DE69706092T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Giessen von Metallbändern - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Metallband. Sie findet besondere, jedoch keine ausschließliche Anwendung beim Gießen von Eisenmetallband.
• Es ist bekannt, daß Metallband im Stranggußverfahren in einer Doppelwalzengießmaschine gegossen wird. Schmelzflüssiges Metall wird zwischen ein Paar sich entgegengesetzt drehende horizontale Gießwalzen eingebracht, die gekühlt werden, so daß metallische Außenhäute auf den sich bewegenden Walzenflächen erstarren und indem Spalt zwischen ihnen zusammengeführt werden, um ein erstarrtes Banderzeugnis herzustellen, das aus dem Spalt zwischen den Walzen nach unten abgegeben wird. Der Begriff Spalt wird hier verwendet zur Bezeichnung des Gesamtbereichs, in dem die Walzen einander am nächsten sind. Das schmelzflüssige Metall kann aus einer Gießpfanne in ein kleineres Gefäß gegossen werden, aus dem es durch eine Metallaustrittsdüse strömt, die über dem Spalt angeordnet ist, um es in den Spalt zwischen den Walzen zu lenken, so daß ein Gießbad aus schmelzflüssigem Metall entsteht, das auf den Gießflächen der Walzen unmittelbar über dem Spalt gehalten wird. Dieses Gießbad, kann zwischen seitlichen Platten oder Schlackenblechen eingeschlossen sein, die in Gleiteingriff mit den Enden der Walzen gehalten werden.
• Obwohl Doppelwalzengießen bisher mit gewissem Erfolg auf Nichteisenmetalle, die bei Abkühlung schnell erstarren, angewendet worden ist, bestehen Probleme bei der Anwendung dieser Technik auf das Gießen von Eisenmetallen, die hohe Erstarrungstemperaturen haben und die mitunter Mängel zeigen, die durch ungleichmäßige Erstarrung an den gekühlten Gießflächen der Walzen verursacht werden. Besondere Beachtung fand bisher die Ausführung der Metallaustrittsdüsen, die darauf gerichtet war, einen glatten gleichmäßigen Metallstrom zum Gießbad und innerhalb desselben hervorzurufen. Die beiden US- Patente 5 178 205 und 5 238 050 offenbaren Anordnungen, bei denen sich die Austrittsdüse unter die Fläche des Gießbades erstreckt und eine Einrichtung aufweist, die die kinetische Energie des schmelzflüssigen Metalls, das durch die Düse zu einem Austrittschlitz im eingetauchten unteren Ende der Düse strömt, zu reduzieren. In der in der US-Anmeldung 5 178 205 offenbarten Anordnung wird die kinetische Energie durch einen Strömungsverteiler mit mehreren Strömungsdurchgängen und einer über dem Verteiler angeordneten Prallplatte reduziert. Unter dem Verteiler bewegt sich das schmelzflüssige Metall mit minimaler Störung langsam und gleichmäßig durch den Auslaßschlitz in das Gießbad. In der in der US-Anmeldung 5 238 050 offenbarten Anordnung können Ströme aus schmelzflüssigem Metall fallen, um in einem spitzen Eintrittswinkel auf eine geneigte Seitenwandfläche der Düse aufzuprallen, so daß das Metall an der Seitenwandfläche haftet, um eine strömende Bahn zu bilden, die in den Auslaßstromdurchgang gelenkt wird. Das Ziel besteht wiederum darin, einen sich langsam bewegenden gleichmäßigen Strom aus dem unteren Teil der Austrittsdüse zu erzeugen, um einen minimale Störung des Gießbades zu bewirken.
• Die japanische Patentveröffentlichung 5-70 537 von Nippon Steel Corporation offenbart auch eine Austrittsdüse, die den Zweck hat, einen sich langsam bewegenden, gleichmäßigen Metallstrom in das Gießbad zu erzeugen. Die Düse ist mit einer porösen Prallplatte/Verteiler ausgestattet, um dem nach unten strömenden schmelzflüssigen Metall kinetische Energie abzunehmen, das dann durch eine Serie von Öffnungen in den Seitenwänden der Düse in das Gießbad strömt. Die Öffnungen sind derartig angewinkelt, daß das einströmende Metall entlang den Gießflächen der Walzen in Längsrichtung zum Spalt gelenkt wird. Insbesondere lenken die Öffnungen auf einer Seite der Düse das einströmende Metall in Längsrichtung zum Spalt in einer Richtung und die Öffnungen auf der anderen Seite der anderen Längsrichtung mit der Absicht, einen glatten gleichmäßigen Strom entlang der Gießflächen mit einer minimalen Störung der Badoberfläche zu erzeugen.
