DE19850213A1

DE19850213A1 - Gießverfahren für ein dünnes Metallband und zugehörige Gießvorrichtung

Info

Publication number: DE19850213A1
Application number: DE19850213A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter P Pleschiutschnigg; Winfried Dipl Ing Binder; Lothar Dipl Ing Parschat; Michael Dr Ing Vonderbank; Stephan Feldhaus
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-10-31
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2018-11-01
Also published as: DE19850213C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für ein dünnes Metallband mit einer Metallbanddicke, wobei eine Metallschmelze mit einer Schmelzentemperatur in einen Gießtrichter mit einem Gießspalt gegossen wird und das so gebildete Metallband aus dem Gießtrichter abgezogen wird, sowie eine hiermit korrespondierende Gießvorrich tung.

Derartige Gießverfahren und die hiermit korrespondierende Gießvor richtung sind als sogenannte Zweirollen-Gießmaschinen bekannt. Mit diesen Verfahren und Vorrichtungen können dünne Metallbänder mit Metallbanddicken unter 30 mm gegossen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein weiteres Verfahren und die hiermit korrespondierende Vorrichtung zum Gießen eines dünnen Metallbandes zu schaffen.

Die Aufgabe wird für das Verfahren dadurch gelöst, daß zwei mit einer Blechtemperatur über Umlenkrollen geführte Deckbleche mit Deckblechdicken den Gießtrichter bilden und die Metallschmelze mit den Deckblechen zu dem Metallband verschweißt.

Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung weist zwei einen Gießtrichter mit einem Gießspalt bildende Umlenkrollen, zwei Zuführeinrichtungen zum Zuführen von Deckblechen zu den Umlenkrollen, eine Gießeinrich tung zum Gießen einer Metallschmelze in den Gießtrichter und eine Abzugseinrichtung zum Abziehen des aus den Deckblechen und der erstarrten bzw. erstarrenden Metallschmelze gebildeten Metallbandes auf.

Die Deckbleche und die Metallschmelze können aus dem gleichen Material bestehen. Wenn die Metallschmelze und die Deckbleche jedoch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ist auf besonders einfache Weise ein Verbundband herstellbar. Die Deckbleche können bspw. aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl bestehen, während die Metallschmelze aus Normalstahl bestehen kann.

Die sich ergebende Verschweißung zwischen den Deckblechen und der Metallschmelze ist besonders gut, wenn die Blechtemperatur und die Schmelzentemperatur derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Deckbleche teilweise aufschmelzen. Insbesondere können die Deck bleche hierzu vor dem Führen über die Umlenkrollen aufgeheizt werden, z. B. auf eine Blechtemperatur, die um ca. 100 bis 250°c unter der Solidustemperatur der Deckbleche liegt. Ferner sollte bei der Herstellung eines Verbundbandes darauf geachtet werden, daß die Solidustemperatur der Metallschmelze mindestens so groß ist wie die Solidustemperatur der Deckbleche.

Wenn in den Gießtrichter über Zuführrollen ein Mittelblech einge führt wird, lassen sich auf einfache Weise mehrlagige Verbundbänder herstellen.

Die Verbindung der einzelnen Schichten des Metallbandes ist noch besser, wenn das Metallband unmittelbar nach dem Abziehen aus dem Gießtrichter gewalzt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs beispiels. Dabei zeigt in Prinzipdarstellung die einzige Figur eine Gießvorrichtung für ein dünnes Metallband mit einer nachgeordneten Walzeinrichtung.

Gemäß der Figur weist eine Gießvorrichtung zwei Umlenkrollen 1, 2 mit Rollenachsen 1', 2' auf. Die Umlenkrollen 1, 2 bilden zusammen einen Gießtrichter 3 mit einem Gießspalt 4. Die Gießvorrichtung weist ferner zwei Zuführeinrichtungen 5, 6 auf. Deckbleche 7, 8 werden von den Zuführeinrichtungen 5, 6 zu den Umlenkrollen 1, 2 und über diese geführt, so daß die Deckbleche 7, 8 den eigentlichen Gießtrichter 3 bilden. Zwischen den Zuführeinrichtungen 5, 6 und den Umlenkrollen 1, 2 sind Vorwärmeinrichtungen 9, 10 angeordnet, mittels derer die Deckbleche 7, 8 vor dem Führen über die Umlenkrol len auf eine Deckblechtemperatur T_D aufgeheizt werden. Zur genaueren Einstellung der Deckblechtemperatur T_D sind die Umlenkrollen 1, 2 darüber hinaus temperaturkontrolliert.

