DE19811434A1

DE19811434A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes

Info

Publication number: DE19811434A1
Application number: DE19811434A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kroos; Karl-Heinz Spitzer; Ulrich Urlau
Original assignee: Salzgitter AG; Mannesmann AG
Current assignee: Salzgitter AG; Vodafone GmbH
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: KR20010041960A; WO1999047292A1; US7073564B2; HUP0102547A1; PL342945A1; JP2002506732A; BR9908883A; ATE228904T1; CA2324250A1; PL188780B1; KR100602616B1; HUP0102547A3; RU2220813C2; TR200002667T2; EP1064113B1; CN1297388A; DE59903652D1; DE19811434C2; AU753860B2; US20030155097A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, Stahles, insbesondere eines Stahlfilmes, durch Bandgießen, bei dem die auf ein umlaufendes Band aufgebrachte Schmelze eine möglichst gleiche Dicke und Eigenschaften über die Breite des Bandes aufweisen soll, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichmäßigen des Bandes über dessen Breite Kräfte mit einer Komponente senkrecht zur Transportrichtung des Bandes in den Metallfilm eingeleitet werden, die eine Profilvergleichmäßigung des schmelzflüssigen Metallfilmes bewirken und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, insbesondere eines Stahlfilmes entsprechend dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo ein schmelzflüssiger Metallfilm, insbesondere aus Stahl, auf ein Substrat, insbesondere auf ein umlaufendes Transportband, in Form einer Schmelze aufgebracht wird und eine möglichst gleiche Dicke und möglichst gleiche Eigenschaften über die Breite des Bandes aufweisen soll.

Beim Bandgießen von Metall, insbesondere Stahl, kann entsprechend der benötigten Dicke beim Fertigwalzen sowie bei der erforderlichen Warmverformung zur Erzielung ausreichender Materialeigenschaften die Gießdicke des Bandes weitgehend optimal gewählt werden. Dabei ist es bekannt, das schmelzflüssige Metall durch entsprechende Verfahren und Vorrichtungen so zu kühlen, daß die Strangoberfläche des flüssigen Metallstranges durch Kontakt mit einem inerten Gas gleichmäßig gekühlt wird.

Die DE 44 07 873 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahles, bei dem Düsen in einem Winkel zwischen 0 und 50° in Gießrichtung auf die Oberfläche des Stahlstranges gerichtet werden, wodurch die Stahloberfläche gleichmäßig und gezielt abgekühlt wird. Dadurch kann jegliche Verzunderung vermieden und eine gezielte Wärmeabfuhr erreicht werden, wodurch die Oberflächenspannung gezielt beeinflußt wird und die gewünschte Qualität des Stahlstranges bzw. des Stahlbandes erreicht wird. Wichtig für die Qualität eines Bandes aus Stahl ist aber weiterhin seine gleichbleibende Dicke im Zusammenhang mit gleichbleibenden Materialeigenschaften über die Breite des Bandes, was nicht in jedem Fall ohne weiteres durch das Aufgeben auf das Transportband erreichbar ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik dahingehend zu verbessern, daß eine Möglichkeit gefunden wird, einen Film schmelzflüssigen Metalls vor und nach seinem Auftreffen auf das Transportband so zu verändern, daß er über seine Breite eine gleichmäßige Dicke mit gleichmäßigen Materialeigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des 1. und des 15. Patentanspruches gelöst.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß zum Vergleichmäßigen des aufgebrachten Metallfilmes auf dem Gießband über dessen Breite Kräfte eingeleitet werden, die eine Vergleichmäßigung des schmelzflüssigen Metalls bewirken.

Vorteilhaft für die Erfindung ist, daß diese Kräfte über die Breite des Bandes entgegen der Transportrichtung des Metallfilmes in diesen so eingeleitet werden. Hierzu soll die auf das Transportband fließende Schmelze durch die Krafteinwirkung abgebremst werden. Strömt der Schmelzenfilm schneller als das Transportband, so ist der von der Schmelze ausgefüllte Querschnitt kleiner als der Querschnitt des sich synchron zum Transportband bewegenden Schmelzenfilmes (Sollquerschnitt). Ein solcher, nicht ausreichend ausgefüllter Querschnitt ist nachteilig.

