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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bandgießen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4.
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Ein Verfahren zum Bandgießen ist z. B. aus der
DE 198 52 275 C2 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Metallschmelze aus einem Zulaufgefäß über eine Gießrinne auf ein zwischen zwei Umlenkrollen umlaufendes Transportband einer horizontalen Bandgießanlage aufgegeben. Die Breite des zu gießenden Bandes wird durch mit dem Transportband beidseitig umlaufende seitliche Begrenzungen eingestellt. Durch intensive Kühlung des Transportbandes erstarrt die aufgegebene Schmelze zu einem Vorband, welches nach der Durcherstarrung einem Warmwalzprozess unterzogen wird.
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Mit diesem Verfahren lassen sich in idealer Weise beispielsweise hochmanganhaltige oder hochaluminiumhaltige Leichtbaustähle herstellen, die sich mittels konventioneller Verfahren, wie z. B. dem Stranggießen, nur schwer erzeugen lassen.
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Bei diesen Leichtbaustählen wird durch den hohen Anteil von Legierungsbestandteilen mit einem spezifischen Gewicht weit unterhalb des spezifischen Gewichts von Eisen (z. B. Mn, Si, Al) eine für die Automobilindustrie vorteilhafte Gewichtsreduzierung unter Beibehaltung der bisherigen Konstruktionsbauweise erreicht.
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Das umlaufende Transportband wird bei der Beaufschlagung mit der Stahlschmelze hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, wobei die Temperatur über Bandlänge, Bandbreite und Banddicke bedingt durch unterschiedliche Abkühlbedingungen inhomogen verteilt ist.
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Durch diese inhomogene Temperaturverteilung kann es im Transportband u. U. zu Spannungen kommen, die zu Verwerfungen, Beulen etc. führen und sich beispielsweise in Formabweichungen und Oberflächenfehlern im gegossenen Band auswirken.
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Da diese Mängel oftmals die zulässige Toleranzschwelle überschreiten, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um Verwerfungen des Transportbandes zu minimieren bzw. ganz zu vermeiden. Dazu ist es aus der
DE 10 2010 005 226 B4 bekannt, das Transportband nach der Erstarrung des flüssigen Metalls zu einem Coil aufzuwickeln, abzutrennen, einer Bandkonditionierung zuzuführen, wieder aufzuwickeln und der Bandgießmaschine erneut zuzuführen. Die Konditionierung sieht dabei z. B. ein Glühen, Entzundern oder Glätten des Transportbandes vor.
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Dieses bekannte Verfahren hat mehrere Nachteile. Die offenbarte Offline-Konditionierung des Transportbandes ist durch das dafür notwendige Anlagenequipment sehr aufwändig und teuer. Zudem werden Anlagenstillstände verursacht und es muss um diese kurz zu halten auch immer ein separates Transportband vorgehalten werden, wenn das in Betrieb befindliche zur Konditionierung aus der Anlage herausgeführt wird.
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Bei Versuchen hat sich außerdem herausgestellt, dass es bei dem beschriebenen Verfahren mit feststehenden Seitenbegrenzungen aufgrund der Relativbewegung zwischen Schmelze bzw. erstarrender Schmelze und Seitenbegrenzung insbesondere bei hochmanganhaltigen Leichtbaustählen durch Schereffekte und Kleberbildung zu erheblichen Materialfehlern, wie z. B. Kantenrisse, im gegossenen Band kommen kann.
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Eine Anwendung der bekannten Offline-Bandkonditionierung auf das aus der
DE 198 52 275 C2 bekannte Verfahren mit mitlaufender Seitenbegrenzung ist nicht möglich, da die Seitenbegrenzungen um das Transportband herumlaufen und dadurch das Transportband nicht aus der Anlage herausgeführt bzw. nicht wieder hineingeführt werden kann.
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Eine Inline-Konditionierung des Transportbandes einer Bandgießanlage ist aus der
DE 25 48 939 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren besteht der Nachteil darin, dass die Seitenbegrenzungen feststehend sind, also nicht mit dem Transportband mitlaufen, so dass auch hiermit keine qualitativ hochwertigen Bänder erzeugt werden können.
