EP1181997A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen von Stahlband aus Stahlschmelze - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahlband, insbesondere im Dickenbereich zwischen etwa 1,0 mm und 6,0 mm, aus Stahlschmelze, die im Kontakt mit einem bewegbaren Oberflächenbereich 13' des kühlbaren Mantels 13 einer Gießwalze 1 zumindest unter teilweiser Ausbildung einer Strangschale erstarrt und dabei im Spalt 22 zwischen dem Mantel 13 der Gießwalze 1 und wenigstens einer Gegenwalze 8 ein erstes Profil des Bandes 20 vorgeformt wird. Die Stahlschmelze 10 fließt aus einem Verteiler 3 mit der Geschwindigkeit VS nach Maßgabe ihrer ferrostatischen Höhe H geregelt aus. Durch Kontakt mit dem Oberflächenbereich 13' der Walze 1 wird das teilerstarrte, vorgeformte Band 20 beim Durchlauf durch wenigstens einen von in Gießrichtung hintereinanderliegenden Nachformspalten 22' zwischen dem Mantel 13 der Walze 1 und Gegenwalze 8' nachgeformt und dabei insbesondere durcherstarrt dickenreduziert. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist insbesondere in Figur 1 dargestellt. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Gießen von Stahlband, insbesondere im Dickenbereich zwischen etwa 1,0 mm
und 6,0 mm aus Stahlschmelze, die im Kontakt mit einem bewegbaren Oberflächenbereich
des kühlbaren Mantels einer Gießwalze zumindest unter teilweiser
Ausbildung einer Strangschale erstarrt und dabei im Spalt zwischen dem Mantel
der Gießwalze und wenigstens einer Gegenwalze ein erstes Profil des Bandes
vorgeformt wird.
Verfahren und Vorrichtungen zum kontinuierlichen Gießen vergleichsweiser dünner
Metallbänder sowie auch von Stahlbändern sind aus der Literatur bekannt.
In der Dokumentation Hartmann, Seite 174, Fig. 814 wird über die Herstellung von
Aluminiumbändern mit Dicken von 0,25 mm oder geringer mit einem Verhältnis
zwischen Breite und Dicke zumindest von 500 : 1 berichtet. Die Vorrichtung hierfür
umfaßt ein Schmelzbad von Aluminium im Kontakt mit der Fläche eines geneigt,
aufwärts bewegbaren gekühlten Trägers zum herausziehen von Metall aus dem
Schmelzbad. Der Träger ist entweder ein endloses Band oder eine Trommel.
In einer weiteren Textstelle dieser Dokumentation auf Seite 25 ist ein Verfahren
der Firma The Cleveland Graphite Bronze Company zur Herstellung von Bändern
oder Streifen aus Metall, insbesondere aus Legierungen mit großem Erstarrungsbereich,
erwähnt. Das Metall wird so auf eine von nebeneinander angeordneten
Walzen gegossen, daß es schon mindestens teilweise zu Metallband erstarrt ist,
bevor es in den Walzenspalt gelangt. Es sei auf diese Weise gelungen, Bänder
guter Beschaffenheit aus einer Kadmium-Blei-Lagerlegierung zu gießen.
Aus einer anderen Textstelle der genannten Veröffentlichung Seite 239 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Endlosgießen von Stahlbändern bekannt.
Gußeisen aus einem Kupolofen wird unter Zugabe von Schrott in einem Elektroofen
zu Stahl raffiniert und anschließend in einer aus zwei horizontalen Rollen bestehenden
Kokille zu Bändern vergossen. Das Endlosband wird aufgewickelt, geglüht
und nach Abwickeln in Längsstreifen zerteilt und diese zu Röhren verwalzt.
