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TECHNISCHES SACHGEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf das Gießen eines Metallbands und auf
das Herstellen eines gegossenen Stahlbands. Sie besitzt eine besondere Anwendung
bei dem Gießen
eines Metallbands durch Stranggießen in einer Doppel-Walzen-Gießeinrichtung.
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In
einer Doppel-Walzen-Gießeinrichtung wird
geschmolzenes Metall zwischen einem Paar von entgegengesetzten,
gedrehten, horizontalen Gießwalzen
eingeführt,
die so abgekühlt
werden, dass sich die Außenhäute auf
sich bewegenden Walzenflächen
verfestigen und an dem Walzenspalt dazwischen zusammengebracht werden,
um ein verfestigtes Bandprodukt zu erzeugen, das zu der Auslassseite
von dem Walzenspalt zwischen den Walzen aus zugeführt wird.
Der Ausdruck "Walzenspalt" wird hier dazu verwendet,
auf den allgemeinen Bereich Bezug zu nehmen, an dem sich die Walzen
am nächsten
zueinander befinden. Das geschmolzene Metall kann von einer Pfanne
in ein kleineres Gefäß oder eine
Reihe von kleineren Gefäßen eingegossen werden,
von denen aus es durch eine Metallzufuhrdüse fließt, die oberhalb des Spalts
so angeordnet ist, um ein Gießschmelzbad
aus geschmolzenem Metall, das auf den Gießflächen der Walzen unmittelbar
oberhalb des Spalts gehalten wird und sich entlang der Länge des
Walzenspalts erstreckt, zu bilden. Dieses Gießschmelzbad wird gewöhnlich zwischen Seitenplatten
oder Dämmen
eingegrenzt, die in einem gleitenden Eingriff mit Endflächen der
Walzen so gehalten sind, um die zwei Enden des Gießschmelzbads
gegen ein Auslaufen einzudämmen,
obwohl alternative Mittel, wie beispielsweise elektromagnetische
Barrieren, auch vorgeschlagen worden sind.
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Das
Einrichten und die Einstellung der Gießwalzen in einer Doppel-Walzen-Gießeinrichtung
ist ein wesentliches Problem. Die Gießwalzen müssen genau eingestellt werden,
um geeignet eine entsprechende Trennung der Gießwalzen an dem Walzenspalt zu
definieren, allgemein in der Größenordnung von
ein paar Millimetern oder geringer. Dabei müssen auch Einrichtungen vorhanden
sein, um zu ermöglichen,
dass sich zumindest eine der Walzen nach außen gegen eine Vorspannkraft
bewegt, um Fluktuation in der Dicke des Bands, insbesondere während der
Startphase, aufzunehmen.
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Gewöhnlich ist
eine der Walzen in festen Lagern gehalten und die andere Walze ist
drehbar an Trägern
gehalten, die sich gegen die Wirkung der Vorspanneinrichtung so
bewegen können,
um zu ermöglichen,
dass sich die Walze seitlich bewegt, um Fluktuation in der Gieß-Walzen-Separation
und der Banddicke aufzunehmen. Die Vorspanneinrichtung kann in der
Form von schraubenförmigen
Druckfedern vorliegen oder kann alternativ ein paar von Druck-Fluid-Zylindereinheiten
aufweisen.
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Eine
Bandgießeinrichtung
mit Federn, die seitlich der bewegbaren Walze vorspannen, ist in
der australischen Patentanmeldung 85185/98 und der entsprechenden
United States Anmeldung 09/154213 offenbart. In dieser Vorrichtung
wirken die Vorspannfedern zwischen den Walzenhalterungen und einem
Paar von Druckreaktionsstrukturen, wobei die Positionen davon durch
die Betätigung
eines Paars von mechanisch eingetriebenen Buchsenteilen eingestellt
werden können,
um zu ermöglichen, dass
der Anfangsdruck der Federn eingestellt werden kann, um die Anfangsdruckkräfte einzustellen, die
an beiden Enden der Walze gleich sind. Die Positionen der Walzenhalterung
müssen
eingerichtet werden und müssen
darauffolgend nach Beginn des Gießens so eingestellt werden,
dass der Spalt zwischen den Walzen über die Breite des Spalts konstant
ist, um ein Band mit einem konstanten Profil herzustellen. Allerdings
wird, wenn das Gießen
fortfährt,
das Profil des Bands unvermeidbar aufgrund von Exzentrizitäten in den
Walzen und aufgrund von dynamischen Änderungen durch eine variable
Wärmeausdehnung
und anderen dynamischen Effekten variieren.
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Exzentrizitäten in den
Gießwalzen
können zu
Banddickenvariationen entlang des Bandes führen. Solche Exzentrizitäten können entweder
aufgrund einer Maschinenbearbeitung und einer Montage der Walzen
oder aufgrund einer Verzerrung, wenn die Walzen heiß sind,
möglicherweise
aufgrund einer nicht gleichförmigen
Wärmeflussverteilung,
entstehen. Genauer gesagt wird jede Umdrehung der Gießwalzen
ein Muster aus Dickenvariationen in Abhängigkeit von Exzentrizitäten in den
Walzen erzeugen und dieses Muster wird für jede Umdrehung der Gießwalzen
wiederholt werden. Gewöhnlich
wird das sich wiederholende Muster allgemein sinusförmig sein,
allerdings können
dabei sekundäre
oder nebengeordnete Fluktuationen innerhalb des im Wesentlichen
sinusförmigen
Musters vorhanden sein.
