EP1358027A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergie en und erstarren von flüssigem metall und dessen zerteilung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergie en und erstarren von flüssigem metall und dessen zerteilung

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EP1358027A1
EP1358027A1 EP02708310A EP02708310A EP1358027A1 EP 1358027 A1 EP1358027 A1 EP 1358027A1 EP 02708310 A EP02708310 A EP 02708310A EP 02708310 A EP02708310 A EP 02708310A EP 1358027 A1 EP1358027 A1 EP 1358027A1
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embossing
strip
casting
pattern
roller
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • 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
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/126—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D5/00—Machines or plants for pig or like casting
    • B22D5/04—Machines or plants for pig or like casting with endless casting conveyors

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for casting and solidifying liquid metal, in particular ferro-alloys or non-ferrous metals, and their division.
  • ferrous alloys or non-ferrous metals are usually poured into sand beds after tapping from the furnace in the liquid state and, after solidification and cooling, are passed to a crushing plant, broken 5 therein, then classified and packaged into commercially available grain sizes.
  • process 1 undersize, the amount of which can be up to 25%, is fed back into the furnace and melted down.
  • Method 1 has the following shortcomings and disadvantages: 0 1. High energy, production and maintenance costs in the area of the crushing and screening plants;
  • Method 2 provides for the liquid metal I O to be poured into bars using a casting wheel, in order to then bring it to the required grain size by breaking and sieving.
  • Method 2 has the following shortcomings and disadvantages:
  • the device shows an iron support with a U-shaped cross section, which is movably supported in the horizontal direction and is continuously guided past a casting station, means being provided to continuously pour molten iron material onto the support in order to form a solidified iron strip after cooling , Means are also provided for dividing the solidified strip into segments, the size of which is suitable for use as an iron starting material.
  • the backing should be of a thickness sufficient to remove heat from the cast tape to aid in the solidification of the tape.
  • the surface of the carrier is provided with a series of regularly spaced projections.
  • a roller can also be provided which has a recessed surface and is arranged above the support downstream of the casting station, this roller being at a distance from the metal surface which is sufficient to make the roller in contact with the cast strip to hold, and to imprint depressions in it when the tape solidifies.
  • the object of the invention is to propose a method and a device by means of which the aforementioned deficiencies and difficulties are eliminated.
  • This object is achieved with a method for producing metal pieces, in particular from ferro-alloys or non-ferrous metals, from the liquid phase according to claim 1 through the use of a belt casting machine that produces an endless belt with a predeterminable thickness, and a crushing system that the strip is cut into pieces, a pattern of predetermined breaking points being embossed in the surface of the strip during casting and solidification, which determines the predefined, optimal size of the product pieces when the strip is broken.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that the pattern of the predetermined breaking points is produced, for example, by welding profile elements onto an embossing roller.
  • the pattern of the predetermined breaking points is made up of elements made of a material with different physical properties, e.g. higher thermal conductivity than the material of the embossing roller.
  • the method according to the invention is characterized in that the casting speed (V g ), as well as the position and distance of the embossing roller with the embossing pattern by a control system depending on the properties of the product to be cast, its tapping temperature and the desired thickness (d), of the diameter (D) of the roller with the embossing pattern is controlled according to the formula given in claim 4.
  • a method for controlling the manufacturing process of metal pieces, in particular from ferroalloys or non-ferrous metals, from the liquid phase comprising the use of a belt casting system for producing an endless belt with a predetermined thickness, and a crushing system for dividing the belt into pieces of predeterminable dimension
  • metal temperature and casting speed by sensors the data being fed to a control system, for example a computer, for processing, by means of which the position, number of revolutions and depth of penetration of the embossing roller (s) are set.
  • An apparatus for the production of metal pieces from the liquid phase, in particular from ferro alloys or non-ferrous metals, for carrying out the method according to the invention comprises a strip casting installation for producing a metal strip with a predeterminable thickness, and a crushing plant which cuts the strip into pieces, one at a time
  • a strip casting installation for producing a metal strip with a predeterminable thickness
  • a crushing plant which cuts the strip into pieces, one at a time
  • single-belt strip caster is additionally provided with rollers for embossing a pattern of predetermined breaking points during the casting and solidification of the strip.
  • Figure 1 in side view of a device according to the invention
  • Figure 2 shows the embossing roller of the device of Figure 1 in section (2a) and in plan view (2b) as a detail;
  • Figure 3 shows a pattern of embossing elements applied to the embossing roller in plan view.
  • the device shown in FIG. 1 for producing metal pieces 5 with defined dimensions from an endless cast strip 3 of a continuous caster (not shown) transports the strip 3 on a preferably metallic endless conveyor belt 6 to the stamping station 7.
