DE3801085A1 - Walze zum kontinuierlichen giessen von folien oder duennen baendern, insbesondere aus metall - Google Patents
Walze zum kontinuierlichen giessen von folien oder duennen baendern, insbesondere aus metallInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze zum
kontinuierlichen Gießen schnell erstarrender Folien oder
dünner Bänder, insbesondere aus Metall, bestehend aus einem
nichtrotierenden zylindrischen Kern und einem um den Kern
rotierenden Mantel, der von innen mit einer in
Umfangsrichtung fließenden Kühlflüssigkeit gekühlt wird.
Es ist bekannt, amorphe oder extrem feinkörnige dünne
Bänder aus Metall nach dem Schmelzspinnverfahren oder nach
dem Gießwalzenverfahren unmittelbar aus schmelzflüssigem
Metall herzustellen. Dazu strömt das schmelzflüssige Metall
in der Regel aus einer schlitzförmigen Düse auf eine
schnellbewegte und gekühlte Oberfläche. Auf ihr wird die
Metallschmelze abgeschreckt und erstarrt zu einem dünnen
Band, welches nach einer bestimmten Abkühlungsstrecke von
der gekühlten Oberfläche abgenommen wird.
Bei dem Schmelzspinnverfahren kann diese schnellbewegte
und gekühlte Oberfläche ein über mindestens zwei in einem
gewissen Abstand voneinander angeordneten Rollen umlaufendes
Band sein, das aus einem geeigneten flexiblen Material mit
einem höheren Schmelzpunkt besteht, als der Schmelzpunkt
des Metalls, aus dem das dünne Band hergestellt werden
soll. Die bewegte und gekühlte Oberfläche kann ein aus einem
geeigneten Material bestehender zylindrischer Mantel eines
rotierenden gekühlten Gießrades sein.
Bei dem Gießwalzenverfahren wird die Metallschmelze nicht
auf die Oberfläche des gekühlten Mantels nur eines
rotierenden Gießrandes, sondern aus einer Düse in den Spalt
zwischen zwei gekühlten Gießwalzen geleitet, die zueinander
achsparallel angeordnet sind. Die schnellbewegte und
gekühlte Oberfläche besteht demnach aus dem Walzenmänteln
der beiden gegeneinander rotierenden Gießwalzen, so daß
in diesem Fall die in den Spalt eingeleitete Metallschmelze
von beiden Seiten abgeschreckt wird und auf der
gegenüberliegenden Seite als erstarrtes dünnes Band aus
dem Spalt austritt. Dabei wird die Dicke des Bandes durch
den Abstand der beiden Walzenmäntel voneinander bestimmt.
Um dünne Bänder nach dem Gießwalzenverfahren oder dünne
bandförmige Metallfolien mit einer extrem feinkörnigen oder
amorphen, glasartigen Struktur nach dem
Schmelzspinnverfahren herstellen zu können, muß die
Metallschmelze mit einer hohen Abkühlgeschwindigkeit auf
der Oberfläche der entsprechenden zum kontinuierlichen
Gießen eingesetzten Vorrichtung erstarren. Als Vorrichtung
sind Gießwalzen oder Gießräder geeignet, deren Mäntel von
innen mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Dabei
ist das Kühlsystem für diese Gießwalzen und Gießräder so
auszulegen, daß auch extrem große Abkühlgeschwindigkeiten
im Bereich von ca. 104 bis 106°C/sec möglich sind.
Besonders hohe Anforderungen an die Kühlwirkung des
Kühlsystems werden in den Fällen gestellt, wenn dünne
Bänder oder Folien aus einem Metall mit einem sehr hohen
Schmelzpunkt hergestellt werden sollen.
Aus der DE-PS 21 49 941 ist ein aus zwei Gießwalzen
bestehendes System zur Herstellung von dünnen Blechbändern
bekannt. Jede der Gießwalzen weist einen nichtrotierenden
Kern und einen rotierenden Mantel auf, der aus einem inneren
hohlzylindrischen Teil und einem darauf drehfest sitzenden
hohlzylindrischen äußeren Teil besteht. Zwischen dem
nichtrotierenden Kern und dem inneren Teil des rotierenden
Mantels ist ein Spaltraum ausgebildet, der durch drei auf
dem nichtrotierenden Kern sitzenden Dichtleisten in drei
Sektoren unterteilt ist. Dem dem Gießspalt benachbarten
Sektor wird über einen zentralen Kanal im Kern und davon
ausgehende, radiale, über die axiale Länge des Kerns
verteilt angeordnete Bohrungen Kühlflüssigkeit zugeführt.