• Nachdem wir in einem ausführlichen Versuchsprogramm festgestellt haben, daß eine Hauptursache der Defekte die vorzeitige Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls in den Bereichen ist, wo die Badoberfläche auf die Gießflächen der Walzen trifft, allgemein bekannt als der "Meniskus" oder die "Meniskusbereiche" des Bades. Das schmelzflüssige Metall in jedem dieser Bereiche strömt zu der angrenzenden Gießfläche, und wenn Erstarrung auftritt, bevor das Metall einen gleichmäßigen Kontakt mit der Walzenoberfläche hat, ruft es mitunter einen unregelmäßigen anfänglichen Wärmeübergang zwischen der Walze und der Außenhaut hervor, wobei Oberflächendefekte, z. B. Vertiefungen, Riffelmarken und Kaltschweißstellen oder Risse, entstehen.
• Bisherige Versuche, einen sehr gleichmäßigen Strom des schmelzflüssigen Metalls in das Bad zu erzeugen, haben in bestimmten Maß das Problem der vorzeitigen Erstarrung verschlimmert, indem das ankommende Metall von den Bereichen weggelenkt wurde, in denen das Metall zuerst erstarrt, um die Außenhautflächen zu bilden, die schließlich zu den Außenflächen des entstehenden Bandes werden. Demzufolge ist die Temperatur des Metalls im Oberflächenbereich des Gießbades zwischen den Walzen deutlich niedriger als die des ankommenden Metalls. Wenn die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls in der Badoberfläche in dem Bereich des "Meniskus" zu niedrig wird, dann treten mit sehr großer Wahrscheinlichkeit Risse und "Meniskusmarken" (Marken auf dem Band, die von der Meniskuserstarrung bewirkt werden, während der Badspiegel ungleichmäßig ist) auf. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, daß ein hoher Grad von Überhitzung in dem ankommenden Metall verwendet wird, so daß es sich im Gießbad abkühlen kann, ohne Erstarrungstemperaturen zu erreichen, bevor es die Gießflächen der Walzen erreicht. Wir haben jedoch ein viel effektiveres Verfahren erfolgreich entwickelt, mit dem das ankommende schmelzflüssige Metall relativ schnell durch die Düsen direkt in die Meniskusbereiche des Gießbades abgegeben wird. Dadurch wird die Tendenz minimiert, daß das Metall vorzeitig erstarrt, bevor es die Gießwalzenflächen berührt. Es ist festgestellt worden, daß dies eine viel effektivere Möglichkeit ist, Oberflächendefekte zu vermeiden, als einen absolut gleichmäßigen Strom bereitzustellen, und daß ein bestimmter Grad an Fluktuation in der Badoberfläche toleriert werden kann, da das Metall erst erstarrt, wenn es die Walzenfläche berührt. Eine sehr deutliche Verringerung der im ankommenden Metall erforderlichen Überhitzung kann auch erreicht werden.
• In dem spezifischen Verfahren und der spezifischen Vorrichtung, die wir entwickelt haben, strömt das schmelzflüssige Metall aus der Austrittsdüse in zwei einander entgegengesetzt gerichtete Serien von Strahlströmen, die nach außen gerichtet sind, um direkt auf die Gießflächen der Walzen in der unmittelbaren Nähe der Gießbadoberfläche aufzutreffen. Es ist festgestellt worden, daß dadurch das Gießen von Band aus schmelzflüssigem Metall möglich wird, das mit relativ niedrigen Überhitzungswert ohne die Bildung von Oberflächenrissen zugeführt wird. Probleme können jedoch durch die Entstehung fester Metallstücke, bekannt als "Schlackenschale", in der Nähe der Seitenplatten oder Schlackenbleche des Bades, die das Bad begrenzen. Diese Probleme verschlimmern sich, wenn die Überhitzung des ankommenden schmelzflüssigen Metalls verringert wird. Die Wärmeverlustrate des Schmelzbades ist in der Nähe der Schlackenbleche in erster Linie aufgrund des zusätzlichen Wärmeleitübergangs durch die Schlackenbleche zu den Walzenenden am größten. Diese hohe lokale Wärmeverlustrate spiegelt sich in der Tendenz wieder, daß in diesem Bereich, der bis zu einer beträchtlichen Größe anwachsen kann, "Schlackenschale" aus festem Metall entsteht und zwischen die Walzen fällt, was dazu führt, daß die Walzen "auseinanderspringen" und dabei schwere Defekte im Band erzeugen.
