DE19815007C2

DE19815007C2 - Gießverfahren für einen Metallstrang

Info

Publication number: DE19815007C2
Application number: DE19815007A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter Pleschiutschnigg; Winfried Binder; Lothar Parschat; Michael Vonderbank; Stephan Feldhaus
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: DE19815007A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für einen Metallstrang, insbe sondere ein Metallband, in einer Standkokille mit zwei Paar einander paarweise gegenüberliegenden Seitenwänden, wobei in die Standkokille an mindestens einer Seitenwand ein Zwischenblech mit einer Zwischenblechdicke eingeführt wird, in die Standkokille bis zu einer Gießspiegelhöhe eine Metallschmelze gegossen wird, die zum Metallstrang erstarrt, und der Metallstrang aus der Standkokille abgezo gen wird.

Derartige Gießverfahren sind bspw. aus der DE 33 40 844 C1 und der DE 34 40 237 C2 bekannt.

Aus der JP 09 271 901 A ist ein Gießverfahren für einen Metallstrang, insbesonde re ein Metallband, in einer Standkokille mit zwei Paar einander paarweise gegen überliegenden Seitenwänden bekannt, bei dem in die Standkokille an mindestens einer Seitenwand ein Zwischenblech mit einer Zwischenblechdicke eingeführt wird und in die Standkokille bis zu einer Gießspiegelhöhe eine Metallschmelze gegos sen wird, die zum Metallstrang erstarrt.

Aus der US-PS 3 414 043 ist ein Gießverfahren für einen Metallstrang, insbeson dere ein Metallband, bekannt, bei dem eine Metallschmelze bis zu einer Gießspie gelhöhe zwischen zuvor verschweißte Bleche gegossen wird und zum Metall strang erstarrt, wobei die Bleche die Seitenwände einer Kokille bilden.

Aus der JP 09 271 903 A ist ein Gießverfahren für einen Metallstrang, insbesonde re ein Metallband, in einer Standkokille mit zwei Paar einander paarweise gegen überliegenden Seitenwänden bekannt, bei dem in die Standkokille bis zu einer Gießspiegelhöhe eine Metallschmelze gegossen wird, die zum Metallstrang er starrt, wobei zwischen dem Metallstrang und den Seitenwänden eine Gasschicht aufgebaut wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bekannten Gießverfah ren derart weiterzuentwickeln, daß ein einstückiger Metallstrang mit einer beson ders glatten Oberfläche geschaffen wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Metallschmelze das Zwischenblech teil weise aufschmilzt und mit dem Zwischenblech zum Metallstrang verschweißt.

Wenn die Metallschmelze und das Zwischenblech aus unterschiedlichen Materia lien bestehen, läßt sich auf besonders einfache Weise ein Verbundmaterial her stellen. Die Metallschmelze kann bspw. aus Normalstahl, also einem nicht ver edelten, rostenden Stahl bestehen.

Das Zwischenblech kann bspw. aus Edelstahl oder einem nichtrostendem Stahl bestehen.

Wenn das Zwischenblech vor dem Einführen in die Standkokille aufge heizt wird, bspw. auf eine Temperatur, die um ca. 100° bis 250° unter seiner Solidustemperatur liegt, ergibt sich eine besonders gute Verschweißung des Zwischenblechs mit der Metallschmelze.

Wenn zwischen dem Zwischenblech und der mindestens einen Seitenwand eine Gasschicht aufgebaut wird, ist die Reibung zwischen dem Zwi schenblech und der entsprechenden Seitenwand praktisch auf Null reduziert. Die Gefahr von Klebern und daraus resultierenden Kokil lendurchbrüchen ist damit drastisch reduziert.

Die Verbindung zwischen dem Zwischenblech und der Metallschmelze ist noch besser, wenn der Metallstrang in der oder unmittelbar nach dem Verlassen der Standkokille umgeformt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den übrigen, nicht zitierten Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung die Figuren alternative Gießvorrichtungen für einen Metallstrang. 1 und 2

Gemäß Fig. 1 weist eine Gießvorrichtung für einen Metallstrang 1 eine Standkokille mit einem Paar Breitseiten 2 und einem nicht dargestellten Paar Schmalseiten auf. Die Breitseiten 2 liegen einander gegenüber. Ebenso liegen die Schmalseiten einander gegen über. Die Standkokille ist also eine Brammenkokille, deren eines Paar von Seitenwänden 2 als Breitseiten 2 und dessen anderes Paar von Seitenwänden als Schmalseiten ausgebildet ist, und der Metall strang 1 ein Metallband. Der Metallstrang 1 weist eine Metallstrang dicke d auf. Sie beträgt beim Verlassen der Standkokille 40 bis 250 mm. Üblicherweise liegt die Dicke d unter 80 mm.