Im inneren Teil des Mantels sind über den Umfang und über
die axiale Länge des inneren Teils verteilt angeordnete
radiale Kanäle vorgesehen, über die einerseits von dem dem
Gießspalt benachbarten Sektor Kühlflüssigkeit in zwischen
dem äußeren und inneren Teil des Mantels vorgesehen,
ebenfalls über die Länge des Mantels verteilte Ringkanäle
geleitet und andererseits aus diesen Ringkanälen in die
beiden anderen Sektoren abgeleitet werden kann.
Aufgrund der Vielzahl der mit Abstand zueinander
angeordneten ringförmigen Kanäle dicht unterhalb der
Manteloberfläche und der Strömungsführung der
Kühlflüssigkeit von dem dem Gießspalt benachbarten Bereich
in entgegengesetzten Richtungen zu den beiden Sektoren für
die Ableitung der Kühlflüssigkeit werden keine optimalen
Abkühleffekte erreicht. Dies gilt sowohl bezüglich der
Gleichmäßigkeit der Abkühlung über die Breite der
Gießwalze, als auch hinsichtlich einer gewünschten hohen
Abkühlgeschwindigkeit. Darüber hinaus ist das Kühlsystem,
insbesondere das System aus den radialen und ringförmigen
Kanälen in dem rotierenden Mantel, bezüglich Zufuhr und
Abfuhr der Kühlflüssigkeit konstruktiv aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gekühlte
Walze zum kontinuierlichen Gießen schnell erstarrender
Folie oder dünner Bänder der eingangs genannten Art zu
schaffen, die hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der
Abkühlung über die axiale Länge der Kühlwalze und
hinsichtlich der Kühlwirkung des eingesetzten Kühlmittels
verbessert ist. Insbesondere soll es mit der gekühlten
Walze möglich sein, dünne Bänder und Folien aus Metall nach
dem Schmelzspinnverfahren vor allem aus Metallen mit einem
Schmelzpunkt von mehr als 1000°C herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Walze der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen dem
Kern und dem Mantel eine sich über die gesamte Breite des
Kerns und über mehr als den halben Umfang des Mantels
erstreckende Ringkammer für die Kühlflüssigkeit vorgesehen
ist, deren Zulauf und Ablauf in Umfangsrichtung zueinander
versetzt liegen und sich im wesentlichen über die gesamte
Breite der Ringkammer erstrecken, wobei dem Zulauf und dem
Ablauf solche Strömungsleitmittel zugeordnet sind, daß die
Kühlflüssigkeit in nur einer Umfangsrichtung strömt.
Bei der erfindungsgemäßen Walze wird deren Mantel
unmittelbar unter seiner Oberfläche über deren gesamte
Breite, das heißt in axialer Richtung, gleichmäßig gekühlt.
Da die Kühlflüssigkeit in nur einer Umfangsrichtung, das
heißt tangential und nicht mit einer axialen
Strömungskomponenten strömen kann, ergeben sich keine
undefinierten Kühlwirkungen, sondern eine gleichmäßige
Kühlung über die gesamte Breite der Walze.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die
Ringkammer für das Kühlmittel vorzugsweise fast über den
gesamten Umfang des Mantels. Dies läßt sich auf konstruktiv
einfache Weise dadurch verwirklichen, daß eine Zuleitung für
die Kühlflüssigkeit mit ihrem in die Kühlkammer einmündenden
Zulauf in eine Ableitung für die Kühlflüssigkeit mit ihrem
aus er Kühlkammer herausführenden Ablauf in dem Kern
liegen, wobei der Zulauf von dem Ablauf durch einen an der
Innenseite des Mantels anliegenden, achsparallelen Steg
getrennt sind, der das Strömungsleitmittel bildet.
Zusätzlich oder alternativ können die Strömungsleitmittel
auch dadurch gebildet werden, daß der Zulauf und der Ablauf
für die Kühlflüssigkeit tangential in die Ringkammer
übergehen. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die
Strömungsverhältnisse der Kühlflüssigkeit vergleichmäßigt
werden und keine sogenannten Totwasserbereiche entstehen.
