DE3624114A1

DE3624114A1 - DEVICE FOR PRODUCING ROLLABLE SHEET FROM MELTING METAL

Info

Publication number: DE3624114A1
Application number: DE19863624114
Authority: DE
Inventors: Achim Ruediger Dr Buechner
Original assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Current assignee: Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1988-01-21
Also published as: EP0322482A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum endlosen Herstellen von auswalzbarem Blech direkt aus Metallschmelze, mit zwei in einer etwa horizontalen Ebene einander gegenüberliegenden, drehbar gelagerten, jeweils mit einem Antrieb verbundenen gekühlten Walzen, die beim Betrieb einen gewissen Abstand einhalten, der einen Spalt der der gewünschten Blechstärke entsprechenden Weite bildet, und mit einer Einrichtung zum Eingießen von Metallschmelze zwischen die beiden Walzen, um über dem Spalt einen Schmelzensumpf zu bilden.The invention relates to a device for endless production of rollable sheet metal directly from molten metal, with two in an approximately horizontal plane opposite each other, rotatably mounted, each connected to a drive, cooled Rollers that keep a certain distance during operation, the one gap that corresponds to the desired sheet thickness Wide forms, and with a device for pouring of molten metal between the two rollers in order to to form a melt sump in the gap.

Mit einer Vorrichtung dieser Gattung hat Bessemer (Stahl und Eisen, 1891, Seite 921-926) Untersuchungen durchgeführt. Es wurden etwa 1 mm dicke, etwa 20 cm breite und 1 m lange Stahlbänder bei Austrittsgeschwindigkeiten von etwa 25 cm pro Sekunde mit sehr guter Oberfläche direkt aus Metallschmelze hergestellt. Gleichwohl hat diese Art der Herstellung von Blechen keinen Eingang in die Praxis gefunden. Möglicherweise ist dies darauf zurückzuführen, daß man aus Gründen der Produktionsmenge die Blechdicke zu stark vergrößern wollte, wodurch sich große Kühlprobleme ergeben und eine gleichförmige Arbeitsweise nicht gewährleistet ist.With a device of this type, Bessemer (steel and Eisen, 1891, page 921-926) investigations. There were about 1 mm thick, about 20 cm wide and 1 m long steel strips at exit speeds of about 25 cm per second with a very good surface made directly from molten metal. Nevertheless, this type of sheet metal production no practice found. It may be due to the fact that for reasons of production quantity wanted to increase the sheet thickness too much, which caused large Cooling problems arise and a uniform way of working is not guaranteed.

Ein weiterer Grund ist sicher - und das ist gerade die Basis der vorliegenden Anmeldung - daß der Prozeß erst dann reproduzierbar und stabil zu führen ist, wenn man für eine geeignete Stabilisierung, etwa die hier vorgeschlagene Federung, sorgt. Another reason is certain - and this is precisely the basis of the present application - that the process can only be carried out in a reproducible and stable manner if suitable stabilization, for example the suspension proposed here, is ensured.

Damit eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beim Herstellen von auswalzbarem Blech zufriedenstellend arbeitet, muß ein diffiziles Gleichgewicht eingehalten werden: Zum einen muß je Zeiteinheit ebensoviel Material als Blech aus dem Sumpf herauslaufen, wie als Schmelze einläuft. Zum anderen sind strenge Bedinungen an die Sumpfhöhe zu stellen: Wird diese zu niedrig, so tropft der Sumpf unkontrolliert aus dem Walzspalt heraus, und das Blech wird Löcher haben oder gar zu Stücken zerfallen; wird sie zu groß, so können sich zu hohe Walzkräfte ergeben, und diese können zur Zerstörung der Anlage führen, da die Rollen ja den "Keil" des festen Materials im Sumpf auf die Dicke des Walzenspaltes herab umformen müssen. Die Sumpfhöhe muß ferner so eingestellt sein, daß sich eine geeignete Abkühlfläche (zu den Rollen hin) und somit eine geeignete Abkühlzeit ergibt.So that a device of the type mentioned in the manufacture of sheet metal that can be rolled out works satisfactorily, A difficult balance must be maintained: On the one hand must have as much material per unit of time as sheet metal from the swamp run out as it comes in as a melt. On the other hand to put strict conditions on the sump height: Will this too low, the sump drips out of the roll gap in an uncontrolled manner out, and the sheet metal will have holes or even close Pieces disintegrate; if it becomes too large, it can become too high Rolling forces result, and these can destroy the system because the rollers are the "wedge" of the solid material in the swamp down to the thickness of the nip. The sump height must also be set so that a suitable cooling surface (towards the rollers) and thus a suitable cooling time results.

