EP2605874B1 - Vorrichtung und verfahren zur positionierung mindestens einer von zwei giessrollen in einem kontinuierlichen giessverfahren zur herstellung eines metallbands - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur positionierung mindestens einer von zwei giessrollen in einem kontinuierlichen giessverfahren zur herstellung eines metallbands Download PDF

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EP2605874B1
EP2605874B1 EP11766944.0A EP11766944A EP2605874B1 EP 2605874 B1 EP2605874 B1 EP 2605874B1 EP 11766944 A EP11766944 A EP 11766944A EP 2605874 B1 EP2605874 B1 EP 2605874B1
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EP
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casting
lifting
metal strip
rolls
roll
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Siemens AG
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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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/168—Controlling or regulating processes or operations for adjusting the mould size or mould taper
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for positioning at least one of two casting rolls, each having a casting roll longitudinal axis, for producing a metal strip.
  • the invention further relates to a method for positioning at least one of two casting rolls in a casting process for producing a metal strip.
  • a metal strip close to the final dimension is produced, which is either pulled off directly after passing through the casting gap and cooled as a finished strip or rolled to a desired strip thickness or final dimension and cooled.
  • the positioning of the casting rolls in such a casting process is complicated and difficult.
  • the strip thickness and / or the strip profile of the produced metal strip are mainly dependent on the nature of the casting rolls, the contact time and the contact arc of band shell and casting roll and the position of the "kissing point".
  • the gap width between the casting rolls must be precisely adjusted to produce a metal strip of the desired strip thickness and the desired strip profile.
  • At least one of the casting rolls is attached to a pair of movable roll supports which allow the casting roll to move toward or away from the other casting roll.
  • a stop device limits the movement of the casting roll (s) and determines the minimum achievable gap width.
  • a roll cassette frame, in which the casting rolls and stop devices are held, is raised to the operating position by means of a lifting device having hydraulic cylinder units and clamped in this position by means of horizontal hydraulic cylinder units and clamped in a stationary manner, so that the gap width is fixed.
  • a change in the originally given gap width in the range of millimeters by means of a change in the distance between the ends of the two casting rolls, at one or both ends of the casting rolls, may be required to maintain the strip thickness and / or the strip profile.
  • a necessary adjustment of the gap width to correct the position of the casting rolls was not possible in the current casting operation according to the prior art.
  • the DE 10 2008 057 818 A1 describes a continuous casting method and a continuous casting apparatus having two drums rotating in opposite directions and bearing housings for rotatably receiving the drum shafts protruding at the opposite ends of the drums.
  • the continuous casting apparatus On sides of at least one of the drums, the continuous casting apparatus comprises a base portion, an arm having an end portion to which the bearing housing is fixed, and an opposite end portion pivotally attached to the base portion. Furthermore, an adjustment device for pivoting the arm is provided to move the two drums toward or away from each other.
  • the EP 1 092 490 A1 discloses a strip casting machine for producing a metal strip and a method for controlling the same.
  • the device according to the invention and the method according to the invention make it possible to adapt or change the gap width between the casting rolls during the ongoing casting operation and to change the contact arc between the metal to be cast and the casting roll and thus to influence the strip thickness and / or the strip profile of the metal strip produced in a timely manner ongoing casting operation.
  • Each end of the at least one casting roll is positioned in the usually required adjustment range for the gap width largely independent of its other end. This is realized by the lifting cylinders are independently operable.
  • the casting gap has a rectangular cross-section viewed vertically from above on the casting rolls.
  • the casting gap in this case, has a quadrangular cross-section as seen perpendicularly from above on the casting rolls, the longitudinal sides of the quadrangle, following the casting roll longitudinal axes of the casting rolls, not being aligned parallel to one another perpendicularly from above.
  • the casting roll longitudinal axes are spaced further apart at one end than at their respective other end.
  • an optimum adaptation of the gap width between the casting rolls to the surface profiles of the casting rolls which change during the casting operation, for example due to wear, and further changing parameters which have an influence on the strip thickness and / or the strip profile of the metal strip to be produced, is possible.
  • An exact adjustment of the gap width before mounting the device in the casting position or at the place of use in a strip production line is no longer necessary.
  • the strip thickness and / or the strip profile of the produced metal strip can thus advantageously kept particularly uniform and thereby improves the quality of the metal strip become. Furthermore, longer casting times can be achieved with the same set of casting rolls, since an adaptation of the gap width to the changing nature of the casting rolls is possible and maintenance of the casting rolls can be delayed. This considerably reduces the manufacturing costs for metal strips.
  • the device according to the invention and the method according to the invention are particularly suitable for producing metal strips of steel, preferably of stainless steel or carbon steel.
  • metal strips with a bandwidth in the range of 0.5 to 2 m, in particular in the range of 1 m to 1.5 m, and a strip thickness of ⁇ 10 mm, in particular ⁇ 5 mm, are preferably produced.
  • this is arranged for positioning of both casting rolls in the continuous casting process for producing the metal strip and comprises a second pair of lever elements, the lever elements each at a first end to a fixed, on the at least one frame member arranged second rotation axis are rotatably mounted, wherein the second axes of rotation have a common second longitudinal axis, which is arranged parallel to the first longitudinal axis, wherein the first ends of the lever elements of the two pairs of lever elements to each other.
  • each of the two casting rolls can be driven in their rotational speed independently of the other casting roll.
  • the drive unit is arranged opposite a counterweight at the other end of the casting roll. This prevents distortion of the casting roll and ensures a uniform rotational speed of the casting roll.
  • a distance between the lever elements of the respective pair of lever elements is preferably variable such that the distance is adaptable to a length of the casting roll to be held by the pair of lever elements.
  • the device can be operated with different lengths of casting rolls and metal bands of different bandwidth can be generated.
  • Such an adjustment of the distance zwisehen The lever elements of the respective pair of lever elements is of course only possible before the start of the casting process when inserting the desired casting rolls, but not during the ongoing casting operation.
  • At least one coolant supply line is connected in the region of the first rotation axis (s) and optionally the second rotation axis (s), via which the respective casting roll can be supplied with coolant.
  • This ensures sufficient cooling of the liquid metal at the respective casting roll to form a band shell and a secure detachment of the band shells from the surfaces of the casting rolls after passing through the casting gap. The influence of changes in the coolant supply on the casting gap is minimized.
  • Other connections for other media etc. in the region of the first and / or second axis of rotation (s) are preferably also installed.
  • the at least one bearing arrangement is connected to the at least one receiving arrangement via a rotary bearing.
  • the pivot bearings each slide on horizontally arranged carriage.
  • the at least one bearing arrangement is preferably designed to be height-adjustable with respect to the at least one receiving arrangement.
  • the casting rollers When assembling the band shells, the casting rollers are subjected to high forces, which can be used for a positioning system in the spring stiffness adjustable spring elements and / or servo-hydraulic (single) force control loops.
  • the at least one bearing arrangement per lever element for determining the pressure force exerted by the casting roll on the at least one bearing arrangement has at least one Force measuring unit, in particular in the form of a load cell, on. This is preferably assigned to the positioning system. This can prevent damage to the storage unit due to overload.
  • a frame element may be present, wherein the metal strip to be produced in the vertical direction can be guided down between the frame elements.
  • the metal strip to be produced in the vertical direction can be guided down between the frame elements.
  • only one frame element is provided on which both pairs of lever elements are fastened.
  • the correction of the at least one working position is carried out as a function of at least the casting parameter strip thickness of the metal strip and / or surface profile or strip profile of the metal strip.
  • the lifting cylinders are lowered and the casting gap opens to the maximum possible gap width, so that a safe position for man and machine is taken. The risk of damage to the casting rolls is minimized.
  • FIG. 1 schematically shows a device 1 for positioning two counter-rotating about their casting roll longitudinal axes 2a ', 2b' casting rolls 2a, 2b in the side view, ie seen on the end faces of the casting rolls 2a, 2b.
  • the device 1 is a so-called twin-roll casting device, in which molten metal 4 from a molten metal container 3 arranged above the device 1 is brought into a pouring gap 9 between the two counter-rotating rotating cooled casting rolls 2a, 2b.
  • the molten metal 4 is applied to the casting rolls 2a, 2b by at least one nozzle arrangement 3a arranged above the casting gap 9, wherein a so-called casting bath 4a is formed above the casting gap 9 between the casting rolls 2a, 2b.