Beim Stand der Technik wird die Kühlflüssigkeit etwa in
einem Bereich zugeführt, an dem das schmelzflüssige Metall
auf die Kühlwalze auftrifft. Untersuchungen haben gezeigt,
daß diese Stelle nicht mit der höchsten thermischen
Belastung der Innenseite des Walzenmantels übereinstimmt.
Die höchste thermische Belastung liegt vielmehr gegenüber
dieser Stelle umfangsmäßig versetzt. Um diesem Effekt
Rechnung zu tragen, liegt bei der Erfindung der Zulauf für
die Kühlflüssigkeit im Bereich der höchsten thermischen
Belastung der Innenseite des Mantels. Da diese Stelle von
verschiedenen Betriebsparametern abhängt und deshalb
umfangsmäßig nicht festliegt, sieht die Erfindung vor, daß
der Kern gegenüber dem auf das Band einwirkenden Kühlbereich
des Mantels verdrehbar ist. Auf diese Art und Weise läßt
sich immer erreichen, daß die Kühlflüssigkeit dort zugeführt
wird, wo die höchste thermische Belastung des Mantels
liegt.
Die Kühlwirkung läßt sich weiter verbessern, wenn der Zulauf
und der Ablauf in bezug auf die Laufrichtung des Mantels
derart liegen, daß die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit
zur Laufrichtung des Mantels gegenläufig ist. Auch wirkt es
sich günstig auf die Kühlwirkung aus, wenn der Einlauf und
der Auslauf als sich über die gesamte Breite des Mantels
erstreckende Schlitze ausgebildet sind. Die Zuleitung und
die Ableitung können jeweils aus einem achsparallelen
Abschnitt und einem mit dem Zulauf beziehungsweise Ablauf
verbundenen radialen Abschnitt bestehen. Der radiale
Abschnitt kann zum Zwecke der verbesserten Verteilung des
Kühlmittels aus mehreren nebeneinanderliegenden axialen
versetzten Kanälen bestehen. Jeder der radialen Abschnitte
beziehungsweise deren Kanäle sollten sich zum Zu-
beziehungsweise Ablauf hin erweitern.
Die Kühlwirkung des Mantels kann weiter dadurch verbessert
werden, daß an der Innenseite des Mantels Kühlrippen
vorgesehen sind.
Da als Kühlflüssigkeit in der Regel Wasser verwendet wird,
besteht die Gefahr, daß sich an der Mantelinnenfläche Kalk
ablagert, der den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen
Mantel und Kühlwasser wesentlich verschlechtert und die
Dichtwirkung des gegebenenfalls mit einer Dichtung
versehenen Steges beeinträchtigt. Das läßt sich auf einfache
Weise dadurch verhindern, daß der den Zu- und Ablauf
trennende Steg mit einer am Walzenmantel schleifenden Bürste
bestückt ist.
Eine im Falle hoher Walzkräfte gegebenenfalls erforderliche
Abstützung des Mantels auf dem Kern läßt sich in konstruktiv
einfacher Weise gestalten, indem zwischen dem Mantel und dem
Kern als schmale ringsegmentartige Leisten ausgebildete
Gleitlager vorgesehen sind. Diese sind vorzugsweise am Kern
befestigt beziehungsweise integraler Bestandteil des Kerns.
Diese Gleitlager erstrecken sich vorzugsweise nur über
einen Teilumfang der Walze. Sie sollten nur an der Stelle
angeordnet sein, an der der Mantel der höchsten mechanischen
Beanspruchung ausgesetzt ist, um die Strömung der
Kühlflüssigkeit möglichst wenig zu beeinflussen. Diese
Stelle liegt in der Regel an der Auftragstelle des
schmelzflüssigen Metalls auf den Mantel beziehungsweise
unmittelbar dahinter.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei
Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine Walze annähernd im Axialschnitt nach
der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 die Walze gemäß Fig. 1 im Querschnitt nach
der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Walze in abgewandelter Ausführung im
annähernden Axialschnitt nach der Linie
III-III der Fig. 4,
Fig. 4 die Walze gemäß Fig. 3 im Querschnitt nach
der Linie IV-IV der Fig. 3
und
Fig. 5 die Walze gemäß Fig. 1 bis 4 im Axialschnitt
in verschiedenen Drehstellungen des Kerns
während des Gießbetriebes.
Die Walze gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und
2 besteht aus einem nichtrotierenden Kern 1 und einem um den
Kern 1 rotierenden Mantel 2. Zwischen dem Kern 1 und dem
Mantel 2 befindet sich eine Ringkammer 3 für
Kühlflüssigkeit.