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In
der EP-A-1025931, veröffentlicht
am 9. August 2000 und den Stand der Technik unter Artikel 54(3)
EPÜ darstellend,
ist eine Bandgießeinrichtung entsprechend
so wie vorstehend beschrieben, bei der Sensoren vorgesehen sind,
um die Position der Schubübertragungsstrukturen
zu erfassen, und Steuereinheiten sind mit den Sensoren und mit den
Zylindereinheiten verbunden, die die Kompression der Federn bestimmen,
so dass Bewegungen der Schubübertragungsstrukturen
als Bewegungen der jeweiligen Schubreaktionsstrukturen repliziert
werden, um konstante Vorspannkräfte
beizubehalten. Das Steuersystem kann auch die Zylindereinheit so
steuern, dass sie entsprechend betätigt wird, um Variationen in
der Vorspannkraft zu erzeugen, um Variationen in der Banddicke über die
gesamte Breite des Bands oder an einer Kante des Bands aufgrund
von Deformations-Variationen
an den Enden der Walzen während
eines Gießens
zu kompensieren. Die Variationen in der Banddicke können durch
Röntgenstrahlen der
Sensoren erfasst werden, die über
das Band auslaufseitig der Gießeinrichtung
abtasten.
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Mit
Verbesserungen in dem Design der Gießwalzen für eine Doppelwalzengießeinrichtung,
insbesondere durch die Vorsehung von texturierten Oberflächen, die
eine Kontrolle des Wärmeflusses
an der Zwischenfläche
zwischen den Gießwalzen
und dem Gieß schmelzbad
ermöglichen,
ist es möglich
gewesen, sehr große
Erhöhungen
in den Bandgießgeschwindigkeiten
zu erreichen. Allerdings ist dann, wenn ein dünnes Band unter hohen Gießgeschwindigkeiten
gegossen wird, eine erhöhte
Tendenz vorhanden, dass sowohl Hoch- als auch Niederfrequenz-Messvariationen
erzeugt werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Man
hat herausgefunden, dass die Messvariationen in dem gegossenen Band
durch Verringern der Gießwalzenseparationskraft
vermieden werden können
und dass der Defekt praktisch dann beseitigt werden kann, wenn,
die Walzenseparationskraft minimiert wird. In der Praxis ist dabei
mindestens eine bestimmte Kraft vorhanden, die erforderlich ist,
um den Druck des hydrostatischen Gießschmelzbads auszugleichen
und die mechanische Reibung, die in den sich bewegenden Walzen vorhanden
ist, zu überwinden.
Man hat auch herausgefunden, dass eine Hochfrequenzmessvariation
beseitigt werden kann und dass ein einzigartiges, gegossenes Stahlband
erzeugt werden kann, indem die Bandsteifigkeit in dem Bereich des
Walzenspalts verringert wird, indem ermöglicht wird, dass eine Menge
des breiigen oder geschmolzenen Metalls durch den Walzenspalt zwischen
den zwei verfestigten Außenhäuten des Bands
hindurchgeführt
wird, indem ein Walzenzwischenraum an dem Walzenspalt leicht größer als
der Zwischenraum beibehalten wird, der durch die Dicke des vollständig verfestigten
Mantels bestimmt ist. Vorzugsweise werden für diese Zwecke die mechanischen
Reibungskräfte,
die in der Bewegung der Gießwalzen
relativ zueinander vorhanden sind, minimiert. Durch Erreichen einer
sehr niedrigen Bandsteifigkeit wird die dynamische Wechselwirkung
der Walzen auf dem Band entkoppelt, und demzufolge kann eine periodische
Messvariationsregeneration wesentlich verringert werden, wenn nicht
beseitigt werden.
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Die
vorliegende Erfindung kombiniert die Merkmale eines Aufbringens
einer konstanten Gießwalzentrennkraft
(die klein ist) und richtet einen konstanten Walzenzwischenraum
ein, der ermöglichen wird,
dass geschmolzenes Metall durch den Walzenspalt hindurchführen kann,
um weiter die Bandsteifigkeit zu verringern. Um die konstante Separationskraft zusammen
mit einem konstanten Walzenspalt beizubehalten, ermöglicht die
Erfindung auch eine Kompensation der Walzenexzentrizität.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Gießen
eines Metallbands geschaffen, das aufweist:
Zusammensetzen
eines Paares gekühlter
Gießwalzen
mit einem Walzenspalt zwischen ihnen und begrenzenden Verschlusseinrichtungen,
die an die Enden des Walzenspalts angrenzen, Einführen geschmolzenen
Metalls zwischen das Paar Gießwalzen,
um ein Gießschmelzbad
zwischen den Walzen zu bilden, wobei die Verschlusseinrichtungen
das Schmelzbad angrenzend an die Enden des Walzenspalts begrenzen,
Drehen der Walzen, so das sich die Außenhäute aus Metall vom Gießschmelzbad verfestigen,
um auf den Gießwalzen
geformt und am Walzenspalt dicht zueinander gebracht zu werden, so
dass ein verfestigtes Band erzeugt wird, das nach unten vom Walzenspalt
ausgegeben wird, Vorspannen von wenigstens einer Walze des Paares
von Gießwalzen
zu der anderen Walze des Paares unter einer Vorspannkraft, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft zwischen im Wesentlichen
der gleichen oder etwas größeren als
jener liegt, die erforderlich ist, um den hydrostatischen Druck
des Gießschmelzbads
und die mechanische Reibung auszugleichen, die das Bewegen der Gießwalzen
mit sich bringt, wenn sie zueinander vorgespannt werden, so dass
ein im Wesentlichen konstanter Spalt zwischen den Walzen am Walzenspalt
aufrechterhalten wird, der ausreicht, um eine Trennung zwischen
den verfestigten Außenhäuten am
Walzenspalt bereitzustellen, und dass das geschmolzene Metall zwischen den
verfestigten Außenhäuten durch
den Walzenspalt geführt
wird, so dass wenigstens ein Teil des geschmolzenen Metalls in dem
Band unter dem Walzenspalt verfestigt werden kann.
