DE102010005226B4

DE102010005226B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bandgießen

Info

Publication number: DE102010005226B4
Application number: DE102010005226A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: DE102010005226A1; DE102010005226C5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum endabmessungsnahen Gießen von vorwiegend rechteckigen Bändern (1) aus Metall auf einer Bandgießmaschine (2), bei dem flüssiges Metall (5), vorzugsweise flüssiger Stahl oder Stahllegierungen, auf einem wassergekühlten zwischen zwei Umlenkrollen (4.1 und 4.2) umlaufenden Förderband (3), entspricht Wander-Kokillenelement, sowie zwischen Breitseitenbegrenzungen (12), die mit dem Rahmen der Bandgießmaschine (2) fest verbunden sind und als Stand-Kokillenelemente dienen und sich damit nicht im Umlauf mit dem Wander-Kokillenelement befinden, zur Erstarrung gebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) nach der Erstarrung des flüssigen Metalls (5) und nach der Umlenkung mittels der Umlenkrolle (4.2) wird das Förderband (3) zu einem Coil (23) aufgewickelt b) und mittels Schere (24) getrennt; c) das getrennte Coil (25) wird mindestens einer Stufe einer Bandkonditionierung (19) zugeführt; d) das konditionierte Band (26) wird zu einem Coil (27) aufgewickelt und e) dem Gießprozess über eine Abwickelstation (27.1) einer Umlenkrolle (28) und damit der Bandgießmaschine (2) wieder zugeführt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Beim Gießen von Bändern (1) mit rechteckigem Querschnitt aus Metallen und vorzugsweise aus Stahl oder Stahllegierungen im endabmessungsnahen Abmessungsbereich zwischen 200–3500 mm Breite und 1–30 mm Dicke ( DE 198 52 275 C2 und DE 10 2004 061 080 A1 ) sowie Gießgeschwindigkeiten von 300–10 m/min wird bei einer vorwiegend waagerecht ausgerichteten (maximale Abweichung aus der Horizontalen von +/–10°) Gießmaschine (2) auf einem umlaufenden Stahlförderband mit Kühlung (Wasser-Spritzkühlung), auch Wander-Kokille (3) genannt, die sich zwischen zwei Umlenkrollen (4) befindet, Metall oder auch flüssiger Stahl (5), (6) aufgebracht und zu einem rechteckigen Band (1) zur Erstarrung gebracht.
Die seitliche Begrenzung des zur Erstarrung eingebrachten flüssigen Stahles kann durch mit dem Stahlband mitlaufende Segmente ( DE 198 52 275 C2 ) oder durch fixierte nicht mit dem Stahlband mitlaufende Segmente ( DE 10 2004 061 080 A1 ), das heißt durch eine fixierte Schmalseitenbegrenzung, erfolgen.
Das umlaufende Transportband (3) sowohl mit umlaufenden als auch mit fixierten seitlichen Begrenzungen und einer Dicke von 0,5–5 mm wird während eines Umlauf-Zykluses (n) zwischen der Stahlschmelzenaufgabe (6) des flüssigen Stahles und dem Ende der Erstarrungstrecke (7) sowohl in Gießrichtung (8) als auch vor allem in Breitenrichtung (9) thermisch stark belastet.
Diese thermische Belastung tritt vor allem in Breitenrichtung (9) auf, da im Erstarrungsbereich zwischen der Schmelzenaufgabe (6) und dem Ende des Förderbandes (7) ein steiler Temperaturgradient von maximal 1500°C auf Raumtemperatur sich einstellt. Die Förderbandbereiche (10) im Schatten der beiden Breitseitenbegrenzungen (11), (12), die nicht mit der Stahl-Schmelze in Kontakt kommen, bleiben thermisch unbelastet. Sie bauen somit zum mittleren bzw. zentralen Bandbereich, der die Stahlschmelze zur Erstarrung bringt und der eine Temperatur zwischen 700 und 200°C auf der der Schmelze zugewandten Bandseite annimmt einen Temperaturgradienten auf. Weiterhin tritt im mittleren Bandbereich ein Temperaturgradient über die Förderbanddicke von mindestens 400°C auf.
