DE4238654A1 - - Google Patents
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
Die Erfindung befaßt sich mit dem Gießen eines Metallbandes.
Insbesondere jedoch nicht ausschließlich bezieht sich die
Erfindung auf das Gießen eines Eisenmetallbandes.
Es ist bekannt, nichteisenhaltige Metalle, wie Aluminium,
durch Stranggießen in einer Doppelwalzen-Gießanlage zu ver
arbeiten. Heißes Metall wird zwischen einem Paar von sich
gegensinnig drehenden, horizontalen Gießwalzen eingebracht,
welche derart abgekühlt werden, daß sich die Metallhaut auf
den sich bewegenden Walzenflächen verfestigt und diese dann
an dem Walzenspalt zwischen denselben zusammengebracht wer
den, um ein verfestigtes Banderzeugnis am Auslaß aus dem
Walzenspalt herzustellen. Das heiße Metall kann in den Spalt
zwischen die Walzen über eine Gießwanne und eine Metallab
gabedüse eingebracht werden, welche unterhalb der Gießwan
ne derart angeordnet ist, daß ein Metallstrom von der Gieß
wanne aufgenommen und in den Spalt zwischen die Walzen ge
lenkt wird.
Obgleich das Gießen mittels Doppelwalzen mit Erfolg bei
nichteisenhaltigen Metallen eingesetzt wurde, welche sich
beim Abkühlen schnell verfestigen, gibt es Schwierigkeiten,
wenn diese Technik auf das Gießen von eisenhaltigen Metal
len Anwendung finden soll. Eine Hauptschwierigkeit ist
darin zu sehen, daß es erforderlich ist, ein sauberes Kopf
ende zu Beginn des Gießens auszubilden, so daß das Metall
band direkt auf eine Wickeleinrichtung oder eine andere Auf
nahme- bzw. Aufwickeleinrichtung aufgenommen werden kann.
Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung diesbezüglich
dar, bei der diese Schwierigkeit überwunden werden kann.
Nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Metallbandgießen
von der Art beschrieben, bei der die Metallschmelze zwischen
einem Paar von parallelen Gießwalzen über eine Gießwanne und
eine Metallabgabedüse eingebracht wird, welche sich dadurch
auszeichnet, daß ein sauberes Kopfende des gegossenen Me
tallbandes dadurch gebildet wird, daß der Spalt der Gießwal
zen eingestellt wird, um eine Ausbauchung beim gegossenen Me
tallband zu bilden, welche Metallschmelze aufweist, die zwi
schen verfestigten Metallhautbereichen eingeschlossen ist,
welche sich auf den Gießwalzen bilden und welche eine Schwä
chungslinie in Breitenrichtung des gegossenen Metallbandes
bildet, wodurch sich das gegossene Metallband in ein strom
abwärtiges Teil und ein stromaufwärtiges Teil an der Schwä
chungslinie trennen läßt, wenn das gegossene Metallband aus
dem Spalt der Gießwalzen ausläuft.
Vorzugsweise wird der Spalt dadurch eingestellt, daß eine oder
beide Gießwalzen schnell nach außen und dann nach innen be
wegt werden.
Vorzugsweise wird der Spalt dadurch eingestellt, daß beide
Gießwalzen schnell nach außen und dann nach innen bewegt
werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor
zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Gießvorrichtung zur
Herstellung eines endlosen Bandes, welche
nach der Erfindung ausgelegt ist und arbeitet,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Bandgießvorrichtung,
die in Fig. 1 gezeigt ist,
Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie
3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie
4-4 in Fig. 1,
Fig. 5 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie
5-5 in Fig. 1,
Fig. 6 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Art und
Weise, mit der eine Schwächungslinie in Brei
tenrichtung des Metallbandes erzeugt wird,
welches mittels der Gießvorrichtung hergestellt
wird, um ein sauberes Kopfende des Bandes zu
erhalten, und
Fig. 7 bis 10 schematische Ansichten zur Erläuterung der
aufeinanderfolgenden Schritte bei der Ausbil
dung des sauberen Kopfendes des gegossenen Ban
des nach der Erfindung.
