DE69425191T2

DE69425191T2 - Giessen von Metallbändern

Info

Publication number: DE69425191T2
Application number: DE69425191T
Authority: DE
Inventors: Walter Blejde; William John Folder; Dr. Fukase
Original assignee: BHP Steel JLA Pty Ltd; IHI Corp
Current assignee: Castrip LLC
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2014-04-28
Also published as: EP0627275A3; EP0627275A2; CA2124399C; NZ260389A; BR9402099A; CN1061275C; EP0627275B1; ZA942888B; IN181634B; ATE194525T1; JPH07132350A; JP3308103B2; CA2124399A1; KR100319717B1; DE69425191D1; US5488988A; CN1100978A

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gießen von Metallband. Sie findet insbesondere, aber nicht ausschließlich, Anwendung auf das Gießen von Eisenmetallband.
Bekannt ist das Gießen von Metallband durch Stranggießen in einer Doppelwalzengießmaschine. Schmelzflüssiges Metall wird zwischen einem Paar gegenläufig rotierender, horizontaler Gießwalzen eingebracht, die gekühlt werden, so daß auf den sich bewegenden Walzenoberflächen Metallschalen erstarren und an dem dazwischenliegenden Spalt zusammengeführt werden, um ein erstarrtes Bandprodukt zu erzeugen, das aus dem Spalt zwischen den Walzen nach unten ausgetragen wird. Der Begriff "Walzenspalt" wird hier verwendet, um den allgemeinen Bereich zu bezeichnen, in dem die Walzen einander am nächsten kommen. Das schmelzflüssige Metall kann aus einer Gießpfanne in ein kleineres Gefäß gegossen werden, aus dem es durch eine oberhalb des Walzenspalts angeordnete Metallabgabedüse fließt, um es in den Spalt zwischen den Walzen zu lenken und auf diese Weise einen Gießtümpel aus schmelzflüssigem Metall zu bilden, der unmittelbar oberhalb des Walzenspalts auf den Gießflächen der Walzen aufliegt. Dieser Gießtümpel kann zwischen Seitenplatten oder -dämmen eingeschlossen sein, die in gleitendem Eingriff mit den Walzenenden gehalten werden.
Das Doppelwalzengießen ist mit einigem Erfolg auf Nichteisenmetalle angewandt worden, die bei Abkühlung schnell erstarren, zum Beispiel Aluminium. Bei der Anwendung des Verfahrens auf das Gießen von Eisenmetallen hat es jedoch Probleme gegeben. Als Folge der viel niedrigeren Erstarrungsgeschwindigkeit von Eisenmetallen ist es durchaus entscheidend, eine gleichmäßige Abkühlung und Erstarrung an den Gießflächen zu erzielen, damit das Stranggießen befriedigend ablaufen kann. Dies kann sehr schwer erreichbar sein, besonders am An fang des Gießvorgangs. Im allgemeinen erfordert es, daß man das schmelzflüssige Metall durch kleine Durchflußkanäle fließen läßt, die in feuerfestem Material in einer Metallabgabedüse ausgebildet sind. Die Metallabgabedüse wird zwar vor einem Gießvorgang vorgewärmt, aber das feuerfeste Material um die kleinen Durchflußkanäle herum ist sehr anfällig gegen lokalisierte Abkühlung, die besonders beim Anfahren zu einer vorzeitigen Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls führen kann. Es war daher notwendig, das schmelzflüssige Metall der Abgabedüse bei Temperaturen weit oberhalb der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls zuzuführen, um sicherzustellen, daß kein Metall infolge lokalisierter Abkühlungseffekte beim Durchgang durch die Abgabedüse vorzeitig erstarrt. Typischerweise muß das Metall unter Umständen beim Anfahren so vorgewärmt werden, daß es eine Überhitzung von mehr als 100ºC aufweist, d. h. auf eine Temperatur von mehr als 100ºC über der Liquidustemperatur des Metalls. Um dies zu erreichen und den Wärmeverlust nicht nur beim Anfahren, sondern während der Dauer des Gießvorgangs auszugleichen, muß nach dem Stand der Technik im Falle von kohlenstoffarmen Stählen, die relativ hohe Liquidustemperaturen aufweisen, die Temperatur der schmelzflüssigen Metallcharge unter Umständen beim Abstich vom Ofen über 1700ºC betragen.