  • casting gap 9 designates the region in which a distance or a gap width 9a between the casting roll surfaces is the lowest.
  • the gap width 9a of the casting gap 9, depending on the desired strip thickness is approximately ⁇ 10 mm, in particular in the range of 2 mm to 6 mm.
  • each cooled casting roll 2a, 2b is a Metallstromrung 5, wherein the deposited metal increasingly solidifies with increasing contact time to the casting roll and a band shell 5a, 5b forms, the two band shells 5a, 5b in the casting gap 9 between the casting rolls 2a, 2b are combined in the so-called "kissing point" 6 to the metal strip 10.
  • Located between the band shells 5a, 5b at this time still a pulpy, metallic compound layer 5c, which is increasingly cooled during the discharge of the metal strip 10 in the direction of gravity from the casting gap 9 down and also solidifies.
  • the casting bath 4a forming is usually enclosed between two side plates 28a, 28b which are in sliding engagement with the end faces the casting rolls 2a, 2b are and whose position is indicated here for clarity only by a dashed line.
  • the gap width 9a of the casting gap 9 can be adjusted by means of the forces 8a, 8b during the ongoing casting operation.
  • FIG. 2 shows the device 1 for positioning the casting rolls 2a, 2b in the side view in detail, as well as in FIG. 1 seen on the faces of the casting rolls 2a, 2b.
  • FIG. 3 shows the device 1 according to FIG. 2 in a further side view in detail, seen on the lateral surface of the casting roll 2b.
  • FIG. 4 shows the device 1 according to FIG. 2 and FIG. 3 in a further side view in detail, seen on the lateral surface of the casting roll 2a.
  • Same reference numerals as in FIG. 1 identify similar elements.
  • the device 1 comprises a frame element 11 and four lever elements 12a, 12b, 12c, 12d.
  • a pair of lever members 12a, 12c are associated with the casting roll 2a.
  • the lever elements 12a, 12c are each rotatably mounted at a first end about a fixed, arranged on the frame member 11 first axis of rotation, wherein according to FIG. 2 only the first axis of rotation 14a is recognizable and wherein the first axes of rotation of the lever elements 12a, 12c have a common first longitudinal axis 15.
  • Another pair of lever members 12b, 12d is associated with the casting roll 2b.
  • the lever elements 12b, 12d are each at a first end to a fixed, on the Frame member 11 arranged second axis of rotation, wherein according to FIG. 2 only the second axis of rotation 14b is recognizable, rotatably mounted, wherein the second axes of rotation of the lever elements 12b, 12d have a common second longitudinal axis 15 '.
  • the device 1 furthermore comprises in each case one lifting cylinder 16a, 16b, 16c, 16d arranged on the frame element 11 per lever element 12a, 12b, 12c, 12d, wherein the lifting cylinder 16a, 16b, 16c, 16d at a second end of the respective lever element 12a, 12b, 12c, 12d engages and is thus hingedly connected via a hinge 17a, 17b.
  • a receiving arrangement 18a, 18b per lever element 12a, 12b, 12c, 12d for receiving a respective bearing assembly 19a, 19b, 19c, 19d for rotatably supporting one end of the casting roll 2a, 2b to be positioned, wherein the receiving assembly 18a, 18b to an upper side of the lever element 12a, 12b, 12c, 12d is arranged.
  • the receiving arrangements on the lever elements 12c and 12d are analogous and therefore not shown in detail.
  • the device 1 further comprises a lever stop 20a, 20b arranged on the frame element 11 per lever element 12a, 12b, 12c, 12d, wherein a contact surface 22a, 22b arranged on a lower side of the respective lever element 12a, 12b, 12c, 12b has a stop surface 21a, 21b of the respective lever stop 12a, 12b, 12c, 12d at least when the respective lifting cylinder 16a, 16b, 16c, 16d is in the rest position, touched.
  • the lever stops 12c and 12d associated lever stops, contact surfaces and stop surfaces are analogous as in FIG. 2 shown executed and therefore not shown in detail.
  • a drive unit 23a, 23b per pair of lever members 12a, 12c; 12b, 12d which is arranged, by means of the pair of lever members 12a, 12c; 12b, 12d positionable casting roll 2a, 2b into rotation about their casting roll longitudinal axis 2a ", 2b ' 23a, 23b are via a gear 29 (see FIG. 5 ) synchronized with a motor 23.
  • a casting roll cleaning device 31a, 31b for example in the form of a cleaning brush, which can be designed to rotate or to be fixed in the opposite direction to the casting roll 2a, 2b to be cleaned.
  • the casting roll cleaning device 31 a, 31 b serves to remove adhesions on the surface of the casting roll 2 a, 2 b and ensures a uniform quality of the surface of the metal strip 10.
  • the drive unit 23a, 23b is one of the lever members 12a, 12b, 12c, 12d of the respective pair of lever members 12a, 12c; 12b, 12d and attached to the arranged on the lever member 12a, 12b, 12c, 12d bearing assembly 19a, 19b, 19c, 19d attached.
  • Counterweights 13a, 13b which completely or at least partly compensate for the bending stress of the casting rolls 2a, 2b due to the laterally arranged motor 23, gearbox 29 and drive units 23a, 23b, are arranged opposite the motor 23.
  • a distance between the lever members 12a, 12c; 12b, 12d of the respective pair of lever members 12a, 12c; 12b, 12d is changeable prior to starting the casting so that the distance is equal to a length of the length of the pair of lever members 12a, 12c; 12b, 12d to be supported casting roll 2a, 2b is adaptable.
  • the requisite adjusting devices 30a, 30c for adjusting the distance between the lever elements 12a, 12c of a casting roll 2a and the adjusting devices 30b, 30d for adjusting the distance between the lever elements 12b, 12d of the other casting roll 2b are only schematically in the form of double arrows shown.
  • Coolant supply lines 24, 24 ' are connected in the area of the first axis of rotation (s) 14a and possibly of the second axis of rotation (s) 14b (see FIG. 5 ), via which the respective casting roll 2a, 2b is supplied with coolant.
  • coolant For example, water is used as the coolant, through the Casting rolls 2a, 2b is passed and via coolant discharge lines 25, 25'abrate.
  • the bearing assemblies 19a, 19b, 19c, 19d are connected to the respective receiving assembly 18a, 18b via a pivot bearing, which slides on a horizontally arranged carriage. Such slide as well as the cast roller bearings are low-friction perform.
  • the bearing assemblies 19a, 19b, 19c, 19d are formed adjustable in height relative to the respective receiving arrangements 18a, 18b. This is in the FIGS. 3 and 4 represented schematically by double arrows in the area of the bearing arrangement 19a, 10b, 19c, 19d.
  • one or more independent frame elements 11 may be present, wherein the metal strip 10 to be produced can be guided downwards in the vertical direction past the existing frame elements 11 or through them.
  • a plurality of frame elements 11 are assembled in this case, for example, via separate connector elements, not shown here, with all other components required to form a cassette-like device which is inserted into a strip production line 100 (see, for example, US Pat FIG. 6 ) is used. If the frame assembly 11 is made in one piece, this is also assembled with all other necessary components to a cassette-like device 1 and in a belt production plant 100 (see, eg FIG. 6 ) used.
  • FIG. 5 schematically shows the device 1 according to the FIGS. 2 to 4 in the plan view of the casting rolls 2a, 2b. Same reference numerals as in the FIGS. 1 to 4 identify similar elements.
  • the motor 23, the gear 29, the drive units 23a, 23b and the opposing counterweights 13a, 13b are clearly visible.
  • the arrangement of the coolant supply lines 24, 24 'and the coolant discharge lines 25, 25' can be seen.
  • On each lifting cylinder 16a, 16b, 16c, 16d is - shown schematically here - a position encoder system 32a, 32b, 32c, 32d with position encoders 32a ', 32b', 32c ', 32d' installed.
  • the locator systems 32a, 32b, 32c, 32d each further include a spring stiffness adjustable spring element 34a, 34b, 34c, 34d for generating the forces 8a, 8b for assembling the band shells 5a, 5b (see FIG FIG. 1 ), and suitable pressure medium supplies 35a, 35b, 35c, 35d for the position sensor 32a ', 32b', 32c ', 32d'.
  • the bearing arrangements 19a, 19b, 19c, 19d optionally have one force measuring unit 26a, 26b per lever element 12a, 12b, 12c, 12d for determining the pressure force exerted by the respective casting roll 2a, 2b on the respective bearing arrangement 19a, 19b, 19c, 19d.
