m/s
α: = Temperaturleitzahl

At a rotation speed v of the rolls of 1 m / s, a width b of the inductors 16 . 17 heated heating surface of 1 cm and a length l of the heating surface of 10 cm, the penetration depth δ _{th of} the heat can be estimated as follows: δ th ≈ √ α · l / ν With

l: = Length in m
ν: = Rotational speed in m / s
α: = Temperature code

Die thermische Leistung P, die erforderlich ist, um eine Temperaturerhöhung ΔT von etwa 260 K an der Oberfläche zu erreichen, lässt sich dann zu P ≈ ρcbδthνΔT/2 ≈ 5 kWmit

ρ: = spezifischer elektrischer Widerstand
c: = spezifische Wärme
b: = Breite
δ_th: = Eindringtiefe der Wärme
ν: = Drehgeschwindigkeit
ΔT: = Temperaturdifferenz

abschätzen.The thermal power P, which is required to reach a temperature increase ΔT of about 260 K at the surface, can then be increased P ≈ ρcbδ th νΔT / 2 ≈ 5 kW With

ρ: = specific electrical resistance
c: = specific heat
b: = Width
δ _th: = Penetration depth of heat
ν: = Rotational speed
.DELTA.T: = Temperature difference

estimated.

Die quasistationäre Temperatur der Gießwalzen 2, 3 beträgt etwa 100°C. Die Curietemperatur von Ni liegt bei ca. 360°C.The quasi-stationary temperature of the casting rolls 2 . 3 is about 100 ° C. The Curie temperature of Ni is about 360 ° C.

Wegen des großen Permeabilitätssprungs um die Curietemperatur stellt sich bei ausreichender Heizleistung eine Temperatur nahe der Curietemperatur ein. Die Curietemperatur lässt sich durch den Fe-Anteil in der Ni-Schicht erhöhen und damit auch die sich einstellende Oberflächentemperatur.Because of of the large permeability jump around the Curie temperature provides a temperature close to sufficient heating power the Curie temperature. The Curie temperature can be increase by the Fe content in the Ni layer and thus also the self-adjusting surface temperature.

Die thermische Leistung wird durch induktive Erwärmung bereitgestellt. Der erforderliche Strom durch die einwindigen Induktoren 16, 17 beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 90 kA, wobei eine Frequenz von 1000 Hz gewählt wird, um die gewünscht geringe Eindringtiefe des von den Induktoren 16, 17 induzierten elektro-magnetischen Feldes möglichst genau einstellen zu können.The thermal power is provided by inductive heating. The required current through the single-turn inductors 16 . 17 is in the present example about 90 kA, with a frequency of 1000 Hz is chosen to the desired low penetration depth of the inducers 16 . 17 induced electro-magnetic field as accurately as possible.

Für die Eindringtiefe 6 des von den Induktoren 16, 17 induzierten elektro-magnetischen Feldes gilt:

mit

ω: = Frequenz in Hz (hier: 1000 Hz)
σ: = Leitfähigkeit in (Ωm)^–1 (hier: 13,8 10⁶ (Ωm)^–1)
μ₀: = Vakuumpermeabilität
μ_r: = relative Permeabilität

For the penetration depth 6 of the inductors 16 . 17 induced electro-magnetic field applies:

With

ω: = Frequency in Hz (here: 1000 Hz)
σ: = Conductivity in (Ωm) ^-1 (here: 13.8 10 ⁶ (Ωm) ^-1 )
μ ₀: = Vacuum permeability
μ _r: = relative permeability

Unterhalb der Curietemperatur ist die Ni-Schicht ferromagnetisch und μ_r in der Größenordnung 10³ . Damit ergibt sich eine Eindringtiefe δ des elektro-magnetischen Feldes von 0,3 mm. Die geringe Eindringtiefe gewährleistet eine effektive Aufheizung der oberflächennahen Schicht.Below the Curie temperature, the Ni layer is ferromagnetic and μ _r on the order of magnitude 10 ³ , This results in a penetration depth δ of the electro-magnetic field of 0.3 mm. The low penetration depth ensures effective heating of the near-surface layer.

Durch die unmittelbar vor dem jeweiligen Insert 8 erfolgende, lokal sowohl hinsichtlich der flächigen Ausbreitung als auch hinsichtlich der Eindringtiefe exakt begrenzte Aufheizung der mit dem jeweiligen Insert 8 in Kontakt kommenden Flächenabschnitte der Gießwalzen 2, 3 wird das in der Berührungszone, in der die Insert-Schleifflächen 12, 13 mit den ihnen jeweils zugeordneten Flächen der Gießwalzen 2, 3 in Kontakt kommen, herrschende Temperaturgefälle minimiert. Infolgedessen ist der Wärmeabfluss vom Insert 8 zu den Gießwalzen 2, 3 soweit reduziert, dass im Bereich der freien Frontfläche des positiven Inserts 15, die von der im Gießbetrieb in den Gießspalt 4 gefüllten Schmelze unmittelbar benetzt wird, eine Temperatur erhalten bleibt, bei der die Gefahr eines Anfrierens von erstarrter Schmelze minimiert ist.By the immediately before the respective insert 8th taking place locally, both in terms of areal extent as well as in terms of penetration depth exactly limited heating of the respective insert 8th coming into contact surface portions of the casting rolls 2 . 3 This will be in the touch zone where the insert grinding surfaces 12 . 13 with their respective associated surfaces of the casting rolls 2 . 3 come in contact, ruling temperature gradient minimized. As a result, the heat flow from the insert 8th to the casting rolls 2 . 3 so far reduced that in the area of the free front surface of the positive insert 15 that of the casting in the casting gap 4 filled melt is directly wetted, a temperature is maintained at which the risk of freezing of solidified melt is minimized.