Daraus folgt, daß für die Einhaltung des Gleichgewichtszustandes im Betrieb eine gewisse Nachregelbarkeit der Höhe des Sumpfes notwendig ist, um zufällige Unterschiede im Erstarrungsprozeß und/oder der Schmelzenzufuhr auszugleichen.It follows that for maintaining the state of equilibrium in operation a certain readjustment of the amount of Sumpfes is necessary to make random differences in the solidification process and / or to balance the melt feed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum endlosen Herstellen von auswalzbarem Blech direkt aus Metallschmelze zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln regelbar bzw. nachregelbar ist, um auch bei schwankenden Betriebsbedingungen im Gleichgewichtszustand arbeiten zu können.The invention has for its object a device for the endless production of rollable sheet metal directly from To create molten metal, which can be regulated with simple means or is readjustable, even with fluctuating operating conditions to be able to work in equilibrium.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der Walzkraft die Weite des Spaltes zwischen den Walzen nachgeregelt wird, damit sich die Sumpfhöhe nach einer etwaigen Störung wieder auf den Sollwert (Gleichgewichtswert) zubewegt und diesen wieder annimmt.This object is achieved in a device of the initially mentioned genre solved in that depending of the rolling force the width of the gap between the Rolls is adjusted so that the sump height after a any disturbance back to the setpoint (equilibrium value) moved and accepted it again.

Mit anderen Worten wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Höhe bzw. das Volumen des auf die gekühlten Walzen aufgegossenen Schmelzensumpfes dadurch eingestellt wird, daß die Weite des Walzenspaltes verändert werden kann, um die abgeführte Materialmenge stets der zugeführten anzupassen und die Vorrichtung dementsprechend im Gleichgewichts zustand betreiben zu können. Durch das Einstellen bzw. Nachstellen des Walzenspaltes sich eventuell ergebende Schwankungen in der Dicke des erzeugten Bleches sind schon deshalb ohne praktische Bedeutung, weil die Bleche nach dem Gießen vor endgültiger Verwendung ausgewalzt werden und beim Auswalzen ein Ausgleich von Dickenunterschieden des Rohmaterials erfolgt.In other words, according to the invention, a device proposed, in which the height or volume of the on the cooled rolls of poured melt sump thereby adjusted will change the width of the nip can always be the supplied material quantity adjust and the device accordingly in equilibrium to be able to operate. By adjusting or readjusting fluctuations that may arise in the nip are therefore in the thickness of the sheet produced without practical importance because the sheets after casting rolled out before final use and at Rolling out a compensation of differences in thickness of the raw material he follows.

Die Walzen sind zweckmäßig nach einem auswählbaren Kraft-Weg- Zusammenhang federnd gelagert, und zwar im einfachsten Falle nach dem Hookeschen Gesetz. Andere Kraft-Weg-Zusammenhänge und andere technische Ausführungen, etwa eine computergesteuerte Hydraulik, sind im Bedarfsfalle möglich. Vielfach genügt eine Lagerung nach dem Hookeschen Gesetz, d.h. die Lagerung erst mit einer speziellen Feder zu versehen, welche die selbstätige Einstellung des Walzenspaltes ermöglicht.The rollers are expedient according to a selectable force-displacement Connection resiliently mounted, in the simplest case according to Hooke's law. Other force-path relationships and other technical designs, such as a computer-controlled one Hydraulics are possible if necessary. One is often enough Storage according to Hooke's law, i.e. the storage first to be provided with a special spring, which the self-acting Adjustment of the nip enables.

Nach einer bevorzugten praktischen Ausführungsform ist lediglich eine der beiden gekühlten Walzen federnd nachgiebig gelagert, während die andere starr gelagert ist. Auf diese Weise wird eine möglichst preisgünstige Lagerung erzielt und auch eine unproblematische Kühlwasserführung gewährleistet.According to a preferred practical embodiment is only one of the two cooled rollers resiliently mounted, while the other is rigid. In this way storage is achieved as inexpensively as possible and also an unproblematic cooling water supply guaranteed.

