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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung mit zwei Kühlwalzen, bei der geschmolzenes Metall in den Raum zwischen die beiden Kühlwalzen gegeben wird, um durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der beiden Kühlwalzen ein Gussteil auszubilden.
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Das direkte Gießen von dünnen Platten mit einer Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung mit zwei Kühlwalzen ist ein an sich bekanntes Verfahren. Für Doppelwalzen-Stranggussvorrichtungen mit zwei Kühlwalzen wurde auch bereits vorgeschlagen, beim Verfestigen des geschmolzenen Metalls ein langsames Abkühlen zu bewirken, um eine Rissbildung in den dünnen Platten zu verhindern, und das Ausbilden von Vorsprüngen oder Rippen, die eine Struktur ergeben, an der Oberfläche der Kühlwalzen, damit die Dicke der dünnen Platten (der verfestigten Außenhaut davon) gleichmäßiger wird (siehe zum Beispiel die japanische Patentanmeldung
JP H03-128149 A und die japanische Patentanmeldung
JP 2004-042128 A ).
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Gleichmäßig verteilte Vorsprünge an den Kühlwalzen bewirken, dass sich die Außenhaut oder Schale des Gussteils gleichmäßig verfestigt, da die Verfestigung des geschmolzenen Metalls an den Spitzen der Vorsprünge beginnt, so dass im Ergebnis die Dicke der Außenhaut in den frühen Stufen der Verfestigung gleichmäßiger wird. In der Seitenrichtung der Walzen gleichmäßig angeordnete Rippen haben zumindest hinsichtlich einer Vergleichmäßigung der Dicke der Außenhaut in seitlicher Richtung den gleichen Effekt.
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Weitere Doppelwalzen-Stranggussvorrichtungen sind aus der japanischen Patentschrift
JP 2 783 484 B2 und der japanischen Patentschrift
JP 3 045 212 B2 bekannt. Eine Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung mit den jeweiligen Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche findet sich in der Druckschrift
DE 11 2005 002 733 T5 . Die Druckschrift
DE 696 05 474 T2 zeigt eine weitere Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 4. Kokillen zum Stranggießen mit verschiedenen Oberflächenstrukturen werden in der Druckschrift
DE 28 56 472 A1 beschrieben. Weitere Stranggussvorrichtungen mit Ähnlichkeiten zur vorliegenden Erfindung offenbaren jeweils die Druckschriften
AT 397 478 B ,
JP 2006-231 347 A und
JP 2006-231 348 A .
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Bei den herkömmlichen Doppelwalzen-Stranggussvorrichtungen (Dünnbrammen-Gussvorrichtungen) zum Gießen von dünnen Platten müssen die Kühlwalzen jedoch die verfestigten Schalen auf beiden Seiten der Platte über die ganze Breite der Platte (die ganze axiale Länge der Kühlwalzen) zusammendrücken, um sie zu verbinden. Der Liniendruck in der seitlichen Richtung der dünnen Platte ist dabei sehr hoch, er liegt etwa im Bereich von 1 kg/mm bis 25 kg/mm (siehe die japanische Patentschrift
JP 2 783 484 B2 ) oder sogar im Bereich von 9 kg/mm bis 40 kg/mm (siehe die japanische Patentschrift
JP 3 045 212 B2 ). Bemühungen, durch Vorsprünge oder Rippen
2 an der Oberfläche von Kühlwalzen
1 eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schale zu erreichen, können daher schnell dadurch zunichte gemacht werden, dass die Vorsprünge oder Rippen
2 vorzeitig Schaden nehmen, sich abnützen und dergleichen, wie es in der
16 der Zeichnung gezeigt ist.
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung zu schaffen, bei der die Kühlwalzen eine lange Lebensdauer aufweisen, innerhalb der die Formen von Vorsprüngen oder Rippen an der Oberfläche der Kühlwalzen erhalten bleiben und damit auch deren Auswirkungen wie eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schale oder Außenhaut eines Gussteils.
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Diese Aufgabe wird mit den Doppelwalzen-Stranggussvorrichtungen nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung eine Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung, bei der geschmolzenes Metall aus einem Behälter in den Raum zwischen zwei Kühlwalzen gegeben wird, um durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der beiden Kühlwalzen ein Gussteil zu erzeugen. Zumindest in dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt der Kühlwalzen sind an den Oberflächen der Kühlwalzen Vorsprünge oder Rippen ausgebildet. Die in seitlicher Richtung gegenüberliegenden Ränder des Gussteils werden dadurch ausgebildet, dass das geschmolzene Metall mit Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen an den seitlich gegenüberliegenden Seiten jeder der beiden Kühlwalzen abgekühlt und verfestigt wird. Der in seitlicher Richtung mittlere Abschnitt des Gussteils wird dadurch erzeugt, dass das geschmolzene Metall an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte der beiden Kühlwalzen abgekühlt und verfestigt wird, wobei das Gussteil in dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt zwischen den verfestigten Schalen noch nicht verfestigtes, geschmolzenes Metall enthält.
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Bei der erfindungsgemäßen Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung kann die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung jeweils eine von vier Ausgestaltungen aufweisen.
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Bei der ersten Ausgestaltung werden die seitlich gegenüberliegenden Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder einer von zwei verfestigten Schalen mittels Walzenbünden an den seitlichen Endabschnitten jeder der beiden Kühlwalzen gegen die seitlichen Ränder der jeweils anderen der verfestigten Schalen gedrückt und damit verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der Walzenbünde entstehen.
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Bei der zweiten Ausgestaltung werden die seitlich gegenüberliegenden Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder von ersten verfestigten Schalen durch die seitlichen Endabschnitte jeder der beiden Kühlwalzen gegen zweite verfestigte Schalen gedrückt und damit verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der ersten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der Kühlwalzen entstehen und die zweiten verfestigten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an der Oberfläche eines Kühlmediums erzeugt werden, das von einer Kühlmedium-Zuführeinrichtung in den Abschnitt an den seitlichen Endabschnitten zwischen die beiden Kühlwalzen eingeführt wird.
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Bei der dritten Ausgestaltung werden die seitlich gegenüberliegenden Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder einer ersten verfestigten Schale durch Walzenbünde an den seitlichen Endabschnitten einer ersten der beiden Kühlwalzen und die seitlichen Endabschnitte der zweiten der beiden Kühlwalzen gegen die seitlichen Ränder einer zweiten verfestigten Schale gedrückt und damit verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der ersten verfestigten Schale durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an der Oberfläche der Walzenbünde der ersten der beiden Kühlwalzen erzeugt werden und die seitlichen Ränder der zweiten verfestigten Schale durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der zweiten Kühlwalze erzeugt werden.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, wobei die Vorsprünge und Rippen an den Oberflächen der Walzenbünde der beiden Kühlwalzen eine größere Härte aufweisen als die an den Oberflächen der anderen Abschnitte der Kühlwalzen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, wobei die Vorsprünge oder Rippen an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte eine größere Härte aufweisen als die an den Oberflächen der anderen Abschnitte der Kühlwalzen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, wobei die Vorsprünge oder Rippen an den Oberflächen der Walzenbünde eine größere Härte aufweisen als die an den Oberflächen der anderen Abschnitte der Kühlwalze, und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze können mit Vorsprüngen oder Rippen versehen sein, wobei die Vorsprünge und Rippen an der Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der Kühlwalze eine größere Härte aufweisen als die an den Oberflächen der anderen Abschnitte der Kühlwalze.
