EP1275450A2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergiessen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen - Google Patents

Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergiessen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen Download PDF

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EP1275450A2
EP1275450A2 EP02013356A EP02013356A EP1275450A2 EP 1275450 A2 EP1275450 A2 EP 1275450A2 EP 02013356 A EP02013356 A EP 02013356A EP 02013356 A EP02013356 A EP 02013356A EP 1275450 A2 EP1275450 A2 EP 1275450A2
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Guido Dr. Stebner
Manfred Dr. Walter
Ulrich Dr.-Ing. Albrecht-Früh
Rolf Dr. Degenhardt
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Outokumpu Nirosta GmbH
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ThyssenKrupp Nirosta GmbH
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/066—Side dams
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    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels

Definitions

  • the invention relates to a device for continuous casting of molten metal, especially steel melts, to cast tape with two counter-rotating, axially parallel Casting rolls, one formed between them Limit pouring gap, and with plate-shaped Side seals covering the casting gap and the one above it standing melt sump on their from the casting rolls seal the free ends.
  • the object of the invention was based on the above-described prior art Availability of a device for potting Metal melt to improve a cast tape.
  • side seals therefore consist of hard, highly wear-resistant refractory material.
  • a Casting device designed according to the invention can be so the rubbing of the moving Side sealing reduced to a minimum.
  • a zirconium oxide ZrO 2 , zirconium diborite ZrB 2 , aluminum oxide, silicon carbide or mixtures of these refractory materials are suitable as materials for the side seals.
  • such a refractory material can contain additional carrier materials, such as graphite or the like, which are required for embedding the hard material parts in a suitable matrix.
  • elements required for stabilizing the respective component such as calcium oxide CaO, can be present in the material. It is essential that the material used in each case has a sufficiently high hardness and, as a result, good wear resistance in order to reduce the abrasion caused in the area of the contact surfaces to a minimum and at the same time to enable the highest possible contact pressure.
  • This material can be one highly wear-resistant steel, for example belongs to the group of stellites or manganese steels.
  • the hard layer can be made highly wear-resistant ceramic material, the for example chromium carbide and / or tungsten carbide exhibit. It is also conceivable that others are sufficient hard metals such as titanium or their Alloy as a material for the hard layer too use.
  • Layers can be in the form of disks or rings on the relevant end face with the help of suitable Fasteners, such as screws, rivets or bolts, be mechanically attached.
  • suitable Fasteners such as screws, rivets or bolts.
  • the layer can also pass through Cladding or similar Coating processes are applied.
  • the device 1 for casting a steel strip B has two axially parallel to each other and in opposite directions casting rollers 2, 3 rotating relative to one another, which the Long sides of one trained between them Pouring gap 4 and the arranged above Limit melt pool 5.
  • the two side, from the casting rolls 2.3 free transverse sides of the casting gap 4 and of the melt pool 5 are by one Side seal 6.7 sealed.
  • the side seals 6,7 are special hard, wear-resistant ceramic refractory material manufactured. They have the shape of a circular disk and are around an axis parallel to the axes of rotation 8.9 Casting rollers 2,3 aligned axis of rotation 10 movable stored. Their diameter D is such that they have the Pouring gap 4, the melt sump 5 and each of them assigned end faces 11, 12 and 13, 14 of the casting rolls 2.3 over one for proper sealing cover sufficient area.
  • Drive devices can the side seals 6.7 be set in motion so that they are relative to the end faces 11, 12 and 13, 14 respectively assigned to them of the casting rollers 2,3 rotate.
  • the casting rolls rotate 2, 3 in the opposite direction so that those forming on them Shells made of solidified steel together with flowable melt in a downward direction Movement in the casting gap 4 are promoted.
  • the 10th rotating side seals 6.7 each with a high Compressive force P against the end faces assigned to them 11.12 and 13.14 of the casting rolls pressed. In this way are also not limited by the casting rolls 2, 3 lateral ends of the casting gap 4 securely sealed.
  • the cast strip B formed in the casting gap 4 is over a not shown conveyor of the other Processing fed.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B) mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen (2,3), die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt (4) begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen (6,7), die den Gießspalt (4) und den darüber stehenden Schmelzensumpf (5) an ihren von den Gießwalzen (2,3) freien Endseiten abdichten. Die Verfügbarkeit einer Vorrichtung solchen Vorrichtung wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Seitenabdichtungen (6,7) beweglich angetrieben sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen, die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen, die den Gießspalt und den darüber stehenden Schmelzensumpf an ihren von den Gießwalzen freien Endseiten abdichten.
