DE60030331T2

DE60030331T2 - Bandgiessen

Info

Publication number: DE60030331T2
Application number: DE60030331T
Authority: DE
Inventors: Hisahiko Fukase; Shiro Osada
Original assignee: Castrip LLC
Current assignee: Castrip LLC
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: CN1321762C; US6820680B1; CA2385229A1; AU7631100A; AUPQ291199A0; EP1251981B1; RU2245755C2; AU781169B2; JP2003509220A; SA01210685B1; TW467774B; CA2385229C; PE20010416A1; ATE337118T1; EP1251981A4; TR200200685T2; AR025676A1; WO2001021342A1; EP1251981A1; MY123384A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gießen von Metallband durch Stranggießen in einer Doppelwalzen-Gießmaschine.
In einer Doppelwalzen-Gießmaschine wird schmelzflüssiges Metall zwischen einem Paar gegenläufig drehender horizontaler Gießwalzen eingeleitet, die gekühlt werden, so dass Metallschalen auf den sich bewegenden Walzenoberflächen erstarren und an dem Spalt zwischen ihnen zusammengeführt werden, um erstarrtes Bandprodukt zu erzeugen, das von dem Spalt zwischen den Walzen nach unten zugeführt wird. Der Ausdruck „Spalt" wird hierin verwendet, um den allgemeinen Bereich zu bezeichnen, an dem die Walzen am nahesten beieinander sind. Das schmelzflüssige Metall kann aus einer Gießpfanne in einen kleineren Behälter oder in eine Reihe von kleineren Behältern gegossen werden, von dem oder von denen es durch eine oberhalb des Spaltes befindliche Metallförderdüse fließt, so dass es in den Spalt zwischen den Walzen geleitet wird, wobei ein Schmelzbad aus schmelzflüssigem Metall gebildet wird, das auf den Gießflächen der Walzen unmittelbar oberhalb des Spaltes abgestützt wird und sich über die Länge des Spaltes erstreckt. Dieses Schmelzbad ist normalerweise zwischen den Seitenblechen oder Dämmen, die in gleitendem Eingriff mit den Endflächen der Walzen gehalten werden, begrenzt, um die beiden Enden des Schmelzbades gegen Ausfließen einzudämmen, wenngleich alternative Vorrichtungen, wie zum Beispiel elektromagnetische Barrieren, ebenfalls vorgeschlagen worden sind.
Das Einleiten des Gießens in einer Doppelwalzen-Gießmaschine stellt wesentliche Probleme dar, insbesondere wenn Stahlband gegossen wird. Bei dem Anfahren ist es notwendig, ein auf den Walzen abgestütztes Schmelzbad einzurichten. Wenn stationäres Gießen eingestellt worden ist, wird der Spalt zwischen den Walzen durch das erstarrende Band geschlossen, bei dem Anfahren kann schmelzflüssiges Metall jedoch durch den Spalt hindurchfallen, ohne ordnungsgemäß zu erstarren, und es kann daraufhin unmöglich werden, ein zusammenhängendes Band herzustellen. Vormals wurde es als notwendig erachtet, einen Anfahrstrang bei dem Anfahren zwischen den Gießwalzen einzuführen, um den Spalt zwischen den Walzen zu blockieren und um gleichzeitig das Schmelzbad einzurichten und den Anfahrstrang mit dem vorderen Ende des erstarrenden Bandes zurückzuziehen, wenn sich dieses bildet. Die Notwendigkeit des Einführens eines Anfahrstranges verlangsamt das Ersteinrichtungsverfahren in Vorbereitung auf das Gießen, und dieses Verfahren muss wiederholt werden, wenn eine Schmelze aus beliebigen Gründen verworfen oder abgebrochen wird und das Gießen neu begonnen werden muss. Dies stellt ein besonderes Problem dar, wenn Stahl gegossen wird, wobei das schmelzflüssige Metall bei sehr hohen Temperaturen vorliegt und das Feuerfestmaterial vor dem Gießen vorgewärmt werden muss und unmittelbar vor dem Gießen zusammengebaut werden muss und das schmelzflüssige Metall in sehr kurzen Zeitabständen gegossen werden muss, bevor sich das Feuertestmaterial wesentlich abkühlen kann. Ein Anfahrverfahren zur Einleitung des Gießens in einer Doppelwalzen-Gießmaschine ohne Verwendung eines Anfahrstranges würde ermöglichen, dass das Gießen unmittelbar nach einer abgebrochenen oder verworfenen Schmelze erneut begonnen werden kann, ohne dass umfangreiches neues Einrichten der Gießmaschine erfolgen muss.