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Die erfindungsgemäße Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung kann eine vierte Ausgestaltung aufweisen, bei der an den Oberflächen jeder der beiden Kühlwalzen in Umfangsrichtung Rippen ausgebildet sind, wobei jede der Rippen in der Umfangsrichtung der Kühlwalze diskontinuierlich ist und die Länge der Rippe in der Umfangsrichtung kürzer ist als die Umfangslänge längs der Oberfläche der Kühlwalze von der Position des Meniskus des Bades aus geschmolzenem Metall zwischen den Walzen bis zum Berührungspunkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung wird geschmolzenes Metall in das Bad aus geschmolzenem Metall zwischen den beiden Kühlwalzen gegeben und das Gussteil durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an der Oberflächen der beiden Kühlwalzen erzeugt. An wenigstens den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitten der Oberflächen der beiden Kühlwalzen sind Vorsprünge oder Rippen ausgebildet. Die seitlichen Ränder des Gussteils werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls mittels Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen an den seitlichen Rändern der beiden Kühlwalzen erzeugt. Der in seitlicher Richtung mittlere Abschnitt des Gussteils wird durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte der beiden Kühlwalzen erzeugt, wobei der in seitlicher Richtung mittlere Abschnitt des Gussteils zwischen verfestigten Schalen noch nicht verfestigtes, geschmolzenes Metall enthält. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Stranggussvorrichtungen brauchen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die verfestigten Schalen nicht über die ganze Oberfläche der Kühlwalzen zusammengedrückt werden, um verbunden zu werden. Die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte der Kühlwalzen unterliegen lediglich dem statischen Druck des geschmolzenen Metalls in dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt des Gussteils, der das noch unverfestigte, geschmolzene Metall enthält, d. h. sie unterliegen lediglich einem Liniendruck von zum Beispiel 0,01 kg/mm oder weniger, der sehr viel kleiner ist als der Liniendruck, der in den genannten japanischen Patentschriften
JP 2 783 484 B2 und
JP 3 045 212 B2 mit etwa 1 kg/mm bis 25 kg/mm bzw. etwa 9 kg/mm bis 40 kg/mm angegeben ist. Dadurch werden die Vorsprünge oder Rippen an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte der Kühlwalzen vor Schäden und vor Abnützung bewahrt, und die Form der Vorsprünge und Rippen bleibt wie deren Auswirkungen auf die Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen (der Dicke des Gussteils) für eine lange Zeit erhalten. Es ist somit möglich, für eine lange Zeit die Funktion der Vergleichmäßigung der Dicke des Gussteils in dessen in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt aufrecht zu erhalten. Die Dicke des Gussteils in dessen in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt ist wichtiger als die Dicke der seitlichen Ränder des Gussteils, da diese nach dem Gießen weggeschnitten werden. Die Lebensdauer der Kühlwalzen wird damit verlängert.
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Bei der ersten Ausgestaltung der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung der erfindungsgemäßen Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung werden die seitlichen Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder einer von verfestigten Schalen durch Walzenbünde an den seitlichen Endabschnitten jeder der beiden Kühlwalzen auf die seitlichen Rändern der anderen der verfestigten Schalen gedrückt und miteinander verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der Walzenbünde erzeugt werden. Bei der zweiten Ausgestaltung werden die seitlichen Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder von ersten verfestigten Schalen durch seitliche Endabschnitte an jeder der beiden Kühlwalzen jeweils mit zweiten verfestigten Schalen zusammengedrückt und miteinander verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der ersten verfestigten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte jeder der beiden Kühlwalzen erzeugt werden und die zweiten verfestigten Schalen durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an Kühlmedien erzeugt werden, die von einer Kühlmedium-Zuführeinrichtung in den Abschnitt zwischen den beiden Kühlwalzen an deren seitlichen Endabschnitten eingeführt werden. Bei der dritten Ausgestaltung werden die seitlichen Ränder des Gussteils dadurch erzeugt, dass die seitlichen Ränder einer ersten verfestigten Schale durch Walzenbünde an den seitlichen Endabschnitten der einen der beiden Kühlwalzen und durch die seitlichen Endabschnitte der anderen der beiden Kühlwalzen mit den seitlichen Rändern einer zweiten verfestigten Schale zusammengedrückt und verbunden werden, wobei die seitlichen Ränder der ersten verfestigten Schale durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der Walzenbünde der einen der beiden Kühlwalzen erzeugt werden und die seitlichen Ränder der zweiten verfestigten Schale durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Metalls an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen der beiden Kühlwalzen erzeugt werden. Es werden damit Effekte erhalten, die den oben genannten Auswirkungen ähnlich sind. Mit den beschriebenen Ausgestaltungen der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung lassen sich die seitlichen Ränder des Gussteils durch einen einfachen Aufbau zuverlässig erzeugen, wobei zuverlässig nicht verfestigtes, geschmolzenes Metall zwischen den verfestigten Schalen eingeschlossen ist.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen; wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen; und wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze glatt sein und ohne Vorsprünge und Rippen. Es werden damit die gleichen vorteilhaften Effekte wie oben erhalten. Bei keiner der Ausgestaltungen der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen können an den Walzenbünden oder den seitlichen Endabschnitten der Kühlwalzen Probleme mit Schäden oder Abnützungen an Vorsprüngen oder Rippen auftreten. Da es bei keiner dieser Ausgestaltungen erforderlich ist, an den seitlichen Endabschnitten Vorsprünge oder Rippen vorzusehen, um die verfestigten Schalen zuverlässig durch Druck miteinander verbinden zu können, treten aufgrund der glatten Oberflächen der Walzenbünde und/oder seitlichen Endabschnitte der Kühlwalzen an diesen auch nicht die durch Vorsprünge oder Rippen ausgelösten Probleme mit Schäden oder Abnutzungen auf.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein; wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein; und wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, können die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze mit Vorsprüngen oder Rippen mit gerundeten oder abgeflachten Spitzen versehen sein. Es werden damit die gleichen vorteilhaften Effekte wie oben erhalten. Bei jeder dieser Ausgestaltungen der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen sind die an den Vorsprüngen und/oder Rippen auftretenden Schäden oder Abnutzungserscheinungen erheblich geringer, obwohl zur Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen an den Walzenbünden und axialen Endabschnitten der Kühlwalzen, die beim Verbinden der verfestigten Schalen einem hohen Liniendruck unterliegen, Vorsprünge oder Rippen ausgebildet sind. Die an den Walzenbünden der Kühlwalzen ausgebildeten Vorsprünge und Rippen verhindern darüberhinaus eine Querbewegung der verfestigten Schalen beim Zusammendrücken und Verbinden der Schalen mittels der Walzenbünde.
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Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die erste Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der Walzenbünde an den beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, die eine größere Härte aufweisen als die Vorsprünge oder Rippen in den anderen Abschnitten der Kühlwalzen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die zweite Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der beiden Kühlwalzen mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, die eine größere Härte aufweisen als die Vorsprünge oder Rippen in den anderen Abschnitten der Kühlwalzen. Wenn die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die dritte Ausgestaltung aufweist, sind die Oberflächen der Walzenbünde an der einen Kühlwalze mit Vorsprüngen oder Rippen versehen, die eine größere Härte aufweisen als die in den anderen Abschnitten der Kühlwalze, und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte der anderen Kühlwalze können mit Vorsprüngen oder Rippen versehen sein, die eine größere Härte aufweisen als die in den anderen Abschnitten der Kühlwalze. Bei jeder dieser Ausgestaltungen der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen sind die an den Vorsprüngen und/oder Rippen der Walzenbünde und seitlichen Endabschnitte, die beim Verbinden der verfestigten Schalen einem hohen Liniendruck unterliegen, auftretenden Schäden oder Abnutzungserscheinungen erheblich geringer. Die an den Walzenbünden der Kühlwalzen ausgebildeten Vorsprünge und Rippen verhindern darüberhinaus eine Querbewegung der verfestigten Schalen beim Zusammendrücken und Verbinden der Schalen mittels der Walzenbünde.
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Bei der erfindungsgemäßen Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der vierten Ausgestaltung sind an den Oberflächen jeder der beiden Kühlwalzen in Umfangsrichtung Rippen ausgebildet, die in der Umfangsrichtung der Kühlwalze diskontinuierlich sind, wobei die Länge jeder Rippe in der Umfangsrichtung kürzer ist als die Umfangslänge von der Position des Meniskus des Bades aus geschmolzenem Metall zwischen den Walzen bis zum Berührungspunkt der verfestigten Schalen. Es lassen sich damit die gleichen Effekte erhalten wie bei den obigen Ausführungsformen. Es wird dadurch auch verhindert, dass ein durch eine Gussteil-Kühleinrichtung auf das Gussteil gesprühtes flüssiges Kühlmittel entlang der Täler zwischen den Rippen nach oben steigt und bis zum Meniskus des Bades aus geschmolzenem Metall gelangt.
