DE3627196C2

DE3627196C2 -

Info

Publication number: DE3627196C2
Application number: DE3627196A
Authority: DE
Inventors: Takaji Tokio/Tokyo Jp Kusakawa; Kazuo Ebato; Takeya Tohge; Masato Yokohama Kanagawa Jp Noda; Yasuhide Kawasaki Kanagawa Jp Kuroda
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1989-07-20
Also published as: SE8603384D0; US4790368A; SE466297B; SE8603384L; JPS6238745A; DE3627196A1; JPH042338B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dünnen Metallbleches bzw. einer Metalltafel direkt aus geschmolzenem Metall, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und 15.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Metallbleches bzw. einer Metalltafel, die eine hervorragende Oberflächeneigenschaft durch ein kontinuierliches Zuführen eines laminaren Flusses geschmolzenen Metalls mit einer konstanten Form in einen Raum zwischen einem Paar von Rollen bzw. Walzen aufweist, sowie eine Vorrichtung zum Herstellen einer solchen Metalltafel.

Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen einer dünnen Metalltafel direkt aus geschmolzenem Metall unter Verwendung eines Paares von Rollen bzw. Walzen vorgeschlagen worden.

Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung No. Sho 60-11 584 eine kontinuierliche Gießvorrichtung, in welcher ein Abstichrinnenkörper geneigt angeordnet ist, ein Einlaß für geschmolzenes Metall an einem auf höherem Niveau liegenden Ende des Abstichrinnenkörpers angeordnet ist, ein Damm bzw. eine Barriere zum Zurückhalten des zugeführten geschmolzenen Metalles nahe dem auf höherem Niveau liegenden Ende des Abstichrinnenkörpers vorgesehen und ein Überlaufbereich für geschmolzenes Material in der Nachbarschaft eines auf niedrigerem Niveau liegenden Endes des Abstichrinnenkörpers angeordnet ist. Ferner ist ein Kühlsystem zum geeigneten Kühlen des geschmolzenen Metalles vorgesehen, welches entlang des Abstichrinnenkörpers fließt, wobei eine aus einem Paar von Rollen bzw. Walzen bestehende Form an einer geeigneten Stelle unterhalb des Überlaufbereiches für das geschmolzene Teil angeordnet ist. Das auf höherem Niveau liegende Ende des Abstichrinnenkörpers ist durch einen Stift bzw. Bolzen an einem stationären Teil drehbeweglich angebracht und eine Kolben- und Zylinderanordnung zum Drehen des Abstichrinnenkörpers nach oben und nach unten um den Bolzen ist ebenfalls vorgesehen.

Die japanische Offenlegungsschrift No. Sho 55-1 00 850 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines amorphen Metallbleches durch Zuführen von geschmolzenem Metall auf die Fläche einer Walze zum schnellen Erstarren oder in einen Raum zwischen Walzen zum Verfestigen, in welchen geschmolzenes Metall, das aus einer Düse ausgeleitet wird, einen Endbereich eines Basisteils berührt, das eine ebene oder gekrümmte Fläche aufweist, und das dann in einem Fluß geschmolzenen Metalles mit einer vorbestimmten Flußbreite gebracht wird, welcher kontinuierlich der Walze bzw. den Walzen zugeführt wird.

Die japanische Offenlegungsschrift No. Sho 60-1 30 455 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines schnell gekühlten dünnen Metallbleches durch Zuführen von geschmolzenem Metall von einer Düse in Richtung auf den Umfang einer Walze, die aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit besteht und die mit hoher Geschwindigkeit dreht und durch Verfestigen des zugeführten geschmolzenen Metalls durch Ableitung der Wärme aufgrund der Berührung mit der Walze, um dadurch eine dünne Metalltafel bzw. ein dünnes Metallblech zu erhalten, wobei der zugeführte Fluß geschmolzenen Metalls in einen breiten dünnen laminaren Fluß umgewandelt wird, bevor er zu dem Umfang der Walze mit einer ebenen Umlenkführung aus wärmebeständigem Material zugeführt wird, wobei die Führung zwischen der Düse und der Walze zur Erzeugung einer leichten Ablenkung des zugeführten geschmolzenen Metallflusses vorgesehen ist.

Mit der kontinuierlichen Gießanordnung, die in der japanischen Offenlegungsschrift No. Sho 60-11 584 beschrieben ist, ist es schwierig, die Flußgeschwindigkeit zu steuern. Wenn die Flußgeschwindigkeit unzureichend ist, tritt das Phänomen einer Verengung der Form des Flusses aufgrund der Oberflächenspannung auf, selbst wenn ein laminarer Metallfluß mit einer Breite einer wassergekühlten Walze aufgebracht wird. Ferner wird die Stoßkraft des Flusses lokal in einem geschmolzenen Metallbad zwischen den wassergekühlten Walzen konzentriert. Daher treten beträchtliche Änderungen des Niveaus des geschmolzenen Metalles auf, die zu großen Störungen des Flusses des geschmolzenen Metalles führen. Folglicherweise wird eine große Zahl von Falten auf der Oberfläche des erhaltenen dünnen Metallbleches gebildet. Weiterhin ist die Temperaturverteilung des dünnen Metallbleches direkt nach dem Austreten aus dem Walzenbereich nicht gleichförmig. Daher werden unvermeidlicherweise Risse in Bereichen mit hoher Temperatur gebildet. Weiterhin ist es bei dem bekannten Verfahren zum Herstellung einer amorphen Legierung schwierig, ein Metallblech mit einer großen Breite herzustellen. In der obenerwähnten japanischen Offenlegungsschrift No. Sho 55-1 00 850 ist beschrieben, daß ein breites Metallblech durch Berührung eines aus der Düse austretenden Metallflusses an einem Endbereich einer Basisplatte erhalten werden kann, um einen breiten Fluß aus geschmolzenem Material zu bilden und das geschmolzene Material schnell mittels der Walze zu kühlen. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch das Problem, daß es unmöglich ist, ein sehr dünnes amorphes Metallblech mit beispielsweise einer Dicke von 30 µm und einer Breite von 30 mm herzustellen.

