DE19811434C2

DE19811434C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes

Info

Publication number: DE19811434C2
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: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: EP1064113A1; JP4439729B2; AU3697999A; US20030155097A1; HUP0102547A3; CA2324250A1; PL342945A1; RU2220813C2; PL188780B1; US7073564B2; WO1999047292A1; ATE228904T1; US6581674B1; SK13712000A3; KR100602616B1; CN1297388A; TR200002667T2; UA67768C2; BR9908883A; DE59903652D1

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 Transport band erreichbar ist.

Durch die DE 34 40 237 C2 ist eine Vorrichtung zum Bandstranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, bekannt, bei der die aus einer Düse aus tretende Metallschmelze schnellstmöglich auf Führungen herabgekühlt wird, wobei zwischen der Führung und der Metallschmelze eine wärmeleitende Folie eingelegt wird. Die Metallschmelze wird aus einem geschlossenen Vor ratsbehälter mittels eines Inertgases heraus gedrückt. Eine Beeinflussung der aus dem Behälter austretenden Schmelze mittels eines Gasstromes ist nicht vorgesehen.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind durch US 4,791,979 bekannt. Aus einem Bodenspalt eines Schmelzenbe hälters tritt lotrecht geschmolzenes Metall aus, das auf eine horizontale Kühlfläche gelangt, um dort als Band abzukühlen. Auf eine Oberfläche des vertikalen Schmelzeflusses wird aus einer Düse austretendes Gas unter Druck geblasen, sodass die von dem Gas beaufschlagte lotrechte Oberflä che von einer Führungslippe weg gedrückt wird. Darüber hinaus dient der Gasdruck zur Vergleichmäßigung des Schmelzenbandes vor dem Auftreffen auf die Kühlfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gleichmäßigkeit des hergestelltes Metallfilmes bzw. Metallbandes zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß dem Pa tentanspruch 1 und mit einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 18 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass zum Vergleichmäßigen des auf das Transportband aufgebrachten Metallbandes durch die über die Breite des Bandes verteilten Gasestrahlen der Metallfilm abgebremst und aufgestaut wird. Dadurch wird vermieden, dass der Schmelzenfilm schneller strömt als das Transportband und der von der Schmelze ausgefüllte Quer schnitt kleiner als der Querschnitt des sich synchron zum Transportband bewegenden Schmelzenfilmes (Sollquerschnitt) ist. Durch das Abbremsen und Aufstauen der Schmelze wird ein gleichmäßiges Ausfüllen des Quer schnitts erreicht. Dabei ist ein zu starkes Abbremsen und eine Überhöhung des Schmelzenfilmes zu vermeiden.

Die über die Breite des Bandes verteilten Gasstrahlen, die in die Oberfläche des Schmelzenfilms eindringen, bewirken, dass der flüssige Metallfilm von den austretenden Gasstrahlen wie mit einem Rechen behandelt wird, wo durch es zu der Abbremsung und Vergleichmäßigung der Schmelze über die Breite des Bandes kommt.

Anders als bei der DE 44 07 873 C2 steht bei der vorliegenden Erfindung die geometrische Vergleichmäßigung und nicht die Abkühlung im Vorder grund. Entsprechend ergeben sich wesentliche unterschiedliche Merkmale für die Gasströmung.

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 redu zierender Komponenten, beispielsweise H₂, CO, oder oxydierender, oberflä chenspannungsbeeinflussender 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 flüs sigen Metallfilmes ausübt. Diese Kraft führt dazu, dass die Gasstrahlen mindestens zu 50% dar Dicke des Metallfilmes in diesen eindringen. Dabei muss die Intensität eines jeden Gasstrahles so bemessen sein, dass ein Auf spritzen des flüssigen Metalls und ein Dispergieren von Gasblasen in die Schmelze vermieden wird.

Eine vorteilhafte Anordnung der Gasdüsen wird erreicht, wenn der flüssige Metallfilm der Ausströmrichtung des Gases entgegen transportiert wird. Be sonders vorteilhaft sind, jeweils versetzt, zwei oder mehrere hintereinander angeordnete Rechen in der Wirkungsweise eines pascalschen Dreiecks. Da durch wird eine weitestgehend gleiche Dicke des Bandes über seine Breite und eine Vergleichmäßigung der Materialeigenschaften über dieselbe er reicht.