Das Erwärmen großer Mengen schmelzflüssigen Metalls auf Temperaturen der obigen Größenordnung erfordert einen beträchtlichen Energieverbrauch, führt außerdem zu offensichtlichen Betriebssicherheitsproblemen und bewirkt eine dramatische Verkürzung der effektiven Lebensdauer der Gießwalzen und der feuerfesten Materialien, und alle obigen Faktoren haben eine wesentliche Auswirkung auf die Betriebskosten. Wir haben festgestellt, daß nach der anfänglichen Anlaufphase eines Gießvorgangs die Temperatur des feuerfesten Materials der Abgabedüse durch Wärmeübertragung von dem schmelzflüssigen Material gleichmäßig ansteigt, so daß danach die extrem hohen Temperaturen des schmelzflüssigen Metalls nicht notwendig sind, um eine vorzeitige Erstarrung zu verhindern. Außerdem haben wir festgestellt, daß derart hohe Temperaturen auch die Produktivität der Gießmaschine stark einschränken, da höhere Erstar rungsgeschwindigkeiten erreicht werden können, wenn die Temperatur des Gießtümpels abgesenkt werden kann.
Es ist früher vorgeschlagen worden, die Überhitzung des schmelzflüssigen Metalls in Brammenstranggießanlagen zu minimieren, indem das Metall beim Durchfluß durch ein Zwischengießgefäß und eine Tauchdüse in eine Stranggießform zusätzlich erwärmt wird, um eine vorzeitige Erstarrung zu verhindern. US- A-4 645 534 von D'Angelo et al. beschreibt das Erwärmen des fließenden Metalls mittels Durchleiten von elektrischem Strom von einer Heizvorrichtung aus, wie z. B. einem Plasmabrenner. Die Heizvorrichtung kann auf das Metall im Zwischengießgefäß einwirken, und der Strom kann durch das fließende Metall zur Tauchdüse oder zur Form stromabwärts vom Zwischengießgefäß geleitet werden. Die japanische Patentschrift J 91 018 979-B (Veröffentlichungs-Nr. J 59 202 142) offenbart gleichfalls das Erwärmen von Metall bei dessen Durchfluß von einem Zwischengießgefäß durch eine Tauchdüse in eine Stranggießform mittels Durchleiten von elektrischem Strom von einem Plasmabrenner im Zwischengießgefäß zu einer Anode, die mit der Tauchdüse verbunden ist.
Die in US-A-4 645 534 und der japanischen Patentschrift J 91 018 979-B beschriebenen Vorschläge sind nicht direkt auf das Doppelwalzengießen von dünnem Band anwendbar. Das Problem der vorzeitigen Erstarrung in den mehreren kleinen Durchflußkanälen des Abgabesystems beim Anfahren kann nicht durch sofortige Wärmezufuhr während eines Gießvorgangs behoben werden, da es nicht möglich ist, Energie mit ausreichender Geschwindigkeit in das Metall zu übertragen oder die Übertragung in ausreichendem Grade zu steuern, um Temperaturen und damit Durchflußgeschwindigkeiten durch die Durchflußkanäle des Abgabesystems zu halten. Die vorliegende Erfindung nimmt das Problem auf andere Weise in Angriff, indem sie ein Verfahren bereitstellt, durch das schmelzflüssiges Metall der Abgabedüse beim Anfahren mit relativ hoher Temperatur, während des übrigen Gießvorgangs aber mit wesentlich niedrigerer Temperatur zugeführt werden kann.
EP-A-0 127 578 beschreibt ein Verfahren zum Vorwärmen einer Gießdüse, bei dem eine oder mehrere Substanzen, wie z. B. schmelzflüssiges Metall von niedrigerer Dichte als der des zu gießenden schmelzflüssigen Metalls, vor Beginn des Gießens durch die Düse geleitet werden. Die Substanz(en) kann (können) eine höhere Temperatur als das zu gießende schmelzflüssige Metall aufweisen, obwohl niedrigere Temperaturen bevorzugt werden.