Die dargestellte Gießvorrichtung weist ein Hauptmaschinenge
stell 11 auf, welches auf dem Fabrikboden 12 steht. Das Ge
stell 11 trägt einen Gießwalzenschlitten 3, der horizontal
zwischen einer Montagestation 14 und einer Gießstation 15 be
weglich ist. Der Schlitten 13 trägt ein Paar von parallelen
Gießwalzen 16, auf die die Metallschmelze während eines Gieß
vorganges von einer Gießpfanne 17 über eine Gießwanne 18 und
eine Abgabedüse 19 aufgebracht wird. Die Gießwalzen werden
wassergekühlt, so daß sich die Hautbereiche auf den sich be
wegenden Walzenflächen verfestigen und an dem Walzenspalt
zwischen denselben zusammengebracht werden, um ein verfestig
tes Banderzeugnis 20 am Walzenauslaß herzustellen. Dieses Er
zeugnis wird zu einer üblichen Aufwickeleinrichtung 21 geför
dert und kann anschließend zu einer zweiten Aufwickeleinrich
tung 22 übergeben werden. Ein Sammelgefäß 23 ist am Maschinen
gestell in der Nähe der Gießstation angebracht und die Metall
schmelze kann in das Sammelgefäß über eine Überlaufschnauze
24 an der Gießwanne oder dadurch abgezweigt werden, daß ein
Notstopfen 25 an einer Seite der Gießwanne herausgezogen wird,
wenn man äußerst große Fehlbildungen beim Erzeugnis erhält,
oder wenn schwerwiegende Fehlfunktionen während eines Gieß
vorganges auftreten.
Der Walzenschlitten 13 weist einen Schlittenrahmen 31 auf,
welcher über Räder 32 auf Schienen 33 abgestützt ist, welche
entlang eines Teils des Hauptmaschinengestells 11 verlaufen,
wodurch der Walzenschlitten 13 bzw. der Walzenwagen als Gan
zes entlang der Schienen 33 beweglich angeordnet ist. Der
Schlittenrahmen 31 trägt ein Paar von Walzengestellen 34, in
welchen die Walzen drehbeweglich gelagert sind. Die Walzen
gestelle 34 sind am Schlittenrahmen 31 durch Ineinandergrei
fen von komplementären Gleitteilen 35, 36 angebracht, um zu
ermöglichen, daß die Gestelle auf dem Schlitten unter der Ein
wirkung von Hydraulikzylindereinheiten 37, 38 bewegt werden
können, um den Spalt zwischen den Gießwalzen 16 einzustellen
und um zu ermöglichen, daß die Walzen während eines kurzen
Zeitintervalles schnell wegbewegt werden können, wenn es er
forderlich ist, daß eine quer verlaufende Schwächungslinie
an dem Band ausgebildet wird, wie dies nachstehend noch näher
erläutert wird. Der Schlitten ist als Ganzes entlang den Schie
nen 33 durch die Beaufschlagung einer doppelwirkenden Hydrau
likkolben- und Zylindereinheit 39 beweglich, welche zwischen
einer Antriebsstütze 40 an dem Walzenschlitten und dem Haupt
maschinengestell derart angeordnet ist, daß durch eine Betä
tigung der Walzenschlitten zwischen der Montagestation 14 und
der Gießstation 15 und umgekehrt bewegt wird.
Die Gießwalzen 16 sind gegensinnig über Antriebswellen 41 von
einem Elektromotor und einem Getriebe aus angetrieben, welche
an dem Schlittenrahmen 31 angebracht sind. Die Walzen 16 ha
ben Kupferumfangswände, welche mit einer Reihe von in Längs
richtung verlaufenden und in Umfangsrichtung beabstandeten
Wasserkühldurchgängen ausgebildet sind, welchen Kühlwasser über
die Walzenenden von einer Wasserversorgungsleitung in den Wal
zenantriebswellen 41 zugeleitet wird, welche mit den Wasser
versorgungsleitungen 42 über Drehstopfbüchsen 43 verbunden
sind. Die Walze kann typischerweise einen Durchmesser von etwa
500 mm und eine Länge von bis zu 1300 mm haben, um ein 1300 mm
breites Banderzeugnis herzustellen.