Die japanischen Patentveröffentlichungen JP 59215257A und JP 1133644A beschreiben Verbesserungsvorschläge, um das Anfahren des Gießens in einer Doppelwalzen-Gießmaschine ohne Verwendung eines Anfahrstranges zu ermöglichen. Beide genannten Verbesserungsvorschläge erfordern eine erzwungene Spaltänderung während des Anfahrens und eine entsprechende Steuerung der Walzengeschwindigkeit, die alleinig darauf gerichtet ist, eine Übereinstimmung zwischen dem Spalt und der Dicke der erstarrten Stahlschalen an dem Spalt bereitzustellen, um den Spalt zu schließen, um ein Schmelzbad einzurichten. Bei der in JP 59215257A beschriebenen Möglichkeit beginnt das Anfahren mit einem kleinen Walzenspalt und das Gießen beginnt mit einer relativ hohen Walzengeschwindigkeit, um ein Band herzustellen, das dünner ist als gefordert. Danach wird eine regelmäßige Zunahme des Walzenspaltes erzwungen, und die Geschwindigkeit der Walzen wird gesenkt, um eine Zunahme der Banddicke mit der erzwungenen Walzenspaltänderung abzustimmen. Bei dem in JP 1133644A beschriebenen Verbesserungsvorschlag beginnt das Anfahren mit einem relativ breiten Walzenspalt, um zu ermöglichen, dass Fluss über die Walzen eingerichtet wird, und der Walzenspalt wird danach reduziert, um den Aufbau eines Schmelzbades zu ermöglichen, woraufhin der Walzenspalt erhöht wird, um ein Band der geforderten Dicke herzustellen.
Das Abstimmen eines erzwungenen Walzenspaltes mit einer Ist-Dicke von erstarrendem Metall ist außerordentlich schwierig. Darüber hinaus gehen diese Verbesserungsvorschläge von im Wesentlichen parallelen Walzenflächen und einem gleichmäßigen Spalt während des Anfahrens aus. Beim Gießen von dünnem Stahlband wurde es jedoch als notwendig befunden, Walzen mit maschinell bearbeiteter Wölbung zu verwenden. Um flaches Band herzustellen, müssen die Walzen insbesondere mit einer negativen Wölbung bearbeitet werden, das heißt die Umfangsfläche einer jeden Walze muss an ihrem Mittelteil einen kleineren Radius aufweisen als an ihren Enden, so dass wenn die Walzen während des Gießens einer Wärmedehnung ausgesetzt sind, sie im Allgemeinen flach werden, um flaches Band herzustellen. Die bisherigen Verbesserungsvorschläge, die eine erzwungene Spaltsteuerung umfassen, haben im Allgemeinen kein erfolgreiches Anfahren mit gewölbten Walzen ermöglicht. Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren bereit, bei dem der Spalt zwischen den Walzen während des Anfahrens nicht erzwungen wird, sondern auf die Dicke des während des Anfahrens gegossenen Metalls reagiert. Die Erfindung ermöglicht es, gewölbte Walzen zu verwenden, und sie ermöglicht weiterhin größere Flexibilität der Gießgeschwindigkeitssteuerung zur Optimierung der Metall-Erstarrungsbedingungen und des Füllgrades des Schmelzbades.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Gießen von Metallband bereitgestellt, das umfasst: Montieren eines Paares von ersten und zweiten Gießwalzen in paralleler Beziehung, um einen Spalt dazwischen auszubilden, wobei wenigstens eine der Walzen in Bezug auf die andere Walze seitlich beweglich ist, Gießen von geschmolzenem Metall, um ein Gießbad zu bilden, das ohne Anfahrstrang auf den peripheren Flächen der ersten und der zweiten Gießwalze oberhalb des Spaltes abgestützt wird, und um ein Band aus dem schmelzflüssigen Metall in dem von dem Spalt nach unten zugeführten Gießbad zu gießen, wobei zu Beginn des Gießens und vor der Bildung des Gießbades ein Anfangsspalt an dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Gießwalze eingestellt wird, wobei der Anfangsspalt kleiner ist als eine gewünschte Dicke des durch Stranggießen herzustellenden Bandes und wobei der Spalt nach Bildung des Gießbades vergrößert wird, um Band der gewünschten Dicke zu gießen, gekennzeichnet durch die Schritte: zu Beginn des Gießens kontinuierliches Vorspannen der ersten Gießwalze seit lich zu der zweiten Gießwalze hin und gegenläufiges Drehen der ersten und der zweiten Gießwalze mit einer solchen Geschwindigkeit, dass Metallschalen auf den peripheren Flächen beider Gießwalzen erstarren und sich zu dem Spalt hin bewegen, um bei Einsetzen des Gießens unverzüglich ein Band von größerer Dicke als dem zwischen der ersten Gießwalze und der zweiten Gießwalze eingestellten Anfangsspalt zu erzeugen; und Ermöglichen, dass sich die erste Gießwalze gegen die kontinuierliche Vorspannung seitlich von der zweiten Gießwalze weg bewegt, um die Spaltlücke an dem Spalt zwischen den Walzen zu vergrößern, wodurch die Dicke des anfänglich gegossenen Bandes aufgenommen wird und fortgesetztes Gießen des Bandes mit der gewünschten Dicke ermöglicht wird.
Vorzugsweise sind die peripheren Flächen der Walzen im Kaltzustand negativ gewölbt, indem sie an ihren Mittelteilen auf einen Radius geformt werden, der kleiner ist als der Radius der Endteile dieser Flächen, wobei der Anfangsspalt so eingestellt wird, dass die Endteile der peripheren Flächen der Walzen um höchstens 1,5 mm beabstandet sind.
Vorzugsweise liegt der Anfangsabstand zwischen den Endteilen der Walzen in dem Bereich von 0,2 bis 1,4 mm.
Die radiale negative Wölbung für eine jede Walze, die die Differenz im Radius des Mittelteiles und der Endteile der Walzenfläche ist, kann in dem Bereich von 0,1 bis 1,5 mm liegen.