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Im folgenden werden anhand der Zeichnung beispielhaft erfindungsgemäße und nur beispielhafte Ausführungsformen von Doppelwalzen-Stranggussvorrichtungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung gemäß einer ersten, beispielhaften Ausführungsform;
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2 eine Aufsicht auf die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der ersten, beispielhaften Ausführungsform;
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3 eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts B in der 2, das heißt des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung;
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4 eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts C in der 2, das heißt des seitlichen Endabschnitts der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung;
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5A bis 5D vergrößerte Schnittansichten von anderen Ausgestaltungen des Abschnitts C der 2, das heißt der seitlichen Endabschnitte der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung;
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6A eine Aufsicht auf eine Kühlwalze bei einer zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Stranggussvorrichtung;
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6B eine Darstellung der Härteverteilung an der Oberfläche der Kühlwalze der 6A;
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6C eine Darstellung einer anderen Härteverteilung an der Oberfläche der Kühlwalze der 6A;
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7 eine Seitenansicht einer dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung;
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8 eine Darstellung zur Erläuterung eines der Probleme, die auftreten können, wenn an der Oberfläche einer Kühlwalze Rippen ausgebildet sind;
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9A eine Aufsicht auf eine Kühlwalze der Stranggussvorrichtung;
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9B eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts D in der 9A;
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10 eine Aufsicht auf eine andere Kühlwalze der Stranggussvorrichtung;
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11A und 11B Darstellungen zur Erläuterung der Länge von diagonalen Rippen;
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12 eine perspektivische Ansicht einer vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung;
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13 eine Aufsicht auf die Stranggussvorrichtung der vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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14 eine Seitenansicht einer fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung;
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15 eine Aufsicht auf die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
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16 eine Darstellung zur Erläuterung der Probleme, die auftreten können, wenn an der Oberfläche einer Kühlwalze Vorsprünge oder Rippen ausgebildet sind.
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Erste, nur beispielhafte Ausführungsform:
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Die 1 zeigt eine Seitenansicht einer Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung gemäß einer ersten, beispielhaften Ausführungsform, die 2 eine Aufsicht auf die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der ersten Ausführungsform, die 3 eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts B in der 2, des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung, die 4 eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts C in der 2 an den seitlichen Endabschnitten der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung, und die 5A bis 5D zeigen vergrößerte Schnittansichten von anderen Ausgestaltungen des Abschnitts C an den seitlichen Endabschnitten der Kühlwalzen der Stranggussvorrichtung.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der ersten, beispielhaften Ausführungsform ein Paar von Kühlwalzen 11 und ein Paar von Seitenabschlüssen 12. Die Kühlwalzen 11 sind nahe beieinander parallel in der gleichen Höhe angeordnet. Die Seitenabschlüsse 12 befinden sich jeweils an den seitlich gegenüberliegenden Enden der Kühlwalzen 11 und stehen mit den seitlichen Endabschnitten (den axialen Endabschnitten, in der Darstellung der 2 den oberen und unteren Endabschnitten) der Kühlwalzen 11 in Kontakt. In dem von den beiden Kühlwalzen 11 und den Seitenabschlüssen 12 umschlossenen Raum befindet sich ein Bad 13 aus geschmolzenem Metall. Dieses Bad 13 aus geschmolzenem Metall wird über einen Zulauf von einer nicht gezeigten Zuführeinrichtung wie einer Gießwanne mit geschmolzenem Stahl 14 gefüllt.
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Jede der beiden Kühlwalzen 11 ist ein Zylinder (oder eine Säule) aus einer Kupferlegierung und dergleichen mit Walzenbünden 11a an den seitlichen Endabschnitten über den ganzen Umfang der jeweiligen Kühlwalze 11. Der Außendurchmesser des Walzenbundes 11a ist größer als der Außendurchmesser der Kühlwalze 11 in ihrem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt 11b, dem Bereich zwischen den Walzenbünden 11a.
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Wenn das Paar von Kühlwalzen 11 von einem nicht gezeigten Antrieb in entgegengesetzte Richtungen (siehe die Pfeile A1 und A2 in der 1) gedreht wird, kühlt der dem Bad 13 für geschmolzenes Metall zugeführte geschmolzene Stahl 14 beim Kontakt mit den Oberflächen (den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 11b und den Oberflächen der Walzenbünde 11a) der beiden Kühlwalzen 11 ab und wird fest, und es bilden sich an den Oberflächen der Kühlwalzen 11 verfestigte Schalen 15. Die Dicke dieser verfestigten Schalen 15 nimmt mit der Drehung der Kühlwalzen 11 zu.
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An einem Berührungspunkt KP an der Stelle, an der der Abstand zwischen den Kühlwalzen 11 am kleinsten ist, berühren sich die gegenüberliegenden seitlichen Ränder der beiden verfestigten Schalen 15, die durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 14 an den Oberflächen der Walzenbünde 11a in den seitlichen Endabschnitten der Kühlwalzen 11 entstanden sind. Die seitlichen Ränder der beiden verfestigten Schalen 15 werden dabei von den Walzenbünden 11a an den beiden Kühlwalzen 11 zusammengedrückt, wie es durch die Pfeile F in der 2 angezeigt wird, und miteinander verbunden. Auf diese Weise werden die seitlichen Ränder des Gussteils 16 (in der Darstellung der 2 die oberen und unteren Ränder), die als Gussteilränder 16A bezeichnet werden, in einer Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung erzeugt.
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In den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitten der verfestigten Schalen 15 bleibt zwischen den Schalen 15 der Stahl 14 flüssig. Der Abschnitt zwischen den Gussteilrändern 16A, der diesen noch nicht verfestigten geschmolzenen Stahl 14 enthält, stellt den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt des Gussteils 16 dar, der als Mittelteil 16B des Gussteils bezeichnet wird. Das Gussteil 16 mit dem Mittelteil 16B, das nicht verfestigten Stahl 14 enthält, und den Gussteilrändern 16A (Abschnitte, die keinen unverfestigten, noch geschmolzenen Stahl 14 enthalten) wird kontinuierlich ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel wird das vom Berührungspunkt KP abgezogene Gussteil 16 von Halteelementen 21 und Halterollen 22 gehalten.
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Die Oberflächen der beiden Kühlwalzen 11, das heißt die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 11b der Kühlwalzen 11 und die Oberflächen der Walzenbünde 11a, weisen eine große Anzahl von Rippen 17 auf, die über den ganzen Umfang der Kühlwalzen 11 ausgebildet sind. Diese Rippen 17 bewirken eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 15 beim Abkühlen des geschmolzenen Stahls 14 an den Oberflächen der Kühlwalzen 11.
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Wie in der 3 gezeigt, weist jede der an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 11b der Kühlwalzen 11 ausgebildeten Rippen 17 einen Querschnitt in der Form eines Dreiecks auf (der Querschnitt erfolgt längs der seitlichen, axialen Richtung der Kühlwalze 11). Mit anderen Worten haben die Rippen 17 eine Form, bei der sich ein Vorsprung mit einem dreieckigen Querschnitt an der Oberfläche der Kühlwalze 11 über diese erstreckt. Wie in der 4 gezeigt, weisen auch die an den Oberflächen der Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11 ausgebildeten Rippen 17 einen Querschnitt in der Form eines Dreiecks auf (der Querschnitt erfolgt längs der seitlichen, axialen Richtung der Kühlwalze 11). Auch diese Rippen 17 haben somit eine Form, bei der sich ein Vorsprung mit einem dreieckigen Querschnitt an der Oberfläche des Walzenbundes 11a der Kühlwalze 11 über diesen erstreckt.
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Die an den Walzenbünden 11a der Kühlwalzen 11 ausgebildeten Rippen 17 haben jedoch vorzugsweise eine Form, wie sie in der 5A oder der 5B gezeigt ist. Die Rippe 17 der 4 hat eine scharfe Spitze 17a, die Spitze 17a der Rippe 17 der 5A ist abgerundet, und die Spitze 17a der Rippe 17 der 5B ist abgeflacht.
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Bei den Walzenbünden 11a der Kühlwalzen 11 sind auch die in den 5C und 5D gezeigten Ausgestaltungen möglich. In der 5C sind überhaupt keine Rippen an den Oberflächen der Walzenbünde 11a ausgebildet, so dass die Oberflächen (der äußere Umfang 11a-1) der Walzenbünde 1 jeweils glatt ist. In der 5D weisen die Oberflächen der Walzenbünde 11a keine Rippen auf, sondern eine große Anzahl von Vertiefungen 18. Da in diesem Fall zwischen dem Gussteilrand 16A der verfestigten Schale 15 und dem Walzenbund 11a in jeder Vertiefung 18 eine Lufttasche 19 entsteht, ist die Dicke des Gussteilrandes 16A der verfestigten Schale 15 relativ gering.
