DE102012109651B4 - Casting roll for casting metallic strip and a two-roll casting device equipped with such a casting roll - Google Patents

Casting roll for casting metallic strip and a two-roll casting device equipped with such a casting roll Download PDF

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Abstract

Gießwalze zum Gießen von metallischem Band (B) aus einer Metallschmelze (S) mit einem Walzenkörper (9), auf dessen Umfangsfläche (10) durch thermisches Spritzen eine Beschichtung (11) aufgetragen ist, die eine Grundmatrix aus einem Beschichtungswerkstoff aufweist, der eine höhere Härte besitzt als der Walzenkörper (9), wobei mindestens eine an die Mantelfläche (12) der Gießrolle (2,3) angrenzende Schicht (11c) der Beschichtung härtesteigernde Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Korndurchmesser des Spritzmaterials, aus dem die Beschichtung gespritzt ist, 100 - 250 µm beträgt und die in dem Spritzmaterial vorhandenen härtesteigernden Partikel einen Korndurchmesser von ≤ 100 µm aufweisen.Casting roller for casting metallic strip (B) from a molten metal (S) with a roller body (9), on the circumferential surface (10) of which a coating (11) is applied by thermal spraying, which has a basic matrix of a coating material that is higher Has hardness than the roller body (9), at least one layer (11c) of the coating adjoining the jacket surface (12) of the casting roller (2,3) contains hardness-increasing particles, characterized in that the grain diameter of the spray material from which the coating is sprayed is 100-250 µm and the hardness-increasing particles present in the spray material have a grain diameter of ≤ 100 µm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießwalze zum Gießen von metallischem Band aus einer Metallschmelze mit einem Walzenkörper, auf dessen Umfangsfläche durch thermisches Spritzen eine Beschichtung aufgetragen ist, die eine Grundmatrix aus einem Beschichtungswerkstoff aufweist, der eine höhere Härte besitzt als der Walzenkörper, wobei mindestens eine an die Mantelfläche der Gießrolle angrenzende Schicht der Beschichtung härtesteigernde Partikel enthält.The invention relates to a casting roll for casting metallic strip from a molten metal with a roll body, on the circumferential surface of which a coating is applied by thermal spraying, which has a basic matrix made of a coating material that has a higher hardness than the roll body, at least one being applied to the The outer surface of the casting roll adjacent layer of the coating contains hardness-increasing particles.

Ebenso betrifft die Erfindung eine Zweiwalzengießvorrichtung, in der Fachsprache auch als „Twin-Roller-Gießmaschine“ bezeichnet, die mit derartigen Gießwalzen ausgestattet ist.The invention also relates to a two-roll casting device, also referred to in technical terms as a “twin-roller casting machine”, which is equipped with casting rolls of this type.

Bei der Herstellung von gegossenem Band mittels einer Zweiwalzengießvorrichtung rotieren jeweils zwei achsparallel angeordnete und innengekühlte Gießwalzen gegenläufig zueinander, die zwischen sich die Längsseiten eines Gießspalts begrenzen. In diesen Gießspalt wird jeweils soviel Schmelze gegossen, dass sich oberhalb des Gießspalts ein so genannter „Schmelzenpool“ bildet.In the production of cast strip by means of a two-roll casting device, two internally-cooled casting rolls, arranged parallel to the axis, rotate in opposite directions to one another, which delimit the longitudinal sides of a casting gap between them. So much melt is poured into this pouring gap that a so-called "melt pool" is formed above the pouring gap.

Die aus diesem Schmelzenpool auf die Gießwalzen gelangende Schmelze erstarrt zu jeweils einer Schale, die dann von der jeweiligen Gießwalze in den Gießspalt gefördert wird. Im Gießspalt werden die Schalen gegeneinander gedrückt, so dass aus ihnen das gegossene Band geformt wird. Das auf diese Weise kontinuierlich aus dem Gießspalt austretende gegossene Band wird abgezogen, abgekühlt und der Weiterverarbeitung zugeleitet.The melt reaching the casting rolls from this melt pool solidifies to form a shell, which is then conveyed into the casting gap by the respective casting roll. In the casting gap, the shells are pressed against each other so that the cast strip is formed from them. The cast strip emerging continuously from the casting gap in this way is drawn off, cooled and sent for further processing.

Die mit der Metallschmelze in Kontakt kommende Mantelfläche der Gießwalzen unterliegt im praktischen Betrieb starken mechanischen und thermischen Belastungen. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei der zu vergießenden Metallschmelze um eine Stahllegierung handelt. Aus diesem Grunde werden zum Vergießen von Stahl eingesetzte Gießwalzen auf ihrer Mantelfläche in der Regel mit einer Beschichtung versehen, die eine höhere Härte besitzt als der übrige Werkstoff der Gießwalze.The outer surface of the casting rolls that comes into contact with the molten metal is subject to strong mechanical and thermal loads in practical operation. This is particularly true when the molten metal to be cast is a steel alloy. For this reason, casting rollers used for casting steel are usually provided on their outer surface with a coating that is harder than the rest of the material of the casting roller.