Die Gießvorrichtung weist ferner eine Gießeinrichtung 3 auf. Aus dieser kann eine Metallschmelze 4 in die Standkokille gegossen werden.

Um ein Metallband 1 mit einer besonders glatten Oberfläche zu erzeugen, sind oberhalb der Breitseiten 2 drehbare Umlenkrollen 5 angeordnet. Die drehbaren Umlenkrollen 5 dienen als Einführeinrich tungen, mittels derer Zwischenbleche 6 mit einer Zwischenblechdicke d₁ an den Breitseiten 2 in die Standkokille eingeführt werden. Die Zwischenbleche 6 weisen üblicherweise eine Zwischenblechdicke d₁ im Bereich zwischen 3 mm und 20 mm auf, insbesondere zwischen 3 mm und 7 mm.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Umlenkrollen 5 oberhalb der Breitseiten 2 angeordnet. Sie sind damit insbesondere auch oberhalb einer Gießspiegelhöhe h angeordnet, bis zu der die Standko kille im Betrieb mit der Metallschmelze 4 gefüllt wird. Die Zwi schenbleche 6 werden somit im Betrieb von oben in die Standkokille eingeführt.

Nach dem Einführen der Zwischenbleche 6 in die Standkokille wird die Metallschmelze 4 in die Standkokille gegossen. Die Metallschmel ze 4 ist üblicherweise aus einem Normalstahl, d. h. aus einem normal legierten, rostenden Stahl. Die Metallschmelze 4 ist so heiß, daß die Zwischenbleche 6 teilweise aufschmelzen. Die Zwischenbleche 6 verschweißen daher mit der Metallschmelze 4 zum Metallstrang 1. Der Metallstrang 1 wird mittels einer Abzugeinrichtung 7 aus der Stand kokille abgezogen. Aufgrund der außenseitigen Beschichtung des Metallstrangs 1 mit den Zwischenblechen 6 wird somit eine fehler freie Oberfläche des Metallstrangs 1 erreicht.

Die Standkokille kann während des Gießbetriebes in üblicher Weise oszillieren. Die Standkokille kann aber auch feststehen, also nicht oszillieren.

Die Metallschmelze 4 kann, wie in der rechten Hälfte von Fig. 1 dargestellt, über ein Tauchrohr 8 aus der Gießeinrichtung 3 in die Standkokille gegossen werden. Alternativ kann die Metallschmelze 4 aber auch in einem freien Gießstrahl 9, der lediglich von einer Inertgasatmosphäre umspült wird, in die Standkokille gegossen werden.

Die Zwischenbleche 6 können aus dem gleichen Material wie die Metallschmelze 4 bestehen. Vorzugsweise bestehen sie aber aus einem anderen Material, da hierdurch auf einfache Weise ein Verbundband 1 herstellbar ist. Die Zwischenbleche 6 können insbesondere aus Edelstahl oder aus einem anderen nichtrostenden Stahl bestehen. In jedem Fall sollte aber darauf geachtet werden, daß die Solidustemperatur der Zwischenbleche 6 maximal so hoch ist wie die Solidustemperatur der Metallschmelze 4, da dann mit Sicherheit ein teilweises Auf schmelzen der Zwischenbleche 6 und somit eine gute Verschweißung gewährleistet ist.

Insbesondere wenn die Zwischenbleche 6 aus einem anderen Material bestehen als die Metallschmelze 4, sollte die Zwischenblechdicke d₁ (auch in der Summe) maximal halb so groß sein wie die Metall strangdicke d.

Das Ausmaß des Aufschmelzens der Zwischenbleche 6 kann insbesondere dadurch positiv beeinflußt werden, daß die Zwischenbleche 6 vor dem Einführen in die Standkokille aufgeheizt werden. Hierzu weist die Gießvorrichtung Aufheizeinrichtungen 10 auf. Mittels der Aufheiz einrichtungen 10 sind die Zwischenbleche 6 auf eine Temperatur aufheizbar, die um 100°C bis 250°C unter der Solidustemperatur der Zwischenbleche 6 liegt. Wenn, wie im Ausführungsbeispiel der Fall, die Zwischenbleche 6 aus Stahl bestehen, sollte die gewählte Temperatur also insbesondere im austenitischen Bereich liegen.