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Statt in Umfangsrichtung der Kühlwalzen 11 können die Rippen 17 bezüglich der Umfangsrichtung der Kühlwalzen 11 auch diagonal oder längs der seitlichen (axialen) Richtung der Kühlwalzen 11 ausgebildet werden.
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Bei der ersten, beispielhaften Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung kühlt der geschmolzene Stahl
14, der dem Bad
13 aus geschmolzenem Metall zugeführt wird, an den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
11 ab und bildet ein Gussteil
16 aus. An den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
11 sind Rippen
17 ausgebildet. Die Gussteilränder
16A werden durch die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung (die Walzenränder
11a) an den seitlichen Endabschnitten der beiden Kühlwalzen
11 erzeugt. Das Mittelteil
16B des Gussteils
16 enthält zwischen den verfestigten Schalen
15, die durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls
14 an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte
11b der Kühlwalzen
11 entstehen, noch unverfestigten, geschmolzenen Stahl
14. Die verfestigten Schalen
15 werden nicht über die ganze Oberfläche der Kühlwalzen
11 zusammengedrückt und miteinander verbunden. Die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte
11b der Kühlwalzen
11 unterliegen somit nur dem statischen Druck des geschmolzenen Stahls
14 im Mittelteil
16B des Gussteils
16, das heißt sie unterliegen nur einem Liniendruck von zum Beispiel 0,01 kg/mm oder weniger, der sehr viel kleiner ist als der Liniendruck von 1 kg/mm bis 25 kg/mm oder 9 kg/mm bis 40 kg/mm, der bei den Stranggussvorrichtungen der eingangs genannten japanischen Patentschriften
JP 2 783 484 B2 und
JP 3 045 212 B2 entsteht.
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Wenn die Dichte ρ des geschmolzenen Stahls 7200 kg/m3 beträgt und die Höhe H des geschmolzenen Stahls im Bad 13 aus geschmolzenem Metall 0,5 m (der Durchmesser ϕ jeder Kühlwalze 11 betrage 1,2 m), berechnet sich der statische Druck P des geschmolzenen Stahls 14 wie folgt: P = ρH = 7200 × 0,5 = 3600 kg/m2 = 0,0036 kg/mm2. Der Liniendruck für eine Länge von 1 mm längs der Gussrichtung beträgt somit 0,0036 kg/mm.
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Es ist damit möglich, die Schäden und die Abnutzung an den Rippen 17 auf den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 11b der Kühlwalzen 11 entsprechend zu verringern, so dass die Form der Rippen 17 und damit deren Auswirkungen auf die Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 15 (die Dicke des Gussteils 16) für eine lange Zeit erhalten bleibt. Es ist mit anderen Worten möglich, für eine lange Zeit die Funktion der Rippen 17 bei der Vergleichmäßigung der Dicke des Mittelteils 16B des Gussteils 16 zu erhalten. Die Dicke im Mittelteil 16B des Gussteils 16 ist wichtiger als die Dicke am Gussteilrand 16A, da dieser später weggeschnitten wird. Die Lebensdauer der Kühlwalzen 11 ist somit länger.
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Die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung weist bei der vorliegenden ersten, beispielhaften Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung eine erste Ausgestaltung auf, bei der die Gussteilränder 16B dadurch erzeugt werden, dass die seitlichen Ränder der beiden verfestigten Schalen 15, die durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 14 an den Walzenbünden 11a in den seitlichen Endabschnitten jeder der beiden Kühlwalzen 11 entstehen, durch die Walzenbünde 11a an den Kühlwalzen 11 zusammengedrückt und verbunden werden. Dadurch wird im Mittelteil 16B des Gussteils 16 geschmolzener Stahl 14 zwischen den beiden verfestigten Schalen 15 eingeschlossen.
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In dem Fall, dass wie in der 5C gezeigt die Oberflächen der Walzenbünde 11a von beiden Kühlwalzen 11 glatt sind und keine Rippen und dergleichen aufweisen, können an den Walzenbünden 11a auch keine Probleme mit Schäden an den Rippen und einer vorzeitigen Abnutzung der Rippen auftreten. Wenn somit die verfestigten Schalen 15 am Gussteilrand 16A auch ohne Rippen und dergleichen an der Oberfläche der Walzenbünde 11a zuverlässig miteinander verbunden werden können, erleichtern es die glatten Oberflächen der Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11, solche Probleme zu vermeiden.
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Wenn jedoch auch an den Walzenbünden 11a der beiden Kühlwalzen 11 zum Beispiel eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 15 erforderlich ist, verringert ein Abrunden oder Abflachen der Spitzen der Rippen 17, die an den Oberflächen der Walzenbünde 11a ausgebildet sind, das Auftreten von Schäden und von übermäßiger Abnutzung an den Rippen, die einem hohen Liniendruck unterliegen, wenn die beiden verfestigten Schalen 15 miteinander verbunden werden. An den Walzenbünden 11a der Kühlwalzen 11 ausgebildete Rippen 17 können auch eine Querbewegung der verfestigten Schalen 15 verhindern, die in der 2 durch die Strichlinie 15a angezeigt wird, wenn die verfestigten Schalen 15 zusammengedrückt werden.
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Statt der Rippen können an den Oberflächen der Kühlwalzen 11 auch Vorsprünge ausgebildet werden, die sich nicht wie die Rippen 17 längs der Oberfläche der jeweiligen Kühlwalze erstrecken, sondern die eine konische Form, eine Pyramidenform und dergleichen haben und die über die Oberfläche der Kühlwalze verteilt sind. Auch damit wird eine Vergleichmäßigung der Dicke der Schalen 15 erreicht. Auch in diesem Fall sind jedoch die Spitzen der Vorsprünge an den Oberflächen der Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11 vorzugsweise abgerundet oder abgeflacht. Die Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11 können auch frei sein von Vorsprüngen oder Vertiefungen aufweisen.
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Zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform:
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Die 6A zeigt eine Aufsicht auf eine Kühlwalze bei einer zweiten Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung, die 6B eine Darstellung der Härteverteilung an der Oberfläche der Kühlwalze der 6A und die 6C eine Darstellung einer anderen Härteverteilung an der Oberfläche der Kühlwalze der 6A.
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Die 6A zeigt nur eine der beiden Kühlwalzen 11 der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung, die andere der beiden Kühlwalzen 11 hat den gleichen Aufbau wie die gezeigte Kühlwalze. Der Gesamtaufbau der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung ist bei der vorliegenden zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der gleiche wie bei der in den 1 und 2 gezeigten ersten, beispielhaften Ausführungsform.
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Bei der ersten, beispielhaften Ausführungsform weist die Kühlwalze 11 an der ganzen Oberfläche die gleiche Härte auf. Bei der vorliegenden zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Härte der Kühlwalze 11 an der Oberfläche an dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt 11b und an den beiden seitlichen Endabschnitten 11a unterschiedlich groß. Dieser Punkt wird im folgenden näher erläutert.
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Wie in der 6A gezeigt, weist die Oberfläche der Kühlwalze 11 (die Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 11b und die Oberfläche der Walzenbünde 11a) eine große Anzahl von Rippen 17 auf, die über den ganzen Umfang der Kühlwalze 11 ausgebildet sind. In dieser Hinsicht entspricht die zweite Ausführungsform der ersten Ausführungsform (siehe 2 bis 5D). Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform besitzt jedoch die Kühlwalze 11 aus zum Beispiel einer Kupferlegierung an der Oberfläche der Walzenbünde 11a eine größere Härte als an der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 11b.
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Bei der Kühlwalze 11 der 6A ist die Seitenfläche 11a-2 an der Innenseite des Walzenbundes 11a eine geneigte Fläche, die wie bei der ersten Ausführungsform (siehe 2) schräg ansteigt. Wie in der 6B gezeigt, ist die Oberflächenhärte in den Abschnitten der Kühlwalze 11 außerhalb des Walzenbundes 11a einschließlich der geneigten Seitenfläche 11a-2 konstant und springt am Außenumfang 11a-1 des Walzenbundes 11a auf einen größeren Wert. Wie in der 6C gezeigt, kann die Härte jedoch auch an der geneigten Seitenfläche 11a-2 des Walzenbundes 11a von einem kleineren Wert im mittleren Abschnitt 11b der Kühlwalze 11 allmählich auf einen größeren Wert am Außenumfang 11a-1 des Walzenbundes 11 zunehmen.
