EP2129481A1 - Vorrichtung zum giessen von strängen aus metall - Google Patents

Vorrichtung zum giessen von strängen aus metall

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EP2129481A1
EP2129481A1 EP08706736A EP08706736A EP2129481A1 EP 2129481 A1 EP2129481 A1 EP 2129481A1 EP 08706736 A EP08706736 A EP 08706736A EP 08706736 A EP08706736 A EP 08706736A EP 2129481 A1 EP2129481 A1 EP 2129481A1
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EP
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trough
crowning
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trough profile
band
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08706736A
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English (en)
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Inventor
Hans Streubel
Gereon Fehlemann
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SMS Siemag AG
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SMS Siemag AG
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Publication date
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • 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
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0654—Casting belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0677—Accessories therefor for guiding, supporting or tensioning the casting belts

Definitions

  • the invention relates to a device for casting strands of metal, in particular steel, with a material supply container, via the pouring the liquid metal is placed on the upper run of a circulating conveyor belt, wherein the conveyor belt of a circulating between a first and a second guide roller heat-resistant thin Band exists that is trough-shaped after receiving the first pulley and in the region of the pouring nozzle for receiving the liquid metal and near the second pulley again assumes the shape of a flat band.
  • Such a device is known from Japanese Publication 59147755A.
  • the trough shape of the belt is achieved by along the conveying path between the two pulleys arranged acting on the tape, vertical and horizontal conveyor rollers.
  • the band usually a steel band used here
  • the different stresses on the band across the width means that no economic service lives are achieved.
  • the object of the invention is therefore to design the device so that the band stresses are reduced and are moderated moderately.
  • new materials for the strip material are to be used due to the lower and more uniform strip loading.
  • the length of the inlet or outlet section of the geometry of the trough profile should be adapted to adjust the size of the crown targeted. The efficiency of the casting process should be significantly increased.
  • At least one of the deflection rollers is convexly convex.
  • the stress of the band can be made uniform, so that this has a positive effect on the service life.
  • Print medium is variable.
  • a profiled cavity is present in the roller shell.
  • Deflection pulley is smaller than that of the second pulley.
  • the crowning can be calculated on the basis of the geometry of the trough profile. With different trough profile over the length trough to adapt to the shrinkage of the casting profile, the middle trough profile is used for the calculation.
  • FIG. 2 shows a cross section through the trough mold
  • Figure 4 shows the trough cross section for the calculation of the temperature influence.
  • the crowning is a function of the respective band length Le (inlet length) or La (outlet length) between the deflection roller and the trough profile or vice versa, the bandwidth BB, the trough width B T , the trough height H ⁇ and the trough profile wherein for the calculation auxiliaries rectangular longitudinal shape is assumed.
  • the calculation of the crowning can be done for each point of the pulley between the points A and B of the trough profile with the coordinates X and Y and the length Le (a) for half the bandwidth B B between the points C and D.
  • the calculation of the crowning must be done for the inlet and outlet side.
  • the calculation of the different tape length due to the different temperature distribution over the bandwidth can be calculated in a simplified manner according to the formula given.
  • the temperature profile is calculated over the bandwidth according to the casting parameters.
  • superposition can be used to calculate the optimal crowning of the deflection rollers for a uniform tensile stress over the belt width for a given trough profile (casting format) and temperature profile.
  • the crowning of the first deflection roller is smaller than that of the second deflection roller.
  • the crown should be changeable, e.g. through a pressure medium.
  • a profiled cavity may be present for the pressurization on the roller shell.
  • the inlet and outlet length should each be greater than 500 mm.
  • the max. Inlet or outlet length is selected so that the crowning due to the trough profile is not greater than 2%.
  • the band is formed by the deflection roller continuously over the distance Le (a) to the trough profile or to the flat band.
  • thermoshock-resistant alloy based on CuNi, Fe.
  • the strip material may consist of a single- or multi-phase Cu alloy or of a nickel-based alloy.
  • the trough profile should have a curved course, preferably symmetrical.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Auslassdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt. Um die Bandbeanspruchungen zu verringern, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.

