DE19536820A1 - Method and appts. for improving the surface of cast aluminium strip - Google Patents
Method and appts. for improving the surface of cast aluminium stripInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Oberfläche von in Bandgießanlagen hergestellten Bändern aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, vorzugsweise in Linie mit und vor einem die Dicke der Bänder reduzierenden Walzwerk.The invention relates to a method and an apparatus for improving the Surface of strips made of aluminum or in strip casting plants Aluminum alloys, preferably in line with and in front of the thickness of the strips reducing rolling mill.
Beim Walzen von Aluminium-Gießprodukten in Gestalt von Barren- oder Gießbändern ist die Struktur der Gießproduktoberfläche ein bislang unzureichend gelöstes Problem. Beim Gießprozeß tritt aufgrund der zu unterschiedlichen Zeiten erfolgenden Abkühlung eine Konzentration von Legierungselementen in der Oberfläche auf, die noch durch Einbindung von Restbeständen des in der Kokille verwendeten Gießpulvers verstärkt wird. Die so entstandene Oberflächenschicht hat ein deutlich anders Umformverhalten als das Grundmaterial und ist normalerweise wesentlich unelastischer. Das führt zu Absprengungen von Partikeln bei der ersten Umformung, die dabei durch die Walzen des Walzwerkes in die Materialoberfläche eingedrückt und eingewalzt werden und somit die Oberflächenstruktur des Bandes erheblich negativ beeinträchtigen.When rolling aluminum cast products in the form of ingot or casting strips the structure of the cast product surface is a problem that has so far been insufficiently solved. The casting process occurs due to the cooling taking place at different times a concentration of alloying elements in the surface that is still due to Incorporation of residual stocks of the mold powder used in the mold is reinforced becomes. The resulting surface layer has a significantly different forming behavior than the base material and is usually much less elastic. That leads to Particles are blasted off during the first forming process, which is caused by the rollers of the rolling mill are pressed and rolled into the material surface and thus significantly impair the surface structure of the tape.
Um dies zu verhindern ist es bekannt und üblich, die Oberfläche von Gießbarren vor dem Umformprozeß mittels Fräsmaschinen soweit abzuarbeiten, bis eine einheitliche Struktur und glatte Oberfläche erhalten wird. Ahnliche Prozesse sind auch bei Gießbändern bekannt, deren Oberfläche mittels Walzenfräsern abgetragen wird. Besonders beim Oberflächenfräsen von Gießbändern ist jedoch der Nachteil zu verzeichnen, daß die abzutragende Schicht im Vergleich zur relativ geringen Banddicke der Bänder einen hohen prozentualen Verlustanteil ausmacht, durch den der Produktionsdurchsatz und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage erheblich vermindert werden. Das wiederum führt zu einer beträchtlichen Kostensteigerung bei der Herstellung des Bandes.In order to prevent this, it is known and customary to pre-coat the surface of casting bars to complete the forming process using milling machines until a uniform one Structure and smooth surface is obtained. Similar processes are also involved Casting belts are known, the surface of which is removed by means of milling cutters. However, the disadvantage is particularly great when surface milling casting belts record that the layer to be removed compared to the relatively small Tape thickness of the tapes accounts for a high percentage loss through which the production throughput and thus the cost-effectiveness of the system considerably can be reduced. This in turn leads to a considerable increase in costs the production of the tape.
Bemühungen, die abzutragende Schichtdicke zu verringern waren bisher nicht erfolgreich, da mit Rücksicht auf Unplanheiten der Bandquerschnitte eine größere Schichtdicke abgetragen werden muß, als aus technologischen Gründen eigentlich erforderlich wäre. Hierzu kommt, daß bei sehr dünnen Oberflächenschichten keine richtige Spanbildung auftritt und die Fräser sich häufig zusetzen. Schließlich treten durch die notwendigen Führungsrollen in den Fräseinrichtungen Wärmeverluste im Band auf, die den Walzvorgang nachteilig beeinflussen.Efforts to reduce the layer thickness to be removed have not yet been made successful, because of the unevenness of the belt cross-sections a larger one Layer thickness must be removed than actually for technological reasons would be required. In addition, there is none with very thin surface layers correct chip formation occurs and the milling cutters clog frequently. Finally kick due to the necessary guide roles in the milling devices, heat losses in the Strip that adversely affect the rolling process.