11: Gießvorrichtungcaster
2, 32, 3: Gießwalzencasting rolls
44: Gießspaltcasting gap
55: Schmalseiten des Gießspalts 4 Narrow sides of the casting gap 4
66: Seitenplatteside plate
77: Tragplatte der Seitenplatte 6 Support plate of the side plate 6
88th: Insert der Seitenplatte 6 Insert the side plate 6
9, 109 10: Stirnseiten der Gießwalzen 2, 3 End faces of the casting rolls 2 . 3
1111: den Schmelzensumpf aufnehmender Raum oberhalb des Gießspalts 4 the melt sump receiving space above the Gießspalts 4
12, 1312 13: Insert-Schleifflächen des Inserts 8 Insert grinding surfaces of the insert 8th
1414: vom positiven Insert 15 seitlich überdeckter Streifen der Umfangsfläche der Gießwalzen 2, 3 from the positive insert 15 laterally covered strip of the peripheral surface of the casting rolls 2 . 3
1515: positives Insert des Inserts 8 positive insert of the insert 8th
16, 1716 17: Induktoreninducers
1818: Erwärmungseinrichtungheater
1919: Umrichterinverter
BB: gegossenes Bandcast tape
TT: Tiefe der in das Insert 8 eingeformten AusnehmungenDepth of the insert 8th molded recesses

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 98/04369 [0002]
- EP 0714715 A [0002]
- EP 0620061 [0002]

Claims

Apparatus for casting strips (B) from a molten metal, in particular a molten steel, with two casting rolls which rotate in opposite directions in the casting operation (US Pat. 2 . 3 ), between them a casting gap ( 4 ) on its longitudinal sides, and with two side plates ( 6 ), which are arranged opposite one another at the respective narrow sides ( 5 ) of the casting gap ( 4 ) associated end faces ( 12 . 13 ) of the casting rolls ( 2 . 3 ) are held adjacent to the casting gap ( 4 ) on the respective narrow side ( 5 ), characterized in that at least one heating device ( 19 ) for heating the casting rolls ( 2 . 3 ) in at least those sections of their faces ( 9 . 10 ) is provided at which the respective end face ( 9 . 10 ) associated side plate ( 6 ) is present.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the heating device ( 19 ) works inductively.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the maximum penetration depth over which the heating device ( 19 ) heats the heated section of her, is limited to 2 mm.

Device according to claim 3, characterized in that that the maximum penetration depth is 1 mm, in particular less than 0.5 mm, is limited.

Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that the temperature to which the heating device ( 19 ) heated by her each section of the casting rolls ( 2 . 3 ) heats up, above the Curie temperature of the adjacent to the surface of each section to be heated material.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the casting rolls ( 2 . 3 ) have on their surface an iron-containing nickel coating.

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized that the iron content of the coating taking into account the each to be set heating temperature is varied.

Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the heating device ( 19 ) at least one inductor ( 16 . 17 ) and by this inductor ( 16 . 17 ) has a frequency of at least 100 Hz.

Device according to claim 8, characterized in that the current has a frequency of at least 1000 Hz.

Method for casting strip (B) from a molten metal, in particular a molten steel, in which the molten metal is poured into a casting gap ( 4 ) is cast, the longitudinal sides by two counter-rotating casting rolls ( 2 . 3 ) and whose two narrow sides ( 5 ) by side plates ( 6 ) are sealed by the side plates ( 6 ) each against the two of the respective narrow sides associated end faces ( 9 . 10 ) of the casting rolls ( 2 . 3 ), characterized in that the end faces ( 9 . 10 ) of the casting rolls ( 2 . 3 ) at least in the area in which they each to one of the side plates ( 6 ) are locally limited to a temperature above the surface temperature of the casting rolls ( 2 . 3 ) is outside of these ranges.

Method according to claim 10, characterized in that that the heating takes place inductively.

Method according to claim 10 or 11, characterized that the depth over which the warming takes place is limited to a maximum of 1 mm, in particular 0.5 mm.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the temperature to which the respective sections of the casting rolls to be heated ( 2 . 3 ) are heated, above the Curie temperature of the adjacent to the surface of each section to be heated material of the respective casting roll ( 2 . 3 ) lies.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that for generating the electro-magnetic Field in inductive heating flowing Current has a frequency of at least 100 Hz.

Device according to claim 14, characterized in that the current has a frequency of at least 1000 Hz.