EP1064113A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergleichmässigen eines schmelzflüssigen metallfilmes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergleichmässigen eines schmelzflüssigen metallfilmes

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EP1064113A1
EP1064113A1 EP99919034A EP99919034A EP1064113A1 EP 1064113 A1 EP1064113 A1 EP 1064113A1 EP 99919034 A EP99919034 A EP 99919034A EP 99919034 A EP99919034 A EP 99919034A EP 1064113 A1 EP1064113 A1 EP 1064113A1
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EP
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gas
metal film
strip
bandwidth
nozzles
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal

Definitions

  • the invention relates to a method for uniformizing a molten metal film, in particular a steel film, in accordance with the preamble of the first claim and a device for carrying out the method.
  • the invention can be used wherever a molten metal film, in particular made of steel, is applied to a substrate, in particular to a rotating conveyor belt, in the form of a melt and should have the same thickness and properties as possible across the width of the belt.
  • the casting thickness of the strip can be chosen largely optimally in accordance with the required thickness during finish rolling and with the required hot forming to achieve sufficient material properties. It is known to cool the molten metal by appropriate methods and devices so that the strand surface of the liquid metal strand is evenly cooled by contact with an inert gas.
  • DE 44 07 873 C2 describes a method and a device for cooling molten steel, in which nozzles are directed at an angle between 0 and 50 ° in the casting direction onto the surface of the steel strand, as a result of which the steel surface is cooled uniformly and in a targeted manner. In this way, any scaling can be avoided and a targeted heat dissipation can be achieved, whereby the surface tension is influenced in a targeted manner and the desired quality of the steel strand or the steel strip is achieved. What is important for the quality of a steel band is its constant thickness in connection with constant material properties across the width of the band, what - 2 -
  • the solution according to the invention provides that forces are applied across the width of the casting belt to even out the applied metal film, which forces the molten metal to be even.
  • gases are inert gases, such as argon or nitrogen, optionally with admixing reducing components, for example H 2 , CO, or oxidizing components which influence the surface tension, such as 0 2 , C0 2 .
  • gas nozzles side by side and one behind the other in such a way that they have the shape of a rake. It is thereby achieved that the liquid metal film which is transported against the outflow direction of the gas is treated by the emerging gas jets as with a rake, which leads to a braking and equalization of the melt across the width of the strip.
  • Two or more rakes arranged one behind the other in the mode of action of a Pascal triangle are particularly advantageous, offset in each case. As a result, the strip is largely the same thickness over its width and the material properties are made more uniform over the same.
  • the nozzles are at an angle such that the gas stream strikes the surface of the melt film at an angle between 10 and 80 ° to the vertical, counter to the direction of flow of the cast strip.
  • a solidification-initiating agent to the metal film in order to achieve an advantageous solidification of the surface.
  • an oxidizing gas containing CO 2 is used as the solidification-initiating agent, which means that a thin surface layer of the melt film decarburises and the solidification temperature can thus be raised above the actual temperature to such an extent that the solidification starts from the top.
  • the C0 2 content must be kept so low that there is no slag formation.
  • a cooling and nucleating powder for example metal powder, a liquid slag, a gas or another liquid metal can also be used as the solidification-initiating agent.
  • Figures 1 and 2 show the situation with flow modifications.
  • the gas jets 7 emerge from gas nozzles 3 with 1 mm diameter bores in two rows at staggered positions from a copper profile 6 containing two chambers, one of which is used for gas supply and one for water cooling of the copper profile 6. These gas jets 7 impinge on the melt flowing onto the conveyor belt 2 at an angle of 30 ° to the vertical of the surface against the pouring direction and slow them down.
  • the flow cross-section increases to the target size.
  • a compensation of the melt in the transverse direction can take place in the pent-up melt between the application point and the impact area of the gas in order to achieve a uniform thickness profile.
  • Gas flow in the form described can be compared overall with that of a rake to achieve an even material distribution ("Pascal's Argon rake").
  • a corresponding argon rake can be used to ensure an even material distribution at the feed level.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergleichmässigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, Stahles, insbesondere eines Stahlfilmes, durch Bandgiessen, bei dem die auf ein umlaufendes Band aufgebrachte Schmelze eine möglichst gleiche Dicke und Eigenschaft über die Breite des Bandes aufweisen soll. Dabei werden zum Vergleichmässigen des Bandes über dessen Breite Kräfte mit einer Komponente senkrecht zur Transportrichtung des Bandes in den Metallfilm eingeleitet, die eine Profilvergleichmässigung des schmelzflüssigen Metallfilmes bewirken.