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Um die Härte an der Oberfläche des Walzenbundes 11a wie in den 6B oder 6C gezeigt zu erhöhen, kann zum Beispiel durch thermisches Aufsprühen und dergleichen eine Beschichtung mit einem keramischen Material, mit Ni, Cr, einer Ni-W-Legierung, einer Ni-P-Legierung, einer Ni-B-Legierung oder einer Ni-W-B-Legierung auf die Oberfläche des Walzenbundes 11a aufgebracht werden. Die Härte kann durch Ändern der Dicke, der Zusammensetzung usw. verändert werden.
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Bei der zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung sind an der Oberfläche der Walzenbünde 11a der beiden Kühlwalzen 11 Rippen 17 ausgebildet, und die Oberfläche der Kühlwalzen 11 mit den Rippen 17 weist an der Oberfläche der Walzenbünde 11a eine größere Harte auf als in den anderen Bereichen der Kühlwalze 11. An den Walzenbünden 11a der Kühlwalzen 11, die beim Verbinden der verfestigten Schalen 15 einem hohen Liniendruck unterliegen, wird damit ein Schaden an den Rippen 17 und eine Abnutzung der Rippen 17 vermindert. Da die Walzenbünde 11a mit den Rippen 17 versehen sind, können durch die Rippen 17 an den Walzenbünden 11a der Kühlwalzen 11 Querbewegungen der verfestigten Schale 15 beim Zusammendrücken der verfestigten Schalen 15 verhindert werden.
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Statt der Rippen 17 können an den Oberflächen der Kühlwalzen 11 auch Vorsprünge ausgebildet werden, die sich nicht wie die Rippen 17 längs der Oberfläche der jeweiligen Kühlwalze erstrecken, sondern die eine konische Form, eine Pyramidenform und dergleichen haben und die über die Oberfläche der Kühlwalze verteilt sind. Auch in diesem Fall sind jedoch die Spitzen der Vorsprünge an den Oberflächen der Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11 vorzugsweise abgerundet oder abgeflacht. Die Walzenbünde 11a der Kühlwalzen 11 können auch frei sein von Vorsprüngen oder Vertiefungen aufweisen.
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Dritte, erfindungsgemäße Ausführungsform:
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Die 7 zeigt eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung, die 8 eine Darstellung zur Erläuterung eines der Probleme, die auftreten können, wenn an der Oberfläche einer Kühlwalze Rippen ausgebildet sind, die 9A eine Aufsicht auf eine Kühlwalze der Stranggussvorrichtung, die 9B eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts D in der 9A, und die 10 eine Aufsicht auf eine andere Kühlwalze der Stranggussvorrichtung. Die 11A und 11B zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Länge von diagonalen Rippen.
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Die 9A und 10 zeigen jeweils nur eine der beiden Kühlwalzen 11 der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung. Die andere der beiden Kühlwalzen 11 hat den gleichen Aufbau wie die gezeigte Kühlwalze. Der Gesamtaufbau der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung ist bei der vorliegenden dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der gleiche wie bei der in den 1 und 2 gezeigten ersten, beispielhaften Ausführungsform.
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Wie in der 7 gezeigt, ist bei der vorliegenden dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung als Gussteil-Kühleinrichtung nach dem Berührungspunkt KP auf beiden Seiten des Gussteils 16 eine Anzahl von Kühldüsen 31 angeordnet. Das Gussteil 16 kann damit durch Aufsprühen von Kühlwasser 32 als flüssigem Kühlmittel von beiden Seiten gekühlt werden. Das Kühlwasser wird von einer Kühlwasser-Zuführeinheit der nicht gezeigten Gussteil-Kühleinrichtung zugeführt.
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Wenn in diesem Fall die Rippen 17 über den ganzen Umfang der Kühlwalze 11 verlaufen (siehe 2), kann das von den Kühldüsen 31 auf das Gussteil 16 aufgesprühte Kühlwasser 32 aufgrund des darauf ausgeübten dynamischen Drucks durch die Täler zwischen den Rippen 17 hochsteigen, wie es die Pfeile E in der 7 anzeigen, und die Position des Meniskus M (der Flüssigkeitsoberfläche des geschmolzenen Stahls 14) des Bades 13 aus geschmolzenem Metall erreichen. Das durch die Täler hochsteigende Kühlwasser 32 wird von dem heißen geschmolzenen Stahl 14 durch die verfestigte Schale 15 hindurch aufgeheizt und verdampft, wobei das Volumen des Kühlwasser 32 auf das mehr als Tausendfache des Volumens der ursprünglichen Wassermenge ansteigt. Wenn das Kühlwasser 32 die Position des Meniskus M erreicht hat, wie es durch den Pfeil E in der 8 angezeigt wird, können Ausbrüche 33 entstehen, und die verfestigte Schale 15 kann brechen, da sowohl die Dicke der verfestigten Schale 15 als auch der statische Druck des geschmolzenen Stahls 14 in der Nähe des Meniskus M klein ist. Wenn Ausbrüche 33 auftreten oder die Schale 15 bricht, wird die Dicke der verfestigten Schale 15 in diesem Abschnitt ungleichmäßig, und es können sogar Löcher entstehen.
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Bei der dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform sind deshalb die Rippen 17 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 unterbrochen (diskontinuierlich), wie es in den 9A, 9B und 10 gezeigt ist.
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In der Ausgestaltung der 9A und 9B sind die Rippen 17 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 unterbrochen, und die aneinander in Umfangsrichtung angrenzenden Rippen 17 sind seitlich phasenversetzt (die Positionen der Rippen 17 sind in der seitlichen Richtung der Kühlwalze 11 verschoben). Die Länge L jeder Rippe 17 in Umfangsrichtung ist kleiner als die Umfangslänge Lmka bzw. Lmkb (siehe 7) von der Position des Meniskus M des Bades 13 aus geschmolzenem Metall bis zum Berührungspunkt KP längs der Oberfläche der Kühlwalze 11, d. h. längs der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 11b bzw. längs der Oberfläche des Walzenbundes 11a. Entsprechend sind auch die Täler zwischen den Rippen 17 in Umfangsrichtung unterbrochen, und die Länge der Täler ist kürzer als die Umfangslänge Lmka bzw. Lmkb von der Position des Meniskus M bis zum Berührungspunkt KP längs der Oberfläche der Kühlwalze 11 an dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt 11b bzw. längs der Oberfläche des Walzenbundes 11a.
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Auch in der Ausgestaltung der 10 sind die Rippen 17 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 unterbrochen, jedoch sind die Rippen 17 hier nicht seitlich phasenversetzt. Die Länge L jeder Rippe 17 in Umfangsrichtung ist wieder kleiner als die Umfangslänge Lmka bzw. Lmkb (siehe 7) von der Position des Meniskus M des Bades 13 aus geschmolzenem Metall bis zum Berührungspunkt KP längs der Oberfläche der Kühlwalze 11, d. h. längs der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 11b bzw. längs der Oberfläche des Walzenbundes 11a. Entsprechend sind auch die Täler zwischen den Rippen 17 in Umfangsrichtung unterbrochen, und die Länge der Täler ist kürzer als die Umfangslänge Lmka bzw. Lmkb von der Position des Meniskus M bis zum Berührungspunkt KP längs der Oberfläche der Kühlwalze 11 an dem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt 11b bzw. längs der Oberfläche des Walzenbundes 11a.
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Die Rippen 17 können bezüglich der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 auch diagonal verlaufen, wie es in den 11A und 11B gezeigt ist. In diesem Fall ist wie bei dem Fall von spiraligen Rippen nicht die diagonale Länge der Rippe 17 in ihrer Längsrichtung, sondern die Länge L der Rippe 17 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 kleiner als die Länge Lmka und Lmkb von der Position des Meniskus M bis zum Berührungspunkt KP längs der jeweiligen Oberfläche der Kühlwalze 11.
