DE60128217T2

DE60128217T2 - Gekühlte giesswalze zum kontinuierlichen stranggiessen von dünnen produkten und kontinuierlichesstranggiessverfahren

Info

Publication number: DE60128217T2
Application number: DE60128217T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Futtsu-shi YAMAMURA; Naoya Futtsu-shi HAMADA; Tadahiro Hikari-shi IZU; Yasushi Futtsu-shi KURISU; Isao Hikari-shi SUICHI; Masafumi Hikari-shi MIYAZAKI; Kazumi Futtsu-shi SEKI; Eiichi Himeji-shi TAKEUCHI; Mamoru Hikari-shi YAMADA; Hideki Hikari-shi OKA; Yasuo Futtsu-shi MARUKI; Eiichiro Hikari-shi ISHIMARU; Mitsuru Hikari-shi NAKAYAMA
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: DE60140321D1; ES2291995T5; KR20020026539A; ES2333232T3; US20050126742A1; KR100668126B1; EP1281458A4; ES2291995T3; AU777752B2; ATE446814T1; DE60131034T2; ATE375833T1; AU5671201A; EP1595621B1; EP1582279A1; EP1281458B1; KR20050098016A; US6896033B2; DE60128217D1; KR100692499B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühltrommel, die in einer Einzeltrommel-Stranggießmaschine oder Doppeltrommel-Stranggießmaschine zum direkten Gießen einer Dünnbramme aus geschmolzenem unlegiertem Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Legierungsstahl, Siliciumstahl oder anderem Stahl, Legierung oder Metall verwendet wird, und sie betrifft ein Bearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung dafür. Zudem betrifft die Erfindung eine Dünnbramme, die mit Hilfe der o. g. Kühltrommel stranggegossen wird, sowie ein Stranggießverfahren dafür.
Entwickelt wurde eine Technologie, bei der eine 1 bis 10 mm dicke Dünnbramme (im folgenden mitunter "Bramme" genannt) durch eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine, die mit einem Paar Kühltrommeln (im folgenden mitunter "Trommeln" genannt) ausgerüstet ist, oder durch eine Einzeltrommel-Stranggießmaschine, die mit einer Kühltrommel ausgerüstet ist, stranggegossen wird.
Zum Beispiel besteht eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine als Hauptkomponenten aus einem Paar Kühltrommeln 1, 1', die eng und parallel zueinander eingebaut sind, wobei ihre Achsen waagerecht ausgerichtet sind und in Gegenrichtungen zueinander drehen, sowie Seitendämmen 2, die beide Endflächen der Kühltrommeln 1, 1' fest kontaktieren, was 1 zeigt.
Eine abgedichtete Kammer 4 ist über einem durch die Kühltrommeln 1, 1' und Seitendämme 2 gebildeten Stahlschmelzenpool 3 vorgesehen, und ein Inertgas wird in das Innere der abgedichteten Kammer 4 geführt. Bei kontinuierlicher Stahlschmelzenzufuhr aus einem Stranggießverteiler (Pfanne) 5 in den Stahlschmelzenpool 3 erstarrt die Stahlschmelze an ihren die Kühltrommeln 1, 1' kontaktierenden Bereichen, um erstarrende Schalen zu bilden. Die erstarrenden Schalen bewegen sich mit Drehung der Kühltrommeln 1, 1' nach unten und werden an einem Kissing Point (engster Trommelspalt) 6 zu einer Dünnbramme C verpreßt.
Da die Kühltrommeln 1, 1' bei ihrer Drehung zur Stahlschmelzenabkühlung verwendet werden, um erstarrende Schalen zu produzieren, sind sie gewöhnlich aus Cu oder einer Cu-Legierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Kühltrommeln 1, 1' halten direkten Kontakt mit der Stahlschmelze, während sie den Stahlschmelzenpool 3 bilden, kontaktieren die Stahlschmelze aber nicht mehr, nachdem sie den Kissing Point 6 passieren, bis sie den Stahlschmelzenpool 3 erneut bilden. Somit werden sie zeitweilig durch Wärme erwärmt, die durch die Stahlschmelze gehalten wird, und zeitweilig durch Kühlwasser in den Kühltrommeln 1, 1' und durch die Luft abgekühlt.
Die Kühltrommeln 1, 1' nehmen wiederholt eine Reibungskraft auf, die durch relativen Schlupf zwischen der Dünnbramme C und den Oberflächen der Kühltrommeln 1, 1' verursacht wird, wenn sie die erstarrenden Schalen zur Dünnbramme C verpressen. Sind die Oberflächenschichten der Kühltrommeln 1, 1' aus Cu oder Cu-Legierung hergestellt, verschleißen daher die Mantelflächenschichten d mit fortschreitendem Gießen stark und behalten nicht ihre Oberflächenform, wodurch frühzeitig nicht mehr gegossen werden kann.
Um diesen frühzeitigen Verschleiß der Oberflächenschicht einer Trommel zu verhindern, ist ein Trommelaufbau bekannt, der eine etwa 1 mm dicke Ni-Plattierungsschicht hat, die auf der Oberfläche einer Kühltrommel gebildet ist.
Beim Stranggießen mit Hilfe von Kühltrommeln mit diesem Trommelaufbau kommt es zu Ungleichmäßigkeiten in einem Gasspalt infolge von ungleichmäßiger Stahlschmelzenhaftung an den Trommeln, ungleichmäßiger Anfangsposition der Erstarrung aufgrund von Turbulenz der Stahlschmelzenoberfläche oder ungleichmäßig abgeschiedenen Stoffen auf den Trommeloberflächen. Dadurch tritt ein Problem auf, daß die Erstarrung ungleichmäßig wird, was die Brammenqualität beeinträchtigende Risse verursacht.
Da diese Technologie zur Herstellung einer Dünnbramme mit einer Form und Dicke verwendet wird, die einem Endprodukts nahekommen, muß diese Technologie unbedingt die Herstellung einer Dünnbramme ermöglichen, die völlig frei von solchen Oberflächenfehlern wie Rissen oder Spalten ist, um ein Endprodukt mit erforderlichem Qualitätsniveau und hoher Ausbeute abschließend zu erhalten.
Da insbesondere ein Blechprodukt aus Edelstahl ein hochqualitatives Oberflächenaussehen haben muß, besteht eine große Herausforderung darin, eine Dünnbramme ohne Geizungleichmäßigkeit zu gießen.
Bekanntlich werden die o. g. Oberflächenfehler aufgrund ungleichmäßiger Wärmekonzentrationsspannungen erzeugt, die sich infolge von ungleichmäßiger Bildung von erstarrenden Schalen auf den Oberflächen der Kühltrommeln entwickeln, d. h. infolge von Ungleichmäßigkeit der Art und Weise, wie Stahlschmelze durch schnelles Abkühlen während des Dünnbrammengießens erstarrt. Bisher wurden vielfältige Mantelflächenaufbauten und/oder Mantelflächenmaterialien für Kühltrommeln zum Abkühlen und Verfestigen von Stahlschmelze so vorgeschlagen, daß im Inneren einer Bramme verbleibende ungleichmäßige Wärmekonzentrationsspannungen weitestgehend abgebaut werden.
Beispielsweise offenbart die JP-A-S60-184449 eine Technologie, bei der eine auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildete Ni-Plattierungsschicht mit einer großen Anzahl von Grübchen durch Abstrahlen, Fotoätzen, Laserbearbeiten o. ä. versehen wird, um die Erzeugung von Oberflächenrissen zu verhindern. Gemäß dieser Technologie werden Gasspalte, die als Wärmeisolierschichten wirken, durch diese Grübchen zwischen der Kühltrommel und einer erstarrenden Schale gebildet, um zu bewirken, daß Stahlschmelze langsam abgekühlt wird, und zudem werden übertragene Buckel auf der Oberfläche einer Bramme dadurch gebildet, daß die Stahlschmelze in geeignetem Maß in die Grübchen eindringen kann, um ihr Erstarren von den Umfängen der übertragenen Buckel aus zu bewirken, wodurch die Dicke der erstarrenden Schale ausgeglichen wird.
Ferner offenbart die JP-B-H4-33537 ein Verfahren, bei dem eine große Anzahl kreisförmiger oder ovaler Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet wird, die JP-A-H3-174956 offenbart ein Verfahren, bei dem die Mantelfläche einer Kühltrommel durch Rändeln oder Sandstrahlen aufgerauht wird, und die JP-A-H9-136145 offenbart ein Verfahren, bei dem Grübchen durch Abstrahlen so gebildet werden, daß die Beziehung "maximaler Durchmesser ≤ mittlerer Durchmesser + 30 mm" auf der Mantelfläche einer Kühltrommel erfüllt ist. In jedem dieser Verfahren wird eine Luftschicht zwischen einer Kühltrommel und Stahlschmelze eingebracht, indem eine große Anzahl von Grübchen oder Buckeln auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet wird, die wirksame Kontaktfläche der Mantelfläche der Kühltrommel mit der Stahlschmelze dadurch verkleinert wird, um die Abkühlung einer erstarrenden Schale zu entspannen, und Spannungen infolge von Wärmekontraktion abgebaut werden, um die Erzeugung von Rissen oder Spalten infolge von schneller Abkühlung mit dem Ziel zu verhindern, eine Dünnbramme mit intaktem Oberflächenaussehen zu erhalten.
Bei Verwendung eines der Verfahren, die in der JP-B-H4-33537 und der JP-A-H3-174956 offenbart sind, wird aber Stahlschmelze in die auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildeten Grübchen eingebracht, um Buckel auf der Oberfläche einer Bramme zu bilden, weshalb solche Walzfehler wie eingewalzter Zunder und lineare Schuppen in einem solchen Bearbeitungsstadium wie Walzen in den anschließenden Vorgängen er zeugt werden. Im Fall der Kühltrommel, die in der JP-A-H9-136145 beschrieben ist, werden Grübchen mit 0,5 bis 2,0 mm Durchmesser, 30 bis 70 % Flächenverhältnis, mindestens 60 μm mittlere Tiefe und höchstens 100 mm maximale Tiefe der Trommel durch Abstrahlen verliehen, aber tatsächlich werden noch feine Oberflächenfehler auf einer Bramme erzeugt. Als Grund dafür nimmt man an, daß die Abstände zwischen benachbarten Grübchen im Abstrahlstadium zur Bildung von Grübchen mit der o. g. Größe übermäßig groß werden, ihre Kontaktflächen mit Stahlschmelze übermäßig groß werden, da diese Abschnitte die Form eines Trapezes haben, wehshalb übermäßig abgekühlte Abschnitte und langsam abgekühlte Abschnitte gemeinsam in einer erstarrenden Schale bei deren Bildung vorhanden sind, was Brammenrisse erzeugt.
Als Kühltrommel zur Behebung eines solchen Problems offenbart die JP-A-H4-238651 eine Kühltrommel, bei der Grübchen mit 50 bis 200 μm Tiefe mit einem Flächenverhältnis von 15 bis 30 % gebildet sind und zusammen damit Grübchen mit 10 bis 50 μm Tiefe mit einem Flächenverhältnis von 40 bis 60 % auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet sind. Ferner offenbart die JP-A-H6-328204 eine Kühltrommel, bei der Grübchen mit 100 bis 300 μm Durchmesser und 100 bis 500 μm Tiefe mit einem Flächenverhältnis von 15 bis 50 % gebildet sind und zusammen damit Grübchen mit 400 bis 1000 μm Durchmesser und 10 bis 100 μm Tiefe mit einem Flächenverhältnis von 40 bis 60 % so gebildet sind, daß jede der Grübchenseitenflächen einen Winkel von 45° bis 75° zu einer Linie bildet, die senkrecht zu einer Mantelflächentangente auf der Mantelfläche der Kühltrommel ist.
Diese Kühltrommeln können die Erzeugung von Oberflächenrissen und -spalten auf der Oberfläche einer Bramme unterdrücken, während sie die Erzeugung von Beizungleichmäßigkeiten, dem anderen typischen Oberflächenfehler, unterdrücken können, weshalb sie spürbare Wirkung auf die Herstellung eines Edelstahl-Blechprodukts ohne ungleichmäßigen Glanz haben.
Weiterhin offenbart die JP-A-H11-179494 eine Kühltrommel, bei der eine große Anzahl von Buckeln (vorzugsweise mindestens 20 μm Höhe, 0,2 bis 1,0 mm Durchmesser und 0,2 bis 1,0 mm kürzester Abstand zwischen ihnen) auf der Mantelfläche der Trommel auf solchem Weg wie Fotoätzen oder Lasermaterialbearbeiten gebildet ist. Diese Kühltrommel kann Oberflächenfehler auf ein Maß unterdrücken, das nahe null liegt.
Für die zuvor aufgeführten Kühltrommeln ist aber nichts zur Qualität von Material festgelegt, das für die Oberfläche der Kühltrommeln verwendet wird.
Deutlich ist, das die Qualität von Material, das für die Oberfläche einer Kühltrommel verwendet wird, das Oberflächenaussehen einer Dünnbramme beeinflußt.
Wie zuvor angegeben, wird gewöhnlich eine Ni-Plattierungsschicht als Material für die Mantelflächenschicht (d in 1) einer Kühltrommel angenommen. Da die Ni-Plattierungsschicht geringere Wärmeleitfähigkeit als ein Trommelgrundmaterial (Cu, Cu-Legierung) und ein zufriedenstellendes Haftvermögen am Trommelgrundmaterial hat, ist sie für die Spalten- und Schuppenbildung weniger anfällig. Außerdem hat sie höhere Härte als das Grundmaterial und relativ ausgezeichnete Abriebfestigkeit und Verformungsbeständigkeit. Allerdings ist sie nicht mit Abriebfestigkeit oder Verformungsbeständigkeit in dem Grad versehen, der die Oberflächenform der Trommel beim eigentlichen Gießen langfristig wahrt. Festgestellt wurde, daß sich die Form der Mantelflächenschicht einer Kühltrommel ändert, wenn sie kontinuierlich im Langzeiteinsatz steht, und die Änderung der Form kann zum primären Faktor für Oberflächenrisse auf einer Dünnbramme werden.
Angesichts dessen wird als Kühltrommel zur Lösung der o. g. Probleme in der JP-A-H9-103849 eine Kühltrommel offenbart, bei der eine Ni-Schicht und eine Co-Schicht mit 10 bis 500 μm Dicke in dieser Reihenfolge auf der Mantelfläche der Trommel gebildet sind, die Summe der Dicken der Ni-Schicht und Co-Schicht 500 μm bis 2 mm beträgt und Grübchen mit 30 bis 150 μm mittlere Tiefe auf der Oberfläche der Co-Schicht gebildet sind. Außerdem offenbart die JP-A-H9-103850 eine Kühltrommel, bei der eine Ni-Schicht auf der Mantelfläche der Trommel gebildet ist, Grübchen mit 10 bis 50 μm mittlere Tiefe auf der Ni-Schicht durch Abstrahlen vorgesehen sind und dann eine Elektroplattierungsschicht mit 10 bis 500 μm Dicke darauf vorgesehen ist, wodurch die mittlere Grübchentiefe 30 bis 150 μm beträgt.
Diese Kühltrommeln bezwecken die Unterdrückung der Rißbildung auf einer Dünnbramme und die Verlängerung der Standzeit der Trommeln durch Verbessern und Ausarbeiten des Mantelflächenaufbaus und der Mantelflächen-Materialqualität der Trommeln, und sie zeigen eine spürbare Wirkung.
Wie zuvor erwähnt, wurden für Technologien zum Stranggießen einer Dünnbramme mit 1 bis 10 mm Blechdicke große Erfolge beim Unterdrücken von Oberflächenfehlern, u. a. Beizungleichmäßigkeiten, erreicht, indem der Mantelflächenaufbau und/oder die Mantelflächen-Materialqualität einer Kühltrommel verbessert und ausgearbeitet wurden.
Im Betrieb ist aber unvermeidlich, daß eine erhebliche Schaummenge auf der Stahlschmelzenoberfläche schwimmt und koaguliert, was durch Einschlüsse oder eingemischte Schlacke begründet ist, die aus dem Inneren der Stahlschmelze auftreiben, auch wenn die Schaumerzeugung weitestgehend unterdrückt wird, indem ein Stahlschmelzenpool mit einer inerten Atmosphäre abgedeckt ist, der durch Kühltrommeln und Seitendämme gebildet ist, die beide Seiten davon zum Aufnehmen von Stahlschmelze darin kontaktieren (siehe die abgedichtete Kammer 4 in 1). Wird der Schaum zwischen den Kühltrommeln und der Stahlschmelze eingefangen, kommt es zu Beizungleichmäßigkeiten auf einer Oberfläche einer Dünnbramme.
Der Abschnitt solcher Beizungleichmäßigkeiten erscheint als "ungleichmäßiger Glanz" auf einem Fertigblechprodukt, was dessen Wert als Material für ein Erzeugnis schmälert. Um also die Qualität und Ausbeute eines Fertigblechprodukts zusätzlich zur Unterdrückung von Schaumerzeugung weiter zu erhöhen, ist es notwendig, einige Maßnahmen zu ergreifen, die verhindern können, daß Beizungleichmäßigkeiten auf einer Dünnbramme erzeugt werden, auch wenn es zum Einfangen von Schaum beim Stranggießen der Dünnbramme kommt, und die nach Möglichkeit deren Erzeugung verhindern.
Um solche Maßnahmen zu ermitteln, wurden im Rahmen der Erfindung Dünnbrammen eingehend untersucht, auf denen Beizungleichmäßigkeiten auftraten. Dabei ergab sich, daß "ein Riß" in einer sich vom bereits bekannten "Oberflächenriß" unterscheidenden Form in der Nähe einer Grenze zwischen einer Fläche, in der "Beizungleichmäßigkeiten" auftraten, und einer Fläche ohne diese erzeugt wurde. Dieser "Riß" (im folgenden "Riß in Begleitung von Beizungleichmäßigkeit" bzw. "Beizungleichmäßigkeitsriß" genannt) ist in 2 dargestellt.
Wie 2 zeigt, hat der "Beizungleichmäßigkeitsriß" eine Beschaffenheit, die sich natürlich in Ursprung, Position, Form u. ä. vom "Oberflächenriß" (im folgenden mitunter "Grübchenriß" genannt) unterscheidet, der auf einem Abschnitt erzeugt wird, an dem keine Beizungleichmäßigkeiten auftreten.
Somit ist es schwierig, die Erzeugung der "Beizungleichmäßigkeitsrisse" mit einer wie oben genannten unterschiedlichen Beschaffenheit auf herkömmlichem Weg zu verhindern.
Wie zuvor beschrieben, wurde zusätzlich zur Aufgabe, die Erzeugung von "Grübchenrissen" und "Beizungleichmäßigkeiten" zu unterdrücken, die Aufgabe der Unterdrückung der Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeitsrissen" beim Stranggießen einer Dünnbramme neu gestellt.
Als Wege zur Grübchenbildung auf der Mantelfläche einer Kühltrommel kommen Abstrahlen, Fotoätzen, Lasermaterialbear beitung u. ä. in Frage (siehe die JP-A-S60-184449 ). Als ein Beispiel für die Lasermaterialbearbeitung offenbart die JP-A-2067959 ein Verfahren, bei dem Impulslaserlicht mit 0,30 bis 1,07 μm Wellenlänge zum Einsatz kommt, um Löcher mit höchstens 500 μm Durchmesser und mindestens 50 μm Tiefe mit Lochabständen von mindestens dem 1,05-fachen und höchstens 5-fachen des Lochdurchmessers zu bilden. Nach dem Beispiel gemäß diesem Verfahren werden vier YAG-Laser mit 500 Hz Impulsfolgefrequenz verwendet, um Löcher mit Lochabständen von 200 bis 250 μm zu bilden. Nimmt man an, daß eine Kühltrommel eine Form mit 1 m Durchmesser und 1 m Breite hat und daß Löcher mit Abständen von 200 μm auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet werden, sind insgesamt etwa 80 Millionen Löcher zu erzeugen. Allgemein wird eine Impulslicht emittierende Blitzlampe zum Anregen eines YAG-Lasers zur Lochbildung verwendet, und die Lebensdauer einer Blitzlampe beträgt 1 bis 10 Millionen Impulse. Auch wenn vier YAG-Laser zur Lochbildung zum Einsatz kommen, ist es also unmöglich, die Lochbildung über die gesamte Mantelfläche der Kühltrommel innerhalb der Lebensdauer der Blitzlampen abzuschließen, weshalb die Formgebungsarbeit gestoppt werden muß, um die Lampen zu wechseln.
In einem solchen Fall kommt es zu Diskontinuität der Formgebung in Abschnitten, in denen die Bildung gestoppt wird. Bei Gebrauch einer Kühltrommel mit einer solchen diskontinuierlichen Bildung beim Gießen tritt ein Problem auf, daß Risse an den diskontinuierlichen Abschnitten erzeugt werden. Wird bei diesem Verfahren die Anzahl von Lasern von vier z. B. auf zehn erhöht, kann das o. g. Problem gelöst werden. Andererseits tritt aber ein Problem auf, daß eine Formgebungsvorrichtung zu groß und kompliziert wird.
Als Bearbeitungsverfahren mit Hilfe eines gütegeschalteten CO₂-Lasers, die allgemein angewendet werden, um den zuvor beschriebenen Problemen zu begegnen, sind ein Verfahren zum Abstumpfen einer Walze zum Kaltwalzen in der JP-A-3027695 so wie ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kupferlegierung in der JP-A-H8-309571 offenbart. Bei diesen Materialbearbeitungsverfahren kommen gütegeschaltete CO₂-Laserimpulse mit einer Anfangsspitze und einem Impulsschwanz mit bis zu 30 μs Gesamtimpulsbreite zum Einsatz, um die Lochbildung zu realisieren, und die Obergrenze der Lochtiefe liegt in jedem Fall in der Größenordnung von 40 μm. Für eine Kühltrommel ist es weiterhin notwendig, Löcher in einigen Fällen mit mindestens 50 μm Tiefe zu bilden, um Oberflächenrisse und ungleichmäßigen Glanz zu verhindern. Aufgrund dessen besteht ein Problem, daß der Gebrauch der o. g. bekannten Verfahren nicht die Lochbildung realisieren kann, die mit der erwarteten Aufgabe der Erfindung übereinstimmt.
Bei der Bearbeitung eines Metallmaterials, z. B. der Mantelfläche einer Kühltrommel, mit Laserlicht zur Lochbildung wird eine in einem Bohrvorgang erzeugte geschmolzene Substanz als Spritzer aus Löchern nach außen durch die Verdampfungsreaktion des Metalls selbst oder durch den Gegendruck eines Hilfsgases abgegeben und oft als Krätze an den Umfängen der Löcher wieder abgeschieden. Allgemein beeinträchtigt solche Krätze die Glätte einer Oberfläche, weshalb ein Weg zu ihrer Verhinderung erforderlich ist. In diesem Kontext wurden bisher verschiedene Möglichkeiten zum Entfernen oder Unterdrücken von Krätze vorgeschlagen.
Relativ häufig wurde bisher ein Weg genutzt, bei dem eine feste Maskenschicht auf der Oberfläche eines zu bearbeitenden Materials vorgesehen wird, Löcher im Material zusammen mit der Maske gebildet werden und abschließend die Maske entfernt wird, was eine glatte Oberfläche schafft. Da dieses Verfahren einen Vorgang zum Aufkleben der Maske auf die Oberfläche vor Lochbildung sowie einen Vorgang zum Entfernen der Maske nach Lasermaterialbearbeitung erfordert, führt es insgesamt zu Arbeitsproduktivitäts- und Kostenproblemen.
Eine Technik zur aktiven Entfernung von Krätze, die auf einer bearbeiteten Oberfläche abgeschieden ist, offenbart die JP-A-H10-263855 , bei der ein "Spachtel" oder motorbetriebener Drehschleifer benachbart zu einem Bearbeitungskopf zur Bildung feiner Löcher an einer Umformwalze zum Kaltwalzen als Einrichtung zum Ausgleichen der Abscheidungsverteilung auf der Walzenoberfläche vorgesehen ist.
Da Krätze aber die Abscheidung erneut erstarrter geschmolzener Stoffe auf einer bearbeiteten Oberfläche ist, ist es schwierig, die Krätze mit Hilfe einer solchen mechanischen Einrichtung wie eines "Spachtels" komplett zu entfernen. Sind ferner feine Löcher in der Größenordnung von 10 bis 100 μm Tiefe gebildet, ist es schwierig, durch einen motorbetriebenen Drehschleifer wegen dessen mechanischer Genauigkeit nur Krätze zu entfernen, und in einigen Fällen tritt ein Problem auf, daß die Tiefe der Löcher durch zu starkes Schleifen abnimmt. Bei Einsatz eines Verfahrens zum aktiveren Entfernen abgeschiedener Krätze kommt es zu einem weiteren Problem, daß die Vorrichtungsgröße durch eine Zusatzvorrichtung steigt, die einem Lasermaterialbearbeitungskopf zugefügt ist.
Weiterhin wurden verschiedene Verfahren zum Reinigen des Oberflächenaussehens nach Bearbeitung vorgeschlagen, indem eine zu bearbeitende Oberfläche vorab mit einem Flüssigmaterial beschichtet wird, typischerweise mit Ölen und Fetten. Beispielsweise ist ein Beschichtungsverfahren mit Hilfe eines für Laserlicht durchlässigen viskosen Materials in der JP-A-S52-112895 und ein Ölbeschichtungsverfahren in der JP-A-S60-180686 offenbart. Obwohl Materialbearbeitung durch Schmelzen mit Laserlicht in diesen Verfahren berücksichtigt wird, sind die Kennwerte des Beschichtungsstoffs in diesen Veröffentlichungen nicht beschrieben. Werden Öle und/oder Fette als Beschichtungsstoff verwendet, beeinflußt die Durchlässigkeit des Beschichtungsstoffs für die Laserwellenlänge stark das Oberflächenaussehen nach Bearbeitung (was aus experimentellen Forschungen und Untersuchungen im Rahmen der Erfindung hervorgeht). Diese Veröffentlichungen enthalten keinerlei Beschreibung, die Kenntnisse im Zusammenhang mit der Erfindung nahelegt, und es besteht ein Problem darin, daß die Unterdrückung von Krätzeabscheidung beim Bilden von Löchern auf einem Metallmaterial mit Laser durch die in den Veröffentlichungen aufgeführten Verfahren nicht mit guter Reproduzierbarkeit realisiert werden kann.
Hinsichtlich der Kennwerte von Beschichtungsstoffen ist ein Beschichtungsverfahren mit Hilfe von Ölen oder Fetten mit einem Siedepunkt von mindestens 80 °C in der JP-A-S58-110190 offenbart, und die Festlegung der Beschichtungsmaterialzusammensetzung ist in der JP-A-H1-298113 offenbart. Bei diesen Offenbarungen legt die zuerst genannte nur den Siedepunkt eines Beschichtungsmaterials als dessen charakteristisches Merkmal fest und offenbart nichts zur Durchlässigkeit für die Wellenlänge des zur Lochbildung verwendeten Laserlichts. Gemäß der experimentellen Forschungen im Rahmen der Erfindung besteht ein Problem darin, daß Krätzeerzeugung nicht unterdrückt werden kann, wenn Öl oder Fett mit großer Absorption verwendet wird, auch wenn sein Siedepunkt mindestens 80 °C beträgt. Die zuletzt genannte offenbart detailliert die Zusammensetzung, und ihr Grundkonzept ist, ein Beschichtungsmaterial festzulegen, das die Funktion der Erhöhung des Absorptionsvermögens für Laserlicht erfüllt, d. h. der Senkung der Durchlässigkeit für Laserlicht. Bei der Lochbildung auf einem Metallmaterial tritt ein Problem auf, daß die Abscheidungseigenschaft von Krätze eher verschlechtert wird, wenn die Laserlichtabsorption in einem Beschichtungsmaterial zu groß ist, weshalb man keine wirksame Technik zur Unterdrückung von Krätze erhält.
Die JP-A-08-281385 offenbart ein Herstellungsverfahren für Dünngußband aus austenitischem Edelstahl mit ausgezeichneter kaltgewalzter Oberflächenqualität sowie Gußband und of fenbart ferner schematisch ein Beispiel für die Oberfläche einer Kühltrommel, auf der Grübchen durch ein Abstrahlverfahren gebildet sind. Die US-A-5807444 offenbart ein Verfahren zum Stranggießen eines austenitischen Edelstahlbands direkt aus flüssigem Metall mit der vorbestimmten Zusammensetzung.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Technologie zu realisieren, die stabiles Gießen einer Dünnbramme über eine lange Zeit ermöglicht, indem die Erzeugung von Oberflächenrissen und ungleichmäßigem Glanz gleichzeitig unterdrückt wird, d. h. zwei Hauptfehlerarten in einem Blechprodukt, die als Probleme in herkömmlichen Technologien erläutert sind, und die Erfindung stellt eine Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen zur Erfüllung der Aufgabe sowie ein Verfahren zum Stranggießen mit Hilfe der Kühltrommel bereit.
Außerdem stellt die Erfindung eine Kühltrommel zur stabilen Herstellung einer Bramme ohne Brammenrisse, Spalten o. ä. und mit ausgezeichnetem Oberflächenaussehen bereit, indem nicht nur herkömmliche Grübchen bzw. Vertiefungen, sondern auch feinere Ungleichmäßigkeiten auf duplizierte Weise und/oder feine Buckel der Mantelfläche der Kühltrommel verliehen werden.
Bereitgestellt werden durch die Erfindung ferner eine Kühltrommel zur stabilen Herstellung einer Dünnbramme ohne hohe übertragene Buckel, Brammenrisse, Spalten o. ä. und mit ausgezeichnetem Oberflächenaussehen, indem ferner feine Ungleichmäßigkeiten und auch feine Buckel dadurch gebildet werden, daß Grießfragmente veranlaßt werden, sich in jedes gewöhnliche Grübchen einzufressen, wodurch Erstarrungsanfangspunkte feiner als gewöhnliche Grübchen bzw. Vertiefungen verteilt werden, sowie ein Verfahren zum Stranggießen mit Hilfe der Kühltrommel.
Weiterhin stellt die Erfindung eine Kühltrommel bereit, die stabile Herstellung einer Bramme ohne Brammenrisse, Spalten o. ä. und mit ausgezeichnetem Oberflächenaussehen ermög licht, indem Trapezabschnitte zwischen aneinandergrenzenden Grübchen bzw. Vertiefungen für die Grübchen verringert werden, die auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet werden.
Zudem besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Unterdrückung der Erzeugung von "Grübchenrissen" und in der Unterdrückung der Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeiten" sowie "Beizungleichmäßigkeitsrissen", und sie zielt auf die Lösung der Aufgabe unter dem Gesichtspunkt des Mantelflächenaufbaus und/oder der Mantelflächen-Materialqualität einer Kühltrommel ab, die das Erstarrungsverhalten von Stahlschmelze stark beeinflussen.
Überdies stellt die Erfindung ein Bearbeitungsverfahren mit Laserlicht und eine Bearbeitungsvorrichtung mit einem Laser für eine Kühltrommel bereit, die stabiles Gießen einer Dünnbramme über eine lange Zeit ermöglichen, indem die Erzeugung von "Oberflächenrissen" und "ungleichmäßigem Glanz", zwei Hauptfehlerarten in einem Blechprodukt, gleichzeitig unterdrückt wird.
Bereitgestellt werden durch die Erfindung zusätzlich ein Verfahren, das die Abscheidung von Krätze durch eine einfache Technik unterdrücken kann, ohne zusätzliche oder komplizierte Bearbeitung für das Verfahren zur Bildung von Löchern auf einem Metallmaterial mit Laser durchzuführen, sowie ein Verfahren, das die Unterdrückung von Krätze zuverlässig erreichen kann, indem die Kennwerte von Öl oder Fett für eine einfache Technik zum bisherigen Beschichten mit Öl oder Fett festgelegt werden.
Im Rahmen der Erfindung wurde somit ein Verfahren entwickelt, das hohe übertragene Buckel, Brammenrisse, Spalten u. ä. weitestgehend verringern kann, indem ferner feine Ungleichmäßigkeiten und feine Buckel jedem von herkömmlichen Grübchen bzw. Vertiefungen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel mit dem Gedanken verliehen werden, daß die Erzeugung von hohen übertragenen Buckeln und Rissen auf der Oberfläche einer Bramme durch Verwendung einer Kühltrommel mit darauf gebildeten Grübchen bzw. Vertiefungen mit Kontaktflächen verhindert werden kann, die kleiner als die Kontaktflächen der o. g. Grübchen sind, und daß bei Bildung einer größeren Anzahl von Ungleichmäßigkeiten als die o. g. Ungleichmäßigkeiten von Grübchen bzw. Vertiefungen die Erstarrung stabiler beginnen kann, da die Erstarrung von einer großen Anzahl von Konvexitäten aus beginnt und dadurch Risse verhindert werden können.
Beizungleichmäßigkeiten sind "Ungleichmäßigkeiten", die auf einer Brammenoberfläche nach Beizen auftreten, weil die Stahlschmelzenerstarrung in Abschnitten mit abgeschiedenem Schaum verzögert ist, wodurch sich die erstarrte Struktur des Abschnitts mit abgeschiedenem Schaum von der erstarrten Struktur um sie herum unterscheidet. Daher wird angenommen, daß das Erstarrungsverhalten von Stahlschmelze auf der Oberfläche einer Kühltrommel stark mit der Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeitsrissen" zusammenhängt.
Im Rahmen der Erfindung wurde das Erstarrungsverhalten einer Dünnbramme untersucht, auf der "Beizungleichmäßigkeitsrisse" gemäß 2 erzeugt wurden. Deutlich wurde, daß die "Beizungleichmäßigkeitsrisse" grundsätzlich an einer Stelle erzeugt werden, an der der Wärmewiderstand einer Grenzfläche zwischen einer Kühltrommel und Stahlschmelze durch den Zufluß und die Abscheidung von Schaum geändert wird, was eine Dickendifferenz einer gebildeten erstarrenden Schale zwischen einem Abschnitt mit abgeschiedenem Schaum und einem Abschnitt ohne ihn und insbesondere in einem Abschnitt bewirkt, in dem ein Dickenungleichheitsgrad der erstarrenden Schale 20 % übersteigt.
3 zeigt schematisch den Erzeugungsmechanismus. In einem Abschnitt, auf dem Schaum 7 abgeschieden ist, ändert sich der Wärmewiderstand in einer Grenzfläche zwischen einer Kühltrommel 1 und Stahlschmelze 15 so, daß die Stahlschmelzenerstarrung verzögert wird, weshalb die Dicke einer erstar renden Schale 8 dünner als die Dicke der erstarrenden Schale in anderen Abschnitten wird. Durch Multiplikatorwirkung des Schaums 7 mit einem Gasspalt 10, der zwischen dem Schaum 7 und der konkaven Fläche eines Grübchens 9 gebildet ist, wird "Dehnung" erzeugt und in einem Grenzteil (einem Abschnitt der erstarrenden Schale mit ungleicher Dicke) zwischen einem dickeren Abschnitt und einem dünneren Abschnitt der erstarrenden Schale akkumuliert. Übersteigt der Dickenungleichheitsgrad der erstarrenden Schale 20 %, tritt ein "Beizungleichmäßigkeitsriß" 11 im Grenzteil gemäß 3 auf.
Wie zuvor dargelegt, hängt das Vorhandensein des Gasspalts 10, der zwischen dem Schaum 7 und der konkaven Fläche des Grübchens 9 gebildet ist, auch mit der Erzeugung und Akkumulation von "Dehnung" zusammen, die durch den "Beizungleichmäßigkeitsriß" 11 verursacht ist, weshalb im Rahmen der Erfindung die Beziehung zwischen einer Änderung des Erstarrungsverhaltens (mit "Grübchentiefe" als Index zur Darstellung dieser Änderung) und dem Erzeugungszustand von "Grübchenrissen" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen" (mit "Grübchenlänge" als Index zur Darstellung des Erzeugungszustands) durch Ändern der "Tiefe" eines Grübchens untersucht wurde, um das Erstarrungsverhalten von Stahlschmelze zu ändern.
In 4 ist das Ergebnis dargestellt. Wird gemäß 4 die Tiefe (μm) von Grübchen flacher, kann die Erzeugung von "Grübchenrissen" verhindert werden, wogegen aber die Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeitsrissen" beschleunigt wird.
Wie zuvor erwähnt, wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß die Erzeugung oder Unterdrückung der Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeitsrissen" und von "Grübchenrissen" in einer Kompromißbeziehung angesichts der Beziehung mit der Tiefe von Grübchen stehen, die auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind.
5 zeigt schematisch den Erzeugungsmechanismus von "Grübchenrissen". Erstarrungskeime werden in einem Stahl schmelzenabschnitt erzeugt, der mit dem Rand eines Grübchens 9 (siehe "12" in der Zeichnung) in Kontakt steht, von dem aus die Erstarrung beginnt. Erstarrt eine Konvexität 13, die durch Stahlschmelze gebildet ist, die in die Konkavität des Grübchens 9 eindringt, ist die Erstarrung im grübchenweisen Vergleich ungleichmäßig, und diese Ungleichmäßigkeit bewirkt ungleichmäßige Akkumulation von Spannung/Dehnung auf grubchenweiser Grundlage. Wegen dieser ungleichmäßigen Spannung/Dehnung wird ein "Grübchenriß" 14 erzeugt.
Erstarrt die Konvexität 13 der Stahlschmelze, ist die Erstarrung eines Abschnitts, auf dem Schaum 7 abgeschieden ist, naturgemäß verzögert, da der Schaum als Wärmewiederstand wirkt. In diesem Fall wird die o. g. ungleichmäßige Spannung/Dehnung durch die verzögerte Erstarrung relaxiert bzw. abgebaut.
Das aus dem Ergebnis dieser Untersuchungen gewonnene Wissen läßt sich wie folgt zusammenfassen:

(a) Stahlschmelze kontaktiert den Rand eines Grübchens, während sie keinen Kontakt oder nur teilweisen Kontakt (keinen vollständigen Kontakt) mit dem Grübchenboden aufgrund eines vorhandenen Gasspalts herstellt.
(b) Den Grübchenrand kontaktierende Stahlschmelze erstarrt schneller als nicht den Rand kontaktierende Stahlschmelze.
(c) Ist ein Gasspalt zwischen Stahlschmelze und einem Grübchen vorhanden, wirkt der Gasspalt als Wärmewiderstand und verzögert die Keimbildung, was die Stahlschmelzenerstarrung verzögert.
(d) Die Stahlschmelzenerstarrung ist im grübchenweisen Vergleich ungleichmäßig, und ungleichmäßige Spannung/Dehnung wegen dieser Ungleichmäßigkeit wird auf grübchenweiser Grundlage akkumuliert. Dies ist die Ursache für "Grübchenrisse".
(e) Ist ein Gasspalt zwischen Stahlschmelze mit darauf abgeschiedenem Schaum und einem Grübchen vorhanden, wirken der Schaum und Gasspalt als Wärmewiederstand, um die Stahlschmelzenerstarrung weiter zu verzögern. Als Ergebnis kommt es zu einer Dickendifferenz zwischen einem Abschnitt einer erstarrenden Schale mit darauf abgeschiedenem Schaum und einem Abschnitt ohne Schaum, und ungleichmäßige Spannung/Dehnung wird in einem Dickengrenzteil akkumuliert. Dies ist die Ursache für "Beizungleichmäßigkeitsrisse".
(f) Ist die "Grübchentiefe" flacher, so ist die Eindringhöhe von Stahlschmelze in die Konkavität eines Grübchens (die Höhe einer Konvexität) niedriger, weshalb die grübchenweise Akkumulation ungleicher Spannung/Dehnung abgebaut ist, was die Erzeugung von "Grübchenrissen" unterdrückt, während die Akkumulation ungleichmäßiger Spannung/Dehnung infolge von Erstarrungsverzögerung aufgrund des Schaums und Gasspalts beschleunigt ist, wodurch "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrisse" häufig auftreten.
(g) Ist die "Grübchentiefe" tiefer, so ist die Eindringhöhe von Stahlschmelze in die Konkavität eines Grübchens (die Höhe einer Konvexität) höher, weshalb die grübchenweise Akkumulation ungleichmäßiger Spannung/Dehnung beschleunigt ist, wodurch "Grübchenrisse" häufig auftreten, während die Akkumulation ungleichmäßiger Spannung/Dehnung infolge von Erstarrungsverzögerung aufgrund des Schaums und Gasspalts abgebaut ist, wodurch die Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen" unterdrückt ist.

Da deutlich ist, daß sowohl "Beizungleichmäßigkeiten" als auch "Beizungleichmäßigkeitsrisse" eng mit dem "Erstarrungsverhalten von Stahlschmelze" zusammenhängen, entstand im Rahmen der Erfindung auf der Grundlage der gewonnenen Informationen der Gedanke, daß wenn ausreichende "Grübchentiefe" gewährleistet ist, um die Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen" zu unterdrücken, und wenn unter der Voraussetzung dieser "Grübchentiefe" die Oberfläche des Grübchens mit den folgenden Funktionen versehen ist:

(x) Verzögern der Erstarrung von Stahlschmelze, die die Grübchenränder kontaktiert, und
(y) Beschleunigen der Erstarrung von Stahlschmelze, die die Böden der Grübchen kontaktiert,

Anhand des zuvor beschriebenen Gedankens wurde im Rahmen der Erfindung auf jegliche Weise eine Oberflächenform untersucht, die die o. g. Funktionen (x) und (y) für Grübchen erfüllt, die auf der Mantelfläche einer Kühltrommel zu bilden sind. Als Ergebnis wurden folgende Erkenntnisse gewonnen:

(A) Wird "Rundheit" mit vorgeschriebener Form dem Rand jedes Grübchens verliehen oder werden "feine Löcher" mit vorgeschriebener Form auf dem Rand jedes Grübchens gebildet, kann die Erstarrung von Stahlschmelze verzögert werden, die die Grübchenränder kontaktiert.