Dieses inhomogene thermische Temperaturfeld in Breiten-, Dicken- und Gießrichtung führt zu Spannungen und damit zu Verwerfungen des Bandes (13), die wiederum zur qualitativen Abwertung des gegossenen Bandes, verursacht durch Defizite (14) in der Planheit, Formtreue und Oberflächenqualität sowie zu Betriebsstörungen führen.
Das umlaufende Förderband, d. h. die Wander-Kokille (3), wird von zwei Umlenkrollen (4.1 und 4.2), von denen mindestens eine angetrieben ist, getragen. Das Förderband bringt das Gießprodukt (1) zur Erstarrung und führt es direkt (endlos) dem Warmwalzwerk (15) zu, bestehend aus mindestens einem Walzgerüst, einem Kühlsystem (16), der Schere (17) und der Haspelstation (18), bestehend aus 2 oder 3 Haspeln.
So wird in der Offenlegungsschrift DE 25 48 931 A1 eine Lösung vorgeschlagen, das umlaufende Förderband ohne mitlaufende Seitenbegrenzungen nach der Trennung vom Gießprodukt beispielsweise mit rotierenden Bürsten, Kochwasser, einem Salzbad, einem Richtapparat und/oder einer Wärmestation kontinuierlich im Umlaufzyklus zu behandeln. Diese vorgeschlagene kontinuierliche Lösung der Konditionierung im Umlaufzyklus ist mit hohen Investitionen und technischem Aufwand sowie einer erhöhten Störanfälligkeit verbunden und somit mit zu hohen Kosten und Defiziten in der Sicherstellung einer hohen und konstanten Bandqualität im Vergleich zu der hier in der Patentschrift vorgeschlagenen Lösung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, die es erlaubt, ein in Gießrichtung und Breitenrichtung planes, gleichförmiges und rechteckiges Förderband, Wander-Kokille (3), mit hoher, konstanter und kontrollierter Qualität ständig der Erstarrung zuzuführen, um ein im Querschnitt rechteckiges sowie planes Gießprodukt (1) erzeugen zu können, das frei von Defiziten (entsprechend den vorgegebenen Toleranzen, DIN-Standards) in der Planheit, dem Profil und der Oberflächenqualität (14) ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den erfinderischen Merkmalen der Verfahrens- und Vorrichtungs-Patentansprüche und wird mit Hilfe der 1 und 2 beispielhaft näher beschrieben.
1 stellt den Stand der Technik dar, so wie er bereits im Detail beschrieben worden ist.
2 stellt im Vergleich zu 1 die erfinderische Lösung der Aufgabenstellung dar.
Die Bandgießmaschine (2) ist im Falle der erfinderischen Lösung ausgestattet mit einem umlaufenden Förderband (3), auch Wander-Kokille genannt, und einer Breitseitenbegrenzung (12), die mit dem Rahmen der Bandgießmaschine (2) fest verbunden ist und als Stand-Kokillenelement dient. Das umlaufende Förderband (3) wird vor dem Wiedereinsatz in Zyklus (n + 1) in der Bandgießmaschine (2) diskontinuierlich (D) einer Bandkonditionierung (19), bestehend aus einer Glühbehandlung (20), einer Entzunderung (21) und/oder einem Glättwalzwerk bzw. Streckreduzierwalzwerk (22), zugeführt.
Die Wander-Kokille oder auch das Förderband (3) mit einer Dicke von 0,5–5 mm weist nach dem 1. Erstarrungszyklus (n) Verwerfungen (13) auf, die mit Hilfe der Bandkonditionierung (19) entfernt werden und zu einem planen gleichförmigen Förderband beim 2. oder (n + 1)ten Erstarrungszyklus und damit zu einem qualitativ guten Gießprodukt führen.