Es ist bekannt, dass die Mikrostruktur der freien, mit dem flüssigen Metall in Berührung kommenden Mantelfläche der Gießwalzen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des gegossenen Metallbands hat. So ist in der DE 600 03 861 T2 erläutert, dass sich nur mit Gießwalzen, die ausreichend raue Mantelflächen besitzen, rissfreie Bänder gießen lassen. Daher wird in dieser Veröffentlichung vorgeschlagen, die Rauheit der Gießwalze mittels Kugelstrahlen auf Ra = 10 - 40 µm einzustellen.It is known that the microstructure of the free outer surface of the casting rolls that comes into contact with the liquid metal has a significant influence on the quality of the cast metal strip. So is in the DE 600 03 861 T2 explains that crack-free strips can only be cast with casting rolls that have sufficiently rough outer surfaces. This publication therefore proposes setting the roughness of the casting roll to R a = 10-40 μm by means of shot peening.

Ebenso ist es bekannt, dass die Rauheit der mit der zu vergießenden Metallschmelze in Kontakt kommenden Mantelfläche der Gießwalze durch Sandstrahlen oder vergleichbare Verfahren gezielt eingestellt werden kann. Dabei können sowohl beschichtete als auch unbeschichtete Gießwalzen einer solchen Behandlung unterzogen werden. Jedoch ist der mit einer Beschichtung und zusätzlichen Oberflächenbehandlung verbundene Aufwand erheblich und verursacht hohe zusätzliche Kosten.It is also known that the roughness of the lateral surface of the casting roll coming into contact with the molten metal to be cast can be adjusted in a targeted manner by sandblasting or comparable processes. Both coated and uncoated casting rolls can be subjected to such a treatment. However, the effort associated with a coating and additional surface treatment is considerable and causes high additional costs.

Eine Alternative stellt das Beschichten von Gießwalzen durch thermische Spritzverfahren dar. Dabei wird Spritzgut mittels einer geeigneten Wärmequelle aufgeschmolzen und auf die zu beschichtende Gießwalzenmantelfläche gespritzt. Eine so beschichtete Gießwalze ist aus der DE 10 2007 003 548 B3 bekannt. Bei dieser Walze wird das thermische Spritzen derart ausgeführt, dass die Mantelfläche der fertig beschichteten Gießwalze eine Spitzenzahl RPc aufweist, die deutlich größer ist als die Spitzenzahl RPc, die in konventioneller Weise durch Kugel- oder Sandstrahlen erreicht wird. Infolgedessen soll das Gussgefüge des gegossenen Bandes verbessert und insbesondere die Rissbildung im Gussband verhindert werden können. Gleichzeitig soll durch die Spritzschicht eine Vergleichmäßigung der Wärmeabfuhr aus der von den Gießwalzen zu verarbeitenden Schmelze erreicht werden, durch die die thermische Belastung der Gießrollen reduziert ist.An alternative is the coating of casting rolls by thermal spraying processes. In this case, spray material is melted by means of a suitable heat source and sprayed onto the surface of the casting roll to be coated. A casting roll coated in this way is from the DE 10 2007 003 548 B3 known. In this roller, the thermal spraying is carried out in such a way that the outer surface of the finished coated casting roller has a number of peaks RPc which is significantly greater than the number of peaks RPc which is achieved in a conventional manner by shot blasting or sandblasting. As a result, the cast structure of the cast strip should be improved and, in particular, the formation of cracks in the cast strip should be prevented. At the same time, the spray layer is intended to equalize the heat dissipation from the melt to be processed by the casting rollers, which reduces the thermal load on the casting rollers.

Thermische Spritzverfahren bieten ferner den Vorteil, dass sich auch besonders harte Metalllegierungen mit hohen Schmelzpunkten auf die zu beschichtende Mantelfläche auftragen lassen. Ebenso ist es möglich, hinsichtlich ihrer Härte und Verschleißbeständigkeit optimal zusammengesetzte Metallpulver oder keramische Partikel auf die zu beschichtende Oberfläche aufzuspritzen. In der Praxis ergibt sich dabei jedoch das Problem, dass durch die härtesteigernden Partikel die Haftung der Beschichtung auf dem Walzenkörper beeinträchtig werden kann.Thermal spraying processes also offer the advantage that particularly hard metal alloys with high melting points can also be applied to the surface to be coated. It is also possible to spray metal powder or ceramic particles that are optimally composed in terms of their hardness and wear resistance onto the surface to be coated. In practice, however, the problem arises that the hardness-increasing particles can impair the adhesion of the coating to the roller body.

