DE3731781C2 - Vorrichtung zum Herstellen eines bandförmigen Metallstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Her­ stellen eines bandförmigen Metallstranges gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Beim direkten Gießen von dünnen Metallbändern aus der Metallschmelze werden zur Zeit Düsengeometrien verwendet, bei denen der Schmelztropfen nach hinten ungeschützt ist. Dies führt beim Bandgießen in Atmosphäre zum Beispiel dazu, daß die von der Kühlfläche des Kühlkörpers, meist in Form einer Kühlwalze, mitgerissene Luftschicht zwischen Kühlfläche und Schmelzsumpf eindringt und zur Bildung von Luftblasen führt, wie dies beispielsweise in einem Aufsatz von S. C. Huang und H. C. Fiedler, MET. TRANS. 12A (1981) auf Seite 1107 beschrieben ist. Zur Säuberung der rotie­ renden Kühloberfläche könnte auch eine Art Schleifein­ richtung Verwendung finden, welche jedoch den Nachteil hat, daß Schleifstaub bei nach hinten ungeschützten Schmelztropfen in das Band als Verunreinigung gelangen kann.

In der DE-OS 27 59 1736 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines bandförmigen Metallstranges beschrieben, bei der eine Gießdüse senkrecht von oben auf eine Kühlwalze gerichtet ist, wobei die Gießdüse mit einem definierten Abstand von der Kühlwalze angeordnet ist; dieser Abstand ist mit 0,03 mm bis 1 mm angegeben. In der EP-OS 00 40 072 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Metall­ schmelze aus einer Gießwanne von der Seite her über eine Gießrinne auf eine Kühlwalze gegossen wird, wobei der Abstand zwischen Gießrinne und Kühlwalze mit 0,05 mm bis 0,5 mm angegeben ist, bevorzugt wird jedoch ein Abstand von 0,25 mm. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung wird - trotz des an sich relativ kleinen Abstandes - nicht ausgeschlossen, daß mitgerissene Luftschichten auf die Kühlflächen gelangen.

In der EP-OS 01 38 059 ist ein Zweiwalzen-Gießverfahren beschrieben, wobei das Schmelzgut schon vor der Erstarrung der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist. Eine Vermeidung von Lufteinschlüssen zwischen Band und Kühlradoberfläche ist mit dieser bekannten Anordnung nicht möglich, da die von den Kühlwalzen mitgerissenen Luftschichten ungehindert gegen den nach hinten ungeschützten Schmelzsumpf drücken. In der US-PS 4 274 473 wird versucht, das Problem derart zu lösen, daß die rückwärtige Düsenlippe zur Kühlfläche herabgezogen wird, um den Einfluß der von der Kühlfläche mitgerissenen Luftschichten zu reduzieren. Hierbei wird der minimale Abstand zwischen Düsenlippe und Kühlober­ fläche mit 0,02 mm angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen eines bandförmigen Metallstranges der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, mit dem das vor­ liegende Problem mit Sicherheit gelöst werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gießdüse oberhalb einer rotierenden Kühlfläche im Querschnitt

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Gießdüse gemäß Fig. 1

Fig. 3 eine Gießdüse mit abgeschrägten Düsenlippen

Fig. 4 eine Gießdüse mit am Grunde verbreiterten Düsenlippen

Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der die Metallschmelze von der Seite an den Kühlkörper herangeführt wird

Fig. 6 eine Ausführung, bei der die Gießdüse gemäß Fig. 5 im wesentlichen aus Keramikfasermaterial besteht

Fig. 7 eine Anordnung, bei der die Metallschmelze von der Seite senkrecht an den Kühlkörper herangeführt wird

Fig. 8 eine Ausführungsform gemäß Fig. 7, wobei jedoch wesentliche Teile der Gießdüse aus Keramikfaser­ material bestehen

Fig. 9 eine Ausführungsform gemäß Fig. 5, bei der jedoch die Metallschmelze im Bereich der Bandentstehung nicht durch die vordere Düsenlippe stabilisiert wird

Fig. 10 eine Ausführungsform nach Fig. 9, wobei jedoch wesentliche Teile der Gießdüse aus Keramikfaser­ material bestehen

Fig. 11 eine Ausführungsform gemäß Fig. 9, jedoch mit senkrecht zur Kühlfläche zugeführter Metall­ schmelze

Fig. 12 eine Ausführungsform gemäß Fig. 11, bei der jedoch wesentliche Teile der Gießdüse und der Gießrinne aus Keramikfasermaterial bestehen

Fig. 13 eine Ausführungsform mit zwei walzenförmigen Kühlkörpern, bei der die Metallschmelze zwischen den Kühlkörpern erstarrt, wobei die Düsenlippen der Gießdüse aus Keramikfasermaterial bestehen und

Fig. 14 eine Ausführungsform gemäß Fig. 13, wobei jedoch die Gießdüse selbst aus Keramikmaterial besteht.