Vorzugsweise wird die zweite Walze gegen seitliche Körperbewegung gehalten, ist die erste Walze auf einem Paar beweglicher Walzenträger angebracht, die ermöglichen, dass sich die erste Walze körperlich seitlich von der zweiten Walze bewegt und dass die erste Walze kontinuierlich seitlich zu der zweiten Walze hin vorgespannt wird, indem Vorspannkräfte auf die beweglichen Walzenträger aufgebracht werden.
Der Anfangsspalt zwischen den Walzen kann eingestellt werden, indem eine Anschlagvorrichtung positioniert wird, um Körperbewegung der ersten Walze zu der zweiten Walze hin zu begrenzen. Die Anschlagvorrichtung kann zum Beispiel ein Anschlag sein, der eingestellt sein kann, um von einem oder von beiden beweglichen Walzenträgern eingegriffen zu werden.
Die Vorspannkräfte können mittels Vorspannungsfedern auf die beweglichen Walzenträger aufgebracht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der Betrieb einer bestimmten Form von Bandgießmaschine unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine Bandgießmaschine, die gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann.
2 ist eine Vergrößerung eines Teils von 1 und veranschaulicht wichtige Komponenten der Gießmaschine.
3 ist ein Längsquerschnitt durch wichtige Teile der Gießmaschine.
4 ist ein Seitenaufriss der Gießmaschine.
Die 5, 6 und 7 zeigen die Gießmaschine in verschiedenen Zuständen während des Gießens und während des Ausbaus des Walzenmoduls aus der Gießmaschine.
8 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine Walzenvorspanneinheit, die eine Walzenvorspannfeder umfasst.
9 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine Walzenvorspanneinheit, die ein Druckmedium-Betätigungselement umfasst.
10 veranschaulicht zwei typische Walzenoberflächenprofile, die negative Wölbung aufweisen.
11 veranschaulicht schematisch die Anfangseinstellung von zwei negativ gewölbten Walzen im Kaltzustand, und
12 zeigt die gleichen zwei Walzen im Warmzustand während des Gießens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Die veranschaulichte Gießmaschine umfasst einen Hauptmaschinenrahmen 11, der von dem Werkhallenboden (nicht gezeigt) nach oben steht und ein Gießwalzenmodul in Form einer Kassette 13 stützt, die in eine Betriebsstellung in der Gießmaschine als Einheit bewegt werden kann, die jedoch problemlos ausgebaut werden kann, wenn die Walzen ausgewechselt werden müssen. Die Kassette 13 trägt ein Paar paralleler Gießwalzen 16, zu denen schmelzflüssiges Metall während des Gießvorganges von einer Gießpfanne (nicht gezeigt) über eine Gießwanne 17, einen Verteiler 18 und eine Zuführdüse 19 zugeführt wird, um ein Gießbad 30 zu erzeugen. Die Gießwalzen 16 sind wassergekühlt, so dass Schalen auf der sich bewegenden Walzenoberfläche erstarren und an dem Spalt dazwischen zusammengeführt werden, um ein erstarrtes Bandprodukt 20 an dem Walzenauslauf zu erzeugen. Dieses Produkt kann zu einer Standardhaspel zugeführt werden.
Die Gießwalzen 16 sind gegenläufig drehend über die Antriebswellen 41 von einem Elektromotor und einer Kraftübertragung, die an dem Maschinenrahmen angebracht sind. Die Antriebswelle kann von der Kraftübertragung entkoppelt werden, wenn die Kassette ausgebaut werden soll. Die Walzen 16 haben Umfangswände aus Kupfer, die mit einer Reihe von sich in Längsrichtung und in Umfangsrichtung erstreckenden Wasserkühlungsdurchgängen ausgebildet sind, die von Wasserzuführkanälen in den Walzen-Antriebswellen 41, die über Drehstopfbuchsdichtungen 43 mit Wasserzuführschläuchen 42 verbunden sind, über die Walzenenden mit Kühlwasser versorgt werden. Die Walze kann typischerweise einen Durchmesser von etwa 500 mm haben und bis zu 2000 mm lang sein, um Bandprodukt zu erzeugen, das etwa die Breite der Walzen aufweist.
Die Gießpfanne ist von vollständig herkömmlicher Ausführung und ist auf einem Drehturm gelagert, so dass sie über der Gießwanne 17 in Position gebracht werden kann, um die Gießwanne zu füllen. Die Gießwanne kann mit einem Schieberventil 47 ausgerüstet sein, das durch einen Servozylinder betätigt wird, um zu ermöglichen, dass schmelzflüssiges Metall von der Gießwanne 17 durch das Ventil 47 und den Feuerfestmantel 48 in den Verteiler 18 fließt.
Der Verteiler 18 ist ebenfalls von herkömmlicher Ausführung. Er besteht aus einer breiten Schale aus Feuerfestmaterial, wie zum Beispiel Magnesiumoxid (MgO). Eine Seite des Verteilers 18 nimmt das schmelzflüssige Metall aus der Gießwanne 17 auf und die andere Seite des Verteilers 18 ist mit einer Reihe von in Längsrichtung beabstandeten Metall-Auslassöffnungen 52 versehen. Der untere Teil des Verteilers 18 trägt Montagewinkel 53 zum Befestigen des Verteilers an dem Hauptgießmaschinenrahmen 11, wenn die Kassette in ihre Betriebsstellung eingebaut wird.
