DE4238654C2 - Bandgießen - Google Patents

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 Gießwanne aufgenommen und in den Spalt zwischen die Walzen gelenkt wird (vgl. US 5,184,668).

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 Metallen Anwendung finden soll.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Metallbandgießverfahren anzugeben, das die Ausbildung eines sauberen Kopfendes zu Beginn des Gießens ermöglicht, so daß das Metallband direkt auf eine Wickeleinrichtung oder eine andere Aufnahme- bzw. Aufwickeleinrichtung aufgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Vorzugsweise wird der Spalt dadurch eingestellt, daß eine oder 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 13, 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 doppeltwirkenden 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 Magensiumoxid (MgO) hergestellt ist. Eine Seite der Gießwanne nimmt die Metall­ schmelze von der Gieß Manne 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 Verfestigung 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 eingeschlossen 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 vorauslaufenden 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 Schwächunglinie 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 der 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 gros­ se 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 Gies­ sen 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.