  • 26c, 26d which is also associated with the positioning system 32a, 32b, 32c, 32d.
  • FIG. 6 shows a belt production plant 100 in the side view comprising the device 1 according to the FIGS. 1 to 5 which is fed with liquid metal 4 via molten metal containers 3, 3 '.
  • a pivotable threading aid 36 by means of which the metal strip 10 is deflected into the horizontal only at the beginning of the casting process, is present here as well as a roll stand 38 for reducing the strip thickness of the metal strip 10, a cooling line 39 for cooling the rolled metal strip 10 'and a take-up arrangement 40 for the chilled metal strip 10 ".
  • the chilled metal strip 10" is cut to length in the area of the take-up assembly 40 and wound into coils.
  • the device 1 here comprises a regulating device 27 which is set up to regulate a position of the lifting cylinders 16a, 16b, 16c, 16d as a function of casting parameters influencing the strip thickness and / or the surface profile of the metal strip, which are determined by three measuring arrangements 37 in the direction of the rolling stand 38 passing metal strip 10 are detected.
  • the casting parameters may, for example, from the group comprising a compressive force of the at least one casting roll 2a, 2b on the bearing assembly 19a, 19b, 19c, 19d, a surface quality of the casting rolls 2a, 2b, a strip thickness and / or speed and / or temperature and / or temperature distribution and / or spatial position and / or surface profile of the produced metal strip 10 and / or a gap width 9a of the casting gap 9 and / or a temperature of a liquid metal 4 to be cast, etc.
  • the temperature of the metal strip 10, the surface profile of the produced metal strip 10 and the strip thickness of the metal strip 10 are determined as casting parameters by means of the measuring arrangements 37, based on which the position of one or both casting roll (s) 2a, 2b is controlled. If, for example, too high a strip thickness is measured on one side of the metal strip 10, the gap width 9a between the casting rolls 2a, 2b is reduced on this side by being moved toward one another relative to one another. This is done by correcting the working positions of one or more lifting cylinders 16a, 16b, 16c, 16d as a function of the detected casting parameter (s). On the other side of the metal strip 10, on which the strip thickness is still in the desired range, there is no change in the gap width 9a.
  • changes in the casting operation such as, for example, changing surface quality or dimensions of the casting rolls 2a, 2b, can be reacted quickly and reliably in order to ensure a consistent metal strip quality.
  • a strip production line can also comprise only molten metal containers 3, 3 ', a device 1, a cooling line 39 and a winding arrangement 40, if a finished strip is to be produced.
  • FIGS. 1 to 6 merely exemplary exemplify possible devices and methods and possible uses of the device.
  • the skilled person it is readily possible to change the design of the components, such as the shape of the lever elements or the casting rolls, the shape and number of / of the frame members, the shape of the respective bearing assembly or receiving arrangement, the location of the first and second axes of rotation , the joints, lever stops, stop surfaces, etc., as well as the shape of the Side plates and location of the coolant supply.
  • lifting cylinders and other lifting elements can be used, provided that they are suitable for the harsh environmental conditions at the site.
  • the strip production line can be changed by the number of rolling stands is increased, etc., without departing from the spirit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung mindestens einer von zwei Gießrollen, die jeweils eine Gießrollenlängsachse aufweisen, zur Herstellung eines Metallbands. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Positionierung mindestens einer von zwei Gießrollen in einem Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbandes.
  • Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art sind bereits aus DE 698 13 424 T2 bekannt. Hier ist das kontinuierliche Gießen von Metallbändern mittels einer Zwillingswalzen-Gießvorrichtung beschrieben, in welcher geschmolzenes Metall in einen Gießspalt zwischen zwei gegenläufige, rotierende gekühlte Gießwalzen bzw. Gießrollen gebracht wird. Das geschmolzene Metall wird durch mindestens eine oberhalb des Gießspalts angeordnete Düsenanordnung auf die Gießwalzen aufgegeben, wobei sich oberhalb des Gießspalts zwischen den Gießwalzen ein sogenanntes Gießbad bildet. Der Begriff "Gießspalt" bezeichnet dabei den Bereich, in welchem ein Abstand zwischen den Gießwalzenoberflächen am geringsten ist. Übliche Gießspaltweiten liegen hierbei etwa im Bereich von < 10mm, insbesondere im Bereich von < 5mm. An der Oberfläche einer jeden Gießwalze in Kontakt zum Gießbad erstarrtes Metall bildet eine Bandschale aus, wobei die beiden Bandschalen im Gießspalt zwischen den Gießwalzen im sogenannten "Kissing Point" oder Kontaktpunkt zu dem Metallband zusammengeführt werden, das in Schwerkraftrichtung aus dem Gießspalt nach unten abgeführt wird. Zwischen den Bandschalen befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch eine breiige, metallische Verbindungsschicht, die flexibel ist und erst während des Abführens des Metallbands in Schwerkraftrichtung aus dem Gießspalt nach unten zunehmend abgekühlt wird und ebenfalls erstarrt. Um ein Ausfließen von flüssigem Metall im Bereich der beiden Enden des Gießbads zu verhindern, wird das sich ausbildende Gießbad üblicherweise zwischen zwei Seitenplatten oder -dämmen eingeschlossen, die in einem gleitenden Eingriff mit den Stirnflächen der Gießwalzen stehen.
  • Es wird ein endabmessungsnahes Metallband erzeugt, das entweder direkt nach Durchlaufen des Gießspalts und einer Abkühlung als Fertigband abgezogen wird oder auf eine gewünschte Banddicke bzw. Endabmessung gewalzt und gekühlt wird.
  • Die Positionierung der Gießwalzen in einem derartigen Gießprozess ist aufwendig und schwierig. Die Banddicke und/oder das Bandprofil des hergestellten Metallbands sind vor allem von der Beschaffenheit der Gießrollen, der Kontaktzeit und dem Kontaktbogen von Bandschale und Gießrolle sowie der Position des "Kissing Point" abhängig. So muss neben der Gießrollengeschwindigkeit die Spaltweite zwischen den Gießrollen exakt eingestellt werden, um ein Metallband der gewünschten Banddicke und des gewünschten Bandprofils zu erzeugen.
  • Gemäß der DE 698 13 424 T2 wird mindestens eine der Gießwalzen an einem Paar bewegbarer Walzenträger angebracht, die es erlauben, dass die Gießwalze sich in Richtung der anderen Gießwalze oder von dieser weg bewegt. Eine Anschlageinrichtung begrenzt die Bewegung der Gießwalze(n) und legt die minimal erreichbare Spaltweite fest. Ein Walzenkassettenrahmen, in welchem die Gießwalzen und Anschlageinrichtungen gehaltert sind, wird in Betriebsposition mittels einer Hebevorrichtung angehoben, die Hydraulikzylindereinheiten aufweist, und in dieser Position mittels horizontaler Hydraulikzylindereinheiten eingespannt und ortsfest verklemmt, so dass die Spaltweite fixiert ist.
  • Bereits bei einer Änderung lediglich eines Parameters mit Einfluss auf die Banddicke und das Bandprofil, wie beispielsweise der Beschaffenheit der Gießrollen während des laufenden Gießbetriebs, z.B. durch Änderung des Oberflächenprofils der Gießrolle(n), ändern sich die Banddicke und/oder das Bandprofil des erzeugten Metallbands. Auch Änderungen im Bereich einer Kühlmittelzuführung zu den Gießrollen oder im Bereich des Antriebs der Gießrollen können zu einer Beeinflussung der erzielten Banddicke und/oder des Bandprofils führen. Häufig tritt dabei auch der Effekt auf, dass das Metallband nun über seine Bandbreite gesehen eine unterschiedliche Banddicke aufweist. Eine Änderung der ursprünglich vorgegebenen Spaltweite im Bereich von Millimetern mittels einer Änderung des Abstands zwischen den Enden der beiden Gießrollen, an einer oder beiden Enden der Gießrollen, kann erforderlich sein, um die Banddicke und/oder das Bandprofil beizubehalten. Eine notwendige Verstellung der Spaltweite zur Korrektur der Position der Gießrollen war im laufenden Gießbetrieb gemäß dem Stand der Technik bisher nicht möglich.