Bei dem der japanischen Offenlegungsschrift No. Sho 60-1 30 455 beschriebenen Verfahren wird geschmolzenes Metall auf den Walzenumfang von einer Düse zugeführt. Wenn daher das geschmolzene Metall den Walzenumfang berührt, wird es teilweise verspritzt, so daß es an der Oberfläche eines hergestellten schnellgekühlten Metallbleches anhaftet und verfestigt. Daher ist die Oberflächenglätte des sehr dünnen Metallbleches ungenügend gut.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8 angegebenen Gattung zu schaffen, mit welchem es möglich ist, die den bekannten Verfahren und Vorrichtungen anhaftenden Nachteile zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird ein breites dünnes Metallblech direkt aus geschmolzenem Metall durch ein Verfahren hergestellt, bei welchem ein unteres Ende einer Düse, welche vertikal am Boden eines Behälters für geschmolzenes Metall angeordnet ist, in Kontakt mit einer geneigten Fläche einer geneigten Platte aus feuerfestem Material gehalten wird. Das geschmolzene Metall wird fächerförmig aus einer Düsenöffnung in einer Umfangswand der Düse ausgeleitet, wobei die Düsenöffnung dem auf einem niedrigeren bzw. unteren Niveau liegenden Ende der geneigten Platte gegenübersteht. Das abgegebene geschmolzene Metall wird in einen laminaren Fluß konstanter Form mit einer gleichförmigen Flußgeschwindigkeitsverteilung auf der geneigten Fläche beim Herabfließen auf der geneigten Platte gebracht, wobei der laminare Fluß konstanter Form kontinuierlich in stoßfreier Art und Weise zu einer oben offenen Fläche zwischen einem Paar von Walzen bzw. Rollen zugeführt wird, wobei die Rollen intern wassergekühlt sind und in der Nachbarschaft des auf einem niedrigeren Niveau liegenden Endes der geneigten Platte angeordnet sind. Ferner weisen die Walzen Drehachsen auf, die sich im wesentlichen parallel zum unteren Ende der Platte erstrecken, wodurch ein Metallbad bzw. ein Speicherbereich aus geschmolzenem Metall gebildet wird, der frei von Störungen auf der Oberfläche und in seinem Inneren ist. Schließlich wird das geschmolzene Metall in der Nachbarschaft eines Bereiches der Lücke bzw. des Freiraumes zwischen den beiden Walzen verfestigt, in welchem Bereich die beiden Walzen am nächsten zueinander angeordnet sind und das erstarrte Metall wird aus einem unten offenen Raum zwischen den Walzen abgeführt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht, die teilweise weggebrochen ist, der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3(a) eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines unteren Endbereiches einer Düse und einer geneigten Platte,

Fig. 3(b) eine Ansicht eines Querschnittes entlang der Linie A-A′ in Fig. 3(a) zur Darstellung eines unteren Endes der Düse,

Fig. 4(a) eine Ansicht eines Querschnittes zur Darstellung eines Paares von Walzen, die in unterschiedlichen Höhen relativ zueinander angeordnet sind, einen Drehtisch, eine Düse und eine geneigte Platte gemäß vorliegender Erfindung,

Fig. 4(b) eine der Fig. 4(a) entsprechende Darstellung, bei welcher ein Paar Walzen mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet sind,

Fig. 5(a) und 5(b) Ansichten, die den Fig. 4(a) bzw. 4(b) ähnlich sind, bei denen jedoch Dämme bzw. Sperren oder Wehre vorgesehen sind, um einen oben offenen Raum zwischen dem Paar von Walzen zu begrenzen,

Fig. 6 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Breite und der Dicke der Metalltafeln bzw. Bleche darstellt,

Fig. 7(a) und 7(b) Photographien, die um das zweifache des Originalmaßstabes vergrößert sind, zur Darstellung der Oberflächenstruktur der dünnen Metallbleche und

Fig. 8(a) und 8(b) Diagramme, die die maximale Oberflächenrauhheit R _max und die durchschnittliche Oberflächenrauhheit R _a der dünnen Metallbleche zeigt.