Die Gießpfanne 17 ist insgesamt in üblicher Weise ausgelegt
und über ein Joch 45 an einem Deckenlaufkran gehalten, so
daß sie in eine Position zur Aufnahme an einer Heißmetallauf
nahmestation gebracht werden kann. Die Pfanne ist mit einer
Verschlußstange 46 passend ausgelegt, welche mittels eines
Servozylinders betätigbar ist, um zu ermöglichen, daß die
Metallschmelze von der Gießpfanne über eine Auslaßdüse 47 und
eine Abschirmung 48 aus feuerfestem Material in die Gießpfanne
18 strömen kann.
Die Gießwanne 18 ist ebenfalls auf übliche Weise ausgelegt.
Sie ist in Form einer breiten Schale ausgelegt, welche aus
einem feuerbeständigen Material, wie Magnesiumoxid (MgO)
hergestellt ist. Eine Seite der Gießwanne nimmt die Metall
schmelze von der Gießpfanne auf und ist mit dem vorstehend
angegebenen Überlauf 24 und einem Notstopfen bzw. einem Not
verschluß 25 versehen. Die andere Seite der Gießwanne ist mit
einer Reihe von in Längsrichtung beabstandeten Metallauslaß
öffnungen 52 versehen. Der untere Teil der Gießwanne trägt
Haltestützen 53 zum Anbringen der Gießwanne an dem Walzen
schlittenrahmen 31 und es sind Öffnungen vorgesehen, um
Schaltstifte 54 an dem Schlittenrahmen aufzunehmen, so daß
die Gießwanne genau plaziert ist.
Eine Ausgabedüse 19 ist als ein länglicher Körper ausgebildet,
welcher aus einem feuerbeständigen Material, wie Aluminium
oxidgraphit, ausgebildet ist. Ihr unterer Teil verläuft ko
nisch, so daß der Verlauf nach innen und unten konvergie
rend ist, und dieser Teil in den Spalt zwischen den Gießwal
zen 16 ragt. Sie ist mit einer Haltestütze 60 versehen, mit
tels der sie auf dem Walzenschlittenrahmen abgestützt ist,
und ihr oberer Teil ist mit nach außen vorstehenden Seiten
flanschen 55 versehen, welche eine Positionierung an der
Haltestütze gestatten.
Die Düse 19 kann eine Reihe von horizontal beabstandeten, im
allgemeinen vertikal verlaufenden Strömungskanälen haben, um
eine geeignete Ausgabe des Metalls mit niedriger Geschwin
digkeit über die Breite der Walzen hinweg zu ermöglichen und
die Metallschmelze in den Spalt zwischen die Walzen abzugeben,
ohne daß diese direkt auf die Walzenoberfläche auftrifft, an
welcher die anfängliche Verfertigung auftritt. Alternativ
kann die Düse einen einzigen, durchgehenden, schlitzförmigen
Auslaß haben, um die Metallschmelze mit niedriger Geschwin
digkeit in Form eines Vorhanges direkt in den Spalt zwischen
die Walzen abzugeben, und/oder sie kann in das Metallschmel
zenbad eingetaucht sein.