Die Zuführdüse 19 wird als gestreckter Körper ausgebildet, der aus einem feuerfesten Material besteht, wie zum Beispiel aus Tonerdegraphit. Ihr unterer Teil ist konisch, um nach innen und nach unten hin zu konvergieren, so dass er in den Spalt zwischen den Gießwalzen 16 vorstehen kann. Ihr oberer Teil ist mit nach außen vorstehenden Seitenflanschen 55 ausgebildet, die an einem Montagewinkel 60 anliegen, der Teil des Hauptrahmens 11 ist.
Die Düse 19 kann eine Reihe von in horizontaler Richtung beabstandeten sich im Allgemeinen vertikal erstreckenden Strömungskanälen aufweisen, um einen geeignet langsamen Ausfluss von Metall über die Breite der Walzen zu erzeugen und um das schmelzflüssige Metall in den Spalt zwischen den Walzen ohne direkten Aufprall auf die Walzenoberflächen, an denen anfängliche Erstarrung auftritt, zuzuführen. Alternativ dazu kann die Düse einen einzelnen durchgehenden Schlitzauslass aufweisen, um einen langsamen Vorhang von schmelzflüssigem Metall direkt in den Spalt zwischen den Walzen zuzuführen und/oder sie kann in das Bad aus schmelzflüssigem Metall eingetaucht werden.
Das Bad wird an den Enden der Walzen durch ein Paar Seitenverschlussplatten 56 begrenzt, die gegen abgestufte Enden 57 der Walzen gehalten werden, wenn sich die Walzenkassette in ihrer Betriebsstellung befindet. Die Seitenverschlussplatten 56 bestehen aus festem Feuerfestmaterial, wie zum Beispiel aus Bornitrid, und weisen gezipfelte Seitenränder auf, um mit der Krümmung der abgestuften Enden der Walzen übereinzustimmen. Die Seitenplatten können in Plattenhaltern 82 angebracht sein, welche durch Betätigung eines Paares von Hydraulikzylindereinheiten 83 beweglich sind, um die Seitenplatten in Eingriff mit den abgestuften Enden der Gießwalzen zu bringen, um Endverschlüsse für das Schmelzbad aus Metall zu bilden, das während eines Gießvorganges auf den Gießwalzen ausgebildet wird.
Während eines Gießvorganges wird das Schieberventil 47 betätigt, um zu ermöglichen, dass schmelzflüssiges Metall von der Gießwanne 17 zu dem Verteiler 18 und durch die Metallzuführdüse 19 gegossen wird, während es auf die Gießwalzen fließt. Das Kopfende des Bandproduktes 20 wird durch Betätigung eins Plattentisches 96 zu einer Klemmrolle und damit zu einer Aufhaspelstation (nicht gezeigt) zugeführt. Der Plattentisch 96 hängt von Drehbefestigungen 97 an dem Hauptrahmen und kann durch Betätigung einer Hydraulikzylindereinheit (nicht gezeigt) zu der Klemmrolle hin geschwenkt werden, nachdem das saubere Kopfende gebildet worden ist.
Die ausbaubare Walzenkassette 13 ist so beschaffen, dass die Gießwalzen 16 eingerichtet werden können und dass der Spalt dazwischen eingestellt werden kann, bevor die Kassette in der Gießmaschine installiert wird. Wenn die Kassette eingebaut ist, können weiterhin zwei Paare von Walzenvorspanneinheiten 110, 111, die an dem Hauptrahmen 11 angebaut sind, rasch mit den Walzenträgern an der Kassette verbunden werden, um Vorspannkräfte bereitzustellen, die Trennung der Walzen widersteht.
Die Walzenkassette 13 umfasst einen großen Rahmen 102, der die Walzen 16 und das obere Teil 103 der Feuerfestumhausung trägt, um das Gießband unter dem Spalt zu umhausen. Die Walzen 16 sind auf Walzenträgern 104 montiert, die Walzenendlager (nicht gezeigt) tragen, an denen die Walzen für Drehung um ihre Längsachse in paralleler Beziehung zueinander angebaut sind. Die zwei Paare von Walzenträgern 104 sind mittels Linearlagern 106 an dem Walzenkassettenrahmen 102 angebaut, wodurch sie seitlich von dem Kassettenrahmen gleiten können, um Körperbewegung der Walzen aufeinander zu und voneinander weg bereitzustellen, wodurch eine Trenn- und Schließbewegung zwischen den beiden parallelen Walzen ermöglicht wird.
Der Walzenkassettenrahmen 102 trägt weiterhin zwei einstellbare Abstandshalter 107, die unter den Walzen um eine zentrale vertikale Ebene zwischen den Walzen bereitgestellt und so zwischen den beiden Paaren von Walzenträgern 104 angeordnet sind, dass sie als Anschläge wirken und dabei die nach innen gerichtete Bewegung der beiden Walzenträger begrenzen, wodurch die Mindestbreite des Spaltes zwischen den Walzen definiert wird. Wie weiter unten erläutert wird, sind die Walzenvorspanneinheiten 110, 111 zu betätigen, um die Walzenträger nach innen gegen die genannten mittleren Anschläge zu bewegen, um jedoch nach außen federnde Bewegung einer der Walzen gegen voreingestellte Vorspannungskräfte zu ermöglichen.