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Das
geschmolzene Metall kann geschmolzener Stahl sein und das Verfahren
kann ein verfestigtes Stahlband unter einer Gießgeschwindigkeit von mindestens
30 Metern/Minute erzeugen. Die Gießgeschwindigkeit kann mindestens
60 Meter/Minute betragen. Vorzugsweise liegt der Trennabstand zwischen
den verfestigten Außenhäuten an
dem Walzenspalt in dem Bereich von 0 bis 50 Mikrometern. Diese Trennung
dient dazu, einen im Wesentlichen konstanten Zwischenraum mit einer
kleinen vorspannenden Zone beizubehalten.
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Die
Vorspannkraft ist im Wesentlichen gleich zu oder leicht größer als
die minimale Kraft, die erforderlich ist, um den hydrostatischen
Druck des Gießschmelzbads
auszugleichen und die mechanische Reibung zu überwinden, die beim Bewegen
der vorgespannten Walze vorhanden ist. Für 500 mm Walzen, 1350 mm breit,
und einem 175 mm Gießschmelzbad,
wird, ohne Beachtung der mechanischen Reibung, die klein gehalten
werden sollte, die hydrostatische Kraft des geschmolzenen Gießschmelzbads
ungefähr
0,75 kN betragen. Die Vorspannkraft kann deshalb in dem Bereich
von 0,75 bis 2 kN pro Spannvorrichtung (d. h. pro Seite) betragen und
die entsprechende Walzentrennkraft liegt in dem Bereich von im Wesentlichen
0 bis 1,25 kN. Die Walzentrennkraft ist die Nettokraft, die auf
das Band ausgeübt
wird.
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Genauer
gesagt liegt die Walzenvorspannkraft in dem Bereich von 0,75 bis
1,2 kN und die entsprechende Walzentrennkraft liegt im Wesentlichen bei
0 bis weniger als 0,45 kN. Vorzugsweise beträgt für eine Banddicke oberhalb von
1 mm die Walzentrennkraft weniger als 0,45 kN. Als Beispiel beträgt, für ein 1,6
mm dickes Band, die Walzentrennkraft ungefähr 0,45 kN.
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Mindestens
eine Gießwalze
kann an einem Paar bewegbarer Walzenhalterungen befestigt sein, die
so bewegbar sind, um die körperliche
Bewegung von mindestens einer der Gießwalzen relativ zu der anderen
Gießwalze
zu erreichen, und die Vorspannkraft kann auf die Walzenhalterungen
durch ein Paar Vorspanneinheiten aufgebracht werden. Jede Vorspanneinheit
kann einen Schuberzeuger, der zwischen einer Schub-Übertragungskonstruktion wirkt, die
mit der jeweiligen Walzenhalterung verbunden ist, und eine Schub-Reaktionsstruktur,
die einen Schub auf die Walzenhalterung in Abhängigkeit von dem Zwischenraum
zwischen der Schub-Reaktionsstruktur und der Schub-Übertragungskonstruktion erzeugt,
umfassen. Der Schub-Erzeuger kann eine Kompressionsfeder oder eine
Druck-Fluid-Zylindereinheit aufweisen.
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Das
Verfahren der Erfindung kann die Schritte aufweisen: Einleiten des
Gießens
des Bands mit einem Spalt zwischen den Walzen, der durch die verfestigten
Außenhäute bestimmt
ist, die am Walzenspalt zusammentreffen können, Zulassen, so dass sich
die Gießwalzen
relativ zueinander bewegen, um einer Abweichung der Banddicke aufgrund
Gießwalzenexzentrizitäten zu folgen,
um ein Muster von Walzenbewegungen aufgrund dieser Exzentrizitäten einzurichten,
Anwenden des gleichen Bewegungsmusters auf die Schub-Reaktionsstrukturen
der Vorspanneinheiten, um die Vorspannkraft mit der Rotation der Gießwalzen
im Wesentlichen konstant zu haften, Erhöhens des Spalts zwischen den
Gießwalzen,
so dass das geschmolzene Metall durch den Walzenspalt zwischen den
verfestigten Außenhäuten geführt wird,
und Fortsetzen des Gießens
des Bands, wobei der erhöhte
Spalt im Wesentlichen konstant gehalten wird, und Anwenden des Bewegungsmusters
auf die Schub-Reaktionsstrukturen, um eine im Wesentlichen konstante
Walzen-Vorspannkraft
aufrechtzuerhalten.
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Die
Erfindung schafft weiterhin eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Gießen
eines Metallbands mit: einem Paar paralleler Walzen, die einen Walzenspalt
zwischen ihnen bilden, einem Metall-Zuführungssystem, um geschmolzenes
Metall in den Walzenspalt zwischen den Walzen abzugeben, um ein Gießschmelzbad
aus geschmolzenem Metall zu bilden, das auf den Oberflächen der
Gießwalzen
unmittelbar über
den Walzenspalt auf genommen wird, einem Paar Verschlussplatten,
um das geschmolzene Metall in dem Gießschmelzbad gegen ein Ausfließen angrenzend
an den Enden des Walzenspalts zu begrenzen, einen Walzen-Antriebsmechanismus,
um die Gießwalzen
in Gegendrehrichtung anzutreiben, so dass ein verfestigtes Metallband
erzeugt wird, das vom Walzenspalt nach unten ausgegeben wird, wobei
wenigstens eine der Gießwalzen
auf einem Paar beweglicher Walzenhalterungen angeordnet ist, die zulassen,
dass sich die Walze zu der anderen Walze hin und von ihr weg bewegt,
einem Paar Walzen-Vorspanneinheiten, wobei eine auf jeden des Paares
beweglicher Walzenhalterungen wirkt, um die eine Walze zu der anderen
Walze vorzuspannen, und einem Steuersystem, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersystem und die Walzen-Vorspanneinheiten den Betrieb
und die Positionierung der Walzen-Vorspanneinheiten so steuern,
um einen im Wesentlichen konstanten Spalt zwischen den Walzen aufrechtzuerhalten,
der ausreicht, um an dem Walzenspalt eine Trennung zwischen den
verfestigten Außenhäuten bereitzustellen,
die auf den Gießwalzen während des
Gießens
gebildet sind.
