DE69021682T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von dünnen metallischen Produkten zwischen zwei Zylindern. - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von dünnen metallischen Produkten zwischen zwei Zylindern.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Stranggießens dünner metallischer Gegenstände, insbesondere aus Stahl, mittels der Technik des Gießens zwischen zwei Walzen.
- Rein schematisch gesehen besteht diese Technik darin, eine Vorrichtung zu verwenden, welche aufweist:
- - zwei nebeneinander angeordnete Walzen, die sich gegenläufig drehen, vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung, welche durch eine Wasserzirkulation heftig gekühlt werden. Die Walzen weisen zwischen sich einen Gießraum auf, in dem das geschmolzene Metall, welches kontinuierlich eingefüllt wird, bei Berührung mit den kalten Wänden der Walzen erstarrt, wobei der vollständig erstarrte Gegenstand auf Höhe des Gießspaltes der Walzen oder in dessen unmittelbarer Nähe abgezogen wird;
- - zwei feststehende Seitenwände, die den dichten Abschluß des Gießraumes an den Walzenenden gewährleisten. Diese Platten, deren mit dem flüssigen Metall in Verbindung stehender Abschnitt üblicherweise aus feuerfestem Material besteht, werden in der weiteren Beschreibung mit dem üblichen Ausdruck "kleine Flächen" bezeichnet.
- Eine der Schwierigkeiten beim Einsatz dieses Verfahrens im Hinblick auf das Stranggießen dünner Rohlinge aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten, wie z.B. Stahl, liegt in der schädlichen Erstarrung von Metall, das bei Berührung der kleinen Flächen im oberen Abschnitt der Kokille auftritt, d.h. oberhalb des Gießspaltes (entsprechend der Ebene, welche die Achsen der Walzen durchsetzt). Ist diese Erstarrung zu groß, so tritt das Risiko des Anhaftens der erstarrten Gießhaut an den kleinen Flächen auf. Dies kann beim Abzug des Gegenstandes aus der Kokille zu einer Rißbildung in der kaum erstarrten Gießhaut führen und zu einem Austreten von flüssigem Metall unterhalb der Kokille (auch Durchstich genannt) Sofern der erstarrte metallische Teil nicht an den kleinen Flächen hängenbleibt, wird er von den Walzen gewalzt, wodurch gegebenenfalls Fehlstellen am Gegenstand auftreten können und sogar ein Stillstand der Vorrichtung oder die Zerstörung der Walzen, wenn die von letzteren auf zubringende Walzkraft zum Einhalten einer bestimmten Dicke der vorgegebenen Gegenstände zu groß wird.
- Diese Schwierigkeiten treten gehäuft zu Beginn des Gießvorgangs auf, da dabei das flüssige Metall in Berührung mit den kalten kleinen Flächen gelangt.
- Es ist daher wünschenswert, die Erstarrung des Gegenstandes 2 in der Nachbarschaft der kleinen Flächen zu verzögern. Zu diesem Zweck wurden bereits Vorrichtungen vorgeschlagen zur Aufheizung der kleinen Flächen vor und/oder während des Gießvorgangs, beispielsweise im Gebrauchsmuster der Anmelderin FR 88 04 471. Derartige Anordnungen erfordern eine perfekte Beherrschung der Technologie hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebes der Anlage.
- Eine andere Lösung besteht darin, in das Abkühlen des Metalls auf Höhe der Berührungsfläche mit den Gießwalzen in denjenigen Bereichen einzugreifen, welche den kleinen Flächen benachbart sind, z.B. durch Aufheizen mittels Brennern derjenigen Abschnitte der Walzen, welche mit dem Metall in Berührung gelangen und welche die Ränder des Gegenstandes ausbilden (Patentanmeldung JP 62 09 751).
- Aus der Patentanmeldung JP 62 21 444 ist es außerdem bekannt, einen Kaltstrang einzusetzen, welcher mit einem exothermen oder isolierenden Material bedeckt ist und der den Boden des Gießraums während der ursprünglichen Füllung verschließt.
- Ziel der Erfindung ist es, das Abkühlen der Ränder des Gegenstandes während ihrer Erstarrung zu verlangsamen, so daß sie verformbar bleiben und weniger dazu neigen, an den kleinen Flächen anzuhaften.
- Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zufuhr von Wärme zu den Rändern eines in einer Stranggußanlage gegossenen dünnen metallischen Gegenstandes während dessen Erstarrung, wobei die Anordnung einen Gießraum aufweist, der durch zwei sich drehende Walzen und zwei seitliche Verschlußwände, auch "kleine Flächen" genannt, gebildet wird; es ist dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich oder intermittierend diejenigen Abschnitte der gekühlten Oberfläche der Walzen, die den kleinen Flächen benachbart sind, mit einer Schicht aus einem aufbrauchbaren Material versehen werden, das dazu dient, in exothermer Weise mit dem mit ihm in Kontakt gelangenen Material zu reagieren.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Walze für Anlagen zum Stranggießen dünner metallischer Gegenstände zwischen zwei Walzen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in unmittelbarer Nähe eines jeden ihrer Abschnitte, die dazu dienen, die kleinen Flächen zu berühren, einen ringförmigen Bereich aufweist mit einer hohlen Oberflächennut, die das Anhaften einer aufbrauchbaren exothermen Schicht begünstigt.
- Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf eine Stranggußanlage für metallische Gegenstände zwischen zwei sich drehenden gekühlten Walzen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Anordnung aufweist, um kontinuierlich oder diskontinuierlich auf denjenigen Abschnitten der gekühlten Oberfläche der Walzen, welche den kleinen Flächen benachbart sind, eine Beschichtung aufzubringen, die dazu dient, in exothermer Weise mit dem mit ihr in Berührung gelangenden Metall zu reagieren.
- Wie man sieht, reagiert die exotherme Schicht mit dem Metall, welches die Ränder des Gegenstandes ausbildet, so daß lokal an dieser Stelle die Temperatur des Metalls derart erhöht wird, daß die übermäßige Kühlung absorbiert wird, die den Rändern in der Nähe der kleinen Flächen zuteil wird.
- Die einzige beigefügte Figur zeigt schematisch und perspektivisch den oberen Abschnitt einer Stranggußanlage mittels Walzen, die erfindungsgemäß ausgestaltet ist und mit deren Hilfe die Erfindung besser verstanden wird. Man erkennt in der Figur die gekühlten Walzen 1, 1', die sich gegenläufig um die beiden Achsen X, X und Y, Y drehen, welche parallel in derselben waagrechten Ebene angeordnet sind. Sie bilden zwischen sich einen Gießraum, der seitlich durch die kleinen Flächen 2, 2' verschlossen ist. Der flüssige Stahl 3 wird kontinuierlich von einem nicht dargestellten Versorgungsgefäß eingefüllt und füllt den Gießraum aus, wobei der erstarrte Gegenstand 4 durch die Drehung der Walzen nach unten aus der Anlage abgezogen wird. Mit 5 ist das Material bezeichnet, welches die exotherme Schicht bildet und das in Behältern 6, 6', 6", 6' " enthalten ist, aus denen es herausfließt und beispielsweise aufgrund der Schwerkraft sich auf denjenigen Bereichen der Walzen 1, 1' ablagert, welche den kleinen Flächen 2, 2' benachbart sind. Die Behälter 6, 6', 6", 6' " sind mit einer Anordnung 7, 7', 7", 7' " verbunden zur Steuerung der Menge des Materials 5. Bevor sie mit dem flüssigen Stahl in Berührung gelangen, sind diejenigen Bereiche oder Abschnitte der Walzen 8, 8', 8", 8' ", die den kleinen Flächen unmittelbar benachbart sind, bereits jeweils mit einem Band 9, 9', 9", 9' " einer exothermen Schicht versehen. Jeder Bereich weist eine Breite von ungefähr 10 mm auf und ist an den Walzenrändern angeordnet, wenn die kleinen Flächen nicht an den Walzenenden anliegen. Das Anhaften der Schicht wird dadurch erleichert, daß die Bereiche 8, 8', 8", 8' " eine hohle Umfangsgravur aufweisen, beispielsweise eine Vielzahl von Aussparungen, wie es symbolisch in der Figur angedeutet ist, zur Aufnahme der Schicht.
- Diese Schicht besteht aus einem Stoff, der in der Lage ist, schnell in exothermer Weise bei Berührung mit flüssigem Metall zu reagieren. Er kann z.B. im wesentlichen metallische Elemente, wie z.B. Aluminium, Silizium oder Kalzium aufweisen, deren Auflösung im flüssigen Stahl exotherm erfolgt. Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn der flüssige Stahl nicht vollständig desoxidiert ist, wodurch es den metallischen Elementen ermöglicht wird, mit dem im Metall gelösten Sauerstoff zu reagieren, wobei diese Reaktion wiederum exotherm ist. Die metallischen Elemente können auch mit bei hoher Temperatur durch sie reduzierbaren Oxiden vermischt sein, wie z.B. Eisenoxide und/oder Manganoxide. Dies bedeutet, daß die Desoxidantien eine fortlaufende exotherme Reaktion durchführen, selbst nachdem die Schicht bereits mit der erstarrten Metallhaut bedeckt worden ist, an welche die Wärme bereits abgegeben wurde.