In der JP 05-195185 A wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, eine Gießwalze schichtweise durch thermisches Spritzen zu beschichten. Die für die Anbindung der Beschichtung an den Walzenkörper entscheidende, direkt auf dem Walzenkörper liegende Schicht der Beschichtung wird dabei ohne härtesteigernde Partikel aufgetragen, während die darauf folgenden aufgebrachten Schichten in Richtung der äußeren, an die Mantelfläche der Gießwalze angrenzenden Schicht schrittweise zunehmen. Auf diese Weise wird einerseits eine gute Anbindung der Beschichtung an den Walzenkörper und andererseits eine optimale Verschleißbeständigkeit erzielt. Allerdings besteht auch hier noch die Anforderung, im Bereich der Mantelfläche der Gießwalzen eine Rauheit einzustellen, die für die Vermeidung von Rissen im Gussband und anderen Gießfehlern ausreicht.In the JP 05-195185 A it is proposed to solve this problem to coat a casting roll in layers by thermal spraying. The layer of the coating, which is decisive for the connection of the coating to the roller body and which lies directly on the roller body, is applied without hardness-increasing particles, while the layers applied thereafter gradually increase in the direction of the outer layer adjoining the surface of the casting roller. In this way, on the one hand, a good connection between the coating and the roller body and, on the other hand, optimal wear resistance is achieved. However, there is still the requirement to set a roughness in the area of the outer surface of the casting rolls that is sufficient to avoid cracks in the cast strip and other casting defects.

Vor dem Hintergrund des Standes der Technik bestand daher die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gießwalze für eine Zweiwalzengießvorrichtung zum Gießen von metallischem Band aus einer Metallschmelze zu schaffen, die optimale Gebrauchseigenschaften besitzt und mit einfachen Mitteln kostengünstig hergestellt werden kann. Darüber hinaus sollte eine Zweiwalzengießanlage angegeben werden, die bei minimiertem Verschleiß optimale Gießergebnisse liefert.Against the background of the prior art, the object of the invention was therefore to create a casting roll for a two-roll casting device for casting metallic strip from a molten metal, which has optimal properties and can be manufactured inexpensively with simple means. In addition, a two-roll caster should be specified that delivers optimal casting results with minimal wear.

In Bezug auf die Gießwalze ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, dass eine solche Gießwalze die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.With regard to the casting roll, this object has been achieved in that such a casting roll has the features specified in claim 1.

In Bezug auf die Zweirollengießvorrichtung ist die voranstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst worden, dass mindestens eine der Gießwalzen einer solchen Vorrichtung in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist.With regard to the two-roller casting device, the above-mentioned object has been achieved in that at least one of the casting rollers of such a device is designed in the manner according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below, like the general inventive concept.

Eine erfindungsgemäße Gießwalze zum Gießen von metallischem Band aus einer Metallschmelze umfasst in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik einen Walzenkörper, auf dessen Umfangsfläche durch thermisches Spritzen eine Beschichtung aufgetragen ist, die eine Grundmatrix aus einem Beschichtungswerkstoff aufweist, der eine höhere Härte besitzt als der Walzenkörper, wobei mindestens eine an die Mantelfläche der Gießrolle angrenzende Schicht der Beschichtung härtesteigernde Partikel enthält.A casting roll according to the invention for casting metallic strip from a metal melt comprises, in accordance with the prior art explained at the beginning, a roll body, on the circumferential surface of which a coating is applied by thermal spraying, which has a base matrix of a coating material that has a higher hardness than the Roller body, at least one layer of the coating adjoining the outer surface of the casting roller containing hardness-increasing particles.

Erfindungsgemäß beträgt nun der Korndurchmesser des Spritzmaterials 100 - 250 µm und die in dem Spritzmaterial vorhandenen härtesteigernden Partikel weisen einen Korndurchmesser von ≤ 100 µm auf. Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei einer derart ausgewählten Korngröße des Spritzmaterials die geforderte Rauheit der Mantelfläche erreicht wird, die zwar größer ist als die Rauheitkonventioneller Beschichtungen von Gießwalzen, aber dennoch in einem definierten Bereich vorliegt, so dass sich die Rauheit des Gussbandes beim Gießwalzen mit einer erfindungsgemäßen Walze verringert bzw. im gewünschten Bereich liegt.According to the invention, the grain diameter of the spray material is 100-250 μm and the hardness-increasing particles present in the spray material have a grain diameter of ≤ 100 μm. This measure is based on the knowledge that with a grain size of the spray material selected in this way, the required roughness of the outer surface is achieved, which is greater than the roughness of conventional coatings on casting rolls, but is still in a defined range, so that the roughness of the cast strip is maintained reduced or in the desired range during casting with a roller according to the invention.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht dabei darin, dass alleine dadurch, dass härtesteigernde Partikel der erfindungsgemäß vorgegebenen Größe mindestens im an die Mantelfläche der Gießwalze angrenzenden Bereich der Beschichtung vorhanden sind, einerseits eine für das Ablösen des erstarrten Metalls ausreichende Rauheit der Gießwalzenmantelfläche gesichert ist und andererseits durch die erfindungsgemäße Einschränkung des Durchmessers des gespritzten Metalls zu hohe Rauheitsspitzen auf der Gießwalze vermieden werden. Im Ergebnis wird so ein Gussband von verbesserter Qualität erzielt, ohne dass dazu aufwändige Behandlungen der freien Mantelfläche der Gießwalze nach deren Beschichtung vorgenommen werden müssen. Insbesondere durch die Wahl des Korndurchmessers der härtesteigernden Partikel zwischen 5 - 60 µm, vorzugsweise zwischen 20 - 40 µm, kann die Verschleißfestigkeit gegenüber konventionellen Gießrollen erhöht werden. Eine optimale Oberflächenbeschaffenheit lässt sich dann einstellen, wenn der Korndurchmesser des Spritzmaterials mindestens 160 µm, vorzugsweise mindestens 180 µm, beträgt.The particular advantage of the invention is that the fact that hardness-increasing particles of the size specified according to the invention are present at least in the area of the coating adjacent to the surface of the casting roll ensures on the one hand a roughness of the casting roll surface that is sufficient to detach the solidified metal and on the other hand the inventive restriction of the diameter of the sprayed metal avoids excessive roughness peaks on the casting roll. As a result, a cast strip of improved quality is achieved without the need for complex treatments of the free outer surface of the casting roll after it has been coated. In particular, by choosing the grain diameter of the hardness-increasing particles between 5 and 60 µm, preferably between 20 and 40 µm, the wear resistance can be increased compared to conventional casting rollers. An optimal surface quality can be set when the grain diameter of the spray material is at least 160 µm, preferably at least 180 µm.

