DE19850213C2 - Casting process for a thin metal strip and associated casting device - Google Patents
Casting process for a thin metal strip and associated casting deviceInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für ein dünnes Metallband nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine hiermit korrespondierende Gießvorrich tung.The present invention relates to a casting method for a thin Metal strip according to the preamble of claim 1 as well as a corresponding pouring device 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.Such casting process and the corresponding casting process direction are known as so-called two-roll casting machines. With These methods and devices can be used with thin metal strips Metal strip thicknesses below 30 mm can be cast.
Die DE-OS 15 08 876 beschreibt ein Verfahren zum kontinuierlichen Abstechen von flüssiger Gießmasse, wobei kontinuierlich eine verbrauchbare und zur Auf nahme einer gewissen Wärmemenge geeignete Hülle gebildet, gekühlt sowie das die Hülle und die Gießmasse aufweisende Zwischenprodukt abgezogen wird. Die se Hülle kann beispielsweise aus Metall, Papier oder aus einem textilen Stoff be stehen. In diese Hülle wird stets flüssiges Metall eingegossen, wobei die Hülle mit der erstarrenden Gießmasse durch Fremdkörper hindurchgeführt wird.DE-OS 15 08 876 describes a method for continuous parting off of liquid casting compound, being continuously a consumable and for on a certain amount of heat suitable shell formed, cooled and that the shell and the intermediate product comprising the casting compound is removed. The This sleeve can be made of metal, paper or a textile material, for example stand. Liquid metal is always poured into this shell, the shell with the solidifying casting compound is passed through foreign bodies.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein weiteres Verfahren und die hiermit korrespondierende Vorrichtung zum Gießen eines dünnen Metallbandes zu schaffen.The object of the present invention is another Method and the corresponding device for casting to create a thin metal band.
Die Aufgabe wird bei dem Verfahren, bei dem zwei mit einer Blechtemperatur über Umlenkrollen geführte Deckbleche mit Deckblechdicken den Gießtrichter bilden und die Metallschmelze mit den Deckblechen zu dem Metallband verschweißt dadurch gelöst, daß in den Gießtrichter über Zuführrollen ein Mittelblech eingeführt wird und eine Verschweißung ebenfalls zwischen der Metallschmelze und dem Mittelblech stattfindet.The task is in the process where two with a sheet temperature with cover plates guided over deflection rollers Cover plate thicknesses form the pouring funnel and the molten metal the cover plates welded to the metal strip solved that a middle plate is inserted into the casting funnel via feed rollers and one Welding also takes place between the molten metal and the middle plate.
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 sowie Zuführrollen zum Einführen eines Mittelblechs in den Gießtrichter auf.The casting device according to the invention has two a casting funnel with a casting gap forming pulleys, two feeding devices for feeding cover plates to the deflection rollers, a casting unit device for pouring a molten metal into the casting funnel and a Trigger device for pulling the cover plates and the solidified or solidifying molten metal band formed and feed rollers for inserting a center plate into the Pouring funnel on.
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.The cover plates and the molten metal can be made of the same Material. If the molten metal and the cover plates, however made of different materials is special a composite tape can be produced in a simple manner. The cover plates can for example made of stainless steel or stainless steel, while the Molten metal can consist of mild steel.
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.The resulting weld between the cover plates and the Metal melting is particularly good when the sheet temperature and the Melt temperature are coordinated so that the Partially melt the cover plates. In particular, the deck For this purpose, the sheets are heated up before being guided over the deflection rollers be, e.g. B. to a sheet temperature, which is around 100 to 250 ° C. is below the solidus temperature of the cover plates. Furthermore, at the production of a composite tape be taken to ensure that the Solidus temperature of the molten metal is at least as high as that Solidus temperature of the cover plates.
Indem in den Gießtrichter über Zuführrollen ein Mittelblech einge führt wird, lassen sich auf einfache Weise mehrlagige Verbundbänder herstellen.By inserting a middle plate into the casting funnel via feed rollers leads, multilayer composite tapes can be easily produce.
Die Verbindung der einzelnen Schichten des Metallbandes ist noch besser, wenn das Metallband unmittelbar nach dem Abziehen aus dem Gießtrichter gewalzt wird.The connection of the individual layers of the metal strip is still better if the metal band immediately after pulling it out of the Pouring funnel is rolled.
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.Further advantages and details emerge from the others Claims and the following description of an execution for example. The principle illustration shows the only one Figure a casting device for a thin metal strip with a downstream rolling device.