Wirkungsmäßig gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs­ ziffern versehen.

In den Fig. 1 bis 4 ist der Fall des Einwalzengießver­ fahrens dargestellt, bei dem eine Gießdüse 1 senkrecht zur Kühlfläche 2 einer Kühlwalze 3 angebracht ist. Die Unter­ schiede zwischen den verschiedenen Ausführungen betreffen praktisch nur die Formgebung der Gießdüsen. Der Körper der Gießdüse 1 wird bevorzugt aus keramischen Materialien, wie SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, TiC, SiC, BN, Si₃N₄ usw. ausgeführt. Die Gießdüse 1 besteht aus einer vorderen Düsenlippe 4 und einer hinteren Düsenlippe 5. Zwischen den Düsenlippen befindet sich die flüssige Schmelze 6. Durch die Düsen­ lippen 4 und 5 gelangt die Schmelze 6 auf die Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 und erstarrt dort zu einem direkt gegosse­ nen Band 7. Mit einem Pfeil ist die Drehrichtung der Kühl­ walze angedeutet. Da die Berührung von den oben genannten Keramiken des Körpers der Gießdüse 1 mit der Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 zu mechanischen Beschädigungen beider Teile führen würde, wird die Abdichtung gegen den Schmelz­ sumpf gemäß der Erfindung an der hinteren Düsenlippe 5 vorgenommen, und zwar mit Hilfe eines Streifens 8 aus einem Keramikfasermaterial. Wie zu ersehen ist, ist der Streifen 8 an der Rückseite der hinteren Düsenlippe 5 befestigt und unter die Düsenlippe 5 vorgezogen. Hierbei ist der Abstand zwischen Unterseite der hinteren Düsen­ lippe und Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 so bemessen, daß der Streifen 8 im elastischen Bereich verformt wird und so den Spalt zwischen Kühlfläche und Unterseite der hinteren Düsenlippe 5 abdichtet.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Düsen­ anordnung gemäß Fig. 1 mit der Dichtung 8. Da die vordere Düsenlippe 4 in einem definierten Abstand von der Kühl­ fläche 2 gehalten werden muß, kann der Körper der Gießdüse 1 breiter als die Breite des Bandes 7 ausgelegt werden, so daß der Abstand zum Beispiel optisch neben dem Bereich 9 gemessen werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Gießdüse 1 mit abgeschrägten Düsen­ lippen 4 und 5. Der zur Abdichtung vorgesehene Streifen 8 ist an der Abschrägung der hinteren Düsenlippe 5 so ange­ bracht, daß sein vorderes Ende noch mit Druck an der Ober­ fläche 2 der Kühlwalze 3 anliegt. Eine flache Ausführung der hinteren Düsenlippe 5, wie sie Fig. 1 und 4 zeigen, ist dann vorteilhaft, wenn die entsprechende Dichtfläche durch den Streifen 8 vergrößert werden soll.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen Ausführungsformen nach dem Prinzip des Einwalzengießverfahrens, bei dem die Schmelze 6 von einer Gießwanne 10 von der Seite über Düsenlippen 11 und 12 an die Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 herangeführt wird und durch die in waagerechter Richtung verlaufende Düsenlippe 11 auf der walzenabwärtsgelegenen Seite stabi­ lisiert wird. Bei dieser Ausführung kann die Gießwanne 10 mit den Düsenlippen 11 und 12 einstückig aus keramischen Materialien bestehen, wie Fig. 5 zeigt; sie kann aber auch ganz aus Keramikfasermaterial bestehen, wie Fig. 6 zeigt. Bei Verwendung von Keramik für die Gießwanne 10 und Düsen­ lippen 11 und 12 wird die Abdichtung der hinteren Düsen­ lippe 12, die in diesem Fall gleichzeitig als Gießrinne wirkt, gegen die Kühlfläche 2 mit einem Streifen 8 aus Ke­ ramikfasermaterial vorgenommen, wie Fig. 5 zeigt. Wird die Gießwanne 10 mit den Düsenlippen 11 und 12 vollständig aus Keramikfasermaterial hergestellt, wie Fig. 6 zeigt, so kann die hintere Düsenlippe 12 direkt gegen die Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 gedrückt werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, daß die vordere Düsenlippe 11 einen Einsatz 13 aus keramischen Materialien aufweist.

Fig. 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel entsprechend den Beispielen in Fig. 5 und 6, jedoch mit dem Unter­ schied, daß die Zuführung der Schmelze aus der Gießwanne 10 annähernd radial zur Kühlwalze 3 erfolgt.