Das Bad ist an den Enden der Walzen durch ein Paar von Sei
tenschließplatten 56 begrenzt, welche gegen stufenförmig
abgesetzte Enden 57 der Walzen gehalten werden, wenn der Wal
zenschlitten sich in der Gießstation befindet. Die Seiten
schließplatten 56 sind aus einem widerstandsfähigen, feuer
beständigen Material, beispielsweise Bornitrid, hergestellt
und haben ausgeschnittene Seitenränder 81. welche passend
zu der Krümmung der stufenförmig abgesetzten Enden 57 der
Walzen ausgelegt sind. Die Seitenplatten können in Plattenhal
tern 82 angebracht sein, welche an der Gießstation durch die
Beaufschlagung eines Paars von Hydraulikzylindereinheiten 83
bewegbar sind, um die Seitenplatten in Eingriff mit den stu
fenförmig abgesetzten Enden der Gießwalzen zu bringen und End
verschlüsse für das Metallschmelzbad zu bilden, welches auf
den Gießwalzen während eines Gießvorganges sich bildet.
Während eines Gießvorganges wird die Gießpfannenverschlußstan
ge 46 betätigt, um zu ermöglichen, daß die Metallschmelze von
der Gießpfanne zu der Gießwanne über die Metallabgabedüse ab
gegossen wird, wenn eine Abgabe zu den Gießwalzen erfolgen
soll. Nachdem ein sauberes Kopfende des Banderzeugnisses 20
auf die nachstehend noch näher beschriebene Weise erstellt wor
den ist, wird dieses Kopfende durch die Betätigung eines Schalt
tisches 96 zu den Backen der Aufwickeleinrichtung 21 geführt.
Der Schalttisch 96 hängt von Schwenklagerungen 97 am Haupt
gestell herab und kann in Richtung auf die Aufwickeleinrich
tung durch die Betätigung einer Hydraulikzylindereinheit 98
geschwenkt werden, nachdem das saubere Kopfende ausgebildet
wurde. Der Tisch 96 kann gegen eine obere Bandführungsklappe
99 arbeiten, welche durch einen Kolben und eine Zylinderein
heit 101 beaufschlagt wird, und das Banderzeugnis 20 kann zwi
schen einem Paar von vertikalen Seitenwalzen 102 eingeschlos
sen werden. Nachdem das Kopfende in die Backen der Aufwickel
einrichtung geführt worden ist, wird die Aufwickeleinrich
tung gedreht, um das Banderzeugnis 20 aufzuwickeln, und der
Schalttisch kann in die Ruhestellung zurückgeschwenkt werden,
in welcher er einfach von dem Maschinengestell frei von dem
Erzeugnis hängend angeordnet ist, welches direkt zur Auf
wickeleinrichtung 21 läuft. Das erhaltene Banderzeugnis 20
kann anschließend zu einer Aufwickeleinrichtung 22 übergeben
werden, um einen abschließenden Bundwickel zu erstellen, wel
cher dann von der Gießvorrichtung abtransportiert wird.
Um ein sauberes Kopfende des Banderzeugnisses 20 zu bilden,
werden kurz nach dem Austreten des voraus laufenden Teils
des Kopfendes aus dem Spalt zwischen den Gießwalzen 16 die
Hydraulikzylindereinheiten 37, 38, welche mit den Walzenge
stellen 34 betriebsverbunden sind, betätigt, um die Gießwal
zen 16 schnell voneinander weg und dann aufeinander zu zu be
wegen und hierdurch den Spalt zwischen den Gießwalzen 16 der
art zu verstellen, daß sich eine Querausbauchung 103 über die
Breite des Banderzeugnisses 20 bildet, wie dies in Fig. 6 ge
zeigt ist. Die Ausbauchung weist einen Metallschmelzenkern 104
auf, welcher zwischen zwei gesonderten, verfestigten Metall
hautbereichen 105 eingeschlossen ist, welcher auf den Gieß
walzen 16 während des kurzen Zeitintervalls gebildet wurden,
währenddem der Spalt zwischen denselben verbreitert wurde.