• Da die Gesamtwärmeverlustrate höher ist in der Nähe der Schlackenbleche, muß die Wärmezuführungsrate zu diesen Bereichen erhöht werden, wenn Schlackenschale verhindert werden soll. Es gibt ältere Vorschläge, einen größeren Metallstrom zu diesen "Dreifachpunkt"-Bereichen zu ermöglichen, indem Galerien im oberen Teil einer Austrittsdüse gebildet werden, die einen gesonderten Metallstrom aus dem Gefäß aufnehmen, wie es beispielsweise in der Austrittsdüse zu sehen ist, die in unserem erteilten US-Patent 5 221 511 offenbart ist. Dies erfordert jedoch wegen der Abkühlung des Metalls in den Galerien die Ausbildung von komplexen Galeriedurchgängen und einen hohen Grad an Überhitzung des schmelzflüssigen Metalls.
• Erfindungsgemäß wird die notwendige Erhöhung der zugeführten Wärme durch sorgfältig zielgerichtete elektromagnetische Induktionserwärmung des schmelzflüssigen Metalls in den oberen Bereichen des Gießbades in der Nähe der Badbegrenzungsschlackebleche erreicht, wo "Schlackenschale" entstehen kann, ohne daß die Überhitzung des Bades als Ganzes deutlich ansteigt oder die Metallerstarrung in den unteren Bereichen des Bades zum Spalt hin ungünstig beeinflußt wird.
• Die japanische Patentveröffentlichung JP 62-77 156 von Nippon Steel Corp offenbart einen bekannten Vorschlag für eine elektromagnetische Induktionserwärmung des Gießbades in einer Doppelwalzengießmaschine in der Nähe der Schlackenbleche. In diesem Vorschlag wird die Induktionserwärmung erreicht, indem außerhalb der Schlackenbleche in paar Induktionsheizvorrichtungen mit Induktionsspulen angeordnet sind, die auf C- förmigen Kernen aufgewickelt sind, die im allgemeinen in einer mittleren vertikalen Ebene zwischen den Gießwalzen angeordnet sind. Diese Vorrichtungen ermöglichen eine diffuse Erwärmung der mittigen Bereiche des Gießbades im wesentlichen in ihrer gesamten Tiefe. Erfindungsgemäß kann eine viel sorgfältiger zielgerichtete Erwärmung des schmelzflüssigen Metalls erreicht werden, das in das Gießbad an seiner oberen Fläche und in den "Meniskusbereichen" des Bades eintritt, wo eine Schlackeschalenbildung problematisch ist. Dies wird mittels Induktionsheizspulen erreicht, die als einzelne geschlossene Spulen ausgebildet sind, die eine Form haben und so positioniert sind, daß sie an obere Teile des Bades angrenzen, um eine zielgerichtete Erwärmung über die obere Fläche des Bades hinweg und in den "Meniskusbereichen" bereitzustellen.
• Die europäische Patentveröffentlichung EP 491 641, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht, offenbart eine Doppelwalzengießmaschine, bei der das Gießbad durch dünne Metallseitenplatten begrenzt wird und elektromagnetische Induktionsspulen außerhalb dieser metallischen Seitenplatten angeordnet sind, um die Seitenplatten und das Metall im Bad zu erwärmen. Die Verwendung dünner metallischer Seitenplatten setzt externe Kühleinrichtungen voraus, um zu verhindern, daß solche Platten schmelzen und/oder sich verziehen. Dadurch entstehen ernste Kühlprobleme in der Schmelze, und es ist dann wichtig, eine externe Heizeinrichtung zu haben, um diesen Wärmeverlust auszugleichen. Die Induktionsspulen in der in EP 491 641 offenbarten Vorrichtung werden mit niedriger Frequenz betrieben und ermöglichen eine diffuse Erwärmung in den gesamten Endbereichen des Bades, einschließlich der unteren Bereiche nahe dem Spalt zwischen den Gießwalzen. Dies ist der große Unterschied zu der zielgerichteten Erwärmung, die erfindungsgemäß erreichbar ist.
