Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Verbesserung einer Zwillingsrollen aufweisenden kontinuierlichen
Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines
Metallstreifens oder -bandes, und zwar direkt aus einem
geschmolzenen Metall, wie zum Beispiel geschmolzenem Stahl.
Ausgangspunkt
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In der Technik sind sogenannte Zwillingsrollen
aufweisende kontinuierliche Gießvorrichtungen bekannt, in denen
einem Paar von intern gekühlten Rollen oder Walzen, die
sich in entgegengesetzte Richtung zueinander drehen und
entsprechende horizontale Achsen besitzen, parallel
zueinander angeordnet sind, und zwar mit einem angemessenen
Spalt dazwischen. Ein Becken geschmolzenen Metalls ist
auf den Umfangsoberflächen (die oberen zylindrischen
Oberflächen der Hälften in axialer Richtung) der Walzen
gebildet, und zwar oberhalb des Spalts, und das
geschmolzene Metall wird kontinuierlich in einen Metallstreifen
durch den Spalt gegossen, während es durch die
Umfangsoberflächen der sich drehenden Walzen gekühlt wird. Es
wurde weiterhin vorgeschlagen, solche Zwillingswalzen
aufweisenden kontinuierlichen Vorrichtungen auf einen
Fall zum kontinuierlichen Gießen von Stahl anzuwenden, um
einen Stahlstreifen direkt aus geschmolzenem Stahl
herzustellen.
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Wenn ein Metallstreifen kontinuierlich durch einen Spalt
zwischen einem Paar von Walzen gegossen wird, ist es
notwendig, ein Becken geschmolzenen Metalls auf den
Umfangsoberflächen des Paars von Walzen oberhalb des dazwischen
befindlichen Spalts zu bilden und den Pegel des
geschmolzenen Metalls in dem Becken im wesentlichen konstant zu
halten durch kontinuierliches Gießen des geschmolzenen
Metalls in das Becken. Um das Becken geschmolzenen
Metalls zu bilden, werden ein Paar Dämme benötigt, deren
Oberflächen senkrecht zu den Walzenachsen stehen, was ein
Überlaufen geschmolzenen Metalls entlang der Walzenachsen
an den Umfangsoberflächen der Rollen verhindert. Diese
Dämme dienen normalerweise zum Regulieren der Breite des
gegossenen Streifens und werden hier als "Seitendämme"
bezeichnet. Zusätzlich zu den Seitendämmen, die an den
linken und rechten Seiten der Rollen angeordnet sind,
können ein Paar vordere und hintere Dämme (hier als
"Längsdämme" bezeichnet) mit ihren Oberflächen entlang
der Walzenachsen senkrecht zu den Seitendämmen errichtet
werden, und zwar auf den Umfangsoberflächen der Walzen,
um ein kastenartiges Becken für das geschmolzene Metall
mit den Seitendämmen und den Längsdämmen zu bilden. Das
kastenartige Becken dient zum Verhindern, daß Wellen
geschmolzenen Metalls in dem Becken direkt die Oberflächen
der Walzen treffen, wodurch die Bildung von Falten
("geschmolzene Metallfalten" genannt) auf den Oberflächen des
gegossenen Streifens verhindert wird.
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Wenn die Längsdämme auf den Oberflächen der Walzen
errichtet sind, um das geschmolzene Metall in dem Becken
durch die Innenoberflächen der Dämme, wie in Fig.4
gezeigt, aufzuhalten, dann stagniert das geschmolzene
Metall in diesen Ecken des Beckens, die durch die
Innenwände der Längsdämme und die Oberflächen der Rollen
gebildet werden, wo dann das Metall dazu neigt, sich zu
verfestigen und sogenannte Dreipunktschalen oder Hülsen
an den unteren Kanten der Längsdämme zu bilden, da sie
sowohl von den Längsdämmen als auch von den Walzen
gekühlt werden. Wenn die Dreipunktschalen auf eine
bestimmte Größe gewachsen sind, fallen sie von den
Längsdämmen ab und werden in die Oberflächen des gegossenen
Streifens aufgenommen, was Fehler in dem Produkt bewirkt.