Wird dem Rand jedes Grübchens "Rundheit" verliehen oder werden "feine Löcher" darauf gebildet, kontaktiert Stahlschmelze leicht die Böden von Grübchen unter statischem Druck der Stahlschmelze und der Anstellkraft einer Kühltrommel und erstarrt, wobei erzeugte Erstarrungskeime als Anfangspunkte dienen. Zusätzlich wurden die folgenden Erkenntnisse gewonnen:

(B) Werden "feine Buckel", "feine Löcher" oder "feine Ungleichmäßigkeiten" mit vorgeschriebener Form auf dem Boden jedes Grübchens gebildet, ist die Erzeugung von Erstarrungskeimen beschleunigt, und die Stahlschmelzenerstarrung schreitet schneller fort.

Aufgrund der gewonnenen Informationen kam im Rahmen der Erfindung der Gedanke zustande, daß wenn zunächst ausreichende "Grübchentiefe" gewährleistet ist, um Grübchenrisse zu unterdrücken, und wenn unter Vorraussetzung dieser "Grübchentiefe" die Oberfläche jedes Grübchens mit den folgenden Funktionen versehen ist:

(W) Verhindern der Bildung eines als Wärmewiderstand wirkenden Gasspalts,
(X) Verzögern der Erstarrung von Stahlschmelze, die den Rand jedes Grübchens kontaktiert, und
(Y) Beschleunigen der Erstarrung von Stahlschmelze, die den Boden jedes Grübchens kontaktiert,

Anhand dieses Gedankens wurden im Rahmen der Erfindung intensive Studien/Forschungen zu einer Oberfläche betrieben, die die o. g. Funktion (W) für Grübchen erfüllt, die auf der Mantelfläche einer Kühltrommel zu bilden sind. Als Ergebnis wurde folgende Erkenntnis gewonnen:

(C) Ist eine Substanz mit hoher Benetzbarkeit mit Schaum auf der Oberfläche einer Kühltrommel vorhanden, stellt der Schaum engen Kontakt mit der Oberfläche her, was der Bildung eines Gasspalts entgegenwirkt.

Gewöhnlich erhält die Oberfläche einer Kühltrommel eine Ni-Plattierung. Deutlich wurde, daß Ni-W-Legierung als Substanz mit hoher Schaumbenetzbarkeit geeignet ist.
Wird die Gasspaltbildung unterdrückt und dem Rand jedes Grübchens "Rundheit" verliehen und werden darauf "feine Löcher" gebildet, kontaktiert Stahlschmelze leicht die Böden der Grübchen unter der Anstellkraft und erstarrt, wobei erzeugte Erstarrungskeime als Anfangspunkte dienen. Zusätzlich wurde folgende Erkenntnis gewonnen:

(D) Werden "feine Buckel" vorab auf dem Boden eines Grübchens gebildet, ist die Erzeugung von Erstarrungskeimen beschleunigt, und die Stahlschmelzenerstarrung schreitet schneller voran.

