EP1555074B1 - Giesswalzanlage - Google Patents

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Publication number
EP1555074B1
EP1555074B1 EP04027353A EP04027353A EP1555074B1 EP 1555074 B1 EP1555074 B1 EP 1555074B1 EP 04027353 A EP04027353 A EP 04027353A EP 04027353 A EP04027353 A EP 04027353A EP 1555074 B1 EP1555074 B1 EP 1555074B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
plant according
rolling plant
coating
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04027353A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1555074A1 (de
Inventor
Hans-Günter Wobker
Dietmar Kolbeck
Klaus Maiwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cunova GmbH
Original Assignee
KME Germany GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KME Germany GmbH and Co KG filed Critical KME Germany GmbH and Co KG
Publication of EP1555074A1 publication Critical patent/EP1555074A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1555074B1 publication Critical patent/EP1555074B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • 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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • 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
    • B22D11/06—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
    • B22D11/0651—Casting wheels

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting plant for continuous casting of metal strips, in particular of aluminum strips, which has two counter-rotating casting rolls, between which a casting gap is formed.
  • Casting involves pouring a liquid molten metal between two horizontally, vertically, or at an angle, counter-rotating casting rolls. During this process, the strip solidifies between the two casting rolls and continues to run continuously in the process.
  • the so-called two-roll strip casting of aluminum strip is a method used for several years. This method usually produces strip thicknesses in the range of 1 mm to 10 mm.
  • the method is characterized by two casting rolls, which are usually arranged vertically one above the other and between which a casting gap corresponding to the desired strip thickness is produced.
  • Casting rollers of the common type have a cylindrical core, usually made of steel, which is used to guide cooling water, and a jacket connected to the core.
  • a cylindrical core usually made of steel, which is used to guide cooling water
  • a jacket connected to the core.
  • high thermal conductivity materials such as copper or copper alloys are used.
  • steel shells are used for the casting of non-ferrous metals.
  • High-strength steels with the alloying elements C, Mn, Ni, Cr, Mo, V are used as the material for the production of the steel shells, which have strengths at room temperatures between 800 MPa and 1200 MPa.
  • a disadvantage of these materials is their limited thermal conductivity, which is usually in the range of 25 to 50 W / m ⁇ K.
  • Coats made of copper or copper alloys are predominantly made of copper materials with thermal conductivities in the range of 200 to 370 Wim ⁇ K.
  • special alloys based on copper and cobalt and beryllium it is possible to produce aluminum strips with Kupferg automatwalzen under production conditions.
  • a disadvantage of the use of casting rolls with copper jacket are the relatively high cost of the casting rolls, which only pay for correspondingly high casting performance, but this is not always the case.
  • JP 01 166862 A From the JP 01 166862 A is a casting mill for continuous casting of metal strips known in which counter-rotating casting rolls are used, which are each provided with an outer copper layer. In addition, a nickel-containing alloy may be applied.
  • the JP 59 061551 A discloses a caster in which the counter-rotating casting rolls are also provided with a coating.
  • a ceramic coating is proposed.
  • Another casting rolling mill is the subject of the JP 01 170553 A , In this document, it is proposed to provide one of two counter-rotating casting rolls by a thermal spraying with a hard metal coating, while the corresponding casting roll consists of a copper material.
  • the molten metal is applied by means of a nozzle to the hard metal-coated casting roll and transported via this into the gap between the casting rolls. This is intended to produce a very thin metal strip.
  • a single casting roll is proposed in which the molten metal is applied via a nozzle directly onto the casting roll.
  • the surface of the casting roll may, for example, be provided with a ceramic layer of high hardness and low roughness. It is a one-roll system.
  • the invention is based on the prior art based on the object to increase a cast rolling mill in particular for the continuous casting of aluminum strips in terms of performance and cost to improve.
  • the main point of the invention is the use of different material pairings in the peripheral areas of lateral surfaces of the two casting rolls.
  • one of the two casting rolls consists at least in the edge region of a copper material, whereas the other, second casting roll consists of a steel material at least in the edge region.
  • the two casting rolls can consist of solid material.
  • first casting roll completely made of a copper material
  • second casting roll completely made of a steel material.