  • Die DE 10 2008 057 818 A1 beschreibt ein Stranggussverfahren und eine Stranggussvorrichtung mit zwei Trommeln, die sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, und mit Lagergehäusen zum drehbaren Aufnehmen der Trommelwellen, die an den gegenüberliegenden Enden der Trommeln vorstehen. Auf Seiten wenigstens einer der Trommeln umfasst die Stranggießvorrichtung einen Basisabschnitt, einen Arm mit einem Endabschnitt, an dem das Lagergehäuse befestigt ist, und einem gegenüberliegenden Endabschnitt, der schwenkbar am Basisabschnitt angebracht ist. Weiterhin ist eine Einstellvorrichtung zum Schwenken des Arms vorhanden, um die beiden Trommeln aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen.
  • Die EP 1 092 490 A1 offenbart eine Bandgießmaschine zur Erzeugung eines Metallbandes sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung von Gießrollen in einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbands bereitzustellen, die eine verbesserte Spaltweitenanpassung während des Gießbetriebs ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Positionierung mindestens einer von zwei Gießrollen, die jeweils eine Gießrollenlängsachse aufweisen, in einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbands gelöst, indem sie folgendes umfassend ausgebildet ist:
    • mindestens ein Rahmenelement,
    • mindestens ein Paar Hebelelemente pro zu positionierender Gießrolle, dessen Hebelelemente jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem mindestens einen Rahmenelement angeordnete erste Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die ersten Drehachsen der Hebelelemente eine gemeinsame erste Längsachse aufweisen,
    • jeweils einen, an dem mindestens einen Rahmenelement angeordneten Hubzylinder pro Hebelelement, wobei der Hubzylinder an einem zweiten Ende des jeweiligen Hebelelements angreift und damit gelenkig verbunden ist, und wobei die Hubzylinder unabhängig voneinander betätigbar sind derart, dass eine nicht-parallele Ausrichtung der Gießrollenlängsachsen gezielt einstellbar ist,
    • mindestens eine Aufnahmeanordnung pro Hebelelement zur Aufnahme mindestens einer Lageranordnung, wobei die Lageranordnungen mit der jeweiligen Aufnahmeanordnung über ein Drehlager zur drehbaren Lagerung je eines Endes der zu positionierenden Gießrolle verbunden sind, wobei die mindestens eine Aufnahmeanordnung an einer Oberseite des Hebelelements angeordnet ist, und
    • einen am mindestens einen Rahmenelement angeordneten Hebelanschlag pro Hebelelement, wobei eine auf einer Unterseite des jeweiligen Hebelelements angeordnete Kontaktfläche eine Anschlagfläche des jeweiligen Hebelanschlags, zumindest wenn der jeweilige Hubzylinder sich in Ruhestellung befindet, berührt.
  • Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Positionierung mindestens einer von zwei gegenläufig rotierenden Gießrollen in einem Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbandes gelöst, wobei ein zu vergießendes flüssiges Metall von oben in einen, zwischen den zwei Gießrollen gebildeten Gießspalt gegeben wird, wobei sich oberhalb des Gießspalts in Kontakt zu den beiden rotierenden Gießrollen ein Gießbad bildet, und wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird, indem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    1. a) Positionieren der mindestens einen Gießrolle, indem die unabhängig voneinander betätigbaren Hubzylinder jeweils in eine Arbeitsposition gebracht werden;
    2. b) Antreiben der mindestens einen, um ihre Gießrollenlängsachse rotierenden Gießrolle mittels je einer Antriebseinheit;
    3. c) Erfassen mindestens eines Gießparameters, der einen Einfluss auf eine Banddicke und/oder ein Oberflächenprofil des Metallbands aufweist, insbesondere eines Gießparameters aus der Gruppe umfassend
      • eine Druckkraft der positionierten Gießrolle auf die mindestens eine Lageranordnung,
      • eine Oberflächengüte der Gießrollen,
      • eine Banddicke und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Temperatur und/oder eine Temperaturverteilung und/oder eine Raumlage und/oder ein Oberflächenprofil des aus dem Gießspalt senkrecht nach unten abgeführten, gebildeten Metallbands,
      • eine Spaltweite des Gießspalts,
      • eine Temperatur des zu vergießenden flüssigen Metalls;
      • eine Temperatur eines Kühlmittels zur Kühlung der Gießrollen;
      • Antriebdaten des Antriebseinheiten; und
    4. d) Korrigieren der Arbeitsposition mindestens eines Hubzylinders in Abhängigkeit des mindestens einen erfassten Gießparameters.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen eine Anpassung bzw. Veränderung der Spaltweite zwischen den Gießrollen während des laufenden Gießbetriebs sowie eine Änderung des Kontaktbogens zwischen zu vergießendem Metall und Gießrolle und damit eine zeitnahe Einflussnahme auf die Banddicke und/oder das Bandprofil des erzeugten Metallbands im laufenden Gießbetrieb.
  • Ein jedes Ende der mindestens einen Gießrolle ist dabei im üblicherweise erforderlichen Verstellbereich für die Spaltweite weitgehend unabhängig von ihrem anderen Ende positionierbar. Dies wird realisiert, indem die Hubzylinder unabhängig voneinander betätigbar sind.
  • Dadurch ist nicht nur eine Verstellung der Spaltweite in einer Weise möglich, dass die Position der mindestens einen Gießrolle relativ zur anderen Gießrolle verändert wird, wobei die Gießrollenlängsachsen der Gießrollen parallel ausgerichtet bleiben. In diesem ersten Fall weist der Gießspalt senkrecht von oben auf die Gießrollen gesehen einen rechteckigen Querschnitt auf. Sondern es ist auch eine Spaltweitenänderung möglich, bei der die Position der mindestens einen Gießrolle relativ zur anderen Gießrolle derart verändert wird, dass die Gießrollenlängsachsen der Gießrollen nicht oder nicht mehr parallel ausgerichtet sind. Der Gießspalt weist in diesem Fall senkrecht von oben auf die Gießrollen gesehen einen viereckigen Querschnitt auf, wobei die Längsseiten des Vierecks, folgend den Gießrollenlängsachsen der Gießrollen, senkrecht von oben gesehen nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Dabei sind die Gießrollenlängsachsen an ihrem einen Ende weiter voneinander beabstandet angeordnet als an ihrem jeweils anderen Ende.
  • Erfindungsgemäß ist eine optimale Anpassung der Spaltweite zwischen den Gießrollen an die sich während des Gießbetriebs, beispielsweise durch Verschleiß ändernden Oberflächenprofile der Gießrollen und weitere sich ändernde Parameter, die einen Einfluss auf die Banddicke und /oder das Bandprofil des zu produzierenden Metallbands aufweisen, möglich. Eine exakte Einstellung der Spaltweite bereits vor dem Montieren der Vorrichtung in Gießposition bzw. am Einsatzort in einer Bandfertigungsanlage ist nicht mehr erforderlich.
  • Die Banddicke und/oder das Bandprofil des erzeugten Metallbands können damit vorteilhafter Weise besonders gleichmäßig gehalten und dadurch die Qualität des Metallbands verbessert werden. Weiterhin sind mit dem gleichen Satz an Gießrollen längere Gießzeiten realisierbar, da eine Anpassung der Spaltweite an die sich verändernde Beschaffenheit der Gießrollen möglich ist und eine Wartung der Gießrollen hinausgezögert werden kann. Dies verringert die Herstellungskosten für Metallbänder beträchtlich.
  • In Ruheposition der Vorrichtung, bei der keine Energieversorgung vorhanden ist und der Gießspalt die maximale Spaltweite aufweist, ruhen die Hebelelemente aufgrund ihres Eigengewichts auf den Hebelanschlägen, wobei eine auf der Unterseite des jeweiligen Hebelelements angeordnete Kontaktfläche auf einer Anschlagfläche des jeweiligen Hebelanschlags aufliegt. In dieser Position ist eine einfache Kontrolle, Wartung und Positionskalibrierung der Vorrichtung und des Gießspalts durchführbar.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere zur Herstellung von Metallbändern aus Stahl, bevorzugt aus Edelstahl oder Kohlenstoffstahl.
  • Bevorzugt werden mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren Metallbänder mit einer Bandbreite im Bereich von 0,5 bis 2 m, insbesondere im Bereich von 1m bis 1,5 m, und einer Banddicke von < 10mm, insbesondere < 5mm produziert.