Description

- 1 -
Verfahren und Vorrichtung zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, insbesondere eines Stahlfilmes, entsprechend dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo ein schmelzflüssiger Metallfilm, insbesondere aus Stahl, auf ein Substrat, insbesondere auf ein umlaufendes Transportband, in Form einer Schmelze aufgebracht wird und eine möglichst gleiche Dicke und möglichst gleiche Eigenschaften über die Breite des Bandes aufweisen soll.
Beim Bandgießen von Metall, insbesondere Stahl, kann entsprechend der benötigten Dicke beim Fertigwalzen sowie bei der erforderlichen Warmverformung zur Erzielung ausreichender Materialeigenschaften die Gießdicke des Bandes weitgehend optimal gewählt werden. Dabei ist es bekannt, das schmelzflüssige Metall durch entsprechende Verfahren und Vorrichtungen so zu kühlen, daß die Strangoberfläche des flüssigen Metallstranges durch Kontakt mit einem inerten Gas gleichmäßig gekühlt wird.
Die DE 44 07 873 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahles, bei dem Düsen in einem Winkel zwischen 0 und 50 ° in Gießrichtung auf die Oberfläche des Stahlstranges gerichtet werden, wodurch die Stahloberfläche gleichmäßig und gezielt abgekühlt wird. Dadurch kann jegliche Verzunderung vermieden und eine gezielte Wärmeabfuhr erreicht werden, wodurch die Oberflächenspannung gezielt beeinflußt wird und die gewünschte Qualität des Stahlstranges bzw. des Stahlbandes erreicht wird. Wichtig für die Qualität eines Bandes aus Stahl ist aber weiterhin seine gleichbleibende Dicke im Zusammenhang mit gleichbleibenden Materialeigenschaften über die Breite des Bandes, was - 2 -
nicht in jedem Fall ohne weiteres durch das Aufgeben auf das Transprtband erreichbar ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik dahingehend zu verbessern, daß eine Möglichkeit gefunden wird, einen Film schmelzflüssigen Metalls vor und nach seinem Auftreffen auf das Transportband so zu verändern, daß er über seine Breite eine gleichmäßige Dicke mit gleichmäßigen Materialeigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des 1. und des 15. Patentanspruches gelöst.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß zum Vergleichmäßigen des aufgebrachten Metallfilmes auf dem Gießband über dessen Breite Kräfte eingeleitet werden, die eine Vergleichmäßigung des schmelzfiüssigen Metalls bewirken.
Vorteilhaft für die Erfindung ist, daß diese Kräfte über die Breite des Bandes entgegen der Transportrichtung des Metallfilmes in diesen so eingeleitet werden. Hierzu soll die auf das Transportband fließende Schmelze durch die Krafteinwirkung abgebremst werden. Strömt der Schmelzenfilm schneller als das Transportband, so ist der von der Schmelze ausgefüllte Querschnitt kleiner als der Querschnitt des sich synchron zum Transportband bewegenden Schmelzenfilmes (Sollquerschnitt). Ein solcher, nicht ausreichend ausgefüllter Querschnitt ist nachteilig. Durch ein Abbremsen und Aufstauen der Schmelze wird ein gleichmäßiges Ausfüllen des Querschnittes erreicht. Ein zu starkes Abbremsen und eine Überhöhung des Schmelzenfilmes ist zu vermeiden. Anders als bei DE 44 07 873 C2 steht die geometrische Vergleichmäßigung, auch wenn es über einen Gasstrom erreicht wird, und nicht die Abkühlung im Vordergrund. Entsprechend ergeben sich wesentliche unterschiedliche Merkmale für die Gasströmung. Weiter begünstigt wird die Querschnittsvergleichmäßigung durch senkrecht zur Oberfläche wirkende Kraftkomponenten. - 3 -
Vorteilhaft ist es, diese Kräfte entgegen der Transportrichtung des Bandes durch einen auf das Band gerichteten Gasstrom aufzubringen. Geeignet als Gase sind Inertgase, wie Argon oder Stickstoff, ggf. mit Beimischung reduzierender Komponenten, beispielsweise H2, CO, oder oxydierender, oberflächenspannungsbeeinflussender Komponenten, wie 02, C02.
