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Die Erfindung betrifft das Gießen von
Metallband. Sie findet insbesondere, aber nicht ausschließlich Anwendung
auf das Gießen
von Eisenmetallband.
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Bekannt ist das Gießen von
Metallband durch Stranggießen
in einer Doppelwalzengießmaschine.
Schmelzflüssiges
Metall wird zwischen einem Paar gegenläufig rotierender, horizontaler
Gießwalzen
eingebracht, die gekühlt
werden, so daß auf den
sich bewegenden Walzenoberflächen
Metallschalen erstarren und an der dazwischenliegenden Klemmstelle
zusammengeführt
werden, um ein erstarrtes Bandmaterial zu erzeugen, das von der Klemmstelle
zwischen den Walzen nach unten ausgetragen wird. Der Begriff "Klemmstelle" wird hier verwendet,
um den allgemeinen Bereich zu bezeichnen, in dem die Walzen einander
am nächsten
kommen. Das schmelzflüssige
Metall kann aus einer Gießpfanne
in eine Metallabgabevorrichtung gegossen werden, welche die Form
eines oder mehrerer kleinerer Gefäße annehmen kann, wie etwa
eines Zwischengießgefäßes und/oder
eines Verteilers und einer Abgabedüse, wobei das Metall durch
diese(s) kleinere(n) Gefäß(e) zur
Abgabedüse
fließt,
die es zwischen die Walzen lenkt und so unmittelbar über der
Klemmstelle einen Gießtümpel aus
schmelzflüssigem
Metall bildet. Dieser Gießtümpel kann
zwischen Seitenplatten oder -dämmen
eingeschlossen werden, die in gleitendem Eingriff mit den Walzenenden
gehalten werden.
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Beispiele für Bandgießer mit den obengenannten Merkmalen
werden beispielsweise in den deutschen Patentdokumenten
DE 69 126 229 A1 und
DE 42 38 654 A1 beschrieben.
Letztere Publikation beschreibt ein Verfahren, welches ein sauberes Kopfende
des Bandes beim Beginnen des Gießens durch ein geringfügiges Auseinanderbewegen
der Gußrollen
und ein anschließendes
Zusammenführen bildet,
so dass sich eine transversale Aushöhlung im Band ausbildet und
eine Schwachstellenlinie im Band darstellt, an der das Band unterbrochen
wird, um ein sauberes Kopfende zu bilden, das fertig der Anlage
stromabwärts
zugeführt
werden kann als Vorgabe für
das folgende Stranggießen.
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Beim Betrieb einer Doppelwalzengießmaschine,
besonders beim Gießen
von Eisenmetallen, ist die Beschädigung
der Gießwalzenoberflächen ein großes Problem.
Die Umfangswände
der Walzen bestehen im allgemeinen aus Kupfer und sind galvanisch
mit Chrom oder einem anderen Überzug
beschichtet und sorgfältig
bearbeitet, um Gießflächen von
sehr genauer Form und hoher Oberflächengüte bereitzustellen. Sie sind
empfindlich gegen Beschädigung,
und jede leichte Riefe oder Schramme führt zu einem Bandfehler. Die
Walzen sind sehr teuer und schwer zu re
parieren, und die Verhinderung
von Riefen auf den Gießflächen ist
von großer
Bedeutung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches Schäden an den
Oberflächen
der Gießwalzen
minimiert, wenn erstarrte Einschlüsse durch die Klemmstelle zwischen
den Walzen im Betrieb einer Doppelwalzengießmaschine geführt werden.