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 TD aufgeheizt werden. Zur genaueren Einstellung der Deckblechtemperatur TD sind die Umlenkrollen 1, 2 darüber hinaus temperaturkontrolliert.According to the figure, a casting device has two deflection rollers 1 , 2 with roller axes 1 ', 2 '. The deflection rollers 1 , 2 together form a casting funnel 3 with a casting gap 4 . The casting device also has two feed devices 5 , 6 . Cover plates 7 , 8 are guided from the feed devices 5 , 6 to the deflection rollers 1 , 2 and over them, so that the cover plates 7 , 8 form the actual pouring funnel 3 . Preheating devices 9 , 10 are arranged between the feed devices 5 , 6 and the deflecting rollers 1 , 2 , by means of which the cover plates 7 , 8 are heated to a cover plate temperature T D before being guided over the deflecting rollers. The deflection rollers 1 , 2 are also temperature-controlled for more precise adjustment of the cover plate temperature T D.
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 TS 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.The casting device also has a casting device 11 . From the pouring device 11 is via a suitable feed system 12 , for. B. immersion tubes, a molten metal 13 with a melt temperature T S poured into the casting funnel 3 . The cover plates 7 , 8 absorb the casting heat of the molten metal 13 and partially melt. The molten metal 13 thereby welds to the cover plates 7 , 8 to form a metal strip 14 . The metal strip 14 is withdrawn from the casting funnel 3 via a withdrawal device 15 . The extraction device 15 is temperature-controlled to optimize the welding.
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. The cast metal strip 14 has a metal strip thickness d. The cover plates 7 , 8 have cover plate thicknesses d 7 , d 8 . The metal band thickness d is between 0.3 mm and 30 mm. It is typically in a range between 2 mm and 5 mm. The cover plate thicknesses d 7 , d 8 are between 0.1 mm and 5 mm. They are typically smaller than 1 mm. Usually the sum of the cover plate thicknesses d 7 , d 8 is at most half as large as the metal strip thickness 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 Fall schmelzen die Deckbleche 7, 8 durch die Gießhitze der Metallschmelze 13 teilweise auf, so daß sich eine gute Verschweißung ergibt.The cover plates 7 , 8 are made of stainless steel or stainless steel according to the embodiment. The molten metal 13, however, consists of normal steel. Regardless of the materials actually used, care should be taken to ensure that the solidus temperature of the molten metal 13 is at least as high as the solidus temperature of the cover plates 7 , 8 . In this case, the cover plates 7 , 8 partially melt due to the pouring heat of the molten metal 13 , so that good welding results.
Eine Verschweißung der Deckbleche 7, 8 ist auch dann mit Sicherheit gewährleistet, wenn die Deckblechtemperatur TD und die Schmelzentem peratur TS 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 TD knapp unterhalb ihrer Solidustempe ratur vorgewärmt werden, insbesondere auf eine Deckblechtemperatur TD, die um ca. 100 bis 250°C unter der Solidustemperatur der Deckbleche 7, 8 liegt. Gleichzeitig wird die Metallschmelze 13 auf einer Schmelzentemperatur TS gehalten, die über der Liquidustempera tur der Deckbleche 7, 8 liegt.A welding of the cover plates 7 , 8 is also guaranteed with certainty if the cover plate temperature T D and the melt temperature T S are matched to one another in such a way that the cover plates 7 , 8 partially melt. This can be achieved, for example, by preheating the cover plates 7 , 8 in the preheating devices 9 , 10 to a cover plate temperature T D just below their solidus temperature, in particular to a cover plate temperature T D which is around 100 to 250 ° C. below the solidus temperature of the cover plates 7 , 8 . At the same time, the metal melt 13 is kept at a melt temperature T S , which is above the liquidus temperature of the cover plates 7 , 8 .
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.A roller device 16 is arranged downstream of the deflection rollers 1 , 2 . By means of these roller means 16, the metal strip 14 is rolled immediately after withdrawing from the sprue. 3 Alternatively or additionally, the metal strip 14 can also be rolled by the take-off device 15 . The stitch decrease in this rolling process is relatively small. It is only about 2 to 20%. Even such low rolling results in an even better connection of the cover plates 7 , 8 with the molten metal 13 that has already solidified at this point in time.