Ein in der genannten Veröffentlichung erwähntes weiteres Verfahren der Firma
Creusot-Loire sieht vor, daß Stahlschmelze in aufwärts gerichtetem Fluß in einen
Spalt zwischen zwei gekühlten Zylindern unter einem Druckgerüst nach Maßgabe
des hydrostatischen Druckes der Metallschmelze injiziert wird und das damit hergestellte
gegossene Band zunächst an der Peripherie eines der Zylinder entlang
geführt wird und zwar so lange bis es völlig durcherstarrt ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein wesentlich verbessertes Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von
Band, insbesondere im Dickenbereich zwischen etwa 1,0 mm und 6,0 mm, aus
Stahlschmelze, anzugeben, welches eine besonders wirtschaftliche Herstellung
von Stahlband in gleichmäßiger Dicke ermöglicht und mit einer konstruktiv unkomplizierten
Vorrichtung durchführbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren der im Oberbegriff
von Anspruch 1 gekennzeichneten Art entsprechend den kennzeichnenden
Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen, wonach Stahlschmelze aus einem
Verteiler mit der Geschwindigkeit Vs nach Maßgabe ihrer ferrostatischen Höhe H
geregelt ausfließt, und das durch Kontakt mit dem Oberflächenbereich der Walze
teilerstarrte, vorgeformte Band beim Durchlaufen durch wenigstens einen von in
Gießrichtung hintereinanderliegenden Nachformspalten zwischen dem Mantel der
Walze und Gegenwalze nachgeformt und dabei insbesondere durcherstarrt dikkenreduziert
wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Verfahrensunteransprüchen
vorgesehen.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht mit großem Vorteil die Herstellung
von Stahlband durch kontinuierliches Gießen im Dickenbereich zwischen etwa 1,0
mm und 6 mm unmittelbar aus der Stahlschmelze, wodurch die Produktionskosten
für Stahlband im Vergleich zur Herstellung aus dickeren Brammen mittels mehrstufiger
Dickenreduktion durch Walzwerke wesentlich verringert werden. Darüber
hinaus wird infolge Vermeidung von Seigerungen ein fehlerfreies, hochwertiges
Produkt erzielt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Umfangsgeschwindigkeit
der kühlbaren Walze der Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze aus
dem Verteiler angepaßt wird.
Weiterhin sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß die ferrostatische Höhe
H der Schmelze im Verteiler kontinuierlich gemessen und durch Regelung des
Zuflusses von Schmelze aus einer Gießpfanne über einen Zwischenbehälter
(Tundish) in den Verteiler konstant gehalten wird. Dies wird insbesondere dadurch
erreicht, daß zur Einleitung von Schmelze aus der Gießpfanne über den Tundish
in den Verteiler ein Tauchrohr verwendet ist.
Wesentlich für die Qualität des gegossenen Stahlbandes wirkt sich eine Ausgestaltung
des Verfahrens dadurch aus, daß der Ausflußbereich der Schmelze aus
dem Verteiler durch Aufgabe von Inertgas gegen den Zutritt von Luftsauerstoff
abgeschirmt wird. Eine Reoxidation der Schmelze im Zwischenverteiler (Tundish)
und Verteiler wird durch Schlacken vermieden. Bevorzugt wird die Inertgasatmosphäre
bis zu einem nachfolgenden Walzwerk aufrechterhalten.
Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Walze
und/oder Gegenwalze(n) und Führungsrollen mittels Kühlbohrungen oder Kühlnuten
zumindest innen intensiv gekühlt werden.
Weiterhin kann die Gießwalze, von außen zusätzlich mittels WasserSprühstrahlen
gekühlt und/oder gereinigt wird.
Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Stahlband, bevorzugt im Dikkenbereich
zwischen etwa 1,0 mm und ca. 6,0 mm, aus Stahlschmelze, insbesondere
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, weist die folgenden
Funktionseinheiten auf:
- ein Verteiler für Stahlschmelze mit im Bodenbereich angeordneter Ausgußöffnung,
- Mittel zum dosierbaren Einbringen von Schmelze aus einer Gießpfanne in einen Zwischenverteiler (Tundish) und Mittel zur Regelung des Schmelzflusses aus dem Zwischenverteiler in den Verteiler,
- ein Sensor zur Kontrolle des Höhenspiegels F der Schmelze im Verteiler, im Zusammenwirken mit der Schmelzflußregelung durch ein Tauchrohr in den Verteiler,
- eine kühlbare Walze mit Antrieb für eine Anpassung der Umfangsgeschwindigkeit an die Ausflußgeschwindigkeit der Schmelze aus der Ausgußöffnung des Verteilers,
- Mittel zur Einstellung eines Nachformspaltes zwischen der Walze und wenigstens einer ihrer Gegenwalzen.