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Wie beschrieben sind bei der dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung die Rippen 17 an der Oberfläche der Kühlwalzen 11 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 11 diskontinuierlich ausgebildet, und die Länge L jeder der Rippen 17 ist in der Umfangsrichtung kleiner als die Umfangslänge an der Oberfläche der Kühlwalze 11 von der Position des Meniskus M des Bades 13 aus geschmolzenem Metall bis zum Berührungspunkt KP. Das von der Gussteil-Kühleinrichtung auf das Gussteil 16 gesprühte Kühlwasser 32 kann daher nicht durch die Täler zwischen den Rippen 17 hochsteigen und die Position des Meniskus M des Bades 13 aus geschmolzenem Metall erreichen.
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Vierte, erfindungsgemäße Ausführungsform:
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Die 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung und die 13 eine Aufsicht auf die Stranggussvorrichtung der vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Wie in den 12 und 13 gezeigt, umfasst die vierte, erfindungsgemäße Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung ein Paar von Kühlwalzen 41 und ein Paar von Seitenabschlüssen 42. Die Kühlwalzen 41 sind parallel und nahe beieinander in der gleichen Höhe angeordnet. Die Seitenabschlüsse 42 befinden sich jeweils an den seitlich gegenüberliegenden Enden der Kühlwalzen 41 und stehen mit den seitlichen Endabschnitten (axialen Endabschnitten, in der Darstellung der 13 den linken und rechten Endabschnitten) der Kühlwalzen 41 in Kontakt. In dem von den beiden Kühlwalzen 41 und den Seitenabschlüssen 42 umschlossenen Raum befindet sich ein Bad 43 aus geschmolzenem Metall. Dieses Bad 43 aus geschmolzenem Metall wird über einen Zulauf 40 von einer nicht gezeigten Zuführeinrichtung wie einer Gießwanne mit geschmolzenen Stahl 44 gefüllt.
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Jede der beiden Kühlwalzen 41 ist eine flache Walze ohne Walzenbünde in der Form eines Zylinders (oder einer Säule) aus einer Kupferlegierung und dergleichen.
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Diese Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung umfasst des weiteren eine Kühlmediumzuführung 50. Die Kühlmediumzuführung 50 führt an den beiden seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 jeweils ein Kühlmedium 53 in den Raum zwischen den beiden Kühlwalzen 41 ein. Jedes dieser Kühlmedien 53 besteht aus einem Streifen aus einem auf Eisen basierenden Material. Vorzugsweise besteht das Kühlmedium 53 aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie der geschmolzene Stahl 44.
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Die Kühlmediumzuführung besteht aus zwei Teilen, von denen jeder eine Abrolltrommel 51, Transportrollen 52 und Führungsrollen 54 umfasst. An den beiden seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 ist jeweils einer der beiden Teile der Kühlmediumzuführung vorgesehen. An den Abrolltrommeln 51 wird das Kühlmedium 53 synchron zur Abzugsgeschwindigkeit (Umdrehungsgeschwindigkeit der Kühlwalzen 41) des Gussteils 46 kontinuierlich abgegeben. Das abgerollte Kühlmedium 53 wird von den Transportrollen 52 weiterbefördert und von den Führungsrollen 54 (die durch Führungsplatten ersetzt werden können) geführt und an den seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 kontinuierlich von oben in den Raum zwischen den beiden Kühlwalzen 41 eingeführt.
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Wenn das Paar von Kühlwalzen 41 von einem nicht gezeigten Antrieb in entgegengesetzte Richtungen (siehe die Pfeile A1 und A2 in der 12) gedreht wird, kühlt der dem Bad 43 für geschmolzenes Metall zugeführte geschmolzene Stahl 44 beim Kontakt mit den Oberflächen (den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 41b und den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 41a) der beiden Kühlwalzen 41 ab und verfestigt sich zu verfestigten Schalen 45. Die Dicke dieser verfestigten Schalen 45 nimmt mit der weiteren Drehung der Kühlwalzen 41 zu. Auch an den Oberflächen des Kühlmediums 53, das von der Kühlmediumzuführung 50 synchron zur Drehung der Kühlwalzen 43 zugeführt wird, kühlt der geschmolzene Stahl 44 beim Kontakt mit den Oberflächen des Kühlmediums 53 ab, so dass sich um das Kühlmedium 53 jeweils eine verfestigte Schale 48 bildet. Diese verfestigte Schale 48 wird ebenfalls mit der Weiterbewegung des Kühlmediums 53 im geschmolzenen Stahl 44 immer dicker.
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An einem Berührungspunkt KP an der Stelle, an der der Abstand zwischen den Kühlwalzen 41 am kleinsten ist, werden die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen 45 und die verfestigten Schalen 48 von den seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 zusammengedrückt und miteinander verbunden, wie es durch die Pfeile F in der 13 angezeigt wird. Die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen 45 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 44 an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 41a der beiden Kühlwalzen 41 erzeugt und die verfestigten Schalen 48 durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 44 an den Oberflächen der Kühlmedien 53. Auf diese Weise werden in der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung die seitlichen Ränder des Gussteils 46 (in der Darstellung der 13 die linken und rechten Ränder), die als Gussteilränder 46A bezeichnet werden, erzeugt.
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In den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitten der verfestigten Schalen 45 bleibt zwischen den verfestigten Schalen 45 der Stahl 44 flüssig. Der Abschnitt zwischen den Gussteilrändern 46A, der diesen unverfestigten geschmolzenen Stahl 44 enthält, stellt den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt des Gussteils 46 dar, der als Mittelteil 46B des Gussteils bezeichnet wird. Das Gussteil 46 mit dem Mittelteil 46B, das nicht verfestigten Stahl 44 enthält, und den Gussteilrändern 46A (Abschnitte, die keinen unverfestigten, noch geschmolzenen Stahl 44 enthalten) wird kontinuierlich ausgebildet.
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Die Oberflächen der beiden Kühlwalzen 41, das heißt die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 41b der Kühlwalzen 41 und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 41a der Kühlwalzen 41, weisen eine große Anzahl von Rippen 47 auf, die über den ganzen Umfang der Kühlwalzen 41 ausgebildet sind. Diese Rippen 47 bewirken eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 45 beim Guss des Gussteils 46.
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Statt in Umfangsrichtung der Kühlwalzen 41 können die Rippen 47 bezüglich der Umfangsrichtung der Kühlwalzen 41 auch diagonal oder längs der seitlichen (axialen) Richtung der Kühlwalzen 41 ausgebildet werden.
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Bei der vorliegenden vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung kühlt der geschmolzene Stahl
44, der dem Bad
43 aus geschmolzenem Metall zwischen den beiden Kühlwalzen
41 zugeführt wird, an den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
41 ab und bildet ein Gussteil
46 aus. An den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
41 sind Rippen
47 ausgebildet. Die Gussteilränder
46A werden durch die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung (die seitlichen Endabschnitte
41a der Kühlwalzen
41 und die beiden Kühlmedien
53) an den seitlichen Endabschnitten der beiden Kühlwalzen
41 erzeugt. Das Mittelteil
46B des Gussteils
46 enthält zwischen den verfestigten Schalen
45, die durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls
44 an den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte
41b der Kühlwalzen
41 entstehen, noch unverfestigten, geschmolzenen Stahl
44. Die verfestigten Schalen
45 werden nicht über die ganze Oberfläche der Kühlwalzen
41 zusammengedrückt und miteinander verbunden. Die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte
41b der Kühlwalzen
41 unterliegen somit nur dem statischen Druck des geschmolzenen Stahls
44 im Mittelteil
46B des Gussteils
46, das heißt sie unterliegen nur einem Liniendruck von zum Beispiel 0,01 kg/mm oder weniger, der sehr viel kleiner ist als der Liniendruck von 1 kg/mm bis 25 kg/mm oder 9 kg/mm bis 40 kg/mm, der bei den Stranggussvorrichtungen der eingangs genannten japanischen Patentschriften
JP 2 783 484 B2 und
JP 3 045 212 B2 entsteht.
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Es ist damit möglich, die Schäden und die Abnutzung an den Rippen 47 auf den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 41b der Kühlwalzen 41 entsprechend zu verringern, so dass die Form der Rippen 47 und damit deren Auswirkungen auf die Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 45 (die Dicke des Gussteils 46) für eine lange Zeit erhalten bleibt. Es ist mit anderen Worten möglich, für eine lange Zeit die Funktion der Rippen 47 bei der Vergleichmäßigung der Dicke des Mittelteils 46B des Gussteils 46 zu erhalten, die wichtiger ist als die Dicke am Gussteilrand 46A, der später weggeschnitten wird. Die Lebensdauer der Kühlwalzen 41 ist somit erheblich größer.