  • each casting roll has a cylindrical core made of a steel material and an edge region connected thereto in the form of a jacket, the jacket of the first casting roll consisting of the copper material and the jacket of the second casting roll consisting of the steel material.
  • the copper material should have a thermal conductivity ⁇ K of 200 to 370 W / m ⁇ K, in particular from 230 W / m ⁇ K to 260 W / m ⁇ K, and the steel material has a thermal conductivity ⁇ S of 25 to 50 W / m ⁇ K , in particular from 30 W / m ⁇ K to 40 W / m ⁇ K.
  • the aforementioned thermal conductivities ⁇ K of the copper materials in combination with the required high strengths of R p 0.2 ⁇ 500 MPa are in particular of CuCoBe- (copper, cobalt, beryllium) or CuNiBe- (copper, nickel, beryllium) or CuNiSi (copper, Nickel, silicon) alloys.
  • a particularly advantageous embodiment of the casting roll plant according to the invention provides that the first casting roll, so the copper casting roll is used as the lower roll, since a larger amount of heat must be removed at the lower casting roll.
  • the lateral surfaces of the casting rolls have a surface roughness R A of 0.2 microns to 0.8 microns.
  • R A surface roughness
  • the first casting roller may have a coating of a material with a lower thermal conductivity than the copper material.
  • the coating is nickel or a nickel alloy. This allows the dissipation of heat from the process via the Casting be reduced, so that base materials higher thermal conductivity can apply.
  • the thermal conductivity ⁇ B of the coating should be less than 100 W / m ⁇ K.
  • a heat conductivity ⁇ B of the coating of 60 W / m ⁇ K to 80 W / m ⁇ K is considered to be particularly advantageous.
  • the coating should have a layer thickness between 0.5 mm and 2.0 mm, in particular of 1.0 mm.
  • the hardness of the coating should be between 180 HB and 420 HB. Particularly suitable for practice is a coating with a hardness between 220 HB and 380 HB.
  • MCrAIY stands for a metal, for example iron (Fe), nickel (Ni) or cobalt (Co) or a combination of these elements with chromium, aluminum and yttrium (Fe / Ni / CoCrAlY).
  • the lateral surfaces of the casting rolls can be provided with a texture.
  • the texturing can be generated for example by mechanical action such as sandblasting and the like. Due to the textured surface structure of the casting rolls, the heat transfer from the melt into the casting rolls can be influenced.
  • the casting rolls are preferably profiled differently in the casting-rolling plant according to the invention.
  • both casting rolls are provided with a convex profile, wherein the diameter increase in the roll center is about 0.05 mm to 1.0 mm. Due to the higher rigidity, the profile cant of the second casting roll (steel casting roll) is lower than the profile increase of the first casting roll (copper casting roll).
  • Figure 1 shows technically greatly simplified, the two casting rolls 1, 2 of a casting mill for strand or strip casting of aluminum strip with the associated melting and Verg cordofen 3.
  • the two casting rolls 1, 2 are arranged one above the other, wherein between the two casting rolls 1, 2 a G beauspalt 4 is set, which corresponds to the desired strip thickness.
  • the stockpiled in the furnace 3 molten aluminum melt is fed to the casting rolls 1, 2 via a feed 5 and passes between the counter-rotating casting rolls 1, 2.
  • the aluminum strip 6 solidifies between the two casting rolls 1, 2 and is then continued in the process continuously.
  • the lower 1st casting roll 1 consists of a copper material
  • the upper 2nd casting roll 2 consists of a steel material
  • the first casting roll 1 made of a copper material according to the invention has a thermal conductivity ⁇ K of 230 to 260 W / m ⁇ K.
  • the steel material of the 2nd casting roll 2 has a thermal conductivity ⁇ S of 30 to 40 W / m ⁇ K.
  • each casting roll 7, 8 of a cast rolling mill shown in FIG. 2 each casting roll 7, 8 has a cylindrical core 9, 10 made of a steel material.
  • a casting gap 11 corresponding to the desired strip thickness is formed between the casting rolls 7, 8.
  • the circumferential edge regions of each casting roll 7, 8 are each formed by a jacket 12, 13.
  • the coats 12, 13 are shrunk on the cores usually. In principle, however, other joining techniques, for example by lifting or a mechanical clamping, possible.