- Führungsrollen im Zusammenwirken einerseits mit der Walze, und andererseits mit Gegenrollen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung sind Mittel vorgesehen zum
Zuführen von Inertgas an den Ausflußbereich der Schmelze,
In Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß die kühlbare Gießwalze
und Gegenwalze(n) aus einer CuNiBe-Legierung bestehen.
Weiterhin sieht die Vorrichtung vor, daß die Führungsrollen mit vergleichsweise
kleinem Durchmesser aus Vollmaterial ausgebildet sein können. Diese bestehen
bevorzugt aus einer CuNiBe-Legierung, die sich im Kontakt mit flüssigem Stahl als
besonders temperatur- und verschleißresistent erwiesen hat.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, daß jeweils mehrere
Gegenwalzen in einem Segment zu einer Führungseinheit zusammengefaßt
und mit Stellmitteln zusammenwirkbar sind.
Dabei können die Gießwalze, die Gegenwalze sowie die Führungsrollen zumindest
zum Teil mit Führungskanten einer der Dicke des Gießproduktes entsprechenden
Höhe ausgebildet sein, oder auch konkav gestaltet sein, wenn das Stahlband
eine bestimmte Profilerhöhung von z. B. 1 % der Banddicke erhalten soll.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Erläuterung eines in einer Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles. Es zeigt:
- Figur 1
- im Schnitt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Stahlband aus Stahlschmelze;
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform
sowohl des Verfahrens zum Gießen von Stahlband, als auch der besonders geeigneten
Bauart einer hierfür vorgesehenen Vorrichtung.
Die Vorrichtung besitzt eine Stahlschmelze 10 enthaltende Gießpfanne 4 mit einem
Gießrohr 11'. Zur dosierbaren Abgabe der Schmelze 10 ist im oberen Bereich
des Gießrohres 11' ein regelbares Drosselorgan 11" eingebaut, welches von einem
Füllstandsanzeiger 17, z.B. einem elektronischen Sensor, im Zusammenwirken
mit einem Stellorgan 17' beherrscht wird. Das Stellorgan steht auch in regelnder
Verbindung mit einem Abflußstopfen 17", der beispielsweise bei Anstieg des
Schmelzespiegels weiter öffnet, und bei absinkendem Stand des Schmelzespiegels
einerseits das Drosselorgan 11" weiter öffnet, und fallweise den Abflußstopfen
schließt. Bei diesem Regelvorgang wird zusätzlich der Höhenspiegel F der
Schmelze im Verteiler 3 berücksichtigt und streng konstant gehalten. Aus dem
Zwischenverteiler 31 (Tundish) fließt in nach Maßgabe der konstant gehaltenen
ferrostatischen Schmelzenhöhe sich ergebender Geschwindigkeit Vs Schmelze
aus dem Verteiler 3 durch die Ausgußöffnung 5 auf die sich drehend bewegende
Oberfläche der kühlbaren Gießwalze 1 in regelbarer Dicke zwischen etwa 1,0 bis
6,0 mm und wird mit der Geschwindigkeit Vw auf der Strecke 13' um einen Winkel
α weitergefördert, wobei sie im Kontakt mit der gekühlten Oberfläche des Mantels
13 der Walze 1 spontan unter Bildung eines erstarrenden Bandes 20 in Richtung
der sich drehenden Oberfläche weitertransportiert wird. Dabei gelangt das noch
nicht vollständig durcherstarrte Band 20 in den Formspalt 22 zwischen Walze 1
und Gegenwalze 8, wird vorgeformt und wird beim Durchlauf durch diesen ggfs.
dickenreduziert und verdichtet. Nach kurzem Weitertransport bis in den Nachformspalt
22' zwischen Walze 1 und Gegenwalze 8' wird das Stahlband beim Durchlauf
durch diesen durcherstarrt dickenreduziert. Danach gelangt das Band 20 beim
weiteren Transport zwischen die Führungsrollen 7, 7' und wird durch diese aus der
vertikalen Richtung in die horizontale Förderrichtung umgelenkt.
Die Dickenreduktion im ersten Formspalt 22 kann zwischen 5 % und 20 % der
Gießdicke, und im zweiten Nachformspalt 22' zwischen 10 und 50 % eingestellt
werden.