JP-A-58 122 157 beschreibt ein Verfahren, bei dem zunächst ein schmelzflüssiges Metall von hoher Temperatur in ein Zwischengießgefäß gegossen wird und dann schmelzflüssiges Metall von optimaler Temperatur in das Zwischengießgefäß gegossen wird, wonach der Auslaß des Zwischengießgefäßes geöffnet wird, um das schmelzflüssige Metall einer Düse zuzuführen, die das schmelzflüssige Metall auf die Oberfläche einer gekühlten Gießwalze abgibt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Gießen von Metallband bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist: Beginn des Gießens durch Einbringen einer ersten Charge schmelzflüssigen Metalls mit einer ersten Temperatur durch eine Abgabedüse in einen Walzenspalt, der zwischen einem gegenläufig rotierenden Gießwalzenpaar ausgebildet ist, zur Bildung eines Gießtümpels mit einer Gießtümpeltemperatur, Gießen eines Metallbands, indem man einen ersten Teil der ersten Charge zwischen den Gießwalzen durchlaufen läßt, Einbringen einer zweiten Charge schmelzflüssigen Metalls mit einer zweiten Temperatur durch die Abgabedüse in den Gießtümpel, wobei die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall und die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall im wesentlichen das gleiche schmelzflüssige Metall sind, und wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist, und
Fortführen des Gießschritts unter Verwendung eines restlichen Teils der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall und der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall zur Herstellung eines Stranggußbandes, wobei die erste Temperatur um mindestens 50ºC höher als die zweite Temperatur ist und die zweite Temperatur so gewählt ist, daß die Gießtümpeltemperatur auf weniger als 50ºC über der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls abgesenkt wird.
Die erste Temperatur ist vorzugsweise um mindestens 100ºC höher als die zweite Temperatur.
Die zweite Temperatur ist vorzugsweise so gewählt, daß die Gießtümpeltemperatur auf weniger als 25ºC über der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls abgesenkt wird. Das schmelzflüssige Metall kann geschmolzener Stahl sein, und die Masse der ersten Charge kann im Bereich von 1 bis 6 Tonnen liegen.
Die zweite Charge des schmelzflüssigen Metalls kann mindestens fünfmal größer sein als die erste Charge.
Vor dem Einleitungsschritt Erwärmen der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall in einem Zwischengießgefäß auf die erste Temperatur, wobei das Zwischengießgefäß oberhalb der Abgabedüse angeordnet und mit der Abgabedüse verbunden ist, um ein erwärmtes schmelzflüssiges Metallprodukt herzustellen und das erwärmte schmelzflüssige Metallprodukt aus dem Zwischengießgefäß für den Zufluß zur Abgabedüse abzugeben.
Der Metallfluß wird durch einen Verteiler gesteuert.
Die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall kann während des Gießens der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall durch die Abgabedüse in einer Gießpfanne zurückgehalten werden und anschließend aus der Gießpfanne ausgegossen werden, um die Zufuhr von schmelzflüssigem Metall zur Abgabedüse fortzusetzen.
Die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall kann beim Durchfluß durch das Zwischengießgefäß zur Abgabedüse erwärmt werden.
Vor dem Erwärmungsschritt Abgabe der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall aus einer oberhalb des Zwischengießgefäßes angeordneten Gießpfanne in das Zwischengießgefäß, Halten der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall in der Gießpfanne und Abgabe der zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall aus der Gießpfanne in das Zwischengießgefäß während des Einleitungsschritts, um es durch das Zwischengießgefäß zur Abgabedüse fließen zu lassen und dadurch eine kontinuierliche Zufuhr von schmelzflüssigem Metall zur Abgabedüse bereitzustellen, und
wobei die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall durch einen Plasmabrenner erwärmt wird.
Wärme kann dem schmelzflüssigem Metall der zweiten Charge auch zugeführt werden, während die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall durch das Zwischengießgefäß fließt, wobei die Wärme durch einen Plasmabrenner zugeführt wird, und wobei die Wärme ausreicht, um die Gießtümpeltemperatur während der gesamten Herstellung des Stranggußbandes über einer minimalen Gießtemperatur zu halten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird ihre Anwendung auf das Stranggießen von Stahlband nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Ergebnisse von experimentellen Arbeiten zur Untersuchung der Beziehung zwischen der Produktivität und der Gießtemperatur von kohlenstoffarmem Stahl;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß konstruierten und betriebenen Stranggießanlage; und
Fig. 3 einen Gießplan für das Stranggießen von Stahlband in der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM Bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurden erste experimentelle Arbeiten in einer Metallerstarrungs- Prüfeinrichtung ausgeführt, in der ein gekühlter Block von 40 mm · 40 mm mit einer solchen Geschwindigkeit in ein Bad aus schmelzflüssigem Stahl transportiert wird, daß die Bedingungen an den Gießflächen einer Doppelwalzengießmaschine genau simuliert werden. Der Stahl erstarrt auf dem gekühlten Block, während sich dieser durch das Schmelzbad bewegt, um eine Schicht aus erstarrtem Stahl an der Oberfläche des Blocks zu erzeugen. Die Dicke dieser Schicht kann an beliebigen Stellen auf seiner gesamten Fläche gemessen werden, um eine Gesamt- Erstarrungsgeschwindigkeit zu ermitteln, die durch einen Parameter gemessen wird, der im allgemeinen als K-Faktor bezeich net und durch K = lt-0,5 definiert ist, wobei 1 die Dicke des abgeschiedenen Metalls und t die Abscheidungszeit ist.