Damit die Metallschmelze 4 nicht nur auf den Zwischenblechen 6 aufkristallisiert, sondern mit diesen verschweißt, darf der Wärme strom über die Zwischenbleche 6 und die Breitseiten 2 nicht zu groß sein. Hierzu weist die Standkokille an den Breitseiten 2 regelbare Gaszuführeinrichtungen 11 auf. Mittels dieser Gaszuführeinrichtungen 11 werden im Betrieb der Standkokille zwischen den Zwischenblechen 6 und den Breitseiten 2 Gasschichten 12 aufgebaut. Durch entspre chende Variation der Gasschichten 12 kann insbesondere auch dieser Wärmestrom gesteuert werden.

Um eine noch bessere Verbindung der Zwischenbleche 6 mit der Metall schmelze 4 zu erreichen, wird der Metallstrang 1 umgeformt. Der Metallstrang 1 kann dabei wahlweise noch in der Standkokille oder unmittelbar nach dem Verlassen der Standkokille umgeformt werden. Insbesondere im erstgenannten Fall wird der Metallstang 1 noch vor dem Durcherstarren umgeformt. Er weist also beim Umformen einen Flüssigkern 13 auf. Das Umformen kann bspw. mit einer Walzeinrich tung erfolgen. Insbesondere kann die Abzugeinrichtung 7 verformend auf den Metallstrang 1 einwirken, also als Walzeinrichtung dienen. Es kann aber auch eine separate Walzeinrichtung vorgesehen sein.

Um eine Verformbarkeit des Metallstranges 1 noch in der Standkokille zu ermöglichen, sind die Schmalseiten, die zwischen den Breitseiten 2 der Standkokille angeordnet sind, konisch ausgebildet. Die Breit seiten 2 sind relativ zu den Schmalseiten höhenverstellbar. Durch eine Höhenverstellung der Breitseiten 2 relativ zu den Schmalseiten ist der Abstand der Breitseiten 2 am unteren Ende der Standkokille einstellbar. Durch eine entsprechende Höhenverstellung der Breit seiten 2 kann somit der Metallstang 1 noch in der Standkokille umgeformt werden.

Insbesondere bei einer derartigen Standkokille, bei der ein Umformen des Metallstrangs 1 noch in der Standkokille möglich ist, sind die Schmalseiten vorzugsweise graphitbeschichtet.

Fig. 2 entspricht im wesentlichen Fig. 1. Gleiche Elemente sind daher in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Der einzige Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, daß die Einführeinrichtungen in Fig. 2 nicht als drehbare Umlenkrollen 5, sondern als gewölbte Rutschen 5' ausgebildet sind.

Gemäß Ausführungsbeispiel wurde der Metallstrang 1 auf zwei einander gegenüberliegenden Breitseiten 2 mit den Zwischenblechen 6 ver schweißt. Je nach Anwendungsfall kann der Metallstrang 1 aber auch auf allen vier Seiten mit Zwischenblechen 6 versehen werden. Ebenso ist es möglich, den Metallstrang 1 nur auf einer Seite mit einem Zwischenblech 6 zu verschweißen.

Mit dem Gießverfahren und der Gießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind insbesondere folgende Vorteile erzielbar:

Es sind Stranggießprodukte einer sehr guten Oberflächenstruktur erzielbar, wobei die Oberflächenqualität durch die verwendeten Zwischenbleche 6 bestimmt wird. Metallschmelzen 4, die heißriß empfindlich sind, können mit hohen Gießgeschwindigkeiten bis zu 8 m pro Minute gegossen werden. Bei der Herstellung von Verbundmateri alien können bei Folgeverarbeitungen teure, vollständig aus rost freiem Stahl bestehende Bleche durch mit rostfreiem beschichtete Bleche aus Normalstahl ersetzt werden. Die Metallstrangdicke d und insbesondere die Zwischenblechdicke d₁ sind frei wählbar. Die Standkokille wird aufgrund der Zwischenbleche 6 und der Gasschichten 12 nur in geringem Umfang thermisch belastet.