  • Zur Erfassung der tatsächlichen Spaltweite hat es sich bewährt, den minimalen Abstand zwischen den Gießrollen mittels einer Distanzmessung zu erfassen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese zur Positionierung beider Gießrollen in dem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung des Metallbands eingerichtet und umfasst ein zweites Paar Hebelelemente, dessen Hebelelemente jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem mindestens einen Rahmenelement angeordnete zweite Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die zweiten Drehachsen eine gemeinsame zweite Längsachse aufweisen, die parallel zur ersten Längsachse angeordnet ist, wobei die ersten Enden der Hebelelemente der beiden Paare an Hebelelementen zueinander zeigen. Dadurch können jeweils beide Enden beider Gießrollen in ihrer Position verändert werden, wobei im üblichen Verstellbereich eine weitgehend unabhängige Positionsänderung aller vier Enden möglich ist.
  • Es ist von Vorteil, wenn eine Antriebseinheit pro Paar an Hebelelementen vorhanden ist, welche eingerichtet ist, die mittels des Paars an Hebelelementen positionierbare Gießrolle in Rotation um ihre Gießrollenlängsachse zu versetzen. So kann eine jede der beiden Gießrollen in ihrer Rotationsgeschwindigkeit unabhängig von der anderen Gießrolle angetrieben werden.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Antriebseinheit einem der Hebelelemente des jeweiligen Paars an Hebelelementen zugeordnet und platzsparend an der an dem Hebelelement angeordneten mindestens einen Lageranordnung befestigt ist. Aber auch eine Befestigung beispielsweise am Rahmenelement ist alternativ möglich. Eine derartige Anordnung der Antriebseinheit, gegebenenfalls inklusive der Energieversorgung, minimiert deren störenden Einfluss auf den Gießspalt.
  • Bevorzugt ist der Antriebseinheit gegenüberliegend ein Gegengewicht am anderen Ende der Gießrolle angeordnet. Dies verhindert eine Verspannung der Gießrolle und sichert eine gleichmäßige Rotationsgeschwindigkeit der Gießrolle.
  • Ein Abstand zwischen den Hebelelementen des jeweiligen Paars an Hebelelementen ist vorzugsweise derart veränderbar, dass der Abstand an eine Länge der von dem Paar an Hebelelementen zu halternden Gießrolle anpassbar ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung mit unterschiedlich langen Gießrollen betrieben und es können Metallbänder unterschiedlicher Bandbreite erzeugt werden. Ein derartiges Verstellen des Abstands zwisehen den Hebelelementen des jeweiligen Paars an Hebelelementen ist dabei selbstverständlich nur vor Start des Gießvorgangs beim Einsetzen der gewünschten Gießrollen möglich, nicht aber während des laufenden Gießbetriebs.
  • Besonders bevorzugt ist im Bereich der ersten Drehachse(n) und gegebenenfalls der zweiten Drehachse(n) mindestens eine Kühlmittelversorgungsleitung angeschlossen, über welche die jeweilige Gießrolle mit Kühlmittel versorgbar ist. Dies sichert eine ausreichende Abkühlung des flüssigen Metalls an der jeweiligen Gießrolle unter Bildung einer Bandschale sowie ein sicheres Ablösen der Bandschalen von den Oberflächen der Gießrollen nach Durchlaufen des Gießspalts. Der Einfluss von Änderungen in der Kühlmittelversorgung auf den Gießspalt wird minimiert. Bevorzugt werden auch weitere Anschlüsse für sonstige Medien usw. im Bereich der ersten und/oder zweiten Drehachse(n) installiert.
  • Die mindestens eine Lageranordnung ist mit der mindestens einen Aufnahmeanordnung über ein Drehlager verbunden. Insbesondere gleiten die Drehlager jeweils auf waagerecht angeordneten Schlitten. Diese Maßnahmen vermindern die mechanischen Belastungen im Bereich der Hubzylinder.
  • Um eine optimale Einstellung des "Kissing Point" vornehmen zu können, ist die mindestens eine Lageranordnung gegenüber der mindestens einen Aufnahmeanordnung vorzugsweise höhenverstellbar ausgebildet.
  • Beim Zusammenfügen der Bandschalen werden die Gießrollen mit hohen Kräften beaufschlagt, wobei für ein Positionierungssystem in der Federsteifigkeit einstellbare Federelemente und/oder servo-hydraulische (Einzel-)Kraftregelkreise zum Einsatz kommen können.
  • Bevorzugt weist die mindestens eine Lageranordnung pro Hebelelement zur Bestimmung der von der Gießrolle auf die mindestens eine Lageranordnung ausgeübten Druckkraft mindestens eine Kraftmesseinheit, insbesondere in Form einer Kraftmessdose, auf. Diese ist bevorzugt dem Positionierungssystem zugeordnet. Dadurch können Schäden an der Lagereinheit aufgrund einer Überlastung vermieden werden.
  • Es hat sich bewährt, wenn - ebenfalls dem Positionierungssystem zugeordnet- an einem jeden Hubzylinder ein Positionsgeber installiert ist und/oder an einer jeden ersten und/oder zweiten Drehachse ein Drehgeber installiert ist. Dadurch lässt sich die aktuelle Positionierung der Gießrolle eindeutig erfassen.
  • Pro Paar an Hebelelementen kann ein Rahmenelement vorhanden sein, wobei das herzustellende Metallband in senkrechter Richtung nach unten zwischen den Rahmenelementen hindurchführbar ist. Vorzugsweise ist bei Vorhandensein von zwei Paaren an Hebelelementen lediglich ein Rahmenelement vorgesehen, an welchem beide Paare an Hebelelementen befestigt sind.
  • Insbesondere umfasst die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Regelungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Position der Hubzylinder in Abhängigkeit von Gießparametern einzustellen, welche einen Einfluss auf die Banddicke und/oder ein Oberflächenprofil des Metallbands aufweisen, insbesondere von Gießparametern aus der Gruppe umfassend
    • eine Druckkraft der mindestens einen Gießrolle auf die mindestens eine Lageranordnung,
    • eine Oberflächengüte der mindestens einen Gießrolle,
    • eine Banddicke und/oder Geschwindigkeit und/oder Temperatur und/oder Temperaturverteilung und/oder Raumlage und/oder ein Oberflächenprofil des hergestellten Metallbands,
    • eine Spaltweite des Gießspalts,
    • eine Temperatur eines zu vergießenden flüssigen Metalls,
    • eine Temperatur eines Kühlmittels zur Kühlung der Gießrollen;
    • Antriebdaten des Antriebseinheiten.
  • Auf diese Weise ist eine besonders schnelle und zielgerichtete Positionierung der mindestens einen Gießrolle im laufenden Gießbetrieb möglich. Eine manuelle Betätigung der Hubzylinder zum Zwecke einer Änderung der Spaltweite ist alternativ ebenfalls möglich.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Korrigieren der mindestens einen Arbeitsposition in Abhängigkeit mindestens des Gießparameters Banddicke des Metallbands und/oder Oberflächenprofil bzw. Bandprofil des Metallbands durchgeführt wird. Diese Werte werden am Metallband erfasst und insbesondere an die mindestens eine Regelungseinrichtung übermittelt, welche daraus die erforderliche Spaltweitenänderung ermittelt und die benötigte Spaltweite über eine Änderung der Position der Hubzylinder einstellt.
  • Zur Erfassung des Oberflächenprofils des Metallbandes werden üblicherweise Planheitsmessgeräte eingesetzt, wie beispielsweise in WO 2010/049209 A1 beschrieben.
  • Bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung der Vorrichtung senken sich die Hubzylinder und der Gießspalt öffnet sich auf die maximal mögliche Spaltweite, so dass eine für Mensch und Maschine sichere Position eingenommen wird. Die Gefahr einer Beschädigung der Gießrollen ist minimiert.
  • Die Figuren 1 bis 6 sollen eine mögliche erfindungsgemäße Vorrichtung und ein mögliches erfindungsgemäßes Verfahren sowie den möglichen Einsatz einer solchen Vorrichtung beispielhaft erläutern. So zeigt
    • FIG 1
    schematisch eine Vorrichtung zur Positionierung von Gießrollen in der Seitenansicht, d.h. auf die Stirnseiten der Gießrollen gesehen;
    FIG 2
    eine Vorrichtung zur Positionierung von Gießrollen in der Seitenansicht im Detail, d.h. auf die Stirnseiten der Gießrollen gesehen gemäß FIG 1;
    FIG 3
    die Vorrichtung gemäß FIG 2 in einer weiteren Seitenansicht im Detail, hier auf die Mantelfläche einer der Gießrollen gesehen;
    FIG 4
    die Vorrichtung gemäß FIG 2 und FIG 3 in einer weiteren Seitenansicht im Detail, hier auf die Mantelfläche der anderen Gießrolle gesehen;
    FIG 5
    schematisch die Vorrichtung gemäß den Figuren 2 bis 4 in der Draufsicht; und
    FIG 6
    eine Bandfertigungsanlage in der Seitenansicht umfassend die Vorrichtung gemäß den FIG 2 bis 4.