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Vorzugsweise
umfassen die Walzen-Vorspanneinheiten Servo-Mechanismen. Die Walzenvorspanneinheiten
umfassen: eine Schub-Übertragungskonstruktion,
die mit dem jeweiligen Walzenträger
verbunden ist, eine Schub-Reaktionskonstruktion, einen Schub-Erzeuger, der zwischen
der Schub-Reaktionskonstruktion und der Schub-Übertragungskonstruktion
wirkt, um einen Schub auf die Schub-Übertragungskonstruktion und
den jeweiligen Walzenträger
auszuüben,
eine Positionierungeinheit, die betrieben werden kann, um die Position
der Schub-Reaktionskonstruktion zu variieren, wobei das Steuerungssystem
konfiguriert ist, um den Betrieb der Positionierungseinheit zu steuern,
so dass ein Bewegungsmuster der Walzenträger aufgrund der Walzen Exzentrizitäten als
ein angewandtes Bwegungsmuster der Schub-Reaktionskonstruktion nachgebildet
wird, um eine konstante Walzen-Vorspannkraft aufrechtzuerhalten
und den Spalt zwischen den Walzen zu erhöhen, nachdem das angewandte
Bewegungsmuster ermittelt wurde.
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Vorzugsweise
kann das Steuersystem so betrieben werden, dass eine zunehmende
Erhöhung des
Spalts zwischen den Walzen im Bereich von 0 bis 50 Mikrometer erzeugt
wird. Das Steuersystem kann so betrieben werden, dass es die eine
Walze bewegt. Alternativ kann sie so betrieben werden, dass sie
die andere Gießwalze
bewegt. In anderen Ausführungsformen
kann, um eine kleine Walzentrennkraft zu erreichen, der Walzenspalt festgelegt
sein und die Gießgeschwindigkeit
kann variiert werden, bis die entsprechende Trennkraft erreicht
ist. In diesem Fall kann eine Kompensation für die Exzentrizität vor einem
Vornehmen einer Geschwindigkeitseinstellung angewandt werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein einzigartiges gegossenes Stahlband
mit einer Zusammensetzung wie sie im Detail nachfolgend in der Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Damit
die Erfindung vollständig
erläutert
werden kann, wird eine bestimmte Ausführungsform und eine mögliche Modifikation
in einigem Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch eine Bandgießeinrichtung, die entsprechend der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
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2 zeigt
einen vergrößerten Teil
der 1, die wichtige Teile der Gießeinrichtung darstellt;
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3 zeigt
einen Längsquerschnitt
durch wichtige Teile der Gießeinrichtung;
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4 zeigt
eine Aufrissansicht der Gießeinrichtung;
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5, 6 und 7 stellen
die Gießeinrichtung
in sich verändernden
Zuständen
während
eines Gießens
und eines Entfernens des Walzenmoduls von der Gießeinrichtung
dar;
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8 zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch eine Walzen-Vorspanneinheit,
die eine Walzen-Vorspannfeder einsetzt;
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9 zeigt
eine schematische Darstellung wesentlicher Bauteile der Gießeinrichtung;
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10 zeigt
einen Querschnitt eines gegossenen Stahlbands, das so hergestellt
ist, wie dies durch die vorliegende Erfindung beschrieben ist; und
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11 zeigt
einen Querschnitt eines gegossenen Stahlbands nach dem Stand der
Technik, der zu Zwecken eines Vergleichs für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung
dargestellt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
dargestellte Gießeinrichtung
weist einen Hauptmaschinenrahmen 11 auf, der auf dem Farbrikboden
(nicht dargestellt) aufsteht und ein Gießwalzenmodul in der Form einer
Kassette 13 hält,
die in eine Betriebsposition der Gießeinrichtung als eine Einheit
bewegt werden kann, allerdings leicht dann entfernt werden kann,
wenn die Walzen ersetzt werden sollen. Die Kassette 13 trägt ein Paar
paralleler, gekühlter
Gießwalzen 16,
die einen Walzenspalt 16A dazwischen haben, zu dem geschmolzenes
Metall während
eines Gießvorgangs
von einer Gießpfanne (nicht
dargestellt) über
einen Gießbehälter 17,
einen Verteiler 18 und eine Zufuhrdüse 19 zugeführt wird, um
ein Gießschmelzbad 30 zu
erzeugen. Die Gießwalzen 16 sind
mittels Wasser gekühlt,
so dass sich verfestigte Außenhäute auf
den sich bewegenden Walzenflächen
bilden und an dem Walzenspalt 16A dazwischen zusammengebracht
werden, um ein Produkt 20 in Form eines verfestigten Bands
an dem Walzenauslass zu erzeugen. Dieses Produkt kann zu einer Standardwickeleinrichtung
zugeführt
werden.
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Die
Gießwalzen 16 werden
entgegengesetzt durch Antriebswellen 41 über einen
elektrischen Motor und ein Getriebe, die an den Hauptmaschinenrahmen
befestigt sind, gedreht. Die Antriebswelle kann von dem Getriebe
getrennt werden, wenn die Kassette entfernt werden soll. Die Walzen 16 besitzen
Umfangswände
aus Kupfer, die mit einer Reihe von sich in Längsrichtung erstreckenden und
umfangsmäßig beabstandeten
Wasserkühldurchgängen ausgebildet sind,
die mit Kühlwasser über die
Walzenenden von Wasserzufuhrkanälen
in den Walzenantriebswellen 41 versorgt werden, die mit
Wasserzufuhrschläuchen 42 über Drehbuchsen 43 versorgt
werden. Die Walze kann typischerweise einen Durchmesser von ungefähr 500 mm
haben und bis zu 2000 mm lang sein, um ein Bandprodukt herzustellen,
das ungefähr
der Breite der Walzen entspricht.