Ziel der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung liegt darin, eine verbesserte
Zwillingswalzen aufweisende kontinuierliche
Gießvorrichtung mit einem Paar von Längsdämmen vorzusehen, die in
der Lage ist, die Bildung von Dreipunktschalen zu
verhindern und die negativen Einwirkungen von Wellen
geschmolzenen Metalls zu verhindern, wodurch eine gleichmäßige
Produktion eines Streifens mit so guter Qualität
sichergestellt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines
Metallstreifens gemäß der Erfindung weist folgendes auf:
ein Paar von intern gekühlten Walzen oder Rollen, die
sich in entgegengesetzter Richtung zueinander drehen und
die parallel zueinander angeordnet sind, wobei ihre
Achsen horizontal gehalten sind, und Paare von Seitendämmen
und Längsdämmen zur Bildung eines Beckens von
geschmolzenem Metall auf den Umfangsoberflächen der Walzenpaare,
wobei das Paar von Seitendämmen entgegengesetzt
zueinander in einer Richtung senkrecht zu den Rollenachsen
angeordnet ist, und zwar mit einem Spalt oder Raum
dazwischen, der annähernd der Breite des zu gießenden
Metallbandes entspricht, wobei ferner das Paar von Längsdämmen
entgegengesetzt zueinander in einer Richtung parallel zu
den Rollenachsen angeordnet ist, wodurch das geschmolzene
Metall im Becken kontinuierlich in ein Metallband durch
einen Spalt zwischen dem Walzenpaar gegossen wird und
wobei ferner das Paar von Längsdämmen so angeordnet ist,
daß deren Bodenoberflächen etwas oberhalb der
Rollenoberflächen angeordnet sind, so daß zwischen den
Bodenoberflächen der Längsdämme und den Rollenoberflächen
Öffnungen gebildet werden und wobei ferner vorgesehen ist, daß
während des stationären Laufs der Vorrichtung die
Öffnungen auf dem Niveau der Oberfläche des geschmolzenen
Metalls in dem Becken angeordnet sind, so daß das Metall
die Öffnungen teilweise füllt.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weiterhin eine Gießvorrichtung mit einem
Auslaßschlitz am Boden zur Lieferung von geschmolzenem
Metall durch den Schlitz zum Becken auf, die oberhalb des
Beckens derart angebracht ist, daß der Schlitz oberhalb
der Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Becken
positioniert ist, und sich parallel zu dem Spalt der Walzen
erstreckt.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Grundteile eines
Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der
Erfindung;
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 1 entlang einer Ebene senkrecht zu den
Walzenachsen in der Mitte der Walzen;
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Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsteilansicht der
Vorrichtung aus Fig. 1, die ähnlich der Fig. 2 die
Öffnung zwischen dem Längsdamm und der Oberfläche
der Walze zeigt;
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht ähnlich der aus Fig. 3,
die ein Beispiel außerhalb des Umfangs der
Erfindung zeigt; und
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht ähnlich der aus Fig. 4,
die ein weiteres Beispiel außerhalb des Umfangs
der Erfindung zeigt.
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Gemäß Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1, 1b ein Paar
von intern gekühlten Walzen oder Rollen, die sich in
entgegengesetzter Richtung zueinander drehen (die
Drehrichtungen beider Walzen sind durch Pfeile angezeigt) und die
parallel zueinander angeordnet sind, wobei ihre
Walzenachsen horizontal gehalten sind. Die Bezugszeichen 2a, 2b
bezeichnen Seitendämme, die gleitbar die entsprechenden
Oberflächen der Walzen kontaktieren, und 3a, 3b
bezeichnen Längsdämme, die parallel zu den Walzenachsen und
senkrecht zu den Seitendämmen angeordnet sind. Die
Bodenoberflächen der Längsdämme und die Oberflächen der Walzen
sind im wesentlichen parallel zueinander mit
entsprechenden Öffnungen zwischen ihnen, was noch im Detail unten
beschrieben wird. Die entsprechenden Längsdämme und die
entsprechenden Seitendämme kontaktieren einander, so daß
eine Leckage geschmolzenen Metalls verhindert wird. Die