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Früher dachte man, daß die Riefenbildung der
Walzenoberflächen
durch den Durchlauf fester Einschlüsse durch die Klemmstelle zwischen
den Walzen während
des normalen Gießvorgangs
verursacht würde
und daß eine
gewisse Riefenbildung der Walzen nicht zu vermeiden wäre. Es wurde
daher akzeptiert, daß die
Walzen in kurzen zeitlichen Abständen
ausgewechselt und repariert werden müßten, manchmal nach nur einem
Guß. Wir
haben jetzt jedoch festgestellt, daß die Riefenbildung der Walzenoberflächen im
allgemeinen nicht während
des normalen Gießvorgangs
auftritt und daß die
Metallschalen, die beim normalen Gießen auf den sich bewegenden
Walzenoberflächen
erstarren und an der Klemmstelle zusammengeführt werden, die Walzen tatsächlich gegen
Riefenbildung durch feste Einschlüsse schützen, die durch die Klemmstelle
laufen. Diese Schalen wirken tatsächlich als "Panzerung" für die
Gießflächen beim
normalen Gießen.
Der so gewährte
Schutz durch die an der Klemmstelle ankommenden, erstarrten Metallschalen
ist so wirksam, daß man
absichtlich feste Fremdkörper,
wie z. B. Stahlkugeln, durch die Klemmstelle durchlaufen lassen
kann, um die Gießwalzen
auseinanderschnellen zu lassen, ohne die Gießflächen zu beschädigen. Wir haben
ferner festgestellt, daß die
Riefenbildung der Gießwalzenflächen am
Ende des normalen Gießvorgangs
auftritt, wenn die Bildung der Metallschalen auf den Gießflächen unterbrochen
wird und gleichzeitig Metalltropfen, feste Einschlüsse und
gewöhnliche Trümmer aus
dem Gießtümpel durch
die Klemmstelle laufen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann
durch Ausführen
einer Handlung am Ende des Gießvorgangs
entsprechend erreicht werden, um die Riefenbildung an den Walzen
zu verhindern, nachdem die Bildung von Metallschalen auf der Gußoberfläche unterbrochen
wurde.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Gießen von
Metallband geschaffen, bei dem durch eine Metallabgabevorrichtung
zur Bildung eines Gießtümpels aus
schmelzflüssigem
Metall, der oberhalb des Spalts zwischen den Walzen gehalten wird, und
durch Drehen der Walzen schmelzflüssiges Metall zwischen einem
Paar paralleler Gießwalzen
einer Doppelwalzengieß maschine
eingebracht wird, um ein erstarrtes Band zu gießen, das von der Klemmstelle
nach unten ausgetragen wird, mit den Schritten: Beenden des Bandgießens durch
Unterbrechen des Metallflusses zur Metallabgabevorrichtung und Ablaufenlassen
der in der Abgabevorrichtung enthaltenen Menge schmelzflüssigen Metalls
bis auf eine reduzierte Menge, bei der sich im Gießtümpel noch schmelzflüssiges Metall
befindet und weiter ein kontinuierliches Band gegossen wird, und
anschließendes
Vergrößern des
Spalts zwischen den Gießwalzen
an der Klemmstelle durch ausreichendes, seitliches Verschieben mindestens
einer der Gießwalzen, um
die Bildung des Bandes zu unterbrechen und eine Entleerung der reduzierten
Menge schmelzflüssigen Metalls
durch den vergrößerten Spalt
zwischen den Walzen nach unten zu ermöglichen.
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Die Vergrößerung des Spalts zwischen
den Walzen kann so bemessen sein, daß der Spalt auf mehr als 20
mm vergrößert wird.
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Die Vergrößerung des Spalts zwischen
den Walzen kann erreicht werden, indem beide Walzen seitlich auseinanderbewegt
werden. Ein solche Bewegung kann durch Betätigen hydraulischer oder pneumatischer
Stellglieder erreicht werden.
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Die Metallabgabevorrichtung kann
ein Zwischengießgefäß und/oder
einen Metallverteiler zur Aufnahme von schmelzflüssigem Metall aus einer Gießpfanne
und eine Abgabedüse
zur Aufnahme von schmelzflüssigem
Metall aus dem Zwischengießgefäß und/oder
dem Verteiler und zur Abgabe des Metalls in die Klemmstelle zwischen
den Walzen aufweisen. Die reduzierte Menge schmelzflüssigen Metalls kann
dann so bemessen sein, daß das
Zwischengießgefäß und/oder
der Verteiler von schmelzflüssigem
Metall entleert worden sind, bevor der Walzenspalt vergrößert wird.