Bezugszeichenliste

1

Metallstrang

2

Breitseiten

3

Gießeinrichtung

4

Metallschmelze

5

Umlenkrollen

5

' Rutschen

6

Zwischenbleche

7

Abzugeinrichtung

8

Tauchrohr

9

Gießstrahl

10

Aufheizeinrichtungen

11

Gaszuführeinrichtungen

12

Gasschichten

13

Flüssigkern
d, d₁

Dicken
h Gießspiegelhöhe

Claims

1. Gießverfahren für einen Metallstrang (1) mit einer Metallstrangdicke (d), insbesondere ein Metallband (1), in einer Standkokille mit zwei Paar einan der paarweise gegenüberliegenden Seitenwänden (2), wobei in die Stand kokille an mindestens einer Seitenwand (2) ein Zwischenblech (6) mit einer Zwischenblechdicke (d₁) eingeführt wird, in die Standkokille bis zu einer Gießspiegelhöhe (h) eine Metallschmelze (4) gegossen wird, die Metall schmelze (4) das Zwischenblech (6) teilweise aufschmilzt und mit dem Zwi schenblech (6) zum Metallstrang (1) verschweißt und der Metallstrang (1) aus der Standkokille abgezogen wird.

2. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze (4) und das Zwischenblech (6) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Gießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze (4) aus Normalstahl besteht.

4. Gießverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenblech (6) aus Edelstahl oder nichtrostendem Stahl besteht.

5. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenblech (6) vor dem Einführen in die Standkokille aufgeheizt wird.

6. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenblechdicke (d₁) maximal halb so groß ist wie die Metallstrangdicke (d).

7. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zwischenblech (6) und der mindestens einen Seitenwand (2) eine Gasschicht (12) aufgebaut wird.

8. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solidustemperatur des Zwischenblechs (6) maximal so hoch ist wie die Solidustemperatur der Metallschmelze (4).

9. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstrang (1) in der Standkokille oder unmittelbar nach dem Verlassen der Standkokille umgeformt wird.

10. Gießverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstrang (1) noch vor dem Durcherstarren umgeformt wird.

11. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenblech (6) von oben in die Standkokille einge führt wird.

12. Gießvorrichtung für einen Metallstrang (1),

- mit einer Standkokille mit zwei Paar, einander paarweise gegenüberlie genden Seitenwänden (2),
- mit mindestens einer einer der Seitenwände (2) zugeordneten Einfüh reinrichtung (5, 5') zum Einführen eines Zwischenblechs (6) in die Standkokille, wobei das Zwischenblech (6) eine Zwischenblech- Solidustemperatur aufweist,
- mit einer Gießeinrichtung (3) zum Gießen einer Metallschmelze (4) in die Standkokille,
- mit einer Abzugeinrichtung (7) zum Abziehen des Metallstrangs (1) aus der Standkokille und
- mit einer Aufheizeinrichtung (10) zum Aufheizen des Zwischenblechs (6) vor dem Einführen in die Standkokille auf eine Temperatur, die ca. 100°C bis 250°C unter der Zwischenblech-Solidustemperatur liegt.

13. Gießvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Paar von Seitenwänden (2) als Breitseiten (2) und das andere Paar von Seitenwänden als Schmalseiten einer Bram menkokille ausgebildet ist und daß die Einführeinrichtung (5, 5') einer der Breitseiten (2) zugeordnet ist.

14. Gießvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseiten graphitbeschichtet sind.

15. Gießvorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinrichtung (5, 5') oberhalb der Seitenwand (2) angeordnet ist, der sie zugeordnet ist.

16. Gießvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinrichtung (5, 5') als drehbare Umlenkrolle (5) oder als gewölbte Rutsche (5') ausgebildet ist.

17. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Seitenwand (2), der die Einführeinrichtung (5, 5') zugeordnet ist, eine Gaszuführeinrichtung (11) zum Erzeugen einer Gasschicht (12) zwischen der Seitenwand (2) und dem Zwischenblech (6) zugeordnet ist.

18. Gießvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführeinrichtung (11) als regelbare Gaszuführ einrichtung (11) ausgebildet ist.

19. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Standkokille eine Walzeinrichtung (7) nachgeordnet ist.

20. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Paare von Seitenwänden konisch ausgebildet ist und zwischen dem anderen Paar von Seitenwänden (2) angeordnet ist und daß das andere Paar von Seitenwänden (2) relativ zu dem einen Paar von Seitenwänden höhenverstellbar ausgebildet ist.