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Die
Gießpfanne
ist insgesamt von einem herkömmlichen
Aufbau und ist an einem Drehturm gehalten, wodurch sie in eine Position über den
Gießbehälter 17 gebracht
werden kann, um den Gießbehälter zu
füllen.
Der Gießbehälter kann
mit einem Gleitschieberventil 47 verbunden sein, das über einen Servozylinder
betätigbar
ist, um zuzulassen, dass geschmolzenes Metall von dem Gießbehälter 17 über das
Ventil 47 und eine feuerfeste Rinne 48 in den
Verteiler 18 strömt.
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Der
Verteiler 18 ist als eine breite Schüssel ausgebildet, die aus einem
feuerfesten Material, wie beispielsweise Magnesiumoxid (MgO), gebildet
ist. Eine Seite des Verteilers 18 nimmt geschmolzenes Metall
von dem Gießbehälter 17 auf
und die andere Seite des Verteilers 18 ist mit einer Reihe
von in Längsrichtung
beabstandeten Metallauslassöffnungen 52 versehen.
Der untere Teil des Verteilers 18 trägt Befestigungsträger 53 für die Befestigung
des Verteilers 18 an dem Hauptmaschinenrahmen 11, wenn
die Kassette 13 in deren Betriebsposition installiert ist.
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Die
Zufuhrdüse 19 ist
als ein länglicher
Körper
ausgebildet, der aus einem feuerfesten Material, wie beispielsweise
Aluminiumoxid-Graphit, gebildet ist. Sein unterer Teil ist so konisch
zulaufend, um nach innen und nach unten so zusammenzulaufen, dass
er in den Walzenspalt 16A zwischen den Gießwalzen 16 hinein
vorstehen kann. Sein oberer Teil ist mit nach außen vorstehenden Seitenflanschen 55 ausgebildet,
die an einem Befestigungsträger 60 angeordnet
sind, der einen Teil des Hauptrahmens 11 bildet.
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Die
Düse 19 kann
eine Reihe von horizontal beabstandeten, sich allgemein vertikal
erstreckenden Fließkanälen haben,
um eine geeignete Abgabe des geschmolzenen Metalls mit niedriger
Geschwindigkeit über
die gesamte Breite der Walzen zu erzeugen und das geschmolzene Metall
in den Walzenspalt 16A zwischen den Walzen ohne ein direktes Auftreffen
auf die Walzenflächen,
an denen die anfängliche
Verfestigung auftritt, zuzuführen.
Alternativ kann die Düse 19 einen
einzelnen, fortlaufenden Schlitz-Auslass haben, um einen Vorhang
aus geschmolzenem Metall unter niedriger Geschwindigkeit direkt
in den Walzenspalt 16A zwischen den Gießwalzen 16 zuzuführen und/oder
sie kann in das Bad aus geschmolzenem Metall zwischen den Gießwalzen 16 eingetaucht
werden.
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Das
Bad ist an den Enden der Walzen durch ein Paar Seitenverschlussplatten
oder Dämmen 56 eingegrenzt,
die gegen abgestufte Enden 57 der Walzen gehalten sind,
wenn sich die Walzenkassette in deren Betriebsposition befindet.
Gleitverschlussplatten 56 sind aus einem festen, feuerfesten
Material gebildet und besitzen ausgeschnittene Seitenkanten, um
die Krümmung
der abgestuften Enden der Walzen anzupassen. Die Seitenver schlussplatten 56 können in
Plattenhaltern 82 befestigt sein, die durch Betätigung eines
Paars hydraulischer Zylindereinheiten 83 bewegbar sind,
um die Seitenplatten in einen Eingriff mit den abgestuften Enden
der Gießwalzen zu
bringen, um Endverschlüsse
für das
Metallgießschmelzbad,
das an auf den Gießwalzen
während
eines Gießvorgangs
gebildet ist, zu bilden. Die Seitenverschlussplatten 56 befinden
sich angrenzend an die Enden des Walzenspalts 16A und begrenzen
das Gießschmelzbad,
das zwischen den Gießwalzen
gebildet ist.
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Während eines
Gießvorgangs
wird das Gleitschieberventil 47 betätigt, um zuzulassen, dass sich geschmolzenes
Metall von dem Gießbehälter 17 in den
Verteiler 18 und durch die Metallzufuhrdüse 16 ergießt, woraufhin
es auf die Gießwalzen
fließt,
um das Gießschmelzbad,
das mit den Seitenverschlussplatten 56 eingegrenzt ist,
zu bilden. Das Kopfende des Bandprodukts 20 wird durch
die Betätigung
eines Apron- bzw. Montage-Tisches 96 mit einer Klemmwalze
und daraufhin zu einer Aufwickelstation (nicht dargestellt) geführt. Der
Montage-Tisch 96 hängt
von Schwenkbefestigungen 97 an dem Hauptrahmen herab und
kann zu der Klemmwalze durch die Betätigung einer Hydraulikzylindereinheit
(nicht dargestellt), nachdem das Reinigungskopfende gebildet worden
ist, geschwunden werden.
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Die
entnehmbare Walzenkassette 13 ist so aufgebaut, dass die
Gießwalzen 16 eingestellt
werden können,
und der Zwischenraum des Walzenspalts 16A dazwischen eingestellt
wird, bevor die Kassette in ihrer Position in der Gießeinrichtung
installiert ist. Der Zwischenraum zwischen den Gießwalzen
an diesem Punkt in der Anordnung sollte vorzugsweise so klein wie
möglich
sein, ohne dass sich die Gießwalzen
gegenseitig berühren.
Weiterhin können
dann, wenn die Kassette 13 installiert ist, zwei Paare
aus Walzenvorspanneinheiten 110, 111, die an dem
Hauptmaschinenrahmen 11 montiert sind, schnell mit den
Walzenträgern
an der Kassette 13 verbunden werden, um Vorspannkräfte zu erzeugen, die
einer Trennung der Walzen entgegenwirken.