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Die reduzierte Menge schmelzflüssigen Metalls
kann ferner so bemessen sein, daß die Abgabedüse von schmelzflüssigem Metall
entleert worden ist, bevor der Walzenspalt vergrößert wird.
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Wenn sowohl ein Zwischengießgefäß als auch
ein anschließender
Metallverteiler vorhanden sind, kann der Metall verteiler durch Absperren
des Zuflusses aus dem Zwischengießgefäß entleert werden.
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Die reduzierte Menge schmelzflüssigen Metalls
kann ferner so bemessen sein, daß der Füllstand des schmelzflüssigen Metalls
in dem Gießtümpel auf ein
anomales Niveau absinkt, bevor der Walzenspalt vergrößert wird.
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Allgemeiner gesagt; die reduzierte
Menge schmelzflüssigen
Metalls kann kleiner sein als die Menge, die während des normalen Gießvorgangs
im Gießtümpel gehalten
wird. In diesem Fall kann das Verfahren den Schritt aufweisen, in
dem der Füllstand
des Gießtümpels nach
Unterbrechung des Zuflusses von schmelzflüssigem Metall zur Metallabgabevorrichtung überwacht
und der Spalt zwischen den Walzen vergrößert wird, sobald der Füllstand
des Gießtümpels auf
ein Niveau absinkt, das der reduzierten Menge entspricht.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend
eine bestimmte Ausführungsform
der Vorrichtung und deren Arbeitsweise näher anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer Bandstranggießmaschine,
die für
den Betrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist;
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2 eine
Seitenansicht der in 1 dargestellten
Bandgießmaschine;
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3 einen
senkrechten Schnitt entlang der Linie 3–3 in 1;
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4 einen
senkrechten Schnitt entlang der Linie 4–4 in 1;
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5 einen
senkrechten Schnitt entlang der Linie 5–5 von 1;
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6 veranschaulicht
die Bandproduktion während
des normalen Gießvorgangs,
und
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7 veranschaulicht
die Trennung der Gießwalzen
zum Beenden des Gießvorgangs.
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Die abgebildete Gießmaschine
weist einen Hauptmaschinenrahmen 11 auf, der auf dem Hallenboden 12 steht.
Der Rahmen 11 trägt
einen Gießwalzenwagen 13,
der zwischen einer Montagestation 14 und einer Gießstation 15 horizontal
verschiebbar ist. Der Wagen 13 trägt ein Paar parallele Gießwalzen 16,
denen während
eines Gießvorgangs
aus einer Gießpfanne 17 über eine
Metallabgabevorrichtung 10 mit einem Verteiler 18 und
einer Abgabedüse 19 schmelzflüssiges Metall
zugeführt
wird, um einen Gießtümpel 10 aus
schmelzflüssigem
Metall zu erzeugen. Die Gießwalzen 16 sind
wassergekühlt,
so daß auf
den sich bewegenden Walzenoberflächen Schalen
erstarren und an der dazwischenliegenden Klemmstelle 30 zusammengeführt werden,
um am Walzenauslaß ein
erstarrtes Bandprodukt 20 zu erzeugen. Dieses Produkt wird
einer normalen Wickelmaschine 21 zugeführt und kann anschließend zu
einer zweiten Wickelmaschine 22 transportiert werden. Auf
dem Maschinenrahmen ist angrenzend an die Gießstation ein Aufnahmegefäß 23 montiert,
und mittels einer Überlaufrinne 24 am
Verteiler kann schmelzflüssiges
Metall in dieses Aufnahmegefäß umgeleitet
werden.