Aus der Veröffentlichung "Tetsu-to-Hagane" Vol. 68 (1982), Seite 1938 ist es bekannt, daß man einen laminaren Fluß erhält, wenn Wasser von einer Düse auf eine flache Plattenfläche fällt, wobei der laminare Fluß in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilmes vorliegt, der sich radial vom Auftreffpunkt aus als Mittelpunkt in einem gewissen Bereich ausbreitet, und diese Veröffentlichung beschreibt ferner die Flußcharakteristiken solcher Laminarflüsse. Die Erfinder vorliegender Erfindung haben unter Bezugnahme auf diese Literaturstelle Experimente durchgeführt, bei welchen sie Flüsse vom unteren Ende einer Düse auf einen höhergelegenen Halbbereich einer geneigten Platte herabfallen ließen, wobei zuerst eine Mischung aus Glyzerin und Wasser mit einer Viskosität und einem spezifischen Gewicht entsprechend denjenigen Werten von geschmolzenem Stahl verwendet wurden und dann eine ähnliche Mischung verwendet wurde, die nur den gleichen Viskositätswert wie geschmolzener Stahl aufwies. Die Glyzerin-Wasser-Mischung, die auf die geneigte Platte fiel, wurde sofort gestört, so daß kein die geneigte Platte herabfließender Laminarfluß gebildet wurde.

Ähnliche Experimente wurden mit einem horizonta len unteren Ende einer Düse, die in Kontakt mit der geneigten Platte stand, durchgeführt. In diesem Falle wurde ein sich auf der geneigten Platte bildender Fluß beobachtet.

Die obengenannten Experimente wurden mit geschmolzenem Stahl durchgeführt. Bei diesen Experimenten konnte der laminare Fluß auf der geneigten Plattenoberfläche wie im Falle der Wasser-Glyzerin-Mischung erhalten werden. Dieser laminare Fluß wurde vom unteren Endbereich der geneigten Platte zu einem oben offenen Raum zwischen einem Paar von Rollen bzw. Walzen zugeführt, um ein Bad bzw. einen Speicherbereich aus geschmolzenem Metall zu bilden, um dadurch ein dünnes Metallblech durch eine Verfestigung mit schnellem Kühlen herzustellen. In diesem Fall bildeten sich Falten und Risse in den Bereichen des dünnen Metallbleches nahe seinen gegenüberliegenden Rändern. Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergaben, daß diese Erscheinung auf einen Mangel der Gleichförmigkeit der Flußgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahles zurückzuführen ist, der von dem unteren Ende der geneigten Platte herabfließt, wobei die Flußgeschwindigkeit extrem hoch in gegenüberliegenden Seitenzonen im Vergleich zu einem Zentralbereich war.

Nach weiteren ausgiebigen Experimenten haben die Erfinder herausgefunden, daß ein Teil des geschmolzenen Stahlflusses auf das obere Ende der geneigten Platte gerichtet wird und dann zurück zu den gegenüberliegenden Seiten der geneigten Platte gerichtet wird. Ferner wird die Richtung graduell bzw. schrittweise auf die nach unten gerichtete Richtung geändert, wenn das Metall die geneigte Platte herabfließt. Daher wird die Flußgeschwindigkeitsverteilung des geschmolzenen Stahles extrem in gegenüberliegenden Seitenbereichen des geschmolzenen Stahlflusses erhöht.

Um den Grund für die mangelnde Gleichförmigkeit der Flußgeschwindigkeitsverteilung zu beseitigen, führten die Erfinder Versuche ähnlich den obenerwähnten aus, bei welchen das untere Ende der Düse mit einer Düsenöffnung über einen Bereich des Umfangs entsprechend der nach unten geneigten Fläche angeordnet wurde. Als Ergebnis wurde eine im wesentlichen gleichförmige Flußgeschwindigkeitsverteilung des laminaren Flusses über die geneigte Platte erhalten und es wurden praktisch keine Falten auf der Oberfläche des dünnen Metallbleches mehr erzeugt. Fernerhin war die Temperaturverteilung des dünnen Metallbleches unmittelbar nach dem Austreten aus dem Walzenbereich sehr gleichförmig und keine feinen Oberflächenrisse konnten entdeckt werden.

Die Erfinder führten Experimente unter Verwendung des in der japanischen Offenlegungsschrift No. Sho 55-1 00 850 beschriebenen Verfahrens aus. Im einzelnen wurde geschmolzenes Metall auf den Endbereich einer Grundplatte aufgebracht, dann in einen oben offenen Raum zwischen zwei Walzen eingeleitet, um schnell abgekühlt und auf den sich drehenden Flächen der beiden Walzen und den dazwischen befindlichen Raum verfestigt zu werden, um das erstarrte Material vom unten offenen Raum zwischen den Walzen abzuführen. Es konnte jedoch kein dünnes Metallblech mit zufriedenstellenden Oberflächeneigenschaften erzielt werden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung weist einen Behälter 1 für geschmolzenes Metall, eine Düse 2, die von dem Boden des Behälters 1 herabreicht, eine geneigte Platte 3 aus feuerfestem Material und zwei Walzen 5 und 5′ auf. Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die teilweise weggebrochen ist und die die Vorrichtung gemäß Fig. 1 von der Seite des unteren Endes der geneigten Platte 3 zeigt.

Gemäß den Fig. 1 und 2 steht das untere Ende der Düse 2 in Berührung mit der geneigten Oberfläche der geneigten Platte 3 nahe deren hohem Endniveau. Gemäß Fig. 3(a) und 3(b) weist ferner eine Umfangswand 9 der Düse 2 benachbart zu deren unterem Ende eine Öffnung bzw. einen Schlitz 4 auf. Die Öffnung 4 weist auf das untere Ende der geneigten Platte 3. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Paar mit einer inneren Wasserkühlung versehener Walzen bzw. Rollen 5 und 5′ unterhalb des unteren Endniveaus 12 der geneigten Platte 3 angeordnet. Die Drehachsen X-X′ der beiden Walzen 5 und 5′ erstrecken sich parallel zum unteren Endniveau 12 der geneigten Platte 3.