Die Gießvorrichtung weist ferner eine Gießeinrichtung 11 auf. Von der Gießeinrichtung 11 wird über ein geeignetes Zuführsystem 12, z. B. Tauchrohre, eine Metallschmelze 13 mit einer Schmelzentempera tur T_S in den Gießtrichter 3 gegossen. Die Deckbleche 7, 8 nehmen dabei die Gießhitze der Metallschmelze 13 auf und schmelzen partiell auf. Die Metallschmelze 13 verschweißt dadurch mit den Deckblechen 7, 8 zu einem Metallband 14. Das Metallband 14 wird über eine Abzugseinrichtung 15 aus dem Gießtrichter 3 abgezogen. Auch die Abzugseinrichtung 15 ist zur Optimierung der Verschweißung tempera turkontrolliert.

Das gegossene Metallband 14 weist eine Metallbanddicke d auf. Die Deckbleche 7, 8 weisen Deckblechdicken d₇, d₈ auf. Die Metallband dicke d liegt zwischen 0,3 mm und 30 mm. Typisch liegt sie in einem Bereich zwischen 2 mm und 5 mm. Die Deckblechdicken d₇, d₈ liegen zwischen 0,1 mm und 5 mm. Typisch sind sie kleiner als 1 mm. Meist ist die Summe der Deckblechdicken d₇, d₈ maximal halb so groß wie die Metallbanddicke d.

Die Deckbleche 7, 8 bestehen gemäß Ausführungsbeispiel aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl. Die Metallschmelze 13 hingegen besteht aus Normalstahl. Unabhängig von den konkret verwendeten Materialien sollte aber darauf geachtet werden, daß die Solidustemperatur der Metallschmelze 13 mindestens so groß ist wie die Solidustemperatur der Deckbleche 7, 8. Denn in diesem Ball schmelzen die Deckbleche 7, 8 durch die Gießhitze der Metallschmelze 13 teilweise auf, so daß sich eine gute Verschweißung ergibt.

Eine Verschweißung der Deckbleche 7, 8 ist auch dann mit Sicherheit gewährleistet, wenn die Deckblechtemperatur T_D und die Schmelzentem peratur T_S derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Deckbleche 7, 8 teilweise aufschmelzen. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, daß die Deckbleche 7, 8 in den Vorwärmeinrichtungen 9, 10 auf eine Deckblechtemperatur T_D knapp unterhalb ihrer Solidustempe ratur vorgewärmt werden, insbesondere auf eine Deckblechtemperatur T_D, die um ca. 100 bis 250°c unter der Solidustemperatur der Deckbleche 7, 8 liegt. Gleichzeitig wird die Metallschmelze 13 auf einer Schmelzentemperatur T_S gehalten, die über der Liquidustempera tur der Deckbleche 7, 8 liegt.

Den Umlenkrollen 1, 2 ist eine Walzeinrichtung 16 nachgeordnet. Mittels dieser Walzeinrichtung 16 wird das Metallband 14 unmittelbar nach dem Abziehen aus dem Gießtrichter 3 gewalzt. Alternativ oder zusätzlich kann das Metallband 14 auch durch die Abzugseinrichtung 15 gewalzt werden. Die Stichabnahme bei diesem Walzvorgang ist dabei relativ gering. Sie beträgt nur ca. 2 bis 20%. Auch ein derart geringes Walzen bewirkt aber eine noch bessere Verbindung der Deckbleche 7, 8 mit der zu diesem Zeitpunkt bereits erstarrten Metallschmelze 13.

Bei der Gießvorrichtung gemäß der Figur wird nicht ein dreilagiges, sondern ein fünflagiges Metallband 14 hergestellt. Hierzu weist die Gießvorrichtung Zuführrollen 17 auf. Mittels dieser Zuführrollen 17 wird ein Mittelblech 18 in den Gießtrichter 3 eingeführt. Zwi schen den Zuführrollen 17 und dem Gießtrichter 3 ist eine weitere Vorwärmeinrichtung 19 angeordnet, mittels derer auch das Mittelblech 18 vor dem Einführen in den Gießtrichter 3 aufgeheizt wird. Auch das Mittelblech 18 wird mittels der Vorwärmeinrichtung 19 auf eine Mittelblechtemperatur T_M aufgeheizt, die nur geringfügig, vorzugs weise ca. 100 bis 250°C, unter der Solidustemperatur des Mittel blechs 18 liegt.