Fig. 1 zeigt die Ergebnisse von experimentellen Arbeiten, die an der oben beschriebenen Prüfeinrichtung ausgeführt wurden, um die Auswirkung der Gießtümpeltemperatur auf die Produktivität, gemessen durch den K-Faktor, zu bestimmen. Genauer gesagt, diese Figur zeigt die K-Faktoren, die an einem bestimmten Substrat zur Veränderung von Überhitzungen der Schmelze gemessen wurden, d. h. von Temperaturen oberhalb der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls. Man wird erkennen, daß mit abnehmenden Schmelzenüberhitzungswerten der K- Faktor sehr stark ansteigt, d. h., daß die Produktivität der Gießanlage beträchtlich erhöht werden kann, wenn die Temperatur des Gießtümpels auf nicht mehr als etwa 50ºC Überhitzung und vorzugsweise auf Temperaturen von weniger als 25ºC Überhitzung verringert werden kann. Unter bestimmten Umständen ist zu erwarten, daß man die Gießtümpeltemperatur auf die Liquidustemperatur oder sogar auf einen unmittelbar darunterliegenden Wert absinken lassen kann, um Bedingungen des Gießens von teilerstarrten Schmelzen zu erreichen. Die in Fig. 2 dargestellte Gießmaschine ermöglicht einen Ablauf des Stranggießens mit einer derartig niedrigen Schmelzenüberhitzung nach einer ersten Anlaufphase, in der man schmelzflüssiges Metall mit viel höherer Temperatur durch eine Abgabedüse fließen läßt, um die Durchflußkanäle in der Abgabedüse auf eine einheitliche Temperatur zu bringen und den Anfangsgießtümpel herzustellen. Die in Fig. 2 dargestellte Gießmaschine weist einen allgemein mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Hauptmaschinenrahmen auf, der aufrecht auf dem Hallenboden 12 steht. Der Rahmen 11 trägt einen Gießwalzenwagen 13, der zwischen einer Montagestation und einer Gießstation horizontal verschiebbar ist. Der Wagen 13 trägt ein Paar parallele Gießwalzen 16, die einen Walzenspalt bilden, in dem ein Gießtümpel aus schmelzflüssigem Metall ausgebildet ist, der zwischen zwei Seitenplatten oder -dämmen (nicht dargestellt) zurückgehalten wird, die in gleitendem Eingriff mit den Walzendenden gehalten werden.
Während eines Gießvorgangs wird schmelzflüssiges Metall aus einer Gießpfanne 17 über ein Zwischengießgefäß 18, einen Abgabeverteiler 19a und eine Düse 19b in den Gießtümpel eingespeist. Vor der Montage auf dem Wagen 13 werden das Zwischengießgefäß 18, der Verteiler 19a, die Düse 19b und die Seitenplatten alle in geeigneten Vorwärmöfen (nicht dargestellt) auf Temperaturen über 1000ºC vorgewärmt. Die Art und Weise, in der diese Komponenten vorgewärmt und zur Montage auf dem Wagen 13 transportiert werden können, wird ausführlicher in der US-A-5 184 668 offenbart.
Die Gießwalzen 16 sind wassergekühlt, so daß schmelzflüssiges Metall aus dem Gießtümpel in Form von Schalen auf den sich bewegenden Walzenoberflächen erstarrt und die Schalen an dem dazwischenliegenden Spalt zusammengeführt werden, um am Walzenauslaß ein erstarrtes Bandprodukt 20 zu erzeugen. Dieses Produkt wird einem Auslauftisch 21 und anschließend einer normalen Wickelmaschine zugeführt. Am Maschinenrahmen ist angrenzend an die Gießstation ein Aufnahmegefäß 23 montiert, und schmelzflüssiges Metall kann durch eine Überlaufrinne 25 am Verteiler 19a oder durch Herausziehen eines Notstopfens an einer Seite des Verteilers 19a in dieses Aufnahmegefäß umgelenkt werden, wenn während eines Gießvorgangs eine ernsthafte Störung auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Zwischengießgefäß 18 eine Anfangscharge aus schmelzflüssigem Metall aufnehmen, die auf eine Temperatur weit oberhalb der Liquidustemperatur vorgewärmt werden kann und beim Anfahren durch die Abgabedüse ausfließt, wonach schmelzflüssiges Metall aus der Gießpfanne mit einer viel niedrigeren Temperatur durch das gleiche Zwischengießgefäß und die Abgabedüse in den Gießtümpel eingefüllt werden kann.