Ausgehend von den geschilderten Problemen und Nachteilen des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Oberflächen von in Bandgießanlagen hergestellten Bändern aus Aluminium und Aluminiumlegierungen zu schaffen, mit dem bzw. der auch geringe Oberflächenschichten wirtschaftlich entfernt werden können, ohne daß die beschriebenen Nachteile auftreten.Based on the described problems and disadvantages of the prior art is the object of the present invention, a method and a Device for improving the surfaces of strip casting machines To create strips of aluminum and aluminum alloys with the or even small surface layers can be removed economically without the disadvantages described occur.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Aufbrechen der Bandoberflächenschicht das Gießband nach Erstarrung seines Querschnittes aus seiner Längsachse heraus mehrfachen Wechselbiegungen in beiden Richtungen unterworfen wird, wodurch die Oberflächenschicht aufgebrochen und durch anschließendes Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht die Oberfläche geglättet wird. Durch mechanische Einwirkungen auf die Oberflächenschicht des Gießbandes mittels der vorgeschlagenen Biegevorgänge mit Wirkrichtungsumkehr wird die spröde Oberflächenschicht beidseitig des Bandes aufgebrochen und anschließend durch abrasive Mittel abgetragen.To achieve the object, an inventive method is proposed that characterized in that to break up the band surface layer Casting belt after solidification of its cross section out of its longitudinal axis is subjected to multiple alternate bends in both directions, thereby the Surface layer broken up and by subsequent removal of the broken surface layer the surface is smoothed. By mechanical Actions on the surface layer of the casting belt by means of the proposed Bending processes with reversal of the direction of action becomes the brittle surface layer on both sides of the tape broken and then removed by abrasive means.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das erstarrte Gießband nach Verlassen der Gießanlage mehrfach umgelenkt um zueinander versetzte, gegenüber dem Gießband anstellbare Knickrollen geführt wird, denen Einrichtungen zum mechanischen oder hydromechanischen Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht nachgeordnet sind. Dieser erfindungsgemäße Vorgang kann ohne Temperaturverlust im Band stattfinden, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen ist, die Knickrollen auf Bandtemperatur aufzuheizen. Dieses Aufheizen kann durch Induktions- oder Gasfeuereinrichtungen erfolgen.A device for performing the method is characterized in that the solidified casting belt was deflected several times after leaving the casting plant offset kink rollers which can be adjusted relative to the casting belt, those devices for mechanical or hydromechanical removal of the broken surface layer are subordinate. This invention Process can take place without loss of temperature in the band if after another Proposal of the invention is provided, the kink rolls to strip temperature to heat up. This heating can be done by induction or gas fire devices respectively.
Die Einrichtungen zum Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht des Gießbandes können als abrasiv wirkende rotierende Bürsten ausgebildet sein, deren Rotationsgeschwindigkeit und/oder Höheneinstellung zur Bandoberfläche einstellbar ist. Die Bürsten können vorzugsweise gegenläufig zur Bandrichtung rotieren und die aufgebrochene Oberflächenschicht mechanisch abtragen.The devices for removing the broken surface layer of the Casting belt can be designed as abrasive rotating brushes, the Rotation speed and / or height adjustment to the belt surface adjustable is. The brushes can preferably rotate in the opposite direction to the belt direction and the Remove the broken surface layer mechanically.
In einer Alternative ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einrichtungen zum Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht des Gießbandes mit Heißwasser oder Heißdampf beaufschlagte regelbare Hochdruckdüsen sind, mit denen das gelöste Material von der Oberfläche des Bandes ebenfalls wirtschaftlich abtragbar ist. Durch die Verwendung von vorgeheizten Medien kann der Wärmeverlust im Band unterdrückt werden.In an alternative it is provided according to the invention that the devices for Remove the broken surface layer of the casting belt with hot water or superheated steam controlled variable high pressure nozzles with which the loosened Material from the surface of the belt is also economically removable. By Using preheated media can reduce heat loss in the belt be suppressed.