Die Erfindung kam auf der Grundlage der o. g. Erkenntnisse und der Feststellung erwünschter Beziehungen zwischen der Form von Grübchen, der Form von "Rundheit" und "feinen Löchern", die auf dem Rand jedes Grübchens gebildet werden, und der Form "feiner Buckel" zustande, die auf dem Boden jedes Grübchens gebildet werden.
Die Aufgabe der Erfindung kann mit den in den Ansprüchen festgelegten Merkmalen gelöst werden.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Doppeltrommel-Stranggießmaschine,
2 eine Ansicht des Aussehens von "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen", die auf der Oberfläche einer stranggegossenen Dünnbramme erscheinen,
3 eine schematische Darstellung des Erzeugungsmechanismus der "Beizungleichmäßigkeitsrisse" gemäß 2,
4 ein Diagramm der Beziehung zwischen "Grübchentiefe" (Erstarrungsaussehen) und "Grübchenlänge" (Erzeugungszustand) von "Grübchenrissen" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen",
5 eine schematische Darstellung des Erzeugungsmechanismus der "Grübchenrisse",
6 eine schematische Darstellung des Aussehens, wobei Grübchen an den Rändern der Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel aneinandergrenzend gebildet sind. In (a) ist das Oberflächenaussehen der Grübchen gezeigt, und (b) zeigt das Querschnittaussehen der Grübchen,
7 eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Querschnittaussehen "feiner Buckel",
8 eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Querschnittaussehen "feiner Löcher",
9 eine flache und schematische Darstellung des Aussehens, wobei "feine Buckel" auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind,
10 eine schematische Darstellung des Schnitts des Aussehens, wobei "feine Buckel" auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind,
11 eine flache und schematische Darstellung des Aussehens, wobei "feine Löcher" auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind,
12 eine schematische Darstellung des Schnitts des Aussehens, wobei "feine Löcher" auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind,
13 eine Ansicht des Beobachtungsergebnisses (Fotografie) (mit 15-facher Vergrößerung) eines Abdrucks mit 45° Schräge durch ein Elektronenmikroskop, nachdem der Abdruck von den Grübchen auf der Mantelfläche einer herkömmlichen Kühltrommel genommen ist,
14 eine Ansicht des Beobachtungsergebnisses (Fotografie) (mit 50-facher Vergrößerung) eines Abdrucks mit 45° Schräge durch ein Elektronenmikroskop, nachdem der Abdruck von den Grübchen auf der Mantelfläche einer herkömmlichen Kühltrommel genommen ist,
15 eine Ansicht des Beobachtungsergebnisses (Fotografie) (mit 15-facher Vergrößerung) eines Abdrucks mit 45° Schräge durch ein Elektronenmikroskop, nachdem der Abdruck von den Grübchen auf der Mantelfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel genommen ist,
16 eine Ansicht des Beobachtungsergebnisses (Fotografie) (mit 50-facher Vergrößerung) eines Abdrucks mit 45° Schräge durch ein Elektronenmikroskop, nachdem der Abdruck von den Grübchen auf der Mantelfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel genommen ist,
17 eine Ansicht des Beobachtungsergebnisses (Fotografie) (mit 100-facher Vergrößerung) eines Abdrucks mit 45° Schräge mit einem Elektronenmikroskop, nachdem der Abdruck von den Grübchen auf der Mantelfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel genommen ist,
18 ein Diagramm eines Teils des Ergebnisses (Aussehensprozentsatz von Plateauabschnitten: 7,5 %) der Grübchenmessung auf der Mantelfläche einer herkömmlichen Kühltrommel mit einem zweidimensionalen Rauheitsmesser,
19 ein Diagramm eines Teils des Ergebnisses (Aussehensprozentsatz von Plateauabschnitten: 4,2 %) der Grübchenmessung auf der Mantelfläche einer herkömmlichen Kühltrommel mit einem zweidimensionalen Rauheitsmesser,
20 ein Diagramm eines Teils des Ergebnisses (Aussehensprozentsatz von Plateauabschnitten: 1,1 %) der Grübchenmessung auf der Mantelfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel mit einem zweidimensionalen Rauheitsmesser,
21 eine Darstellung des Aussehens der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel zum Stranggießen. In (a) ist eine Schnittansicht der Umgebung der Oberfläche in vergrößertem Zustand dargestellt, und (b) ist eine Draufsicht auf die Unebenheit der Oberfläche in Farbtiefendarstellung,
22 eine weitere Darstellung des Aussehens der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Kühltrommel zum Stranggießen,
23 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, durch die das erfindungsgemäße Stranggießverfahren durchgeführt wird,
24 die Konfiguration einer Vorrichtung zur Bildung von Grübchen einer erfindungsgemäßen Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen,
25 eine schematische Darstellung eines Drehzerhackers, der eine der Komponenten eines gütegeschalteten CO₂-Lasers ist, der für eine Vorrichtung zur Bildung von Grübchen einer erfindungsgemäßen Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen zum Einsatz kommt,
26 ein Diagramm eines Beispiels für die Schwingungswellenform eines gütegeschalteten CO₂-Lasers,
27 die experimentellen Ergebnisse der Bildung von Löchern mit einem gütegeschalteten CO₂-Laser unter den Bedingungen der Kombinationen verschiedener Arten von Impulsenergie und Gesamtimpulsbreite. In (a) ist ein Diagramm der Beziehung zwischen Gesamtimpulsbreite und Lochtiefe dargestellt, und (b) ist ein Diagramm der Beziehung zwischen Gesamtimpulsbreite und Lochdurchmesser der Oberfläche,
28 ein Diagramm der Beziehung zwischen Impulsenergie und Lochtiefe für die Daten, die unter der Bedingung der Gesamtimpulsbreite von 30 μs aus den Daten in 27 erhalten werden,
29 eine Ansicht eines Oberflächenaussehens, das als Ergebnis der Anwendung eines Verfahrens zur Bildung von Grübchen einer Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen gemäß der Erfindung erhalten wird,
30 eine Darstellung der Bearbeitungserscheinung in einem Verfahren zur Bildung von Löchern auf einem Metallmaterial mit Laser gemäß der Erfindung,
31 die Meßergebnisse des Infrarotdurchlaßvermögens eines in erfindungsgemäßen Beispielen verwendeten Mineralschmiermittels. In (a) ist ein Diagramm des Ergebnisses gezeigt, wenn das Schmiermittel 15 μm dick ist, und (b) zeigt die gleiche Situation, wenn das Schmiermittel 50 μm dick ist,
32 ein Diagramm der Beziehung zwischen Schmiermittel-Beschichtungsdicke und Lichtdurchlässigkeit eines in den erfindungsgemäßen Beispielen verwendeten Mineralschmiermittels bei einer Wellenlänge von 10,59 μm,
33 das Aussehen der Oberflächen, auf denen die Lochbildung Anwendung fand, als erfindungsgemäße Beispiele. In (a) ist das Ergebnis ohne Beschichtung gemäß einem herkömmlichen Verfahren dargestellt, (b) zeigt das Beschichtungsergebnis mit dem Beschichtungsmaterial gemäß 31 mit 50 μm Dicke unter den Bedingungen gemäß der Erfindung, und (c) zeigt das Beschichtungsergebnis mit dem Beschichtungsmaterial gemäß 31 mit 200 μm Dicke als von der Erfindung abweichende Bedingung.
Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
Das grundlegende technologische Prinzip dieser Erfindung besteht in der Bildung feiner Buckel, feiner Löcher oder feiner Ungleichmäßigkeiten auf den Rändern von Grübchen bzw. Vertiefungen und/oder auf den Oberflächen der Grübchen bzw. Vertiefungen für eine Kühltrommel, wobei Grübchen mit vorgeschriebener Form an den Grübchenrändern auf der Mantelfläche der Kühltrommel aneinandergrenzend gebildet werden.
Gemäß den o. g. Erkenntnissen wird eine Funktion zum Verzögern der Stahlschmelzenerstarrung bereitgestellt, indem feine Buckel oder feine Löcher auf den Grübchenrändern gebildet werden, und es wird eine Funktion zum Beschleunigen der Stahlschmelzenerstarrung bereitgestellt, indem feine Buckel, feine Löcher oder feine Ungleichmäßigkeiten auf den Oberflächen der Grübchen gebildet werden.
6 ist eine schematische Darstellung des Aussehens, wobei Grübchen 16 aneinandergrenzend an den Rändern 17 der Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind. 6(a) ist eine schematische Darstellung der Oberflächenform der Grübchen; durchgezogene Linien in 6(a) zeigen die Grübchenränder. Ein Querschnitt der Oberflächenform ist in 6(b) schematisch dargestellt.
Gemäß 6(b) sind die Grübchenränder im gebildeten Zustand scharf. Bei Bildung einer großen Anzahl feiner Buckel auf den Rändern werden die feinen Buckel so gebildet, daß sie an den schmalen scharf geformten Rändern kontinuierlich miteinander verbunden sind, weshalb den Grübchenrändern "Rundheit" verliehen ist.
7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Querschnittform "feiner Buckel". Die "feinen Buckel" gemäß 7 sind so gebildet, daß sie auf den Grübchenrändern kontinuierlich miteinander verbunden sind, wodurch den Grübchenrändern "Rundheit" verliehen ist.
Diese Grübchenränder mit "Rundheit" wirken so, daß sie die Erzeugung von Erstarrungskeimen in Stahlschmelze verzögern, die die Ränder kontaktiert, wodurch der Erstarrungsfortschritt der Stahlschmelze verzögert wird. Die zuvor beschriebenen Grübchenränder mit "Rundheit" wirken so, daß sie das Eindringen von Stahlschmelze in die Böden der Grübchen beschleunigen. Als Ergebnis kontaktiert die Stahlschmelze leicht die Böden der Grübchen unter statischem Druck der Stahlschmelze und der Anstellkraft der Kühltrommel.
Bei Bildung "feiner Löcher" auf den scharfen Grübchenrändern verschwinden die scharfen Formen, und langsam abkühlende Teile werden gebildet, die Gas halten. Somit wirken die Grübchenränder mit den "feinen Löchern" so, daß sie die Erzeugung von Erstarrungskeimen in Stahlschmelze verzögern, die die Ränder kontaktiert, und verzögern somit den Erstarrungsfortschritt der Stahlschmelze.
8 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Querschnittform der "feinen Löcher". Durch Bildung der "feinen Löcher" gemäß 8 auf den Grübchenrändern verschwinden die scharfen Formen der Ränder.
Das Vorhandensein der "feinen Löcher" auf den Grübchenrändern beschleunigt das Eindringen von Stahlschmelze in die Böden der Grübchen, weshalb die Stahlschmelze die Böden der Grübchen unter statischem Druck der Stahlschmelze und der Anstellkraft der Kühltrommel leicht kontaktiert.
Bei Bildung "feiner Ungleichmäßigkeiten" auf den Grübchenrändern sind sowohl die Funktion der "Rundheit" als auch die Funktion der "feinen Löcher" gemeinsam vorgesehen.
Weiterhin wirken die auf der Bodenfläche von Grübchen gebildeten "feinen Buckel", feinen Löcher" oder "feinen Ungleichmäßigkeiten" so, daß sie die Erzeugung von Erstarrungskeimen in Stahlschmelze beschleunigen, die die Oberflächen kontaktiert, was die Stahlschmelzenerstarrung beschleunigt.
9 und 10 sind schematische Darstellungen des Aussehens, wobei "feine Buckel" 18 auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind, und 11 und 12 sind schematische Darstellungen des Aussehens, wobei "feine Löcher" 19 auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind.
Wie zuvor erwähnt, gewährleistet eine erfindungsgemäße Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen (im folgenden "Kühltrommel der Erfindung" genannt) ausreichende "Grübchentiefe, um die Erzeugung von "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen" zu unterdrücken, und hat zudem die Funktionen der Verzögerung der Stahlschmelzenerstarrung an den Grübchenrändern, während das Eindringen von Stahlschmelze in die Böden der Grübchen beschleunigt wird, und der Beschleunigung der Erstarrung der Stahlschmelze, die in die Bodenflächen der Grübchen eindringt und die Oberflächen darauf kontaktiert.
Somit ist bei einer Kühltrommel der Erfindung das "Erstarrungsverhalten" auf der Mantelfläche der Kühltrommel ausgeglichen, weshalb ungleichmäßige Spannung/Dehnung (die "Grübchenrisse" verursacht), die auf grübchenweiser Grundlage erzeugt und akkumuliert wird, verringert ist.
Auch wenn bei einer Kühltrommel der Erfindung Schaum zwischen der Kühltrommel und Stahlschmelze eingefangen wird, was die Erstarrung von Stahlschmelzenabschnitten mit darauf abgeschiedenem Schaum zu verzögert, und eine gebildete erstarrende Schale an den Abschnitten mit darauf abgeschiedenem Schaum dünner wird, ist der Dickenungleichheitsgrad der erstarrenden Schale auf höchstens 20 % begrenzt, weshalb "Dehnung" bzw. "Spannung" (die "Beizungleichmäßigkeitsrisse" verursacht), die in ungleich dicken Abschnitten der erstarrenden Schale erzeugt und akkumuliert wird, reduziert ist.
Bei einer Kühltrommel der Erfindung ist bevorzugt, daß Grübchen mit 40 bis 200 μm mittlere Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser aneinandergrenzend an den Grübchenrändern auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet sind (siehe 6).
Liegt die mittlere Grübchentiefe unter 40 μm, kann kein makroskopischer Abbaueffekt der Spannung/Dehnung erhalten werden, weshalb ihre Untergrenze auf 40 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits die mittlere Grübchentiefe 200 μm, dringt Stahlschmelze in die Böden der Grübchen unzureichend ein, weshalb ihre Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
Bevorzugt ist, daß die Größe der Grübchen 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser beträgt. Liegt dieser Durchmesser unter 0,5 mm, wird das Eindringen von Stahlschmelze in die Böden der Grübchen unzureichend, weshalb ihre Untergrenze auf 0,5 mm festgelegt ist. Liegt dagegen der Äquivalenzdurchmesser über 3 mm, wird die Akkumulation von Spannung/Dehnung auf grübchenweiser Grundlage groß, wodurch Grübchenrisse leicht erzeugt werden, weshalb ihre Obergrenze auf 3 mm festgelegt ist.
Außerdem ist bevorzugt, daß "feine Buckel", "feine Löcher" oder "feine Ungleichmäßigkeiten" mit jeweils einer erforderlichen Form auf der Oberfläche der Grübchen mit der o. g. Form gebildet werden. Im folgenden werden die für sie erforderlichen Formen erläutert.
(a) Feine Buckel
Feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe und 5 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser werden auf den Oberflächen von Grübchen mit der o. g. Form gebildet.
Liegt die Höhe unter 1 μm, können die Buckel keinen ausreichenden Kontakt mit Stahlschmelze herstellen, was die Erzeugung von Erstarrungskeimen hemmt, weshalb ihre Untergrenze auf 1 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits die Höhe 50 μm, ist die Stahlschmelzenerstarrung an den Böden der Buckel verzögert, was Ungleichheit einer erstarrenden Schale in den Grübchen bewirkt, weshalb ihre Obergrenze auf 50 μm festgelegt ist.
Liegt der Äquivalenzdurchmesser unter 5 μm, wird die Abkühlung der Buckel unzureichend, was die Erzeugung von Erstarrungskeimen behindert, weshalb seine Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist. Liegt dagegen der Äquivalenzdurchmesser über 200 μm, werden Stahlschmelzenabschnitte erzeugt, die die Buckel unzureichend kontaktieren, was die Erzeugung von Erstarrungskeimen ungleichmäßig macht, weshalb seine Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
(b) Feine Löcher
Feine Löcher mit mindestens 5 μm Tiefe und 5 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser werden auf den Oberflächen von Grübchen mit der o. g. Form gebildet.
Liegt die Tiefe unter 5 μm, wird die Erzeugung von Luftspalten an Abschnitten der feinen Löcher unzureichend, und die Erzeugung von Erstarrungskeimen auf Grübchenoberflächen mit Ausnahme der Abschnitte der feinen Löcher kann nicht zuverlässig erreicht werden, weshalb ihre Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist.
Liegt der Äquivalenzdurchmesser unter 5 μm, kann kein ausreichender Abkühlungsentspannungseffekt an den Abschnitten der feinen Löcher ausgeübt werden, und die Erzeugung von Erstarrungskeimen kann nicht auf die Grübchenoberflächen mit Ausnahme der Abschnitte der feinen Löcher begrenzt werden, weshalb seine Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 200 μm, dringt Stahlschmelze auch in die Abschnitte der feinen Löcher ein, die darin eingedrungene Stahlschmelze erstarrt, um eine erstarrende Schale zu binden, wodurch sich Dehnung konzentriert und die Erzeugung von Rissen beschleunigt ist, weshalb seine Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
(c) Feine Ungleichmäßigkeiten
Feine Ungleichmäßigkeiten mit 1 bis 50 μm mittlere Tiefe und 10 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser werden auf den Oberflächen von Grübchen mit der o. g. Form gebildet.
Liegt die mittlere Tiefe unter 1 μm, werden keine Erstarrungskeime an den Ungleichmäßigkeitsabschnitten erzeugt, weshalb ihre Untergrenze auf 1 μm festgelegt ist. Übersteigt dagegen die mittlere Tiefe 50 μm, ist die Erstarrung an den Bodenabschnitten der Ungleichmäßigkeiten verzögert, was Ungleichheit der erstarrenden Schale in den Grübchen verursacht, weshalb ihre Obergrenze auf 50 μm festgelegt ist.
Liegt der Äquivalenzdurchmesser unter 10 μm, werden keine Erstarrungskeime an den Ungleichmäßigkeitsabschnitten erzeugt, weshalb seine Untergrenze auf 10 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 200 μm, stellen einige Stahlschmelzenabschnitte keinen ausreichenden Kontakt mit den Ungleichmäßigkeitsabschnitten her, was Ungleichheit bei der Erzeugung von Erstarrungskeimen bewirkt, weshalb seine Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
Ferner ist bei der Kühltrommel der Erfindung bevorzugt, feine Buckel mit erforderlicher Form benachbart zueinander auf den Rändern von Grübchen zu bilden, um den Rändern "Rundheit" zu verleihen, oder "feine Löcher" mit erforderlicher Form auf den Rändern zu bilden, wobei die Grübchen "40 bis 200 μm mittlere Tiefe und 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser" haben und aneinandergrenzend bzw. benachbart an den Grübchenrändern auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet sind.
Die für sie erforderlichen Formen werden im folgenden erläutert.
(d) Feine Buckel
Feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe und 30 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser werden benachbart zueinander auf den Rändern von Grübchen mit der o. g. Form gebildet.
Liegt die Höhe unter 1 μm, kann die Wirkung auf die Erzeugungsverzögerung von Erstarrungskeimen an den Grübchenrändern nicht erhalten werden, weshalb ihre Untergrenze auf 1 μm festgelegt ist. Liegt dagegen die Höhe über 50 μm, wird das Eindringen von Stahlschmelze in die Böden der Grübchen unzureichend, weshalb ihre Obergrenze auf 50 μm festgelegt ist.
Liegt der Äquivalenzdurchmesser unter 30 μm, kann die Wirkung auf die Erzeugungsverzögerung von Erstarrungskeimen an den Grübchenrändern nicht erhalten werden, weshalb seine Untergrenze auf 30 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 200 μm, kann der Abbaueffekt auf die Spannung/Dehnung nicht erhalten werden, weshalb seine Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
(e) Feine Löcher
Feine Löcher mit mindestens 5 μm Tiefe und 5 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser werden auf den Rändern von Grübchen mit der o. g. Form gebildet.
Liegt die Tiefe unter 5 μm, wird die Bildung von Luftspalten an den Abschnitten der feinen Löcher unzureichend, und die Wirkung auf die Erzeugungsverzögerung von Erstarrungskeimen kann nicht erhalten werden, weshalb ihre Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist.
Liegt der Äquivalenzdurchmesser unter 5 μm, werden Erstarrungskeime in der Nähe der Ränder mit Ausnahme der Abschnitte der feinen Löcher erzeugt, und die Wirkung auf die Beschleunigung des Eindringens von Stahlschmelze in die Bodenabschnitte der Grübchen kann nicht erhalten werden, weshalb seine Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist. Liegt dagegen der Äquivalenzdurchmesser über 200 μm, ist die scheinbare Höhe der Grübchenränder verringert, und der Abbaueffekt auf die Spannung/Dehnung kann nicht erhalten werden, weshalb seine Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
In der Erfindung kann der Mantelflächenaufbau einer Kühltrommel so ausgebildet sein, daß die "feinen Buckel", "feinen Löcher" und "feinen Ungleichmäßigkeiten" von (a) bis (e) der vorstehenden Darstellung gemäß der Stahlart, einer gewünschten Blechdicke und der Qualität geeignet kombiniert sind. Eine Kühltrommel der Erfindung kann sowohl zum Einzeltrommel-Stranggießen als auch zum Doppeltrommel-Stranggießen zum Einsatz kommen.
Im folgenden wird eine Dünnbramme erläutert, die durch Einzeltrommel-Stranggießen oder Doppeltrommel-Stranggießen mit Hilfe einer Kühltrommel der Erfindung stranggegossen wird.
Eine Dünnbramme der Erfindung wird grundsätzlich so hergestellt, daß Stahlschmelze beginnt, von den Ausgangspunkten von Erstarrungskeimen aus zu erstarren, die in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den Grübchenrändern auf der Mantelfläche einer Kühltrommel erzeugt werden, und erstarrt dann von den Ausgangspunkten von Erstarrungskeimen aus, die in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den feinen Buckeln, feinen Löchern oder feinen Ungleichmäßigkeiten auf den Oberflächen der o. g. Grübchen erzeugt werden.
Beträgt der Äquivalenzdurchmesser der Grübchen auf der Mantelfläche der Kühltrommel 0,5 bis 3 mm, werden die Ausgangspunkte von Erstarrungskeimen in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den Grübchenrändern entlang den Rändern erzeugt, d. h. in Ringform mit 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser.
Bevorzugt ist, daß die Ausgangspunkte von Erstarrungskeimen, die in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit "feinen Buckeln", "feinen Löchern" oder "feinen Ungleichmäßigkeiten" auf den Oberflächen der Grübchen erzeugt werden, in Abständen von höchstens 250 μm erzeugt werden.
Anders gesagt ist bevorzugt, daß "feine Buckel", "feine Löcher" oder "feine Ungleichmäßigkeiten" mit höchstens 200 μm Äquivalenzdurchmesser in Abständen von höchstens 250 μm auf den Oberflächen der o. g. Grübchen erzeugt werden, um die Erzeugung der Ausgangspunkte der o. g. Erstarrungskeime zu beschleunigen.
Bei einer Dünnbramme der Erfindung geschieht es mitunter, daß "netzartig verbundene Vertiefungen" auf ihrer Oberfläche gebildet werden und zusammen damit "feine Vertiefungen" und/oder "feine Buckel" in jedem von Bereichen gebildet werden, die durch die "netzartig verbundenen Vertiefungen" abgetrennt sind, was dadurch verursacht wird, daß Stahlschmelze in Kontakt mit den "Rändern" und "Bodenflächen" von Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel erstarrt.
Die "feinen Vertiefungen" und/oder "feinen Buckel", die zuvor beschrieben wurden und auf der Oberfläche der Dünnbramme gebildet werden, entsprechen "feinen Löchern" oder "feinen Ungleichmäßigkeiten" in dem Fall, daß sie auf den Rändern von Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel der Erfindung gebildet werden.
Beträgt der Äquivalenzdurchmesser der Grübchen auf der Mantelfläche der Kühltrommel der Erfindung 0,5 bis 3 mm, so ist jeder der Bereiche, die durch die "netzartig verbundenen Vertiefungen" abgetrennt sind, ein Bereich mit 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser in Entsprechung zum Äquivalenzdurchmesser der Grübchen.
In jedem der Bereiche, die durch die o. g. netzartig verbundenen Vertiefungen abgetrennt sind, werden "feine Vertiefungen" und/oder "feine Buckel" durch Kontakt mit den feinen Buckeln, feinen Löchern oder feinen Ungleichmäßigkeiten auf den Oberflächen der Grübchen auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet. Bevorzugt ist, daß diese "feinen Vertiefungen" und/oder "feinen Buckel" in Abständen von höchstens 250 μm vorhanden sind.
Am stärksten bevorzugt wird eine Dünnbramme der Erfindung so hergestellt, daß Stahlschmelze beginnt, von den Ausgangspunkten von Erstarrungskeimen aus zu erstarren, die entlang den netzartig verbundenen Vertiefungen erzeugt werden, die auf Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den Grübchenrändern auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet werden, während die Form der netzartig verbundenen Vertiefungen beibehalten bleibt, und dann von den Ausgangspunkten von Erstarrungskeimen aus erstarrt, die in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den "feinen Buckeln", "feinen Löchern" oder "feinen Ungleichmäßigkeiten" auf den Oberflächen der zuvor beschriebenen Grübchen erzeugt sind.
Ferner ist bei einer zuvor beschriebenen Dünnbramme vorzugsweise jeder der Bereiche, die durch die netzartig verbundenen Vertiefungen abgetrennt sind, ein Bereich mit 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser, und/oder die Ausgangspunkte von Erstarrungskeimen, die in Stahlschmelzenabschnitten in Kontakt mit den o. g. feinen Buckeln, feinen Löchern oder feinen Ungleichmäßigkeiten erzeugt werden, werden in Abständen von höchstens 250 μm erzeugt.
Im folgenden werden Beispiele für die Erfindung erläutert. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die Mantelflächenaufbauten von Kühltrommeln und die Stranggießbedingungen, die in den Beispielen verwendet werden, und auf die Formen/Aufbauten von Dünnbrammen begrenzt, die durch die Mantelflächenaufbauten und unter den Stranggießbedingungen erhalten werden.
Beispiel 1
Edelstähle SUS304 wurden zu bandförmigen Dünnbrammen mit 3 mm Dicke durch eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine gegossen, wonach die Brammen kaltgewalzt wurden, um Blechprodukte mit 0,5 mm Dicke herzustellen. Zum Gießen der Edelstähle zu den o. g. bandförmigen Dünnbrammen wurde die Mantelfläche einer Kühltrommel mit 1330 mm Breite und 1200 mm Durchmesser unter den Bedingungen gemäß Tabelle 1 bearbeitet. Die "Grübchen" in Tabelle 1 wurden durch Abstrahlen gebildet.
Die Oberflächenqualität der abschließend erhaltenen Blechprodukte ist in den Tabellen 1, 2 (Fortsetzung von Tabelle 1) und 3 (Fortsetzung von Tabelle 2) dargestellt.
Risse und ungleichmäßiger Glanz wurden durch Sichtbeobachtung bewertet, nachdem die Dünnbrammen kaltgewalzt, gebeizt und geglüht wurden. Aufbauten der Brammen wurden durch mikroskopische Beobachtung beurteilt, nachdem ihre Oberflächen poliert und geätzt wurden. Rauhigkeit ihrer Oberflächen wurde mit einem dreidimensionalen Rauheitsmesser gemessen.
Um Oberflächenrisse einer Dünnbramme zu verhindern, ist es notwendig, eine erstarrende Schale durch Bilden eines Gasspalts zwischen einer Kühltrommel und der erstarrenden Schale langsam abzukühlen, um zu bewirken, daß die Erstarrung von den Umfangsabschnitten übertragener Buckel aus beginnt, indem die durch Grübchen übertragenen Buckel auf der Oberfläche der Bramme gebildet werden, und die Erstarrung in Breitenrichtung zu vergleichmäßigen. Wird weiterhin die Dünnbramme nach ihrem Gießen sofort auf der Fertigungsstraße gewalzt, bilden sich eingewalzte Zunderfehler in der gewalzten Dünnbramme, und die Fehler verbleiben im Blechprodukt nach dessen Kaltwalzen.
Die eingewalzten Zunderfehler werden bevorzugt in Abschnitten mit höheren übertragenen Buckeln unter den Abschnitten übertragener Buckel erzeugt, d. h. in Abschnitten, die tieferen Grübchen unter den auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildeten Grübchen entsprechen. Wird die Dünnbramme nach ihrem Gießen nicht sofort auf der Fertigungsstraße gewalzt, kommen keine eingewalzten Zunderfehler zustande, aber die übertragenen Buckel verschwinden nicht, und ihre Spuren verbleiben auch nach ihrem Kaltwalzen.
Auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildete Grübchen verschleißen durch ausgedehntes Gießen, was eine kürzere Standzeit der Kühltrommel verursacht. Festgestellt wurde, daß zur Unterdrückung der eingewalzten Zunderfehler, die durch die übertragenen Buckel verursacht werden, und der kürzeren Standzeit, die durch den Grübchenverschleiß verursacht wird, Grübchen mit kleiner Differenz zwischen maximaler Tiefe und mittlerer Tiefe wirksam waren, und deutlich wurde, daß der Bereich der Grübchentiefenverteilung kleiner sein konnte, wenn der Bereich (maximaler Durchmesser – minimaler Durchmesser) der Korndurchmesserverteilung des Abstrahlmittels kleiner war.
Beim Abstrahlen wurde Abstrahlmittel verwendet, das den Ausdruck "maximaler Durchmesser ≤ mittlerer Durchmesser + 0,30 mm" erfüllte, und um eine gewünschte mittlere Tiefe bei der Grübchentiefenverteilung zu erhalten, wurde der mittlere Durchmesser des verwendeten Abstrahlmittels erhöht, oder der Gebläsedruck beim Abstrahlen wurde gesteigert, wenn die Härte der Mantelfläche einer Kühltrommel hoch war.
Allerdings wurden noch feine Oberflächenrisse auf der Oberfläche einer Bramme erzeugt, die mit Hilfe einer Kühltrommel mit darauf gebildeten Grübchen auf der Grundlage der o. g. Fakten gegossen wurde. Deshalb wurden im Rahmen der Erfindung die dann verfügbaren Grübchen näher beobachtet. Das Ergebnis ist in 13 und 14 gezeigt. 13 und 14 zeigen die Rauheit der Oberfläche, die durch Bildung von Grübchen mit 2,1 mm mittlerer Durchmesser und 130 μm mittlere Tiefe auf der Mantelfläche einer Kühltrommel mit Hilfe von herkömmlichem Abstrahlen erhalten wurde, was das gebräuchlichste Verfahren ist, wobei ein Abdruck der Grübchen auf der Mantelfläche der Kühltrommel genommen und dann der Abdruck in einem Winkel von 45° bei 15-facher Vergrößerung (13) und 50-facher Vergrößerung (14) mit einem Elektronenmikroskop schräg betrachtet (fotografiert) wurde.
In 13 und 14 ist die Rauheit der Grübchen deutlich, der Durchmesser der Grübchen erreicht 4000 μm, und ihre Tiefe übersteigt 100 μm. Da sie sowohl einen großen Durchmesser als auch eine große Tiefe haben, sind bei solchen Grübchen schnell abkühlende Abschnitte und langsam abkühlende Abschnitte in gemischtem Zustand vorhanden, wenn eine erstarrende Schale gebildet wird. Natürlich tritt dadurch eine übermäßig langsame Abkühlungserscheinung in der Konkavität von Grübchen auf, die auf der Mantelfläche einer Kühltrommel gebildet sind, und andererseits tritt dadurch eine schnelle Abkühlungserscheinung an ihrer Konvexität auf.
Da ferner bei einer Erstarrungserscheinung beim Gießen die Erstarrung von Abschnitten in Kontakt mit Grübchen aus beginnt, wird die Differenz zwischen schneller Abkühlung und langsamer Abkühlung an Abschnitten übermäßig groß, an denen der Durchmesser oder die Tiefe der Grübchen groß ist, weshalb in der Tendenz feine Risse auf grübchenweiser Basis leicht erzeugt werden.
Im Rahmen der Erfindung wurden feine Ungleichmäßigkeiten mit 10 bis 50 μm mittlerer Durchmesser und 1 bis 50 μm mittlere Tiefe sowie feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe gebildet, die durch das Eindringen von Aluminiumoxidgrießfragmenten auf der Mantelfläche einer Kühltrommel erzeugt wurden, indem Grübchen mit 1,0 bis 4,0 mm mittlerer Durchmesser und 40 bis 170 μm mittlere Tiefe auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet wurden und indem dann sehr feiner Aluminiumoxidgrieß mit einem mittleren Durchmesser im zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich auf die Grübchen gespritzt wurde.
In diesem Fall kollidiert ein Teil des Aluminiumoxidgrießes mit der Mantelfläche der Trommel und bildet Grübchen, und ein Teil wird im Kollisionsmoment zu Fragmenten zerbrochen, die in der Mantelfläche der Kühltrommel stecken bleiben und als Fragmente verbleiben, die in die Mantelfläche der Trommel eingedrungen sind, um spitzwinklige oder stumpfwinklige feine Buckel zu bilden. Somit werden feine Ungleichmäßigkeiten und feine Buckel in den herkömmlichen Grübchen mit großen Durchmessern und großen Tiefen zusätzlich gebildet. Die feinen Ungleichmäßigkeiten haben einen mittleren Durchmesser von 10 bis 50 μm und eine mittlere Tiefe von 1 bis 50 μm, und die feinen Buckel sind 1 bis 50 μm hoch.
15, 16 und 17 zeigen die Beobachtungsergebnisse (Oberflächenunebenheit), bei der ein Abdruck von den so auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildeten Grübchen genommen wird, wonach der Abdruck in einem Winkel von 45° mit 15-facher (15), 50-facher (16) und 100-facher Vergrößerung (17) mit einem Elektronenmikroskop schräg beobachtet (fotografiert) wird. Der Zustand der in den Grübchen ge bildeten feinen Ungleichmäßigkeiten ist aus 15 (15-fach) und 16 (50-fach) ersichtlich.
In 17 (100-fach) ist ein Abschnitt zu sehen, in den ein Aluminiumgrießsegment eindringt, was mit einem Pfeil bezeichnet ist. Da bei solchen Grübchen die Erstarrung nicht nur von den Grübchen aus beginnt, sondern auch von den Konvexitäten der feinen Ungleichmäßigkeiten und von den feinen Buckeln aus, sind die Verteilungen schnell abkühlender Abschnitte und langsam abkühlender Abschnitte schmaler, weshalb die Abkühlung beim Bilden einer erstarrenden Schale ausgeglichener sein kann.
In der Erfindung wird Aluminiumoxidgrieß im zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich verwendet, um feine Ungleichmäßigkeiten mit der o. g. Größe zu bilden. Liegt die Größe des Aluminiumoxidgrießes unter dem zweistelligen Mikrometerbereich, werden die feinen Ungleichmäßigkeiten kaum gebildet, und feine Buckel bildende Grießfragmente werden zu klein, um die buckelbildende Wirkung zu erhalten. Liegt dagegen die Größe über dem dreistelligen Mikrometerbereich, übersteigt sie die Größe (40 bis 200 μm mittlere Tiefe) der zuvor gebildeten Grübchen, und Grießfragmente werden übermäßig groß. Deshalb ist die Größe von verwendetem Aluminiumoxidgrieß auf den zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich festgelegt. Vorzugsweise hat der Aluminiumoxidgrieß eine Größe von etwa 50 bis 100 μm.
Die Größe von Grübchen, die durch ein gewöhnliches Abstrahlverfahren, Fotoätzverfahren, Lasermaterialbearbeitung o. ä. gebildet sind, reicht für die Größe von Grübchen aus, die erfindungsgemäß zuerst gebildet werden, und bevorzugt ist, daß die Größe 1,0 bis 4,0 mm mittlerer Durchmesser und 40 bis 200 μm mittlere Tiefe hat. Ferner ist bevorzugt, daß die Größe feiner Ungleichmäßigkeiten, die ferner durch Spritzen von Aluminiumoxidgrieß im zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich auf den Oberflächen der in einer solchen Größe gebildeten Grübchen gebildet werden, 10 bis 50 μm mittlerer Durchmesser und 1 bis 50 μm mittlere Tiefe hat, und weiterhin ist die Größe feiner Ungleichmäßigkeiten gleich oder kleiner als die mittlere Tiefe gewöhnlicher Grübchen.
Erfindungsgemäß gebildete feine Buckel sind 1 bis 50 μm hoch. Obwohl zur Bildung feiner Ungleichmäßigkeiten Aluminiumoxidgrieß verwendet wird, ist auch ein Plattierungsverfahren mit Hilfe einer Lösung, die Ni, Co, Co-Ni-Legierung, Co-W-Legierung und/oder Co-Ni-W-Legierung aufweist, oder ein Flammspritzverfahren anwendbar.
Wie zuvor erwähnt, sind erfindungsgemäß die Erstarrungsausgangspunkte von Stahlschmelze feiner verteilt als im Fall gewöhnlicher Grübchen, indem ferner feine Ungleichmäßigkeiten oder feine Buckel erzeugt sind, die durch Eindringen feiner Aluminiumoxidgrießfragmente in die gewöhnlichen Grübchen gebildet sind, die durch ein gewöhnliches Verfahren hergestellt werden, wodurch die Erzeugung feiner Risse auf einer Bramme bei ihrer Abkühlung zuverlässig verhindert werden kann.
Beispiel 2
Im folgenden werden Beispiele erläutert. In der Erfindung erfolgte das Gießen mit Hilfe der o. g. Kühltrommeln in einer Atmosphäre aus einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze löslich ist, oder der Mischung aus einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze löslich ist, und einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze unlöslich ist, und die Grübchen der erfindungsgemäßen Kühltrommeln wurden auf die Gußbramme übertragen.
Gemäß Tabelle 4 wurden Grübchen mit 1,5 bis 3,0 mm mittlerer Durchmesser und 30 bis 250 μm mittlere Tiefe als Grundgrübchen auf der Mantelfläche einer aus Kupfer hergestellten Kühltrommel mit 1000 mm Durchmesser durch ein herkömmliches Abstrahlverfahren hergestellt. Die Vergleichsbeispiele waren die Fälle der Kühltrommeln, bei denen: die Grundgrübchen durch ein Abstrahlverfahren gebildet waren und unverändert angewendet wurden; die Tiefe der Grundgrübchen übermäßig klein oder groß war; oder der Durchmesser oder die Tiefe feiner Ungleichmäßigkeiten, auch wenn sie gebildet waren, oder die Höhe feiner Buckel außerhalb des durch die Erfindung festgelegten Bereichs lag.
Andererseits wurden im Beispiel der Erfindung feine Ungleichmäßigkeiten mit 10 bis 50 μm mittlerer Durchmesser und 1 bis 50 μm mittlere Tiefe durch zusätzliches Abstrahlen mit Aluminiumoxidgrieß mit etwa 50 bis 100 μm Größe auf die o. g. Grundgrübchen gebildet, und gleichzeitig wurden feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe durch Eindringen der Fragmente des o. g. Aluminiumoxidgrießes in die Oberfläche der feinen Ungleichmäßigkeiten erzeugt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der o. g. Tabelle 4 dargestellt.
In Tabelle 4 sind die Nr. 2 und 8 die Beispiele der Erfindung, und die übrigen Nr. 1, 3 bis 7, 9 und 10 sind alle Vergleichsbeispiele. Bei Nr. 2 und 8 der Beispiele der Erfindung traten keine Risse auf der Brammenoberfläche auf.
Andererseits traten bei den Vergleichsbeispielen Nr. 1 und 7, bei denen herkömmliche Grundgrübchen unverändert angewendet wurden, Risse mit der Häufigkeit von 0,2 mm/m² bzw. 0,3 mm/m² auf. Da im Beispiel Nr. 3 der Durchmesser der feinen Ungleichmäßigkeiten übermäßig klein war, traten Brammenrisse mit 0,1 mm/m² auf, obwohl feine Ungleichmäßigkeiten gebildet waren.
Im Beispiel Nr. 4, bei dem die Tiefe der feinen Ungleichmäßigkeiten übermäßig klein und auch die Höhe der feinen Buckel übermäßig klein war, traten Brammenrisse mit 0,1 mm/m² auf. Da im Beispiel Nr. 5 die Tiefe der Grundgrübchen übermäßig klein war und ferner weder feine Ungleichmäßigkeiten noch feine Buckel gebildet waren, traten große Brammenrisse mit 17,0 mm/m² auf.
Man geht davon aus, daß dies auf das Fehlen einer ausreichenden langsamen Abkühlungswirkung zurückzuführen ist, da die Tiefe der Grundgrübchen übermäßig klein ist. Obwohl ferner im Vergleichsbeispiel Nr. 6 ähnlich feine Ungleichmäßigkeiten und feine Buckel gebildet waren, war die Tiefe der Grundgrübchen übermäßig klein, weshalb große Brammenrisse mit 15,0 mm/m² auftraten. Bei diesem Vergleichsbeispiel nimmt man an, daß wegen der übermäßig kleinen Tiefe der Grundgrübchen die Wirkungen der feinen Ungleichmäßigkeiten und feinen Buckel nicht zum Tragen kommen.