  • FIG 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Positionierung von zwei gegenläufig um ihre Gießrollenlängsachsen 2a', 2b' rotierenden Gießrollen 2a, 2b in der Seitenansicht, d.h. auf die Stirnseiten der Gießrollen 2a, 2b gesehen. Es handelt sich bei der Vorrichtung 1 um eine sogenannte Zwillingswalzen-Gießvorrichtung, in welcher geschmolzenes Metall 4 aus einem oberhalb der Vorrichtung 1 angeordneten Metallschmelzenbehälter 3 in einen Gießspalt 9 zwischen den zwei gegenläufigen, rotierenden gekühlten Gießrollen 2a, 2b gebracht wird. Das geschmolzene Metall 4 wird durch mindestens eine oberhalb des Gießspalts 9 angeordnete Düsenanordnung 3a auf die Gießrollen 2a, 2b aufgegeben, wobei sich oberhalb des Gießspalts 9 zwischen den Gießrollen 2a, 2b ein sogenanntes Gießbad 4a ausbildet. Der Begriff "Gießspalt" 9 bezeichnet dabei den Bereich, in welchem ein Abstand bzw. eine Spaltweite 9a zwischen den Gießrollenoberflächen am geringsten ist. Üblicherweise liegt die Spaltweite 9a des Gießspalts 9, je nach gewünschter Banddicke, etwa bei < 10mm, insbesondere im Bereich von 2mm bis 6mm.
  • An der Oberfläche einer jeden gekühlten Gießrolle 2a, 2b bildet sich eine Metallanlagerung 5, wobei das angelagerte Metall mit zunehmender Kontaktzeit zur Gießrolle zunehmend erstarrt und eine Bandschale 5a, 5b ausbildet, wobei die beiden Bandschalen 5a, 5b im Gießspalt 9 zwischen den Gießrollen 2a, 2b im sogenannten "Kissing Point" 6 zu dem Metallband 10 zusammengeführt werden. Zwischen den Bandschalen 5a, 5b befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch eine breiige, metallische Verbindungsschicht 5c, die während des Abführens des Metallbands 10 in Schwerkraftrichtung aus dem Gießspalt 9 nach unten zunehmend abgekühlt wird und ebenfalls erstarrt. Um ein Ausfließen von flüssigem Metall 4 im Bereich der beiden Enden des Gießbads 4a bzw. der Enden der Gießrollen 2a, 2b zu verhindern, wird das sich ausbildende Gießbad 4a üblicherweise zwischen zwei Seitenplatten 28a, 28b eingeschlossen, die in einem gleitenden Eingriff mit den Stirnflächen der Gießrollen 2a, 2b stehen und deren Lage hier zur besseren Übersicht lediglich durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Spaltweite 9a des Gießspalts 9 ist mittels der Kräfte 8a, 8b während des laufenden Gießbetriebs einstellbar. So kann erfindungsgemäß auf Änderungen im Gießbetrieb, wie beispielsweise sich ändernde Oberflächengüte der Gießrollen 2a, 2b, schnell und zuverlässig reagiert werden.
  • FIG 2 zeigt die Vorrichtung 1 zur Positionierung der Gießrollen 2a, 2b in der Seitenansicht im Detail, ebenso wie in FIG 1 auf die Stirnseiten der Gießrollen 2a, 2b gesehen. FIG 3 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß FIG 2 in einer weiteren Seitenansicht im Detail, auf die Mantelfläche der Gießrolle 2b gesehen. FIG 4 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß FIG 2 und FIG 3 in einer weiteren Seitenansicht im Detail, auf die Mantelfläche der Gießrolle 2a gesehen. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 1 kennzeichnen gleiche Elemente.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst ein Rahmenelement 11 und vier Hebelelemente 12a, 12b, 12c, 12d. Ein Paar an Hebelelementen 12a, 12c ist der Gießrolle 2a zugeordnet. Die Hebelelemente 12a, 12c sind jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem Rahmenelement 11 angeordnete erste Drehachse drehbar gelagert, wobei gemäß FIG 2 lediglich die erste Drehachse 14a erkennbar ist und wobei die ersten Drehachsen der Hebelelemente 12a, 12c eine gemeinsame erste Längsachse 15 aufweisen. Ein weiteres Paar an Hebelelementen 12b, 12d ist der Gießrolle 2b zugeordnet. Die Hebelelemente 12b, 12d sind jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem Rahmenelement 11 angeordnete zweite Drehachse, wobei gemäß FIG 2 lediglich die zweite Drehachse 14b erkennbar ist, drehbar gelagert, wobei die zweiten Drehachsen der Hebelelemente 12b, 12d eine gemeinsame zweite Längsachse 15' aufweisen.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin jeweils einen, an dem Rahmenelement 11 angeordneten Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d pro Hebelelement 12a, 12b, 12c, 12d, wobei der Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d an einem zweiten Ende des jeweiligen Hebelelements 12a, 12b, 12c, 12d angreift und damit über ein Gelenk 17a, 17b gelenkig verbunden ist.
  • Weiterhin ist eine Aufnahmeanordnung 18a, 18b pro Hebelelement 12a, 12b, 12c, 12d zur Aufnahme je einer Lageranordnung 19a, 19b, 19c, 19d zur drehbaren Lagerung je eines Endes der zu positionierenden Gießrolle 2a, 2b vorhanden, wobei die Aufnahmeanordnung 18a, 18b an einer Oberseite des Hebelelements 12a, 12b, 12c, 12d angeordnet ist. Die Aufnahmeanordnungen an den Hebelelementen 12c und 12d sind analog ausgeführt und daher nicht im Detail dargestellt.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin einen am Rahmenelement 11 angeordneten Hebelanschlag 20a, 20b pro Hebelelement 12a, 12b, 12c, 12d, wobei eine auf einer Unterseite des jeweiligen Hebelelements 12a, 12b, 12c, 12d angeordnete Kontaktfläche 22a, 22b eine Anschlagfläche 21a, 21b des jeweiligen Hebelanschlags 12a, 12b, 12c, 12d zumindest wenn der jeweilige Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d sich in Ruhestellung befindet, berührt. Die den Hebelelementen 12c und 12d zugeordneten Hebelanschläge, Kontaktflächen und Anschlagflächen sind analog wie in FIG 2 dargestellt ausgeführt und daher nicht im Detail dargestellt.
  • Es ist eine Antriebseinheit 23a, 23b pro Paar an Hebelelementen 12a, 12c; 12b, 12d vorhanden, welche eingerichtet ist, die mittels des Paars an Hebelelementen 12a, 12c; 12b, 12d positionierbare Gießrolle 2a, 2b in Rotation um ihre Gießrollenlängsachse 2a", 2b' zu versetzen. Die Antriebseinheiten 23a, 23b sind dabei über ein Getriebe 29 (siehe FIG 5) synchronisiert mit einem Motor 23 verbunden. Pro Gießrolle 2a, 2b ist eine Gießrollen-Reinigungseinrichtung 31a, 31b, beispielsweise in Form einer Reinigungsbürste vorhanden, welche zur zu reinigenden Gießrolle 2a, 2b gegenläufig rotierend oder auch feststehend ausgebildet sein kann. Die Gießrollen-Reinigungseinrichtung 31a, 31b dient zur Entfernung von Anhaftungen an der Oberfläche der Gießrolle 2a, 2b und sorgt für eine gleichmäßige Qualität der Oberfläche des Metallbands 10.
  • Die Antriebseinheit 23a, 23b ist einem der Hebelelemente 12a, 12b, 12c, 12d des jeweiligen Paars an Hebelelementen 12a, 12c; 12b,12d zugeordnet und an der an dem Hebelelement 12a, 12b, 12c, 12d angeordneten Lageranordnung 19a, 19b, 19c, 19d befestigt. Dem Motor 23 gegenüberliegend sind Gegengewichte 13a, 13b angeordnet, die die Biegebeanspruchung der Gießrollen 2a, 2b aufgrund des/der seitlich angeordneten Motors 23, Getriebes 29 und Antriebseinheiten 23a, 23b ganz oder zumindest teilweise ausgleichen.