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Bei der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform hat die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung einen Aufbau (zweite Ausgestaltung), bei dem die seitlichen Gussteilränder 46A dadurch erzeugt werden, dass die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen 45 mit den verfestigten Schalen 48 dazwischen von den seitlichen Endabschnitten 41a der beiden Kühlwalzen 41 zusammengedrückt und miteinander verbunden werden. Die seitlichen Ränder der verfestigten Schalen 45 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 44 an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 41a der Kühlwalzen 41 erzeugt; die verfestigten Schalen 48 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 44 an der Oberflächen des Kühlmediums 53 erzeugt, das von der Kühlmittelzuführung 50 an den seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 in den Raum zwischen die beiden Kühlwalzen 41 eingeführt wird. Der Gussteilrand 46A kann so mit einem einfachen Aufbau zuverlässig erzeugt werden, und der nicht verfestigte, geschmolzene Stahl 44 wird zuverlässig zwischen den verfestigten Schalen 45 eingeschlossen.
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Auch bei der vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform haben die Rippen 47 im transversalen Querschnitt (dem Querschnitt in der seitlichen Richtung der Kühlwalze 41) eine Dreieckform wie in den 3 und 4 gezeigt, ähnlich wie die Rippen 17 der ersten, beispielhaften Ausführungsform. Darüberhinaus sind die Spitzen der Rippen 47 in den seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 vorzugsweise wie die Rippen 17 der 5A gerundet oder wie die Rippen 17 der 5B abgeflacht. Außerdem können die seitlichen Endabschnitte 41a der Kühlwalzen 41 keine Rippen 47 aufweisen, sondern ähnlich wie die seitlichen Endabschnitte (Walzenbünde 11a) der Kühlwalzen 11 der 5C glatt sein oder ähnlich wie die seitlichen Endabschnitte (Walzenbünde 11a) der Kühlwalzen 11 der 5D eine große Anzahl von Vertiefungen in der Oberfläche enthalten.
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Wie bei der zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform weist auch bei der vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform jede der Kühlwalzen 41 an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 41a eine größere Härte auf als an der Oberfläche der übrigen, nicht zu den seitlichen Endabschnitten gehörenden Abschnitte, das heißt als an der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 41b.
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Wie bei der dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform können auch bei der vorliegenden vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform die einzelnen Rippen 47 in der Umfangsrichtung der Kühlwalze 41 diskontinuierlich sein, wobei wie in der 12 gezeigt die Länge jeder Rippe 47 in der Umfangsrichtung kürzer ist als die Umfangslänge längs der Oberfläche der Kühlwalze 41 von der Position des Meniskus M des Bades 43 aus geschmolzenem Metall bis zum Berührungspunkt KP.
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Statt der Rippen 47 können an den Oberflächen der Kühlwalzen 41 auch Vorsprünge ausgebildet werden, die sich nicht wie die Rippen 47 über die Oberfläche der jeweiligen Kühlwalze erstrecken, sondern die eine konische Form, eine Pyramidenform und dergleichen haben und die über die Oberfläche der Kühlwalze 41 verteilt sind. Auch in diesem Fall sind jedoch die Spitzen der Vorsprünge in den seitlichen Endabschnitten 41a der Kühlwalzen 41 vorzugsweise abgerundet oder abgeflacht. Die seitlichen Endabschnitte 41a der Kühlwalzen 41 können auch frei sein von Vorsprüngen oder Vertiefungen aufweisen.
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Fünfte, erfindungsgemäße Ausführungsform:
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Die 14 zeigt eine Seitenansicht einer fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung und die 15 eine Aufsicht auf die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Wie in den 14 und 15 gezeigt, umfasst die Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Paar von Kühlwalzen 61 und 71 und ein Paar von Seitenabschlüssen 62. Die Kühlwalzen 61 und 71 sind nahe beieinander parallel in der gleichen Höhe angeordnet. Die Seitenabschlüsse 62 befinden sich jeweils an den seitlich gegenüberliegenden Enden der Kühlwalzen 61 und 71 und stehen mit den seitlichen Endabschnitten (den axialen Endabschnitten, in der Darstellung der 15 den oberen und unteren Endabschnitten) der Kühlwalzen 61 und 71 in Kontakt. In dem von den beiden Kühlwalzen 61 und 71 und den Seitenabschlüssen 72 umschlossenen Raum befindet sich ein Bad 63 aus geschmolzenem Metall. Dieses Bad 63 aus geschmolzenem Metall wird über einen Zulauf von einer nicht gezeigten Zuführeinrichtung wie einer Gießwanne zum Beispiel mit geschmolzenen Stahl 64 gefüllt.
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Die eine der beiden Kühlwalzen 61 ist ein Zylinder (oder eine Säule) aus einer Kupferlegierung und dergleichen mit Walzenbünden 61a an ihren seitlichen Endabschnitten über den ganzen Umfang der jeweiligen Kühlwalze 61. Der Außendurchmesser des Walzenbundes 61a ist größer als der Außendurchmesser der Kühlwalze 61 in ihrem in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt 61b, dem Bereich zwischen den Walzenbünden 61a. Die andere Kühlwalze 71 ist eine flache Walze ohne Walzenbünde und besteht ebenfalls aus einer Kupferlegierung und dergleichen.
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Wenn das Paar von Kühlwalzen 61 und 71 von einem nicht gezeigten Antrieb in entgegengesetzte Richtungen (siehe die Pfeile A1 und A2 in der 14) gedreht wird, kühlt der dem Bad 63 für geschmolzenes Metall zugeführte geschmolzene Stahl 64 beim Kontakt mit den Oberflächen (der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 61b und den Oberflächen der Walzenbünde 61a) der einen der beiden Kühlwalzen 61 und den Oberflächen (der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 71b und den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 71a) der anderen Kühlwalze 71 ab und verfestigt sich zu einer verfestigten Schale 65 und einer verfestigten Schalen 75. Die Dicke dieser verfestigten Schalen 65 und 75 nimmt mit der Weiterdrehung der Kühlwalzen 61 und 71 zu.
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Am Berührungspunkt KP an der Stelle, an der der Abstand zwischen den Kühlwalzen 61 und 71 am kleinsten ist, werden von den beiden Kühlwalzen 61 und 71 im Bad 63 des geschmolzenen Metalls die seitlichen Endabschnitte der verfestigten Schale 65 und die seitlichen Endabschnitte der verfestigten Schale 75 durch die Walzenbünde 61a der einen Kühlwalze 61 und die seitlichen Endabschnitte 71a der anderen Kühlwalze 71 zusammengedrückt und verbunden, wie es der Pfeil F in der 15 zeigt. Die seitlichen Endabschnitte der verfestigten Schale 65 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 64 an den Oberflächen der Walzenbünde 61a an den seitlichen Endabschnitten der einen Kühlwalze 61 erzeugt, und die seitlichen Endabschnitte der verfestigten Schale 75 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 64 an den Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 71a der anderen Kühlwalze 71 erzeugt. Auf diese Weise werden die seitlichen Ränder des Gussteils 66 (in der Darstellung der 15 die oberen und unteren Ränder), die als Gussteilränder 66A bezeichnet werden, in der Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung erzeugt.
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In den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitten der verfestigten Schalen 65 und 75 bleibt zwischen den Schalen 65 und 75 der Stahl 64 flüssig. Der Abschnitt zwischen den Gussteilrändern 66A, der diesen noch nicht verfestigten geschmolzenen Stahl 64 enthält, stellt den in seitlicher Richtung mittleren Abschnitt des Gussteils 66 dar, der als Mittelteil 66B des Gussteils bezeichnet wird. Das Gussteil 66 mit dem Mittelteil 66B, das nicht verfestigten Stahl 64 enthält, und den Gussteilrändern 66A (Abschnitte, die keinen unverfestigten, noch geschmolzenen Stahl 64 enthalten) wird kontinuierlich ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel wird das vom Berührungspunkt KP abgezogene Gussteil 66 von Halteelementen 72 und Halterollen 73 gehalten.