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Die
Walzenkassette 13 weist einen großen Rahmen 102 auf,
der die Gießwalzen 16 und
einen oberen Teil 103 der Umhüllung aus feuerfestem Material
zum Umschließen
des gegossenen Bands unterhalb des Walzenspalts 16A aufweist.
Die Walzen 16 sind an Walzenträgern 104 montiert,
die ein Paar einer Walzenendtragestruktur 90 (4)
aufwei sen, die das Walzenendlager 100 trägt, durch
die die Walzen für
eine Drehung um deren Längsachse
in einer parallelen Beziehung zueinander befestigt sind. Die zwei
Paare der Walzenträger 104 sind
an dem Walzenkassettenrahmen 102 mittels Linearlager 106 befestigt,
wobei sie seitlich des Kassettenrahmens gleiten können, um
eine körperliche
Bewegung der Walzen zueinander hin und voneinander weg zu erzielen, um
so eine Trenn- und
Schließbewegung
zwischen den zwei parallelen Gießwalzen 16 zu ermöglichen.
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Der
Walzenkassettenrahmen 102 trägt auch zwei einstellbare Anschlageinrichtungen 107,
die unterhalb der Gießwalzen 16 um
eine zentrale, vertikale Ebene zwischen den Walzen angeordnet sind
und zwischen den zwei Paaren der Walzenträger 104 so liegen,
um als Anschläge
zu dienen, die eine nach innen gerichtete Bewegung der zwei Walzenträger 104 begrenzen,
um dadurch die minimale Breite des Zwischenraums an dem Walzenspalt 16A zwischen
den Walzen 16 zu definieren. Wie nachfolgend erläutert ist,
sind die Walzenvorspanneinheiten 110 und 111 so
betätigbar,
um die Walzenträger 104 nach
innen gegen diese zentralen, einstellbaren Anschlageinrichtungen
zu bewegen, allerdings eine nach außen gerichtete, federnde Bewegung
einer der Gießwalzen 16 gegen
die vorab eingestellten Vorspannkräfte zulassen.
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Jede
einstellbare Anschlageinrichtung 107 liegt in der Form
einer mittels Schnecke oder Schraube angetriebenen Spanneinrichtung,
die einen Körper 108 besitzt,
der relativ zu der zentralen, vertikalen Ebene der Gießeinrichtung
befestigt ist und von zwei Enden 109, die bei Betätigung der
angetriebenen Spanneinrichtung gleichmäßig in entgegengesetzten Richtungen
bewegt werden kann, vor, um ein Verlängern oder ein Zusammenziehen
der Spanneinrichtung zu ermöglichen,
um die Breite des Zwischenraums an dem Walzenspalt 16A einzustellen,
während
eine äquidistante
Beabstandung der Walzen 16 von der zentralen, vertikalen
Ebene der Gießeinrichtung
und auch ein im Wesentlichen konstanter Zwischenraum zwischen den
Gießwalzen 16 beibehalten
wird.
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Die
Gießeinrichtung
ist mit zwei Paaren von Walzenvorspanneinheiten 110 und 111,
wobei ein Paar an den Trägern 104 jeder
Walze 16 verbunden ist, versehen. Die Walzenvorspanneinheiten 110 an einer
Seite der Maschine sind entsprechend der vorliegenden Erfindung
aufgebaut und werden entsprechend dazu betrieben. Diese Einheiten
sind mit Schraubenvorspannfedern 112 befestigt, um Vorspannkräfte auf
die jeweiligen Walzen träger 104 aufzubringen.
Die Vorspanneinheiten 111 an der anderen Seite der Maschine
setzen hydraulische Stellglieder 113 ein. Diese Stellglieder
sind so betreibbar, um die jeweiligen Walzenträger 104 einer Walze
fest gegen die zentralen Anschläge
zu halten, und die andere Walze ist frei, sich seitlich gegen die
Wirkung der Vorspannfedern 112 der Vorspanneinheiten 110 zu bewegen,
um die Gießwalzen
zueinander hin vorzuspannen.
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Der
detaillierte Aufbau der Vorspanneinheiten 110 ist in 8 dargestellt.
Die Vorspanneinheit weist, wie in dieser Figur dargestellt ist,
ein Federtrommelgehäuse 114 auf,
das innerhalb eines äußeren Gehäuses 115 angeordnet
ist, das an dem Hauptrahmen 116 der Gießeinrichtung durch Befestigungsschrauben 117 befestigt
ist.
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Das
Federgehäuse 114 ist
mit einem Kolben 118 ausgebildet, der innerhalb des äußeren Gehäuses 115 läuft. Das
Federgehäuse 114 kann
alternativ in einer verlängerten
Position, wie dies in 8 dargestellt ist, und einer
zurückgezogenen
Position durch Zuführen
von hydraulischem Fluid zu und Abführen von dem Zylinder 118 versetzt
werden. Das äußere Ende
des Federgehäuses 114 trägt eine
als Druckfluid betätigbare
Einrichtung in der Form einer Hydraulikzylindereinheit 119,
die so betreibbar ist, um die Position eines Federreaktionskolbens 121, der
mit dem Kolben der Einheit 119 durch eine Verbindungsstange 130 verbunden
ist, einzustellen.
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Das
innere Ende der Feder 112 wirkt auf eine Schub-Übertragungsstruktur 122 ein,
die mit dem jeweiligen Walzenträger 104 über eine
Lastzelle 125 verbunden ist. Die Schubstruktur wird zu
Anfang in einen festen Eingriff mit dem Walzenträger durch einen Verbinder 124,
der durch Betätigung
des hydraulischen Zylinders 123 dann verlängert werden
kann, wenn die Vorspanneinheit getrennt werden soll, gezogen.