Jeder der zentrierenden Abstandshalter 107 liegt in der Form eines von einer Schraube oder Schnecke angetriebenen Hebers vor, der einen Körper 108 aufweist, der in Bezug zu der zentralen vertikalen Ebene der Gießmaschine und zwei Enden 109 bewegt werden kann, die bei Betätigung des Hebers gleichmäßig in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden können, um Ausdehnen und Zusammenziehen des Hebers zu ermöglichen, um die Breite des Spaltes einzustellen und um gleichzeitig einen gleichen Abstand der Walzen von der zentralen vertikalen Ebene der Gießmaschine aufrechtzuerhalten.
Die Gießmaschine ist mit zwei Paaren von Walzenvorspannungseinheiten 110, 111 ausgerüstet, wobei jeweils ein Paar der Träger 104 mit einer Walze 16 verbunden ist. Die Walzenvorspannungseinheiten 110 auf einer Seite der Maschine umfassen hydraulische Betätigungselemente 113. Die genaue Ausführung der Vorspannungseinheiten 110, 111 wird in den 8 und 9 veranschaulicht. Die Anordnung ist so beschaffen, dass zwei getrennte Betriebsweisen bereitgestellt werden. In der ersten Betriebsart sind die Vorspannungseinheiten 111 verriegelt, um die jeweiligen Walzenträger 104 einer Walze fest gegen die Mittelanschläge 107 zu halten, und die andere Walze kann sich seitlich ungehindert gegen die Wirkung der Vorspannungsfedern 112 der Einheiten 110 bewegen. In der alternativen Betriebsart werden die Vorspannungseinheiten 110 verriegelt, um jeweilige Träger 104 der anderen Walze fest gegen die Mittelanschläge zu halten, und die hydraulischen Betätigungselemente 113 der Vorspannungseinheiten 111 werden betrieben, um servogeregeltes hydraulisches Vorspannen der jeweiligen Walze bereitzustellen. Für normales Gießen kann einfaches Federvorspannen oder servogeregeltes Vorspannen angewendet werden.
Die detaillierte Ausführung der Vorspannungseinheiten 110 wird in 8 veranschaulicht. Wie in dieser Figur gezeigt wird, umfasst die Vorspannungseinheit ein Federtrommelgehäuse 114, das in einem äußeren Gehäuse 115 angeordnet ist, das an dem Haupt-Gießmaschinenrahmen 116 mit Befestigungsschrauben 117 befestigt ist.
Das Federgehäuse 114 wird mit einem Kolben 118 gebildet, der in einem äußeren Gehäuse 115 läuft. Das Federgehäuse 114 kann alternativ dazu in einer ausgefahrenen Position wie in 8 veranschaulicht und in einer eingefahrenen Position durch Strömung von Hydraulikfluid zu dem und von dem Zylinder 118 eingestellt werden. Das äußere Ende des Federgehäuses 114 trägt eine Schraubenwinde 119, die von einem Getriebemotor 120 betätigt wird, der betrieben werden kann, um die Position eines Federreaktionskolbens 121 einzustellen, der durch einen Stab 130 mit der Schraubenwinde verbunden wird.
Das innere Ende der Feder 112 wirkt auf eine Schubstangenkonstruktion 122, die über eine Kraftmessdose 125 mit dem jeweiligen Walzenträger 104 verbunden ist. Die Schubkonstruktion wird anfangs über ein Verbindungsstück 124, das durch Betätigung eines Hydraulikzylinders 123 ausgefahren werden kann, wenn die Vorspannungseinheit getrennt werden soll, in festen Eingriff mit dem Walzenträger gezogen.
Wenn die Vorspannungseinheit 110 mit ihrem jeweiligen Walzenträger 104 verbunden wird, wobei das Federgehäuse 114 wie in 8 gezeigt in seiner ausgefahrenen Stellung eingestellt ist, wird die Position des Federgehäuses und der Schraubenwinde in Bezug auf den Maschinenrahmen festgestellt, und die Position des Federreaktionskolbens 121 kann ein gestellt werden, um die Druckbelastung der Feder 112 einzustellen und um als feststehender Anschlag zu dienen, gegen den die Feder reagieren kann, um Schubkraft auf die Schubstangenkonstruktion 122 und direkt auf den jeweiligen Walzenträger 104 aufzubringen. Bei dieser Anordnung ist die einzige relative Bewegung während des Gießvorganges die Bewegung des Walzenträgers 104 und der Schubstangenkonstruktion 122 als Einheit gegen die Vorspannfeder. Dementsprechend unterliegen die Feder und die Kraftmessdose nur einer Quelle von Reibungslast, und die gleichmäßig auf den Walzenträger aufgebrachte Last kann von der Kraftmessdose sehr genau gemessen werden. Da weiterhin die Vorspanneinheit wirkt, um den Walzenträger 104 nach innen gegen den Anschlag vorzuspannen, kann sie eingestellt werden, um den Walzenträger mit der erforderlichen Federvorspannkraft zu belasten, bevor Metall an sich zwischen den Gießwalzen hindurchgeht, und diese Vorspannkraft wird während eines nachfolgenden Gießvorganges vorgehalten.