Geschmolzenes Metall 6, das im Metallbehälter 1 enthalten ist, fließt durch die Düse 2 nach unten und erreicht die geneigte Platte 3 und wird zurückgerichtet, um aus der Öffnung 4 fächerförmig ausgeleitet zu werden, wie dies in Fig. 2 verdeutlicht ist. Wenn das ausgeleitete geschmolzene Metall 6 über die geneigte Fläche der geneigten Platte 3 fließt, wird es in einen breiten laminaren Fluß mit konstanter Form gebracht, welcher die geneigte Platte 3 herabfließt.

Der laminare Fluß konstanter Form erreicht das untere Endniveau 12 der geneigten Platte 3 und wird vom unteren Endniveau 12 zu einem oben offenen Raum zwischen den beiden Walzen 5 und 5′ hingeleitet. An den gegenüberliegenden Enden der beiden Walzen 5 und 5′ sind Dämme bzw. Wehre 11 und 11′ derart angeordnet, daß sie gleitbeweglich in einer Richtung im rechten Winkel zu den Drehachsen X-X′ der beiden Walzen 5 und 5′ sind. Daher bildet das geschmolzene Metall 6, das dem oben offenen Raum zugeführt wird, einen Speicherbereich 7 aus geschmolzenem Metall in dem oben offenen Raum.

Gemäß vorliegender Erfindung kann das geschmolzene Teil 6 als ein laminarer Fluß konstanter Form von dem unteren Ende 12 der geneigten Platte 3 in den oben offenen Raum ohne Erzeugung irgendwelcher Störung auf der Fläche und dem Inneren des geschmolzenen Metallbades 7 zugeführt werden. Das heißt, es wird kontinuierlich ohne Störung der Oberfläche und des inneren Teiles des geschmolzenen Metallbades bzw. Speicherbereiches 7 zugeführt. Wenn das geschmolzene Metallbad 7 durch einen Freiraum bzw. Öffnungsbereich, in welchem die beiden Walzen 5 und 5′ am nächsten zueinander angeordnet sind, hindurchtritt, wird es schnell abgekühlt und verfestigt, so daß es als dünne Metallplatte 8 aus dem unten offenen Raum zwischen den Walzen 5 und 5′ abgeführt werden kann.

Im folgenden wird der Grund dafür erläutert, warum gemäß vorliegender Erfindung der breite laminare Fluß konstanter Form gebildet werden kann.

Die Form der Öffnung bzw. des Schlitzes 4, die am unteren Ende der Düse 2 angeordnet ist, wird im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die Längsschnittansichten der Fig. 3(a) und 3(b) erläutert, wobei Fig. 3(b) eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 3(a) darstellt. Am unteren Ende der Düse 2 wird der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden 10 und 10′ der Öffnung 4 gleich oder kleiner dem Innendurchmesser der Düse 2 gemacht. Mit dieser Anord nung wird geschmolzenes Metall 6, das durch die Düse 2 fließt, niemals zurück auf das Ende höheren Niveaus der geneigten Platte gerichtet, wenn es in Kontakt mit der Oberfläche der geneigten Platte 3 gebracht und zurückgeleitet wird, um durch die Öffnung 4 ausgeleitet zu werden. Das geschmolzene Metall 6, das durch die Öffnung 4 ausgeleitet wird, erweitert sich und wird so in einen laminaren Fluß breiter konstanter Form überführt, der eine im wesentlichen gleichförmige Flußgeschwindigkeitsverteilung aufweist, wenn er auf der Oberfläche der geneigten Platte 3 über eine vorbestimmte Distanz herabfließt, wie dies aus von den Erfindern durchgeführten Versuchen mit Wassermodellen ersichtlich ist. Der laminare Fluß konstanter Form, welcher auf diese Weise gebildet wird, hat eine im wesentlichen gleichförmige Dicke über einen Bereich, der entlang einer Linie verläuft, die im rechten Winkel zur Flußrichtung liegt. Ferner treten keine bedeutenden Wellen oder andere Störungen über die Fläche des Laminarflusses mit konstanter Form auf.

Die gemäß vorliegender Erfindung verwendete Düse 2 und die geneigte Platte 3 können aus Materialien wie Siliziumnitrid, Kohlenstoffnitrid, Aluminiumoxid, Zirkon, Mullit, Siliziumoxid und Magnesiumoxid bestehen. Die geneigte Oberfläche der geneigten Platte 3 ist eine ebene Oberfläche oder eine leicht konvexe oder konkave Oberfläche. Die Neigung der geneigten Fläche liegt im Bereich von 0,5° bis 20°, vorzugsweise 1° bis 10°. Die Form der Endfläche des unteren Endes 12 der geneigten Platte 3 ist sehr wichtig, damit der eine konstante Form aufweisende laminare Fluß des geschmolzenen Metalles 6, das die geneigte Platte 3 herabfließt, in den Speicherbereich 7 in dem oben offenen Raum zwischen den Walzen 5 und 5′ ohne jegliche Störung auf der Oberfläche oder im Innenbereich des Speicherbereiches 7 eingeleitet werden kann. Vorzugsweise ist das untere Ende der geneigten Platte zurückversetzt und berührt nicht das herabfließende geschmolzene Metall 6.