Wenn der Metallschmelzenkern 104 sich verfestigt, wird Wärme
zu den Hautbereichen 105 übertragen, wodurch bewirkt wird,
daß diese teilweise wiedererschmolzen werden. Durch dieses
Wiedererschmelzen und die Sprödigkeit des Stahls bei hohen
Temperaturen wird eine definierte Schwächungslinie an dem Band
erzeugnis im Bereich der Ausbauchung ausgebildet. Die Linie
ist genau definiert und erstreckt sich geradlinig über das
Band an der Stelle der Erhebungen der Ausbauchung. Die Schwä
chung des Bandes ist derart, daß die mittlere Zugfestigkeit
des Bandes an der Schwächungslinie nicht so ausreichend ist,
daß das Gewicht des kurzen Segmentes des Bandes getragen
werden kann, welches vor der Ausbildung der Ausbauchung her
gestellt wurde. Dieses Segment trennt sich daher von dem
Band an der Schwächungslinie und fällt auf den Boden, so daß
ein sauberes Kopfende zurückbleibt, welches dann von der Auf
wickeleinrichtung 21 aufgenommen wird.
Die Fig. 7 bis 10 verdeutlichen schematisch die aufeinander
folgenden Schritte bei der Bildung des sauberen Kopfendes
des gegossenen Bandes. Fig. 7 zeigt die Gießwalzen 16, wel
che im Grundabstand angeordnet sind, um ein vorauslaufendes
Bandsegment 20A zu bilden. Fig. 8 verdeutlicht die Walzen,
wenn sie auf etwa den doppelten Abstand zwischen diesen von
einander wegbewegt sind, wodurch die vorauslaufenden Enden
der gesonderten, verfestigten Hautbereiche 105 gebildet wer
den. Fig. 9 zeigt die Gießwalzen 16, wenn sie wieder in die
normale Grundstellung zurückgebracht sind, so daß die Aus
bildung der Ausbauchung mit den gesonderten zylindrischen
Hautbereichen 105 und dem Schmelzenkern 104 vervollständigt
wird. Fig. 10 zeigt die Trennung des vorauslaufenden Segments
20A von dem Banderzeugnis 20, wenn sich der Schmelzenkern
104 verfestigt, so daß man ein geradliniges und scharfkan
tiges Kopfende des Banderzeugnisses 20 erhält.
Um die Abfolge von Schritten durchzuführen, welche in den
Fig. 7 bis 10 gezeigt sind, ist es erforderlich, daß die Gieß
walzen 16 in einem solchen Maße und während eines solchen
Zeitintervalles voneinander getrennt werden können, daß die
Kontinuität der Herstellung des Banderzeugnisses aufrecht
erhalten werden kann, während zugleich eine ausreichend große
Ausbauchung ausgebildet wird, um das Band zu schwächen, wenn
der Schmelzenkern der Ausbauchung sich verfestigt, und um hier
durch zu bewirken, daß das kurze Anfangsbandsegment 20A an
der Schwächungslinie abfällt, welche durch die Ausbauchung
gebildet wird. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß der
vergrößerte Abstand zwischen den Gießwalzen zur Bildung der
Ausbauchung in einem Bereich des 1,5 bis 2,5-fachen der Dicke
des Banderzeugnisses liegen sollte, und daß im allgemeinen
ein Verdoppeln des Spaltabstandes ausreichend ist. Beim Gießen
eines Stahlbanderzeugnisses mit einer Dicke von 2 mm wird
der Abstand zwischen den Gießwalzen geöffnet, um einen maxi
malen Spalt von 4 mm während der Ausbildung der Ausbauchung
auf dem Band bereitzustellen. Auch hat sich gezeigt, daß man
die besten Ergebnisse erhält, wenn die Breite der Ausbauchung
in Längsrichtung des Bandes in einem Bereich von 20 bis 30 mm
liegt. Bei einer typischen Gießvorrichtung kann das Band mit
einer Geschwindigkeit von etwa 30 m pro Minute hergestellt
werden, so daß die Gießwalzen innerhalb eines kurzen Zeitin
tervalls in der Größenordnung von 60 Millisekunden voneinander
getrennt und wieder aufeinander zu bewegt werden müssen. Dies
ist auf einfache Weise mit den üblichen hydraulischen Steuer
einrichtungen erzielbar, welche das Arbeiten der Hydraulik
zylindereinheiten 37, 38 steuern.