  • a counter roller 1 Under the embossing roller 1 and the conveyor belt 6, a counter roller 1 'runs to build up a roller counter pressure which is required to carry out the embossing.
  • the enlarged sectional view of the sectional plane l-l shows in FIG. 2a at the interface the embossing elements 2 protruding from the surface of the embossing roller 1.
  • the associated plan view according to FIG. 2b shows their position on the roller surface in the form of a rectangular pattern.
  • the embossing roller 1 is shown in a plan view.
  • the predetermined breaking points 4 can be seen at the clearly lighter areas.
  • the disintegration into fragments 5 of predeterminable dimensions is predetermined.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vergießen und Erstarren von flüssigem Metall und dessen Zerteilung
10
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergießen und Erstarren von flüssigem Metall, insbesondere Ferrolegierungen oder NE- Metallen, und deren Zerteilung.
i n Es besteht ein Bedarf für ein schnelles und flexibles Verfahren mit entsprechender Vorrichtung zum Vergießen und Erstarren von flüssigem Metall, insbesondere Ferrolegierungen oder NE-Metallen, und deren geordneter Zerteilung mit dem Ziel, stückige Produkte mit definierbaren Abmessungen bei minimalen Verlusten und Verunreinigungen sowie mit vermindertem Aufwand an Energie 0 und Kosten zu produzieren.
Beim Stand der Technik werden Ferrolegierungen oder NE-Metalle nach Abstich aus dem Ofen im flüssigen Zustand üblicherweise in Sandbetten vergossen und nach Erstarrung und Abkühlung zu einer Brechanlage geleitet, darin 5 gebrochen, danach in handelsübliche Korngrößen klassiert und verpackt.
In einem ersten bekannten Verfahren (Verfahren 1 ) wird Unterkorn, dessen Menge bis zu 25% betragen kann, erneut dem Ofen zugeführt und eingeschmolzen. Das Verfahren 1 hat folgende Mängel und Nachteile: 0 1. Hohe Energie-, Produktions- und Instandhaltungskosten im Bereich der Brech- und Absiebanlagen;
2. niedriges Ausbringen des Produktes durch vergleichsweise hohen Anteil an Unterkorn;
3. hohe Staub- und Schallbelastungen erfordern entsprechend große Inve- 5 stitionen und Mittel für Staubabsaugung und Schallschutz;
4. ein erheblicher Anteil von Verunreinigungen des Produktes wird durch Sand des Gießbettes verursacht; 5 5. komplizierte Logistik;
6. hohe Kostenbelastung des Produktes durch zusätzliches Aufschmelzen des abgesiebten Unterkorns.
Ein weiteres bekanntes Verfahren (Verfahren 2) sieht vor, das flüssige Metall I O mit Hilfe eines Gießrades in Barren zu vergießen, um es anschließend durch Brechen und Absieben auf die erforderliche Korngröße zu bringen. Das Verfahren 2 weist die nachstehenden Mängel und Nachteile auf:
1. Die in den Punkten 1., 2., 3., 5. und 6. für das Verfahren 1 aufgelisteten 15 Mängel und Nachteile gelten, wenn auch in geringerem Maße, ebenso für das Verfahren 2;
2. der Durchsatz eines Gießrades ist begrenzt und unflexibel, was eine längere Gießzeit und infolgedessen eine höhere Abstichtemperatur verlangt, die zusätzliche Energie- und Feuerfestkosten oder kürzere Verfügbarkeit
20 des Ofens verursacht;
3. hohe Kosten werden durch eine Pfannenwirtschaft verursacht;
4. eine Beeinflussung der Abmessungsgröße der Stücke des Produktes ist nur durch Einstellen der Siebanlage möglich, nicht aber während des Gießens.
Aus der U.S. 4,316,496 sowie der entsprechenden DE-OS 30 28 247 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Eisen-Ausgangsmaterials bekannt, das anschließend in einem Schmelztiegel oder Schmelzofen verwendet wird.
Die Vorrichtung zeigt einen im Querschnitt U-förmigen Eisenträger, der in Horizontalrichtung beweglich gelagert ist und kontinuierlich an einer Gießstation vorbeigeführt wird, wobei an dieser Mittel vorgesehen sind, um geschmolzenes Eisenmaterial kontinuierlich auf den Träger zu gießen, um nach Abkühlung ein erstarrtes Eisenband zu bilden. Ferner sind Mittel vorgesehen, um das erstarrte Band in Segmente zu unterteilen, deren Größe geeignet ist zur Nutzung als eisernes Ausgangsmaterial. Der Träger soll eine Dicke haben, die ausreicht, um Wärme vom gegossenen Band abzuziehen, um die Erstarrung des Bandes zu unterstützen.