Description

Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Ausgießdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der japanischen Veröffentlichung 59147755 A bekannt.
Hierbei wird die Trogform des Bandes durch entlang der Förderstrecke zwischen den beiden Umlenkrollen angeordnete, auf das Band einwirkende, vertikale und horizontale Förderrollen erzielt.
Einerseits, bedingt durch die relativ hohen Temperaturunterschiede über die Bandbreite, die durch das flüssige Metall auf das Band einwirken und andererseits durch die Verformung des Bandes aus der Ebene in die Trogform und dann wieder zurück in die ebene Bandform, entstehen im Band über die Breite sehr unterschiedliche Längenänderungen und damit kritische Beanspruchungen des Bandmaterials insbesondere im Randbereich.
Obwohl das Band, üblicherweise kommt hier ein Stahlband zum Einsatz, eine dem eingesetzten Bandmaterial entsprechende Elastizität aufweist, führt die unterschiedliche Beanspruchungen des Bandes über die Breite dazu, das keine wirtschaftlichen Standzeiten erreicht werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung so zu gestalten, dass die Bandbeanspruchungen verringert und vergleich mäßigt werden. Weiterhin sollen auf Grund der geringeren und gleichmäßigeren Bandbeanspruchung neue Werkstoffe für das Bandmaterial zum Einsatz kommen. Ferner soll die Länge der Einlauf- bzw. Auslaufstrecke der Geometrie des Trogprofils angepaßt werden, um die Größe der Bombierung gezielt einzustellen. Die Wirtschaftlichkeit des Gießverfahrens soll deutlich gesteigert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.
Durch eine gezielte Bombierung mindestens einer der Umlenkrollen, bei der die Verkürzung des Bandes durch die Bildung des Trogprofils zumindest teilweise kompensiert wird und andererseits auch die unterschiedliche Temperaturverteilung über die Bandbreite bei der Bombierung berücksichtigt wird, kann die Beanspruchung des Bandes vergleichmäßigt werden, so dass sich dies positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
Von Vorteil ist, wenn zumindestens eine der Umlenkrollen zur Kompensation der
Längenänderung z. B. infolge geänderter Gießparameter die Bombierung durch ein
Druckmedium veränderlich ist. Dazu ist im Rollenmantel ein profilierter Hohlraum vorhanden.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, dass beispielsweise die Bombierung der ersten
Umlenkrolle kleiner ist als die der zweiten Umlenkrolle.
Berechnen läßt sich die Bombierung aufgrund der Geometrie des Trogprofils. Bei unterschiedlichem Trogprofil über die Länge Trog zur Anpassung an den Schrumpf des Gießprofils wird das mittlere Trogprofil für die Berechnung benutzt.
Einzelheiten ergeben sich aus den Figuren 1 bis 4.
Dabei zeigt die Figur 1 eine schematische Darstellung des Bandes mit den Umlenkrollen in Seitenansicht ,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Trogform,
Figur 3 das Berechnungsmodel mit eine Vereinfachung der Trogform zu einer Rechteckform für die Berechnung sowie die Bombierung der Umlenkrolle und
Figur 4 den Trogquerschnitt für die die Berechnung des Temperatureinflusses.
Die Bombierung ist eine Funktion der jeweiligen Bandlänge Le (Einlauflänge) bzw. La (Auslauflänge) zwischen der Umlenkrolle und dem Trogprofil bzw. umgekehrt, der Bandbreite BB, der Trogbreite BT, der Troghöhe Hτ und dem Trogprofil wobei für die Berechnung hilfsweise eine rechteckige Längsform angenommen wird.
Für die Bombierung ergibt sich f(Le(a),BB,Bτ,Hf, Trogprofil
Die Berechnung der Bombierung kann für jeden Punkt der Umlenkrolle zwischen den Punkten A und B des Trogprofils mit den Koordinaten X und Y und der Länge Le(a) für die halbe Bandbreite BB zwischen den Punkten C und D erfolgen. Die Berechnung der Bombierung muß für die Ein- und Auslaufseite erfolgen.
Die Berechnung der unterschiedlichen Bandlänge infolge der unterschiedlichen Temperaturverteilung über die Bandbreite kann nach der angegebenen Formel vereinfacht berechnet werden. Für eine genaue Berechnung wird das Temperaturprofil über die Bandbreite entsprechend den Gießparametem berechnet.
Mit Hilfe der beiden Formeln kann durch Superposition die optimale Bombierung der Umlenkrollen für eine vergleichmäßigte Zugbeanspruchung über die Bandbreite für ein vorgegebenes Trogprofil (Gießformat) und Temperaturprofil berechnet werden.
Es gilt
(1) BB/2 = XB+X+XT (2) ΔL XB = L-U= U2+X2+Y2
(3) Lτrog Q (TM-TR)
mit BB Breite des Bandes Bτ Breite des Troges
Hτ Höhe des Troges
L Länge des (fertigen) Trogprofils zwischen Ein- und Auslauf
Le Einlauflänge von der Mitte der ersten Umlenkrolle bis zum fertigen Trogprofil
La Auslauflänge vom fertigen Trogprofil bis zur Mitte der zweiten Umlenkrolle
Lv Länge der Raumdiagonalen in Längsrichtung des Troges