Das Zwischengießgefäß 18 ist mit einem Deckel 32 ausgestattet, und sein Boden ist bei 24 abgestuft, um im Boden des Zwischengießgefäßes auf der in Fig. 2 links liegenden Seite eine Aussparung oder Vertiefung 26 zu bilden. An der rechten Seite des Zwischengießgefäßes wird schmelzflüssiges Metall aus der Gießpfanne 17 über eine Auslaßdüse 37 und ein Schieberventil 38 eingeleitet. Am Boden der Vertiefung 26 ist ein Auslaß 40 im Boden des Zwischengießgefäßes angebracht, um schmelzflüssiges Metall aus dem Zwischengießgefäß durch eine Auslaßdüse 42 zum Abgabeverteiler 19a und zur Düse 19b fließen zu lassen. Das Zwischengießgefäß 18 ist mit einer Stopfenstange 46 und einem Schieberventil 47 ausgestattet, um den Auslaß 40 selektiv zu öffnen und zu schließen und den Fluß des Metalls durch den Auslaß wirksam zu steuern.
Die Vertiefung 26 im Boden des Zwischengießgefäßes ist vorgesehen, um die Anfangscharge aus schmelzflüssigem Metall aufzunehmen, die gemäß der Erfindung auf eine Temperatur über der Gießpfannentemperatur vorgewärmt wird. Zu diesem Zweck ist im Deckel 32 des Zwischengießgefäßes oberhalb der Vertiefung 26 ein Plasmabogenbrenner 48 montiert, der nach unten ausgefahren werden kann, so daß er zum Erwärmen von schmelzflüssigem Metall in der Vertiefung betriebsfähig ist. Im Boden der Vertiefung ist eine Argongasdurchblaseinheit 28 installiert und wird durch eine Rohrleitung 30 mit Argondruckgas gespeist, um Gasblasen zu erzeugen, die durch das schmelzflüssige Metall in der Vertiefung aufsteigen, um die Zirkulation im Bereich des Plasmabogenbrenners zu fördern und Schlacke von der Metalloberfläche um den Brenner herum zu entfernen. Es ist festgestellt worden, daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Durchblaseinheit ein Paar dicht beabstandete poröse Auslässe aufweist, um zwei dicht beabstandete Blasenströme abzugeben, die miteinander wechselwirken, um einen stetigen, senkrecht aufsteigenden Blasenschleier angrenzend an den Plasmabogenbrenner aufrechtzuerhalten. Bei Verwendung eines einzelnen Auslasses neigt der entstehende einzelne Blasenstrom zum vertikalen Herumwandern und zur Aufspaltung. Gute Ergebnisse werden mit einem Gasdurchfluß in der Größenordnung von 44 l/min und einem Blasenabstand von etwa 200 mm vom Plasmabogenbrenner in Richtung vom Zwischengießgefäßauslaß 4C weg zu dem Ende des Zwischengießgefäßes hin erzielt, das schmelzflüssiges Metall aus der Gießpfannenauslaßdüse 37 aufnimmt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Blasen durch das Metall aufsteigen, bevor es in seinem Fluß von der Gießpfannenauslaßdüse 37 zum Zwischengießgefäßauslaß 40 die Zone des Plasmabogenbrenners erreicht, um eine gute Zirkulation um die Plasma bogenbrennerzone herum und innerhalb der Vertiefung 26 zu fördern.
In einer typischen Anlage kann das Zwischengießgefäß 18 eine Gesamtkapazität von etwa 8 bis 11 Tonnen aufweisen, die Vertiefung 26 kann eine Kapazität von etwa 2 bis 4 Tonnen aufweisen, und der Plasmabogenbrenner 48 kann eine Kapazität in der Größenordnung von 1 MW aufweisen.