Ferner betrug im Vergleichsbeispiel Nr. 9 die mittlere Tiefe der Grundgrübchen 250 μm und war übermäßig groß, und in Kombination mit dem Einfluß fehlender feiner Ungleichmäßigkeiten und feiner Buckel traten Brammenrisse mit 5,0 mm/m² auf. Obwohl im Vergleichsbeispiel Nr. 10 feine Ungleichmäßigkeiten und feine Buckel in den Grübchen mit großer Tiefe von 250 μm gebildet wurden, waren die Grundgrübchen übermäßig tief, und die Wirkungen der feinen Ungleichmäßigkeiten und feinen Buckel kamen nicht zum Tragen. Daher traten Brammenrisse mit 3,0 mm/m² auf. Tabelle 4

Nr.	Grundgrübchen		Feine Ungleichmäßigkeiten		Höhe feiner Buckel (μm)	Rißhäufigkeit (mm/m²)	Anmerkungen
Nr.	Mittlere Tiefe (μm)	Mittlerer Durchmesser (mm)	Durchmesser (μm)	Tiefe (μm)	Höhe feiner Buckel (μm)	Rißhäufigkeit (mm/m²)	Anmerkungen
1	130	2.1	Keiner			0.2	Vergleichsbeispiel
2	130	2.1	10-50	1-50	1-50	0.0	Erfindungsbeispiel
3	130	2.1	1-5	1-50	1-50	0.1	Vergleichsbeispiel
4	130	2.1	10-50	< 1	< 1	0.1	Vergleichsbeispiel
5	100	2.0	Keiner			0.3	Vergleichsbeispiel
6	100	2.0	10-50	1-50	1-50	0.0	Vergleichsbeispiel
7	30	1.5	Keiner			17.0	Vergleichsbeispiel
8	30	1.5	10-50	1-50	1-50	15.0	Erfindungsbeispiel
9	250	3.0	Keiner			5.0	Vergleichsbeispiel
10	250	3.0	10-50	1-50	1-50	3.0	Vergleichsbeispiel

Bisher wurden Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel durch eine solche Bearbeitungsmöglichkeit wie Abstrahlen, Fotoätzen oder Lasermaterialbearbeiten mit einem mittleren Durchmesser von 1,0 bis 4,0 mm, dem maximalen Durchmesser von 1,5 bis 7,0 mm, einer mittleren Tiefe von 40 bis 170 μm und der maximalen Tiefe von 50 bis 250 μm auf der Grundlage langfristiger Forschungen und tatsächlicher Betriebsergebnisse gebildet. Allerdings traten noch feine Oberflächenrisse auf der Oberfläche einer Gußbramme gemäß der Beschreibung im vorstehenden Absatz 2) auf. Um dem zu begegnen, wurde im Rahmen der Erfindung der Zustand der herkömmlichen Grübchen noch näher beobachtet. Als Ergebnis der Beobachtung wurde festgestellt, daß eine Superabkühlungserscheinung von Stahlschmelze stattfand und feine Risse in einer Gußbramme auftraten, bei der die Abschnitte zwischen benachbarten Grübchen eine Trapezform hatten und ferner die Abschnitte in dem Bereich mit dem gegenseitigen Abstand von mindestens 1 mm übertragen wurden.
Das heißt, man stellte fest, daß einige der Konvexitäten der Unebenheit durch ein herkömmliches Bearbeitungsverfahren zwangsläufig trapezförmig wurden, wenn Grübchen durch Abstrahlen gebildet wurden, weshalb die o. g. Risse und Spalten auf einer Gußbramme auftraten, und daher war es wichtig, die trapezförmigen Konvexitäten zu reduzieren, um die Grübchendichte zu erhöhen und um zudem Grübchen mit engeren Zwischenräumen zwischen benachbarten Grübchen auf der Mantelfläche einer Kühltrommel zu bilden.
Daraufhin wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß Brammenrisse beseitigt werden konnten durch: Messen der Oberflächenunebenheit mit einem zweidimensionalen Rauheitsmesser nach Grübchenbildung; Annähern der Häufigkeit der trapezförmigen Abschnitte an die Häufigkeit der Fläche, in der das Plateau der Unebenheit über einen Abstand von mindestens 2 mm kontinuierlich vorhanden war; Definieren der Häufigkeit der Fläche als Defektwellenformrate und anschließendes Steuern der Defektwellenformrate auf höchstens 3 %, vorzugsweise höchstens 2,5 %.
Ferner wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß es zur Lösung des Problems notwendig war, den Durchmesser von Abstrahlgrieß, dessen Größe herkömmlich variierte, im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm zu steuern, wenn er zum Abstrahlen verwendet wurde, und die Düsenform sowie den Gebläsedruck zu optimieren, wenn Abstrahlen zur Anwendung kam.
18, 19 und 20 zeigen einige Teile der Meßergebnisse der Oberflächenunebenheit von Kühltrommeln nach Grübchenbildung mit einem zweidimensionalen Rauheitsmesser. Die Häufigkeit der trapezförmigen Abschnitte, d. h. die Häufigkeit der Fläche, in der das Plateau der Unebenheit über einen Abstand von mindestens 2 mm kontinuierlich vorhanden war, betrug gegenüber der Gesamtmeßlänge von 180 mm 7,5 % in 18 und 4,2 % in 19. In diesen Fällen traten feine Risse auf der Gußbramme auf. Eingekreiste Abschnitte in 18 und 19 bezeichnen Defektwellenformen. Andererseits beträgt in 20 die o. g. Häufigkeit der trapezförmigen Abschnitte 1,1 %, und das Auftreten feiner Risse auf der Gußbramme wurde kaum beobachtet. Um hierbei eine Häufigkeit in der Größenordnung von mehreren Prozent zu bestimmen, sollte die Meßlänge mindestens 50 mm, stärker bevorzugt mindestens 100 mm betragen.
Erstarrungsanfangspunkte von Stahlschmelze können fein verteilt und feine Risse von Gußbrammen, die beim Abkühlen auftreten, können mit Sicherheit verhindert werden durch: Verwenden der o. g. erfindungsgemäßen Kühltrommel, Gießen von Stahlschmelze in einer Atmosphäre aus einem in Stahlschmelze löslichen nichtoxidierenden Gas oder der Mischung aus einem in Stahlschmelze löslichen nichtoxidierenden Gas und einem in Stahlschmelze unlöslichen nichtoxidierenden Gas; und Übertra gen der Grübchen der erfindungsgemäß ausgebildeten Kühltrommel auf die Oberfläche der Gußbramme.
Beispiel 3
Im folgenden werden Beispiele erläutert. In der Erfindung erfolgte das Stranggießen mit Hilfe der o. g. Kühltrommeln in einer Atmosphäre aus einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze löslich ist, oder der Mischung aus einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze löslich ist, und einem nichtoxidierenden Gas, das in Stahlschmelze unlöslich ist, und die Grübchen der erfindungsgemäßen Kühltrommeln wurden auf die Gußbramme übertragen.
Gemäß Tabelle 5 wurden verschiedene Grübchen im Bereich von 30 bis 250 μm mittlere Tiefe und 1,5 bis 3,0 mm mittlerer Durchmesser als Grundgrübchen auf der Mantelfläche einer aus Kupfer hergestellten Kühltrommel mit 1000 mm Durchmesser durch Spritzen des Abstrahlgrießes mit 1,5 bis 2,5 mm Durchmesser gebildet, wonach die Defektwellenformrate und die Rißhäufigkeit gemessen wurden. Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 5 gezeigt.
In Tabelle 5 sind Beispiele Nr. 3, 4 und 8 die der Erfindung, und die übrigen Nr. 1, 2, 5 bis 7, 9 und 10 sind alle Vergleichsbeispiele. Bei den Beispielen der Erfindung Nr. 3, 4 und 8 wurden überhaupt keine Brammenrisse beobachtet. Andererseits war bei den Vergleichsbeispielen Nr. 1 und 2 die Defektwellenformrate mit 7,5 % bzw. 4,2 % hoch, weshalb Brammenrisse mit einer Rißhäufigkeit von 0,5 mm/m² bzw. 0,2 mm/m² auftraten.
Bei den Vergleichsbeispielen Nr. 5 und 7 war die Defektwellenformrate mit 4,2 % bzw. 4,5 % hoch, weshalb Brammenrisse mit einer Rißhäufigkeit von 17,0 mm/m² bzw. 0,3 mm/m² auftraten. Insbesondere das Beispiel Nr. 5 zeigt einen Fall, in dem der langsame Abkühlungseffekt unzureichend war, weil die Grundgrübchen übermäßig flach waren.
Ferner zeigte sich im Vergleichsbeispiel Nr. 6 eine hohe Rißhäufigkeit von 15,0 mm/m², obwohl die Defektwellenformrate mit 1,1 % niedrig war. Zurückführen läßt sich dies ähnlich wie bei Nr. 5 auf übermäßig flache Grübchen und eine unzureichende langsame Abkühlungswirkung.
Bei den Vergleichsbeispielen Nr. 9 und 10 betrug die Defektwellenformrate 4,5 % bzw. 2,2 %, und Brammenrisse mit einer Rißhäufigkeit von 5,0 mm/m² bzw. 3,0 mm/m² traten auf.

Grund dafür war, daß die Grundgrübchen übermäßig tief waren, weshalb sich durch ungleichmäßige Abkühlung verursachte Risse in jedem Grübchen entwickelten. Tabelle 5

Beispiel Nr.	Grundgrübchen		Defektwellenformrate (%)	Rißhäufigkeit (mm/m²)	Anmerkungen
Beispiel Nr.	Mittlere Tiefe (μm)	Mittlerer Durchmesser (mm)	Defektwellenformrate (%)	Rißhäufigkeit (mm/m²)	Anmerkungen
1	130	2.1	7.5	0.5	Vergleichsbeispiel
2	130	2.1	4.2	0.2	Vergleichsbeispiel
3	130	2.1	2.9	0.0	Erfindungsbeispiel
4	130	2.1	1.1	0.0	Erfindungsbeispiel
7	100	2.0	4.5	0.3	Vergleichsbeispiel
8	100	2.0	0.9	0.0	Erfindungsbeispiel
5	30	1.5	4.2	17.0	Vergleichsbeispiel
6	30	1.5	1.1	15.0	Vergleichsbeispiel
9	250	3.0	4.5	5.0	Vergleichsbeispiel
10	250	3.0	2.2	3.0	Vergleichsbeispiel