Der Kern 1 ist mit seiner Antriebswelle 4 in einem Lager 5
eines nicht näher dargestellten Gestells drehbar gelagert.
In dem Mantel 2 ist der Kern 1 mit beidseitigen Zapfen 6, 7
über Lager 8, 9 beschränkt verdrehbar gelagert, um ihn in
eine bestimmte Drehstellung zu bringen und zu fixieren. Im
Zapfen 7 sind parallel zueinander ein axialer Kanal 10 als
Teil einer Zuleitung und ein axialer Kanal 11 als Teil einer
Ableitung für die Kühlflüssigkeit vorgesehen. Beide Kanäle
10, 11 sind mit radial verlaufenden Kanälen 12, 13 als weitere
Teile der Zu- beziehungsweise Ableitung mit der Ringkammer 3
verbunden. Die radialen Kanäle 12, 13 weisen einen
tangentialen Einlauf 14 und einen Ablauf 15 auf. Der Einlauf
14 und der Ablauf 15 erweitern sich auf die axiale Breite
der Ringkammer 3. Zwischen dem Einlauf 14 und dem Auslauf 15
ist ein Steg 16 angeordnet, der die Ringkammer 3 trennt.
Durch geeignete Gestaltung des Spalts kann eine Dichtwirkung
erzielt werden. Vorzugsweise ist jedoch eine Dichtung 17
vorgesehen. Zusätzlich kann eine schleifend an der
Innenseite des Mantels 2 anliegende Bürste 18 vorgesehen
sein, um die Innenseite von Kalkablagerungen freizuhalten
und damit auf Dauer die Wirksamkeit der Dichtung 17 zu
gewährleisten. Zwischen den Stirnseiten des Kerns 1 und des
Mantels 2 sind Dichtungen 19, 20 vorgesehen, die verhindern,
daß Kühlflüssigkeit in den Bereich der Lager 8, 9 gelangt.
Zur Verbesserung der Kühlwirkung des Mantels 2 kann dieser
innenseitig mit Kühlrippen 21 bestückt sein. Zur besseren
Aufnahme der mechanischen Belastung des Mantels 2 können
zwischen dem Mantel 2 und dem Kern 1 als Gleitlager
ausgebildete ringsegmentartige schmale Leisten 22 dienen,
die vom Kern 1 getragen sind.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 unterscheidet
sich von dem der Fig. 1 nur darin, daß die radialen Kanäle
12, 13 für die Zuleitung und Ableitung der Kühlflüssigkeit in
mehreren Teilkanälen 12 a, 12 b, 12 c, 13 a, 13 b, 13 c aufgeteilt sind,
um eine bessere Verteilung der zu- und abzuführenden
Kühlflüssigkeit zu gewährleisten. Wie beim
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erweitern sie sich zu dem
Bereich des Einlaufs beziehungsweise Auslaufs hin.
Die Funktion der Erfindung ist folgende:
Über die Zuleitung 10, 12 im feststehenden, beziehungsweise
nur zu Einstellzwecken verdrehbaren Kern 1 wird
Kühlflüssigkeit zugeführt. Diese tritt über den sich auf die
gesamte Breite des Mantels 2 erweiternden tangentialen
Einlauf 14 in die Ringkammer 3 ein. Aufgrund der
unmittelbaren Einwirkung an dem Mantel 2 dicht unter seiner
Oberfläche über dessen gesamte Breite ergibt sich eine
gleichmäßige und optimale Kühlung. Die Kühlflüssigkeit
durchströmt den Ringraum 3 entgegen der Drehrichtung D des
Mantels 2 und wird über die Ableitung 15, 13, 11 abgeführt.
Auf diese Art und Weise wird die Kühlwirkung der
Kühlflüssigkeit optimal ausgenutzt. Die Kühlwirkung wird
praktisch nicht dadurch beeinträchtigt, daß über einen
kleinen Umfangsbereich im Bereich der höchsten mechanischen
Belastung MB die den Mantel 2 stützenden schmalen Leisten 22
vorgesehen sind. Wie Fig. 5 zeigt, läßt sich der Kern 1 und
damit auch die Stelle, an der die Kühlflüssigkeit zugeführt
wird, gegenüber dem Bereich, in dem das schmelzflüssige
Metall gekühlt werden soll, verdrehen, um eine optimale
Position in bezug auf die Stelle TB der höchsten thermischen
Belastung des Mantels einzustellen.