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Auch eine Übertragung der bekannten Inline-Konditionierung auf das Verfahren nach
DE 198 52 275 C2 mit umlaufender Seitenbegrenzung ist nicht ohne weiteres bzw. nur mit Einschränkungen möglich, da die vorhandenen Seitenbegrenzungen eine ungehinderte Konditionierung z. B. am unteren Trum des Transportbandes über die gesamte Breite des Bandes verhindern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bandgießen anzugeben, mit dem auf einfache und kostengünstige Weise das Transportband für den Gießprozess auch bei mitlaufenden Seitenbegrenzungen konditioniert und gleichzeitig ein qualitativ hochwertiges gegossenes Band als Vorband erzeugt werden kann. Desweiteren soll eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung in einem Inline-Prozess bereits während des Umlaufs des Transportbandes in der Weise vorgenommen wird, dass die Seitenbegrenzungen nur am oberen Trum zwischen den zwei Umlenkrollen mit dem Transportband synchron mitlaufen und die Konditionierung des Transportbandes am unteren Trum oder auf den Umlenkrollen selbst vor, während oder nach dem Gießprozess stattfindet.
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Mit diesem innovativen Verfahren ist es gegenüber dem bisherigen Stand der Technik jetzt erstmals möglich, die Vorteile des Bandgießens mit mitlaufenden Seitenbegrenzungen mit den Vorteilen der Inline-Konditionierung des Transportbandes zu kombinieren.
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Inline-Konditionierung bedeutet im vorliegenden Fall nicht nur eine Konditionierung während des Gießprozesses, sondern auch vor oder nach dem Gießvorgang, was die Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich erhöht. Dies ist z. B. von Vorteil, wenn gebrauchte Transportbänder zur Reparatur aus der Bandgießanlage ausgebaut werden müssen. Vor dem erneuten Einsatz kann das Transportband nach Wiedereinbau in der Bandgießanlage konditioniert und so für den Wiedereinsatz vorbereitet werden.
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Ermöglicht wird die ungehinderte Konditionierung des Transsportbandes dadurch, dass gegenüber den bekannten mit dem Transportband umlaufenden Seitenbegrenzungen diese nur mit dem oberen Trum des Transportbandes synchron mitlaufen und so der untere Trum bzw. der Bereich der Umlenkrollen für die Konditionierung frei zugänglich bleibt.
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Die Seitenbegrenzungen an beiden Seiten des Transportbandes werden nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Form von Bändern oder Ketten horizontal umlaufend synchron mit dem Transportband mit bewegt. Die Seitenbegrenzungen werden dabei vorteilhaft nicht über die gesamte Kühlstreckenlänge mitlaufen gelassen, sondern nur bis zu dem Ort an dem das Vorband durch erstarrt ist. Im erstarrten Bereich kann dann eine starre Begrenzung eingesetzt werden, wodurch Baugröße und Kosten für die mitlaufenden Seitenbegrenzungen reduziert werden können.
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Alternativ ist es auch möglich, die Seitenbegrenzungen nur bis zur Erstarrung der Schmelze horizontal mit dem Transportband mitlaufen zu lassen und anschließend z. B. schräg nach oben wegzuführen. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn der obere Trum des Transportbandes an den Seiten besser zugänglich sein soll.
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Gegenüber der bekannten Offline-Konditionierung des Transportbandes ist die erfindungsgemäße Inline-Konditionierung in Verbindung mit einer nur am oberen Trum mitlaufenden Seitenbegrenzung deutlich kostengünstiger bei gleichzeitig sehr hoher Qualität des gegossenen Bandes, da die bei fest stehenden Seitenbegrenzungen auftretenden Qualitätsprobleme vermieden werden.
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Die Konditionierung selbst kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf verschiedene Arten erfolgen, wie z. B. durch Wärmebehandlung (Glühen), Trocknen, Richten, Bürsten, Beschichten, Reinigen, Entzundern, Strecken oder Glätten, einzeln oder in Kombination. Dazu wird eine entsprechende Vorrichtung am unteren Trum oder auf den Umlenkrollen vorgesehen, die das umlaufende Transportband konditioniert.
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Andere denkbare Maßnahmen zur Konditionierung sind ein Reinigen und/oder Aufrauen des Transportbandes durch Bürsten und/oder Strahlen und/oder das Aufbringen einer permanenten und/oder kontinuierlich erneuerten Beschichtung.
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Durch das Aufbringen einer Beschichtung kann der Wärmeübergang zwischen dem erstarrenden Stahl und dem Gießband gesteuert bzw. reduziert werden, was die thermische Belastung des Gießbandes senkt und die Qualität der Bandunterseite verbessert. Denkbare permanente Beschichtungen sind Keramiken und/oder Metall/Keramik-Verbindungen (wie z. B. Ni/SiC, Cu-Leg./SiC), die durch Plasma- bzw. Hochtemperatur-Flammspritzen aufgebracht werden. Als erneuerbare Beschichtungen kommen u. a. Dispersionsschichten aus Bornitriden, Nitriden, Oxiden und Karbiden in Frage, die auf das gereinigte Band aufgetragen und getrocknet werden.