Diese Bandkonditionierung (19) wird im Vergleich zur DE 25 48 939 A1 vorteilhafter Weise diskontinuierlich (D) vorgenommen. Ziel ist es, das eingesetzte und umlaufende Förderband, die Wander-Kokille (3), mit einer Breitseitenbegrenzung (12), die mit dem Rahmen der Bandgießmaschine (2) fest verbunden ist und nicht mit dem Förderband mitläuft, mit Hilfe einer Bandbehandlung (19), bestehend aus einer Glühe (20), einer Entzunderung (21) und/oder eines Glättwalzwerkes (22), in einen spannungsfreien und planen Zustand zu versetzen und so für den neuen Gießzyklus (n + 1) bestmöglich zu konditionieren.
Die Glühbehandlung (20) kann mit den Energieträgern Gas, Öl oder auch induktiv vorgenommen werden.
Im Falle dieser diskontinuierlichen Bandkonditionierung (D) wird das Förderband, die Wander-Kokille (3), vom Coil (Abhaspel) (27.1) über die Bandgießmaschine (2) zum Coil (Aufhaspel) (23), sprich Haspel, geführt und aufgewickelt und kann mittels einer Schere (24) getrennt werden. Das so getrennte Coil (25) wird dann mindestens einer Stufe der Bandkonditionierung (19) zugeführt. Nach dem Durchlaufen von mindestens einer Stufe der Bandkonditionierung (19) wird das individuell und bestens konditionierte Band (26) im Vergleich zum kontinuierlichen Verfahren (siehe DE 25 48 939 A1 ) wieder zum Coil aufgewickelt (27) und dem Gießprozess über die Abwickelstation (27.1) der Umlenkrolle (28) und damit der Bandgießmaschine (2) wieder zugeführt.
Das in der Vorrichtung (19) konditionierte Förderband (3) wird mit Hilfe der Spannrollen/Steuerrollen (30) in einem gewünschten Spannungszustand gehalten, der das Förderband zwischen der Schmelzenaufgabe (6) und dem Ende der Erstarrungsstrecke (7) führt, womit er ein formtreues Gießprodukt sicherstellt.
Bezugszeichenliste

1: Gegossenes Metallband, vorzugsweise Stahlband, mit rechteckigem Querschnitt, endabmessungsnahes Gießprodukt,
2: Bandgießmaschine vorwiegend (mehr oder weniger) waagerecht ausgerichtet mit einer Abweichung von maximal +/–10°,
3: Umlaufendes Förderband aus Stahl zum Kühlen des zu gießenden Stahlbandes, Wander-Kokillenelement,
4: Umlenkrollen mit Antrieb,
4.1: Umlenkrolle vor dem Beginn der Erstarrungsstrecke,
4.2: Umlenkrolle nach der Erstarrungsstrecke,
5: Flüssiger Stahl,
6: Schmelzenaufgabe am Meniskus des zu erstarrenden Stahls, Beginn der Erstarrungsstrecke mit Spritzkühlsystem,
7: Ende der Erstarrungsstrecke bzw. des Förderbandes mit Spritzsystem oder der Wander-Kokille,
8: Gießrichtung, X-Richtung,
9: Breitenrichtung, Y-Richtung,
10: Förderbandbereich im Schatten der Breitseitenbegrenzungen,
11: Breitseitenbegrenzungen fest verschraubt mit der Wander-Kokille (3) und damit im synchronen Umlauf mit der Bandgießmaschine (2) als Teil der Wander-Kokille,
12: Breitseitenbegrenzung, die mit dem Rahmen der Bandgießmaschine (2) verbunden ist und als Stand-Kokillenelement dient und damit sich nicht im Umlauf mit der Wander-Kokille (3) befindet,
13: Verwerfungen des Förderbandes (3) und damit
14: Defizite in der Planheit, Formtreue und Oberflächenqualität des gegossenen Bandes (1),
15: Warmwalzwerk bestehend aus mindestens einem Walzgerüst,
16: Kühlsystem,