Bei den erfindungsgemäß in die Beschichtung eingebrachten härtesteigernden Partikeln kann es sich um Oxide, Karbide und Nitride handeln. So können als härtesteigernde Partikel beispielsweise Keramikpartikel in der erfindungsgemäß beschaffenen Beschichtung vorhanden sein. Geeignete Keramikwerkstoffe weisen typischerweise einen hohen Anteil an hochschmelzenden, sehr harten Carbiden auf. Bei den in erfindungsgemäßer Weise in die Beschichtung der Gießwalze eingebrachten Partikeln kann es sich um Carbide einer einzigen Sorte, z. B. Chromkarbid, oder Carbide unterschiedlicher Elemente, wie W, Ti, Ta, B oder Nb handeln. Selbstverständlich können die härtesteigernden Partikel auch aus der Gruppe der Nitride und Oxide gewählt worden. In dieser Hinsicht geeignet sind beispielsweise Partikel aus Tonerde oder desgleichen. Tonerde mit dem Vorteil einer relativ zu anderen Keramiken hohen Wärmeleitfähigkeit wirkt sich nicht negativ auf den Wärmefluss aus.The hardness-increasing particles introduced into the coating according to the invention can be oxides, carbides and nitrides. For example, ceramic particles can be present as hardness-increasing particles in the coating provided according to the invention. Suitable ceramic materials typically have a high proportion of high-melting, very hard carbides. The particles introduced into the coating of the casting roll in the manner according to the invention can be carbides of a single type, e.g. B. chromium carbide, or carbides of different elements, such as W, Ti, Ta, B or Nb act. Of course, the hardness-increasing particles can also be selected from the group of nitrides and oxides. In this regard, for example, particles of clay or the like are suitable. Alumina, which has the advantage of having a high thermal conductivity compared to other ceramics, does not have a negative effect on the heat flow.

Um trotz hoher Gehalte an härtesteigernden Partikeln eine gute Haftung der Beschichtung auf dem Walzenkörper zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß die durch thermisches Spritzen aufgebrachte Beschichtung der erfindungsgemäßen Gießwalze schichtweise aufgebaut werden. Dabei wird im ersten Schritt eine erste Schicht auf den Walzenkörper aufgebracht, die gar keine oder allenfalls nur geringe Gehalte an härtesteigernden Partikeln besitzt. Diese Schicht wirkt als Haftvermittler, wobei diese Wirkung insbesondere dann eintritt, wenn die auf dem Walzenkörper liegende Haftvermittlerschicht der Beschichtung gar keine keramischen Partikel enthält. Abhängig von der Anzahl der für die Beschichtung vorgesehenen Schichten wird anschließend in ein oder mehr Arbeitsgängen der Keramikanteil der jeweils aufgebrachten Schicht erhöht und erreicht schließlich beim letzten Spritzgang, bei dem die an die Mantelfläche der Gießwalze angrenzende äußere Schicht aufgetragen wird, ihren Höchststand. Hierbei kann der Keramikanteil auf bis zu 100 Vol.-%, insbesondere 50 Vol.-%, gesteigert werden. Im Ergebnis wird auf diesem Wege eine Gießwalze erhalten, bei der die Beschichtung zwei oder mehr Schichten umfasst, wobei die Schichten, die in Richtung des Walzenkörpers gesehen unter der an die Mantelfläche der Gießrolle angrenzenden äußeren Schicht der Beschichtung liegen, einen Gehalt an härtesteigernden Partikeln aufweisen, der höchstens gleich dem Gehalt an härtesteigernden Partikeln ist, den die äußere Schicht aufweist. Auf diese Weise wird einerseits eine ausreichende Haftung der Spritzschicht mit den Rollen und andererseits ein hoher Keramikanteil an der im praktischen Einsatz mit dem flüssigen Metall in Kontakt kommenden Mantelfläche erreicht.In order to ensure good adhesion of the coating to the roller body despite a high content of hardness-increasing particles, the coating applied by thermal spraying to the casting roller according to the invention can be built up in layers according to the invention. In the first step, a first layer is applied to the roller body, which has no or at most only low contents of hardness-increasing particles. This layer acts as an adhesion promoter, this effect occurring in particular when the adhesion promoter layer of the coating on the roller body does not contain any ceramic particles. Depending on the number of layers provided for the coating, the ceramic content of the applied layer is then increased in one or more work steps and finally reaches its maximum in the last spray pass, in which the outer layer adjacent to the surface of the casting roller is applied. The ceramic content can be increased to up to 100% by volume, in particular 50% by volume. As a result, a casting roll becomes in this way obtained, in which the coating comprises two or more layers, the layers which, viewed in the direction of the roller body, lie under the outer layer of the coating adjoining the outer surface of the casting roller, have a content of hardness-increasing particles that is at most equal to the content of hardness-increasing particles Particles that the outer layer has. In this way, on the one hand, sufficient adhesion of the sprayed layer to the rollers and, on the other hand, a high proportion of ceramic on the jacket surface that comes into contact with the liquid metal in practical use is achieved.