Besonders zweckmäßig ist es bei längeren Walzen, wenn wenigstens eine der beiden Walzen in Lagern gelagert ist, die einzeln nachgiebig regelbar abgestützt sind, so daß sich die nachstellbare bzw. nachgiebige Walze auch noch über ihre Länge unterschiedlich einstellen kann. Auf diese Weise läßt sich eine besonders zweckmäßige Nachregelung der Höhe bzw. des Volumens des Schmelzensumpfes im Betrieb gewährleisten. It is particularly useful for longer rolls, if at least one of the two rollers is stored in bearings that are individually are resiliently supported so that the adjustable or resilient roller also over its length can set differently. In this way a particularly useful readjustment of the amount or Ensure the volume of the melt sump in operation.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des Gleichgewichts zwischen Materialzu- und -abfluß besteht in der Regelung der Walzengeschwindigkeit dergestalt, daß bei steigendem Walzendruck die Geschwindigkeit erhöht wird und umgekehrt. Zu diesem Zweck ist eine Kraftmeßdose vorgesehen, deren Signale direkt zur Regelung des Antriebsmotors verwendet werden.Another way to achieve balance between material inflow and outflow consists in the regulation of Roller speed such that with increasing roller pressure the speed is increased and vice versa. To this Purpose is a load cell, the signals of which are direct can be used to control the drive motor.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der es in besonders einfacher Weise möglich ist, beim Herstellen von auswalzbarem Blech direkt aus Metallschmelze einen Gleichge wichtszustand im Betrieb einzuhalten, so daß kontinuierlich bzw. endlos auswalzbare Bleche direkt aus Metallschmelze gegossen werden können.The invention provides a device with which it is possible in a particularly simple manner when manufacturing of rollable sheet metal directly from molten metal Maintain weight status in operation, so that continuously or endlessly rolled sheets directly cast from molten metal can be.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum endlosen Herstellen von auswalzbarem Blech direkt aus Metallschmelze dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing is an embodiment of an inventive Device for the endless production of rollable Sheet shown directly from molten metal, and that shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und Fig. 1 is a schematic side view of the device and

Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht wie Fig. 1, woraus jedoch detailliertere konstruktive Einzelheiten zu erkennen sind. Fig. 2 is a side view similar to Fig. 1, but from which more detailed structural details can be seen.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung (1) hat einen starren Rahmen (2) , in dem zwei Walzen (3 und 4) drehbar gelagert sind. Beide Walzen lassen sich an einen nicht dargestellten Antrieb anschließen, so daß sie zwangsweise und dementsprechend mit gesteuerter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 5 bzw. 6 gedreht werden können.The device ( 1 ) shown in the drawing has a rigid frame ( 2 ) in which two rollers ( 3 and 4 ) are rotatably mounted. Both rollers can be connected to a drive, not shown, so that they can be forcibly and accordingly rotated at a controlled speed in the direction of arrow 5 or 6 .

Beide Walzen (3 und 4) sind mit einer nicht dargestellten Wasser kühlung versehen und können beispielsweise in nicht dargestellte Wasserbecken eintauchen. Es ist aber ebenso möglich, die Walzen (3 und 4) hohl auszubilden und Kühlwasser durch dieselben hindurch zuleiten. Both rollers ( 3 and 4 ) are provided with a water cooling system, not shown, and can be immersed, for example, in water basins, not shown. However, it is also possible to make the rollers ( 3 and 4 ) hollow and to feed cooling water through them.

Die Walze (3) ist um einen unveränderten Drehpunkt (7) im Rahmen (2) drehbar gelagert, d.h. also fest bzw. starr im Rahmen (2) abgestützt. Die Walze (4) ist um einen Drehpunkt (8) drehbar in einer Schwinge (9) gelagert, die um eine Achse (10) ver schwenkbar am Rahmen (2) abgestützt ist. Zwischen einem Arm (11) der Schwinge (9) und einem Ansatz (12) des Rahmens (2) ist eine Druckfeder (13) vorgesehen, deren Kraft über den Arm (11) und die Schwinge (9) die Walze (4) gegen den Sumpf (18) drückt und so die Walzkraft einerseits kompensiert, andererseits aber auch abfühlt und zwecks Regelung an die Druckfeder (13) weiterleitet.The roller ( 3 ) is rotatably supported in the frame ( 2 ) about an unchanged pivot point ( 7 ), that is to say it is supported rigidly or rigidly in the frame ( 2 ). The roller ( 4 ) is rotatably supported about a pivot point ( 8 ) in a rocker ( 9 ) which is pivotally supported on the frame ( 2 ) about an axis ( 10 ). Between an arm ( 11 ) of the rocker ( 9 ) and a shoulder ( 12 ) of the frame ( 2 ), a compression spring ( 13 ) is provided, the force of the arm ( 11 ) and the rocker ( 9 ) against the roller ( 4 ) presses the sump ( 18 ) and on the one hand compensates for the rolling force, but on the other hand also senses it and forwards it to the compression spring ( 13 ) for the purpose of regulation.