  • the jacket 12 of the lower first casting roll 7 is made of a copper material
  • the jacket 13 of the upper second casting roll 8 consists of a steel material.
  • the copper material has a thermal conductivity of 230 to 260 W / m ⁇ K
  • the steel material has a thermal conductivity of 30 to 40 W / m ⁇ K.
  • the two casting rolls 14, 15 shown in FIG. 3 correspond to the basic structure of the previously explained.
  • the lower 1st casting roll 14 has a cylindrical core 16 made of a steel material and a jacket 17 a copper material, whereas the upper 2nd casting roll 15 consists of a steel material both in the core 18 and in the jacket 19.
  • the parameters for thermal conductivity the information given according to the invention applies.
  • the first casting roll 14 is provided with a coating 20 made of a material having a lower thermal conductivity ⁇ B than the copper material of the jacket 17.
  • the coating 20 should have a thermal conductivity ⁇ B of less than 100 W / m ⁇ K, preferably from 60 to 80 W / m ⁇ K.
  • the material used for the coating is nickel or a nickel alloy.
  • the coating with metallic or ceramic spray coatings is possible. In the case of a coating of a metallic material, in particular a coating of MCrAlY is intended.
  • the coating 20 should have a layer thickness between 0.5 to 2.0 mm, wherein a layer thickness of 1.0 mm is considered to be particularly advantageous in practice. Furthermore, the coating 20 should be as far as it is formed as nickel or nickel alloy, a hardness of 180 to 420 HB, preferably between 220 to 380 HB, whereby an effective wear protection is achieved, which has advantages on the life of the casting roll 14.
  • the surface roughness of the lateral surfaces 21-26 of the casting rolls 1, 2; 7, 8; 14, 15 are in the range between Ra 0.2 to 0.8 mm.
  • the lateral surfaces 21-26 of the casting rolls 1, 2; 7, 8; 14, 15 given a tuned to the desired heat transfer topography.

Landscapes

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gießwalzanlage zum Stranggießen von Metallbändern, insbesondere von Aluminiumbändern, welche zwei gegenläufig rotierende Gießwalzen aufweist, zwischen denen ein Gießspalt ausgebildet ist.
  • Beim Gießwalzen wird eine flüssige Metallschmelze zwischen zwei horizontal, vertikal oder unter einem Winkel angeordneten, sich gegensinnig drehenden Gießwalzen vergossen. Hierbei erstarrt das Band zwischen den beiden Gießwalzen und wird im Prozess kontinuierlich weitergeführt.
  • Das sogenannte Zweiwalzen-Bandgießen von Aluminiumband ist ein seit einigen Jahren angewandtes Verfahren. Mit diesem Verfahren werden üblicherweise Banddicken im Bereich von 1 mm bis 10 mm erzeugt. Gekennzeichnet ist das Verfahren durch zwei üblicherweise vertikal übereinander angeordnete Gießwalzen, zwischen denen ein Gießspalt entsprechend der gewünschten Banddicke erzeugt wird.
  • Gießwalzen der gängigen Bauart besitzen einen zylindrischen Kern, üblicherweise aus Stahl, der zur Führung von Kühlwasser genutzt wird, und einen mit dem Kern verbundenen Mantel. Als Material für den Mantel kommen für das Gießwalzen von Stahl üblicherweise Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder Kupferlegierungen, zum Einsatz. Für das Gießen von Nichteisenmetallen werden üblicherweise Stahlmäntel zur Anwendung gebracht.
  • Als Werkstoff für die Herstellung der Stahlmäntel kommen hochfeste Stähle mit den Legierungselementen C, Mn, Ni, Cr, Mo, V zum Einsatz, die bei Raumtemperaturen Festigkeiten zwischen 800 MPa und 1.200 MPa besitzen. Nachteilig bei diesen Werkstoffen ist ihre begrenzte Wärmeleitfähigkeit, die üblicherweise im Bereich von 25 bis 50 W/m·K liegt.
  • Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Stahlmäntel sind auch die erzielbaren Gießgeschwindigkeiten begrenzt. Erreicht werden heute legierungsabhängig Gießleistungen im Bereich von 0,7 bis 1,2 t/m/h. Auf diese mittleren Gießgeschwindigkeiten sind die Nebenaggregate einer Gießwalzanlage wie Schmelz- und Vergießöfen sowie die Wickelanlagen ausgelegt.