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Die Oberfläche der einen Kühlwalze 61, das heißt die Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 61b der Kühlwalze 61 und die Oberflächen der Walzenbünde 61a weisen eine große Anzahl von Rippen 67 auf, die über den ganzen Umfang der Kühlwalze 61 ausgebildet sind. Diese Rippen 67 bewirken eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schale 65, wenn der geschmolzene Stahl 64 bei der Entstehung der verfestigten Schale 65 an der Oberfläche der Kühlwalze 61 abkühlt. Gleichermaßen weist die Oberfläche der anderen Kühlwalze 71, das heißt die Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 71b der Kühlwalze 71 und die Oberflächen der seitlichen Endabschnitte 71a der Kühlwalze 71 eine große Anzahl von Rippen 77 auf, die über den ganzen Umfang der Kühlwalze 71 ausgebildet sind. Diese Rippen 77 bewirken eine Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schale 75, wenn der geschmolzene Stahl 64 bei der Entstehung der verfestigten Schale 75 an der Oberfläche der Kühlwalzen 61 abkühlt.
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Statt in Umfangsrichtung der Kühlwalzen 61 und 71 können die Rippen 67 und 77 bezüglich der Umfangsrichtung der Kühlwalzen 61 und 71 auch diagonal oder längs der seitlichen (axialen) Richtung der Kühlwalzen 61 und 71 ausgebildet werden.
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Bei der vorliegenden fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung kühlt der geschmolzene Stahl
64, der dem Bad
63 aus geschmolzenem Metall zwischen den beiden Kühlwalzen
61 und
71 zugeführt wird, an den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
61 und
71 ab und bildet ein Gussteil
66 aus. An den Oberflächen der beiden Kühlwalzen
61 und
71 sind Rippen
67 und
77 ausgebildet. Die Gussteilränder
66A werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls
64 an Gussteilrand-Erzeugungseinrichtungen (die Walzenbünde
61a an der Kühlwalze
61 und die seitlichen Endabschnitte
71a an der Kühlwalze
71) an den seitlichen Enden der beiden Kühlwalzen
61 und
71 erzeugt. Das Mittelteil
66B des Gussteils
66 enthält zwischen den verfestigten Schalen
65 und
75, die durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls
64 an den Oberflächen der Kühlwalzen
61 und
71 in deren in seitlicher Richtung mittleren Abschnitten
61b und
71b entstehen, noch unverfestigten, geschmolzenen Stahl
64. Die verfestigten Schalen
65 und
75 werden daher nicht über die ganze Oberfläche der Kühlwalzen
61 und
71 zusammengedrückt und miteinander verbunden. Die Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte
61b und
71b der Kühlwalzen
61 und
71 unterliegen somit nur dem statischen Druck des geschmolzenen Stahls
64 im Mittelteil
66B des Gussteils
66, das heißt sie unterliegen nur einem Liniendruck von zum Beispiel 0,01 kg/mm oder weniger, der sehr viel kleiner ist als der Liniendruck von 1 kg/mm bis 25 kg/mm oder 9 kg/mm bis 40 kg/mm, der bei den Stranggussvorrichtungen der eingangs genannten japanischen Patentschriften
JP 2 783 484 B2 und
JP 3 045 212 B2 auftritt.
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Es ist damit möglich, die Schäden und die Abnutzung an den Rippen 67 und 77 auf den Oberflächen der in seitlicher Richtung mittleren Abschnitte 61b und 71b der Kühlwalzen 61 und 71 entsprechend zu verringern, so dass die Form der Rippen 67 und 77 und damit deren Auswirkungen auf die Vergleichmäßigung der Dicke der verfestigten Schalen 65 und 75 (die Dicke des Gussteils 66) für eine lange Zeit erhalten bleibt. Es ist mit anderen Worten möglich, für eine lange Zeit die Funktion der Rippen 67 und 77 bei der Vergleichmäßigung der Dicke des Mittelteils 66B des Gussteils 66 zu erhalten, die wichtiger ist als die Dicke am Gussteilrand 66A, der später weggeschnitten wird. Die Lebensdauer der Kühlwalzen 61 und 71 ist somit erheblich größer.
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Bei der Doppelwalzen-Stranggussvorrichtung der fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform hat die Gussteilrand-Erzeugungseinrichtung einen Aufbau (eine dritte Ausgestaltung), bei dem bzw. bei der die seitlichen Gussteilränder 66A dadurch erzeugt werden, dass die seitlichen Ränder der verfestigten Schale 65 und die seitlichen Ränder der verfestigten Schale 75 von den Walzenbünden 61a der einen Kühlwalze 61 und den seitlichen Endabschnitten 71a der anderen Kühlwalze 71 zusammengedrückt und verbunden werden. Die seitlichen Ränder der verfestigten Schale 65 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 64 an den Oberflächen der Walzenbünde 61a an den seitlichen Endabschnitten der einen Kühlwalze 61 erzeugt, und die seitlichen Ränder der verfestigten Schale 75 werden durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Stahls 64 an den seitlichen Endabschnitten 71a der anderen Kühlwalze 71 erzeugt. Der Gussteilrand 66A kann so mit einem einfachen Aufbau zuverlässig erzeugt werden, und der nicht verfestigte, geschmolzene Stahl 64 wird zuverlässig zwischen den verfestigten Schalen 65 und 75 eingeschlossen.
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Auch bei der fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform haben die Rippen 67 und 77 im transversalen Querschnitt (dem Querschnitt in der seitlichen Richtung der Kühlwalzen 61 und 71) eine Dreieckform wie in den 3 und 4 gezeigt, ähnlich wie die Rippen 17 der ersten Ausführungsform. Darüberhinaus sind die Spitzen der Rippen 67 an den Walzenbünden 61a der Kühlwalze 61 und die Spitzen der Rippen 77 in den seitlichen Endabschnitten 71a der Kühlwalze 71 vorzugsweise wie die Rippen 17 der 5A gerundet oder wie die Rippen 17 der 5B abgeflacht. Außerdem können die Walzenbünde 61a der Kühlwalze 61 und die seitlichen Endabschnitte 71a der Kühlwalze 71 keine Rippen 67 oder 77 aufweisen, sondern ähnlich wie die seitlichen Endabschnitte (Walzenbünde 11a) der Kühlwalze 11 der 5C glatt sein oder ähnlich wie die seitlichen Endabschnitte (Walzenbünde 11a) der Kühlwalze 11 der 5D eine große Anzahl von Vertiefungen in der Oberfläche enthalten.
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Wie bei der zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsform weist auch bei der vorliegenden fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform die Kühlwalze 61 an den Oberflächen der Walzenbünde 61a eine größere Härte auf als an der Oberfläche der übrigen, nicht zu den Walzenbünden gehörenden Abschnitte, das heißt als an der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 61b, und die Kühlwalze 71 weist an der Oberfläche der seitlichen Endabschnitte 71a eine größere Härte auf als an der Oberfläche der übrigen, nicht zu den seitlichen Endabschnitten gehörenden Abschnitte, das heißt als an der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 71b.
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Wie bei der dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform können auch bei der vorliegenden fünften, erfindungsgemäßen Ausführungsform die einzelnen Rippen 67 und 77 in der Umfangsrichtung der Kühlwalzen 61 und 71 diskontinuierlich sein, wobei wie in der 14 gezeigt die Länge jeder Rippe 67 oder 77 in der Umfangsrichtung kürzer ist als die Umfangslänge Lmka, Lmkb bzw. Lmkc von der Position des Meniskus M des Bades 63 aus geschmolzenem Metall bis zum Berührungspunkt KP längs der Oberfläche der Kühlwalze 61 bzw. 71, d. h. längs der Oberfläche des in seitlicher Richtung mittleren Abschnitts 61b bzw. längs der Oberfläche des Walzenbunds 61a.
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Statt der Rippen 67 und 77 können an den Oberflächen der Kühlwalzen 61 und 71 auch Vorsprünge ausgebildet werden, die sich nicht wie die Rippen 67 und 77 über die Oberfläche der jeweiligen Kühlwalze erstrecken, sondern die eine konische Form, eine Pyramidenform und dergleichen haben und die über die Oberfläche der Kühlwalze 61 bzw. 71 verteilt sind. Auch in diesem Fall sind jedoch die Spitzen der Vorsprünge an den Walzenbünden 61a der Kühlwalze 61 und die Vorsprünge in den seitlichen Endabschnitten 71a der Kühlwalze 71 vorzugsweise abgerundet oder abgeflacht. Die Walzenbünde 61a der Kühlwalze 61 und die seitlichen Endabschnitte 71a der Kühlwalze 71 können auch frei sein von Vorsprüngen oder Vertiefungen aufweisen.