Die Umlenkrollen 1, 2 drehen sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit v_U. Das Metallband 14 wird mit einer Abzugsgeschwindigkeit v_a abgezogen. Die Abzugsgeschwindigkeit v_a ist dabei gleich der Um fangsgeschwindigkeit v_U. Die Abzugsgeschwindigkeit v_a, die Deck blechtemperatur T_D und die Schmelzentemperatur T_s, gegebenenfalls auch die Mittelblechtemperatur T_M, sind dabei derart aufeinander abgestimmt, daß die Metallschmelze 13 spätestens bei Erreichen des Gießspaltes 4 durcherstarrt ist. Am günstigsten ist es, wenn der Bereich der vollständigen Erstarrung der Metallschmelze 13 in einem Winkel α oberhalb der Verbindungslinie der Rollenachsen 1', 2' liegt, wobei der Winkel α einen Wert zwischen 5° und 20° hat.

Das Mittelblech 18 kann aus dem gleichen Material wie die Deckbleche 7, 8 oder aus dem gleichen Material wie die Metallschmelze 13 oder aus einem wieder anderen Material bestehen. Insbesondere wenn das Mittelblech 18 aus Normalstahl besteht, und die Deckbleche 7, 8 aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl, bieten sich als Material für die Metallschmelze 13 diese beiden Möglichkeiten an. Wenn die Metall schmelze 13 aus Normalstahl besteht, kann ein Verbundband 14 mit besonders dünnen Deckschichten erzeugt werden. Wenn hingegen die Metallschmelze 13 aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl ist, kann auf einfache Weise eine dickere Schicht aus Edelstahl/rostfreiem Stahl auf das Mittelblech 18 aufgebracht werden, ohne die Deckbleche 7, 8 sehr dick machen zu müssen. In jedem Fall aber sollte auch hier wieder die Solidustemperatur der Metallschmelze 13 mindestens so groß wie die Solidustemperatur des Mittelblechs 18 sein, um eine gute Verschweißung zwischen Metallschmelze 13 und Mittelblech 18 sicherzustellen.

Die Deckbleche 7, 8, die Metallschmelze 13 und das Mittelblech 18 sowie die Umlenkrollen 1, 2, die Zuführeinrichtungen 5, 6, die Zuführrollen 17 sowie die Vorwärmeinrichtungen 9, 10, 19 sind mit einer Einhausung 20 eingehaust. Auch die Abzugseinrichtung 15 und die Walzeinrichtung 16 und damit auch das gegossene Metallband 14 sind ebenfalls in einer Einhausung 21 eingehaust. Somit können die Deckbleche 7, 8, die Metallschmelze 13, das Mittelblech 18 und das Metallband 14 in einer kontrollierten Atmosphäre gehalten werden. Die kontrollierte Atmosphäre kann insbesondere eine Inertatmosphäre, z. B. eine Stickstoffatmosphäre, sein.

Insbesondere bei Erzeugen eines Stahlbandes 14 sind die hierzu erforderlichen Temperaturen sehr hoch. Um die erforderlichen Tempe raturen zu erniedrigen, kann auf die Deckbleche 7, 8 vor dem Ein führen in den Gießtrichter 3 eine Substanz aufgebracht werden, welche die Solidustemperatur der Deckbleche 7, 8 erniedrigt. Ebenso kann auch auf das Mittelblech 18 eine Substanz aufgebracht werden, welche die Solidustemperatur des Mittelblechs 18 erniedrigt. Bei spiele derartiger Substanzen sind z. B. Titan-Nitrid- und Chrom- Nickel-Verbindungen.

Es sind verschiedene Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Insbesondere können z. B. die Deckbleche 7, 8 aus verschiedenen Materialien, z. B. unterschiedlichen Stahlgüten sein. Da das Mittel blech 18 den Gießtrichter 3 in zwei Teilbereiche trennt, kann bei entsprechender Ausgestaltung der Gießeinrichtung 11 zwischen das eine Deckblech 7 und das Mittelblech 18 auch eine andere Metall schmelze 13 gegossen werden als zwischen das andere Deckblech 8 und das Mittelblech 18. Im Extremfall ist also ein Metallband 14 erzeug bar, das aus fünf voneinander verschiedenen Schichten besteht.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Umlenkrollen