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Der Walzenwagen 13 weist
einen Wagenrahmen 31 auf, der durch Räder 32 auf Schienen 33 montiert
ist, die sich längs
eines Teils des Hauptmaschinenrahmens 11 erstrecken, wodurch
der Walzenwagen 13 als Ganzes zur Bewegung entlang den Schienen 33 montiert
ist. Der Wagenrahmen 31 trägt ein Paar Walzengestelle 34,
in denen die Walzen 16 drehbar montiert sind. Die Walzengestelle 34 sind durch
ineinandergreifende, komplementäre
Gleitstücke 35, 36 auf
dem Wagenrahmen 31 montiert, so daß die Gestelle unter Einwirkung
hydraulischer Zylindereinheiten 37, 38 auf dem
Wagen verschoben werden können,
um die Klemmstelle zwischen den Gießwalzen 16 zu verstellen
und eine schnelle Auseinanderbewegung der Walzen zu ermöglichen, wenn
diese erforderlich ist, um den Guß zu beenden, wie weiter unten
ausführlicher
erläutert
wird. Der Wagen kann als Ganzes entlang den Schienen 33 bewegt
werden, indem eine doppeltwirkende, hydraulische Kolben- und Zylindereinheit 39 betätigt wird,
die zwischen einem Antriebsarm 40 am Walzenwagen und dem
Hauptmaschinenrahmen angekoppelt ist und so betätigt werden kann, daß der Walzenwagen zwischen
der Montagestation 14 und der Gießstation 15 hin- und
herbewegt werden kann.
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Die Gießwalzen 16 werden
von einem Antriebsmotor und einem Getriebe, die am Wagenrahmen 31 montiert
sind, über
Antriebswellen 41 in gegenläufige Rotation versetzt. Die
Walzen
16 haben Umfangs- bzw. Mantelwände aus Kupfer, in denen eine
Reihe in Längsrichtung
verlaufender und in Umfangsrichtung beabstandeter Wasserkühlungskanäle ausgebildet
sind, die durch die Walzenenden aus Wasserzuflußkanälen in den Walzenantriebswellen 41,
die durch Drehdurchführungen 43 mit
Wasserzuflußschläuchen verbunden
sind, mit Kühlwasser
gespeist werden. Jede Walze kann typischerweise einen Durchmesser
von etwa 500 mm und eine Breite von bis zu 2000 mm haben, um ein
Bandprodukt von annähernd
dieser Breite zu erzeugen.
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Die Gießpfanne 17 ist von
gänzlich
herkömmlicher
Konstruktion und wird durch einen Bügel 45 von einem Deckenkran
getragen, durch den sie von einer Schmelzenaufnahmestation in Position
gebracht werden kann. Die Gießpfanne
ist mit einer Stopfenstange 46 versehen, die durch einen
Stellzylinder betätigt
werden kann, um schmelzflüssiges Metall
aus der Gießpfanne
durch eine Auslaßdüse 47 und
eine feuerfeste Verkleidung 48 in den Verteiler 18 fließen zu lassen.
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Der Verteiler 18 ist ebenfalls
von herkömmlicher
Konstruktion. Er ist als breite Schale aus Feuerfestmaterial, wie
z. B. Magnesiumoxid (MgO), ausgebildet. Eine Seite des Verteilers
nimmt schmelzflüssiges
Metall aus der Gießpfanne
auf und ist mit dem obenerwähnten Überlauf 24 versehen.
Die andere Seite des Verteilers ist mit einer Reihe in Längsrichtung
beabstandeter Metallauslaßöffnungen 52 versehen.
Der untere Teil des Verteilers trägt Montagestützen 53 zum
Befestigen des Verteilers auf dem Walzenwagenrahmen 31 und
ist mit Öffnungen
zur Aufnahme von Ausrichtstiften 54 am Wagenrahmen versehen,
um den Verteiler genau in Stellung zu bringen.
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Die Abgabedüse 19 ist als langgestreckter Körper aus
einem Feuerfestmaterial, wie z. B. Tonerdegraphit, ausgebildet.