Beim Bandgießen von Stahl in derartigen auch als "Double Roller-" oder "Zwei-Rollen-Gießmaschine" bezeichneten Bandgießmaschinen dienen zur seitlichen Abdichtung des Gießspaltes und des Schmelzensumpfes in der Regel keramische Platten, die gegen die im Gießbetrieb gegenläufig rotierenden Gießwalzen gepreßt werden. Diese Seitenabdichtungsplatten bestehen dabei aus einem relativ weichen Material, so daß sie in den Bereichen, in denen es zu einer Relativbewegung zwischen den Seitenabdichtungen und den rotierenden Gießwalzen kommt, einem starken örtlichen Verschleiß unterliegen. Gleichzeitig sind auch die Stirnseiten aus einem an sich weichen Material, wie Graphit oder Kupfer, gebildet, dessen Härte jedoch größer ist als die Härte der Seitenabdichtung.
Der Vorteil einer solchen Paarung relativ weicher Materialien besteht darin, daß es aufgrund des im Bereich der Kontraktflächen eintretenden Verschleißes selbsttätig zu einer Anpassung der Kontur des nicht im direkten Kontakt zu den Gießwalzen stehenden Abschnitts der Seitenabdichtungen an den zwischen den Gießwalzen vorhandenen Raum kommt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Seitenabdichtung stets paßgenau in der seitlichen Öffnung des Gießspaltes sitzt und diesen so sicher abdichtet.
In der Praxis stellt sich jedoch heraus, daß für diesen Vorteil eine erheblich eingeschränkte Lebensdauer der Seitenabdichtungen in Kauf genommen werden muß. So kann es beispielsweise dazu kommen, daß der Gießbetrieb aufgrund eines vorzeitigen Verschleißes der Seitenabdichtungen unterbrochen werden muß. Diese Probleme schränken die Einsatzdauer und Betriebssicherheit bekannter Gießvorrichtungen erheblich ein.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik die Verfügbarkeit einer Vorrichtung zum Vergießen von Metallschmelze zu einem gegossenen Band zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Seitenabdichtungen beweglich angetrieben sind, wobei sie vorzugsweise um eine achsparallel zur Drehachse der Gießwalzen angeordnete Drehachse rotieren. Indem die Seitenabdichtung eine eigene Relativbewegung gegenüber den ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen durchführen, wird wirkungsvoll verhindert, daß sich erstarrendes Metall an der Seitenabdichtung zu größeren Ansammlungen anlagert. Beim Stand der Technik beschleunigt derart an der Seitenabdichtung "anfrierendes" Material den Verschleiß der Seitenabdichtung. Zudem kann es infolge der mit dem Fortschritt des Gießprozesses zunehmenden Größe der Anfrierungen zu einer erheblichen Störung des Gießvorgangs kommen. Auch ist bei während des Gießvorgangs bewegten Seitenabdichtungen die Dauer, über die jeder ihrer jeweils im seitlich offenen Bereich des Gießspalts und des Schmelzensumpfes befindliche Abschnitt mit der Metallschmelze in Berührung kommt, verkürzt. Dies führt ebenfalls zu einer deutlichen Verminderung des Verschleißes bewegter Seitenabdichtungen.
Die Vorteile von während des Gießens relativ zu den Stirnseiten der Gießwalze bewegten Seitenabdichtungen macht sich schon bei Seitenabdichtungen positiv bemerkbar, die aus herkömmlich für ihre Herstellung verwendetem, weichen Material bestehen. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Beweglichkeit jedoch bei aus einem harten Werkstoff bestehenden Seitenabdichtungen aus, die auch bei relativ zueinander bewegten Stirnseiten und Seitenabdichtungen nur einen minimalen Reibverschleiß zeigen.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen Seitenabdichtungen daher aus hartem, hoch-verschleißfestem Feuerfest-Werkstoff. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gießvorrichtung läßt sich so der Reibverschleiß der sich bewegenden Seitenabdichtung auf ein Minimum reduziert. Indem ein äußerst verschleißfester feuerfester Werkstoff für die Herstellung der Seitenabdichtungen verwendet wird, ist deren Verschleiß auch dann bei direktem Kontakt mit den Stirnseiten der Gießwalzen minimiert, wenn die Abdichtungen im Gießbetrieb unter hohem Druck gegen die ihnen zugeordneten Stirnseiten gepreßt werden. Überraschend hat sich herausgestellt, daß die auf diese Weise erzeugte seitliche Abdichtung des Gießspaltes wirkungsvoller ist als die bei herkömmlichen, aus weichem Material bestehenden Seitenabdichtungen.