• Das japanische Patent 02-155 543-A offenbart eine Vorrichtung zum Gießen von Band, bei dem die Seitenplatten durch eine Heizspule 13 erwärmt werden, um die erstarrte Außenhaut wieder zu schmelzen, die sich im gekrümmten Teil in der kurzen Wandseite entwickelt, die sich nach unten in den Spaltbereich erstreckt. Das japanische Patent 02-155 543-A beschreibt also eine Erwärmung der Kontaktbereiche zwischen dem schmelzflüssigen Metall, jeder Walze und jedem Schlackenblech vom oberen Teil des Bades bis zum Spalt. Folglich ist es bei dieser Anordnung notwendig, die Überhitzung des Bades als Ganzes deutlich zu erhöhen und die Metallerstarrung in den unteren Bereichen des Bades zum Spalt hin nachteilig zu beeinflussen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Gießen von Metallband bereitgestellt, mit einem Paar paralleler Gießwalzen, die einen Spalt zwischen sich bilden, einer langgestreckten Metallaustrittsdüse, die über dem Spalt zwischen den Gießwalzen angeordnet ist und sich entlang diesem erstreckt, zur Abgabe von schmelzflüssigem Metall in den Spalt, um ein Gießbad aus schmelzflüssigem Metall zu bilden, das über dem Spalt gehalten wird, und einem Paar Badbegrenzungsendverschlußplatten, die jeweils einzeln an jedem Ende des Paares von Gießwalzen angeordnet sind, wobei die Metallaustrittsdüse eine Serie von Seitenöffnungen entlang jeder ihrer Längsseiten zum Ausströmen von schmelzflüssigem Metall aus der Austrittsdüse in zwei einander entgegengesetzt gerichteten Serien von Strahlströmen hat, die direkt auf die Gießflächen der Walzen in der Nähe der Gießbadfläche auftreffen, und wobei ein Paar elektrischer Leiter, die jeweils einzeln an der Außenseite jedes der Endverschlußplatten angeordnet sind, und eine elektrische Versorgungseinrichtung vorhanden sind, um elektrischen Strom an die elektrischen Leiter zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Endverschlußplatten aus elektrischen nichtleitendem Material bestehen und jeder Leiter die Form einer einzelnen Schleife hat, mit einem horizontalen oberen Segment, das sich über einen oberen Abschnitt der jeweiligen Endverschlußplatte erstreckt, um bei Verwendung der Vorrichtung im allgemeinen auf der Höhe der Gießbadoberfläche zu sein, und einem horizontalen unteren Segment, das kürzer ist als das obere Segment und mit dem oberem Segment durch ein Paar nach unten zusammenlaufender Seitensegmente verbunden ist, wobei das untere Segment über der Höhe des Spalts beabstandet angeordnet ist, wodurch die Leiter die Wirkung haben, eine Induktionserwärmung von schmelzflüssigem Metall im Gießbad in der Nähe der Endverschlußplatten und der Badoberfläche zu bewirken, ohne ein Schmelzen des erstarrten Metalls im Spalt zu bewirken.
• Vorzugsweise ist jede Leiterschleife so positioniert, daß es sich nicht unter die oberen beiden Drittel der Badtiefe erstreckt.
• Vorzugsweise sind ferner die Seitensegmente jeder Schleife so gekrümmt, daß sie den Linien des Zusammentreffens zwischen den jeweiligen Endverschlußplatten und den Gießwalzen folgen.
• Vorzugsweise ist das untere Segment der Spule nicht mehr als etwa 70 mm unter der Höhe der Badfläche.
• Vorzugsweise ist auch die elektrische Versorgungseinrichtung so beschaffen, daß sie elektrischen Wechselstrom mit einer Frequenz im Bereich von 6 bis 10 kHz liefert.
Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
• Um die Erfindung umfassender zu beschreiben, werden nachstehend ein bestimmtes Verfahren und eine bestimmte Vorrichtung ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
• Fig. 1 eine Doppelwalzenbandgießmaschine, die erfindungsgemäß beschaffen ist und arbeitet;
• Fig. 2 ein Vertikalschnitt durch wichtige Komponenten der in Fig. 1 dargestellten Gießmaschine;
• Fig. 3 ein weiterer Vertikalschnitt durch wichtige Komponente der Gießmaschine quer zu dem Schnitt in Fig. 2;
• Fig. 4 ein vergrößerter Querschnitt durch die Metallaustrittsdüse und angrenzende Teile der Gießwalzen;
• Fig. 5 eine Seitenansicht der Metallaustrittsdüse;
• Fig. 6 eine Teildraufsicht entsprechend der Linie 6-6 in Fig. 3;
• Fig. 7 eine Endansicht der Gießwalzen zusammen mit Badbegrenzungs- und Induktionsheizkomponenten der Gießmaschine;
• Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 7 gezeigten Komponenten; und
• Fig. 9 und 10 die Ergebnisse von Messungen von Walzentrennkräften während des Betriebs der Doppelwalzengießmaschine.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Die dargestellte Gießmaschine weist einen Hauptmaschinenrahmen 11 auf, der auf dem Fabrikfußboden 12 steht. Der Rahmen 11 trägt einen Gießwalzenwagen 13, das zwischen einer Montagestation 14 und einer Gießstation 15 horizontal beweglich ist. Der Wagen 13 transportiert ein Paar parallele Gießwalzen 16, denen während des Gießvorgangs aus einer Gießpfanne 17 über einen Verteiler 18 und die Austrittsdüse 19 schmelzflüssiges Metall zugeführt wird. Die Gießwalzen 16 sind wassergekühlt, so daß auf den sich bewegenden Walzenflächen Außenhäute erstarren und in dem Spalt zwischen ihnen zusammengeführt werden, um ein erstarrtes Banderzeugnis 20 im Spaltaustritt herzustellen. Dieses Erzeugnis wird einer normalen Wickelmaschine 21 zugeführt und kann anschließend an eine zweite Wickermaschine 22 weitergegeben werden. Ein Aufnahmegefäß 23 ist an dem Maschinenrahmen angrenzend an die Gießstation angeordnet, und in dieses Aufnahmegefäß kann über eine Überlaufrinne 24 am Verteiler schmelzflüssiges Metall umgeleitet werden.