Fig. 3 zeigt einen Gießplan für das Stranggießen von Stahlband in der in Fig. 2 dargestellten Gießmaschine, in welcher die Gießpfanne eine Kapazität von 30 Tonnen aufweisen kann. In Fig. 3 zeigt die ausgezogene Linie die Temperaturänderung mit der Zeit für kohlenstoffarmen Stahl, der aus einem Lichtbogenofen in die Gießpfanne 17 gegossen wird, während der Stahl über die Dauer des Gießvorgangs in der Gießpfanne gehalten wird. Die gestrichelte Linie zeigt die Änderung der Metalltemperatur im Zwischengießgefäß 18.
In einer zum Füllen der Gießpfanne 17 erforderlichen Zeitspanne von 10 Minuten fällt die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls stetig von einer Gießtemperatur von 1640ºC auf 1590ºC (Punkt A) ab, und in einer anschließenden Zeitspanne von 10 Minuten, die für den Transport der Gießpfanne 17 vom Lichtbogenofen zu der in Fig. 2 dargestellten Gießposition benötigt wird, fällt die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls auf 1585ºC ab (Punkt B). Von diesem Punkt an registriert die ausgezogene Linie eine stetige Temperaturabnahme des schmelzflüssigen Metalls in der Gießpfanne 17 auf 1560ºC nach 70 Minuten (Punkt C).
Als Vorbereitung zum Anfahren wird eine Charge von etwa 3 Tonnen schmelzflüssigem Metall in das Zwischengießgefäß 18 gegossen, wobei der Auslaß 40 des Zwischengießgefäßes geschlossen ist, so daß sich diese Anfangscharge in der Vertiefung 26 des Zwischengießgefäßes ansammelt. Dazu ist eine Zeit von 2 Minuten erforderlich, während der die Wärme aus dem schmelzflüssigen Metall in das Zwischengießgefäß übertragen wird, um das Zwischengießgefäß auf die Betriebstemperatur zu bringen. Die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls fällt daher während dieser Zeit von 1585ºC auf 1535ºC ab (Punkt D). Die 3-Tonnen-Charge aus schmelzflüssigem Metall wird dann in der Vertiefung 26 des Zwischengießgefäßes durch den Betrieb des Plasmabogenbrenners 48 vorgewärmt, um ihre Temperatur über eine Zeitspanne von 10 Minuten auf etwa 1635ºC zu erhöhen (Punkt E). Die mit F bezeichnete schraffierte Fläche in Fig. 3 ist ein Maß der Wärmeenergie, die im Zwischengießgefäß auf das schmelzflüssige Metall übertragen wird, um seine Temperatur auf dieses Niveau zu erhöhen.
Sobald die Anfangscharge aus schmelzflüssigem Metall in der Vertiefung 26 des Zwischengießgefäßes auf eine Temperatur von 1635ºC vorgewärmt worden ist, wird der Zwischengießgefäßauslaß 40 geöffnet, um das schmelzflüssige Metall aus dem Zwischengießgefäß 18 durch die Auslaßdüse 42 zur Abgabedüse 19a und in den Spalt zwischen den Gießwalzen fließen zu lassen und einen Gießtümpel herzustellen (Punkt E). Während das schmelzflüssige Metall durch die engen Durchflußkanäle in der Abgabedüse fließt, bringt es die Durchflußkanäle auf eine einheitliche Temperatur, wobei gleichzeitig eine Abkühlung irgendeines Teils des Metalls auf Temperaturen vermieden wird, die zur vorzeitigen Erstarrung führen könnten.
Sobald sich ein stabiler Gießvorgang eingestellt hat (Punkt G), wird das Schieberventil am Ausgang der Gießpfanne betätigt, um Metall aus der Gießpfanne in das Zwischengießgefäß zu gießen und das Zwischengießgefäß zu füllen und im weiteren Verlauf des Gießvorgangs gefüllt zu halten. Dementsprechend vermischt sich schmelzflüssiges Metall auf Gießpfannentemperatur mit dem Rest der Anfangscharge aus Metall von höherer Temperatur im Zwischengießgefäß, so daß die Temperatur des aus dem Zwischengießgefäß ausfließenden Metalls in der Zeitspanne von 6 Minuten zwischen der 32. und der 38. Minute von 1635ºC auf 1565ºC abfällt (Punkt H). In dieser Phase wird der Plasmabogenbrenner betrieben, um dem schmelzflüssigen Metall, das aus der Gießpfanne durch das Zwischengießgefäß fließt, Wärmeenergie zuzuführen, damit die Temperatur des zur Abgabedüse fließenden Metalls weitgehend auf 1565ºC konstant gehalten wird. Der schraffierte Bereich J in Fig. 3 ist ein Maß der Wärmeenergie, die während dieser Phase des Gießvorgangs im Anschluß an die erste Anlaufphase auf das schmelzflüssige Metall übertragen wird. In dieser Hinsicht registriert die untere Li nie K, die sich von der 38. Minute bis zur 70. Minute erstreckt, das Temperaturprofil des schmelzflüssigen Metalls im Zwischengießgefäß bei fehlender äußerer Erwärmung des schmelzflüssigen Metalls, wobei berücksichtigt ist, daß bei fehlender äußerer Erwärmung die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls zwischen der Gießpfanne und dem Zwischengießgefäß während der stationären Gießphase um 20ºC abfällt.