Die Mantelfläche der Kühltrommel kann mit der Funktion versehen sein, die vermag, die Bildung von Wärmewiderstands-Gasspalten zwischen der Mantelfläche und Stahlschmelze durch Bilden eines Films weitgehend zu unterdrücken, der eine Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni enthält, auf der plattierten Mantelfläche der Trommel gemäß den o. g. Erkenntnissen.
Sind bei Bildung einer Erstarrungsschale auf der Mantelfläche einer Kühltrommel keine Gasspalte vorhanden, wird keine Erstarrungsungleichmäßigkeit, die zum Auslösen von "Beizungleichmäßigkeitsrissen" ausreicht, zwischen der Erstarrungsschale des Schaumfreien Stahlschmelzenabschnitts und der Erstarrungsschale des Stahlschmelzenabschnitts erzeugt, in den Schaum fließt und daran haftet, obwohl die Bildung der Erstarrungsschale am zuletzt genannten Abschnitt verzögert ist.
Zur Verlangsamung einer Abkühlungsgeschwindigkeit und zur Standzeitverlängerung einer Kühltrommel (Unterdrückung des Auftretens von Oberflächenspalten infolge von Wärmespannung) wird gewöhnlich die Oberfläche einer Kühltrommel zum Dünnbrammen-Stranggießen mit einer Plattierungsschicht aus Ni versehen, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Cu hat, hart ist und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wärmespannung hat, und bevorzugt ist, daß die Plattierungsschicht ein oder mehrere Elemente enthält, die stärker oxidationsanfällig als Ni sind, z. B. W, Co, Fe oder Cr.
Ein Film, der eine Substanz enthält, deren Schaumbenetzbarkeit besser als die von Ni ist, wird ferner auf der Oberfläche der Trommel gebildet, um die Schaumbenetzbarkeit zu verbessern, während die langsame Abkühlungswirkung und der die Standzeit verlängernde Effekt an der Trommeloberfläche gewahrt bleiben.
Da Schaum eine Flockung von Oxiden der Elemente ist, aus denen sich die Stahlschmelze zusammensetzt, sind Oxide der die Stahlschmelze zum Stranggießen bildenden Elemente als Substanz bevorzugt, die bessere Schaumbenetzbarkeit als Ni hat.
Ein Film, der eine Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni enthält, kann entweder ein Film aus Oxiden der die Stahlschmelze bildenden Elemente sein, der auf die plattierte Mantelfläche der Kühltrommel mittels Sprühen, Walzen beschichten o. ä. aufgetragen wird, oder ein Film, der durch die Abscheidung von Oxiden, die durch die Oxidation der Zusammensetzungselemente der Stahlschmelze erzeugt werden, auf die plattierte Mantelfläche der Kühltrommel im Betrieb gebildet wird.
Ferner kann es sich bei dieser Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni um die Oxide der Elemente handeln, die die Plattierungsschicht auf der Mantelfläche der Kühltrommel bilden. Grund dafür ist, daß die Oxide, die durch die Oxidation der Plattierungsschicht auf der Mantelfläche der Kühltrommel durch die Stahlschmelzenwärme erzeugt werden, eine bessere Schaumbenetzbarkeit als die Plattierungsschicht haben.
Daher ist es nicht nötig, einen Film aus den Oxiden der die Plattierungsschicht bildenden Elemente auf der Mantelfläche der Kühltrommel bewußt herzustellen, und die Oxide der Plattierungsschicht, die auf der Mantelfläche der Kühltrommel durch die Stahlschmelzenwärme im Betrieb gebildet werden, können unverändert belassen und genutzt werden.
In einer erfindungsgemäßen Kühltrommel sind Grübchen mit 40 bis 200 μm mittlere Tiefe und 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser an den Grübchenrändern aneinandergrenzend bzw. benachbart gebildet.
Die mittlere Grübchentiefe ist auf 40 bis 200 μm begrenzt. Liegt die mittlere Tiefe unter 40 μm, kann keine makroskopische Abbauwirkung auf Spannung/Dehnung erhalten werden, weshalb die Untergrenze auf 40 μm festgelegt ist. Liegt dagegen die mittlere Tiefe über 200 μm, dringt Stahlschmelze unzureichend zum Boden der Grübchen vor, und die Ungleichmäßigkeit der Grübchen steigt, weshalb die Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
Die Größe der Grübchen ist auf 0,5 bis 3 mm Äquivalenzdurchmesser begrenzt. Liegt der Durchmesser unter 0,5 mm, dringt Stahlschmelze unzureichend zum Boden der Grübchen vor, und die Ungleichmäßigkeit der Grübchen steigt, weshalb die Untergrenze auf 0,5 mm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 3 mm, nimmt die Spannungs- und Dehnungsakkumulation in jedem Grübchen zu, und die Grübchen werden rißanfälliger, weshalb die Obergrenze auf 3 mm festgelegt ist. In einer erfindungsgemäßen Kühltrommel sind die Grübchen mit der o. g. Form so gebildet, daß sie an den Grübchenrändern aneinandergrenzen.
Jedes der so gebildeten Grübchen kann die auf eine erstarrte Schale ausgeübte Spannung und Dehnung verteilen, und es wird möglich, die auf eine erstarrte Schale ausgeübte makroskopische Spannung und Dehnung zu reduzieren.
In 6 ist ein gebildetes Muster der o. g. Grübchen dargestellt.
In einer erfindungsgemäßen Kühltrommel ist bevorzugt, feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe und 5 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser auf den Oberflächen der Grübchen mit der o. g. Abmessung zu bilden. Diese feinen Buckel können die Erstarrung von Stahlschmelze fördern, die mit den Oberflächen der Grübchen in Kontakt steht.
In 7 sind ferner die Formen der "feinen Buckel" dargestellt.
Liegt die Höhe der feinen Buckel unter 1 μm, können die Buckel Stahlschmelze nicht ausreichend kontaktieren, Erstarrungskeime werden nicht erzeugt, und die Stahlschmelzenerstarrung kann nicht gefördert werden, weshalb die Untergrenze auf 1 μm festgelegt ist. Übersteigt dagegen die Höhe 50 μm, ist die Stahlschmelzenerstarrung am Boden der Buckel verzögert, und Ungleichmäßigkeit der erstarrten Schale entwickelt sich in einem Grübchen, weshalb die Obergrenze auf 50 μm festgelegt ist.
Liegt ferner der Äquivalenzdurchmesser unter 5 μm, wird die Abkühlung an den Buckeln unzureichend, und es werden keine Erstarrungskeime erzeugt, weshalb die Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 200 μm, treten Stahlschmelzenabschnitte in unzureichendem Kontakt mit den Buckeln auf, und die Erzeugung von Erstarrungskeimen wird ungleichmäßig, weshalb die Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
Ferner sind die o. g. feinen Buckel mit einem Film beschichtet, der eine Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni enthält.
Weiterhin können die o. g. feinen Buckel, die mit einem Film beschichtet sind, der eine Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni enthält, feine Buckel sein, auf denen Oxide abgeschieden sind, die durch die Oxidation der die Stahlschmelze bildenden Elemente erzeugt werden. Die Abscheidung der Oxide, die durch die Oxidation der die Stahlschmelze bildenden Elemente erzeugt werden, auf den o. g. feinen Buckeln erhöht die Schaumbenetzbarkeit der feinen Buckel, fördert die Erzeugung einer größeren Menge von Ausgangspunkten von Erstarrungskeimen an den Kontaktabschnitten von Stahlschmelze mit den feinen Buckeln und beschleunigt die Stahlschmelzenerstarrung.
In einer erfindungsgemäßen Kühltrommel ist bevorzugt, daß feine Buckel mit 1 bis 50 μm Höhe und 30 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser, die mit einem Film beschichtet sind, der eine Substanz mit besserer Schaumbenetzbarkeit als Ni enthält, benachbart zueinander auf den Grübchenrändern mit der o. g. Form gebildet sind.
Obwohl die Grübchenränder im Bildungszustand scharf geformt sind, ist es möglich, die Ränder mit "Rundheit" zu versehen, indem eine Anzahl der o. g. feinen Buckel so gebildet wird, daß sie benachbart zueinander vorhanden sind. Durch diese "Rundheit" wird die Erzeugung von Erstarrungskeimen in der Stahlschmelze verzögert, die die Grübchenränder kontaktiert, und der Erstarrungsfortschritt verlangsamt sich. Weiterhin dienen die Grübchenränder mit dieser Rundheit dazu, das Eindringen von Stahlschmelze in die Konkavitäten der Grübchen zu fördern. Dadurch kann Stahlschmelze den Boden der Grübchen unter statischem Druck der Stahlschmelze und der Anstellkraft der Kühltrommel leichter erreichen und kontaktie ren.
Liegt die Höhe der feinen Buckel unter 1 μm, wird die Verzögerungswirkung auf die Erzeugung von Erstarrungskeimen an den Grübchenrändern nicht erhalten, weshalb die Untergrenze auf 1 μm festgelegt ist. Übersteigt dagegen die Höhe 50 μm, dringt Stahlschmelze unzureichend zum Boden der Grübchen vor, weshalb die Obergrenze auf 50 μm festgelegt ist.
Ferner ist bevorzugt, statt der feinen Buckel "feine Löcher" mit mindestens 5 μm Tiefe und 5 bis 200 μm Äquivalenzdurchmesser auf den scharf geformten Rändern der Grübchen im Bildungszustand zu erzeugen. Durch die Bildung der "feinen Löcher" werden die scharfen Formen der Grübchenränder beseitigt, und zugleich werden langsam abkühlende Abschnitte (Luftspalte) gebildet, weshalb die Grübchenränder mit den "feinen Löchern" dazu dienen, die Erzeugung der Erstarrungskeime in der die Ränder kontaktierenden Stahlschmelze zu verzögern und den Erstarrungsfortschritt zu verlangsamen. Zudem dienen die Grübchenränder mit den "feinen Löchern" dazu, das Eindringen von Stahlschmelze in die Konkavitäten der Grübchen zu fördern. Als Ergebnis kann Stahlschmelze den Boden der Grübchen unter statischem Druck der Stahlschmelze und der Anstellkraft der Kühltrommel leichter erreichen und kontaktieren.
In 8 sind die Formen der "feinen Löcher" dargestellt.
Liegt die Tiefe der feinen Löcher unter 5 μm, ist die Luftspaltbildung an den Abschnitten der feinen Löcher unzureichend, und die Verzögerungswirkung auf die Erstarrungskeimerzeugung wird nicht erhalten, weshalb die Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist.
Liegt ferner der Äquivalenzdurchmesser unter 5 μm, werden Erstarrungskeime in der Umgebung der Ränder mit Ausnahme der Abschnitte der feinen Löcher erzeugt, und die Wirkung auf die Förderung des Eindringens von Stahlschmelze zum Boden der Grübchen wird nicht erhalten, weshalb die Untergrenze auf 5 μm festgelegt ist. Übersteigt andererseits der Äquivalenzdurchmesser 200 μm, verringert sich die scheinbare Höhe der Grübchenränder, und der Abbaueffekt auf die Spannung/Dehnung wird nicht erhalten, weshalb die Obergrenze auf 200 μm festgelegt ist.
In einer erfindungsgemäßen Kühltrommel ist es möglich, die Mantelflächenkonfiguration je nach Stahlgüte, vorgeschriebener Dicke und Qualität durch richtiges Kombinieren der o. g. feinen Buckel und feinen Löcher geeignet zu gestalten.
Das heißt, eine erfindungsgemäße Kühltrommel ist eine Kühltrommel, die unter den Gesichtspunkten der Mantelflächenkonfiguration und des Mantelflächenmaterials verbessert wurde, um sowohl das Auftreten von "Grübchenrissen" als auch das Auftreten von "Beizungleichmäßigkeiten" und "Beizungleichmäßigkeitsrissen zu unterdrücken sowie hochqualitative Dünnbrammen und Fertigblechprodukte mit höheren Ausbeuten herzustellen.
Ferner ist eine erfindungsgemäße Kühltrommel auf eine Einzeltrommel-Stranggießmaschine oder eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine anwendbar.
Im folgenden werden Beispiele für die Erfindung erläutert. Gleichwohl ist die Erfindung keineswegs durch die Mantelflächenkonfigurationen, Mantelflächenmaterialien und Stranggießbedingungen beschränkt, die in den Beispielen verwendet werden.
Beispiel 4
Edelstähle SUS304 wurden zu bandförmigen Dünnbrammen mit 3 mm Dicke durch eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine gegos sen, und die Brammen wurden kaltgewalzt, um Blechprodukte mit 0,5 mm Dicke herzustellen. Beim Gießen dieser Brammen war der Außenzylinder mit 1330 mm Breite und 1200 mm Durchmesser einer Kühltrommel aus Kupfer hergestellt, eine Ni-Plattierungsschicht mit 1 mm Dicke war auf die Mantelfläche des Außenzylinders aufgebracht, und danach war eine Überzugsschicht gemäß Tabelle 6 darauf gebildet.
Hierbei waren die in Tabelle 6 aufgeführten Grübchen durch Abstrahlen gebildet.
Risse und ungleichmäßiger Glanz wurden nach Kaltwalzen, Beizen und Glühen der Dünnbrammen visuell beurteilt.
21 weist auf: (a) eine Schnittansicht der Mantelflächenschicht einer erfindungsgemäßen Kühltrommel in vergrößertem Zustand; und (b) eine Draufsicht auf die Unebenheit der Oberfläche in Farbtiefendarstellung. Im folgenden werden die Aufbauanforderungen an eine Kühltrommel auf der Grundlage von 21 näher erläutert.
Das Grundmaterial 20 einer Trommel muß eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/m·K haben, um die Temperatur der Trommel niedrig zu halten, die Erzeugung von Wärmespannung zu unterdrücken und die Standzeit zu verlängern. Da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer oder Kupferlegierung 320 bis 400W/m·K beträgt, ist Kupfer oder Kupferlegierung als Trommelgrundmaterial am besten geeignet.
Möglich ist, die Scherspannung zu verringern, die auf die Wärmespannung zurückzuführen ist, die durch die Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Zwischenschicht 21 und dem Trommelgrundmaterial 20 verursacht wird, und das Ablösen der Zwischenschicht 21 zu verhindern, indem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht 21 der Trommeloberfläche auf weniger als das 1,2-fache des Trommelgrundmaterials 20 begrenzt wird. Beträgt die o. g. Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten das 1,2-fache oder mehr, löst sich die Zwischenschicht 21 infolge der Wärmespannung innerhalb kurzer Zeit ab, und die Kühltrommel ist nicht mehr nutzbar. Unter diesem Aspekt ist erwünscht, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht 21 und der des Trommelgrundmaterials 20 identisch sind. Allerdings haben die meisten der die Härte erfüllenden Materialien, die für die Zwischenschicht 21 erforderlich ist, eine Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens dem 0,5-fachen, weshalb die Untergrenze im wesentlichen etwa das 0,5-fache ist.
Liegt die Vickershärte Hv einer Zwischenschicht 21 unter 150, ist die von der Zwischenschicht 21 geforderte Verfor mungsbeständigkeit nicht so gut, und die Standzeit verkürzt sich. Übersteigt dagegen Hv 1000, wird die Zähigkeit gering, und Risse treten in der Tendenz auf, weshalb erwünscht ist, daß der Hv-Wert der Zwischenschicht 21 unter 1000 liegt.
Die Dicke einer Zwischenschicht 21 muß mindestens 100 μm betragen, um das Trommelgrundmaterial 20 thermisch zu schützen, aber ihre maximale Dicke muß 2000 μm als Bedingung zur Vermeidung des übermäßigen Anstiegs der Oberflächentemperatur der Zwischenschicht 21 betragen. Als Material, das eine Zwischenschicht 21 bildet, sind Ni, Ni-Co, Ni-Co-W, Ni-Fe u. ä. geeignet, die eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 80 W/m·K haben und die Temperatur des Trommelgrundmaterials 20 niedrig halten können, und die Beschichtung durch die Plattierung kann die Haftfestigkeit stabilisieren, die Festigkeit verbessern und die Standzeit verlängern. Zudem ist die Plattierung auch aus Sicht der Bildung einer gleichmäßigen Beschichtung erwünscht.
Die wichtigste Materialeigenschaft, die von der äußersten Oberfläche 22 der Trommel gefordert wird, ist Abriebfestigkeit. Die praktisch erforderliche minimale Vickershärte beträgt Hv 200. Ausreichende Abriebfestigkeit ist gewährleistet, wenn die Dicke mindestens 1 μm beträgt. Da ein hartes Plattierungsschichtmaterial allgemein eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, darf die Dicke höchstens 500 μm betragen, um die Oberflächentemperatur so zu steuern, daß sie nicht übermäßig steigt.
Als Material, das eine harte Plattierungsschicht bildet, ist ein beliebiges aus Ni-Co-W, Ni-W, Ni-Co, Co, Ni-Fe, Ni-Al und Cr geeignet, bei dem ein Hv-Wert von mindestens 200 erhalten werden kann, und die Beschichtung der Zwischenschicht 21 mit der Plattierungsschicht kann die Haftfestigkeit stabilisieren, die Festigkeit verbessern und die Standzeit der Kühltrommel verlängern.
Im folgenden werden die Anforderungen an die Bildung der Grübchen 16 und der feinen Löcher (feinen Löcher) 19 auf der Oberflächenschicht der Mantelfläche einer Kühltrommel erläutert.
Unebenheiten mit einem langen Zyklus in der Größenordnung von 1 mm (Grübchen 16) werden auf der gesamten Mantelflächenschicht einer Kühltrommel durch ein Abstrahlverfahren o. ä. gebildet. Beim Gießen von Stahlschmelze mit Hilfe der Kühltrommel mit Grübchen 16 dieser Art kommt die Stahlschmelze zunächst mit den Konvexitäten der Grübchen in Kontakt, wonach die Erzeugung von Erstarrungskeimen stattfindet, während zugleich in den Konkavitäten der Grübchen Gasspalte zwischen der Oberfläche der Gußbramme und der Oberfläche der Grübchen gebildet werden und die Erzeugung von Erstarrungskeimen verzögert wird. Die Erstarrungskontraktionsspannung wird verteilt und durch die Erzeugung von Erstarrungskeimen an den Konvexitäten der Grübchen abgebaut, was das Auftreten von Rissen unterdrückt.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist es notwendig, die Konvexitäten der Grübchen klar festzulegen, wozu die Grübchen 16 so gebildet werden müssen, daß sie aneinandergrenzen oder einander benachbart sind (siehe 6). Grund dafür ist folgender: Werden die Grübchen 16 in einem Zustand gebildet, indem sich Grübchen nicht kontaktieren, funktionieren die flachen Abschnitte der ursprünglichen Oberfläche genauso wie die o. g. Konvexitäten der Grübchen, weshalb es unmöglich wird, die Erzeugung von Erstarrungskeimen klar festzulegen.
Wird der Grübchendurchmesser in Bezug auf den Durchmesser der feinen Löcher (feine Löcher) 19 auf die nachstehend Bezug genommen wird, festgelegt, wird die Untergrenze auf 200 μm festgelegt, da der Durchmesser größer sein sollte als derjenige der feinen Löcher (feine Löcher).
Die Grübchentiefe sollte mindestens 80 μm betragen, um die zuvor erwähnte Gasspalte zu bilden.
Ist andererseits die Grübchentiefe übermäßig groß, steigt die Dicke des Gasspalts in den Konkavitäten der Grübchen, die Bildung der Erstarrungsschale in den Konkavitäten der Grübchen ist stark verzögert, und die Ungleichmäßigkeit der Dicke zwischen der Erstarrungsschale an der Konvexität und der in der Konkavität ist vergrößert, wonach Risse auftreten.
Wird aber beim Gießen mit Hilfe einer Kühltrommel, bei der nur diese Grübchen gemäß der Beschreibung im Abschnitt "Hintergrund der Technik" gebildet sind, das Gießen so durchgeführt, daß Oxide (Schaum) begleitet von der zufließenden Stahlschmelze mit der Drehung einer Kühltrommel eingetragen werden und die Oxide an der Oberfläche einer erstarrten Schale der Gußbramme haften, kann die ungleichmäßige Erstarrung zwischen den Abschnitten, an denen Schaum zufließt, und den intakten Abschnitten der Dünnbramme stattfinden, und es können Risse und Ungleichmäßigkeiten auftreten.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden im Rahmen der Erfindung detaillierte experimentelle Forschungsarbeiten durchgeführt, und als Ergebnis wurde klargestellt, daß die ungleichmäßige Erstarrung auch an den Abschnitten nicht erzeugt wurde, an denen Schaum eingetragen wurde, indem ferner feine Löcher (feine Löcher) auf den Grübchen unter festgelegter Bedingung gebildet werden.
Dabei wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, daß die ungleichmäßige Erstarrung, die beim Schaumzufluß zwischen Stahlschmelze und einer Kühltrommel auftrat, nicht durch die Differenz zwischen der Wärmeleitfähigkeit von Schaum und der von Stahlschmelze verursacht wurde, sondern durch das Vorhandensein von Luftschichten zustande kam, die mit mitgerissener Luft beim Schaumzufluß gebildet wurden. Sind in diesem Fall feine Löcher (feine Löcher), die in dem Maß fein genug sind, daß der Zufluß von Stahlschmelze und Schaum durch ihre Oberflächenspannung behindert ist, auf der Oberfläche vorhanden, wird die o. g. Luft an den Abschnitten der feinen Löcher (feinen Löcher) aggregiert, und Luftschichten werden nicht gebildet.
Auch wenn somit Schaum zufließt, ist das Auftreten der ungleichmäßigen Erstarrung unterdrückt. Wegen der vorhandenen feinen Löcher wird es zudem möglich, die Erzeugung von Erstarrungskeimen mit feineren Abständen festzulegen, was in den o. g. Anforderungen an Grübchen erläutert wurde, weshalb es außerdem möglich ist, das Auftreten von Rissen sicherer zu unterdrücken, die durch die verzögerte Erstarrung an den Gasspaltabschnitten verursacht werden.
Erzeugt werden die o. g. Grübchen und feinen Löcher durch Bilden einer Zwischenschicht 21 und einer äußersten Oberfläche 22 auf einer Kühltrommel, Anwenden einer Plattierungsbehandlung auf der äußersten Oberfläche 22 und anschließendes Anwenden von z. B. Abstrahlen, gefolgt von Lasermaterialbearbeitung. Ist die Härte der Plattierungsschicht der äußersten Oberfläche sehr hoch und besteht eine Möglichkeit, daß Risse in der Plattierungsschicht bei der Grübchenbildung erzeugt werden, ist es auch möglich, Grübchen z. B. durch Abstrahlen zu bilden, nachdem die Zwischenschicht 21 durch Plattieren gebildet ist, und dann die äußerste Oberfläche 22 darauf zu erzeugen und abschließend die feinen Löcher 19 zu bilden.
Ferner ist es gemäß 22 auch möglich, Grübchen 16 z. B. durch Abstrahlen nach Bildung einer Zwischenschicht 21 durch Plattieren auf einem Trommelgrundmaterial zu bilden, dann feine Löcher 19 durch Lasermaterialbearbeitung zu erzeugen und anschließend eine äußerste Oberfläche 22 durch Hartplattieren zu bilden. Die Reihenfolge der Bildung der äußersten Oberfläche kann je nach Auswahl eines Plattierungsmaterials geeignet ausgewählt werden.
Im folgenden wird eine Möglichkeit zur Bildung dieser Grübchen 16 und feinen Löcher 19 erläutert. Für die Grübchen ist ein Abstrahlverfahren, das ein Zufallsverteilungsmuster von Grübchen dreidimensional erzeugen kann, als Verfahren zur Bildung einander überlappender Grübchen effektiv. Allerdings kann jede andere Bearbeitungsmöglichkeit, u. a. funkenerosive Bearbeitung u. ä., verwendet werden, solange auf diesem Weg eine Bearbeitung durchgeführt werden kann, die die Bedingungen erfüllt, die durch die Erfindung festgelegt sind. Im Hinblick auf einen Weg zur Bildung feiner Löcher ist ein Impulslaserbearbeitungsverfahren am besten geeignet, das die Mustersteuerung dreidimensional leicht durchführen kann. Freilich ist es auch möglich, die feinen Löcher auf anderem Weg zu bilden, z. B. durch ein Fotoätzverfahren u. ä.
In der vorstehenden Erläuterung wird eine Kühltrommel unter der Annahme erklärt, daß die Kühltrommel gemäß den durch die Erfindung festgelegten Bedingungen hergestellt und verwendet wird, bevor sie zum Dünnbrammengießen zum Einsatz kommt. Bei Auswahl eines Plattierungsschichtmaterials der äußersten Oberfläche, bei dem die feinen Löcher im Gießverlauf abgerieben werden können, ist es aber gemäß 23 auch möglich, eine Einrichtung zum kontinuierlichen Bilden feiner Löcher auf einer Kühltrommel beim Gießen durch Impulslaserbearbeitung an einer bestimmten Position zu verwenden, nachdem die Trommeloberfläche die Stahlschmelze verläßt. In der Konfiguration gemäß 23 ist es möglich, feine Löcher in Umfangsrichtung durch Kondensieren des vom Laseroszillator 23 emittierten Laserlichtstrahls 14 mit einem Kondensor 25 und Abstrahlen des Impulslaserstrahls zu bilden.
Möglich ist zudem auch, feine Löcher auf der gesamten Oberfläche der Kühltrommeln 1 und 1' durch zusätzliches Abtasten der Laserstrahlen in senkrechter Richtung zur Zeichnung durch in der Zeichnung nicht gezeigte Laserstrahl-Abtastvorrichtungen zu erzeugen.
Beispiel 5
Austenitische Edelstähle (SUS304) wurden zu bandförmigen Dünnbrammen mit 3 mm Dicke durch eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine gemäß 1 gegossen, wonach die Brammen warmgewalzt und kaltgewalzt wurden, um Blechprodukte mit 0,5 mm Dicke herzustellen. Beim Gießen dieser Dünnbrammen kamen Kühltrommeln mit 800 mm Breite und 1200 mm Durchmesser zum Einsatz, auf deren Mantelflächen Zwischenschichten und äußerste Oberflächenschichten plattiert sowie Grübchen und feine Löcher unter den Bedingungen gemäß Tabelle 7 gebildet waren.
Als Bearbeitungsweg für die Mantelflächenschicht d einer Kühltrommel wurde ein Abstrahlverfahren zur Grübchenbildung verwendet, und ein Lasermaterialbearbeitungsverfahren kam zur Bildung der feinen Löcher zum Einsatz. Die Dauerbeständigkeit einer Kühltrommel wurde bewertet, indem der Abriebzustand der Mantelflächenschicht d nach Durchführung von 20 Gießvorgängen visuell beobachtet wurde. Ferner wurde die Qualität einer Gußbramme durch Sichtkontrolle der Blechprodukte nach Kaltwalzen bewertet. Bei den Nr. 1 bis 8 handelt es sich um erfindungsgemäße Beispiele. Nr. 9 und 10 sind die Vergleichsbeispiele gemäß einem herkömmlichen Verfahren in den Fällen mit und ohne feine Löcher, die auf der Ni-plattierten Trommeloberfläche gebildet sind. Bei den erfindungsgemäßen Beispielen wurde in allen Fällen beobachtet, daß die Dauerbeständigkeit der Trommel ausgezeichnet war, die Dünnbrammen frei von Oberflächenrissen waren und Blechprodukte nach Walzen keine Oberflächenfehler zeigten. Bei den Vergleichsbeispielen kam es zu Abrieb der Kühltrommeloberfläche während der 20 Stranggießvorgänge, wodurch auch unter der Bedingung von Nr. 9, wo die Gußbrammenqualität im Frühstadium gut war, Risse auf der Oberfläche der Gußbrammen letztlich auftraten und Oberflächenfehler sowie ungleichmäßiger Glanz auf den Oberflächen von Blechprodukten nach Walzen beobachtet wurden.