• Der Walzenwagen 13 weist einen Wagenrahmen 31 auf, der mittels Räder 32 auf Schienen 33 angeordnet ist, die sich entlang einem Teil des Hauptmaschinenrahmens 11 erstrecken, so daß der Walzenwagen 13 als Ganzes für eine Bewegung auf den Schienen 33 angeordnet ist. Der Wagenrahmen 31 trägt ein Paar Walzengestelle 34, in denen die Walzen 16 drehbar angeordnet sind. Der Wagen ist als Ganzes entlang den Schienen 33 beweglich, und zwar durch Betätigung einer doppeltwirkenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 39, die zwischen einem Antriebsarm 40 am Walzenwagen und dem Hauptmaschinenrahmen angeordnet ist, um betätigbar zu sein, um den Walzenwagen zwischen der Montagestation 14 und der Gießstation 15 hin- und herzubewegen.
• Die Gießwalzen 16 werden von einem Elektromotor und einem Getriebe, das auf dem Wagenrahmen 31 angeordnet ist, über Antriebswellen 41 gedreht. Die Walzen 16 haben entlang ihrem Umfang angeordnete Kupfermäntel, die mit einer Serie von sich in Längsrichtung erstreckenden und entlang dem Umfang beabstandeten Wasserkühldurchgängen ausgebildet sind, die über die Walzenenden aus Wasserversorgungskanälen in den Walzenantriebswellen 41, die über Stopfbuchsen 43 mit Wasserversorgungsschläuchen 42 verbunden sind, mit Kühlwasser versorgt werden. Die Walzen können normalerweise einen Durchmesser von etwa 500 mm haben und bis 2 m lang sein, um ein 2 m breites Banderzeugnis herzustellen.
• Die Gießpfanne 17 hat einen völlig herkömmlichen Aufbau und wird von einer an einem Deckenlaufkran befindlichen Gabel 45 gehalten, so daß sie von einer Roheisenaufnahmestation kommend in Position gebracht werden kann. Die Gießpfanne ist mit einem Stopfenverschluß 46 ausgestattet, die durch einen Servozylinder betätigbar ist, damit das schmelzflüssige Metall durch einen Auslauf 47 und eine Feuerfestumhüllung 48 aus der Gießpfanne in einen Verteiler 18 fließen kann.
• Der Verteiler 18 ist als breite Schüssel ausgebildet, die aus einem Feuerfestmaterial, z. B. hochtonerdehaltiges Feuerfestmaterial, besteht. Die eine Seite Verteilers nimmt das schmelzflüssige Metall aus der Gießpfanne auf und ist mit der oben genannten Überlaufrinne 24 versehen. Die andere Seite des Verteilers ist mit einer Serie von in Längsrichtung beabstandeten Metallaustrittsöffnungen versehen. Der untere Teil des Verteilers trägt Befestigungsauflagen 53 zur Anordnung des Verteilers auf dem Walzenwagenrahmen 31 und ist mit Öffnungen zur Aufnahme von Indexstiften 54 am Wagenrahmen versehen, um den Verteiler örtlich genau zu lokalisieren.
• Die Austrittsdüse 19 ist als langgestreckter Körper ausgebildet, der aus Feuerfestmaterial, z. B. Tonerdegraphit, besteht. Ihr unterer Teil ist konisch, so daß er sich nach innen und unten so verjüngt, daß er in den Spalt zwischen den Gießwalzen 16 hineinragen kann. Eine Befestigungsklammer 60 ist vorgesehen, um die Düse auf dem Walzenwagenrahmen zu halten, und ihr oberer Teil ist mit nach außen vorspringenden Seitenflanschen 55 ausgebildet, die auf der Befestigungsklammer liegen.
• Die Austrittsdüse 19 hat eine sich nach oben öffnende Rinne 61, um schmelzflüssiges Metall aufzunehmen, das durch die Öffnungen 52 des Verteilers nach unten strömt. Der Boden der Rinne 61 ist zwischen unten zusammenlaufenden Düsenseitenwänden 62 ausgebildet, und der Boden ist durch eine horizontale Bodenplatte 63 geschlossen. Jede Längsseitenwand 62 ist mit einer Serie von horizontal beabstandeten Öffnungen 64 in Form von kreisrunden Löchern perforiert, die sich horizontal durch die Seitenwände erstrecken.