Seitendämme können den in der japanischen Patentanmeldung
Nr. 62-84,555, die dem US-Patent Nr. 4 811 780
entspricht, dargestellten Typs sein, bei dem die Seitendämme
nach unten gedrängt werden, während sie abreibungsmäßig
durch die Walzen abgetragen werden. Fig. 1 stellt ein
Beispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, die mit
einer Gießvorrichtung 4 versehen ist zur Lieferung
geschmolzenen Metalls an das Becken, das durch die Längs-
und Seitendämme und die Oberflächen der Walzen definiert
wird. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein
Oberflächenniveau des geschmolzenen Metalls in dem Becken. Das
Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Mutterdüse zur Lieferung
geschmolzenen Metalls an die Gießvorrichtung und das
Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Streifen, der gegossen
wird.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 1 entlang einer Ebene, die senkrecht zu den
Walzenachsen in der Mitte der Walzen liegt, und den Gießzustand
zeigt. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die
Gießvorrichtung ein Zwischenbehälter mit einem Auslaßschlitz 8
am Boden zur Lieferung geschmolzenen Metalls durch den
Schlitz 8 an das Becken und die Vorrichtung ist oberhalb
des Beckens angeordnet, so daß der Schlitz 8 oberhalb der
Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls in dem Becken
angeordnet ist und erstreckt sich parallel zu dem Spalt der
Rollen. Die Gießvorrichtung ist in Position angeordnet,
so daß die Richtung, in der sich der Schlitz 8 erstreckt,
im wesentlichen in einer Ebene liegt, die den engsten
Spalt 9 der Walzen 1a, 1b umfaßt und steht senkrecht zu
der Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls. Die Länge des
Schlitzes 8 ist vorzugsweise so nah wie möglich an der
Länge der Längsdämme (der Abstand zwischen den
Seitendämmen). Während des stationären Laufens der Vorrichtung
wird geschmolzenes Metall kontinuierlich durch die
Mutterdüse 6 an die Gießvorrichtung 4 geliefert, und zwar
mit einer angemessenen Rate, um einen Filmfluß
geschmolzenen Metalls parallel zu den Innenoberflächen der
Längsdämme 3a, 3b zu bilden, der durch den Schlitz 8 der
Gießvorrichtung 4 in das Becken im Mittelteil der Längsdämme
(die Position, die dem engsten Spalt zwischen den Rollen
1a, 1b entspricht) fällt, wodurch der Streifen 7
hergestellt wird, während die Oberfläche 5 des geschmolzenen
Metalls auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird.
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilquerschnittansicht des
Längsdamms 3b und der Oberfläche der Walze 1b während des
stationären Laufens der Vorrichtung. Die gleichen
symmetrischen Zustände treten auf der Seite des Längsdamms 3a
auf. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Längsdamm 3 mit
seiner Bodenoberfläche 10 etwas oberhalb der
Rollenoberfläche R gehalten angeordnet, so daß eine Öffnung 11
zwischen der Bodenoberfläche 10 des Längsdamms 3 und der
Walzenoberfläche R gebildet wird, und daß während des
stationären Laufens der Vorrichtung die Öffnung 11 auf
einem Niveau der Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls
in dem Becken positioniert ist. Insbesondere während der
Längsdamm 3 eine Innenoberfläche 12, eine Außenoberfläche
13 und eine vorbestimmte Dicke 14 dazwischen besitzt, ist
die Bodenoberfläche 10 innerhalb des Bereichs der Dicke
14 als eine flache, vorzugsweise gekrümmte Oberfläche,
ausgebildet, die der Umfangsoberfläche der Walze
entspricht. Der Längsdamm 3 ist so angeordnet, daß das
Niveau der Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls während
des stationären Laufens der Vorrichtung zwischen einem
Niveau auf einer unteren Innenkante 15 definiert durch
die Innenoberfläche 12 und die Bodenoberfläche 10 und
einem Niveau einer unteren Außenkante 16 liegt, die durch
die Außenoberfläche 13 und die Bodenoberfläche 10
definiert wird. Mit anderen Worten die Vorrichtung wird unter
solchen Bedingungen bedient, daß die Oberfläche 5
geschmolzenen Metalls in dem Becken immer in der Öffnung 11
positioniert ist.