(A) Grundlage für die Oberflächenkonfiguration und Materialqualität einer Kühltrommel.
Zunächst werden die Anforderungsbestandteile für feine Löcher (feine Löcher) und die Gründe für ihre Festlegung im folgenden näher erläutert. Wie im Abschnitt "Hintergrund der Technik" erklärt wurde, kann es beim Gießen auf solche Weise, daß Oxide (Schaum) in Begleitung des Stahlschmelzenzuflusses mit der Drehung einer Kühltrommel eingetragen werden und die Oxide an der Oberfläche einer erstarrten Schale der Gußbramme haften, allgemein zu ungleichmäßiger Erstarrung zwischen den Abschnitten, an denen Schaum zufließt, und den intakten Abschnitten der Dünnbramme kommen, und Risse sowie Ungleichmäßigkeiten können auftreten.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden im Rahmen der Erfindung detaillierte experimentelle Forschungsarbeiten durchgeführt, und als Ergebnis wurde klargestellt, daß keine ungleichmäßige Erstarrung auch an den Abschnitten erzeugt wurde, an denen Schaum eingetragen wurde, indem ferner feine Löcher (feine Löcher) auf den Grübchen unter spezifischer Bedingung gebildet werden.
Dabei wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, daß die ungleichmäßige Erstarrung, die beim Schaumzufluß zwischen Stahlschmelze und einer Kühltrommel auftrat, nicht durch die Differenz zwischen der Wärmeleitfähigkeit von Schaum und der von Stahlschmelze verursacht wurde, sondern durch vorhandene Luftschichten zustande kam, die mit mitgerissener Luft beim Schaumzufluß gebildet wurden. Das heißt, sind beim Gießen feine Löcher, die so ausreichend fein sind, daß der Zufluß von Stahlschmelze und Schaum durch ihre Oberflächenspannungen behindert ist, auf der Oberfläche vorhanden, wird die o. g. Luft an den Abschnitten der Löcher aggregiert, und Luftschichten werden nicht gebildet.
Auch wenn also Schaum zufließt, ist das Auftreten der ungleichmäßigen Erstarrung unterdrückt. Wegen der vorhandenen feinen Löcher wird es zudem möglich, die Erzeugung von Erstarrungskeimen mit feineren Abständen festzulegen, weshalb es außerdem möglich ist, das Auftreten von Rissen und Ungleichmäßigkeiten sicherer zu unterdrücken.
Sind die o. g. feinen Löcher auf der gesamten Oberfläche der Kühltrommel gleichmäßig gebildet, läßt sich das Auftreten von Rissen und Ungleichmäßigkeiten wirksam unterdrücken, weshalb die Trommeloberfläche vor Bildung feiner Löcher oder feiner Löcher glatt sein kann. Weiterhin ist es aber möglich, daß die gleichmäßige Bildung durch etwaige äußere Schwankungsfaktoren nicht gewährleistet ist (z. B. Schwankungen der Abtastgeschwindigkeit bei Laserbearbeitung u. ä.). Festgestellt wurde, daß es in einem solchen Fall wirksam war, Grübchen unter einer spezifischen Bedingung vor Bildung der o. g. feinen Löcher oder feinen Löcher zu bilden.
Im folgenden werden Anforderungen an die Bildung von Grübchen dieser Art näher erläutert. Rauheiten (Grübchen) mit langem Zyklus in der Größenordnung von 1 mm werden auf der gesamten Mantelflächenschicht einer Kühltrommel durch ein Abstrahlverfahren o. ä. gebildet. Beim Gießen von Stahlschmelze mit Hilfe der Kühltrommel mit Grübchen dieser Art kommt die Stahlschmelze zunächst mit den Konvexitäten der Grübchen in Kontakt, wonach die Erzeugung von Erstarrungskeimen stattfindet, während zugleich in den Konkavitäten der Grübchen Gasspalte zwischen der Oberfläche der Gußbramme und der Oberfläche der Grübchen gebildet werden und die Erzeugung von Erstarrungskeimen verzögert ist. Die Erstarrungskontraktionsspannung wird verteilt und durch die Erzeugung von Erstarrungskeimen an den Konvexitäten der Grübchen abgebaut, weshalb das Auftreten von Rissen unterdrückt ist.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist es notwendig, die Konvexitäten der Grübchen klar festzulegen, wozu die Grübchen so gebildet werden müssen, daß sie einander kontaktieren oder einander benachbart sind (siehe 6).
Grund dafür ist, daß bei Grübchenbildung in einem Zustand, indem sich Grübchen nicht kontaktieren, die flachen Abschnitte der ursprünglichen Oberfläche genauso wie die o. g. Konvexitäten der Grübchen funktionieren, weshalb es unmöglich wird, die Erzeugung von Erstarrungskeimen klar festzulegen. Der Durchmesser der Grübchen ist in Beziehung zum Auftreten von Rissen festgelegt, die auf die Erstarrungskontraktionsspannung infolge der verzögerten Erstarrung in den Konkavitäten der Grübchen zurückzuführen ist.
Ist andererseits die Tiefe der Grübchen übermäßig groß, steigt die Dicke des Gasspalts in den Konkavitäten der Grübchen, die Bildung der Erstarrungsschale in den Konkavitäten der Grübchen ist stark verzögert, und die Ungleichmäßigkeit der Dicke zwischen der Erstarrungsschale an der Konvexität und der in der Konkavität ist vergrößert, wonach Risse auftreten.
Durch Bildung der zuvor erläuterten Grübchen in Überlappung mit den feinen Löchern kann dank der Wirkung der Grübchen das Auftreten von Rissen und Ungleichmäßigkeiten auch an den Abschnitten sicherer unterdrückt werden, an denen ungleiche dreidimensionale Verteilung der feinen Löcher vorliegt.
Im folgenden werden die Gründe für die Anforderungen an die Materialqualität einer Kühltrommeloberfläche näher erläutert. Dreht eine Trommel beim Gießen von Dünnbrammen, wird die Trommeloberfläche einem bestimmten Wärmezyklus unterworfen, und Oxide bilden sich auf der Oberfläche, da die Oberfläche nach Passieren eines Stahlschmelzenpools einer Gasatmosphäre ausgesetzt wird. Da die so gebildete Schicht aus Oxiden die Wärmeabfuhr beim Abkühlen behindert, muß sie in der Gasatmosphäre auf einem solchen Weg wie Abbürsten o. ä. sicher entfernt werden.
Aus diesem Grund muß das Material für die Oberflächenschicht ausgezeichnete thermische Ermüdungsfestigkeit und Abriebfestigkeit haben. Beim Realisieren dieser Kennwerte kann die Oberflächenhärte als repräsentativer Parameter ausgewählt und eingesetzt sein, und in diesem Fall muß die Vickershärte mindestens 200 betragen. Ni, Ni-Co, Ni-Co-W, Ni-Fe, Ni-W, Co, Ni-Al und/oder Cr können als Material ausgewählt sein, das die Anforderungen erfüllt.
Da ferner hohes Wärmeabfuhrvermögen für eine Kühltrommel erforderlich ist, kommt Kupfer oder Kupferlegierung mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit als Trommelgrundmaterial zum Einsatz. Daher ist die o. g. Oberflächenschicht aus Sicht der Haftfestigkeit am Trommelgrundmaterial und der Festigkeit durch Plattieren aufgebracht.
Zudem ist Einschichtplattierung oder Mehrschichtplattierung mit mehreren Plattierungsmaterialien möglich. Für den Zeitpunkt der Plattierung kann ferner Dünnfilmplattierung vor oder nach Bildung feiner Löcher durch Lasermaterialbearbeitung vorgesehen werden, was jeweils durch Vergleichen des Lasermaterialbearbeitungsvermögens und der Oberflächenabriebfestigkeit geeignet ausgewählt werden kann.
(B) Grundlage für die Anforderungen an den Impulslaser, der zur Bildung feiner Löcher durch ein Lasermaterialbearbeitungsverfahren verwendet wird
Im folgenden wird die Grundlage für die Anforderungen an den Impulslaser zur Bildung feiner Löcher (feiner Löcher) gemäß der näheren Beschreibung im vorstehenden Abschnitt (A) durch ein Lasermaterialbearbeitungsverfahren näher erläutert.
26 zeigt eine typische Wellenform eines gütegeschalteten CO₂-Impulslaserstrahls, der durch ein Güteschaltverfahren mit Drehzerhacker erzeugt wird. In einem CO₂-Laser wird N₂ mit hohem Energieniveau relativ nahe dem von CO₂ unter Molekülschwingungsniveaus dem Lasermedium zugegeben, um den Schwingungswirkungsgrad zu verbessern.
Da so zugegebener N₂ als Energiespeichermedium beim Anregen der Entladung wirkt, und bei Aktivierung der Güteschaltbewegung durch einen Drehzerhacker o. ä. zeigt der gütege schaltete CO₂-Impulslaserstrahl eine Wellenform mit einem "Anfangsspitzenabschnitt" in Entsprechung zum Riesenimpuls eines Festkörperlasers, gefolgt von einem Impulsschwanzabschnitt", der dauerstrichartig schwingt, was durch die Verschiebung von Kollisionsenergie von N₂-Molekülen zu CO₂-Molekülen verursacht wird.
Vom Anmelder wurde z. B. in der JP-A-H8-309571 offenbart, daß bei Anwendung von gütegeschaltetem CO₂-Impulslaserlicht zur Bildung von Löchern dieser Impulsschwanzabschnitt zu deren effektiver Bildung beitragen konnte. Zu dieser Zeit galt aber der Bildung von Löchern mit 10 bis 50 μm Tiefe das Hauptaugenmerk, und es wurde festgestellt, daß die Bildung von Löchern mit einer Tiefe von mindestens 50 μm, was ein Ziel der Erfindung ist, nicht realisiert werden konnte. Konkreter gesagt stellte man fest, daß sich auch bei Erhöhung der Impulsenergie auf eine Gesamtzeitdauer von 20 μs die Lochtiefenzunahme sättigte und Löcher mit mindestens 50 μm nicht gebildet werden konnten.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden im Rahmen der Erfindung detaillierte experimentelle Forschungen durch systematisches Ändern der Kombination aus Gesamtimpulsbreite und Impulsenergie an Ni-plattierten Proben durchgeführt, und die Ergebnisse gemäß 27 konnten erhalten werden.
27(a) zeigt das zusammengefaßte Ergebnis mit der Gesamtimpulszeitdauer auf der x-Achse, der gebildeten Lochtiefe auf der y-Achse und der Impulsenergie als Parameter, und (b) derselben Darstellung zeigt das ähnlich zusammengefaßte Ergebnis im Hinblick auf den Oberflächendurchmesser der gebildeten Löcher,
Aus der Zeichnung wird ersichtlich, daß die Abhängigkeit des Oberflächenlochdurchmessers von der Gesamtimpulszeitdauer gering ist, während die Abhängigkeit der Lochtiefe einen spezifischen Trend zeigt. Konkret steigt unter niedriger Impulsenergiebedingung von etwa 10 bis 30 mJ die Lochtiefe monoton mit Zunahme der Gesamtimpulsbreite und erreicht einen Scheitel bei etwa 20 bis 30 μs Gesamtimpulsbreite, wonach die Lochtiefe zu fallen beginnt (bekannter Umfang), weshalb die Lochtiefe auf die Obergrenze von 40 μm oder etwas mehr beschränkt ist.
Allerdings wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß sich bei Änderung der Gesamtimpulsbreite unter der Impulsenergiebedingung von mindestens 50 mJ die Gesamtimpulsbreite, die den o. g. Scheitel hatte, hin zu einer längeren Gesamtimpulsbreite verschob.
Als Durchführungsergebnis der Spektralbewertung des durch das Laserlicht erzeugten Plasmas, um diese Erscheinung zu analysieren, wurde erkannt, daß bei Impulsenergiesteigerung unter der Bedingung einer kurzen Gesamtimpulsbreite von höchstens 30 μs die Elektronendichte des Plasmas zum Zeitpunkt der Anfangsspitze stark zunahm und unter diesem Einfluß ein Stadium einer Umkehrdämpfungsstrahlung zum Zeitpunkt des Impulsschwanzabschnitts induziert wurde, weshalb die Energie des Impulsschwanzabschnitts dem zu bearbeitenden Werkstück nicht wirksam zugeführt werden konnte.
Wird weiterhin Impulsenergie unter der Bedingung der längeren Gesamtimpulsbreite von mindestens 30 μs erhöht, steigt die im Impulsschwanzabschnitt enthaltene Impulsenergie proportional an, wodurch die Ausgabeerhöhungsrate am Scheitel des Anfangsspitzenabschnitts vom Wert unter der o. g. Bedingung reduziert wird. Als Ergebnis wird eine starke Zunahme der freien Elektronendichte in dem durch den Laser erzeugten Plasma unterdrückt, weshalb der Einfluß der Umkehrdämpfungsstrahlung reduziert ist und die Lochtiefe mit der Impulsenergiezunahme monoton steigt.
Auf der Grundlage des Ergebnisses des zuvor beschriebenen Experiments und der Interpretation der Spektralbewertung wurde deutlich, daß eine Gesamtimpulsbreite von mindestens 30 μs notwendig war, um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, Löcher mit mindestens 50 μm Tiefe zu bilden.
Im folgenden wird die Obergrenze der Gesamtimpulsbreite erläutert. Wie durch eine Versuchsberechnung im Abschnitt "Hintergrund der Technik" dargestellt, müssen etwa einhundert Millionen Löcher je Kühltrommel gebildet werden, um die Aufgabe der Erfindung zu lösen. Um die Bearbeitung in einer praktisch vernünftigen Zeit abzuschließen, ist es notwendig, die Impulsschwingungsfolgefrequenz eines gütegeschalteten CO₂-Lasers möglichst hoch einzustellen.
Als konkretes Beispiel und unter der Annahme, daß eine Kühltrommel innerhalb der Obergrenze von 4 Stunden zu bearbeiten ist und typische Bedingungswerte zur Bildung der feinen Löcher (feinen Löcher) gemäß dem o. g. Abschnitt (A) zu verwenden sind, ist eine Impulsfolgefrequenz von mindestens etwa 6 kHz erforderlich.
Sobald andererseits der vorgeschriebene Lochabstand und die Impulsfolgefrequenz bestimmt sind, die Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Löchern bestimmt ist und wenn die Gesamtimpulsbreite übermäßig lang wird, bewegt sich das Werkstück in der Impulsschwingungszeitdauer, weshalb die auf einen Einzelpunkt konzentrierte Bearbeitung nicht durchgeführt werden kann. Dadurch entsteht ein Problem, daß der Oberflächenlochdurchmesser größer und die Tiefe flacher wird.
Zur Analyse dieser Erscheinung wurde eine Untersuchung durchgeführt, um die Abhängigkeit der Lochbildungsleistung von der Bewegungsgeschwindigkeit zu bewerten, und als Ergebnis wurde festgestellt, daß es zu keiner erheblichen Beeinträchtigung der Bearbeitungsleistung kam, wenn der Bewegungsbetrag in einer Impulszeitdauer höchstens 50 % des Oberflächenlochdurchmessers unter der Bedingung einer Bewegungsgeschwindigkeit bis 2 m/s betrug.
Da hierbei der Oberflächenlochdurchmesser gemäß der Erläuterung im Abschnitt (A) höchstens 200 μm beträgt, wird ein Wert von 50 μs = 200 (μm) × 0,5/2 (m/s) erhalten. Somit bildet dieser Wert die Obergrenze der Gesamtimpulsbreite.
Ändern läßt sich die Gesamtimpulsbreite durch Änderung der Zeitdauer der Schlitzöffnung im Güteschaltverfahren mit Hilfe eines Drehzerhackers. Zur geeigneten Änderung einer Impulsbreite beim Ändern der Bildungsbedingung für feine Löcher (feine Löcher) können mehrere Drehzerhackerblenden mit unterschiedlichen Schlitzbreiten vorgesehen sein, aber möglich ist auch, verschiedene Gesamtimpulsbreiten mit einer einzelnen Blende zu realisieren, wenn eine Zerhackerblende mit Schlitzen S hergestellt wird, deren Öffnungsbreite gemäß 25 in Radialrichtung variiert.
Nachstehend wird die Grundlage für die erforderliche Impulsenergie erläutert. 28 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen Impulsenergie und Lochtiefe für die aus 27(a) gewonnenen Daten unter der Bedingung der Gesamtimpulsbreite von 30 μs. Wie aus der Darstellung deutlich wird, muß die Impulsenergie über 40 mJ liegen, um Löcher mit mindestens 50 μm Tiefe zu erhalten.
Da in einem gütegeschalteten CO₂-Dauerstrichlaser ein konfokales Teleskop in einen Resonator bei einem Güteschaltverfahren mit Drehzerhacker eingebaut ist, muß die Energiedichte der maximal verfügbaren Impulsenergie am Konfokalpunkt unter dem Durchbruchschwellwert des Atmosphärengases liegen. Da die unter dieser Bedingung erhaltene maximale Impulsenergie allgemein 150 mJ beträgt, bildet dieser Wert die Energieobergrenze.
Hierbei kann die Impulsenergieausgabe durch Variieren der elektrischen Glimmentladungsenergie bei der Entladungsanregung gesteuert werden. Obwohl Gleichstromentladung allgemein als Entladungsanregungsverfahren verwendet wird, können alle anderen Verfahren zum kontinuierlichen Einprägen einer Wechselstromentladung und HF-Entladung und Anwenden einer Impulsmodulation auf die Entladungen zum Einsatz kommen.
Im folgenden werden Anforderungen an den kondensierten Durchmesser eines zur Bearbeitung verwendeten Laserstrahls erläutert. Der Oberflächendurchmesser erzeugter Löcher variiert allgemein in Abhängigkeit vom kondensierten Laserstrahldurchmesser und von der zugeführten Impulsenergiemenge. Zum Beispiel steigt gemäß 27(b) der Oberflächenlochdurchmesser monoton mit zunehmender Impulsenergie, wenn die Impulsenergie unter der Bedingung eines bestimmten konstanten kondensierten Durchmessers variiert wird. Grund dafür ist, daß bei Energiesteigerung in der relativ langen Impulszeit von mindestens 30 μs ein größerer Bereich als der durch den kondensierten Laserstrahldurchmesser bestrahlte Bereich erwärmt, geschmolzen und dann durch die Wärmeübertragungsdiffusion verdampft wird.
Danach wurde ein Experiment zum Variieren der Impulsenergie durchgeführt, während der kondensierte Durchmesser des Laserstrahls variiert wurde, indem Kondensoren mit verschiedenen Brennweiten vorgesehen wurden.
Beispiel 6
24 ist eine Zeichnung der Konfiguration einer in der Erfindung verwendeten Laserbearbeitungsvorrichtung. Der Laseroszillator 23 ist eine gütegeschaltete CO₂-Laservorrichtung mit eingebauter Güteschaltvorrichtung hinter einer Laserröhre mit Dauerentladungsanregung und Kohlendioxidgas als Schwingungsmedium. Die Güteschaltvorrichtung besteht aus einem konfokalen Teleskop (das aus einem Teleskopkondensor 26 und einem Totalreflexionsspiegel 27 besteht) und einem Drehzerhacker 28 (siehe 25), der am Konfokalpunkt eingebaut ist.
Der Drehzerhacker 28 hat eine Drehzahl von 8000 U/min, 45 Schlitze (siehe S in 25) sind auf der Zerhackerblende gebildet, und eine Folge von Impulsen mit 32 μs Gesamtimpulsbreite und 6 kHz Impulsfolgefrequenz wird erhalten. Nach Korrektur des Divergenzwinkels des durch den Laseroszillator 23 ausgegebenen Laserstrahls L durch einen Kollimatorspiegel (einen Konkavspiegel) 29 erreicht der Strahl einen Bearbeitungskopf 31, wird auf einen Durchmesser von 100 μm durch einen aus ZnSe hergestellten Kondensor 32 mit einer Brennweite von 63,5 mm kondensiert und dann auf eine Kühltrommel 1 abgestrahlt.
Durch Drehen einer Kühltrommel mit einem Durchmesser von 1200 mm und leicht konkaver Balligkeit mit konstanter Drehzahl von 0,4 U/s mit einer Trommeldrehvorrichtung 33 werden Löcher mit 250 μm Abstand auf der Mantelfläche der Kühltrommel gebildet. Der Laserbearbeitungskopf 31 bewegt sich in Parallelrichtung zur Richtung der Trommeldrehachse mit einer Geschwindigkeit von 100 μm/s durch eine Antriebsvorrichtung 34 für die x-Achsenrichtung, und Löcher mit 250 μm Abstand werden auch in Richtung der Drehachse gebildet. Da hierbei die Trommel eine leicht konkave Balligkeit hat, mißt ein Höhennachformsensor 36 vom Wirbelstromtyp den Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf und der Trommeloberfläche, und auf der Grundlage des Meßergebnisses bewegt eine Antriebsvorrichtung 35 für die z-Achsenrichtung den Bearbeitungskopf so, daß der Abstand zwischen dem Kondensor 32 und der Oberfläche der Kühltrommel 1 auf einen konstanten Betrag gesteuert wird.
Mit Hilfe dieser Konfiguration wurde eine Kühltrommel 1 mit Ni-Co-W-Plattierungsbeschichtung und vorab durch Abstrahlen gebildeten Grübchen mit 90 mJ Laserimpulsenergie bearbeitet. Dadurch wurden feine Löcher mit 180 μm Oberflächenlochdurchmesser und 55 μm Tiefe sowie 250 μm Abstand der feinen Löcher gebildet. In 29 ist gezeigt, wie die Oberfläche der Kühltrommel aussieht, die der Bearbeitung unterzogen wurde.
Austenitische Edelstähle (SUS304) wurden zu bandförmigen Dünnbrammen mit 3 mm Dicke durch eine Doppeltrommel-Stranggießmaschine gemäß 1 gegossen, wobei die gemäß dem o. g. Verfahren bearbeiteten Kühltrommeln verwendet wurden, und nach dem Gießen wurden die Brammen warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt, um Blechprodukte mit 0,5 mm Dicke herzustellen. Die Qualität der Gußbrammen wurde durch Sichtkontrolle der Blechprodukte nach Kaltwalzen bewertet. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß die Dünnbrammen frei von Oberflächenrissen waren, und Blechprodukte nach Walzen zeigten keine Oberflächenfehlern und Ungleichmäßigkeiten.
Als Vergleichsbeispiele wurde ein ähnliches Gießen mit Hilfe von Kühltrommeln ohne durch erfindungsgemäße Lasermaterialbearbeitung gebildete Grübchen durchgeführt, und als Ergebnis traten feine Risse an den Positionen in Entsprechung zu den Abschnitten auf, an denen Schaum eingefangen wurde, und offensichtliche Ungleichmäßigkeiten wurden auf der Oberfläche der Blechprodukte beobachtet.
Im folgenden wird ein Laserbearbeitungsverfahren zur Lochbildung näher erläutert, das auf die Bearbeitung einer Trommelmantelfläche anwendbar ist. 30 zeigt eine Seitenansicht des Bildungsvorgangs eines Lochs auf einem Metallmaterial mit einem Impulslaserstrahl. Ein aus Ölen und Fetten bestehendes Beschichtungsmaterial 38 ist vorab auf die Oberfläche eines Metallmaterials aufgetragen, das ein zu bearbeitendes Werkstück 37 ist (z. B. eine Kühltrommel). Ein Laserstrahl 39 wird durch einen in der Zeichnung nicht gezeigten Kondensor so kondensiert, daß er auf die Oberfläche des Metallmaterials 37 fokussiert ist, und abgestrahlt.
Hierbei erreicht der Laserstrahl 39 die Oberfläche des Metallmaterials 37 nach Brechung an der Grenzfläche von Luft und dem Beschichtungsmaterial 38 und einer bestimmten Absorption. Auf der Oberfläche des Metallmaterials 37 kommt es zu einer Sublimationserscheinung, die durch hohe momentane Energiedichte des Laserstrahls 39 verursacht ist, wodurch ein Loch gebildet wird.
Hierbei werden bei mikroskopischer Beobachtung eine Oberfläche 41 aus einer geschmolzenen Phase und eine Grenzflä che 40 zwischen der geschmolzenen Phase und einer festen Phase am Boden des Lochs gebildet, und ein Teil der geschmolzenen Phase, der zwischen beiden Grenzflächen (41 und 40) vorhanden ist, wird als Spritzer 42 durch eine Kraft nach außen abgegeben, die die Oberflächenspannung überwindet, die durch die Reaktionskraft der Verdampfung des Metallmaterials 37 und den Gegendruck des Hilfsgases ausgeübt wird. Bestandteile der Spritzer 42 mit gerade ausreichendem Impuls, daß sie in der Umgebung des Lochs bleiben, erreichen die Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks in geschmolzenem Zustand, scheiden der Oberfläche ab und werden zu Krätze, wenn kein Beschichtungsmaterial aufgetragen ist.
Ist dagegen ein Beschichtungsmaterial 38 vorab auf die Oberfläche aufgetragen, kommt es zu einer Erscheinung, bei der die Spritzer 42 durch die Abkühlungswirkung des Beschichtungsmaterials 38 erstarren, bevor sie die Oberfläche des Metallmaterials 37 erreichen, oder weit Wegspritzen, indem sie wieder zurückgeworfen werden, was durch die schlechte Benetzbarkeit des Beschichtungsmaterials 38 mit dem Metall zustande kommt. Dies ist das Prinzip der Unterdrückung von Krätzeabscheidung, indem ein Beschichtungsmaterial vorab aufgetragen wird.
Als nächstes wurden im Rahmen der Erfindung Forschungsexperimente durchgeführt, um zu klären, ob das o. g. Prinzip auf jede Art von Ölen und Fetten anwendbar war. Als Ergebnis stellte man im Rahmen der Erfindung fest, daß die Unterdrückungswirkung auf die Krätzeabscheidung je nach den Arten von Ölen und Fetten und der Beschichtungsdicke stark variierte. Durch systematische Untersuchung der experimentellen Ergebnisse wurde erkannt, daß der Unterschied bei der Erscheinung mit Hilfe der Laserlichtdurchlässigkeit in Dickenrichtung des Beschichtungsmediums zusammengefaßt werden konnte.
Das heißt, man stellte fest, daß bei großer Absorption durch die Substanz die Krätzeunterdrückung auch dann schwie rig war, wenn die aufgetragene Schichtdicke dünn war, und daß bei dicker aufgetragener Schichtdicke die Krätzeunterdrückung auch dann ähnlich schwierig war, wenn ein Medium mit geringer Absorption verwendet wurde.
Zur Analyse dieser Erscheinung wurden zeitaufgelöste Spektralbewertungen des Plasmas durchgeführt, das beim Bestrahlen mit einem Impulslaser erzeugt wird. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß unter der Bedingung eines Beschichtungsmediums mit großer Absorption die Elektronendichte und Elektronentemperatur (Plasmatemperatur) im Plasma in einem Frühstadium der Impulserzeugung erheblich anstieg, vergleicht man sie mit der Bedingung eines Beschichtungsmediums mit kleiner Absorption. Ferner absorbierte das Plasma die nachfolgende Impulsenergie nach Durchlaufen eines Vorgangs der Umkehrdämpfungsstrahlung, und die Elektronentemperatur des Plasmas stieg mit zunehmender Geschwindigkeit.
Die Absorption von Impulsenergie durch Plasma reduziert Energie, die die Oberfläche eines Metallmaterials erreicht, das ein zu bearbeitendes Werkstück ist, und zugleich wird Plasma selbst zu einer sekundären Wärmequelle. Da das Plasma im Zeitverlauf schnell expandiert, ist die Größe der sekundären Wärmequelle extrem viel größer als der kondensierte Durchmesser des Laserstrahls.
Folglich werden Abschnitte mit kleinem Impulsbetrag der Spritzer, die gemäß dem anhand von 30 erläuterten Vorgang erzeugt werden, durch das Plasma wiedererwärmt, was zur Zunahme der in der Umgebung des Lochs abgeschiedenen Krätzemenge führt.
Aufgrund der o. g. Analyse wurden die Absorptionskoeffizienten μ verschiedener Medien bewertet, wonach eine experimentelle Bewertung zur Unterdrückung von Krätzeabscheidung durch aufeinanderfolgendes Ändern der Beschichtungsdicke durchgeführt wurde. Hierbei ist der Absorptionskoeffizient μ ein durch den Ausdruck (1) definierter Wert, in dem t die Dicke des Mediums und T die Lichtdurchlässigkeit ist. T = exp[–α·t] (1)

Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 8

Typ	α [mm^–1]	t [mm]	T	Zustand der Krätzeabscheindung
A	2	0,10	0,82	O (keine Krätze)
"	"	0,30	0,55	O (keine Krätze)
"	"	0,50	0,37	X (viel Krätze)
B	4	0,10	0,67	O (keine Krätze)
"	"	0,18	0,49	Δ (teilweise Krätzeabscheindung
"	"	0,30	0,30	X (viel Krätze)
C	10	0,05	0,60	O (keine Krätze)
"	"	0,10	0,37	X (viel Krätze)
D	20	0,02	0,67	X (viel Krätze)
"	"	0,05	0,37	X (viel Krätze)

Anhand der vorstehenden Ergebnisse wurde festgestellt, daß die Anforderungen an aufzutragende Öle und Fette darin bestanden, die folgenden Ausdrücke (2) und (3) gleichzeitig zu erfüllen: Lichtdurchlässigkeit am Beschichtungsfilm T ≥ 0,5 (2), Absorptionskoeffizient α ≤ 10 mm–1 (3).
Liegt die Lichtdurchlässigkeit T unter 0,5, d. h. ist die Absorption am Beschichtungsmaterial übermäßig groß, kommt es zur o. g. Erscheinung, und der Krätzeunterdrückungseffekt ist beeinträchtigt. Erfüllt der Absorptionskoeffizient μ nicht den Ausdruck (3), ist der Krätzeunterdrückungseffekt ähnlich beeinträchtigt, auch wenn die Lichtdurchlässigkeit T mindestens 0,5 beträgt.
Grund dafür ist, daß bei übermäßig großer Absorption je Dickeneinheit die Absorption an der Oberfläche der aufgetragenen Schicht relativ groß wird, weshalb das Wachstum von durch Laserlicht erzeugtem Plasma erheblich wird und die o. g. Erscheinung auftritt. Die vorstehende Darstellung bil det den Kern der Anforderungen an die Realisierung des Krätze unterdrückenden Effekts mit hohem Grad an Reproduzierbarkeit.
Obwohl hierbei die Arten aufzutragender Öle und Fette in der vorstehenden Erläuterung nicht spezifisch festgelegt sind, zeigen Mineralschmiermittel eine am besten geeignete Wirkung. Gleichwohl kann jede Art von Ölen und Fetten ausgewählt sein, solange sie die Ausdrücke (2) und (3) erfüllt.
Beispiel 7
31 zeigt die Meßergebnisse des Infrarotspektroskopie-Durchlaßvermögens eines Mineralschmiermittels der Klasse 3, das für die Beispiele der Erfindung verwendet wurde; (a) zeigt das Ergebnis bei 15 μm Schmiermitteldicke, und (b) zeigt das Ergebnis bei 50 μm Schmiermitteldicke. Hierbei weisen die Meßergebnisse 7,5 % Durchlässigkeitsverlust am Fenster auf, da KBr-Einkristall als Gate-Material verwendet wurde.
Da dieses Beispiel ein Fall ist, in dem Löcher mit Hilfe eines CO₂-Impulslasers gemäß der nachfolgenden Darstellung gebildet werden, ist die Wellenzahl in Entsprechung zur Schwingungswellenlänge von 10,59 μm (Schwingungslinie 10P 20) des CO₂-Lasers durch einen nach oben zeigenden Pfeil bezeichnet.
32 ist ein Diagramm der Lichtdurchlässigkeit des o. g. Beschichtungsmaterials selbst, ausgedrückt als Funktion der Schmiermitteldicke nach Erhalten der Lichtdurchlässigkeit durch Bewerten des Durchlaßvermögens an verschiedenen Dicken gemäß 31 und Korrigieren der Ergebnisse anhand der Durchlässigkeit des Fenstermaterials.
Im Diagramm bezeichnen schwarze Punkte Meßwerte, und die durchgezogene Linie bezeichnet das anhand des Ausdrucks (1) erhaltene Ergebnis und demonstriert die Eignung des Ausdrucks (1). Folglich beträgt der Absorptionskoeffizient μ des Schmiermittels 4,05 mm^–1.
Durchgeführt wurde eine Lochbildung an einem Metallmaterial mit Hilfe eines Schmiermittels mit einer zuvor dargestellten Eigenschaft. Als zu bearbeitendes Material kam Ni zum Einsatz, und ein Schmiermittel mit 50 μm Dicke wurde darauf aufgetragen. Die Lichtdurchlässigkeit am Schmiermittelabschnitt betrug hierbei 0,82.
An diesem Material wurde die Lochbildung durch einen gütegeschalteten CO₂-Impulslaser durchgeführt. Die Impulsenergie war auf 90 mJ eingestellt, der kondensierte Durchmesser des Impulslaserstrahls auf 95 μm, und Luft wurde als Hilfsgas koaxial mit dem Laserstrahl mit einem Durchfluß von 20 Liter/Minute zugeführt.
Unter diesen Bedingungen wurden feine Löcher mit 170 μm Oberflächenlochdurchmesser und 80 μm Tiefe gebildet. Das Aussehen der unter diesen Bedingungen gebildeten Oberfläche ist in 33(b) gezeigt. Zum Vergleich ist das Aussehen der ohne ein vorab aufgetragenes Schmiermittel gebildeten Oberfläche in (a) derselben Darstellung gezeigt, und das Aussehen der Oberfläche in dem Fall, in dem ein Schmiermittel mit 200 μm Dicke vorab aufgetragen ist (Lichtdurchlässigkeit T = 0,44) ist in (c) derselben Darstellung veranschaulicht.
Wie aus der Darstellung hervorgeht, wurde im Fall (b), in dem die Beschichtung erfindungsgemäß aufgetragen war, Krätzeabscheidung stark unterdrückt, was im Gegensatz zum Fall (a) steht, in dem kein Schmiermittelauftrag angewendet wurde, und ferner wurde unter der Bedingung (c), bei der die Lichtdurchlässigkeit infolge dicker Beschichtung unter 0,5 lag, obwohl das Schmiermittel identisch war, die Unterdrückung von Krätzeabscheidung unmöglich, was dem Fall (a) ohne Beschichtung ähnelte.
Wenngleich im o. g. Beispiel der Fall einer Verwendung von Ni als zu bearbeitendes Metallmaterial exemplarisch dargestellt ist, wurde nachgewiesen, daß Krätzeabscheidung unter der erfindungsgemäßen Bedingung bei jedem anderen Material wirksam unterdrückt werden konnte, z. B. einem Eisenmetallmaterial, weshalb die Erfindung auf jede Art anwendbar ist, solange es sich um ein Metallmaterial handelt.
Obwohl ferner im o. g. Beispiel der Fall dargestellt ist, in dem ein gütegeschalteter CO₂-Impulslaser als Laserlichtquelle zur Lochbildung verwendet wird, ist es auch möglich, andere Laserquellen zu gebrauchen, indem das Durchlaßvermögen des Beschichtungsmaterials in Relation zur Laserwellenlänge auf den Bereich der Erfindung festgelegt wird. Beispielsweise ist es möglich, einen YAG-Laser (Wellenlänge: 1,06 μm), einen Halbleiterlaser (Wellenlänge: etwa 0,8 μm) und einen Excimerlaser (Wellenlänge: ultravioletter Bereich) u. ä. zu verwenden.
Wenngleich im o. g. Beispiel weiterhin der Fall dargestellt ist, in dem feine Löcher mit 170 μm Durchmesser und 80 μm Tiefe erzeugt werden, ist die Erfindung ferner auf die Lochbildung mit größerem Durchmesser und größerer Tiefe oder auf die Bildung noch feinerer Löcher anwendbar.
Durch die Erfindung kann eine Dünnbramme rationell hergestellt werden, die keine solchen Oberflächenfehler wie Oberflächenrisse und -spalten, Beizungleichmäßigkeiten und Beizungleichmäßigkeitsrisse hat.
Daher kann die Erfindung ein hochqualitatives Edelstahlblech mit ausgezeichnetem Oberflächenaussehen und ohne ungleichmäßigen Glanz mit guter Ausbeute und geringen Kosten bereitstellen und leistet einen großen Beitrag zur Entwicklung der Konsumgüterindustrie und Bauindustrie, in denen Edelstähle als Materialien für Erzeugnisse und Bauwerkstoffe zum Einsatz kommen.

Claims

Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen, dadurch gekennzeichnet, daß: Vertiefungen (9) mit vorgeschriebener Form auf der Mantelfläche der Kühltrommel durch Abstrahlen, Fotoätzen oder Laserbearbeiten an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und Buckel (18), Löcher (19) oder Ungleichmäßigkeiten mit vorgeschriebener Form an den Rändern (17) der Vertiefungen und/oder auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind, wobei die Buckel und die Ungleichmäßigkeiten durch Aluminiumoxidgrieß-Spritzen, Plattieren oder Flammspritzen gebildet sind und die Löcher durch Fotoätzen oder Laserbearbeiten gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Buckel (18) mit 1 bis 50 μm Höhe und 5 bis 200 μm Kreisäquivalenzdurchmesser auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Löcher mit mindestens 5 μm Tiefe und 5 bis 200 μm Kreisäquivalenzdurchmesser auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen benachbart zueinander gebildet sind; und die Ungleichmäßigkeiten mit 1 bis 50 μm mittlerer Tiefe und 10 bis 200 μm Kreisäquivalenzdurchmesser auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Vertiefungen (9) mit 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Buckel (18) mit 1 bis 50 μm Höhe und 30 bis 200 μm Kreisäquivalenzdurchmesser an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Vertiefungen (9) mit 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe und 0,5 bis 3 mm Kreisäquivalenzdurchmesser auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Löcher (19) mit mindestens 5 μm Tiefe und 5 bis 200 μm Kreisäquivalenzdurchmesser an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit vorgeschriebener Form auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Ungleichmäßigkeiten und die Buckel (18) an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) und/oder auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (9) mit vorgeschriebener Form 40 bis 200 μm mittlere Tiefe und 1,0 bis 4,0 mm mittleren Kreisäquivalenzdurchmesser haben.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Tiefe der Ungleichmäßigkeiten 1 bis 50 μm und die Höhe der Buckel (18) 1 bis 50 μm beträgt; und ferner die Höhe der Buckel (18) kleiner als die mittlere Tiefe der Ungleichmäßigkeiten ist.
Kühltrommel zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß: die Ungleichmäßigkeiten durch Spritzen von Aluminiumoxidgrieß gebildet sind; und die Buckel (18) durch das Eindringen der Fragmente des Aluminiumoxidgrießes gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit 1,0 bis 4,0 mm mittlerem Durchmesser und 40 bis 200 μm mittlerer Tiefe auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und die Ungleichmäßigkeiten mit 10 bis 50 μm mittlerem Durchmesser und 1 bis 50 μm mittlerer Tiefe sowie die Buckel (18) mit 1 bis 50 μm Höhe, die durch das Eindringen der Fragmente des Aluminiumoxidgrießes gebildet sind, an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) und/oder auf den eingedrückten Oberflächen (16) der Vertiefungen (9) gebildet sind.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 1, wobei Vertiefungen (9) mit vorgeschriebener Form auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und das Gebiet, in dem die Vertiefungen mit höchstens 20 μm mittlerer Tiefe in einem Abstand von mindestens 1 mm fortlaufend vorhanden sind, höchstens 3 % ausmacht.
Kühltrommel (1, 1') zur Herstellung von Metallgußband durch Stranggießen nach Anspruch 8, wobei Vertiefungen (9) mit 1,0 bis 4,0 mm mittlerem Durchmesser und 40 bis 170 μm mittlerer Tiefe auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') an den Rändern (17) der Vertiefungen (9) benachbart zueinander gebildet sind; und das Gebiet, in dem die Vertiefungen (9) mit höchstens 20 μm mittlerer Tiefe in einem Abstand von mindestens 1 mm fortlaufend vorhanden sind, höchstens 3 % ausmacht.
Verfahren zum Stranggießen eines Metallgußbands, gekennzeichnet durch: Gießen einer Stahlschmelze auf die Mantelfläche einer Kühltrommel (1, 1') zum Dünnbrammen-Stranggießen, die in einer Richtung dreht, nach einem der Ansprüche 1 bis 13, Abkühlen und Erstarren der Stahlschmelze auf der Mantelfläche der Kühltrommel (1, 1') und Stranggießen einer Dünnbramme.
Verfahren zum Stranggießen eines Metallgußbands, gekennzeichnet durch: Bilden eines Stahlschmelzbads auf den Mantelflächen eines Paars Kühltrommeln (1, 1') zum Dünnbrammen-Stranggießen, die parallel zueinander angeordnet sind und die in Gegenrichtungen drehen, nach einem der Ansprüche 1 bis 13, Abkühlen und Erstarren der in das Bad gegossenen Stahlschmelze auf den Mantelflächen der Kühltrommeln (1, 1') und Stranggießen einer Dünnbramme.
Verfahren zum Stranggießen eines Metallgußbands nach Anspruch 15, wobei das Stahlschmelzbad abgedeckt ist mit einer Atmosphäre aus nichtoxidierendem Gas, das in der Stahlschmelze löslich ist, oder der Mischung aus nichtoxidierendem Gas, das in der Stahlschmelze löslich ist, und nichtoxidierendem Gas, das in der Stahlschmelze unlöslich ist.