Bei der in der voranstehend erläuterten Weise in Schichten bzw. in mehreren Arbeitsgängen aufgebrachten Beschichtung können einzelne Schichten gleiche Gehalte an härtesteigernden Partikeln aufweisen. Eine im Hinblick auf die Haftung der Beschichtung am Walzenkörper besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht jedoch darin, dass ein quasi kontinuierlicher Gradient der Gehalte an härtesteigernden Partikeln in der Beschichtung ausgebildet wird. Hierzu kann der Gehalt an härtesteigernden Partikeln pro Schicht der Beschichtung ausgehend von der am Walzenkörper anliegenden Schicht in Richtung der äußeren Schicht der Beschichtung zunehmen. In diesem Fall weist von zwei aneinander liegenden Schichten der Beschichtung die jeweils näher zum Walzenkörper angeordnete Schicht einen geringeren Gehalt an härtesteigernder Partikel auf als die jeweils näher zur Mantelfläche der Gießwalze angeordnete Schicht. Auch ist es denkbar, beim thermischen Spritzen den Gehalt des Spritzmaterials an keramischen Partikeln kontinuierlich zu steigern, so dass ausgehend von der auf dem Walzenkörper aufliegenden, allenfalls eine minimale Menge an härtesteigernden Partikeln aufweisenden Haftschicht der Gehalt härtesteigernder Partikel bis zur äußeren, an die Mantelfläche der Gießwalze angrenzenden Schicht sprungfrei ansteigt.In the case of the coating applied in layers or in several work steps in the manner explained above, individual layers can have the same contents of hardness-increasing particles. A particularly advantageous embodiment of the invention with regard to the adhesion of the coating to the roller body, however, consists in the fact that a quasi-continuous gradient of the contents of hardness-increasing particles is formed in the coating. For this purpose, the content of hardness-increasing particles per layer of the coating can increase starting from the layer resting on the roller body in the direction of the outer layer of the coating. In this case, of two adjacent layers of the coating, the layer arranged closer to the roller body has a lower content of hardness-increasing particles than the layer arranged closer to the lateral surface of the casting roller. It is also conceivable to continuously increase the content of ceramic particles in the spray material during thermal spraying, so that, starting from the adhesive layer resting on the roller body, which has at most a minimal amount of hardness-increasing particles, the content of hardness-increasing particles up to the outer surface of the The layer adjacent to the casting roll rises without a jump.

Als Werkstoff für die Grundmatrix der erfindungsgemäßen Beschichtung haben sich Nickel-, Chrom-Nickel-, Eisen-Basis-Legierungen oder vergleichbare Legierungen bewährt, die eine gute Verschleißbeständigkeit aufweisen. Ebenso kann die Beschichtungsmatrix jedoch auch aus Co oder Cr gebildet sein.Nickel, chromium-nickel, iron-based alloys or comparable alloys which have good wear resistance have proven useful as the material for the basic matrix of the coating according to the invention. However, the coating matrix can also be formed from Co or Cr.

Mit einer erfindungsgemäßen Gießwalze lassen sich dann besonders gute Gießergebnisse erzielen, wenn die freie Oberfläche der Beschichtung eine Rauheit Ra von 10 - 40 µm, insbesondere eine Rauheit Ra von 20 - 40 µm, aufweist.With a casting roller according to the invention, particularly good casting results can be achieved if the free surface of the coating has a roughness Ra of 10-40 μm, in particular a roughness Ra of 20-40 μm.