Fig. 9 bis 12 zeigen ebenfalls Ausführungsformen des Einwalzengießverfahrens, bei denen die Metallschmelze 6 im Bereich der Bandentstehung nicht durch die vordere Düsen­ lippe 11 stabilisiert wird. Auch in diesem Fall kann die als Gießrinne ausgebildete hintere Düsenlippe 12 mit der Gießwanne 10 entweder aus keramischem Material, wie in Fig. 9 und 11 dargestellt, oder ganz aus Keramikfaser­ material, wie in Fig. 10 und 12 dargestellt, ausgeführt werden. Die als Gießrinne ausgebildeten Düsenlippen 11 und 12 sind bevorzugt so gestaltet, daß die Schmelze ohne Turbulenzen auf die Kühlfläche 2 der Kühlwalze 3 strömt. Die erfindungsgemäße Abdichtung des Schmelzsumpfes nach hinten, wird bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 10 und 12 durch das direkte Andrücken der Gießrinne 12 aus Keramikfasermaterial erreicht; bei einer Ausführung der Gießrinne 12 aus Keramik gemäß Fig. 9 und 11 wird wiederum ein Streifen 8 aus Keramikfasermaterial zwischen Gießrinne 12 und Kühlfläche 2 eingefügt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens der direkten Abdichtung durch Andrücken der Gießrinne liegt darin, daß keinerlei Abstandseinstellung bzw. Abstandsregelung zwischen Gieß­ rinne und Kühlfläche mehr nötig ist, was insbesondere für die Herstellung breiter Bänder von Interesse ist.

In den Abb. 13 und 14 wird der Fall des Zweiwalzengieß­ verfahrens dargestellt, bei dem die Metallschmelze 14 zwischen zwei Kühlwalzen 15 und 16 erstarrt. Düsenlippen 17 und 18 einer Gießdüse 19 können hierbei aus Keramik­ fasermaterial ausgeführt werden, wie Fig. 13 zeigt, so daß sie jeweils in Kontakt mit der entsprechenden Kühlfläche der Kühlwalzen 15 und 16 gebracht werden können. Sie können aber auch aus Keramik hergestellt werden, wie Fig. 14 zeigt, wobei die Düsenlippen 17 und 18 mit je einem Streifen 20 und 21 aus Keramikfasermaterial zwecks Ab­ dichtung versehen sind. Auf diese Weise kann die flüssige Schmelze 6 vollständig gegen die umgebende Atmosphäre geschützt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines bandförmigen Metall­ stranges, bei der das aus einer Gießdüse austretende schmelzflüssige Metall auf eine an der Gießdüse vorbei­ bewegte Kühlfläche eines Kühlkörpers aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießdüse (1, 10) selbst oder zumindest ein Teil (8) derselben aus elastischem Keramikfasermaterial besteht, welches so geformt bzw. angebracht ist und so gegen die Kühlfläche (2) des Kühlkörpers (3) angedrückt wird, daß an der Einlaufseite der Kühlfläche (2) zur Gießdüse (1, 10) eine völlige Abdichtung des Raumes zwischen Gießdüse und Kühlfläche (2) erfolgt (Fig. 1 bis 12).

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus Keramikfasermaterial bestehende Dichtung an der hinteren Düsenlippe (5, 12) angebracht ist (Fig. 1 bis 5, 7, 9, 11).

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Düsenlippe (5, 12) zur Vergrößerung der Dichtfläche flach ausgeführt ist (Fig. 1, 2, 4).

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der die Metall­ schmelze (6) von einer Gießwanne (10) über als Gießrinne ausgebildete Düsenlippen (11, 12) an den sich bewegenden Kühlkörper (3) herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der den Kühlkörper (3) berührende Teil der Gießrinne aus elastischem Keramikfasermaterial ausgebildet ist (Fig. 5, 7, 9, 11).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießwanne (10) mit den als Gießrinne ausgebildeten Düsenlippen (11, 12) aus elastischem Keramikfasermaterial besteht (Fig. 6, 8, 10, 12).

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der die Metall­ schmelze zwischen zwei gegensinnig rotierenden Kühlwalzen zur Erstarrung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus Keramikmaterial bestehende Gießdüse (19) an den den Kühlwalzen (15, 16) gegenüberliegenden Außenseiten mit Streifen (20, 21) aus Keramikfasermaterial belegt sind (Fig. 14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Gießdüse (19) aus Keramikfasermaterial besteht und mit ihren angeformten Düsenlippen (17, 18) gegen die Kühlwalzen (15, 16) gedrückt wird (Fig. 13).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gießdüse (1, 10, 19) bzw. für den an dieser angebrachten Dichtungsteil (8, 20, 21) ein Keramikfasermaterial auf der Basis von SiO₂, Al₂O₃ oder ZrO₂ verwendet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zur Abdichtung in Form von Platten, Gewebe, Matten, Filz und/oder Papier eingesetzt wird.