Gemäß vorliegender Erfindung können die Drehachsen der beiden Walzen 5 und 5′ auf derselben Höhe oder auf unterschiedlichen Höhen liegen. Fig. 4(a) zeigt einen Fall, in welchem die Achsen auf unterschiedlichen Höhen liegen. In diesem Fall kann das auf einem unteren Niveau liegende Ende 12 der geneigten Platte 3 extrem nahe dem oben offenen Raum zwischen den beiden Walzen 5 und 5′ auf der Seite der Walze 5 angeordnet sein, welche auf einer geringeren Höhe liegt, im Vergleich zu dem Fall, in dem beide Walzen 5 und 5′ auf der gleichen Höhe liegen. Diese Anordnung ist deswegen vorteilhaft, da die Störung des Speicherbereiches 7 geschmolzenen Metalls miniert werden kann.

Fig. 4(b) zeigt einen Fall, in welchem die verwendeten Walzen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die beiden Walzen 5 und 5′ sind derart angeordnet, daß ihre Drehachsen auf der gleichen Höhe liegen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, den Abstand zwischen dem unteren Ende 12 der geneigten Platte 3 und dem oben offenen Raum zwischen den Walzen 5 und 5′ zu vermindern. Daher ist es möglich, eine Störung des Bades bzw. Speicherbereiches 7 durch den Laminarfluß konstanter Form zu verhindern, der von dem unteren Ende 12 der genannten Platte 3 in den oben offenen Raum eingeleitet wird.

Fig. 5(a) zeigt eine Schnittdarstellung einer Anordnung, bei welcher die Walzen 5 und 5′ gleichen Durchmesser haben und ihre Drehachsen in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Fig. 5(b) ist eine Schnittdarstellung einer Anordnung, bei welcher die Walzen 5, 5′ unterschiedliche Durchmesser aufweisen und ihre Drehachsen in der gleichen Höhe angeordnet sind. Bei diesen Anordnungen nach den Fig. 5(a) und 5(b) ist ein Damm bzw. Wehr 13 aus feuerfestem Material vorgesehen, welches in Berührung mit der Fläche des oberen Bereiches der Walze 5 steht. Die Walze 5 kann in Reibungsberührung mit dem unteren Ende des Wehres 13 gedreht werden, so daß kein geschmolzenes Metall zwischen der Walze und dem Wehr durchtreten kann.

Das Wehr 13 ist aus folgendem Grund vorgesehen. Wenn die Menge an geschmolzenem Metall im Speicherbereich 7 gering ist, neigt das Niveau des Speicherbereiches 7 geschmolzenen Metalls sehr zum Schwanken und als Ergebnis davon können Störungen auf der Oberfläche und im Inneren des Speicherbereichs 7 auftreten. Durch das Vorsehen des Wehres 13 kann die Menge an geschmolzenem Metall im Metallspeicherbereich 7 erhöht werden, so daß es möglich ist, die Störung auf der Oberfläche und im Inneren des geschmolzenen Metallspeicherbereiches 7 aufgrund von Niveauschwankungen zu minimieren.

Gemäß vorliegender Erfindung wird das geschmolzene Metall 6, welches durch die Öffnung 4 der Düse 2 auf die geneigte Oberfläche der geneigten Platte 3 geleitet wird, von der Atmosphäre beeinflußt, welcher es ausgesetzt ist, während es als ein Laminarfluß konstanter Form die geneigte Fläche herunterfließt, um den oben offenen Raum zwischen den Walzen 5 und 5′ zu erreichen. Beispielsweise tritt es mit Luft in Berührung, wenn keine Steuereinrichtung für die Atmosphäre vorgesehen ist. Andererseits wird die Oberfläche des Laminarflusses konstanter Form in Abhängigkeit von der Art des Verteilers oxidiert. Ein Metalloxid, welches auf diese Art und Weise gebildet wird, wird teilweise in das geschmolzene Teil 6 eingebracht, so daß es zwischen Kristallpartikeln des derart hergestellten dünnen Metallbleches vorhanden ist. In diesem Fall wird daher die Oberflächenbeschaffenheit des dünnen Metallblechs verschlechtert, wie auch seine mechanischen Eigenschaften. Beim Herstellen eines dünnen Metallbleches aus einem oxidierbaren Metall gemäß vorliegender Erfindung, ist es daher vorteilhaft, das Verfahren, bei welchem das geschmolzene Metall 6 aus der Öffnung 4 der Düse 2 in Richtung auf den oben offenen Raum zwischen den Walzen 5 und 5′ ausgeleitet und als dünnes Metallblech aus dem unten offenen Raum abgeführt wird, in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre auszuführen. Im Falle, daß ein Metall verwendet wird, das N₂ im geschmolzenen Zustand absorbieren kann und verschiedene Eigenschaften des dünnen Bleches durch Nitride negativ beeinfluß werden können, sollte das obengenannte Verfahren in einer Atmosphäre ausgeführt werden, die kein N₂ enthält. In diesem Falle ist es vorteilhaft, Argongas zu verwenden.