Ebenfalls günstig im Hinblick auf die zu erzielenden Gießergebnisse ist eine gemittelte Rautiefe Rz der freien Oberfläche der Gießwalze von 30 - 150 µm, wobei die Werte für die Kurtosis >3 und die Schiefe >0 betragen ( DIN EN ISO 4287 , ASME B46.1).An average roughness depth Rz of the free surface of the casting roll of 30 - 150 µm is also favorable with regard to the casting results to be achieved, with the values for the kurtosis> 3 and the skewness> 0 ( DIN EN ISO 4287 , ASME B46.1).

Um die erforderliche Maßhaltigkeit einer durch thermisches Spritzen beschichteten Gießwalze der in Rede stehenden Art zu gewährleisten, hat es sich als günstig erwiesen, die Dicke der Beschichtung auf 100 - 250 µm zu beschränken. Insbesondere ist eine hohe Maßhaltigkeit der Gießwalze mit einer Beschichtungsdicke von 150 - 200 µm zu erzielen.In order to ensure the required dimensional accuracy of a casting roll of the type in question coated by thermal spraying, it has proven to be advantageous to limit the thickness of the coating to 100-250 μm. In particular, a high dimensional accuracy of the casting roll can be achieved with a coating thickness of 150-200 µm.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Zweiwalzengießvorrichtung in einer seitlichen, schematischen und nicht maßstabsgerechten Ansicht;
  • 2 eine Gießwalze in schematischer, nicht maßstabsgerechter stirnseitiger Ansicht;
  • 3 ein Diagramm, in dem die bei einer mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung versehenen Gießwalze erzielte Verschleißrate VZe in µm als gestrichelte Linie und die bei einer mit einer konventionellen, keine härtesteigernden Partikel enthaltenden Beschichtung versehenen Gießwalze erzielte Verschleißrate VZk als durchgezogene Linie über die Arbeitszyklen n der Gießwalze aufgetragen sind.
The invention is explained in more detail below with reference to a drawing showing an exemplary embodiment. Show it:
  • 1 a two-roll casting device in a side, schematic and not to scale view;
  • 2 a casting roll in a schematic front view, not to scale;
  • 3 a diagram in which the wear rate V Ze achieved in a casting roll provided with a coating according to the invention as a dashed line and the wear rate V Zk achieved in a casting roll provided with a conventional coating containing no hardness-increasing particles as a solid line over the work cycles n der Casting roller are applied.

Die Vorrichtung 1 zum Vergießen einer Metallschmelze, vorzugsweise einer Stahlschmelze S, zu einem gegossenen Stahlband B umfasst zwei achsparallel zueinander angeordnete und gegenläufig zueinander rotierende Gießwalzen 2,3, welche die Längsseiten eines zwischen ihnen ausgebildeten Gießspaltes 4 und des darüber angeordneten Schmelzensumpfs 5 begrenzen, in den die Stahlschmelze S gegeben wird. Die beiden Schmalseiten des Gießspalts 4 und des Schmelzensumpfs 5 sind jeweils durch Seitenabdichtungen 6 abgedichtet. Während des Gießens werden die Gießwalzen 2,3 kontinuierlich durch einen Kühlwasserstrom gekühlt.The device 1 for casting a molten metal, preferably a molten steel S. , to a cast steel band B. comprises two casting rolls arranged axially parallel to one another and rotating in opposite directions 2 , 3 which are the long sides of a casting gap formed between them 4th and the melt sump arranged above it 5 limit in which the molten steel S. is given. The two narrow sides of the casting gap 4th and the melt swamp 5 are each through side seals 6th sealed. During casting, the casting rolls are 2 , 3 continuously cooled by a flow of cooling water.

Das aus dem Gießspalt 4 abgezogene gegossene Stahlband B wird über einen Förderweg 7 zu einem Warmwalzgerüst 8 transportiert, in dem es kontinuierlich zu einem Warmband mit bestimmter Enddicke warmgewalzt wird. Der Förderweg 7 weist dabei einen ausgehend von dem Gießspalt 4 im Wesentlichen vertikal verlaufenden ersten Abschnitt auf, der anschließend in einem Bogen in einen zum Warmwalzgerüst 8 führenden, im Wesentlichen horizontal verlaufenden zweiten Abschnitt übergeht.That from the pouring gap 4th peeled cast steel band B. is via a conveyor 7th to a hot rolling stand 8th transported, in which it is continuously hot-rolled to a hot strip with a certain final thickness. The conveyor route 7th has a starting point from the casting gap 4th substantially vertically extending first section, which is then in an arc in a to the hot rolling stand 8th leading, essentially horizontally extending second section passes.

Die Gießwalzen 2,3, von denen in 2 exemplarisch die Gießwalze 2 dargestellt ist, weisen jeweils einen Walzenkörper 9 auf, bei dem mindestens die äußere Umfangsfläche 10 aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist.The casting rolls 2 , 3 , of which in 2 exemplarily the casting roll 2 is shown, each have a roller body 9 on, in which at least the outer peripheral surface 10 is formed from a copper material.