17: Schere,
18: Haspelstation bestehend aus 2–3 Haspeln,
19: Förderband-Konditionierung,
D: Diskontinuierliche Bandkonditionierung,
20: Glühbehandlung, Glühe,
21: Entzunderung,
22: Glättwalzwerk, Streckreduzierwalzwerk,
23: Wander-Kokille (3) aufgewickelt als Haspel, Coil für den Transport zu den nötigen Behandlungsstufen in der Bandkonditionierung (19),
24: Schere zur Trennung eines Coils (23) vom Förderband (3),
25: getrenntes Coil auf der Abwickelstation,
26: konditioniertes Band im diskontinuierlichen Bandzyklus,
27: Aufwickelstation des konditionierten Förderbandes (26),
27.1: Abwickelstation des konditionierten Förderbandes (26),
28: Umlenkrolle
n: Bandzyklus, Erstarrungszyklus,
n + 1: Bandzyklus n + 1,
30: Spann-Umlenkrollen/Steuerrollen

Claims

Verfahren zum endabmessungsnahen Gießen von vorwiegend rechteckigen Bändern (1) aus Metall auf einer Bandgießmaschine (2), bei dem flüssiges Metall (5), vorzugsweise flüssiger Stahl oder Stahllegierungen, auf einem wassergekühlten zwischen zwei Umlenkrollen (4.1 und 4.2) umlaufenden Förderband (3), entspricht Wander-Kokillenelement, sowie zwischen Breitseitenbegrenzungen (12), die mit dem Rahmen der Bandgießmaschine (2) fest verbunden sind und als Stand-Kokillenelemente dienen und sich damit nicht im Umlauf mit dem Wander-Kokillenelement befinden, zur Erstarrung gebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) nach der Erstarrung des flüssigen Metalls (5) und nach der Umlenkung mittels der Umlenkrolle (4.2) wird das Förderband (3) zu einem Coil (23) aufgewickelt b) und mittels Schere (24) getrennt; c) das getrennte Coil (25) wird mindestens einer Stufe einer Bandkonditionierung (19) zugeführt; d) das konditionierte Band (26) wird zu einem Coil (27) aufgewickelt und e) dem Gießprozess über eine Abwickelstation (27.1) einer Umlenkrolle (28) und damit der Bandgießmaschine (2) wieder zugeführt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung des Förderbandes (3) mindestens eine der Behandlungen Glühen und/oder Entzundern und/oder Glätten umfasst.
Vorrichtung zum endabmessungsnahen Gießen von vorwiegend rechteckigen dünnen Bändern (1) aus Metall auf einer Bandgießmaschine (2) nach den oben genannten Verfahrensansprüchen 1 bis 2, bei der flüssiges Metall (5), vorzugsweise flüssiger Stahl oder Stahllegierungen, auf einem wassergekühlten zwischen zwei Umlenkrollen (4.1 und 4.2) umlaufenden Förderband (3), entspricht Wander-Kokillenelement, sowie zwischen am Rahmen der Bandgießmaschine (2) fest verbundenen Breitseitenbegrenzungen (12), entsprechen Stand-Kokillenelementen, zur Erstarrung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Vorrichtung ein Abwickelcoil (27.1), ein Aufwickelcoil (23) und eine Bandkonditionierung (19) für das Förderband (3) gehört.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandkonditionierung (19) für das Förderband (3) mindestens aus einer Glühe (20) und/oder einer Entzunderung (21) und/oder einem Glätt- bzw. Streckreduzierwalzwerk (22) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandgießmaschine (2) vorwiegend waagerecht mit einer Abweichung aus der Horizontalen von maximal +/–10° ausgerichtet ist.