Beim Herstellen eines dünnen Metallbleches aus einem Metall mit einer hohen Schmelztemperatur ist es ferner gemäß vorliegender Erfindung vorteilhaft, eine Wärmeerzeugungseinrichtung in der geneigten Platte 3 vorzusehen, um einen Temperaturabfall des die geneigte Platte 3 herabfließenden Laminarflusses konstanter Form zu unterdrücken, wobei ein Brenner, ein Infrarotstrahler, ein Laser usw. verwendet werden kann, um eine vorbestimmte Temperatur der geneigten Fläche der geneigten Platte und/oder des Laminarflusses des geschmolzenen Metalles 6 aufrechtzuerhalten.

Weiterhin breitet sich gemäß vorliegender Erfindung das geschmolzene Teil 6, das aus der Öffnung 4 auf die geneigte Platte geleitet wird, in den Laminarfluß kon stanter Form aus. Es ist vergleichsweise möglich, eine Breite des Laminarflusses konstanter Form zwischen 200 und 500 mm zu erhalten. Um einen Laminarfluß mit konstanter Form zu bilden, der eine gewünschte größere Breite zur Herstellung eines breiten dünnen Metallbleches aus diesem Laminarfluß konstanter Form hat, können zwei oder mehrere Düsen 2 in einer Reihe entlang einer geraden Linie im rechten Winkel zur Richtung des Flusses des geschmolzenen Metalles über die geneigte Platte 3 vorgesehen sein. Mit dieser Anordnung kann ein dünnes Metallblech mit einer gewünschten großen Breite hergestellt werden.

Gemäß vorliegender Erfindung ist eine gewisse Abflußstrecke für das geschmolzene Metall 6 erforderlich, das von der Öffnung 4 in einer Fächerform ausgeleitet wird, um zu dem Laminarfluß konstanter Form auf der geneigten Fläche der geneigten Platte 3 zu werden. Dieser Abstand bzw. diese Wegstrecke hängt von der Austragstemperatur des geschmolzenen Metalles 6, der Neigung der geneigten Fläche der geneigten Platte 3, der Benetzungsfähigkeit des geschmolzenen Metalles 6 und anderer Parameter ab. Gemäß vorliegender Erfindung, sollte die Stelle, an welcher das untere Ende der Düse 2 in Berührung mit der Fläche der geneigten Platte 3 steht, derart sein, daß das ausgetragene geschmolzene Metall 6 auf die geneigte Fläche der geneigten Platte in einer Ablaufstrecke fließt, die erforderlich ist, um den Laminarfluß mit konstanter Form mit einer gleichförmigen Flußgeschwindigkeitsverteilung zu erhalten.

Die Temperaturverteilung in der Breitenrichtung des dünnen Metallbleches direkt nach dessen Austritt aus dem unten offenen Raum zwischen den zwei Walzen wurde unter Verwendung eines Fernsehkamera-Thermosensormonitors überprüft und es hat sich herausgestellt, daß die Temperaturverteilung sehr gleichförmig bei 800°C lag. Im Falle des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens schwankte die Temperatur sehr stark zwischen 800° und 1150°C, d. h. eine gleichförmige Temperaturverteilung konnte nicht erreicht werden.

Beispiel

Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Die folgende Vorrichtung wurde zur Herstellung eines dünnen Metallbleches verwendet.
(1) Innerer Durchmesser der Drehtellerdüse: 10,5 mm
Länge der Drehtellerdüse: 120 mm
Öffnungsgrad des Schlitzes bzw. der Öffnung der Drehtellerdüse: 120°
(2) Material der geneigten Platte: "Zirkon" (ZrSiO₄)
Neigung der geneigten Fläche der geneigten Platte: 10°
Länge der geneigten Fläche der geneigten Platte: 50 mm
Vorwärmtemperatur der geneigten Platte: 1400°C
(3) Walzendurchmesser: 400 mm
Winkel zwischen der Linie, die die Achsen der beiden Walzen und die Horizontale verbinden: 40°
Umfangsgeschwindigkeit der Walzen: 0,6 m/sec
Lücke zwischen den Walzen: 0,5 mm

Mit der unter den obengenannten Punkten (1), (2) und (3) beschriebenen Vorrichtung konnte ein dünnes Metallblech mit einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 1,25 mm aus geschmolzenem Stahl aus SUS 304 rostfreiem Stahl hergestellt werden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hatte das derart hergestellte dünne Metallblech eine zufriedenstellend ebene Form verglichen mit den Metallblechen, die nach bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden. Wie aus den Fig. 7(a) und 7(b) ersichtlich ist, sind im Falle der bekannten Verfahren viele Falten erkennbar, wie dies insbesondere in Fig. 7 veranschaulicht ist, während bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr zufriedenstellende Oberflächeneigenschaften erreichbar sind, welche im wesentlichen frei von Falten und Rissen sind, wie dies in Fig. 7(a) verdeutlicht ist. Die Oberflächenrauhheit des dünnen Metallbleches war 13 µm als maximaler Rauhheit R _max und 1,2 µm als durchschnittlicher Rauhheit R _a bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie dies in Fig. 8(a) veranschaulicht ist. Demgegenüber betrug die maximale Rauhheit R _max 37 µm und die durchschnittliche Rauhheit R _a 4,9 µm bei Anwendung bekannter Verfahren, was aus Fig. 8(b) hervorgeht. Gemäß vorliegender Erfindung kann also eine sehr geringe Oberflächenrauhheit erreicht werden.

