DE4141508C2 - Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder, insbesondere aus Stahl - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum kon­ tinuierlichen Gießen dünner Metallbänder, insbesondere aus Stahl, mit zwei gekühlten parallelen Walzen, die derart sich gegenüberliegend angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Gießspalt für das flüssige Metall begrenzen, mit seitlichen Verschlußplatten für diesen Gießspalt, die an den Walzenenden angeordnet sind und mit einem elektromagne­ tischen Induktor, der gegenüber jeder Platte angeordnet ist, um das flüssige Metall im Gießspalt induktiv zu erhitzen.

Es ist bekannt, daß sich auf der Innenwand der Verschluß­ platten an den seitlichen Enden der Walzen (im allgemeinen "kleine Flächen" oder seitliche Abdichtung genannt) eine Schicht aus erstarrtem Metall ausbildet. Es wurden bereits verschiedendlich Vorschläge gemacht, um diese unerwünschte Erstarrung von Metall an den kleinen Flächen zu verhindern, z. B. der Einsatz von magnetischen Induktoren, die in der Nähe dieser Flächen angeordnet werden und zur Erhitzung des flüssigen Metalls dienen. Beispielsweise beschreibt die EP-A-511 550 eine Anlage zum Gießen kontinuierlicher dünner Metallbänder mit einer elektromagnetischen Anordnung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zwischen den seitlichen Verschlußplatten und den Walzenstirnseiten. Diese Anordnung umfaßt einen im wesentlichen c-förmigen Magneten, dessen Pole dem flüssigen Metall zugewandt sind und der derart angeordnet ist, daß die Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Gießspalt mit der Mittenlinie des Magnetspalts zusammenfällt. Jedoch sind sämtliche bisher gemachten Lösungsvorschläge relativ umständlich, ohne vollständig den gewünschten Erfolg herbeizuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und die eine erheblich bessere seitliche Erhitzung des flüssigen Metalls gewährleistet.

Ausgehend von einer Anlage der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß jede Verschlußplatte aus Metall besteht und eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Eindringtiefe des vom Induktor stammenden Magnetfeldes in die Platte, wobei die Frequenz dieses Magnetfeldes zu diesem Zweck auf einen ausreichend kleinen Wert eingestellt wird als Funktion der elektrischen Leitfähigkeit des die Platten bildenden metallischen Materials.

Erfindungsgemäß können also kleine Flächen geringer Dicke eingesetzt werden, die eine Erhitzung des flüssigen Metalls mittels Induktion durch sie hindurch gewährleisten, indem die Frequenz des Magnetfeldes des Induktors ausreichend klein bemessen wird.

Es ist bekannt, daß jedes Metall oder jede Legierung eine vorgegebene Eindringtiefe für das Magnetfeld einer bestimmten Frequenz aufweist. Innerhalb dieser Eindringtiefe werden Foucault'sche Ströme durch das Magnetfeld induziert. Für Kupfer beträgt diese Eindringtiefe etwa 7 mm bei einer Frequenz von 50 Hertz. Dies bedeutet, daß eine kleine Fläche, die aus einer metallischen Kupferplatte besteht und deren Dicke erheblich kleiner ist als die Eindringtiefe des Magnet­ feldes bei den oben genannten Bedingungen zumindest teil­ weise als transparent für das Magnetfeld angesehen werden kann. Dadurch wird eine Erhitzung des mit der kleinen Fläche in Berührung stehenden flüssigen Metalls bewirkt, da die Foucault'schen Ströme ebenfalls im flüssigen Metall induziert werden und einen Joule-Effekt entwickeln.

Gemäß einer Eigenschaft der Erfindung enthält die Anordnung zum Erhitzen einen niederfrequenten elektromagnetischen Induktor, der in der Nähe einer jeden Platte angeordnet ist und dessen Umriß im wesentlichen dem Umriß des Gieß­ spaltes zwischen den Walzen entspricht. Dieser besondere Umriß begrenzt die magnetischen Kraftlinien in den Walzen und vermeidet damit deren nicht gewünschte Erhitzung.

Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Eigenschaft besteht der Induktor aus einer Spule, deren Wicklungen entlang einer Achse aufgewickelt sind, die senkrecht zur zugehörigen Platte verläuft und deren Umriß im wesentlichen demjenigen des Gießspaltes entspricht.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen vorderen Aufriß eines ersten Aus­ führungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Anlage und

Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellungen eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gießanlage für dünne Metallbänder, insbesondere aus Stahl, weist zwei Walzen 1 auf, die in bekannter Weise gekühlt sind und waagrecht gegenüberliegend derart angeordnet sind, daß sie zwischen sich den Gießspalt 2 für das flüssige Metall begrenzen.