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Da die umlaufenden Seitenbegrenzungen während der Gießvorgänge ebenfalls hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind und verunreinigen, werden diese nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vor, während oder nach dem Einsatz ebenfalls einer Konditionierung unterworfen, die in gleicher Art und Weise erfolgen kann wie die Konditionierung des Transportbandes. Vorteilhaft kann diese Konditionierung aber auch bereits während des Umlaufs der Seitenbegrenzungen erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für die Erzeugung von Bändern aus den verschiedensten metallischen Werkstoffen geeignet, insbesondere auch für hochlegierte Leichtbaustähle mit hohen Mn-, Si- und Al-Gehalten.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zum Bandgießen in einer Seitenansicht,
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2 wie 1, jedoch in einer Draufsicht.
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1 zeigt die erfindungsgemäße horizontale Bandgießanlage schematisch in einer Seitenansicht mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Konditionieren des Transportbandes. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier die mitlaufenden Seitenbegrenzungen und die notwendige Kühlung des Transportbandes nicht dargestellt.
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Zu erkennen ist ein Schmelzgefäß 1, aus dem flüssige Stahlschmelze auf ein um eine vordere Umlenkrolle 3 und hintere Umlenkrolle 4 umlaufendes Transportband 2 als Vorband 5 aufgegeben wird. Die Pfeile an den Umlenkrollen 3 und 4 zeigen die Drehrichtung und damit die Bewegungsrichtung des Transportbandes 2.
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Das umlaufende Transportband 2 weist zwischen den Umlenkrollen 3 und 4 einen oberen Trum 2' und einen unteren Trum 2'' auf.
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Unterhalb des unteren Trums 2'' befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 zur In-Line-Konditionierung des Transportbandes 2. Alternativ könnte diese auch an einer der Umlenkrollen 3 oder 4 angeordnet sein.
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Die Konditioniervorrichtung 6 besteht erfindungsgemäß aus mindestens einer Einheit zum Glühen, Richten, Bürsten, Beschichten, Reinigen, Entzundern, Strecken oder Glätten, wobei je nach Anforderungen auch Kombinationen hiervon in Frage kommen.
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2 zeigt die erfindungsgemäße horizontale Bandgießanlage schematisch in einer Draufsicht. Die flüssige Stahlschmelze wird entsprechend 1 auf das hier nicht zu erkennende und über die Umlenkrollen 3 und 4 umlaufende Transportband 2 aufgegeben und als erstarrendes Vorband 5 in Pfeilrichtung transportiert. Zur Einstellung der Breite des Vorbandes 5 wird die auf das Transportband 2 aufgegebene Schmelze über erfindungsgemäß nur am oberen Trum 2 des Transportbandes 2 beidseitig horizontal umlaufende Seitenbegrenzungen 7, 7' begrenzt. Die Seitenbegrenzungen 7, 7' sind in diesem Fall als aus einzelnen Kettengliedern zusammengesetzte Kette ausgebildet.
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Die Seitenbegrenzungen 7, 7' werden über eine festgelegte Strecke parallel zum Transportband gleichlaufend entlanggeführt und über Umlenkrollen 8 und über eine Spannrolle 9 geführt. Die Strecke über die die Seitenbegrenzungen 7, 7' parallel mit dem Transportband 2 mitlaufen ist so bemessen, dass das Vorband 5 beim Aufgabepunkt der Schmelze mindestens bis zur vollständigen Durcherstarrung seitlich begrenzt bzw. geführt ist. Nach der Durcherstarrung schließt sich eine hier ebenfalls nicht dargestellte starre Seitenbegrenzung an.
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Über Spannrollen
9 kann die Spannung der Bänder
7,
7' entsprechend den Erfordernissen eingestellt werden. Mit dieser Anordnung kann die erfindungsgemäße Konditionierung des Gießbandes
2 am unteren Trum
2' problemlos erfolgen. Bezugszeichenliste
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Schmelzgefäß |
| 2 | Transportband |
| 2' | oberer Trum |
| 2'' | unterer Trum |
| 3 | vordere Umlenkrolle |
| 4 | hintere Umlenkrolle |
| 5 | Vorband |
| 6 | Konditioniervorrichtung |
| 7, 7' | Seitenbegrenzungen |
| 8 | Umlenkrollen der Seitenbegrenzungen |
| 9 | Spannrollen |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19852275 C2 [0002, 0010, 0012]
- DE 102010005226 B4 [0007]
- DE 2548939 A1 [0011]