Die detaillierte Ausführung der Vorspanneinheiten 111 wird in 9 veranschaulicht. Wie in der genannten Figur gezeigt wird, wird das hydraulische Betätigungselement 113 durch eine äußere Gehäusekonstruktion 132 und eine innere Kolbenkonstruktion 133 gebildet, welche Teil einer Schubstangenkonstruktion 134 ist, die über die Kraftmessdose 137 auf den jeweiligen Walzenträger 104 wirkt. Die Schubstangenkonstruktion wird anfangs durch ein Verbindungsstück 135, das durch Betätigung eines Hydraulikkolbens und einer Zylindereinheit 136 ausgefahren werden kann, in festen Eingriff mit dem Walzenträger gezogen, wenn die Schubstangenkonstruktion von dem Walzenträger getrennt werden soll. Das hydraulische Betätigungselement 113 kann betätigt werden, um die Schubstangenkonstruktion 134 zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand zu bewegen und um, wenn es sich in dem ausgefahrenen Zustand befindet, eine Kraft aufzubringen, die über die Kraftmessdose 137 direkt auf das Walzenträgerlager 104 übertragen wird. Wie in dem Fall der Federvorspanneinheiten 110 ist die einzige Bewegung, die während des Gießens auftritt, die Bewegung des Walzenträgers und der Schubstangenkonstruktion als Einheit in Bezug auf den Rest der Vorspanneinheit. Dementsprechend müssen das hydraulische Betätigungselement und die Kraftmessdose lediglich gegen eine Quelle von Reibungslast wirken, und die von der Einheit aufgebrachte Vorspannkraft kann sehr genau gesteuert und gemessen werden. Wie in dem Fall der federbelasteten Vorspanneinheiten ermöglicht das direkte nach innen gerichtete Vorspannen der Walzenträger gegen den feststehenden Anschlag Vorspannen der Walzenträger mit genau bemessenen Vorspannkräften, bevor das Gießen beginnt.
Für normales Gießen können die Vorspanneinheiten 111 verriegelt werden, um die jeweiligen Walzenträger fest gegen die zentralen Anschläge zu halten, indem einfach ein Hochdruckfluid auf die Betätigungselemente 113 beaufschlagt wird, und die Federn 112 der Vorspanneinheiten 110 können die erforderlichen Vorspannkräfte auf eine der Walzen bereitstellen. Wenn alternativ dazu die Vorspanneinheiten 111 genutzt werden sollen, um servogesteuerte Vorspannkräfte bereitzustellen, werden die Einheiten 110 verriegelt, indem die Positionen der Federreaktionskolben 121 eingestellt werden, um die Federkräfte auf ein Niveau über den für normales Gießen erforderlichen Walzenvorspannkräften zu erhöhen. Die Federn halten danach während normalen Gießens jeweilige Walzenträger fest gegen die zentralen Anschläge, stellen jedoch Notentriegelung der Walze bereit, wenn übermäßige Walzentrennkräfte auftreten.
Der Walzenkassetten-Rahmen 102 ist auf vier Rädern 141 gelagert, wobei er bewegt werden kann, um ihn innerhalb der Gießmaschine in die Betriebsstellung und aus der Betriebsstellung zu bringen. Bei Erreichen der Betriebsstellung wird der gesamte Rahmen durch Betätigung eines Hebezeuges 143, das Hydraulikzylindereinheiten 144 umfasst, angehoben und danach zentral in der Maschine angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zentral angeordneten Abstandshalter oder Anschläge 107 vor einem Gießvorgang so eingestellt, dass bei dem Anfahren die Spaltlücke an dem Spalt zwischen den Gießwalzen 16 sehr viel kleiner ist als die Dicke, mit der das Band zu gießen ist. Beim Gießen von dünnem Stahlband werden die Gießwalzen schmelzflüssigem Stahl bei Temperaturen von mehr als 1.200°C ausgesetzt und unterliegen daher unter Gießbedingungen wesentlicher Wärmedehnung oder Ausbauchung. Sie werden dementsprechend mit einer wesentlichen negativen Wölbung bearbeitet, so dass sie sich unter Gießbedingungen zu einer im Allgemeinen parallelzylindrischen Form ausdehnen. Diese negative Wölbung muss bei dem Einstellen des Anfangsspaltes zwischen den Walzen berücksichtigt werden.
10 veranschaulicht zwei typische Walzenprofile, wobei beide eine negative Wölbung aufweisen, wobei die Endteile der Walzen einen Radius aufweisen, der in der Größenordnung von 450 Mikrometer oder 0,4 mm größer ist als der Radius der Umfangsfläche an dem Mittelpunkt der Walze. Die Wölbung wird für einen breiten Bereich an möglichen Bandbreiten und Walzendurchmessern typischerweise 0,4 mm ± 0,3 mm betragen. Eine typische Walze kann 500 mm im Durchmesser sein, um ein 1.300 mm breites Band zu erzeugen. Die Wölbung ist lediglich an den Enden der Walzen signifikant und im Vergleich zu der typischen Gießbanddicke in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm relativ groß.