- Das Anhaften der Schicht kann durch ein mineralisches oder organisches Bindemittel gewährleistet werden, welches das Aufbringen auf die Walzenränder durch eine geeignete Anordnung erleichtert und damit dessen Anhaften an den Walzen bis zur Berührung mit dem Metall. Das Aufbringen durch Schwerkraftwirkung kann dabei ersetzt werden durch einen Aufspritzvorgang oder einen Aufstreichvorgang. Die Schicht wird durch die Aufbringanordnung kontinuierlich oder diskontinuierlich erneuert, sofern sie nicht durch eine einmalige Berührung mit dem Metall vollständig aufgebraucht worden ist. Die Wärmekapazität des Bindemittels muß so klein wie möglich sein, um nicht den Wirkungsgrad der exothermen Materialien zu stark herabzusetzen.
- Die Auflösung und die Reaktion des Pulvers und seines Bindemittels innerhalb des Metalls können eine örtliche Veränderung der Zusammensetzung des Stahles hervorrufen, der die Ränder ausbildet bezüglich des Restes des Gegenstandes. Da jedoch die Ränder der dünnen zwischen den Walzen gegossenen Gegenstände ganz allgemein Unregelmäßigkeiten der Gestalt und des Aufbaus aufweisen, so daß sie oftmals abgetrennt werden müssen, stellt diese Verunreinigung keinen schwerwiegenden Nachteil dar.
- Die Erfindung eignet sich auch für Anlagen, welche mit sogenannten verschiebbaren Walzen versehen sind, mit denen die Breite des Gegenstandes durch eine Verschiebung der Walzen parallel zueinander zwischen zwei Gießvorgängen oder während eines Gießvorgangs verändert werden kann. In diesem Fall ist die Anordnung zur Aufbringung der Schicht beweglich auszugestalten, um den Verschiebungen der Ränder des Gegenstandes folgen zu können.
Claims (10)
1. Verfahren zur Zufuhr von Wärme zu den Rändern eines in
einer Stranggußanlage gegossenen dünnen metallischen
Gegenstandes während deren Erstarrung, wobei die Anordnung
einen Gießraum aufweist, der durch zwei sich drehende
Walzen und durch zwei seitliche Verschlußwände, "kleine
Flächen" genannt, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß kontinuierlich oder intermittierend diejenigen
Abschnitte der gekühlten Oberflächen der Walzen, die den
kleinen Flächen benachbart sind, mit einer Schicht aus
einem aufbrauchbaren Material versehen werden, das dazu
dient, in exothermer Weise mit dem mit ihm in Kontakt
gelangenden Metall zu reagieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schicht den flüssigen Stahl desoxidierende Elemente, wie
Aluminium, Silizium, Kalzium aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schicht außerdem Oxide aufweist, die durch diese Oxidantien
reduzierbar sind, wie z.B. Eisenoxide oder Manganoxide.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die aktiven Elemente der Schicht
pulverförmig und mit einem organischen oder mineralischen
Bindemittel vermischt vorliegen.
5. Walze für eine Anlage zum Stranggießen dünner metallischer
Gegenstände zwischen Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß
sie in unmittelbarer Nähe eines jeden derjenigen
Abschnitte, der dazu dient, mit den kleinen Flächen in
kontakt zu gelangen, einen ringförmigen Bereich aufweist,
mit einer hohlen Oberflächengravur, welche das Anhaften
einer aufbrauchbaren exothermen Schicht begünstigt.
6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
hohle Gravur die Form einer Vielzahl von Aussparungen
aufweist.
7. Stranggußanlage für metallische Gegenstände mit einem
Gießraum, der durch zwei sich drehende gekühlte Walzen und
zwei seitliche Verschlußwände, "kleine Flächen" genannt,
gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
Anordnung aufweist, die in kontinuierlicher oder
diskontinuierlicher intermittierender Weise auf diejenigen
Abschnitte der gekühlten Oberfläche der Walzen, welche den
kleinen Flächen benachbart sind, eine Schicht aufbringt,
die dazu dient, in exothermer Weise mit dem sie berührenden
Metall zu reagieren.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Walzen derart ausgestaltet sind, wie es im Anspruch 5 oder
6 beschrieben ist.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schicht auf die Walzenoberfläche aufgespritzt wird.
10. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schicht auf die Oberflächenwalze aufgestrichen wird.
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