  • Ein Abstand zwischen den Hebelelementen 12a, 12c; 12b, 12d des jeweiligen Paars an Hebelelementen 12a, 12c; 12b, 12d ist vor Starten des Gießvorgangs derart veränderbar, dass der Abstand an eine Länge der von dem Paar an Hebelelementen 12a, 12c; 12b,12d zu halternden Gießrolle 2a, 2b anpassbar ist. Die dazu erforderlichen Verstelleinrichtungen 30a, 30c für die Verstellung des Abstands zwischen den Hebelelementen 12a, 12c der einen Gießrolle 2a und die Verstelleinrichtungen 30b, 30d für die Verstellung des Abstands zwischen den Hebelelementen 12b, 12d der anderen Gießrolle 2b sind lediglich schematisch in Form von Doppelpfeilen dargestellt.
  • Im Bereich der ersten Drehachse(n) 14a und gegebenenfalls der zweiten Drehachse(n) 14b sind Kühlmittel-Versorgungsleitungen 24, 24' angeschlossen (siehe FIG 5), über welche die jeweilige Gießrolle 2a, 2b mit Kühlmittel versorgt wird. Beispielsweise wird als Kühlmittel Wasser eingesetzt, das durch die Gießrollen 2a, 2b geleitet wird und über Kühlmittel-Abfuhrleitungen 25, 25'abgeführt wird.
  • Die Lageranordnungen 19a, 19b, 19c, 19d sind mit der jeweiligen Aufnahmeanordnung 18a, 18b über ein Drehlager verbunden, das auf einem waagerecht angeordneten Schlitten gleitet. Derartige Schlitten wie auch die Gießrollenlager sind reibungsarm auszuführen. Zudem sind die Lageranordnungen 19a, 19b, 19c, 19d gegenüber den jeweiligen Aufnahmeanordnungen 18a, 18b höhenverstellbar ausgebildet. Dies ist in den Figuren 3 und 4 durch Doppelpfeile im Bereich der Lageranordnung 19a, 10b, 19c, 19d schematisch dargestellt.
  • Pro Paar an Hebelelementen 12a,12c; 12b,12d können ein oder mehrere eigenständige Rahmenelemente 11 vorhanden sein, wobei das herzustellende Metallband 10 in senkrechter Richtung nach unten an den vorhandenen Rahmenelementen 11 vorbei oder durch diese hindurch führbar ist. Mehrere Rahmenelemente 11 werden in diesem Fall beispielsweise über separate, hier nicht dargestellte Verbinderelemente mit allen weiteren erforderlichen Bauteilen zu einer kassettenartigen Vorrichtung zusammengefügt, die in eine Bandfertigungsanlage 100( siehe z.B. FIG 6) eingesetzt wird. Ist die Rahmenanordnung 11 einstückig ausgeführt, wird diese ebenfalls mit allen weiteren erforderlichen Bauteilen zu einer kassettenartigen Vorrichtung 1 zusammengefügt und in eine Bandfertigungsanlage 100 (siehe z.B. FIG 6) eingesetzt.
  • FIG 5 zeigt schematisch die Vorrichtung 1 gemäß der Figuren 2 bis 4 in der Draufsicht auf die Gießrollen 2a, 2b. Gleiche Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 4 kennzeichnen gleiche Elemente. In dieser Ansicht sind der Motor 23, das Getriebe 29, die Antriebseinheiten 23a, 23b und die diesen gegenüberliegend angeordneten Gegengewichte 13a, 13b gut erkennbar. Auch die Anordnung der Kühlmittel-Versorgungsleitungen 24, 24'und der Kühlmittel-Abführleitungen 25, 25' ist ersichtlich. An einem jeden Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d ist - hier schematisch dargestellt - ein Positionsgebersystem 32a, 32b, 32c, 32d mit Positionsgebern 32a', 32b', 32c', 32d' installiert. Die Positionsgebersysteme 32a, 32b, 32c, 32d umfassen weiterhin jeweils ein in der Federsteifigkeit einstellbares Federelement 34a, 34b, 34c, 34d, um die Kräfte 8a, 8b zum Zusammenfügen der Bandschalen 5a, 5b zu erzeugen (vergleiche FIG 1), sowie geeignete Druckmittelversorgungen 35a, 35b, 35c, 35d für die Positionsgeber 32a', 32b', 32c', 32d'.
  • Die Lageranordnungen 19a, 19b, 19c, 19d weisen pro Hebelelement 12a, 12b, 12c, 12d zur Bestimmung der von der jeweiligen Gießrolle 2a, 2b auf die jeweilige Lageranordnung 19a, 19b, 19c, 19d ausgeübten Druckkraft optional je eine Kraftmesseinheit 26a, 26b, 26c, 26d auf, die ebenfalls dem Positioniersystem 32a, 32b, 32c, 32d zugeordnet ist.
  • FIG 6 zeigt eine Bandfertigungsanlage 100 in der Seitenansicht umfassend die Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 1 bis 5, welche mit flüssigem Metall 4 über Metallschmelzenbehälter 3, 3' gespeist wird. Eine schwenkbare Einfädelhilfe 36, mittels welcher das Metallband 10 lediglich zu Beginn des Gießprozesses in die Horizontale umgelenkt wird, ist hier ebenso vorhanden wie ein Walzgerüst 38 zur Reduzierung der Banddicke des Metallbands 10, eine Kühlstraße 39 zum Kühlen des gewalzten Metallbands 10' und eine Aufwickelanordnung 40 für das gekühlte Metallband 10". Das gekühlte Metallband 10" wird im Bereich der Aufwickelanordnung 40 auf Länge geschnitten und zu Bunden gewickelt.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst hier eine Regelungseinrichtung 27, die eingerichtet ist, eine Position der Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d in Abhängigkeit von die Banddicke und/oder das Oberflächenprofil des Metallbands beeinflussenden Gießparametern zu regeln, die mittels drei Messanordnungen 37 am in Richtung Walzgerüst 38 vorbeilaufenden Metallband 10 erfasst werden. Die Gießparameter können beispielsweise aus der Gruppe umfassend eine Druckkraft der mindestens einen Gießrolle 2a, 2b auf die Lageranordnung 19a, 19b, 19c, 19d, eine Oberflächengüte der Gießrollen 2a, 2b, eine Banddicke und/oder Geschwindigkeit und/oder Temperatur und/oder Temperaturverteilung und/oder Raumlage und/oder Oberflächenprofil des hergestellten Metallbands 10 und/oder eine Spaltweite 9a des Gießspalts 9 und/oder eine Temperatur eines zu vergießenden flüssigen Metalls 4, usw. gewählt werden. Hier werden mittels der Messanordnungen 37 die Temperatur des Metallbands 10, das Oberflächenprofil des hergestellten Metallbands 10 sowie die Banddicke des Metallbands 10 als Gießparameter bestimmt, anhand welcher die Position einer oder beider Gießrolle(n) 2a, 2b geregelt wird. Wird z.B. an einer Seite des Metallbands 10 eine zu hohe Banddicke gemessen, wird auf dieser Seite die Spaltweite 9a zwischen den Gießrollen 2a, 2b verringert, indem diese - relativ zueinander - aufeinander zu bewegt werden. Dies erfolgt durch ein Korrigieren der Arbeitspositionen eines oder mehrerer Hubzylinder 16a, 16b, 16c, 16d in Abhängigkeit der oder des erfassten Gießparameter(s). Auf der anderen Seite des Metallbands 10, auf welcher die Banddicke noch im gewünschten Bereich liegt, erfolgt keine Änderung der Spaltweite 9a. So kann erfindungsgemäß auf Änderungen im Gießbetrieb, wie beispielsweise sich ändernde Oberflächengüte oder -dimensionen der Gießrollen 2a, 2b, schnell und zuverlässig reagiert werden, um eine gleichbleibende Metallbandqualität zu gewährleisten.
  • Alternativ kann eine Bandfertigungsanlage auch lediglich Metallschmelzenbehälter 3, 3', eine Vorrichtung 1, eine Kühlstraße 39 und eine Aufwickelanordnung 40 umfassen, sofern ein Fertigband hergestellt werden soll.