Die Wärmezufuhr während der Stranggußphase nach dem Anfahren kann so erfolgen, daß die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls im Gießtümpel während des gesamten stationären Gießvorgangs auf einer Temperatur gehalten wird, die nur geringfügig über der Liquidustemperatur des Metalls liegt, wobei sich die Produktivität dramatisch erhöht. Ohne Wärmeenergiezufuhr während der stationären Gießphase müßte man einen Temperaturabfall während des Gießvorgangs berücksichtigen und dementsprechend bei einer viel höheren Anfangstemperatur der Schmelze beginnen. Man stellt fest, daß eine weitgehend konstante Temperatur des schmelzflüssigen Metalls während der stationären Phase zwar nicht unbedingt erforderlich ist, aber bevorzugt wird und den Vorteil hat, daß die Einstellung anderer Gießparameter vermieden wird, wie z. B. der Umdrehungsgeschwindigkeit der Gießwalzen 16 zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Banddicke.
Die dargestellte Vorrichtung ermöglicht es, die Gießbedingungen so zu steuern, daß während der stationären Gießphase nach dem ersten Anfahren die Temperatur des Gießtümpels nahe der Liquidustemperatur gehalten werden kann, um die Produktivität des Gießvorgangs zu optimieren. Auf diese Weise ist ein Gießen mit höheren Geschwindigkeiten und mit Walzen von kleinerem Durchmesser als in einer herkömmlichen Gießanlage möglich, in der eine einzige Charge von schmelzflüssigem Metall vorgewärmt und durch die Gießmaschine gegossen wird, wobei während der gesamten Gußdauer Wärmeverluste und ein Absinken der Temperatur auftreten. Außerdem werden starke Verbesserungen der Lebensdauer der Walzen und des feuerfesten Materials erzielt. Ferner kann die Notwendigkeit vermieden werden, als Vorbereitung für das Anfahren eine große Metallschmelze auf überhöhte Temperaturen zu erwärmen, so daß die Betriebskosten wesentlich gesenkt und die Betriebsgefahren auf eine Mindestmaß reduziert werden. Die abgebildete Vorrichtung ist jedoch nur als Beispiel dargestellt worden und könnte beträchtlich modifiziert werden. Es wird zwar bevorzugt, die Hauptcharge oder die Metallcharge mit niedrigerer Temperatur durch das Zwischengießgefäß zu gießen, in dem die Anfangscharge vorgewärmt wird, aber dies ist nicht unbedingt erforderlich, und man könnte unabhängige Zufuhren von schmelzflüssigem Metall verwenden, die auf getrennten Wegen zur Abgabedüse geleitet werden. Obwohl ein Plasmabogenbrenner eine zweckmäßige Einrichtung ist, um dem schmelzflüssigen Metall sowohl in der Anlaufphase als auch in der stationären Phase Wärme zuzuführen, wäre die Verwendung einer anderen Heizeinrichtung durchführbar, wie z. B. einer Induktionsspulen-Heizvorrichtung oder das Erwärmen durch Zugabe von Chemikalien oder Treibmitteln, um in dem schmelzflüssigen Metall eine exotherme Reaktion herbeizuführen. Der Gießplan von Fig. 3 zeigt typische Temperaturen für das Gießen eines kohlenstoffarmen Stahls; wesentlich niedrigere Temperaturen sind bei anderen Stahlqualitäten möglich, wie z. B. rostfreien Stählen, die wesentlich niedrigere Liquidustemperaturen aufweisen. Dementsprechend ist zu erkennen, daß die Erfindung in keiner Weise auf die Details der dargestellten Vorrichtung und des dargestellten Gießplans beschränkt ist und daß viele Modifikationen und Abwandlungen im Umfang der beigefügten Patentansprüche liegen.