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 TM aufgeheizt, die nur geringfügig, vorzugs weise ca. 100 bis 250°C, unter der Solidustemperatur des Mittel blechs 18 liegt.In the casting device according to the figure, a three-layer, but a five-layer metal strip 14 is produced. For this purpose, the casting device has feed rollers 17 . A center plate 18 is introduced into the casting funnel 3 by means of these feed rollers 17 . Between the feed rollers 17 and the casting funnel 3 , a further preheating device 19 is arranged, by means of which the middle plate 18 is heated before being introduced into the casting funnel 3 . Also, the center plate 18 is heated by the preheater 19 to a center sheet temperature T M, the only slightly, preferably, about 100 to 250 ° C, is below the solidus temperature of the middle sheet eighteenth
Die Umlenkrollen 1, 2 drehen sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit vU. Das Metallband 14 wird mit einer Abzugsgeschwindigkeit va abgezogen. Die Abzugsgeschwindigkeit va ist dabei gleich der Um fangsgeschwindigkeit vU. Die Abzugsgeschwindigkeit va, die Deck blechtemperatur TD und die Schmelzentemperatur TS, gegebenenfalls auch die Mittelblechtemperatur TM, 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.The deflection rollers 1 , 2 rotate at a peripheral speed v U. The metal strip 14 is drawn off at a take-off speed v a . The withdrawal speed v a is equal to the order speed v U. The take-off speed v a , the cover plate temperature T D and the melt temperature T S , optionally also the middle plate temperature T M , are coordinated with one another in such a way that the molten metal 13 solidifies at the latest when the casting gap 4 is reached. It is most favorable if the area of complete solidification of the molten metal 13 lies at an angle α above the connecting line of the roller axes 1 ', 2 ', the angle α having a value between 5 ° and 20 °.
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.The middle plate 18 can consist of the same material as the cover plates 7 , 8 or of the same material as the molten metal 13 or of a different material. In particular if the middle plate 18 consists of normal steel, and the cover plates 7 , 8 made of stainless steel or stainless steel, these two possibilities are suitable as materials for the molten metal 13 . If the metal melt 13 consists of normal steel, a composite tape 14 can be produced with particularly thin cover layers. If, on the other hand, the molten metal 13 is made of stainless steel or stainless steel, a thicker layer of stainless steel / stainless steel can be applied to the middle plate 18 in a simple manner without having to make the cover plates 7 , 8 very thick. In any case, however, the solidus temperature of the molten metal 13 should also be at least as high as the solidus temperature of the middle plate 18 in order to ensure good welding between the molten metal 13 and the middle plate 18 .
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.The cover plates 7 , 8 , the molten metal 13 and the middle plate 18 as well as the deflection rollers 1 , 2 , the feed devices 5 , 6 , the feed rollers 17 and the preheating devices 9 , 10 , 19 are housed with a housing 20 . The withdrawal device 15 and the rolling device 16 and thus also the cast metal strip 14 are also housed in a housing 21 . The cover plates 7 , 8 , the molten metal 13 , the middle plate 18 and the metal strip 14 can thus be kept in a controlled atmosphere. The controlled atmosphere can in particular be an inert atmosphere, e.g. B. a nitrogen atmosphere.
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.In particular when producing a steel strip 14 , the temperatures required for this are very high. In order to lower the temperatures required, a substance can be applied to the cover plates 7 , 8 before the lead into the pouring funnel 3 , which lowers the solidus temperature of the cover plates 7 , 8 . Likewise, a substance can be applied to the middle plate 18 , which lowers the solidus temperature of the middle plate 18 . In games of such substances z. B. titanium nitride and chromium-nickel compounds.
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. Various variations of the present invention are possible. In particular, e.g. B. the cover plates 7 , 8 made of different materials, eg. B. be different steel grades. Since the middle plate 18 separates the pouring funnel 3 into two areas, with a corresponding design of the pouring device 11, another metal melt 13 can also be cast between the one cover plate 7 and the middle plate 18 than between the other cover plate 8 and the middle plate 18 . In an extreme case, a metal strip 14 can thus be produced, which consists of five different layers.
11
, ,
22nd
Umlenkrollen
Pulleys
11
', ',
22nd
' Rollenachsen
'' Roller axles
33rd
Gießtrichter
Pouring funnel
44
Gießspalt
Pouring gap
55
, ,
66
Zuführeinrichtungen
Feeders
77
, ,
88th
Deckbleche
Cover plates
99
, ,
1010th
, ,
1919th
Vorwärmeinrichtungen
Preheating equipment
1111
Gießeinrichtung
Pouring device
1212th
Zuführsystem
Feeding system
1313
Metallschmelze
Molten metal
1414
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Abzugseinrichtung
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Rolling device
1717th
Zuführrollen
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1818th
Mittelblech
Middle plate
2020th
, ,
2121
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