Die dargestellte Vorrichtung und die Abfolge der Arbeits
schritte wurden lediglich als Beispiele beschrieben und die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend angegebenen konstruk
tiven Einzelheiten und betriebsmäßigen Einzelheiten beschränkt.
Auch ist die Erfindung nicht auf das Anwendungsgebiet der Aus
bildung eines sauberen Kopfendes am Beginn eines Gießvorgan
ges beschränkt. Sie kann auch im Verlauf eines Gießvorganges
bei einem zufälligen Brechen des gegossenen Bandes eingesetzt
werden, oder sie kann gegebenenfalls eingesetzt werden, um
das zu gießende Band zu einer neuen Aufwickeleinrichtung zu
übergeben. Daher sind zahlreiche Abänderungen und Modifika
tionen möglich, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen
wird.
Claims (6)
1. Verfahren zum Gießen eines Metallbandes, bei dem
die Metallschmelze zwischen einem Paar von parallelen Gieß
walzen (16) über eine Gießpfanne (18) und eine Metallabgabe
düse (19) eingebracht wird, dadurch gekennzeich
net, daß ein sauberes Kopfende des gegossenen Metallban
des (20) dadurch gebildet wird, daß der Spalt der Gießwalzen
verstellt wird, um eine Ausbauchung (103) im gegossenen Me
tallband zu bilden, welche Metallschmelze (104) aufweist,
welche zwischen verfestigten Metallhautbereichen (105) ein
geschlossen ist, welche auf den Gießwalzen (16) gebildet
wurden, und daß eine Schwächungslinie in der Breite des ge
gossenen Metallbandes hierdurch definiert wird, wodurch das
gegossene Metallband sich in einen stromabwärtigen Teil und
einen stromaufwärtigen Teil an der Schwächungslinie trennt,
wenn das gegossene Metallband aus dem Spalt der Gießwalzen
ausläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spalt durch eine Relativbewegung nach
außen und dann nach innen zwischen den Gießwalzen (16) ver
stellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spalt durch eine gleichzeitige Bewegung
beider Gießwalzen nach außen, ausgehend von ihren normalen
Bandgießpositionen und dann nach innen zurück zu diesen
Positionen verstellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner
dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt der Gießwalzen der
art verstellt wird, daß der Spalt zwischen diesen auf einen
Spalt in einem Bereich des 1,5 bis 2,5-fachen des Spalts
vergrößert wird, welcher zwischen den Walzen beim Gießen
des Metallbandes vorhanden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner
dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn eines Gießvorganges
ein Anfangsbandsegment dadurch erzeugt wird, daß die Gieß
walzen in einem ersten Abstand gehalten werden, um einen
Spalt zwischen diesen zur Begrenzung der Dicke des Anfangs
bandsegmentes zu bilden, das Anfangsbandsegment durch die
Schwerkraft von dem Spalt zwischen den Gießwalzen nach un
ten hängen kann, daß der Abstand zwischen den Gießwalzen
zuerst vergrößert und dann wiederum auf den ersten Abstand
derart verkleinert wird, daß die Ausbauchung (103) im ge
gossenen Metallband gebildet wird, welche aus dem Spalt
herabhängt, und daß bei der Verfestigung des Kerns die
Schwächungslinie in Breitenrichtung des Metallbandes an der
Ausbauchung derart gebildet wird, daß das Gewicht des hän
genden Badsegments vor der Ausbauchung nicht abgestützt
wird und daß dieses Segment sich von dem Banderzeugnis an
der Ausbauchung trennt, um ein sauberes Kopfende des darauf
folgenden, gegossenen Bandes zu bilden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner dadurch gekenn
zeichnet, daß das saubere Kopfende des Bandes zu einer Metall
bandaufwickeleinrichtung geführt wird, welche derart arbeitet,
daß das anschließend gegossene Band, welches aus dem Spalt
der Gießwalzen ausläuft, aufgewickelt wird.
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