  • Bei Mänteln aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen kommen überwiegend Kupferwerkstoffe zur Anwendung mit Wärmeleitfähigkeiten im Bereich von 200 bis 370 Wim·K. Insbesondere mit Speziellegierungen auf Basis von Kupfer sowie Kobalt und Beryllium ist es möglich, unter Produktionsbedingungen Aluminiumbänder mit Kupfergießwalzen zu erzeugen.
  • Aufgrund der bis zu zehnfach höheren Wärmeleitfähigkeit der Kupferlegierungen kann erheblich mehr Wärme aus der Schmelze abgeführt werden, so dass wesentlich höhere Gießleistungen auf den Gießwalzanlagen erreicht werden können. In Versuchen wurden bisher Gießleistungen von 2,5 t/m/h bis 2,8 t/m/h erzielt.
  • Neben einer hohen Festigkeit und Dehngrenze (Rp0,2 ≥ 450 MPa) müssen für Gießwalzen geeignete Kupferlegierungen zusätzlich hohe Werte für die Dehnung A5 aufweisen.
  • Nachteilig beim Einsatz von Gießwalzen mit Kupfermantel sind die vergleichsweise hohen Kosten der Gießwalzen, die sich nur bei entsprechend hohen Gießleistungen amortisieren, was jedoch nicht immer gegeben ist.
  • Aus der JP 01 166862 A ist eine Gießwalzanlage zum Stranggießen von Metallbändern bekannt, bei welcher gegenläufig rotierende Gießwalzen zum Einsatz kommen, welche jeweils mit einer äußeren Kupferschicht versehen sind. Zusätzlich kann eine Nickel enthaltende Legierung aufgetragen sein.
  • Die JP 59 061551 A offenbart eine Gießwalzanlage, bei welcher die gegenläufig rotierenden Gießwalzen ebenfalls mit einer Beschichtung versehen sind. Insbesondere wird eine Keramikbeschichtung vorgeschlagen.
  • Eine weitere Gießwalzanlage ist Gegenstand der JP 01 170553 A . In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, eine von zwei gegenläufig rotierenden Gießwalzen durch ein thermisches Sprühverfahren mit einer Hartmetallbeschichtung zu versehen, während die korrespondierende Gießwalze aus einem Kupfermaterial besteht. Die Metallschmelze wird mittels einer Düse auf die hartmetallbeschichtete Gießwalze aufgebracht und über diese in den Spalt zwischen die Gießwalzen transportiert. Hierdurch soll ein sehr dünner Metallstreifen hergestellt werden.
  • In der EP 1 163 965 A1 wird eine einzelne Gießwalze vorgeschlagen, bei welcher die Metallschmelze über eine Düse unmittelbar auf die Gießwalze aufgebracht wird. Die Oberfläche der Gießwalze kann beispielsweise mit einer Keramikschicht hoher Härte und geringer Rauheit versehen sein. Es handelt sich um ein Ein-Rollen-System.
  • Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Gießwalzanlage insbesondere zum Stranggießen von Aluminiumbändern leistungsmäßig zu steigern und kostenmäßig zu verbessern.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Gießwalzanlage gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Kernpunkt der Erfindung ist der Einsatz von unterschiedlichen Werkstoffpaarungen in den Randbereichen Mantelflächen der beiden Gießwalzen. Erfindungsgemäß besteht eine der beiden Gießwalzen mindestens im Randbereich aus einem Kupferwerkstoff, wohingegen die andere, zweite Gießwalze mindestens im Randbereich aus einem Stahlwerkstoff besteht.
  • Entgegen der bisherigen Auffassung in der Fachwelt werden erfindungsgemäß zwei Gießwalzen aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit kombiniert. Auf diese Weise können die Gießwalzanlagen in einem optimalen Arbeitspunkt für die Schmelzenaufbereitung und -zuführung, Gießleistung und Wickelmaschinen betrieben werden, was zu einer Leistungssteigerung führt. Darüber hinaus können die Vorteile einer kostengünstigen Gießwalze aus Stahl mit der hohen Gießleistung einer Kupferwalze kombiniert genutzt werden, wodurch die Anlagekosten reduziert werden können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.