Claims (14)
1. Walze zum kontinuierlichen Gießen schnell erstarrender
Folien oder dünner Bänder, insbesondere aus Metall,
bestehend aus einem nichtrotierenden zylindrischen Kern
und einem um den Kern rotierenden Mantel, der von innen
mit einer in Umfangsrichtung fließenden Kühlflüssigkeit
gekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kern (1) und dem Mantel (2) eine sich über
die gesamte Breite des Kerns (1) und über mehr als den
halben Umfang des Mantels (2) erstreckende Ringkammer (3)
für die Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, deren Zulauf (14)
und Ablauf (15) in Umfangsrichtung zueinander versetzt
liegen und sich im wesentlichen über die gesamte Breite
der Ringkammer (3) erstrecken, wobei dem Zulauf (14)
und dem Ablauf (15) solche Strömungsleitmittel (16)
zugeordnet sind, daß die Kühlflüssigkeit in nur einer
Umfangsrichtung strömt.
2. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Ringkammer (3) sich fast über den gesamten Umfang des
Mantels (2) erstreckt.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Zuleitung (10, 12) für die Kühlflüssigkeit mit ihrem in
die Kammer (3) einmündenden Zulauf (14) und eine
Ableitung (11, 13) für die Kühlflüssigkeit mit ihrem aus
der Kammer (3) herausführenden Ablauf (15) in dem Kern
(1) liegen, wobei der Zulauf (14) von dem Ablauf (15)
durch einen, das Strömungsleitmittel bildenden, an der
Innenseite des Mantels (2) anliegenden, achsparallelen
Steg (16) getrennt ist.
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als
Ausbildung der Strömungsleitmittel der Zulauf (14) und
der Ablauf (15) für die Kühlflüssigkeit tangential in
die Ringkammer (3) übergehen.
5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zulauf (14) im Bereich (TB) der höchsten thermischen
Belastung der Innenseite des Mantels (2) liegt.
6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Kern (1) gegenüber dem auf das Band einwirkenden
Kühlbereich des Mantels (2) verdrehbar ist.
7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zulauf (14) und der Ablauf (15) in bezug auf die
Laufrichtung (D) des Mantels (2) derart liegen, daß die
Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit zur Laufrichtung
(D) des Mantels (2) gegenläufig ist.
8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zulauf (14) und der Ablauf (15) als sich über die
gesamte Breite des Mantels (2) erstreckende Schlitze
ausgebildet sind.
9. Walze nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zuleitung (10, 12, 14) und die Ableitung (11, 13, 15)
jeweils aus einem achsparallelen Abschnitt (10, 11) und
einem mit dem Zulauf (14) beziehungsweise Ablauf (15)
verbundenen radialen Abschnitt (12, 13) bestehen.
10. Walze nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der
radiale Abschnitt (12, 13) aus mehreren
nebeneinanderliegenden, axial versetzten Kanälen
(12 a, 12 b, 12 c, 13 a, 13 b, 13 c) besteht.
11. Walze nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
radiale Abschnitt (12, 13) beziehungsweise deren Kanäle
(12 a, 12 b, 12 c, 13 a, 13 b, 13 c) sich zum Zu- und Ablauf hin
erweitern.
12. Walze nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Steg (16) mit einer am Walzenmantel (2) schleifenden
Bürste (18) bestückt ist.
13. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß an
der Innenseite des Mantels (2) Kühlrippen (21)
vorgesehen sind.
14. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Mantel (2) und dem Kern (1) als schmale
ringsegmentartige Leisten ausgebildete Gleitlager (22)
für den Mantel (2) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883801085 DE3801085A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Walze zum kontinuierlichen giessen von folien oder duennen baendern, insbesondere aus metall |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883801085 DE3801085A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Walze zum kontinuierlichen giessen von folien oder duennen baendern, insbesondere aus metall |
Publications (2)
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DE3801085A1 true DE3801085A1 (de) | 1989-07-27 |
DE3801085C2 DE3801085C2 (de) | 1990-06-21 |
Family
ID=6345376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883801085 Granted DE3801085A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Walze zum kontinuierlichen giessen von folien oder duennen baendern, insbesondere aus metall |
Country Status (1)
Country | Link |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSEN KRUPP STAHL AG, 40211 DUESSELDORF, DE |
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