Auf die Umfangsfläche 10 des Walzenkörpers 9 ist durch thermisches Spritzen eine Beschichtung 11 aufgebracht, die aus mehreren aufeinander liegenden Schichten 11a, 11b, 11c besteht. Die Grundmatrix der Schichten 11a-11c der Beschichtung 11 besteht beispielsweise aus einer Fe-Nb-Legierung.On the peripheral surface 10 of the roller body 9 is a coating by thermal spraying 11 applied, consisting of several superimposed layers 11a , 11b , 11c consists. The basic matrix of the layers 11a-11c the coating 11 consists for example of an Fe-Nb alloy.

Die unmittelbar auf dem Walzenkörper 9 aufliegende, als Haftvermittler dienende Schicht 11a besteht ausschließlich aus dem FeNb-Werkstoff der Grundmatrix, der eine optimale Haftung auf der Umfangsfläche 10 des Walzenkörpers 9 besitzt.The directly on the roller body 9 overlying layer serving as an adhesion promoter 11a consists exclusively of the FeNb material of the basic matrix, which ensures optimal adhesion to the peripheral surface 10 of the roller body 9 owns.

Beim thermischen Spritzen der auf der HaftvermittlerSchicht 11a liegenden mittleren Schicht 11b sind dagegen zur Steigerung der Härte dieser Schicht 11b in den Spritzstrahl Toneredepartikel gegeben worden. Die zugegebene Menge und Verteilung der Tonerdepartikel ist dabei so eingestellt worden, dass in der Schicht 11b bis zu 25 Vol.-% Tonerdepartikel vorhanden sind.During thermal spraying on the adhesion promoter layer 11a lying middle layer 11b are against it to increase the hardness of this layer 11b toner particles have been added to the spray jet. The amount and distribution of the alumina particles added has been set so that in the layer 11b up to 25% by volume of alumina particles are present.

Beim thermischen Spritzen der auf der mittleren Schicht 11b liegenden äußeren Schicht 11c ist die Menge der in den Spritzstrahl gegebenen Toneredepartikel so weit erhöht worden, dass in der an die mit der Stahlschmelze S in Berührung kommenden Mantelfläche 12 der Gießwalze angrenzenden äußeren Schicht 11c der Beschichtung 11 bis zu 50 Vol.-% Tonerdepartikel vorhanden sind.When thermal spraying, the one on the middle layer 11b lying outer layer 11c the amount of toner particles given into the spray jet has been increased to such an extent that in those with the molten steel S. coming into contact jacket surface 12 the outer layer adjacent to the casting roll 11c the coating 11 up to 50% by volume of alumina particles are present.

Die durchschnittliche Korngröße der der mittleren und der äußeren Schicht 11b,11c zugegebenen härtesteigernden Partikel, vorzugsweise Tonerdepartikel, lag im Bereich von 20 - 40 µm.The average grain size of the middle and outer layers 11b , 11c added hardness-increasing particles, preferably alumina particles, was in the range of 20-40 μm.

Für die Mantelfläche 12 der Gießwalzen 2,3 ergaben sich eine Rauheit Ra von 20 - 40 µm und eine Rauheitsprofilhöhe Rz von 30 - 150 µm (jeweils gemäß DIN 4287-1998 bestimmt).For the outer surface 12 the casting rolls 2 , 3 The result was a roughness Ra of 20-40 µm and a roughness profile height Rz of 30-150 µm (each determined in accordance with DIN 4287-1998).

Vergleichsuntersuchungen ergaben, dass, wie in 3 dargestellt, die erfindungsgemäße Beschichtung 11 bei optimierter Haftung auf dem Walzenkörper 9 eine deutlich bessere Verschleißrate VZe besitzt als eine konventionelle Beschichtung, die keine in erfindungsgemäßer Weise verteilte hartesteigernde Partikel enthält (VZ als Funktion der Arbeitszyklen der Gießwalze; n = Anzahl der Umdrehungen der Gießwalze).Comparative studies showed that, as in 3 shown, the coating according to the invention 11 with optimized adhesion to the roller body 9 has a significantly better wear rate V Ze than a conventional coating which does not contain any hard-increasing particles distributed according to the invention (V Z as a function of the work cycles of the casting roll; n = number of revolutions of the casting roll).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtung zum Vergießen einer Stahlschmelze S zu einem gegossenen Stahlband BDevice for casting molten steel S. to a cast steel band B
2,32.3
GießwalzenCasting rolls
44th
GießspaltPouring gap
55
SchmelzensumpfMelt swamp
66
SeitenabdichtungenSide seals
77th
FörderwegConveying path
88th
WarmwalzgerüstHot rolling mill
99
WalzenkörperRoller body
1010
Umfangsfläche des Walzenkörpers 9 Peripheral surface of the roller body 9
1111
BeschichtungCoating
11a-11c11a-11c
Schichten der Beschichtung 11 Layers of the coating 11
1212th
Mantelfläche Outer surface
SS.
StahlschmelzeMolten steel
BB.
StahlbandSteel belt

Claims (10)