  • Grundsätzlich können die beiden Gießwalzen aus Vollmaterial bestehen. Damit ist gemeint, dass die erste Gießwalze komplett aus einem Kupferwerkstoff und die andere zweite Gießwalze komplett aus einem Stahlwerkstoff besteht.
  • Vorteilhafterweise jedoch weist jede Gießwalze einen zylindrischen Kern aus einem Stahlwerkstoff und einen hiermit verbundenen Randbereich in Form eines Mantels auf, wobei der Mantel der 1. Gießwalze aus dem Kupferwerkstoff und der Mantel der 2. Gießwalze aus dem Stahlwerkstoff besteht.
  • Bislang ist man davon ausgegangen, dass zur Erzeugung von verarbeitbarem Aluminiumbandgussgefüge im Gießspalt einer Gießwalzanlage eine möglichst homogene Wärmeabfuhr stattfinden muss. Demzufolge wurde nur mit gleichartigen Gießwalzenwerkstoffen gearbeitet, um ein gleichmäßiges Kristallwachstum sicherzustellen.
  • Abweichend hiervon wird nunmehr vorgeschlagen, eine Kupfer-Gießwalze mit abgesenkter Wärmeleitfähigkeit mit einer Stahl-Gießwalze zu kombinieren. Hierbei soll der Kupferwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λK von 200 bis 370 W/m·K, insbesondere von 230 W/m·K bis 260 W/m·K, und der Stahlwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λS von 25 bis 50 W/m·K, insbesondere von 30 W/m·K bis 40 W/m·K, besitzen. Die vorgenannten Wärmeleitfähigkeiten λK der Kupferwerkstoffe in Kombination mit den geforderten hohen Festigkeiten von Rp0,2 ≥ 500 MPa werden insbesondere von CuCoBe- (Kupfer, Kobalt, Beryllium) oder CuNiBe- (Kupfer, Nickel, Beryllium) oder CuNiSi (Kupfer, Nickel, Silizium)-Legierungen erreicht.
  • Obwohl es bei Gießwalzenpaarungen aus Stahl und Kupfer zu einer stark unterschiedlichen Wärmeableitung aus dem Gießspalt kommt, kann mit einer solchen Paarung ein qualitativ hochwertiges Gussgefüge erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit der Walzen den Faktor 5 bis 9 nicht übersteigt. Als besonders günstig hat sich ein Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit λK des Kupferwerkstoffs zur Wärmeleitfähigkeit λS des Stahlwerkstoffs von 6:1 bis 8:1 erwiesen.
  • Bei einem Verhältnis der Leitfähigkeiten im Bereich von 5:1 bis 9:1 der Gießwalzen ist sichergestellt, dass es im gegossenen Band zu keiner unvorteilhaften Ausprägung eines Seigerungsstreifens kommt, der die Qualität des gegossenen Bands negativ beeinflusst. Das Seigerungsband, in das die Kristalle von beiden Seiten hineinwachsen, verbleibt im wesentlichen in der Mitte des Gießbands. Eine übermäßige Ausscheidung von Legierungselementen entlang des Bandquerschnitts ist in praktischen Untersuchungen ebenfalls nicht beobachtet worden. Auch eine stengelige Ausprägung von Kristallen im Gefüge wird bei Walzenpaarungen mit den vorbeschriebenen Parametern vermieden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gießwalzenanlage sieht vor, dass die 1. Gießwalze, also die Kupfer-Gießwalze als untere Walze eingesetzt ist, da an der unteren Gießwalze eine größere Wärmemenge abgeführt werden muss.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Mantelflächen der Gießwalzen eine Oberflächenrauhigkeit RA von 0,2 µm bis 0,8 µm besitzen. So kann ein Aluminiumband mit hoher Oberflächengüte erzeugt werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz von Gießwalzen mit dem vorgenannten Verhältnis der Wärmeleitfähigkeiten die Gießleistungen beim Bandgießen von Aluminiumlegierungen auf Werte von 1,5 t/m/h bis 2,5 t/m/h gesteigert werden können.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann die 1. Gießwalze eine Beschichtung aufweisen aus einem Material mit einer gegenüber dem Kupferwerkstoff niedrigeren Wärmeleitfähigkeit. Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus Nickel oder einer Nickellegierung. Hierdurch kann die Ableitung der Wärme aus dem Prozess über die Gießwalze reduziert werden, so dass auch Grundwerkstoffe höherer Wärmeleitfähigkeit Anwendung finden können. Die Wärmeleitfähigkeit λB der Beschichtung sollte geringer als 100 W/m·K sein. Als besonders vorteilhaft wird eine Wärmeleitfähigkeit λB der Beschichtung von 60 W/m·K bis 80 W/m·K angesehen.