Die Anlage weist ferner zwei den Gießspalt 2 begrenzende metallische Verschlußplatten 4 (kleine Flächen) auf, die an den sich gegenüberliegenden seitlichen Enden der Walzen 1 angeordnet sind, um den Gießspalt in dichter Weise abzu­ schließen. Kühlkanäle 5 für ein Kühlfluid, wie z. B. Wasser, sind an den Platten 4 in an sich bekannter Weise, wie z. B. durch Hartlöten, befestigt.

Die Anlage weist ferner einen elektromagnetischen Induktor zur Erhitzung des flüssigen Metalls im Gießspalt auf, der bei dem in diesen beiden Figuren dargestellten Ausführungs­ beispiel eine magnetische Induktionsspule 6 mit niedriger Frequenz enthält, die gegenüber einer jeden Platte 4 ange­ ordnet ist und mit einer nicht dargestellten Stromver­ sorgung verbunden ist. Der Umriß 10, d. h. die Außenkontur einer jeden Spule 6, entspricht ungefähr dem Umriß des Gieß­ spaltes 3 zwischen den Walzen 1, wie es aus Fig. 1 ersicht­ lich ist. Die Windungen 6a der Spule 6 sind entlang einer Achse XX aufgewickelt, die sich senkrecht zur zugehörigen Platte 4 erstreckt und durch die Mitte des Gießspaltes 3 verläuft. Die Spule 6 ist an einer Halterung befestigt, die z. B. einen Rahmen 7 aufweisen kann, in dem eine Aus­ sparung 7a vorgesehen ist, dessen Umriß im wesentlichen demjenigen des Gießspaltes 3 entspricht, vom Querschnitt aus betrachtet. Die Windungen 6a sitzen demzufolge im Preß­ sitz in den Aussparungen 7a in der zugehörigen Wand. Der obere Teil der Halterung 7 ist in Fig. 2 nicht dargestellt, um das Verständnis der Zeichnung zu erleichtern.

Mit 5 sind Kühlkanäle beliebigen Querschnitts bezeichnet, z. B. rechteckige oder rechtwinklige Kanäle, die ebenfalls der mechanischen Verstärkung und der Erhöhung der Steifig­ keit der Anordnung dienen.

Das Blech, aus dem jede kleine Fläche besteht, weist eine Dicke e auf, die kleiner ist als die Eindringtiefe des von der Spule 6 stammenden magnetischen Flusses für eine gegebene niedrige Frequenz und für ein bestimmtes Metall oder eine bestimmte Legierung. Bestehen z. B. die kleinen Flächen 4 aus Kupfer und wird die Spule mit einem Strom von 50 Hertz gespeist und damit auch ein Magnetfeld indu­ ziert, so muß e kleiner als 7 mm entsprechend dem Wert der Eindringtiefe des Magnetflusses in die kleine Fläche 4 sein, vorzugsweise etwa 1 mm. Damit ist die kleine Fläche im wesentlichen durchlässig für das Magnetfeld, welches Foucault'sche Ströme im flüssigen Metall 3 erzeugt und dieses in der Nähe der kleinen Flächen 4 weiter aufheizt, um so die Erstarrung an diesen Stellen zu verhindern.

Die thermische Energie, die sowohl dem festen Metall als auch dem flüssigen Metall durch den magnetischen Fluß des Induktors 6 zugeführt wird, kompensiert den Wärmeverlust der bei Berührung des flüssigen Metalls mit den kalten Flächen der Platten 4 entsteht, wodurch die Dicke der er­ starrten Gußhaut stabilisiert wird. Dabei sei betont, daß der zur Erzeugung der 50 Hertz erforderliche Generator ein einfacher kostengünstiger Transformator sein kann.

Zur Erleichterung der Abdichtung der kleinen Flächen 4 mit den Walzen 1 und zur Begrenzung von durch Reibung ent­ stehende Abnutzungserscheinungen kann es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorteilhaft sein, die Innenflächen der Platten 4, die mit dem flüssigen Metall 3 in Berührung stehen, mit einer geeigneten dünnen Schicht z. B. 10 bis 100 Micron aus elektrolytisch abgeschiedenem Nickel oder Molybdän zu überziehen. Es ist ferner auch möglich zumindest in bestimmten Bereichen der kleinen Flächen 4 eine feuer­ feste Schicht vorzusehen, welche als thermische Isolations­ schicht dient.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der elektromagnetische Induktor eine Spule 8 auf, deren Windungen 8a entlang der­ selben Achse XX senkrecht zur zugehörigen Platte 4 über­ einander gewickelt sind und wobei eine Anordnung 9 aus Magnetblechen 9a senkrecht zur Platte 4 vorgesehen ist, wobei die Windungen 8a die Anordnung 9 umgeben. Letztere und die Spule 8 weisen einen Umriß 10 auf, der im wesent­ lichen demjenigen des Gießspaltes 3 entspricht und be­ sitzen demzufolge, wie bei dem in den Fig. 1 und 2 darge­ stellten Ausführungsbeispiel konkave Flächen 11, deren Wölbung derjenigen der Walzen 1 entspricht, wobei die obere Seite 12 im wesentlichen horizontal verläuft und die untere Seite 13 bauchig ausgestaltet ist.