Um einen besonders wärmeleitfähigen Kontakt zwischen dem Stahlband und der
gekühlten Oberfläche der Walze 1 zu erreichen, kann von der Maßnahme Gebrauch
gemacht sein, daß die Umfangsgeschwindigkeit VG der antreibbaren Gegenwalze
8, 8' um einen geringen Betrag, insbesondere um 0,5 % bis 1,5 % höher
eingestellt wird, als die Umfangsgeschwindigkeit Vw der Walze 1.
Die kühlbare Gießwalze 1 sollte vorzugsweise aus einer CuNiBe-Legierung bestehen.
Diese Legierung hat sich bei der Konstruktion infolge der guten Wärmeleitfähigkeit
und Verschleißresistenz bestens bewährt.
Die Gießwalze 1 ist über Kühlbohrungen oder Kühlnuten innengekühlt.
Die Führungsrollen 7, 7' können mit vergleichsweise kleinem Durchmesser und mit
Vorteil aus Vollmaterial ausgebildet sein. Sie bestehen vorzugsweise ebenfalls
aus einer CuNiBe-Legierung. Sie können jedoch auch einen Stahlmantel aufweisen
und innen gekühlt sein.
Dabei können jeweils mehrere Gegenwalzen 8 mit einem Segment zu einer Führungseinheit
zusammengefaßt und mit Stellmitteln zusammenwirkbar ausgebildet
sein.
Die Ausbildung der Vorrichtung bzw. der Anlage zum kontinuierlichen Gießen von
Stahlband, insbesondere im Dickenbereich zwischen etwa 1,0 mm und ca. 6,0
mm, aus Stahlschmelze, ist lediglich beispielhaft aufzufassen. Abwandlungen der
Anlage gem. Figur 1 sowie der Gießwalze 1 mit Wasserkühlmitteln, insbesondere
Wassersprühstrahlen aus einem Sprührohr, werden von der Erfindung mit umfasst.
- 1.
- Gießwalze
- 3.
- Verteiler
- 4.
- Gießpfanne
- 5.
- Auslaßöffnung
- 7, 7'.
- Führungsrollen
- 8, 8'.
- Gegenwalzen
- 10.
- Schmelze
- 11.
- Tauchrohr
- 13.
- Mantel der Gießwalze
- 13'.
- Oberflächenbereich
- 17.
- Sensor
- 20.
- Stahlband
- 22.
- Formspalt
- 22'.
- Nachformspalt
- 31.
- Tundish (Zwischenbehälter)
Claims (21)
- Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahlband, insbesondere im Dikkenbereich zwischen etwa 1,0 und 6,0 mm, aus Stahlschmelze, die im Kontakt mit einem bewegbaren Oberflächenbereich (13') des kühlbaren Mantels (13) einer Gießwalze (1) zumindest unter teilweiser Ausbildung einer Strangschale erstarrt und dabei im Spalt (22) zwischen dem Mantel (13) der Gießwalze (1) und wenigstens einer Gegenwalze (8) ein erstes Profil des Bandes (20) vorgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß Stahlschmelze (10) aus einem Verteiler (3) mit der Geschwindigkeit (Vs) nach Maßgabe ihrer ferrostatischen Höhe (H) geregelt ausfließt, und das durch Kontakt mit dem Oberflächenbereich (13') der Gießwalze (1) teilerstarrte, vorgeformte Band (20) beim Durchlaufen durch wenigstens einen von in Gießrichtung hintereinanderliegenden Nachformspalten (22') zwischen dem Mantel (13) der Gießwalze (1) und Gegenwalzen (8') nachgeformt und dabei insbesondere durcherstarrt dickenreduziert wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Band (20) hinter dem Nachformspalt (22') zwischen Führungs- und Antipodenrollen (7, 7') in die horizontale Richtung geführt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung in einem ersten Nachformspalt (22') zwischen 5 % und 20 % eingestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung in einem zweiten Nachformspalt (22') zwischen 10 % und 50 % eingestellt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit (Vw) der Gießwalze (1) der Austrittsgeschwindigkeit (Vs) der Schmelze (10) angepaßt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit (VG) der antreibbaren Gegenwalzen (8, 8') um einen geringen Betrag, bspw. um 0,5 % bis 1,5 % höher eingestellt wird, als die Umfangsgeschwindigkeit (Vw) der Gießwalze (1). - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalzen (8, 8') gekühlt werden. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die ferrostatische Höhe (H) der Schmelze (10) im Verteiler (3) kontinuierlich gemessen und durch Regelung des Zuflusses von Schmelze aus einer Gießpfanne (4) und einem Zwischenverteiler (31) (Tundish) in den Verteiler (3) konstant gehalten wird. - Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung von Schmelze (10) aus dem Tundish (31) in den Verteiler (3) ein Tauchrohr (11) verwendet wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausflußgeschwindigkeit aus dem Verteiler (3) über einen regelbaren Unterdruck eingestellt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ausflußbereich der Schmelze (10) aus dem Verteiler (3) durch Aufgabe von Inertgas gegen den Zutritt von Luftsauerstoff abgeschirmt wird und eine Reoxidation der Schmelze im Zwischenverteiler (31) und Verteiler (3) durch Schlacken vermieden wird und vorzugsweise die Inertgasatmosphäre bis zu einem nachfolgenden Walzwerk aufrechterhalten wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (1) und/oder die Gegenwalzen (8, 8') über Kühlbohrungen oder Kühlnuten zumindest innen intensiv gekühlt werden. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gießwalze (1) von außen zusätzlich mittels Wassersprühstrahlen oder dergleichen gekühlt und/oder gereinigt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (7, 7') von innen gekühlt sind. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Arbeitsbereich etwa zwischen 1100 °C und 1400 °C durchgeführt wird. - Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Stahlband (20), insbesondere im Dickenbereich zwischen etwa 1,0 mm und ca. 6,0 mm, aus Stahlschmelze, die im Kontakt mit einem bewegbaren Oberflächenbereich (13') des kühlbaren Mantels (13) einer Gießwalze (1), zumindest unter teilweiser Ausbildung einer Strangschale erstarrt und dabei ein Spalt (22) zwischen dem Mantel (13) der Gießwalze (1) und wenigstens einer Gegenwalze (8) zwecks Verformung eines ersten Bandprofils vorgesehen ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15,
gekennzeichnet durch,
die folgenden Funktionseinheiten:ein Verteiler (3) mit einer Ausgußöffnung (5) im Bodenbereich,Mittel (11', 11") zum dosierbaren Einbringen von Schmelze (10) in einen Zwischenverteiler (31) (Tundish) und Mittel (17') zur Regelung des Durchflusses von Schmelze (10) aus dem Zwischenverteiler (31) in den Verteiler (3),einen Sensor (17) zur Kontrolle des Höhenspiegels (F) der Schmelze (10) im Verteiler (3), im Zusammenwirken mit der Zuflußregelung (11") der Schmelze durch das Tauchrohr (11') in den Verteiler (3),eine kühlbare Gießwalze (1) mit Antrieb für eine Anpassung der Umfangsgeschwindigkeit (Vw) an die Ausflußgeschwindigkeit (Vs) der Schmelze (10) aus der Ausgußöffnung (5) des Verteilers (3),Mittel zur Einstellung wenigstens eines Nachformspaltes (21) zwischen der Gießwalze (1) und wenigstens einer ihrer Gegenwalzen (8, 8').Führungsrollen (7, 7') im Zusammenwirken einerseits mit der Gießwalze (1), und andererseits mit den Gegenwalzen (8, 8'). - Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die kühlbare Gießwalze (1) und/oder Gegenwalze(n (8, 8') aus einer CuNiBe-Legierung bestehen. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (7, 7') mit vergleichsweise kleinem Durchmesser vorzugsweise aus Vollmaterial ausgebildet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (7, 7') aus einer CuNiBe-Legierung bestehen. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Gegenwalzen (8, 8') in einem Segment zu einer Führungseinheit zusammengefaßt und mit Stellmitteln zusammenwirkbar sind. - Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß diese zumindest von der Ausgußöffnung (5) des Verteilers (3) bis zu einem nachfolgenden Walzwerk mit einem Gehäuse gegen Sauerstoffzutritt eingehaust ist und dieses vorzugsweise Mittel zum Zuführen von Inertgas aufweist.
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