  • Des Weiteren sollte die Beschichtung eine Schichtdicke zwischen 0,5 mm und 2,0 mm, insbesondere von 1,0 mm, aufweisen.
  • Die Härte der Beschichtung, insbesondere einer Nickelbeschichtung, sollte zwischen 180 HB und 420 HB betragen. Für die Praxis besonders geeignet wird eine Beschichtung mit einer Härte zwischen 220 HB und 380 HB angesehen.
  • Neben einer Beschichtung aus Nickel bzw. einer Nickellegierung können auch Beschichtungen aus keramischen Werkstoffen oder aus metallischen Werkstoffen als Spritzschicht, z.B. MCrAlY, zur Anwendung gelangen. Bei MCrAIY steht "M" für ein Metall, beispielsweise Eisen (Fe), Nickel (Ni) oder Kobalt (Co) bzw. einer Kombination dieser Elemente mit Chrom, Aluminium und Yttrium (Fe/Ni/CoCrAIY).
  • Grundsätzlich ist es auch denkbar, zur Absenkung der Wärmeleitfähigkeit und zur Erhöhung der Härte der ersten Gießwalze mehrere Schichten miteinander zu kombinieren, wobei der äußere Mantel jeweils die höchste Härte aufweisen sollte.
  • Alternativ oder in Kombination mit einer Beschichtung können die Mantelflächen der Gießwalzen mit einer Textur versehen sein. Die Texturierung kann beispielsweise durch mechanische Einwirkung wie Sandstrahlen und ähnliches erzeugt sein. Durch die texturierte Oberflächenstruktur der Gießwalzen kann der Wärmeübergang von der Schmelze in die Gießwalzen beeinflusst werden.
  • Zur Minderung der Balligkeit des gegossenen Bands sind die Gießwalzen bei der erfindungsgemäßen Gießwalzanlage vorzugsweise unterschiedlich profiliert. Zur Kompensation der Auffederung der Gießwalzenanordnung werden beide Gießwalzen mit einem konvexen Profil versehen, wobei die Durchmesserüberhöhung in der Walzenmitte etwa 0,05 mm bis 1,0 mm beträgt. Die Profilüberhöhung der 2. Gießwalze (Stahl-Gießwalze) ist dabei aufgrund der höheren Steifigkeit geringer als die Profilüberhöhung der 1. Gießwalze (Kupfer-Gießwalze).
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    in technisch vereinfachter Darstellungsweise die Gießwalzenanordnung einer erfindungsgemäßen Gießwalzenanlage;
    Figur 2
    ebenfalls schematisiert die beiden Gießwalzen einer zweiten Ausführungsform und
    Figur 3
    die Gießwalzen einer dritten Ausführungsform.
  • Figur 1 zeigt technisch stark vereinfacht die beiden Gießwalzen 1, 2 einer Gießwalzanlage zum Strang- bzw. Bandgießen von Aluminiumband mit dem zugeordneten Schmelz- und Vergießofen 3. Die beiden Gießwalzen 1, 2 sind übereinander angeordnet, wobei zwischen den beiden Gießwalzen 1, 2 ein Gießspalt 4 eingestellt wird, der der gewünschten Banddicke entspricht.
  • Die im Schmelzofen 3 bevorratete flüssige Aluminiumschmelze wird den Gießwalzen 1, 2 über eine Zuführung 5 zugeleitet und gelangt zwischen die sich gegensinnig drehenden Gießwalzen 1, 2. Hierbei erstarrt das Aluminiumband 6 zwischen den beiden Gießwalzen 1, 2 und wird dann im Prozess kontinuierlich weitergeführt.
  • Bei der Anordnung gemäß der Figur 1 besteht die untere 1. Gießwalze 1 aus einem Kupferwerkstoff, wohingegen die obere 2. Gießwalze 2 aus einem Stahlwerkstoff besteht.