• Schmelzflüssiges Metall fällt aus den Austrittsöffnungen 52 des Verteilers in einer Serie von freifallenden vertikalen Strömen 65 nach unten, um ein Reservoir 66 von schmelzflüssigem Metall im unteren Teil der Düsenrinne 61 zu bilden. Das schmelzflüssige Metall strömt aus diesem Reservoir durch die Öffnungen 64, um ein Gießbad 68 zu bilden, das über dem Spalt 66 zwischen den Gießwalzen 16 gehalten wird. Das Gießbad ist an den Enden der Walzen 16 durch ein Paar Seitenverschlußplatten 56 begrenzt, die an den Enden 57 der Walzen gehaltert sind. Die Seitenverschlußplatten 56 bestehen aus Feuerfestmaterial, z. B. Bornitrid. Sie sind in Plattenhaltern 82 angeordnet, die Betätigung eines Paares hydraulischer Zylindereinheiten 83 beweglich sind durch, um die Seitenplatten in Eingriff mit den Enden der Gießwalzen zu bringen, um Endverschlüsse für das Gießbad 68 aus schmelzflüssigem Metall auszubilden.
• Beim Gießbetrieb wird der Metallstrom gesteuert, um das Gießbad in einer solchen Höhe zu halten, daß das untere Ende der Austrittsdüse 19 in das Gießbad eingetaucht ist und die beiden Serien von horizontal beabstandeten Öffnungen der Austrittsdüsen unmittelbar unter der Oberfläche des Gießbades angeordnet sind. Das schmelzflüssige Metall strömt dann aus dem Reservoir in der Düsenrinne 61 durch die Öffnungen 64 in zwei seitlich nach außen gerichteten Düsenströmen in allgemeiner Nähe der Gießbadoberfläche, um auf die Kühlflächen der Walzen in unmittelbarer Nähe des Gießbades aufzutreffen. Dadurch wird die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls maximiert, das an die "Meniskusbereiche" des Bades abgegeben wird, und es ist festgestellt worden, daß dies deutlich die Ausbildung von Rissen und Meniskusmarken auf der schmelzenden Bandoberfläche reduziert.
• Erfindungsgemäß sind ein paar Induktionsheizelemente 101 unmittelbar an der Außenseite der Seitenplatten 56 angeordnet. Insbesondere sind die Heizelemente an den Schubkörpern 85 angeordnet, um obere Teile der Seitenplatten 56 zu stützen, ohne die Drehbewegung der Seitenplatten um die Achszapfen 84 zu behindern.
• Jede Endverschlußplatte 56 ist so geformt, daß sie einen breiten oberen Teil 102 und einen schmalen unteren Teil 103 hat, die durch bogenförmige Seiten 104 verbunden sind, die mit den Enden 57 der Gießwalzen 16 überlappen. Jedes der Induktionsheizelemente 101 weist eine im allgemeinen trapezförmige elektrische Leiterstruktur auf, die angrenzend an die Rückseite der jeweiligen Schlackenbleche 56 angeordnet ist, um bei Verwendung der Vorrichtung dem oberen Teil des Gießbades nahe zu sein. Insbesondere ist sie als dickwandiger röhrenförmiger Kupferleiter mit einem im allgemeinen rechteckigen Querschnitt ausgebildet, der sich in einer trapezförmigen Schleife von parallelen Anschlußbuchsen 105 erstreckt, durch die er mit elektrischem Wechselstrom über die parallelen röhrenförmigen Leiter 106 versorgt wird, die über Stromschienen 110 mit Wechselstromversorgungsleitungen 120 verbunden sind. Kühlwasser zirkuliert durch die Schleifen, zugeführt über die Leiter 106, wie durch Pfeile 121 in Fig. 8 angezeigt, und ein gesonderter Kühlwasserstrom wird durch die Stromschienen 110 geführt, wie durch Pfeile 122 angezeigt.
• Jede trapezförmige Kupferschleife hat ein breites oberes Segment 107, das im allgemeinen in der Höhe der Gießbadoberfläche angeordnet ist, und ein schmales unteres Segment 108, das so angeordnet ist, daß es sich etwa 70 mm unter der Badoberfläche befindet. Das obere und untere Segment sind durch bogenförmige Seitensegmente 109 verbunden, die der Krümmung der Gießwalzen 11 folgen.