Die Oberfläche des Trägers ist mit einer Reihe von im regelmäßigen Abstand angeordneten Vorsprüngen versehen. Es kann aber auch eine Walze vorgesehen sein, die eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche besitzt und über dem Träger stromab der Gießstation angeordnet ist, wobei diese Walze von der Metall-oberfläche in einem Abstand liegt, der ausreicht, die Walze in Berührung mit dem gegossenen Band zu halten, und Vertiefungen in dieses einzuprägen, wenn das Band erstarrt.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines eisernen Ausgangsmaterials, das danach einem Schmelzofen zugeführt wird, wird das kontinuierlich geschmolzene Eisenmaterial aus einer Gußstation auf eine U-kanalförmige Eisenträger- Oberfläche gegossen, die sich in einer Horizontalebene kontinuierlich an der Gießstation vorbeibewegt, um ein erstarrtes Metallband zu bilden, wobei das erstarrte Band vom Träger getrennt und im verfestigten Zustand in Segmente einer Größe unterteilt wird, die für das erforderliche Ausgangsmaterial geeignet ist. Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, durch welche die vorgenannten Mängel und Schwierigkeiten beseitigt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zum Herstellen von Metallstücken, insbesondere aus Ferro-Legierungen oder NE-Metallen, aus der flüssigen Phase gemäß Anspruch 1 durch die Verwendung einer Bandgießanlage, die ein endloses Band mit vorgebbarer Dicke herstellt, sowie einer Brechanlage, die das Band in Stücke zerteilt, wobei in der Oberfläche des Bandes während des Gießens und Erstarrens ein Muster von Sollbruchstellen einge- prägt wird, das beim Brechen des Bandes die vordefinierte, optimale Größe der Produktstücke bestimmt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, dass das Muster der Sollbruchstellen beispielsweise durch Aufschweißen von Profilelemen- ten auf einer Prägewalze hergestellt wird.
Dabei kann vorteilhaft von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass das Muster der Sollbruchstellen durch Elemente aus einem Material mit abweichenden physikalischen Eigenschaften, z.B. höherer Wärmeleitfähigkeit als das Material der Prägewalze, hergestellt wird.
Weiterhin ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Gießgeschwindigkeit (Vg), sowie Position und Abstand der Prägewalze mit dem prägenden Muster durch ein Regelungssystem in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu gießenden Produktes, dessen Abstichtemperatur und gewünschten Dicke (d), des Durchmessers (D) der Walze mit dem prägenden Muster nach der im Anspruch 4 angegebenen Formel gesteuert wird.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Prägewalze mit den prägenden Mustern ge- kühlt wird. Ein Verfahren zur Steuerung des Herstellverfahrens von Metallstücken, insbesondere aus Ferrolegierungen oder NE-Metallen, aus der flüssigen Phase, umfassend die Verwendung einer Bandgießanlage zur Herstellung eines endlosen Bandes mit vorgegebener Dicke, sowie einer Brechanlage zur Zerteilung des Bandes in Stücke von vorgebbarer Dimension, erfaßt vorteilhafterweise Metalltemperatur und Gießgeschwindigkeit durch Geber, wobei die Daten einem Steuersystem, z.B. einem Computer, zur Verarbeitung zugeführt werden, durch welchen die Position, Umdrehungszahl und Eindringtiefe der Prägewal- ze(n) eingestellt wird.
Eine Vorrichtung zum Herstellen von Metallstücken aus flüssiger Phase, insbesondere aus Ferrolegierungen oder NE-Metallen, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt eine Bandgießanlage zur Herstellung eines Metallbandes mit vorgebbarer Dicke, und eine Brechanlage, die das Band in Stücke zerteilt, wobei bei einer bspw. Single-Belt-Bandgießanlage zusätzlich Walzen für das Einprägen eines Musters von Sollbruchstellen während des Gießens und Erstarrens des Bandes vorgesehen sind.
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus den nachstehenden Erläuterungen eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erkennbar. Es zeigen
Figur 1 in Seitenansicht eine Vorrichtung nach der Erfindung;
Figur 2 die Prägewalze der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt (2a) und in Draufsicht (2b) als Ausschnitt;
Figur 3 ein Muster von auf die Prägewalze aufgebrachter Prägeelemente in Draufsicht. Die in Figur 1 von der Seite gezeigte Vorrichtung zum Herstellen von Metallstücken 5 mit definierten Abmessungen aus einem endlos gegossenen Band 3 einer Stranggießanlage (nicht gezeigt) transportiert das Band 3 auf einem bevorzugt metallischen Endlos-Transportband 6 zu der Prägestation 7.
Diese verfügt über eine obere Prägewalze 1 mit aufgeschweißten Prägeelementen 2 (Fig. 2), die in das darunter her laufende Metallband im Zustand der noch nicht vollständigen Erstarrung ein Muster von Sollbruchstellen 4 einprägt.