  • Die 1. Gießwalze 1 aus einem Kupferwerkstoff weist erfindungsgemäß eine Wärmeleitfähigkeit λK von 230 bis 260 W/m·K auf. Der Stahlwerkstoff der 2. Gießwalze 2 besitzt eine Wärmeleitfähigkeit λS von 30 bis 40 W/m·K.
  • Bei den in der Figur 2 dargestellten Gießwalzen 7, 8 einer Gießwalzanlage weist jede Gießwalze 7, 8 einen zylindrischen Kern 9, 10 aus einem Stahlwerkstoff auf. Zwischen den Gießwalzen 7, 8 ist wiederum ein der gewünschten Banddicke entsprechender Gießspalt 11 ausgebildet. Die umfangsseitigen Randbereiche jeder Gießwalze 7, 8 werden jeweils durch einen Mantel 12, 13 gebildet. Die Mäntel 12, 13 werden in der Regel auf die Kerne aufgeschrumpft. Grundsätzlich sind aber auch andere Fügetechniken, beispielsweise durch Hippen oder eine mechanische Klemmung, möglich.
  • Der Mantel 12 der unteren 1. Gießwalze 7 besteht aus einem Kupferwerkstoff, wohingegen der Mantel 13 der oberen 2. Gießwalze 8 aus einem Stahlwerkstoff besteht. Auch bei dieser Ausführungsform besitzt der Kupferwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit von 230 bis 260 W/m·K und der Stahlwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit von 30 bis 40 W/m·K. In der Praxis sollten die Wärmeleitfähigkeit λK des Kupferwerkstoffs und die Wärmeleitfähigkeit λS des Stahlwerkstoffs zueinander in einem Verhältnis von 5:1 bis 9:1, vorzugsweise von 6:1 bis 8:1 stehen.
  • Die beiden in der Figur 3 dargestellten Gießwalzen 14, 15 entsprechen vom grundsätzlichen Aufbau der zuvor erläuterten. Die untere 1. Gießwalze 14 weist einen zylindrischen Kern 16 aus einem Stahlwerkstoff und einen Mantel 17 aus einem Kupferwerkstoff auf, wohingegen die obere 2. Gießwalze 15 sowohl im Kern 18 als auch im Mantel 19 aus einem Stahlwerkstoff besteht. Hinsichtlich der Kenngrößen zur Wärmeleitfähigkeit gelten die erfindungsgemäß genannten Angaben.
  • Die 1. Gießwalze 14 ist mit einer Beschichtung 20 aus einem Material mit einer gegenüber dem Kupferwerkstoff des Mantels 17 niedrigeren Wärmeleitfähigkeit λB versehen. In der Praxis sollte die Beschichtung 20 eine Wärmeleitfähigkeit λB von weniger als 100 W/m·K, vorzugsweise von 60 bis 80 W/m·K besitzen. Als Werkstoff für die Beschichtung kommen Nickel oder eine Nickellegierung zur Anwendung. Auch die Beschichtung mit metallischen oder keramischen Spritzschichten ist möglich. Bei einer Beschichtung aus einem metallischen Werkstoff ist insbesondere an eine Beschichtung aus MCrAIY gedacht.
  • Die Beschichtung 20 sollte eine Schichtdicke zwischen 0,5 bis 2,0 mm aufweisen, wobei eine Schichtdicke von 1,0 mm für die Praxis als besonders vorteilhaft angesehen wird. Des Weiteren sollte die Beschichtung 20 soweit sie als galvanische Nickel oder Nickellegierung ausgebildet ist, eine Härte von 180 bis 420 HB, vorzugsweise zwischen 220 bis 380 HB besitzen, wodurch ein wirksamer Verschleißschutz erreicht wird, was Vorteile auf die Standzeit der Gießwalze 14 hat.
  • Um ein Aluminiumband mit hoher Oberflächengüte zu erzeugen, sollte grundsätzlich bei allen drei vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen die Oberflächenrauhigkeit der Mantelflächen 21-26 der Gießwalzen 1, 2; 7, 8; 14, 15 im Bereich zwischen Ra 0,2 bis 0,8 mm liegen.