11 veranschaulicht schematisch die Ersteinrichtung des Walzenspaltes, wobei sich die Walzen im Kaltzustand befinden und dementsprechend eine negative Wölbung c aufweisen. Der Anfangsspalt in der Mitte der Walzen ist d₀ = 2c + g₀, wobei c die radiale Wölbung einer jeden Walze ist und wobei g₀ der Walzenrand-Spalt ist. Der Walzenrand-Spalt g₀ wird zwischen einem Minimalwert, sicherstellt, dass die Walzen nicht in unbeabsichtigten oder ungleichmäßigen Kontakt kommen, und einem Maximalwert, der sicherstellt, dass das schmelzflüssige Metall nicht ungehindert durch den größeren Spalt d₀ an den Mittelteilen der Walzen fallen kann, was ordnungsgemäßes Schließen des Spaltes und kontrolliertes Füllen des Gießbades verhindern würde, eingestellt. Es wurde festgestellt, dass g₀ vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,4 mm betragen muss, um problemloses Anfahren und zufriedenstellende Füllgeschwindigkeit zu erreichen, um ein Band mit einer Dicke in dem Bereich von 0,2 bis 5 mm zu gießen.
Bei dem Anfahren werden die Walzen vor dem Gießen gedreht, und schmelzflüssiges Metall wird danach in den Spalt zwischen den Walzen gegossen, um das Gießbad einzurichten und um ein Band auszubilden. Schalen von erstarrtem Metall bilden sich auf den beiden Walzen aus, und diese werden an dem Spalt zusammengeführt, um das Giesband zu erzeugen.
Die Erstarrungsrate des schmelzflüssigen Metalls ist von der Geschwindigkeit abhängig, mit der Wärme durch die Gießwalzenoberfläche abgezogen wird, was wiederum von dem internen Kühlsystem der Walze, dem Kühlwasserstrom, der Struktur der Gießoberflächen und der Geschwindigkeit der Walzen abhängig ist. Die Geschwindigkeit der Walzen kann während der Anfahrphase gesteuert werden, um raschen Aufbau von schmelzflüssigem Metall in dem Gießbad zu ermöglichen, jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung auch, um eine Banddicke zu erzeugen, die im Wesentlichen größer ist als der zwischen den Walzen eingestellte Anfangsspalt. Die vorgespannte Walze (entweder unter Federvorspannung oder unter hydraulischer Vorspannung, in Abhängigkeit von der Betriebsart der Vorrichtung) bewegt sich danach unter dem Einfluss der jeweiligen Vorspanneinheiten (110 oder 111) seitlich, um die Bildung des Bandes mit der erhöhten Dicke aufzunehmen.
Da die Anfangs-Spalteinstellung im Vergleich zu der Zuführgeschwindigkeit von schmelzflüssigem Metall zu dem Spalt und zu der Erstattungsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um das dickere Band zu produzieren, so eng ist, füllt sich das Bad rasch, und der Spalt wird rasch durch erstarrtes Metall geschlossen, um unverzüglich und ohne wesentlichen Verlust an Metall und ohne übermäßige Bandfehler die Bildung eines zusammenhängenden Bandes zu ermöglichen. Während der Anfahrphase steigt die Temperatur der Gießflächen und der Walzen an, so dass die Form schwankt, um einen endgültigen Wärmezustand einzustellen, der im Allgemeinen flach ist, wie in 12 gezeigt wird. Dies kann etwa 45 Sekunden in Anspruch nehmen und beeinflusst den Spalt zwischen den Walzen wesentlich. Die endgültige Dicke des Bandes und dementsprechend der Spalt zwischen den Walzen wird jedoch durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich die Walzen drehen, wobei die sich bewegende Walze sich ungehindert gegen die aufgebrachten Vorspannkräfte bewegen kann, um die wie beschrieben erzeugte Dicke des Bandes aufzunehmen. Dementsprechend kann die Walzendrehzahl während des Anfahrvorganges verändert werden, um Füllen des Bades zu ermöglichen und um eine gewünschte Dicke des Gießbandes einzurichten. Insbesondere wird die Drehzahl der Walzen wie folgt gesteuert: V0d0 < α(VpD + Δ(Q)) Gleichung 1 α > 1,0 Gleichung 2wobei:

α: = Faktor,
Vp: = Soll-Produktionsgeschwindigkeit,
D: = Soll-Produktionsdicke oder Walzenmittenspalt,
Δ(Q): = inkrementale Erhöhung des Gießens von vorgelagert zur Unterstützung des anfänglichen Badfüllens.

Die physische Bedeutung dieser Gleichungen 1, 2 ist:
Wenn α = 1 und v₀d₀ = α(VpD + Δ(Q)), folgt, dass die Schmelze kaum beginnen kann, das Bad zu füllen, da die Verteilerdüsen und der Füllstand auf die Produktions-Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt sind. Dementsprechend kann die inkrementale Strömungsgeschwindigkeit Δ(Q) wesentlichen ungehinderten Fall durch den Spalt nicht verhindern.
Wenn α = 2 und v_0d0 < α(VpD + Δ(Q)), folgt, dass das Bad in Abhängigkeit von den anderen Parametern rasch gefüllt wird, wie zum Beispiel in fünf Sekunden. Das heißt, das Bad wird ohne Verwendung eines Anfahrstranges beim Anfahren durch die Schmelze zugesetzt.