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Der Längsdamm 3 ist somit teilweise in das Becken
eingetaucht, und zwar mit seiner unteren Innenkante 15 in das
geschmolzene Metall eingetaucht und stoppt die Wellen auf
der Oberfläche des geschmolzenen Metalls mit seiner
Innenoberfläche 12. Die untere Außenkante 16 steht nicht in
Kontakt mit dem geschmolzenen Metall, das in die Öffnung
11 eintritt. Wenn der Raum der Öffnung 11 geeignet ist,
bildet das geschmolzene Metall in der Öffnung 11
stationär eine dünne runde Oberfläche 17, die in Querrichtung
(des zu gießenden Streifens) gleichförmig ist, und zwar
infolge einer Oberflächenspannung des geschmolzenen
Metalls
und der Drehung der Walze 1. Falls das geschmolzene
Metall im Gegensatz dazu durch die Öffnung 11 hindurch
und an der unteren Außenkante 16 vorbeigeht, um die
Walzenoberfläche außerhalb des Längsdamms 3 zu erreichen,
dann wird die Kante an dem geschmolzenen Metall in
Querrichtung nicht linear, d. h. die Oberfläche des
geschmolzenen Metalls kommt in Kontakt mit der
Umfangsoberfläche R der Walze und bildet eine unregelmäßige
Verbindungslinie, was das Auftreten von geschmolzenen
Metallfalten auf der Oberfläche des gegossenen Streifens
bewirkt. Es wurde herausgefunden, daß der Zwischenraum der
Öffnung 11 vorzugsweise bei 2 bis 10 mm liegt. Wenn der
Zwischenraum der Öffnung 11 zu klein ist, geht das
geschmolzene Metall nicht effektiv in die Öffnung 11 und
die vorteilhaften Resultate der Erfindung können somit
nicht verwirklicht werden. Bei einer Öffnung mit einem
unnötig großen Zwischenraum wird andererseits eine
wünschenswerte runde, schmale Oberfläche 17 des
geschmolzenen Metalls nicht in der Öffnung gebildet, d. h. die
Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Öffnung wird
unregelmäßig und verläuft in Wellen. Der oben genannte
Zwischenraum von 2 bis 10 mm wurde experimentell als
geeignet bestätigt.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen Beispiele, die außerhalb des
Umfangs der Erfindung liegen. In dem in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Längsdamm auf der
Umfangsoberfläche R der Walze errichtet, wobei die
Bodenoberfläche des Damms gleitbar die Oberfläche R kontaktiert,
und die Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls im
wesentlichen oberhalb der oben genannten
Gleitkontaktoberfläche liegt. In diesem Fall neigt das geschmolzene Metall
in der Ecke des Beckens, die durch die Innenwand des
Längsdamms 3 und der Oberfläche R der Walze gebildet
wird, dazu, sich zu verfestigen und sogenannte
Dreipunktschalen oder Hülsen 19 an der unteren Innenkante des
Längsdamms zu bilden, da es durch sowohl den Längsdamm
wie auch die Walze gekühlt wird. Wenn die Dreipunktschale
auf eine bestimmte Größe wächst, fällt sie von dem
Längsdamm ab und geht durch den Spalt der Rollen zusammen mit
guten Schalen oder Mänteln und bewirken Fehler des
Produkts. Gemäß der Erfindung wird die Bildung solcher
Dreipunktschalen verhindert. In dem in Fig. 5 gezeigten
Beispiel ist der Längsdamm 3 mit einer recht großen Öffnung
zwischen seiner Bodenoberfläche und der Walzenoberfläche
angeordnet, so daß die gesamte Bodenoberfläche des Damms
3 in das geschmolzene Metall eingetaucht ist. In diesem
Beispiel wird das Gießen unter den Umständen
durchgeführt, daß die Oberfläche des geschmolzenen Metalls an
der unteren Außenkante 16 vorbeigeht und die
Umfangsoberfläche der Walze außerhalb des Längsdamms 3 erreicht. In
diesem Fall wird die Kante 20 der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls, die mit der Umfangsoberfläche der
Walze in Kontakt kommt, in Querrichtung des Streifens (in
die Richtung senkrecht zur Ebene der Zeichnung) nicht
linear und sieht etwa so aus wie Seitenwellen, die auf
etwas auftreffen. Als ein Resultat treten
Oberflächendefekte oder Fehler (geschmolzene Metallfalten) auf der
Oberfläche der verfestigten Schalen, die auf der
Umfangsoberfläche der Walze gebildet sind, auf und somit
auf der Oberfläche des gegossenen Streifens. Gemäß der
Erfindung kann das Auftreten solcher Oberflächendefekte
verhindert werden, da eine runde Kante 17 auf der
Oberfläche des geschmolzenen Metalls, die in Querrichtung des
Streifens linear ist, in der Öffnung 11 durch die
Oberflächenspannung des Metallstreifens gebildet wird.
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Wellen, die auf die Innenseite 12 des Längsdamms 3
schlagen, können weiterhin minimiert werden durch Vorsehen der
Gießvorrichtung, die mit dem Auslaßschlitz 8 am Boden in
der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art und Weise
ausgerüstet ist, wodurch weiterhin irgendwelche
Oberflächendefekte
beseitigt oder reduziert werden, die durch
Wellenbildung der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in
dem Becken bewirkt werden.