  • Des Weiteren ist es möglich, den Wärmeübergang von der Aluminiumschmelze in die Gießwalzen 1, 2; 7, 8; 14, 15 dadurch zu beeinflussen, dass die Mantelflächen 21-26 der Gießwalzen 1, 2; 7, 8; 14, 15 texturiert werden. Hierbei wird den Mantelflächen 21-26 der Gießwalzen 1, 2; 7, 8; 14, 15 eine auf den gewünschten Wärmeübergang abgestimmte Topografie gegeben.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1 -
    Gießwalze
    2 -
    Gießwalze
    3 -
    Schmelz- und Vergießofen
    4 -
    Gießspalt
    5 -
    Zuführung
    6 -
    Aluminiumband
    7 -
    Gießwalze
    8 -
    Gießwalze
    9 -
    Kern
    10 -
    Kern
    11 -
    Gießspalt
    12 -
    Mantel
    13 -
    Mantel
    14 -
    Gießwalze
    15 -
    Gießwalze
    16 -
    Kern
    17 -
    Mantel
    18 -
    Kern
    19 -
    Mantel
    20 -
    Beschichtung
    21 -
    Mantelfläche
    22 -
    Mantelfläche
    23 -
    Mantelfläche
    24 -
    Mantelfläche
    25 -
    Mantelfläche
    26 -
    Mantelfläche

Claims (14)

  1. Gießwalzanlage zum Stranggießen von Metallbändern, insbesondere von Aluminiumbändern, welche zwei gegenläufig rotierende Gießwalzen (1, 2; 7, 8; 14, 15) aufweist, zwischen denen ein Gießspalt (4, 11) ausgebildet ist, mit einer 1. Gießwalze (1; 7; 14), die mindestens in ihrer Mantelfläche (21-26) aus einem Kupferwerkstoff besteht, dadurch charakterisiert, daß die andere 2. Gießwalze (2; 8; 15) mindestens in ihrer Mantelfläche aus einem Stahlwerkstoff besteht.
  2. Gießwalzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gießwalze (7, 8; 14, 15) einen zylindrischen Kern (9, 10; 16, 18) aus einem Stahlwerkstoff und einen hiermit verbundenen Randbereich in Form eines Mantels (12, 13; 17, 19) besitzt, wobei der Mantel (12; 17) der 1. Gießwalze (7; 14) aus dem Kupferwerkstoff und der Mantel (13; 19) der 2. Gießwalze (8; 15) aus dem Stahlwerkstoff bestehen.
  3. Gießwalzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupferwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λK von 200 - 370 W/m·K, insbesondere von 230 - 260 W/m·K, und der Stahlwerkstoff eine Wärmeleitfähigkeit λS von 25 - 50 W/m·K, insbesondere von 30 - 40 W/m·K, besitzen.
  4. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit λK des Kupferwerkstoffs und die Wärmeleitfähigkeit λS des Stahlwerkstoffs zueinander in einem Verhältnis von 5 : 1 bis 9 : 1, vorzugsweise 6 : 1 bis 8 : 1, stehen.
  5. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die 1. Gießwalze (1; 7; 14) unterhalb der 2. Gießwalze (2; 8; 15) angeordnet ist.
  6. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelflächen (21-26) der Gießwalzen (1, 2; 7, 8; 14, 15) eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 - 0,8 µm besitzen.
  7. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 1. Gießwalze (14) eine Beschichtung (20) aus einem Material mit einer gegenüber dem Kupferwerkstoff niedrigeren Wärmeleitfähigkeit λB aufweist.
  8. Gießwalzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) eine Wärmeleitfähigkeit λB von weniger als 100 W/m·K, vorzugsweise von 60 - 80 W/m·K, besitzt.
  9. Gießwalzanlage nach Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) eine Schichtdicke zwischen 0,5 - 2,0 mm, insbesondere von 1,0 mm, aufweist.
  10. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) eine Härte von 180 - 420 HB, vorzugsweise zwischen 220 - 380 HB, besitzt.
  11. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht.
  12. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) aus einer keramischen oder metallischen Spritzschicht besteht.
  13. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20) aus MCrAlY besteht.
  14. Gießwalzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelflächen (21-26) der Gießwalzen (1, 2; 7, 8; 14, 15) texturiert sind.
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