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Wenn
die Vorspanneinheit 110 mit der jeweiligen Walzenhalterung 104 verbunden
ist, wobei das Federgehäuse 114 in
dessen verlängertem
Zustand eingestellt ist, wie dies in 8 dargestellt
ist, ist die Position des Federgehäuses 114 und der Zylindereinheit 119 relativ
zu dem Maschinenrahmen festgelegt und die Position des Federreaktionskolbens 121 kann
so eingestellt werden, um den effektiven Zwischenraum zwischen den
Federanschlägen
an dem Reaktionskolben und der Schub-Übertragungsstruktur 122 einzustellen.
Der Druck der Feder 112 kann dadurch eingestellt werden,
dass die Schubkraft, die auf die Schub-Übertragungsstruktur 122 und
dem jeweiligen Walzenträger 104 aufgebracht wird,
variiert wird. Mit dieser Anordnung ist die einzige relative Bewegung
während
des Gießvorgangs
die Bewegung der Walzenhalterung 104 und der Schubstruktur 122 als
eine Einheit gegen die Vorspannfeder. Da die Vorspanneinheit dahingehend
wirkt, die Walzenhalterung 104 nach innen gegen den Anschlag
vorzuspannen, kann sie so eingestellt werden, um die Walzenhalterung
mit einer erforderlichen Federvorspannkraft vorzubelasten, bevor
das Metall tatsächlich
zwischen den Gießwalzen
hindurchführen
wird, und diese Vorspannkraft wird während eines darauf folgenden
Gießvorgangs
beibehalten.
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Die
Hydraulikzylindereinheit 114 wird fortlaufend so betrieben,
um die Position des Federreaktionskolbens zu variieren, um die Bewegungen
der Schub-Übertragungsstruktur 122 aufgrund
von seitlichen Bewegungen der Walzenhalterung 104 zu wiederholen.
Irgendei ne nach innen oder nach außen gerichtete Bewegung der
Walzenhalterung 104 wird eine entsprechend nach innen oder
nach außen
gerichtete Bewegung des Zylinders der Zylindereinheit 119 und
deshalb des Federreaktionskolbens 121 bewirken, um so eine
konstante Kompression der Kompressionsfeder 112 beizubehalten.
Dementsprechend kann eine konstante Vorspannkraft gegen die Gießwalzen 16 an
jedem Ende der Walze ungeachtet der Bewegungen der Walzenbefestigungen
beibehalten werden. Eine kontinuierlich betreibbare Einstelleinrichtung
ermöglicht
eine sehr genaue Einstellung der konstanten Vorspannkräfte, die
während
eines Gießvorgangs
beibehalten werden. Weiterhin ist es möglich, Federn mit sehr niedriger
Steifigkeit zu verwenden, und da die zwei Kompensations- oder Steuersysteme
für die
zwei Walzenenden vergleichbar unabhängig voneinander arbeiten,
ist keine gegenseitige Beeinflussung zwischen den zwei vorhanden. Dementsprechend
lässt diese
Anordnung zu, dass die Walzenvorspannkraft auf ein sehr niedriges
Niveau entsprechend der vorliegenden Erfindung verringert werden
kann. Dabei ist eine minimale Kraft vorhanden, die dazu erforderlich
ist, den hydrostatischen Druck des Schmelzgießbads auszugleichen (ungefähr 0,75
kN pro Seite in einer Doppelwalzengießeinrichtung mit 500 mm Durchmesser
und einer Walzenbreite von 1350 mm) und die mechanische Reibung
zu überwinden,
die beim Bewegen der Walzen vorhanden ist (geringer als ungefähr 06 kN
pro Seite in einer Doppelwalzengießeinrichtung mit 500 mm Durchmesser).
Dies führt
zu einem praktischen, niedrigen Vorspannkraftniveau, das vorzugsweise
in dem Bereich von 0,75 bis 2 kN vorliegen kann. Die Steuereinrichtung
kann, wie schematisch in 9 dargestellt ist, aus Positionssensoren 150 aufgebaut sein,
die die Position der Schub-Übertragungsstrukturen 122 erfassen
und in einem Steuerkreis verbunden sind, der die Betriebsweise der
Zylindereinheit 119 so steuert, dass die Bewegungen der Schub-Übertragungsstrukturen 122 durch
die Zylindereinheiten 119 wiederholt werden können. Die Steuerschaltung
kann Steuereinheiten 151 aufweisen, die mit den Sensoren 150 und
den Zylindereinheiten 119 so verbunden sind, um die Zylinder 119 so zu
betreiben, um die Bewegungen der Schub-Übertragungsstrukturen 122 zu
wiederholen. Die Steuereinheiten 151 steuern auch den Betrieb
der Zylinder für
eine Anfangseinstellung der Walzenträger vor einem Gießen oder
eine darauf folgende Einstellung, um eine ähnliche, zunehmende Bewegung
der Zylinder 119 über
die Schritt-Steuereinheiten 116 hinzuzufügen, um
die konstante Vorspannkraft beizubehalten und um den Zwischenraum
an dem Spalt 16A zwischen den Gießwalzen 16 so zu erhöhen, um
einen Zwischen raum zwischen den Walzen 16 an dem Walzenspalt 16A zu
erzeugen, der größer als
der Zwischenraum ist, der durch die Dicke der verfestigten Außenhaut
beim Gießen
bestimmt ist. Die Schritt-Steuereinheiten besitzen eine Sollpunkt-Eingabe
bei 161.