Vorteilhaft ist es weiterhin, das Gas in gleichmäßigen Abständen auf den Metallfilm aufzubringen. Das kann erreicht werden durch eine Reihe von Düsen, die nebeneinander angeordnet sind und so betrieben werden, daß der auströmende Gasvolumenstrom eine Kraft auf die Oberfläche des flüssigen Metallfilmes ausübt. Diese Kraft führt dazu, daß die Gasstrahlen mindestens zu 50 % der Dicke des Metallfilmes in diesen eindringen. Dabei muß die Intensität eines jeden Gasstrahles so bemessen sein, daß ein Aufspritzen des flüssigen Metalls und ein Dispergieren von Gasblasen in die Schmelze vermieden wird.
Vorteilhaft ist es weiterhin, Gasdüsen neben- und hintereinander so anzuordnen, daß diese quasi die Form eines Rechens haben. Dadurch wird erreicht, daß der der Ausströmrichtung des Gases entgegentransportierte flüssige Metallfilm von den austretenden Gasstrahlen wie mit einem Rechen behandelt wird, wodurch es zu einer Abbremsuπg und Vergleichmäßigung der Schmelze über die Breite des Bandes kommt. Besonders vorteilhaft sind, jeweils versetzt, zwei oder mehrere hintereinander angeordnete Rechen in der Wirkungsweise eines Pascal'schen Dreiecks. Dadurch wird eine weitestgehend gleiche Dicke des Bandes über seine Breite und eine Vergleichmäßigung der Materialeigenschaften über dieselbe erreicht.
Vorteilhaft ist es weiterhin, die Düsen in einem Winkel so anzuordnen, daß der Gasstrom entgegen der Fließrichtung des gegossenen Bandes in einem Winkel zwischen 10 und 80 ° zur Senkrechten auf die Oberfläche des Schmelzenfilmes auftrifft. Für eine gezielte Steuerung der Dicke des gegossenen Bandes ist es weiterhin vorteilhaft, die Dicke des Schmelzenfilmes nach der Aufgabe durch geeignete Sensoren zu erfassen und über eine geeignete Regeleinrichtung den Gasstrom aus den Düsen dahingehend zu steuern, daß dieser gezielt auf die Dicke des Bandes über die Bandbreite Einfluß nimmt. - 4 -
Weiterhin ist es vorteilhaft, auf den Metallfilm ein erstarrungsinitiierendes Mittel aufzubringen, um eine vorteilhafte Erstarrung der Oberfläche zu erreichen. Für Stahl wird beispielsweise als erstarrungsinitiierendes Mittel ein oxydierendes C02-haltiges Gas verwendet, was bewirkt, daß eine dünne Randschicht des Schmelzfiimes entkohlt und damit die Erstarrungstemperatur über die tatsächliche Temperatur soweit angehoben werden kann, daß die Erstarrung von der Oberseite aus einsetzt. Der C02- Gehalt muß dazu so gering gehalten werden, daß keine Schlackebildung erfolgt.
Als erstarrungsinitiierende Mittel können auch ein kühlendes und keimbildendes Pulver, beispielsweise Metallpulver, eine flüssige Schlacke, ein Gas oder ein weiteres flüssiges Metall Anwendung finden.
Nachfolgend wird die Erfindung an 2 Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die Situation mit Strömungsmodifikationen. Aus einem zwei Kammern enthaltenden Kupferprofil 6, wovon eine Kammer der Gaszuführung und eine der Wasserkühlung des Kupferprofils 6 dient, treten in zwei Reihen an versetzt angeordneten Positionen die Gasstrahlen 7 aus Gasdüsen 3 mit 1 mm Durchmesser großen Bohrungen aus. Diese Gasstrahlen 7 treffen mit einem Winkel von 30 ° zur Senkrechten der Oberfläche entgegen der Gießrichtung auf die auf das Transportband 2 auffließende Schmelze auf und bremsen diese ab.
Gemäß der reduzierten mittleren Geschwindigkeit vergrößert sich der Strömungquerschnitt auf das Sollmaß. Darüber hinaus kann in der aufgestauten Schmelze zwischen dem Aufgabepunkt und dem Auftreffbereich des Gases ein Ausgleich der Schmelze in Querrichtung zur Erzielung eines gleichmäßigen Dickeprofils stattfinden. Die Wirkung der
Gasströmung in der beschriebenen Form kann insgesamt verglichen werden mit der eines Rechens zur Erzielung einer gleichmäßigen Materialverteilung („Pascal'scher Argonrechen"). Als zusätzliche Option kann ein entsprechender Argonrechen eingesetzt werden, um bereits auf der Zuführebene für eine gleichmäßige Materialverteilung zu sorgen. - 5 -
Vorteilhaft zur Vergleichmäßiguπg des Metallfilmes 4 ist weiterhin die Oszillation solcher Argonrechen transversal zur Metallströmung.
- 6 -
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Metallaufgabe
2 Transportband
3 Gasdüse
4 Metallfilm
5 Auftreffpunkt des Gases auf den Metallfilm
6 Kupferprofil
7 Gasstrahl