Die Werte Vp und D kennzeichnen die eigentliche Erstarrung bei der Geschwindigkeit Vp und die erzielte Dicke D bei vollem Soll-Badfüllstand; daher sichert ein ausreichend hoher Wert α das Auffüllen oder Zusetzen des Walzenspaltes anfangs durch die Schmelze und danach durch erstarrte Schale auch bei angestrebtem vollem Badfüllstand, wenn die Bedingung der Gleichungen 1, 2 erfüllt werden.
Am stärksten vorzugsweise beträgt der Wert α2 ± 0,5.
Nachdem das Bad eingerichtet ist, um ein Band über die volle Breite mit einer Dicke von etwa d₀ herzustellen, und thermisches Wölben der Walze eingesetzt hat, kann der Spalt in etwa 30 Sekunden abflachen, wie aus 12 zu ersehen ist. Dies verursacht radiale Ausdehnung der Walzen, um den Spalt zu verengen, so dass die erstarrten Schalen beginnen, die vorgespannten Walzen zurückzuschieben, noch bevor das Bad vollständig gefüllt ist.

In einer bestimmten Doppelwalzen-Gießmaschine, die ausschließlich gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben wird, galten die fliegenden Bedingungen:

Gießwalzendurchmesser:	500 mm
Gießwalzengeschwindigkeit:	15 m/min.
Wärmefluss:	14,5 Mw/m²
Banddicke:	1,6–1,55 mm
Walzspalt in der Mitte:	1,3 mm
Walzwölbung:	0,25 mm (negativ)
Walzspalt an den Rändern:	0,8 mm

Unter den oben genannten Bedingungen dauert es im Allgemeinen bis zu etwa fünf Sekunden, bis das Gießbad ausgebildet ist und ein zusammenhängendes Band eingerichtet wird.

Claims

Verfahren zum Bandgießen von Metall, umfassend: Montieren eines Paares von ersten und zweiten Gießwalzen in paralleler Beziehung, um einen Spalt dazwischen auszubilden, wobei wenigstens eine der Walzen in Bezug auf die andere Walze seitlich beweglich ist, Gießen von schmelzflüssigem Metall, um ein Gießbad aus schmelzflüssigem Metall zu bilden, das ohne Anfahrstrang auf den peripheren Flächen der ersten und der zweiten Gießwalze oberhalb des Spaltes abgestützt wird, und um ein Band aus dem schmelzflüssigen Metall in dem von dem Spalt nach unten zugeführten Gießbad zu gießen, wobei zu Beginn des Gießens und vor der Bildung des Gießbades ein Anfangsspalt an dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Gießwalze eingestellt wird, wobei der Anfangsspalt kleiner als eine erwünschte Dicke des durch Stranggießen herzustellenden Bandes ist und wobei die Spaltlücke nach der Bildung des Gießbades vergrößert wird, um Band der gewünschten Dicke zu gießen, gekennzeichnet durch die Schritte: zu Beginn des Gießens kontinuierliches Vorspannen der ersten Gießwalze seitlich zu der zweiten Gießwalze hin und gegenläufiges Drehen der ersten und der zweiten Walze mit einer solchen Geschwindigkeit, dass Metallschalen auf den peripheren Flächen beider Gießwalzen erstarren und sich zu dem Spalt hin bewegen, um bei Einsetzen des Gießens unverzüglich ein Band von größerer Dicke als der zwischen der ersten Gießwalze und der zweiten Gießwalze eingestellten Anfangsspaltlücke zu erzeugen; und Ermöglichen, dass sich die erste Gießwalze gegen die kontinuierliche Vorspannung seitlich von der zweiten Gießwalze weg bewegt, um die Lücke an dem Spalt zwischen den Walzen zu vergrößern, wodurch die Dicke des anfänglich gegossenen Bandes aufgenommen wird und fortgesetztes Gießen des Bandes mit der gewünschten Dicke ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die peripheren Flächen der Walzen im Kaltzustand negativ gewölbt werden, indem sie an ihren Mittelteilen auf einen Radius geformt werden, der kleiner ist als der Radius von Endteilen der genannten Flächen, wobei der Anfangsspalt so eingestellt wird, dass die Endteile der peripheren Flächen der Walzen um nicht mehr als 1,5 mm beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen den Endteilen der Walzen in dem Bereich von 0,5 bis 1,4 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die radiale negative Wölbung für eine jede Walze in dem Bereich von 0,1 bis 1,5 mm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Walze gegen seitliche Körperbewegung gehalten wird, wobei die erste Walze an einem Paar beweglicher Walzenträger angebracht ist, die ermöglichen, dass sich die erste Walze körperlich seitlich von der zweiten Walze bewegt und die erste Walze kontinuierlich seitlich zu der zweiten Walze hin vorgespannt wird, indem Vorspannkräfte auf die beweglichen Walzenträger aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anfangsspalt zwischen den Walzen eingestellt wird, indem eine Anschlagvorrichtung positioniert wird, um die Körperbewegung der ersten Walze und der zweiten Walze zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 5 und Anspruch 6, wobei die Anschlagvorrichtung ein Anschlag ist, der eingestellt ist, um von einem beweglichen Walzenträger oder von beiden beweglichen Walzenträgern eingegriffen zu werden.