  • Die Figuren 1 bis 6 sollen lediglich beispielhaft mögliche Vorrichtungen und Verfahren sowie Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung beschreiben. Dem Fachmann ist es allerdings ohne weiteres möglich, die Ausgestaltung der Bauteile zu verändern, wie etwa die Form der Hebelelemente oder der Gießrollen, die Form und Anzahl des/der Rahmenelemente, die Form der jeweiligen Lageranordnung oder Aufnahmeanordnung, die Lage der ersten und zweiten Drehachsen, der Gelenke, Hebelanschläge, Anschlagflächen usw., sowie die Form der Seitenplatten und Lage der Kühlmittelversorgung. Anstelle von Hubzylindern können auch andere Hebeelemente eingesetzt werden, sofern diese für die rauen Umgebungsbedingungen am Einsatzort geeignet sind. Auch die Bandfertigungsanlage kann verändert werden, indem die Anzahl an Walzgerüsten erhöht wird usw., ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zur Positionierung mindestens einer von zwei Gießrollen (2a,2b), die jeweils eine Gießrollenlängsachse (2a",2b") aufweisen, in einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbands (10), umfassend
    - mindestens ein Rahmenelement (11),
    - mindestens ein Paar Hebelelemente (12a,12c) pro zu positionierender Gießrolle (2a), dessen Hebelelemente (12a,12c) jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem mindestens einen Rahmenelement (11) angeordnete erste Drehachse (14a) drehbar gelagert sind, wobei die ersten Drehachsen der Hebelelemente (12a,12c) eine gemeinsame erste Längsachse (15) aufweisen,
    - jeweils einen, an dem mindestens einen Rahmenelement (11) angeordneten Hubzylinder (16a,16c) pro Hebelelement (12a,12c), wobei der Hubzylinder (16a,16c) an einem zweiten Ende des jeweiligen Hebelelements (12a,12c) angreift und damit gelenkig verbunden ist, und wobei die Hubzylinder (16a,16c) unabhängig voneinander betätigbar sind derart, dass eine, nicht-parallele Ausrichtung der Gießrollenlängsachsen (2a',2b") gezielt einstellbar ist,
    - mindestens eine Aufnahmeanordnung (18a) pro Hebelelement (12a,12c) zur Aufnahme mindestens einer Lageranordnung (19a,19c), wobei die Lageranordnungen (19a, 19c) mit der jeweiligen Aufnahmeanordnung (18a) über ein Drehlager zur drehbaren Lagerung je eines Endes der zu positionierenden Gießrolle (2a)verbunden sind, wobei die mindestens eine Aufnahmeanordnung (18a) an einer Oberseite des Hebelelements (12a,12c) angeordnet ist, und
    - einen am mindestens einen Rahmenelement (11) angeordneten Hebelanschlag (20a) pro Hebelelement (12a,12c), wobei eine auf einer Unterseite des jeweiligen Hebelelements (12a, 12c) angeordnete Kontaktfläche (22a) eine Anschlagfläche (21a) des jeweiligen Hebelanschlags (12a,12c), zumindest wenn der jeweilige Hubzylinder (16a,16c) sich in Ruhestellung befindet, berührt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Positionierung beider Gießrollen (2a,2b) in dem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung des Metallbands (10), umfassend ein zweites Paar Hebelelemente (12b,12d), dessen Hebelelemente (12b,12d) jeweils an einem ersten Ende um eine feststehende, an dem mindestens einen Rahmenelement (11) angeordnete zweite Drehachse (14b) drehbar gelagert sind, wobei die zweiten Drehachsen eine gemeinsame zweite Längsachse (15') aufweisen, die parallel zur ersten Längsachse (15) angeordnet ist, und wobei die ersten Enden der Hebelelemente (12a,12b,12c,12d) der beiden Paare an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) zueinander zeigen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Antriebseinheit (23a,23b) pro Gießrolle (2a,2b) vorhanden ist, welche eingerichtet ist, die mittels des Paars an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) positionierbare Gießrolle (2a,2b) in Rotation um ihre Gießrollenlängsachse (2a',2b') zu versetzen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Antriebseinheit (23a,23b) einem der Hebelelemente (12a,12b,12c,12d) des jeweiligen Paars an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) zugeordnet und an der an dem Hebelelement (12a,12b,12c,12d) angeordneten, mindestens einen Lageranordnung (19a,19b) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Antriebseinheit (23a,23b) gegenüberliegend ein Gegengewicht (13a,13b) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Abstand zwischen den Hebelelementen (12a, 12c; 12b, 12d) des jeweiligen Paars an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) derart veränderbar ist, dass der Abstand an eine Länge der von dem Paar an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) zu halternden Gießrolle (2a,2b) anpassbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Bereich der ersten Drehachse(n) (14a) und gegebenenfalls der zweiten Drehachse(n) (14b) mindestens eine Kühlmittel-Versorgungsleitung (24,24') angeschlossen ist, über welche die jeweilige Gießrolle (2a,2b) mit Kühlmittel versorgbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine Lageranordnung (19a,19b,19c,19d) mit der mindestens einen Aufnahmeanordnung (18a,18b,18c,18d) über ein Drehlager verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Lageranordnung (19a,19b,19c,19d) gegenüber der mindestens einen Aufnahmeanordnung (18a,18b,18c,18d) höhenverstellbar ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Lageranordnung (19a,19b,19c,19d) pro Hebelelement (12a,12b,12c,12d) zur Bestimmung der von der Gießrolle (2a,2b) auf die mindestens eine Lageranordnung (19a,19b,19c,19d) ausgeübten Druckkraft mindestens eine Kraftmesseinheit (26a,26b,26c, 26d) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei pro Paar an Hebelelementen (12a,12c; 12b,12d) ein Rahmenelement (11) vorhanden ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei an einem jeden Hubzylinder (16a,16b,16c,16d) ein Positionsgeber (32a',32b',32c',32d') installiert ist und/oder an einer jeden ersten/zweiten Drehachse (14a,14b) ein Drehgeber installiert ist.
  13. Verfahren zur Positionierung mindestens einer von zwei gegenläufig rotierenden Gießrollen (2a,2b) in einem Gießverfahren zur Herstellung eines Metallbandes (10), wobei ein zu vergießendes flüssiges Metall (4) von oben in einen, zwischen den zwei Gießrollen (2a,2b) gebildeten Gießspalt (9) gegeben wird, wobei sich oberhalb des Gießspalts (9) in Kontakt zu den beiden rotierenden Gießrollen (2a,2b) ein Gießbad (4a) bildet, und wobei eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt wird, mit folgenden Schritten:
    a) Positionieren der mindestens einen Gießrolle (2a, 2b), indem die unabhängig voneinander betätigbaren Hubzylinder (16a,16b,16c,16d) jeweils in eine Arbeitsposition gebracht werden;
    b) Antreiben der mindestens einen, um ihre Gießrollenlängsachse (2a',2b') rotierenden Gießrolle (2a,2b) mittels je einer Antriebseinheit (23a,23b);
    c) Erfassen mindestens eines Gießparameters, welcher einen Einfluss auf eine Banddicke und/oder ein Oberflächenprofil des Metallbands (10) aufweist, und
    d) Korrigieren der Arbeitspositionen mindestens eines Hubzylinders (16a,16b,16c,16d) in Abhängigkeit des mindestens einen erfassten Gießparameters.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der mindestens eine Gießparameter aus der Gruppe umfassend
    - eine Druckkraft der positionierten Gießrolle (2a,2b) auf die mindestens eine Lageranordnung (19a,19b,19c,19d),
    - eine Oberflächengüte der Gießrollen (2a,2b),
    - eine Banddicke und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Temperatur und/oder eine Temperaturverteilung und/oder eine Raumlage und/oder ein Oberflächenprofil des aus dem Gießspalt (9) senkrecht nach unten abgeführten, gebildeten Metallbands (10),
    - eine Spaltweite (9a) des Gießspalts (9),
    - eine Temperatur des zu vergießenden flüssigen Metalls (4);
    - eine Temperatur eines Kühlmittels zur Kühlung der Gießrollen (2a,2b);
    - Antriebdaten der Antriebseinheiten (23a,23b) zum Antrieb der Gießrollen (2a,2b);
    ausgewählt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei das Korrigieren der mindestens einen Arbeitsposition in Abhängigkeit mindestens des Gießparameters Banddicke des Metallbands (10) und/oder Oberflächenprofil des Metallbands (10) durchgeführt wird.
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