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Typischerweise
kann, entsprechend der Erfindung, das System so betrieben werden,
um einen Zwischenraum an dem Walzenspalt 16A zwischen den
Gießwalzen 16 beizubehalten,
der größer als
der Zwischenraum ist, der durch die Dicke der verfestigten Außenhaut
bestimmt ist. Im Betrieb des Systems beginnt ein Gießen mit
einem Zwischenraum, der zu Anfang durch die Dicke der verfestigten
Außenhaut bestimmt
ist. Diese Dicke ist in 11 gezeigt,
wo sich die Dendriten der verfestigten Außenhäute des Bands in dem gebildeten
Band verbinden. Eine Bewegung der Walzenhalterungen aufgrund der
verbleibenden Walzenexzentrizitäten
werden durch die Sensoren 150 erfasst und die Steuereinheit
lernt das Muster der Walzenbewegungen aufgrund dieser Exzentrizität. Um die
Exzentrizität
zu kompensieren, die eine Kraftfluktuation einleitete, werden die
Walzen-Bock-Bewegungsbahnen an den Federrekationsstrukturen durch
das Positionssteuersystem wiederholt, und diese Kompensationsbewegungen
werden fortgeführt.
Der Walzenzwischenraum wird dann um einen kleinen Betrag (wie zum
Beispiel 0 bis 50 Mikrometern) vergrößert, während das Muster der Bewegungen
der Federreaktionsstrukur fortgeführt wird. Dies vergrößert noch
weiter den bereits gebildeten, im Wesentlichen konstanten Zwischenraum
zwischen den Gießwalzen,
indem weiterhin eine Kraftfluktuation, die durch die Kompensation der
Walzenexzentrizität
eingeführt
ist, weiter verringert wird, wenn nicht sogar beseitigt wird.
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In
dem Steuersystem, das in 9 dargestellt ist, wird der
Schritt eines Erhöhens
des Zwischenraums an dem Walzenspalt 16A zwischen den Gießwalzen 16 durch
Bewegen der Walzenträger,
die die mittels Feder vorgespannte Walze halten, erreicht, und die
hydraulisch betätigten
Vorspanneinheiten für
die andere Walze werden so betätigt,
um die andere Walze in einer festgelegten Position zu verriegeln.
Das System der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit dem
Exzentrizitätsteuersystem,
das in der parallel anhängigen
australischen Patentanmeldung 14901/00 beschrieben ist, deren Beschreibung
hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird, verwendet werden.
In diesem System können
die Variationen in der Dicke aufgrund einer Walzenexzentrizität sehr stark
durch Anwenden eines Musters von Geschwindigkeitsvariationen in der
Drehgeschwindigkeit der Walzen verringert werden. Eine Kompensation
in dieser Art und Weise ist möglich,
da sogar kleine Variationen die Kontaktzeit der Außenhüllen aus
dem verfestigten Metall auf den Gießwalzen innerhalb des Gießschmelzbads
variieren und deshalb die Dicke des Bands und die thermische Belastung
der Walze beeinflussen, um so die Herstellung des Bands mit einer
konstanten Dicke zu erleichtern. Wenn diese Form einer Steuerung
der Exzentrizität
angewandt wird, wird dies die Amplitude der anfänglichen Fluktuationen der
Walzenhalterung und das Erfordernis nach kompensierenden Bewegungen
innerhalb des Systems mit minimaler Kraft/Konstanten Zwischenraum
der vorliegenden Erfindung verringern. Die vorliegende Erfindung
führt auch
zu einer erhöhten
Produktivität.
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Ein
einzigartiges Stahlprodukt, das durch das vorliegende, beschriebene
Verfahren beschrieben ist, wird in Bezug auf 10 dargestellt.
Das einzigartige, gegossene Stahlband wurde durch die folgenden
Schritte hergestellt: Zusammensetzen eines Paars gekühlter Gießwalzen
mit einem Walzenspalt zwischen ihnen und Begrenzen der Verschlusseinrichtungen,
die an den Enden des Walzenspalts angrenzen, Einführen geschmolzenen
Metalls zwischen das Paar Gießwalzen,
um ein Gießschmelzbad
zwischen den Walzen zu bilden, wobei die Verschlusseinrichtung des
Schmelzbads angrenzend an die Enden des Walzenspalts begrenzen,
Drehen der Walzen, so dass sich die Außenhäute aus Metall vom Gießschmelzbad
verfestigen, um auf den Gießwalzen
geformt und am Walzenspalt dicht zueinander gebracht zu werden,
so dass ein verfestigtes Band erzeugt wird, das nach unten vom Walzenspalt
ausgegeben wird, Vorspannen von wenigstens einer Walze des Paars
von Gießwalzen
zur anderen Walze des Paars unter einer Vorspannkraft und Beibehalten eines
im Wesentlichen konstanten Spalts zwischen den Walzen an dem Walzenspalt,
der ausreichend ist, um eine Trennung zwischen den verfestigten
Außenhäuten an
dem Walzenspalt bereitzustellen, vorzugsweise mit einer solchen
Vorspannkraft, die eine Walzentrennkraft geringer als 0,45 kN erzeugt,
und Hindurchführen
geschmolzenen Metalls zwischen den verfestigten Außenhäuten zwischen
dem Walzenspalt, wobei mindestens ein Teil des geschmolzenen Metalls
in dem Band unterhalb des Walzenspalts verfestigt wird. Die säulenartige
Dendrit-Struktur des Stahls, die in den verfestigten Außenhäuten auf
den Gießwalzen 16 gebildet
ist, kommt nicht zusammen. Dies ist durch einen Vergleich in 11 dargestellt, wo
die Struktur des Stahlbands, das durch das zuvor beschriebene Bandgießverfahren
hergestellt ist, dargestellt ist. Dort verbindet sich die säulenartige
Dendrit-Struktur der verfestigten Außenhaut in dem gebildeten Band,
wenn die verfestigten Außenhäute zusammenkommen.
Allerdings ist in dem Stahlband, das entsprechend der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist, eine zentrale Zone innerhalb des Stahlbands zwischen
den verfestigten Außenhäuten vorhanden, die
sich noch verfestigt, nachdem das Band durch den Spalt zwischen
den Gießwalzen 16 an
dem Walzenspalt 16A hindurchgeführt ist.