Die Anordnung 9 bildet einen konzentrischen Kern für den von der Spule 8 erzeugten magnetischen Fluß. Dieses Aus­ führungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein einfacher Induktor installationsbedingte Leistungs­ schwächen aufweist oder, weil zuviel der erzeugten Leistung außerhalb des zu erhitzenden Raumes verlorengeht. In der Tat soll nur das im Gießspalt befindliche flüssige Metall 3 erhitzt werden und nicht die Walzen 1 sowie die übrigen Teile der Gießanlage.

Die kleinen Flächen oder Verschlußplatten 4 können neben Kupfer oder einer Kupferlegierung aus jedem geeigneten Metall oder jeder geeigneten Metallegierung bestehen, wobei letztere nur beispielsweise zitiert seien. Auf jeden Fall ist die Dicke e der kleinen Flächen 4 erheblich kleiner als die Eindringtiefe eines Magnetfeldes einer vorgegebenen niedrigen Frequenz, im allgemeinen weniger als 100 Hertz, wodurch die Schaffung besonders dünner kleiner Flächen 4 ermöglicht wird, verglichen mit den bisher verwendeten kleinen Flächen.

Es ist somit möglich bei Anlagen zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder mittels gekühlter Zylinder bzw. Rollen, zwischen den Rollen seitliche Verschlußplatten aus Metall (kleine Flächen) zu verwenden, unter Beibehaltung der durch Induktionserhitzung des flüssigen Metalls in der Nähe der kleinen Flächen erzielbaren Vorteile bei hohem Wirkungsgrad dieser Erhitzungsweise.

Claims (5)

1. Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder, insbesondere aus Stahl, mit zwei gekühlten, parallelen Rollen (1), die derart sich gegenüberliegend angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Gießspalt (2) für das flüssige Metall (3) begrenzen, mit seitlichen Verschluß­ platten (4) für diesen Gießspalt, die an den Walzenenden angeordnet sind und mit einem elektromagnetischen Induktor (6, 8), der an jeder Platte (4) angeordnet ist, um das flüssige Metall im Gießspalt induktiv zu erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verschlußplatte (4) aus Metall besteht und eine Dicke e aufweist, die kleiner ist als die Eindringtiefe des vom Induktor (6, 8) stammenden Magnetfeldes in diese Platte, wobei die Frequenz dieses Magnetfeldes zu diesem Zweck auf einen ausreichend kleinen Wert eingestellt wird als Funktion der elektrischen Leitfähigkeit des die Platten (4) bildenden metallischen Materials.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erhitzung einen niederfrequenten elek­ tromagnetischen Induktor (6, 8) aufweist, der in der Nähe einer jeden Platte (4) angeordnet ist und dessen Umriß (10) im wesentlichen dem Umriß des Gießspaltes (2) zwischen den Rollen (1) entspricht.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor aus einer Spule (6) besteht, deren Windungen (6a) entlang einer Achse XX aufgewickelt sind, die senkrecht zur zugehörigen Platte (4) verläuft und deren Umriß (10) im wesentlichen demjenigen des Gießspaltes entspricht.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Induktor eine Spule (8) aufweist, deren Windungen entlang einer Achse XX übereinander gewickelt sind, die sich senkrecht zur zugehörigen Platte (4) erstreckt und daß sie eine Anordnung (9) aus magnetischen Blechen (9a) aufweist, die senkrecht zu jeder Platte verläuft und um die die Spule gewickelt ist, wobei diese Anordnung und die Spule einen Umriß (10) aufweisen, der im wesent­ lichen demjenigen des Gießspaltes (2) entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Verschlußplatten (4), die mit dem flüssigen Metall (3) in Berührung stehen, mit einer dünnen Schicht aus elektrolytisch abgeschiedenem Nickel oder Molybdän oder mit einer einen thermischen Isolator bildenden feuerfesten Schicht bedeckt sind.