Um den Widerstand, den die Druckfeder (13) einem Verschwenken der Schwinge (9) entgegensetzt, verändern zu können, ist die Druckfeder (13) in Richtung des Doppelpfeiles (14) verstellbar. Auf diese Weise läßt sich der Hebelarm verändern und damit die an der Walze (4) wirksame Federkonstante. Sollte diese Variation der Federkonstante nicht ausreichen, muß die Druckfeder (13) durch eine andere ersetzt werden.In order to be able to change the resistance which the compression spring ( 13 ) opposes to pivoting of the rocker ( 9 ), the compression spring ( 13 ) can be adjusted in the direction of the double arrow ( 14 ). In this way, the lever arm can be changed and thus the spring constant effective on the roller ( 4 ). If this variation of the spring constant is not sufficient, the compression spring ( 13 ) must be replaced by another one.

Aus einem oberhalb der Vorrichtung (1) angeordnete Ofen (15) oder einer Gießkanne läuft Metallschmelze in Form eines dünnen Strahles (16) aus, die oberhalb des zwischen den Walzen (3 und 4) vorgesehenen Spaltes (17) einen Sumpf (18) bildet. Die Schmelze beginnt im Sumpf im Bereich der Oberfläche der Walzen (3 und 4) zu erstarren und verläßt den Walzenspalt (17) in Form eines erstarrten Bleches (19), das in nicht dargestellter Weise aufgehaspelt oder unmittelbar weiterverarbeitet wird, insbesondere ausgewalzt werden kann.Metal melt runs out of a furnace ( 15 ) or a watering can arranged above the device ( 1 ) in the form of a thin jet ( 16 ) which forms a sump ( 18 ) above the gap ( 17 ) provided between the rollers ( 3 and 4 ) . The melt begins to solidify in the sump in the area of the surface of the rollers ( 3 and 4 ) and leaves the roller gap ( 17 ) in the form of a solidified sheet ( 19 ) which is wound up in a manner not shown or can be directly processed, in particular rolled out.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß sich die Druckfeder (13) mit ihrer horizontalen Achse (20) kippbar gegen den Ansatz (12) des Rahmens (2) abstützt. Ein Schuh (21), der vorn und hinten über den Ansatz (12) übergreift, besorgt die seitliche Führung der Feder (13). Damit im Betrieb keine unerwünschte Wanderung der Feder (13) in Längsrichtung des Ansatzes (12) stattfindet, sind auf der Stützfläche des Ansatzes (12) in kleinen Abständen Kerben angebracht, in die die Achse eintaucht. Die Druckfeder (13) liegt mit einem Stempel (21 b) an der Unterseite (22) des Armes (11) der Schwinge (9) an, d.h. eine feste Verbindung zwischen Arm (11) und Druckfeder (13) ist nicht vorgesehen. So kann die Feder (13) zwecks Einstellung der optimalen Wirkung von ganz links (gezeichnete Stellung) bis ganz rechts (strichpunktiert angedeutet) in kleinen Schritten verschoben werden.From Fig. 2 it can be seen that the compression spring ( 13 ) with its horizontal axis ( 20 ) is tiltably supported against the shoulder ( 12 ) of the frame ( 2 ). A shoe ( 21 ), which grips over the shoulder ( 12 ) at the front and rear, ensures the lateral guidance of the spring ( 13 ). Thus takes place during operation, no undesirable migration of the spring (13) in the longitudinal direction of the projection (12) of the projection (12) at small intervals notches are mounted on the support surface, in which the axis is immersed. The compression spring ( 13 ) rests with a plunger ( 21 b ) on the underside ( 22 ) of the arm ( 11 ) of the rocker ( 9 ), ie a firm connection between the arm ( 11 ) and the compression spring ( 13 ) is not provided. Thus, the spring ( 13 ) can be shifted in small steps from the far left (drawn position) to the far right (dash-dotted lines) to set the optimal effect.

Der Schuh (21) ist der mit einer Nut und mit der Achse (20) versehene Kopf einer Sechskantschraube, mit der im Zusammenwirken mit einer Schraubenmutter (21 a) die Vorspannung der Feder (13) auf den erforderlichen Wert eingestellt werden kann. Es ist hervorzuheben, daß zur optimalen Regelungseinstellung somit zwei Größen getrennt eingestellt werden können: die am Walzspalt wirksame Federkonstante und die Federvorspannung.The shoe ( 21 ) is the head of a hexagon screw provided with a groove and with the axis ( 20 ), with which the bias of the spring ( 13 ) can be adjusted to the required value in cooperation with a screw nut ( 21 a ). It should be emphasized that two sizes can be set separately for optimal control setting: the spring constant effective at the roll gap and the spring preload.