In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine automastische Regeleinrichtung zur Einstellung der abzutragenden Oberflächenschicht vorgesehen, in der die Gießbanddicke, die Materialkonstanten für das Gießband und die Bandlaufgeschwindigkeit als gegebene Größen abgelegt sind und in der in Abhängigkeit von der gemessenen Oberflächengüte Signale für die Eintauchtiefe der Knickrollen und/oder die Rotationsgeschwindigkeit der Bürsten bzw. den Druck des Hochdruckmediums gebildet und zur Verwertung an die entsprechenden Antriebe oder Ventile weitergeleitet werden.In a favorable embodiment of the invention is an automastic Control device provided for setting the surface layer to be removed, in which the casting belt thickness, the material constants for the casting belt and the Tape running speed are stored as given sizes and in the in Dependence on the measured surface quality signals for the immersion depth of the Kink rolls and / or the speed of rotation of the brushes or the pressure of the High pressure medium formed and for recycling to the appropriate drives or Valves are forwarded.
Schließlich ist in einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Knickrollen und die Einrichtungen zum Abtragen der Oberflächenschicht in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, in dem das Material der abgetragenen Oberflächenschicht auffangbar und zur Wiederverwendung dem Schmelzprozeß für das Gießband zuführbar ist.Finally, it is provided in a favorable development of the invention that the Kink rollers and the devices for removing the surface layer in one closed housing are arranged in which the material of the removed Surface layer can be collected and reused for the melting process the casting belt can be fed.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren bieten gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine Reihe von Vorteile. So ist zunächst die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens hervorzuheben, weil das von der Bandoberfläche abgetragene Material nur gering ist und der tatsächlich abzutragenden Schichtdicke entspricht. Damit sind die Materialverluste, wie sie beim Stand der Technik durch zu dicke abgetragene Schichten zu verzeichnen waren, wesentlich verringert, so daß die Produktivität der Anlage deutlich gesteigert wird. Die Abkühlung des Gießbandes in den Einrichtungen zum Abtragen der Oberfläche, die beim Stand der Technik zwangsläufig eintrat, wird weitgehend verhindert; die Qualität der Bandoberfläche entspricht den für den Walzprozeß erforderlichen Qualitäten. Die gesamte Einrichtung ist konstruktiv einfach und wirkungsvoll und durch die Wiederverwertung der abgetragenen Oberflächenmaterialien kann die Wirtschaftlichkeit der Anlage weiter gesteigert werden.The device according to the invention and the method offer compared to known prior art a number of advantages. That's how it is initially To emphasize economy of the process because of the strip surface removed material is only slight and the actual layer thickness to be removed corresponds. This means the material losses caused by the prior art thick worn layers were recorded, significantly reduced, so that the Plant productivity is increased significantly. The cooling of the casting belt in the devices for removing the surface, which in the prior art inevitably occurred, is largely prevented; the quality of the belt surface corresponds to the qualities required for the rolling process. The entire facility is structurally simple and effective and by recycling the Removed surface materials can further increase the efficiency of the system be increased.
Mit Hilfe der vorgeschlagenen Regeleinrichtung ist eine Automatisierung der Anlage möglich, wobei eine Optimierung des Prozesses in Abhängigkeit von der verwendeten Regeleinrichtung vorgenommen werden kann.Automation of the system is possible with the help of the proposed control device possible, with an optimization of the process depending on the used Control device can be made.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described below. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anlage mit abrasiven Bürsten und Fig. 1 is a schematic side view of the system according to the invention with abrasive brushes and
Fig. 2 eine Alternative mit Hochdruckdüsen. Fig. 2 shows an alternative with high pressure nozzles.