Durch ein Abbremsen und Aufstauen der Schmelze wird ein gleichmäßiges Ausfüllen des Querschnittes erreicht. Ein zu starkes Abbremsen und eine Überhöhung des Schmelzenfilmes ist zu vermeiden. Anders als bei DE 44 07 873 C2 steht die geometrische Vergleichmäßigung, auch wenn es über einen Gasstrom erreicht wird, und nicht die Abkühlung im Vordergrund. Entsprechend ergeben sich wesentliche unterschiedliche Merkmale für die Gasströmung. Weiter begünstigt wird die Querschnittsvergleichmäßigung durch senkrecht zur Oberfläche wirkende Kraftkomponenten.

Vorteilhaft ist es, diese Kräfte entgegen der Transportrichtung des Bandes durch einen auf das Band gerichteten Gasstrom aufzubringen. Geeignet als Gase sind Inertgase, wie Argon oder Stickstoff, ggf. mit Beimischung reduzierender Komponenten, beispielsweise H₂, CO, oder oxydierender oberflächenspannungsbeeinflussender Komponenten, wie O₂, CO₂.

Vorteilhaft ist es weiterhin, das Gas in gleichmäßigen Abständen auf den Metallfilm aufzubringen. Das kann erreicht werden durch eine Reihe von Düsen, die nebeneinander angeordnet sind und so betrieben werden, daß der ausströmende Gasvolumenstrom eine Kraft auf die Oberfläche des flüssigen Metallfilmes ausübt. Diese Kraft führt dazu, daß die Gasstrahlen mindestens zu 50% der Dicke des Metallfilmes in diesen eindringen. Dabei muß die Intensität eines jeden Gasstrahles so bemessen sein, daß ein Aufspritzen des flüssigen Metalls und ein Dispergieren von Gasblasen in die Schmelze vermieden wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, Gasdüsen neben- und hintereinander so anzuordnen, daß diese quasi die Form eines Rechens haben. Dadurch wird erreicht, daß der der Ausströmrichtung des Gases entgegentransportierte flüssige Metallfilm von den austretenden Gasstrahlen wie mit einem Rechen behandelt wird, wodurch es zu einer Abbremsung und Vergleichmäßigung der Schmelze über die Breite des Bandes kommt. Besonders vorteilhaft sind, jeweils versetzt, zwei oder mehrere hintereinander angeordnete Rechen in der Wirkungsweise eines Pascal'schen Dreiecks. Dadurch wird eine weitestgehend gleiche Dicke des Bandes über seine Breite und eine Vergleichmäßigung der Materialeigenschaften über dieselbe erreicht.

Vorteilhaft ist es weiterhin, die Düsen in einem Winkel so anzuordnen, daß der Gasstrom entgegen der Fließrichtung des gegossenen Bandes in einem Winkel zwischen 10 und 80° zur Senkrechten auf die Oberfläche des Schmelzenfilmes auftrifft. Für eine gezielte Steuerung der Dicke des gegossenen Bandes ist es weiterhin vorteilhaft, die Dicke des Schmelzenfilmes nach der Aufgabe durch geeignete Sensoren zu erfassen und über eine geeignete Regeleinrichtung den Gasstrom aus den Düsen dahingehend zu steuern, daß dieser gezielt auf die Dicke des Bandes über die Bandbreite Einfluß nimmt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, auf den Metallfilm ein erstarrungsinitiierendes Mittel aufzubringen, um eine vorteilhafte Erstarrung der Oberfläche zu erreichen. Für Stahl wird beispielsweise als erstarrungsinitiierendes Mittel ein oxydierendes CO₂-haltiges Gas verwendet, was bewirkt, daß eine dünne Randschicht des Schmelzfilmes entkohlt und damit die Erstarrungstemperatur über die tatsächliche Temperatur soweit angehoben werden kann, daß die Erstarrung von der Oberseite aus einsetzt. Der CO₂- Gehalt muß dazu so gering gehalten werden, daß keine Schlackebildung erfolgt.

Als erstarrungsinitiierende Mittel können auch ein kühlendes und keimbildendes Pulver, beispielsweise Metallpulver, eine flüssige Schlacke, ein Gas oder ein weiteres flüssiges Metall Anwendung finden.

Nachfolgend wird die Erfindung an 2 Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Situation mit Strömungsmodifikationen. Aus einem zwei Kammern enthaltenden Kupferprofil 6, wovon eine Kammer der Gaszuführung und eine der Wasserkühlung des Kupferprofils 6 dient, treten in zwei Reihen an versetzt angeordneten Positionen die Gasstrahlen 7 aus Gasdüsen 3 mit 1 mm Durchmesser großen Bohrungen aus.