Als Werkstoff für die Seitenabdichtungen kommt ein Zirkonoxid ZrO2, Zirkondiborit ZrB2, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid oder Mischungen dieser Komponenten aufweisender Feuerfest-Werkstoff in Frage. Ein solcher Feuerfest-Werkstoff kann erforderlichenfalls zusätzliche Trägermaterialien, wie Graphit o.ä., enthalten, welche zum Einbetten der Hartstoffteile in eine geeignete Matrix benötigt werden. Ebenso können zur Stabilisierung der jeweiligen Komponente benötigte Elemente, wie Calciumoxid CaO, in dem Werkstoff vorhanden sein. Wesentlich ist dabei, daß der jeweils verwendete Werkstoff eine ausreichend hohe Härte und damit einhergehend eine gute Verschleißfestigkeit besitzt, um den im Bereich der Kontaktflächen verursachten Abrieb auf ein Minimum zu reduzieren und gleichzeitig möglichst hohe Anpresskräfte zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung sind die Stirnseiten der Gießwalzen mindestens in ihrem mit der jeweiligen Seitenabdichtung in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff gebildet. Bei diesem Werkstoff kann es sich um einen hochverschleißfesten Stahl handeln, der beispielsweise der Gruppe der Stellite oder Manganstähle angehört. Alternativ kann die harte Schicht aus hochverschleißfestem Keramikwerkstoff bestehen, der beispielsweise Chromcarbid und / oder Wolframcarbid aufweisen. Ebenso ist es denkbar, andere ausreichend harte Metalle, wie beispielsweise Titan, oder deren Legierung als Werkstoff für die harte Schicht zu verwenden.
Werden die Stirnseiten der Gießwalzen mit einer harten Oberflächenschicht ausgestattet, so besteht zwischen ihnen und der jeweils an ihnen anliegenden Seitenabdichtung eine Materialpaarung, bei der ein hartes Material einem ebenfalls harten Material gegenübersteht. Diese Materialpaarung ermöglicht es, bei geringer Verschleißgefahr besonders hohe Anpresskräfte aufzubringen, so daß eine besonders hohe Dichtheit gewährleistet ist. Zudem zeigt sich, daß der Reibverschleiß bei Wahl der Materialpaarung "hart/hart" im Bereich des Kontakts zwischen den Seitenabdichtungen und den beiden ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen so gering ist, daß die Seitenabdichtungen über einen langen Zeitraum eingesetzt werden können. So ist es in vielen Fällen möglich, eine erfindungsgemäß beschaffene Seitenabdichtung nach dem Vergießen einer ersten Schmelzencharge für mindestens einen weiteren Abguß einzusetzen.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten kann es jedoch auch günstig sein, wenn die Stirnseiten der Gießwalzen mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem weichen Werkstoff gebildet sind. Grundsätzlich kommen zu diesem Zweck weiche Stähle, Graphit oder weiche feuerfeste Materialien in Frage. Auch können ausreichend weiche Beschichtungen aus anderen Metallen, wie Nickel, eingesetzt werden.
Bei Verwendung von Gießwalzen, deren Stirnseite aus einem weichen Werkstoff gebildet ist, arbeitet sich die Seitenplatte langsam in die jeweilige Stirnseite ein. Durch den auf diese Weise erzeugten paßgenauen Sitz der harten Seitenabdichtung in den mit ihnen in Kontakt kommenden Abschnitten der Gießwalzen ist eine gute Abdichtung auch dann gewährleistet, wenn beispielsweise infolge von anlagen- oder prozeßbedingten Beschränkungen die auf die Seitenabdichtung ausgeübten Druckkräfte ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten dürfen. Erforderlichenfalls können zugegebene Schmierstoffe oder selbstschmierende Werkstoffe zur Ausbildung der mit den Seitenabdichtungen in Kontakt kommenden Abschnitte der Gießwalzen verwendet werden, um ein frühzeitiges Ende der Lebensdauer der Walzen infolge von Reibverschleiß zu verhindern.
Die auf den Stirnseiten der Gießwalzen aufgebrachten Schichten können in Form von Scheiben oder Ringen auf die betreffende Stirnseite mit Hilfe von geeigneten Befestigungsmitteln, wie Schrauben, Nieten oder Bolzen, mechanisch befestigt sein. Ebenso kann die Schicht durch Auftragsschweißen oder vergleichbare Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1
eine Zwei-Rollen-Gießvorrichtung in einer Ansicht von oben;
Fig. 2
die Zwei-Rollen-Gießvorrichtung in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie X-X.
Die Vorrichtung 1 zum Gießen eines Stahlbands B weist zwei achsparallel zueinander angeordnete und gegenläufig zueinander rotierende Gießwalzen 2,3 auf, welche die Längsseiten eines zwischen ihnen ausgebildeten Gießspaltes 4 und des darüber angeordneten Schmelzensumpfs 5 begrenzen. Die beiden seitlichen, von den Gießwalzen 2,3 freien Querseiten des Gießspalts 4 und des Schmelzensumpfs 5 sind durch jeweils eine Seitenabdichtung 6,7 abgedichtet.