Claims

1. Verfahren zum Gießen von Metallband, bei dem schmelzflüssiges Metall in den Spalt zwischen einem Paar Gießwalzen (16) durch eine oberhalb des Spalts angeordnete Metallabgabedüse (19b) eingebracht wird, um einen Gießtümpel aus schmelzflüssigem Metall zu erzeugen, der auf den Gießflächen der Walzen unmittelbar oberhalb des Spalts aufliegt, und bei dem die Gießwalzen in Drehung versetzt werden, um ein erstarrtes Band (20) aus dem Spalt nach unten auszutragen, gekennzeichnet durch einen Beginn des Gießvorgangs durch Einbringen einer ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall mit einer ersten Temperatur durch die Abgabedüse (19b) in den Spalt zwischen den Gießwalzen (16), um den Gießtümpel mit einer Anfangstemperatur des Gießtümpels auszubilden, Gießen eines Metallbands, indem man einen ersten Teil der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall zwischen den Gießwalzen (16) durchlaufen läßt, Eintrag einer zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall mit einer zweiten Temperatur durch die Abgabedüse (19b) in den Gießtümpel, wobei die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall und die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall im wesentlichen das gleiche schmelzflüssige Metall sind, und wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist, und Fortführen des Gießschritts unter Verwendung eines restlichen Teils der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall und der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall zur Herstellung eines Stranggußbandes, wobei die erste Temperatur um mindestens 50ºC höher als die zweite Temperatur ist und die zweite Temperatur so gewählt ist, daß die Gießtümpeltemperatur auf weniger als 50ºC über der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperatur um mindestens 100ºC höher als die zweite Temperatur ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Temperatur so gewählt ist, daß die Gießtümpeltemperatur auf weniger als 25ºC über der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls abgesenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Vorwärmen der Abgabedüse auf eine höhere Temperatur als 1000ºC in einem Vorwärmofen vor dem Einleitungsschritt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall 1 bis 6 Tonnen beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der ersten Charge aus schmelzflüssigem Metall 2 bis 4 Tonnen beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall mindestens das fünffache der ersten Charge beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einleitungsschritt die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall in einem Zwischengießgefäß (18) auf die erste Temperatur erwärmt wird, daß das Zwischengießgefäß (18) oberhalb der Abgabedüse (19b) angeordnet und mit der Abgabedüse verbunden ist, um ein erwärmtes schmelzflüssiges Metallprodukt zu erzeugen, und daß das erwärmte schmelzflüssige Metallprodukt aus dem Zwischengießgefäß (18) abgegeben wird, um zur Abgabedüse (19b) zu fließen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß durch einen Verteiler (19a) gesteuert wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall in einer Gießpfanne (17) zurückgehalten und während des Einleitungsschritts aus der Gießpfanne (17) in das Zwischengießgefäß (18) abgegeben wird, um durch das Zwischengießgefäß zur Abgabedüse (19b) zu fließen, wodurch eine kontinuierliche Zufuhr von schmelzflüssigem Metall zur Abgabedüse bereitgestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall aus einer oberhalb des Zwischengießgefäßes angeordneten Gießpfanne (17) in das Zwischengießgefäß (18) abgegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch den Schritt zum Erwärmen der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall während des Durchflusses der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall durch das Zwischengießgefäß (18).

13. Verfahren nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erwärmungsschritt die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall aus einer oberhalb des Zwischengießgefäßes angeordneten Gießpfanne (17) in das Zwischengießgefäß (18) abgegeben wird, daß die zweite Charge aus schmelzflüssigem Metall in der Gießpfanne (17) zurückgehalten und während des Einleitungsschritts aus der Gießpfanne (17) in das Zwischengießgefäß (18) abgegeben wird, um durch das Zwischengießgefäß (18) zur Abgabedüse (19b) zu fließen, wodurch eine kontinuierliche Zufuhr von schmelzflüssigem Metall zur Abgabedüse (19b) bereitgestellt wird, und daß die erste Charge aus schmelzflüssigem Metall durch einen Plasmabogenbrenner erwärmt wird.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Schritte, ferner gekennzeichnet durch den Schritt zum Erwärmen der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall während des Durchflusses der zweiten Charge aus schmelzflüssigem Metall durch das Zwischengießgefäß (18), wobei die Wärme durch einen Plasmabogenbrenner zugeführt wird, und wobei die Wärme ausreicht, um die Gießtümpeltemperatur während der gesamten Herstellung des Stranggußbandes oberhalb einer minimalen Gießtemperatur zu halten.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall geschmolzener Stahl ist.