• Die elektrischen Induktionsheizelemente 101 haben die Wirkung, um eine induktive Erwärmung des schmelzflüssigen Metalls im oberen Teil des Gießbades unmittelbar nahe den Schlackenblechen 56 zu bewirken. Die Spulen sind geeignet, die Erwärmung um die drei Punkte in den Meniskusbereichen des Bades zu maximieren. Es ist bereits dargestellt worden, daß dies wirksam ist, um die Ausbildung von "Schlackeschalen" in diesem Bereich des Bades zu verhindern, und daß in Kombination mit einer Düse, die einen gleichmäßigen Metallstrom über die gesamte Länge der Walzen an die Meniskusbereiche des Bades abgibt, die Überhitzung des schmelzflüssigen Metalls drastisch reduziert werden kann, das zum Gießen zugeführt wird, und daß Überhitzungen von weniger 70ºC erreicht werden können.
• Es ist festgestellt worden, daß bei elektrisch nichtleitenden Seitenplatten die elektromagnetischen Felder, die durch die geformten Induktionsheizelemente entstehen, sich durch die Seitenplatten erstrecken können, um eine effektive Erwärmung des schmelzflüssigen Metalls im Bad zu bewirken, ohne die Seitenplatten zu erwärmen und ohne daß ein Feld oder Konzentrationselemente geformt werden müssen. Es läge jedoch im Schutzbereich der Erfindung, entsprechende feldformende Kernstücke um die Leiterschleifen bereitzustellen, die als Feldkonzentrator dienen, um den elektrischen Leistungsbedarf zu reduzieren.
• Fig. 9 und 10 stellen die Wirksamkeit der Erfindung bei der Verhinderung der Ausbildung von Schlackeschalen während des Gießen bei geringer Überhitzung dar. Diese Figuren stellen die Ergebnisse der Messung der Gießwalzentrennkräfte während eines einzigen Stahlbandgießdurchlaufes in einer Doppelwalzengießmaschine dar, wie in Fig. 1 bis 6 dargestellt. Fig. 9 zeigt Kräfte, die während einer Intervallzeit gemessen werden, wenn die Induktionsheizer absichtlich abgeschaltet werden. Man erkennt, daß anhaltende Schwankungen der Walzentrennkräfte in diesem gesamten Zeitintervall anhalten. Diese stehen im Zusammenhang mit dem Durchtritt von Schlackeschalen durch den Spalt zwischen den Gießwalzen, was ernste Defekte im Band nach sich zieht. Fig. 10 zeigt die Messung der Trennkräfte, nachdem die Induktionsheizer eingeschaltet worden sind, was zeigt, daß sich die Kraftschwankungen glätteten, was mit der Verhinderung der Ausbildung von Schlackeresten im Zusammenhang steht, und entsprechende Defekte im Band.
• Beim Betrieb einer typischen Doppelwalzengießmaschine, die ein 1 m breites Stahlband mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min herstellt, müssen die Induktionsheizer mit elektrischem Strom im Bereich von 3000 bis 8000 A mit einer Frequenz von 6 kHz bis 10 kHz versorgt werden. Die Gesamtleistungsaufnahme der Induktionsheizer ist dementsprechend in der Größenordnung von 10 bis 100 kW pro Heizer.
• Man beachte, daß beim erfindungsgemäßen Betrieb die Induktionsheizelemente 110 sich nach unten in die unteren Teile des Gießbades erstrecken sollten. Man hat festgestellt, daß die äußerst schädigenden "Schlackeschalen" nur in den oberen Teilen des Bades bis zu einer Tiefe von etwa 70 mm entstehen. In den unteren Bereichen des Bades, wo die Walzen sich dem Spalt nähern, ist das Metall bereits erstarrt, und es ist wichtig, daß es in diesem Stadium nicht wieder erwärmt wird. Dies kann sichergestellt werden, wenn die Heizspulen über dem Spalt so beabstandet sind, daß sie sich nicht bis zu der Höhe des unteren Drittels der Tiefe des Gießbades nach unten erstrecken. Bekannte Vorschläge zur induktiven Erwärmung des Bades sind bisher einfach darauf gerichtet gewesen, das Bad im allgemeinen zu erwärmen, und haben sich mit Heizern befaßt, die in der gesamten Tiefe des Bades wirksam sind. Ferner ermöglicht es die Lage der Heizelemente 101 über dem Spalt zwischen den Gießwalzen, daß die Kolbenstangen 84 der Zylindereinheiten 83 und die dazugehörigen Schubkomponenten unter den Heizelementen sitzen, und dadurch können sich die Seitenplatten 56 um die Zapfen 84 neigen, wie bereits beschrieben, ohne die Schubelemente zu behindern oder unbeabsichtigt zu erwärmen.