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Wie schon oben beschrieben, liegt es außerhalb des
Umfangs der Erfindung, den Längsdamm in der in den Fig. 4
und 5 gezeigten Art und Weise zu verwenden. Der Zweck der
Erfindung wird nicht erreicht, wenn nicht die Position
der Oberfläche des geschmolzenen Metalls, die die
Walzenoberfläche kontaktiert, innerhalb der Öffnung 11 gehalten
wird, die zwischen der Bodenoberfläche des Längsdamms und
der Walzenoberfläche gebildet wird. Das Niveau der
Oberfläche 5 des geschmolzenen Metalls in dem Becken ist im
wesentlichen das gleiche oder etwas höher als das Niveau
der runden Oberfläche 17 des geschmolzenen Metalls in der
Öffnung 11. Ein extrem hohes Niveau der Oberfläche 5 des
geschmolzenen Metalls in dem Becken sollte vermieden
werden. Es sollte weiterhin vermieden werden, den Längsdamm
3 so tief einzutauchen, daß das geschmolzene Metall an
dem Längsdamm 3 vorbeigehen kann. In der Vorrichtung
gemäß der Erfindung wird die Oberfläche 17 des
geschmolzenen Metalls in der Öffnung 11 kräftig durch die Drehung
der Walze und die Viskosität des geschmolzenen Metalls
erneuert; es werden keine Dreipunktecken gebildet, wo das
geschmolzene Metall dazu neigt, in dem Becken zu
stagnieren; und das Kühlen des geschmolzenen Metalls in der Nähe
der unteren Innenkante 15 wird reduziert, da der
Längsdamm 3 nicht durch die Walze gekühlt wird und somit kann
die Bildung der in Fig. 4 gezeigten Dreipunkt
verfestigten Schalen 19 effektiv verhindert werden.
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Die Längsdämme dämmen teilweise eine Oberflächenströmung
des geschmolzenen Metalls in dem Becken ein und stellen
ein Problem dar insofern, daß es wahrscheinlich ist, daß
eine verfestigte Haut auf der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls in dem Becken gebildet wird. Dieses Problem
wird jedoch effektiv beseitigt durch Verwendung der
Gießvorrichtung 4, die mit dem Auslaßschlitz 8 im Boden
ausgerüstet ist, wodurch kontinuierlich supererhitztes
geschmolzenes Metall über die gesamte Breite der Oberfläche
des geschmolzenen Metalls in den Behälter geliefert wird.
Darüber hinaus ist die Filmströmung geschmolzenen
Metalls, die durch die Gießvorrichtung 4 geliefert wird, in
ihrer Breite gleichförmig, wodurch das lokalisierte
Ansteigen geschmolzenen Metalls in dem Becken reduziert
wird und somit weiterhin die Breitenuniformität der
Oberfläche 17 des geschmolzenen Metalls in der Öffnung 11
verbessert wird.
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Demgemäß leiden die Längsdämme der Vorrichtung gemäß der
Erfindung, bei der die Gießvorrichtung 4 mit dem
Auslaßschlitz 8 vorgesehen ist, nicht an dem Problem der
Bildung der verfestigten Haut auf der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls in dem Becken, das im allgemeinen
Längsdämmen innewohnt, und ist produktiv in Hinsicht der
oben genannten wünschenwerten Resultate. Um zu
verhindern, daß der Schlitz nicht verstopft und in der Lage
ist, kontinuierlich eine Filmströmung geschmolzenen
Metalls, die sich in der Breite ausreichend erstreckt, zu
liefern, wurde herausgefunden, daß eine geeignete Öffnung
des Schlitzes 8 in dem Bereich von ungefähr 2 bis 7 mm
liegt.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf feste
Seitendämme beschrieben wurde, sei bemerkt, daß die Erfindung
auf bewegbare Seitendämme sowie auf abreibbare
Seitendämme, die auf den Oberflächen der Walzen errichtet sind,
verwendet werden kann, so daß mindestens ein Teil der
Breite jedes Damms gleitbar in Kontakt mit der Oberfläche
jeder Rolle kommt. Die Umfänge der entsprechenden
Längsdämme und Gießvorrichtung sind aus adiabatischen,
feuerfesten Materialien hergestellt.
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Wie oben beschrieben, macht es die Vorrichtung der
Erfindung möglich, daß die Oberfläche des geschmolzenen
Metalls mit der Oberfläche der Walzen in Kontakt kommt,
während die in Querrichtung verlaufenden gleichförmigen
Kontaktkanten gebildet werden, und zwar mittels der
beschriebenen Längsdämme, die in der Lage sind, die Bildung
von Dreipunkt verfestigten Schalen zu verhindern und
somit ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung produktiv für
Metallstreifen mit verbesserter Oberflächenqualität, die
im wesentlichen frei von geschmolzenen Metallfalten ist.
Diese Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden
weiterhin durch die Verwendung der hier beschriebenen
Gießvorrichtung mit der schlitzförmigen Düse angehoben.