Unter der Prägewalze 1 und dem Transportband 6 läuft eine Gegenwalze 1 ' zum Aufbau eines Walzen-Gegendruckes, der erforderlich ist, um die Prägung durchzuführen.
Die vergrößerte Schnittdarstellung der Schnittebene l-l zeigt in Figur 2a an der Schnittstelle die von der Oberfläche der Prägewalze 1 aufragenden Prägeelemente 2. Die zugehörige Draufsicht gemäß Figur 2b läßt deren Position auf der Walzenoberfläche in Form eines rechteckigen Musters erkennen.
In Figur 3 ist die Prägewalze 1 in einer Draufsicht gezeigt. Es sind an den deut- lieh helleren Stellen die Sollbruchstellen 4 zu sehen. Beim Durchlauf des geprägten Bandes durch eine Brechanlage ist damit der Zerfall in Bruchstücke 5 von vorgebbarer Dimensionierung vorgegeben.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Metallstücken (5), insbesondere aus Ferrolegierungen oder NE-Metallen, aus der flüssigen Phase, geken nze i c n et durch die Verwendung einer Bandgießanlage, die ein endloses Metallband (3) mit einer vorgebbaren Dicke (d) herstellt, und einer Brechanlage, die das
Band (3) in Stücke (5) zerteilt, wobei in der Oberfläche des Bandes (3) während des Gießens und Erstarrens ein Muster von Sollbruchstellen (4) eingeprägt wird, das bei dem Brechen des Bandes (3) die vordefinierte, optimale Größe der Produktstücke bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch geken nzeichnet, dass das Muster für die Sollbruchstellen (4), beispielsweise durch Aufschweißen von Profilelementen (2) auf einer Prägewalze (1) hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d adu rch geken nzei ch net, . dass das Muster für die Sollbruchstellen (4) durch Elemente aus einem Material mit abweichenden physikalischen Eigenschaften, z. B. höherer
Wärmeleitfähigkeit als das Material der Prägewalze (1) hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d adu rch geken nzei ch net, dass die Gießgeschwindigkeit (Vg), sowie Position und Abstand der Prä- gewalze (1) mit dem prägenden Muster durch ein Regelungssystem in
Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu vergießenden Produktes, dessen Abstichtemperatur und gewünschten Dicke (d), des Durchmessers (D) der Walze (1 ) mit dem prägenden Muster nach der Formel: Vg = f (d,t,x,σ,D), gesteuert wird, worin bedeuten: Vg = Gießgeschwindigkeit d = Dicke des Bandes, t = Abstichtemperatur des Metalls x = Position der Walze mit dem prägenden Muster
D = Durchmesser der Walze mit dem prägenden Muster.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d ad u rch geken nzei ch n et, dass die Prägewalze(n) (1, 1') mit den prägenden Mustern gekühlt wird (werden).
6. Verfahren zur Steuerung der Herstellung von Metallstücken (5), insbe- sondere aus Ferrolegierungen oder NE-Metallen, aus der flüssigen Phase, umfassend die Verwendung einer Bandgießanlage, die ein endloses Metallband (3) mit vorgegebener Dicke (d) herstellt, und einer Brechanlage, die das Band (3) in Stücke (5) zerteilt, dadu rch geke n nzeich n et, daß Metalltemperatur und Gießgeschwindigkeit durch Geber erfasst und einem Steuerungssystem, zum Beispiel einem Computer, zur Verarbeitung zugeführt werden, durch welchen die Position, Umdrehungszahl und Eindringtiefe der Walzen (1, 1') mit den prägenden Mustern eingestellt wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Metallstücken (5) aus flüssiger Phase, insbesondere aus Ferrolegierungen oder NE-Metallen, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, d ad u rch geke n nzei ch n et, dass sie eine Bandgießanlage umfaßt, die ein endloses Metallband (3) mit vorgegebener Dicke (d) herstellt, und eine Brechanlage, die das Band (3) in Stücke (5) zerteilt, wobei bei einer bspw. Single-Belt-
Bandgießanlage zusätzliche Walzen (1, 1') für das Einprägen eines Musters von Sollbruchstellen (4) während des Gießens und Erstarrens vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) mit dem prägenden Muster entlang des Gießbandes verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen der Oberfläche des Transportgießbandes (6) und der Prägewalze (1), und deren Eindringtiefe zwischen 0 und 90% der Dicke (d) des gegossenen Bandes (3) einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prägewalzen (1) mit unterschiedlichen Mustern entsprechend den Produktanforderungen vorhanden und austauschbar sind.
EP02708310A 2001-02-09 2002-01-25 Verfahren und vorrichtung zum vergie en und erstarren von flüssigem metall und dessen zerteilung Expired - Lifetime EP1358027B1 (de)

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