Ihr unterer Teil ist angeschrägt
und konvergiert nach innen und nach unten, so daß sie in die Klemmstelle zwischen
den Gießwalzen 16 hineinragen
kann. Sie ist mit einer Montagestütze 60 versehen, mit
der sie am Walzenwagenrahmen befestigt ist, und ihr oberer Teil
ist mit nach außen
vorstehenden Seitenflanschen 55 ausgebildet, die sie auf
der Montagestütze
fixieren.
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Die Düse 19 kann eine Reihe
horizontal beabstandeter, im allgemeinen senkrecht verlaufender Durchflußkanäle aufweisen,
um eine Entleerung des Metalls mit entsprechend niedriger Geschwindigkeit über die
gesamte Walzenbreite zu erzielen und das schmelzflüssige Metall
in die Klemmstelle zwischen den Walzen abzugeben. Als Alternative
kann die Düse
einen einzigen durchgehenden Schlitzauslaß aufweisen, um einen langsam
fließenden
Schleier aus schmelzflüssigem
Metall direkt in die Klemmstelle zwischen den Walzen abzugeben.
Die Düse
kann in den Tümpel
aus schmelzflüssigem
Metall eintauchen.
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Der Tümpel wird an den Walzenenden
durch ein Paar seitlicher Verschlußplatten 56 eingeschlossen,
die gegen abgestufte Enden 57 der Walzen gedrückt werden,
wenn sich der Walzenwagen an der Gießstation befindet. Die seitlichen
Verschlußplatten 56 bestehen
aus einem widerstandsfähigen
Feuerfestmaterial, z. B. aus Bornitrid, und weisen ausgebogene Seitenkanten 81 auf,
die sich an die abgestuften Enden 57 der Walzen anpassen.
Die Seitenplatten können
in Plattenhaltern 82 montiert werden, die an der Gießstation
durch Betätigung
eines Paares hydraulischer Zylindereinheiten 83 bewegt
werden können,
um die Seitenplatten in Eingriff mit den abgestuften Enden der Gießwalzen
zu bringen und Endverschlüsse
für den
Tümpel
aus schmelzflüssigem Metall
zu bilden, der während
eines Gießvorgangs auf
den Gießwalzen
gebildet wird.
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Während
eines Gießvorgangs
wird die Stopfenstange 46 der Gießpfanne betätigt, um schmelzflüssiges Metall
aus der Gießpfanne
und durch die Metallabgabevorrichtung auf die Gießwalzen
gießen zu
können.
Nachdem ein Kopfende des Bandprodukts 20 hergestellt ist,
wird dieses Kopfende durch Betätigen
einer Abdeckplatte 96 zu den Klemmbacken der Wickelmaschine 21 geführt. Die
Abdeckplatte 96 hängt
an Drehzapfenhalterungen 97 am Hauptrahmen und kann durch
Betätigen
einer hydraulischen Zylindereinheit 98 nach der Ausbildung des
sauberen Kopfendes zur Wickelmaschine hin geschwenkt werden. Die
Platte 96 kann gegen eine obere Bandführungsklappe 99 gedrückt werden,
die durch eine Kolben- und Zylindereinheit 101 betätigt wird,
und das Bandprodukt 20 kann zwischen einem Paar vertikaler
Seitenrollen 102 eingeschlossen werden. Nachdem das Kopfende
in die Klemmbacken der Wickelmaschine geführt worden ist, wird die Wickelmaschine
in Drehung versetzt, um das Bandprodukt 20 aufzuwickeln,
und die Abdeckplatte kann in ihre Außerbetriebstellung zurückschwenken,
wo sie einfach ohne Berührung
mit dem Produkt, das direkt von der Wickelmaschine 21 aufgewickelt
wird, vom Maschinenrahmen herabhängt.
Das entstehende Bandprodukt 20 kann anschließend zur
Wickelmaschine 22 transportiert werden, um ein fertiges
Band für
den Abtransport von der Gießmaschine
herzustellen.