Die Seitenabdichtungen 6,7 sind aus einem besonders harten, verschleißfesten keramischen Feuerfest-Werkstoff hergestellt. Sie weisen die Form einer Kreisscheibe auf und sind um eine achsparallel zu den Drehachsen 8,9 der Gießwalzen 2,3 ausgerichteten Drehachse 10 beweglich gelagert. Ihr Durchmesser D ist so bemessen, daß sie den Gießspalt 4, den Schmelzensumpf 5 und die ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 11,12 bzw. 13,14 der Gießwalzen 2,3 über eine für eine ordungsgemäße Abdichtung ausreichenden Bereich überdecken. Über nicht dargestellte Antriebseinrichtungen können die Seitenabdichtungen 6,7 in Bewegung versetzt werden, so daß sie relativ zu den ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten 11,12 bzw. 13,14 der Gießwalzen 2,3 rotieren.
An ihren den Seitenabdichtungen 6,7 zugeordneten Stirnseiten 11,12 bzw. 13,14 sind die Gießwalzen 2,3 jeweils mit einer Schleißscheibe 15,16 bzw. 17,18 versehen. Die Schleißscheiben 15 bis 18 sind lösbar mittels nicht dargestellter Schrauben an der jeweiligen Gießwalze 2,3 befestigt. Diese Schleißscheiben 15 bis 18 bilden eine Schicht, mit der die jeweilige Seitenabdichtung 6,7 in direkten Kontakt kommt. Sie sind aus einem harten Werkstoff, wie einem Mangan-Stahl oder einem keramischen Material, hergestellt.
Beim Vergießen der Stahlschmelze, aus welcher das Stahlband B erzeugt werden soll, rotieren die Gießwalzen 2,3 derart gegenläufig, daß die sich auf ihnen bildenden Schalen aus erstarrtem Stahl gemeinsam mit noch fließfähiger Schmelze in einer nach unten gerichteten Bewegung in den Gießspalt 4 gefördert werden. Gleichzeitig werden die sich um ihre Drehachse 10 drehenden Seitenabdichtungen 6,7 jeweils mit einer hohen Druckkraft P gegen die ihnen zugeordneten Stirnseiten 11,12 bzw. 13,14 der Gießwalzen gepreßt. Auf diese Weise sind auch die von den Gießwalzen 2,3 nicht begrenzten seitlichen Enden des Gießspalts 4 sicher abgedichtet. Das im Gießspalt 4 gebildete gegossene Band B wird über eine nicht dargestellte Fördereinrichtung der weiteren Verarbeitung zugeführt.
BEZUGSZEICHEN
1
Vorrichtung zum Gießen eines Stahlbands B
2,3
Gießwalzen
4
Gießspalt
5
Schmelzensumpf
6,7
Seitenabdichtung
8,9
Drehachsen der Gießwalzen 2,3
10
Drehachse der Seitenabdichtungen 6,7
11-14
Stirnseiten der Gießwalzen 2,3
15-18
Schleißscheiben
B
gegossenes Stahlband
D
Durchmesser der Seitenabdichtungen
P
Druckkraft

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B) mit zwei gegenläufig rotierenden, achsparallel angeordneten Gießwalzen (2,3), die einen zwischen ihnen ausgebildeten Gießspalt (4) begrenzen, und mit plattenförmigen Seitenabdichtungen (6,7), die den Gießspalt (4) und den darüber stehenden Schmelzensumpf (5) an ihren von den Gießwalzen (2,3) freien Endseiten abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6,7) beweglich angetrieben sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6,7) um eine achsparallel zur Drehachse (8,9) der Gießwalzen angeordnete Drehachse (10) rotieren.
  3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6,7) aus hartem, hochverschleißfesten Feuerfest-Werkstoff bestehen.
  4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdichtungen (6,7) aus einem Zirkonoxid, Zirkondiborit, Aluminiumoxid und / oder Siliziumcarbid aufweisenden Feuerfest-Werkstoff hergestellt sind.
  5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihrem mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff gebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer aus einem hochverschleißfesten Stahl bestehenden Schicht (15-18) versehen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl zur Gruppe der Stellite oder Manganstähle gehört.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer aus einem hochverschleißfestem Keramikwerkstoff bestehenden Schicht versehen sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikwerkstoff Chromcarbid und / oder Wolframcarbid aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten aus einem weichen Werkstoff gebildet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer Nickelschicht versehen sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (11-14) der Gießwalzen (2,3) mindestens in ihren mit den Seitenabdichtungen (6,7) in Kontakt kommenden Abschnitten mit einer Graphitschicht versehen sind.
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