1

',

2

' Rollenachsen

3

Gießtrichter

4

Gießspalt

5

,

6

Zuführeinrichtungen

7

,

8

Deckbleche

9

,

10

,

19

Vorwärmeinrichtungen

11

Gießeinrichtung

12

Zuführsystem

13

Metallschmelze

14

Metallband

15

Abzugseinrichtung

16

Walzeinrichtung

17

Zuführrollen

18

Mittelblech

20

,

21

Einhausungen
α Winkel
d, d₇

, d₈

Dicken
T_D

, T_M

, T_S

Temperaturen
v_a

, v_U

Geschwindigkeiten

Claims

1. Gießverfahren für ein dünnes Metallband (14) mit einer Metall banddicke (d), wobei zwei mit einer Blechtemperatur (T_D) über Umlenkrollen (1, 2) geführte Deckbleche (7, 8) mit Deckblech dicken (d₇, d₈) einen Gießtrichter (3) mit einem Gießspalt (4) bilden, in den eine Metallschmelze (13) mit einer Schmelzentem peratur (T_S) gegossen wird, wobei die Metallschmelze (13) mit den Deckblechen (7, 8) zu einem Metallband (14) verschweißt und wobei das Metallband (14) aus dem Gießtrichter (3) abgezo gen wird.

2. Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze (13) und die Deckbleche (7, 8) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Gießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze (13) aus Normalstahl besteht.

4. Gießverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbleche (7, 8) aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl bestehen.

5. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtemperatur (T_D) und die Schmelzentemperatur (T_S) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Deckbleche (7, 8) teilweise aufschmelzen.

6. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbleche (7, 8) vor dem Führen über die Umlenkrollen (1, 2) aufgeheizt werden.

7. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solidustemperatur der Metallschmelze (13) mindestens so groß ist wie die Solidustemperatur der Deckbleche (7, 8).

8. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in den Gießtrichter (3) über Zuführrollen (17) ein Mittel blech (18) eingeführt wird.

9. Gießverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelblech (18) vor dem Einführen aufgeheizt wird.

10. Gießverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelblech (18) aus Normalstahl besteht.

11. Gießverfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Solidustemperatur der Metallschmelze (13) mindestens so groß ist wie die Solidustemperatur des Mittelblechs (18).

12. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze (13) spätestens bei Erreichen des Gießspaltes (4) durcherstarrt ist.

13. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (14) unmittelbar nach Abziehen aus dem Gießtrichter (3) gewalzt wird.

14. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Deckblechdicken (d₇, d₃) maximal halb so groß ist wie die Metallbanddicke (d).

15. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbleche (7, 8), die Metallschmelze (13) und das Metallband (14), gegebenenfalls auch das Mittelblech (18), in einer kontrollierten Atmosphäre, insbesondere einer Inert atmosphäre, gehalten werden.

16. Gießverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einführen in den Gießtrichter (3) auf die Deck bleche (7, 8), gegebenenfalls auch auf das Mittelblech (18), mindestens eine die Solidustemperatur der Deckbleche (7, 8) bzw. des Mittelblechs (18) erniedrigende Substanz aufgebracht wird.

17. Gießvorrichtung für ein Metallband (14), mit zwei einen Gieß trichter (3) mit einem Gießspalt (4) bildenden Umlenkrollen (1, 2) mit zwei Zuführeinrichtungen (5, 6) zum Zuführen von Deckblechen (7, 8) zu den Umlenkrollen (1, 2), mit einer Gieß einrichtung (11) zum Gießen einer Metallschmelze (13) in den Gießtrichter (3) und mit einer Abzugseinrichtung (15) zum Abziehen des aus den Deckblechen (7, 8) und der erstarrten bzw. erstarrenden Metallschmelze (13) gebildeten Metallbandes (14).

18. Gießvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zuführrollen (17) zum Einführen eines Mittelblechs (18) in den Gießtrichter (3) aufweist.

19. Gießvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorwärmeinrichtung (9, 10, 19) zum Aufheizen der Deckbleche (7, 8) und/oder des Mittelblechs (18) aufweist.

20. Gießvorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet daß sie eine den Umlenkrollen (1, 2) nachgeordnete Walzeinrich tung (16) zum Walzen des Metallbandes (14) unmittelbar nach dem Abziehen aus dem Gießtrichter (3) aufweist.

21. Gießvorrichtung nach Anspruch 17, 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (1, 2), die Zuführeinrichtungen (5, 6) und die Abzugseinrichtung (15), gegebenenfalls auch die Zuführ rollen (17), die Vorwärmeinrichtung (9, 10, 19) und die Walz einrichtung (16), eingehaust sind.