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 auftritt. Für eine gezielte Steuerung der Dicke des gegos senen Bandes ist es weiterhin vorteilhaft, die Dicke des Schmelzenfilmes nach der Aufgabe durch geeignete Sensoren zu erfassen und über eine ge eignete 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.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1

Metallaufgabe

2

Transportband

3

Gasdüse

4

Metallfilm

5

Auftreffpunkt des Gases auf den Metallfilm

6

Kupferprofil

7

Gasstrahl

Claims

1. Verfahren zum Auftragen und Vergleichmäßigen eines Metall films, bei dem
eine Metall-Schmelze auf ein Transportband (2) aufgebracht wird,
ein Gasstrom (7) zugeführt wird, der eine Richtungskompo nente entgegen der Transportrichtung des Bandes und eine Richtungskomponente senkrecht zur Transportrichtung des Bandes aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Gasstrom in Form mehrerer einzelner Gasstrahlen (7) auf das Transportband (2) gerichtet wird, und
die Gasstrahlen über die Breite des Bandes verteilt auf das Transportband aufgebracht werden und
die Gasstrahlen in einer derartigen Geschwindigkeit auf die Oberfläche des flüssigen Metallfilms geleitet werden, daß sie an den Aufprallstellen in den flüssigen Metallfilm eindringen und ihn aufstauen und abbremsen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eindringen der Gasstrahlen in den schmelzflüssigen Me tallfilm ein schmelzflüssiger Metallfilm weitertranspor tiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eindringen der Gasstrahlen (7) in den schmelz flüssigen Metallfilm der Querschnitt des Metallfilms ver größert ist.

4. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die einzelnen Gasstrahlen (7) in gleichmäßi gen Abständen auf das Band aufgebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gasstrahlen in einer Geschwindigkeit auf die Oberfläche des gegossenen Metallbandes auftreffen, daß im flüssigen Metall an der Aufprallstelle eine Vertiefung von mindestens der Hälfte der Dicke des gegossenen Metall bandes entsteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gas nach dem Auftreffen auf das Metall aufgefangen und zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß ein reduzierendes Gas verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß als Gas ein Inertgas verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß ein oberflächenspannungsbeeinflussendes Gas verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gas bei erhöhter Temperatur aufgebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß über die Breite eine Dickenmessung er folgt, nach deren Signalen Gasströme gezielt gesteuert wer den.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gasstrom entgegen der Fließrichtung des gegossenen Bandes in einem Winkel zwischen 0 und 80° zur Senkrechten auf die Oberfläche des Bandes auftrifft.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Reihe von Düsen transversal zur Fließ richtung oszilliert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß auf den Metallfilm ein erstarrungsiniti ierendes Mittel aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß auf den vergleichmäßigen Metallfilm als erstarrungsinitiierendes Mittel Gas aufgebracht wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß als Gas ein oxidierendes Gas verwendet wird.

17. Bandgießverfahren zum Herstellen eines Metallbandes, bei dem schmelzflüssiges Metall gemäß einem Verfahren nach ei nem der Ansprüche 1 bis 16 auf ein umlaufendes Band aufge bracht und vergleichmäßigt wird, und der schmelzflüssige Metallfilm durch das Verfahren des Vergleichmäßigens der artig aufgestaut wird, daß sein Querschnitt vergrößert wird, und der schmelzflüssige Metallfilm anschließend erstarrt.

18. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eine Reihe von Gasdüsen (3) über die Bandbreite ent gegen der Fließrichtung des Transportbandes (2) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinanderliegende Reihen von Gasdüden (3) über die Breite des Transportbandes (2) derartig angeordnet sind, daß auf dem flüssigen Metallfilm (4) ein Nagelbrett profil ausbildbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich net, daß die Gasdüsen (3) in den Reihen zueinander versetzt angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gasdüsen (3) und der Me tallaufgabe (1) Dickenmeßsensoren über die Bandbreite an geordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dickenmeßsensoren und Gas düsen (3) eine Regelung angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasdüse (3) mit einer Vielzahl von Gasstrahlen über die Bandbreite angeordnet ist.