Claims

- 7 -Patentansprüche
1. Verfahren zum Vergleichmäßigen eines schmelzflüssigen Metallfilmes, Stahles, insbesondere eines Stahlfilmes, durch Bandgießen, bei dem die auf ein umlaufendes Band aufgebrachte Schmelze eine möglichst gleiche Dicke und Eigenschaften über die Breite des Bandes aufweisen soll, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichmäßigen des Bandes über dessen Breite Kräfte mit einer
Komponente senkrecht zur Transportrichtung des Bandes in den Metallfilm eingeleitet werden, die eine Profilvergleichmäßigung des schmelzflüssigen Metallfilmes bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte mittels entgegen der Transportrichtung des Bandes gerichtetem Gasstrom auf das Band aufgebracht werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach dem Auftreffen auf den Metallfilm aufgefangen und zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein reduzierendes Gas verwendet wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein Inertgas zur Anwendung kommt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberflächenspannungsbeeinflussendes Gas zur Anwendung kommt. - 8 -
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Form einzelner Strahlen in gleichmäßigen Abständen auf das Band aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bei erhöhter Temperatur aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite des Bandes eine Dickenmessung erfolgt, nach deren Signalen Gasströme gezielt gesteuert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom entgegen der Fließrichtung des gegossenen Bandes in einem Winkel zwischen 0 und 80 ° zur Senkrechten auf die Oberfläche des Bandes auftrifft.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom in einer Geschwindigkeit auf die Oberfläche des gegossenen Metallbandes auftrifft, daß im flüssigen Metall an der Aufprallstelle eine Vertiefung von mindestens der Hälfte der Dicke des gegossenen Metallbandes entsteht.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Düsen transversal zur Fließrichtung oszilliert.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vergleichmäßigten Metallfilm ein erstarrungsinitiierendes Mittel aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vergleichmäßigten Metallfilm als erstarrungsinitiierendes Mittel Gas aufgebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas ein oxydierendes Gas Anwendung findet.
16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Reihe von Gasdüsen (3) über die Bandbreite entgegen der Fließrichtung des Transportbandes (2) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinanderliegende Reihen von Gasdüsen (3) über die Breite des Transportbandes (2) angeordnet sind, so daß auf dem flüssigen Metallfilm (4) ein Nagelbrettprofil entsteht.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen (3) in den Reihen zueinander versetzt angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gasdüsen (3) und der Metallaufgabe (1 ) Dickenmeßsensoren über die Bandbreite angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dickenmeßsensoren und den Gasdüsen (3) eine Regelung angeordnet ist. - 10 -
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Gasdüse (3) über die Bandbreite angeordnet ist, die durch einen schmalen, langen Schlitz über die Bandbreite so auf den
Metallfilm wirkt, daß eine Art Welle über die Bandbreite entsteht.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasdüse (3) mit einer Vielzahl von Gasstrahlen über die
Bandbreite angeordnet ist.
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