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6 veranschaulicht
den normalen Abstand zwischen den Gießwalzen 16 während des Stranggießens des
Bandprodukts 20, während 7 eine starke Vergrößerung des
Spalts zwischen den Walzen an der Klemmstelle veranschaulicht, die durch
Betätigung
der hydraulischen Zylindereinheiten 37, 38 erzeugt
wird, wodurch die Walzengestelle 34 schnell auseinanderbewegt
werden, um entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren den Guß zu beenden.
Auf diese Weise wird das Gießen
des Bandes plötzlich
unterbrochen, und das verbleibende, schmelzflüssige Metall im Gießtümpel fällt einfach
zwischen den Gießwalzen
nach unten in den Abfall.
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Die genaue Zeitsteuerung der Walzentrennungsbewegung
ist nicht besonders kritisch, und die Wahl erfordert einen Kompromiß zwischen
der Ausbeute, die wegen der Entleerung des ungegossenen, schmelzflüssigen Metalls
eingebüßt wird,
und dem Risiko einer Walzenbeschädigung,
das entstehen kann, wenn das schmelzflüssige Metall im Gießtümpel gestört wird
oder auf einen Füllstand
absinkt, bei dem der Strangguß unterbrochen
und der Schutz der erstarrenden Schalen auf den Walzenoberflächen durchbrochen
wird. Es wäre
möglich,
den Guß durch Öffnen des
Walzenspalts kurz nach der Unterbrechung des Zuflusses von schmelzflüssigem Metall aus
der Gießpfanne
zu unterbrechen, während schmelzflüssiges Metall
noch durch den Verteiler und die Metallabgabedüse abläuft. Dies würde vor einer Beschädigung der
Gießwalzenoberflächen schützen, aber
zu einem wesentlichen Ausbeuteverlust führen. Als Alternative könnten die
Walzen getrennt werden, sobald der Verteiler entleert ist und bevor
der Füllstand
im Gießtümpel wesentlich
abfällt.
Die tatsächliche
Zeitsteuerung wird bis zu einem gewissen Grad von der Art der verwendeten
Metallabgabevorrichtung abhängen,
aber bei sorgfältiger
Steuerung ist es möglich,
die Beendigung des Gusses zu verzögern, bis der Gießtümpel auf
einen anomal niedrigen Füllstand
abgesunken ist, wodurch die Entleerung der gesamten Metallabgabevorrichtung
einschließlich der
Abgabedüse 19 ermöglicht wird.
Die Gießwalzen 16 können mit
geringerer Drehzahl laufen, während der
Füllstand
des schmelzflüssigen
Metalls im Gießtümpel auf
das anomal niedrige Niveau absinkt, um die Zeit für das Ablaufen
des schmelzflüssigen
Metalls aus der Metallabgabevorrichtung zu verlängern. Die Verringerung der
Drehzahl der Walzen 16 kann ausgelöst werden, sobald zu irgendeinem
früheren Zeitpunkt
der Füllstand
des Tümpels
abzusinken beginnt. Der Abstand zwischen den Walzen muß so eingestellt
werden, daß er
der niedrigeren Gießgeschwindigkeit
angeglichen wird, die zu einer Verdickung des gegossenen Bandes
führt.
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Der Füllstand des Gießtümpels kann
durch ein geeignetes Kontrollsystem überwacht werden, und der Guß kann von
Hand durch Betätigen
der hydraulischen Zylindereinheiten 37, 38 oder
automatisch durch eine geeignete Steuerungsverbindung zwischen einer
Tümpelfüllstandüberwachungseinrichtung
und den hydraulischen Zylindereinheiten beendet werden. Eine geeignete
Tümpelfüllstandüberwachungseinrichtung
wird in unserer JP-A-281 609/95
beschrieben. In alternativen Anordnungen könnten die Metallfließgeschwindigkeit
oder der Metallfüllstand
in einem bestimmten Teil der Metallabgabevorrichtung zum Auslösen der
Walzentrennung benutzt werden.