Wie vorhergehend beschrieben, können gemäß vorliegender Erfindung folgende Effekte und Vorteile erreicht werden.

(1) Es ist möglich, eine zufriedenstellend ebene Form zu erreichen, die frei von lokalen Dickenschwankungen ist und es kann eine Beschädigung der Walzenfläche vermieden werden.

(2) Es ist möglich, sehr zufriedenstellende Oberflächeneigenschaften mit sehr wenigen Falten und Rissen zu erreichen.

(3) Die Oberflächenrauhheitswerte des dünnen Metallbleches sind sehr niedrig und gleichförmig.

(4) Die Temperaturverteilung des dünnen Metallbleches direkt nach dem Austritt aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen über die Breitenrichtung bei hoher Temperatur ist gleichförmig, so daß es möglich ist, die Bildung von Rissen nach dem Abkühlen zu vermeiden.

(5) Das dünne Metallblech, das gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wird, kann ohne Glühen kaltgewalzt werden. Das kaltgewalzte Metallblech, das auf diese Art und Weise erhalten wird, weist sehr gute Oberflächeneigenschaften im Vergleich zu Blechen auf, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt worden sind.

(6) Das herstellbare dünne Metallblech hat einen homogenen Charakter sowohl im Hinblick auf die Oberfläche als auch auf sein Inneres. Daher ist es möglich, Schwankungen der mechanischen Eigenschaften, der Korrosionssicherheit und anderen Eigenschaften des Produktes zu verhindern.

(7) Selbst wenn das breite dünne Metallblech mit hoher Geschwindigkeit gegossen wird, ist es nicht erforderlich, irgendwelche schlitz-ähnliche Düsen zu verwenden. Es ist daher möglich, ein Verstopfen der Düsen und Störungen des Flusses zu verhindern. Daher ist es möglich, beispielsweise ein dünnes Metallblech mit hoher Zähigkeit herzustellen. Ferner ermöglicht deshalb die vorliegene Erfindung die Herstellung einer großen Vielfalt dünner Metallbleche.

Es ist möglich, das dünne Metallblech mit einer gleichförmigen Breite durch Verwendung einer vergrößerten Zahl von Düsen herzustellen.

Gemäß vorliegender Erfindung ist es ferner möglich, dünne Metallbleche mit sehr zufriedenstellenden Oberflächeneigenschaften auf ökonomische Weise und in Massenproduktion herzustellen und im Vergleich zu bekannten Guß-Rollen-Verfahren und bekannten Walzenpaar-Verfahren kann dies mit einer einfachen Vorrich tung und einem einfachen Betrieb erreicht werden. Die vorliegende Erfindung ist daher industriell extrem variabel.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines breiten bzw. großen dünnen Metallbleches direkt aus geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet,
daß ein unteres Ende einer Düse (2), die vertikal am Boden eines Behälters (1) mit geschmolzenem Metall angeordnet ist, in Berührung mit einer geneigten Fläche einer geneigten, aus feuerfestem Material bestehenden Platte (3) gehalten wird,
daß geschmolzenes Metall (6) in einer Fächerform aus einer Öffnung (4), die in der Umfangswand (9) der Düse (2) angeordnet ist, ausgeleitet wird, wobei die Düse (2) der unteren Fläche der geneigten Platte (3) gegenübersteht,
daß das abgeleitete geschmolzene Metall (6) in einen laminaren Fluß konstanter bzw. gleicher Form mit einer gleichförmigen Flußgeschwindigkeitkeitsverteilung auf der geneigten Fläche gebracht bzw. überführt wird, während es die geneigte Fläche herabfließt, wobei der Laminarfluß gleicher Form kontinuierlich und auf stoßfreie Weise in einen oben offenen Raum zwischen einem Paar von Rollen bzw. Walzen (5, 5′) eingeleitet wird, die intern wassergekühlt sind, die in der Nachbarschaft der unteren Fläche der geneigten Platte (3) angeordnet sind und deren Drehachsen sich im wesentlichen parallel zur unteren Endfläche erstrecken, wodurch ein Bad- bzw. Speicherbereich (7) von geschmolzenem Metall (6) ohne eine Störung der Oberfläche oder des Inneren desselben gebildet wird, und
daß das geschmolzene Metall in der Nachbarschaft eines Bereiches der Lücke bzw. des Freiraumes zwischen den beiden Walzen (5, 5′) verfestigt wird, in welchem Bereich die beiden Walzen (5, 5′) am nächsten beieinander angeordnet sind, wobei das verfestigte bzw. erstarrte Metall aus einem unten offenen Raum zwischen den beiden Walzen (5, 5′) abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Fläche eine ebene Fläche oder eine leicht konvexe oder konkave Fläche ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder das untere Ende der Düse (2), die geneigte Fläche der geneigten Platte (3), die Drehflächen des Paares von Walzen (5, 5′) oder der unten offene Raum zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) einer Atmosphäre ausgesetzt ist, welche inerten oder reduzierenden Charakter hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der geneigten Fläche der geneigten Platte (3) zumindest teilweise durch eine Heizeinrichtung gesteuert wird.