Der Stempel (21 b) ist als Kraftmeßdose ausgebildet und gestattet in an sich bekannter Weise, die wirksame Federkraft jederzeit an einem Anzeigeinstrument abzulesen oder auch unmittelbar zur Regelung z.B. der Walzengeschwindigkeit zu benutzen.The stamp ( 21 b ) is designed as a load cell and, in a manner known per se, allows the effective spring force to be read off at any time on a display instrument or also to be used directly for regulating the roller speed, for example.

An der Oberseite der Schwinge (9) ist ein Anschlag (23) befestigt, der mit einer Schulter (24) des Rahmens (2) zusammenwirkt. Eine Schraube (25) dient hierbei dazu, einen Mindestabstand zwischen den Walzen (3 und 4) einstellen und einhalten zu können, indem sie sich gegen eine Schulter (24) abstützt. Eine Schraube (25 a) hingegen faßt mit ihrem Gewinde in die Schulter (24), so daß mit ihrer Hilfe die Schwinge (9) in Richtung des kleiner werdenden Spaltes zwischen den Walzen (3 und 4) angehoben werden kann. Damit kann auch ein maximaler Spalt eingestellt werden. A stop ( 23 ) is attached to the top of the rocker ( 9 ) and cooperates with a shoulder ( 24 ) of the frame ( 2 ). A screw ( 25 ) serves to set and maintain a minimum distance between the rollers ( 3 and 4 ) by being supported against a shoulder ( 24 ). A screw ( 25 a ), however, grips with its thread in the shoulder ( 24 ), so that with its help the rocker ( 9 ) can be raised in the direction of the narrowing gap between the rollers ( 3 and 4 ). This means that a maximum gap can also be set.

Der Rahmen (2) und die Schwinge (9) bestehen aus jeweils zwei im seitlichen Abstand voneinander angeordneten Flanken, von denen in der Zeichnung jeweils nur eine zu erkennen ist.The frame ( 2 ) and the rocker ( 9 ) each consist of two flanks arranged at a lateral distance from one another, of which only one can be seen in the drawing.

Die Flanken oder Seitenschilde des Rahmens (2) werden mit Hilfe von Stützenankern (26) zusammengehalten. Die seitliche Position der Endstücke oder Flanken der Schwinge (9) wird dadurch eingehalten, daß sich ein an jedem Schwingenteil befindliches Auge (27) außerhalb des jeweiligen Seitenschildes des Rahmens (2) erstreckt.The flanks or side shields of the frame ( 2 ) are held together with the help of support anchors ( 26 ). The lateral position of the end pieces or flanks of the rocker ( 9 ) is maintained in that an eye ( 27 ) located on each rocker part extends outside the respective side plate of the frame ( 2 ).

Der Rahmen (2) ist auf Querträgern (28) in Form von U-Eisen befestigt, die als Füße oder auch als Anschlußelemente zu nicht dargestellten weiteren Bauteilen dienen können.The frame ( 2 ) is fastened on cross members ( 28 ) in the form of U-iron, which can serve as feet or as connecting elements to other components, not shown.

Claims

1.Device for the continuous production of sheet metal which can be rolled out directly from molten metal, with two rotatably mounted, rotatably mounted, in each case connected to a drive, cooled rollers, which keep a certain distance during operation, which corresponds to a gap corresponding to the desired sheet thickness Width forms, and with a device for pouring molten metal between the two rollers to form a melt sump over the gap, characterized in that the width of the gap ( 17 ) for adjusting the height or volume of the melt sump ( 18 ) is automatically adjustable depending on the rolling force.

2. Device according to claim 1, characterized in that the rollers ( 3 , 4 ) after a selectable rolling force-gap-wide relationship, in the simplest case according to Hooke's law, are resiliently mounted.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that one of the rollers ( 4 ) is resilient and the other ( 3 ) is rigidly mounted.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the two rollers ( 3 , 4 ) is mounted in bearings which are individually supported resiliently adjustable.

5. Apparatus for the endless production of sheet metal that can be rolled out directly from molten metal, with two rotatably mounted, rotatably mounted, in each case connected to a drive, cooled rollers that maintain a certain distance during operation that correspond to a gap that corresponds to the desired sheet thickness Width forms, and with a device for pouring metal melt between the two rollers to form a melt sump above the gap, characterized in that to adjust the height or volume of the melt sump ( 18 ), the rotational speed of the rollers ( 3rd , 4 ) can be regulated depending on the roller pressure.

6. The device according to claim 5, characterized in that a load cell is provided to determine the roller pressure is used to control the drive signals such as electrical Delivers signals.