• Die dargestellte Vorrichtung hat lediglich Beispielcharakter und könnte erheblich modifiziert werden. Anstatt beispielsweise das schmelzflüssige Metall aus einem Zwischengießgefäß in die Austrittsdüse in einer Serie von frei fallenden Strömen abzugeben, wie in der Vorrichtung in Fig. 1 bis 6 gezeigt, kann das Metall in der Austrittsdüse durch eine getauchte Einlaufdüse abgegeben werden. Dies kann in Form einer einzelnen Röhre sein, wie in der internationalen Anmeldung PTC/AU97/00022 offenbart. Dies ließe einen ausreichenden direkten Strom des schmelzflüssigen Metalls durch die Austrittsdüsenauslässe zu, die gleichmäßig entlang des Gießbades verteilt sind, um schmelzflüssiges Metall schnell an die Meniskusbereiche des Bades abzugeben.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Gießen von Metallband mit einem Paar paralleler Gießwalzen (16), die einen Spalt zwischen sich bilden, einer langgestreckten Metallaustrittsdüse (19), die über dem Spalt zwischen den Gießwalzen (16) angeordnet ist und sich entlang diesem erstreckt, zur Abgabe von schmelzflüssigem Metall in den Spalt, um ein Gießbad (68) aus schmelzflüssigem Metall zu bilden, das über dem Spalt gehalten wird, und einem Paar Badbegrenzungsendverschlußplatten (56), die jeweils einzeln an jedem Ende des Paares von Gießwalzen (16) angeordnet sind, wobei die Metallaustrittsdüse (19) eine Serie von Seitenöffnungen (64) entlang jeder ihrer Längsseiten zum Ausströmen von schmelzflüssigem Metall aus der Austrittsdüse (19) in zwei einander entgegengesetzt gerichteten Serien von Strahlströmen hat, die direkt auf die Gießflächen der Walzen (16) in den Nähe der Gießbadoberfläche auftreffen, und wobei ein Paar elektrischer Leiter (101), die jeweils einzeln an der Außenseite der Endverschlußplatten (56) angeordnet sind, und eine elektrische Versorgungseinrichtung vorhanden sind, um den elektrischen Leitern (101) elektrischen Strom zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endverschlußplatten (56) aus elektrisch nichtleitendem Material ausgebildet sind und jeder Leiter (101) die Form einer einzelnen Schleife hat, mit einem horizontalen oberen Segment (107), das sich über einen oberen Abschnitt der jeweiligen Endverschlußplatte (56) erstreckt, um bei Verwendung der Vorrichtung im allgemeinen auf der Höhe der Gießbadoberfläche zu sein, und einem horizontalen unteren Segment (108), das kürzer ist als das obere Segment (107) und das mit dem oberen Segment (107) durch ein Paar nach unten zusammenlaufender Seitensegmenten (109) verbunden ist, wobei das untere Segment (108) über der Höhe des Spalts beabstandet angeordnet ist, wodurch die Leiter (101) die Wirkung haben, eine Induktionserwärmung von schmelzflüssigem Metall im Gießbad in der Nähe der Endverschlußplatten (56) und der Badoberfläche zu bewirken, ohne ein Schmelzen des erstarrten Metalls im Spalt zu bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterschleife so positioniert ist, daß sie sich nicht unter die oberen beiden Drittel der Badtiefe erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Seitensegmente (109) jeder Schleife so gekrümmt sind, daß sie den Linien des Zusammentreffens zwischen den jeweiligen Endverschlußplatten (56) und den Gießwalzen (16) folgen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das untere Segment der Spule nicht mehr als etwa 70 mm unter der Höhe der Badoberfläche ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jede Schleife als einzelne trapezförmige Schleife aus einer hohlen Metallröhre ausgebildet ist und eine Kühleinrichtung vorhanden ist, die Kühlfluid durch die Röhre zirkulieren läßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Versorgungseinrichtung so beschaffen ist, daß sie elektrischen Wechselstrom mit einer Frequenz im Bereich von 6 bis 10 kHz zuführt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Endverschlußplatten (56) in Plattenhaltern (82) gehalten werden, die mit Kolbenstangen (84) eines Paares von Druckzylindereinheiten (83) verbunden sind, die betriebsfähig sind, um die Platten gegen die Gießwalzen vorzuspannen, und die elektrischen Leiter über den Kolbenstangen beabstandet angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenhalter (82) mit den Kolbenstangen (84) der Zylindereinheiten (83) drehbar verbunden sind, um Neigungsbewegungen der Endverschlußplatten (56) zu ermöglichen, und die elektrischen Leiter (101) relativ zu den Kolbenstangen (84) fest sind, um solche Neigungsbewegungen der Platten (56) nicht zu behindern.