In Fig. 1 ist mit 1 grob schematisch das aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen bestehende Gießbad einer Gießanlage zur Herstellung von Aluminium-Gießband bezeichnet, das in der Horizontalkokille 2 erstellt wird. Nach Erstarrung des Gießbandes 3 wird dieses zum Aufbrechen der Bandoberfläche mehrfachen Wechselbiegungen zwischen den Knickrollen 4 unterworfen, die - wie die Doppelpfeile angeben - in ihrer Eintauchtiefe verstellbar sind. Im Anschluß daran wird das Band zwischen mit einstellbarer Rotationsgeschwindigkeit gegenläufig zur Banddurchlaufrichtung rotierenden Bürsten 6 hindurchgeführt, die ebenfalls - wie die Doppelpfeile angeben - in ihrer Höhenlage zum Band einstellbar sind. Das zwischen den Knickrollen 4 wechselgebogene Gießband 3 hat seine spröden Oberflächenschichten infolge der Wechselbiegung aufgebrochen und angelöst, so daß die Bürsten 6 in der Einrichtung 5 zum Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht letztere abbürsten können. Daß Gießband 3 kann nun mit sauberer und glatter Bandoberfläche in das Walzwerk 6 einlaufen und dort reduzierend gewalzt werden.In Fig. 1, 1 roughly schematically denotes the casting bath consisting of aluminum or aluminum alloys of a casting installation for producing aluminum casting belt, which is created in the horizontal mold 2 . After the casting belt 3 has solidified, it is subjected to multiple alternating bends between the kink rollers 4 to break up the belt surface, which - as the double arrows indicate - are adjustable in their immersion depth. Subsequently, the belt is passed between brushes 6 rotating at an adjustable rotational speed in the opposite direction to the belt passage direction, which - as indicated by the double arrows - can also be adjusted in height relative to the belt. The casting belt 3 , which is interchangeably bent between the buckling rollers 4, has broken up and loosened its brittle surface layers as a result of the alternating bending, so that the brushes 6 in the device 5 for removing the broken surface layer can brush the latter off. The casting strip 3 can now run into the rolling mill 6 with a clean and smooth strip surface and can be rolled there in a reducing manner.
Das aufgebrochene und in der Einrichtung 5 abgetragene Material der Oberflächenschicht wird im Gehäuse 7 der geschlossenen Einrichtung gesammelt und in den Behälter 9 geleitet, von wo aus das Material dem Schmelzprozeß für das Gießband wieder zugeführt wird.The broken up and removed in the device 5 material of the surface layer is collected in the housing 7 of the closed device and passed into the container 9 , from where the material is fed back to the melting process for the casting belt.
In einer Regeleinrichtung, die mit 12 bezeichnet ist, sind die Banddicke a, die Legierung des Bandes b und die Durchlaufgeschwindigkeit c des Bandes als gegebene Größen abgelegt. In Abhängigkeit von der gemessenen Oberflächengüte g am Austritt der Einrichtung 5 werden in dem Regler 12 Signale d, e, f zur Anstellung der Knickrollen 4, der Bürsten 6 und ggfs. der Bürsten-Rotationsgeschwindkeit gebildet, die an die entsprechenden Einrichtungen zum Anstellen der Knickrollen 4, der Bürsten 6 und der Bürstenantriebe gegeben werden. Dieser Regler 12 macht die Anlage automatisierbar, so daß eine gute und gleichmäßige Oberflächenqualität des Gießbandes 3 am Ende der im Gehäuse 7 untergebrachten erfindungsgemäßen Einrichtung zu erwarten ist.In a control device, which is designated by 12, the strip thickness a, the alloy of the strip b and the throughput speed c of the strip are stored as given values. Depending on the measured surface quality g at the outlet of the device 5 , signals d, e, f for adjusting the kink rollers 4 , the brushes 6 and possibly the brush rotation speed are formed in the controller 12 , which are sent to the corresponding devices for adjusting the kink rollers 4 , the brushes 6 and the brush drives are given. This controller 12 makes the system automatable, so that a good and uniform surface quality of the casting belt 3 is to be expected at the end of the device according to the invention accommodated in the housing 7 .
In Fig. 2 ist alternativ die Einrichtung 5 zum Abtragen der Oberflächenschicht mit Hochdruckdüsen 10 für Heißdampf dargestellt, der bei 11 druckgeregelt über entsprechende Zuleitungen schräg auf die Bandoberfläche gerichtet ein Abtragen der aufgebrochenen Oberflächenschicht bewirkt.In FIG. 2, the device 5 for removing the surface layer with high pressure nozzles 10 for superheated steam is alternatively shown, which, at 11, is pressure-controlled and directed obliquely to the strip surface via corresponding feed lines, and removes the broken surface layer.
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