Gießwalze zum Gießen von metallischem Band (B) aus einer Metallschmelze (S) mit einem Walzenkörper (9), auf dessen Umfangsfläche (10) durch thermisches Spritzen eine Beschichtung (11) aufgetragen ist, die eine Grundmatrix aus einem Beschichtungswerkstoff aufweist, der eine höhere Härte besitzt als der Walzenkörper (9), wobei mindestens eine an die Mantelfläche (12) der Gießrolle (2,3) angrenzende Schicht (11c) der Beschichtung härtesteigernde Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Korndurchmesser des Spritzmaterials, aus dem die Beschichtung gespritzt ist, 100 - 250 µm beträgt und die in dem Spritzmaterial vorhandenen härtesteigernden Partikel einen Korndurchmesser von ≤ 100 µm aufweisen.Casting roller for casting metallic strip (B) from a molten metal (S) with a roller body (9), on the circumferential surface (10) of which a coating (11) is applied by thermal spraying, which has a basic matrix of a coating material that is higher Has hardness than the roller body (9), at least one layer (11c) of the coating adjoining the outer surface (12) of the casting roller (2,3) contains hardness-increasing particles, characterized in that the grain diameter of the spray material from which the coating is sprayed is 100-250 µm and the hardness-increasing particles present in the spray material have a grain diameter of ≤ 100 µm. Gießwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korndurchmesser der härtesteigernden Partikel 5 - 60 µm beträgt.Casting roll after Claim 1 , characterized in that the grain diameter of the hardness- increasing particles is 5 - 60 µm. Gießwalze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korndurchmesser des Spritzmaterials mindestens 160 µm beträgt.Casting roll after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the grain diameter of the spray material is at least 160 µm. Gießwalze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die härtesteigernden Partikel aus Keramik bestehen.Casting roll according to one of the preceding claims, characterized in that the hardness- increasing particles consist of ceramic. Gießwalze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (11) zwei oder mehr Schichten (11a-11c) umfasst, und dass die Schichten (11a-11b), die in Richtung des Walzenkörpers (9) gesehen unter der an die Mantelfläche (12) der Gießrolle (2,3) angrenzenden äußeren Schicht (11c) liegen, einen Gehalt an härtesteigernden Partikeln aufweisen, der höchstens gleich dem Gehalt an härtesteigernden Partikeln ist, den die äußere Schicht (11c) besitzt.Casting roll according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (11) comprises two or more layers (11a-11c), and that the layers (11a-11b), seen in the direction of the roll body (9) below the to the The outer layer (11c) adjoining the outer layer (12) of the casting roll (2,3) have a content of hardness-increasing particles which is at most equal to the content of hardness-increasing particles that the outer layer (11c) has. Gießwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an härtesteigernden Partikeln pro Schicht (11a-11c) der Beschichtung (11) ausgehend von der am Walzenkörper (9) anliegenden Schicht (11a) in Richtung der äußeren Schicht (11c) der Beschichtung (11) zunimmt.Casting roll after Claim 5 , characterized in that the content of hardness-increasing particles per layer (11a-11c) of the coating (11) increases starting from the layer (11a) adjacent to the roller body (9) in the direction of the outer layer (11c) of the coating (11). Gießwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei aneinander liegenden Schichten (11a, 11b; 11b, 11c) der Beschichtung (11) die jeweils näher zum Walzenkörper (9) angeordnete Schicht (11a; 11b) einen geringeren Gehalt an härtesteigernden Partikeln aufweist als die jeweils näher zur Mantelfläche (12) der Gießwalze (2,3) angeordnete Schicht (11b; 11c).Casting roll after Claim 6 , characterized in that of two adjacent layers (11a, 11b; 11b, 11c) of the coating (11), the layer (11a; 11b) arranged closer to the roller body (9) has a lower content of hardness-increasing particles than the closer layer (11b; 11c) arranged on the lateral surface (12) of the casting roll (2,3). Gießwalze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Mantelfläche (12) der Gießwalze (2,3) angrenzende Schicht (11c) bis zu 100 Vol.-% härtesteigernde Partikel enthält.Casting roll according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (11c) adjoining the outer surface (12) of the casting roll (2,3) contains up to 100% by volume of hardness-increasing particles. Gießwalze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das s die Grundmatrix der Beschichtung (11) durch eine CrNi- und/oder Eisen-Basis-Legierung gebildet ist.Casting roll according to one of the preceding claims, characterized in that the basic matrix of the coating (11) is formed by a CrNi and / or iron-based alloy. Zweiwalzengießvorrichtung zum Gießen von gegossenem Band (B) aus einer Metallschmelze (S) mit zwei achsparallel angeordneten und gegenläufig zueinander rotierenden Gießwalzen (2,3), die zwischen sich einen Gießspalt (4) begrenzen, durch den das gegossene Band (B) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießwalzen (2,3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sind.Two-roll casting device for casting cast strip (B) from a molten metal (S) with two casting rolls (2,3) arranged axially parallel and rotating in opposite directions, which delimit a casting gap (4) between them through which the cast strip (B) emerges, characterized in that the casting rolls (2,3) according to one of the Claims 1 to 9 are trained.
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