X X-Koordinate zum Berechnen von Lv
XB Abstand vom Punkt C
XT Abstand von der Band- bzw. Trogmitte
Y Y-Koordinate zum Berechnen von Lv
TM Temperatur in der Bandmitte
TR Temperatur im Randbereich des Bandes α Ausdehnungskoeffizient des Bandwerkstoffes ß Winkelabweichung zur Vertikalen
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Danach ist vorzugsweise die Bombierung der ersten Umlenkrolle kleiner ist als der der zweiten Umlenkrolle.
Zumindest bei einer der Umlenkrollen sollte die Bombierung veränderbar sein, z.B. durch ein Druckmedium.
Hierzu kann für die Druckbeaufschlagung am Rollenmantel ein profiliierter Hohlraum vorhanden sein. Vorzugsweise sollte die Einlauf- bzw. Auslauflänge jeweils größer 500 mm sein.
Die max. Einlauf- bzw. Auslauflänge wird so gewählt, dass die Bombierung infolge des Trogprofils nicht größer 2% ist.
Vorzugsweise wird das Band von der Umlenkrolle kontinuierlich über den Abstand Le(a) zum Trogprofil bzw. zum ebenem Band geformt.
Als Bandmaterial eignet sich besonders eine thermoschock resistente Legierung auf CuNi, Fe-Basis.
Das Bandmaterial kann aus einer ein-oder mehrphasigen Cu-Legierung bestehen oder aus einer Nickelbasis-Legierung.
Es sollte eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweisen.
Das Trogprofil sollte einen bogenförmigen Verlauf aufweisen vorzugsweise symmetrisch sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Gießen von Strängen aus Metall, insbesondere von Stahl, mit einem Materialzuführungsbehälter, über dessen Ausgießdüse das flüssige Metall auf den Obertrum eines umlaufenden Förderbandes aufgegeben wird, wobei das Förderband aus einem zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle umlaufenden hitzebeständigen dünnen Band besteht, dass nach der ersten Umlenkrolle und im Bereich der Auslassdüse zur Aufnahme des flüssigen Metalls trogförmig geformt wird und nahe der zweiten Umlenkrolle wieder die Form eines flachen Bandes annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Umlenkrollen konvex bombiert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bombierung so gewählt ist, dass die Verkürzung des Bandes durch die Bildung des Trogprofils zumindest teilweise kompensiert wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bombierung infolge des Trogprofils nach folgender Formel berechnet:
(2) ΔL X8 = L-U= U2+X2 +Y2
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenänderung des Bandes durch die unterschiedliche Temperaturverteiluπg über die Bandbreite bei der Bombierung berücksichtigt und nach folgender Formel berechnet wird:
(3) Ltrog Q (TM'TR)
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass durch Superposition die optimale Bombierung der Umlenkrollen für eine vergleichmäßigte Zugbeanspruchung über die Bandbreite für ein vorgegebenes Trogprofil (Gießformat) und Temperaturprofil berechnet werden.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bombierung der ersten Umlenkrolle kleiner ist als der der zweiten Umlenkrolle.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer der Umlenkrollen die Bombierung veränderbar ist, z.B. durch ein Druckmedium.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Druckbeaufschlagung am Rollenmantel ein profiliierter Hohlraum vorhanden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauf- bzw. Auslauflänge jeweils größer 500 mm ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die max. Einlauf- bzw. Auslauflänge so gewählt wird, dass die Bombierung infolge des Trogprofils nicht größer 2% ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band von der Umlenkrolle kontinuierlich über den Abstand Le(a) zum Trogprofil bzw. zum ebenem Band geformt wird.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmateria! aus einer thermoschock resistenten Legierung auf CuNi, Fe- Basis besteht.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial aus einer ein-oder mehrphasigen Cu-Legierung besteht.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial aus einer Nickelbasis-Legierung besteht.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil einen bogenförmigen Verlauf aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil symmetrisch ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil an beiden Enden weitgehend gerade Bereiche aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Trogprofils mindestens 10 mm höher als das Gießprofil sind.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbereiche eine Winkelabweichung zur Senkrechten von +/- 25 Grad aufweisen.
21 . Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogprofil in Gießrichtung über die Länge Trog durch eine gezielte Anstellung der Rollen dem Schrumpf des Gießquerschnittes angepaßbar ist.
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