Diese Gasstrahlen 7 treffen mit einem Winkel von 30° zur Senkrechten der Oberfläche entgegen der Gießrichtung auf die auf das Transportband 2 auffließende Schmelze auf und bremsen diese ab.

Gemäß der reduzierten mittleren Geschwindigkeit vergrößert sich der Strömungsquerschnitt auf das Sollmaß. Darüber hinaus kann in der aufgestauten Schmelze zwischen dem Aufgabepunkt und dem Auftreffbereich des Gases ein Ausgleich der Schmelze in Querrichtung zur Erzielung eines gleichmäßigen Dickeprofils stattfinden. Die Wirkung der Gasströmung in der beschriebenen Form kann insgesamt verglichen werden mit der eines Rechens zur Erzielung einer gleichmäßigen Materialverteilung ("Pascal'scher Argonrechen").

Als zusätzliche Option kann ein entsprechender Argonrechen eingesetzt werden, um bereits auf der Zuführebene für eine gleichmäßige Materialverteilung zu sorgen.

Vorteilhaft zur Vergleichmäßigung des Metallfilmes 4 ist weiterhin die Oszillation solcher Argonrechen transversal zur Metallströmung.

Bezugszeichenliste

1

Metallaufgabe

2

Transportband

3

Gasdüse

4

Metallfilm

5

Auftreffpunkt des Gases auf den Metallfilm

6

Kupferprofil

7

Gasstrahl

Claims

1. Verfahren zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, Stahles, insbesondere eines Stahlfilmes, durch Bandgießen, bei dem die auf ein umlaufendes Band aufgebrachte Schmelze eine möglichst gleiche Dicke und Eigenschaften über die Breite des Bandes aufweisen soll, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichmäßigen des Bandes über dessen Breite Kräfte mit einer Komponente senkrecht zur Transportrichtung des Bandes in den Metallfilm eingeleitet werden, die eine Profilvergleichmäßigung des schmelzflüssigen Metallfilmes bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte mittels entgegen der Transportrichtung des Bandes gerichtetem Gasstrom auf das Band aufgebracht werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach dem Auftreffen auf den Metallfilm aufgefangen und zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein reduzierendes Gas verwendet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein Inertgas zur Anwendung kommt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberflächenspannungsbeeinflussendes Gas zur Anwendung kommt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Form einzelner Strahlen in gleichmäßigen Abständen auf das Band aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bei erhöhter Temperatur aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite des Bandes eine Dickenmessung erfolgt, nach deren Signalen Gasströme gezielt gesteuert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom entgegen der Fließrichtung des gegossenen Bandes in einem Winkel zwischen 0 und 80° zur Senkrechten auf die Oberfläche des Bandes auftrifft.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom in einer Geschwindigkeit auf die Oberfläche des gegossenen Metallbandes auftrifft, daß im flüssigen Metall an der Aufprallstelle eine Vertiefung von mindestens der Hälfte der Dicke des gegossenen Metallbandes entsteht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Düsen transversal zur Fließrichtung oszilliert.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vergleichmäßigten Metallfilm ein erstarrungsinitiierendes Mittel aufgebracht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vergleichmäßigten Metallfilm als erstarrungsinitiierendes Mittel Gas aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein oxydierendes Gas Anwendung findet.

16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Reihe von Gasdüsen (3) über die Bandbreite entgegen der Fließrichtung des Transportbandes (2) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinanderliegende Reihen von Gasdüsen (3) über die Breite des Transportbandes (2) angeordnet sind, so daß auf dem flüssigen Metallfilm (4) ein Nagelbrettprofil entsteht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen (3) in den Reihen zueinander versetzt angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gasdüsen (3) und der Metallaufgabe (1) Dickenmeßsensoren über die Bandbreite angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dickenmeßsensoren und den Gasdüsen (3) eine Regelung angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Gasdüse (3) über die Bandbreite angeordnet ist, die durch einen schmalen, langen Schlitz über die Bandbreite so auf den Metallfilm wirkt, daß eine Art Welle über die Bandbreite entsteht.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasdüse (3) mit einer Vielzahl von Gasstrahlen über die Bandbreite angeordnet ist.