5. Vorrichtung zum Herstellen eines breiten bzw. großen dünnen Metallbleches direkt aus geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch
eine Düse (2), die vertikal am Boden eines Behälters (1) für geschmolzenes Metall angeordnet ist,
eine geneigte Platte (3), die in Kontakt mit dem unteren Ende der Düse (2) steht,
einem Paar von Walzen (5, 5′), deren Inneres wassergekühlt ist und deren Drehachsen sich im wesentlichen parallel zum und unterhalb des unteren Endes der geneigten Platte (3) erstrecken,
ein Paar von Dämmen bzw. Sperrteilen (11, 11′), die an gegenüberliegenden Enden des Paares von Walzen (5, 5′) vorgesehen sind und gleitbeweglich in einer Richtung angeordnet sind, die im rechten Winkel zur Richtung der Drehachsen des Paares von Walzen (5, 5') steht,
eine Umfangswand (9) des unteren Endes der Düse (2), die mit einer Öffnung (4) versehen ist, die dem unteren Ende der geneigten Platte (3) gegenübersteht,
einen Abstand zwischen einer Berührstelle zwischen dem unteren Ende der Düse (2) und der geneigten Fläche und dem unteren Ende der geneigten Platte (3), der einen ausreichenden Abstand für das geschmolzene Metall (6) darstellt, das in Fächerform aus der Öffnung (4) der Düse (2) austritt, um einen Laminarfluß konstanter Form mit einer gleichförmigen Flußgeschwindigkeitsverteilung auf der geneigten Fläche beim Herabfließen auf dieser zu erzeugen,
wobei der Abstand zwischen dem unteren Ende der geneigten Platte (3) und einer Stelle, an welcher die Lücke zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) am kleinsten ist, einen Abstand darstellt, bei welchem das geschmolzene Metall (6), das vom unteren Ende der geneigten Platte (3) herabfällt, keinerlei Störungen der Oberfläche oder des Innenbereiches eines Speicherbereiches (7) aus geschmolzenem Metall verursacht, der in einem oben offenen Raum zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) angeordnet ist und
wobei das geschmolzene Metall in dem engsten Abstandsbereich zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) verfestigt wird, um aus dem unten offenen Raum zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) ausgetragen zu werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Fläche eine ebene Fläche oder eine leicht konvexe oder konkave Fläche ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche des unteren Endes der geneigten Platte (3) einen unteren Bereich aufweist, der bezüglich der senkrechten Richtung zurückversetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Platte (3) mit einer Heizeinrichtung versehen ist.

9. Vorrichtung zum Herstellen eines breiten dünnen Metallbleches direkt aus geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch
eine Düse (4), die vertikal am Boden eines Behälters (1) für geschmolzenes Metall (6) angeordnet ist,
eine geneigte Platte (3), die in Kontakt mit dem unteren Ende der Düse (9) steht,
einem Paar von Walzen bzw. Rollen (5, 5′), die intern wassergekühlt sind und deren Drehachsen sich im wesentlichen parallel zu und unterhalb eines unteren Endniveaus der geneigten Platte (3) erstrecken, wobei die Drehachsen auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind,
einem Paar von Sperrteilen oder Wehren (11, 11′), die an gegenüberliegenden Enden des Paares von Walzen (5, 5′) angeordnet sind und in einer Richtung gleitbeweglich sind, die im rechten Winkel zur Richtung der Drehachsen des Paares von Walzen (5, 5′) steht,
einem Wehr (13), das in der Nachbarschaft des höchsten Höhenbereiches der drehenden Fläche einer (5) der beiden Walzen (5, 5′) angeordnet ist, deren Achse auf einem niedrigeren Niveau liegt, wobei das Wehr (13) sich parallel zur Richtung der Drehachsen erstreckt und das gegenüberliegende Enden aufweist, die in Berührung mit den gegenüberliegenden Wehrenden steht,
eine Umfangswand (9) des unteren Endes der Düse (2), die mit einer Öffnung (4) versehen ist, die dem unteren Endniveau der geneigten Platte (3) gegenübersteht,
eine Distanz zwischen einer Berührstelle zwischen dem unteren Ende der Düse (2) und der geneigten Fläche und einem unteren Endniveau der geneigten Platte (3), die für das geschmolzene Metall, das in Fächerform aus der Öffnung (4) der Düse (2) ausströmt, eine ausreichende Distanz darstellt, die dazu geeignet ist, einen laminaren Fluß konstanter Form mit einer gleichmäßigen Flußgeschwindigkeitsverteilung auf der geneigten Fläche zu erzeugen, wenn das Metall die geneigte Fläche herabläuft,
wobei die Distanz zwischen dem unteren Ende der geneigten Platte (3) und einer Stelle, an welcher der Zwischenraum zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) am kleinsten ist, innerhalb welcher das geschmolzene Metall vom unteren Ende der geneigten Platte (3) herabfällt, keinerlei Störungen der Oberfläche oder des Inneren eines Bades (7) aus geschmolzenem Metall hervorruft, das in einem oben offenen Raum zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) gebildet wird, und
wobei das geschmolzene Teil (6) in dem schmalsten Zwischenraumbereich zwischen dem Paar von Walzen (5, 5′) verfestigt wird, so daß es aus einem unten offenen Raum zwischen den Walzen (5, 5′) abgeführt werden kann.