JP2011504142A - 金属製ストリップの製造方法および装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、金属製、特に鋼製のストリップ1を製造するための方法であって、液状金属が投入容器2から凝固区間3に供給され、鋳造された金属が凝固区間3に沿って硬化する方法に関する。損傷なく最適なストリップ品質を得るために、本発明による方法では、液状金属が、水平に延在する搬送要素の形態で形成された凝固区間3の第1の場所4に投入されることと、硬化した金属が、搬送方向Fに離間した第2の場所5で搬送要素3を離れ、凝固区間3を離れるストリップの質量流量および/またはストリップ内の応力を所望の値に保持する手段6、7が、第2の場所5におけるまたは第2の場所5の後方の搬送方向Fに設けられることが意図される。さらに、本発明は、金属製ストリップを製造するための装置に関する。

Description

本発明は、
金属製、特に鋼製のストリップを製造するための方法であって、
液状金属が鋳造開口部から凝固区間に供給され、
鋳造された金属が凝固区間に沿って硬化し
液状金属が、水平に延在する搬送要素の形態で形成された凝固区間の第1の場所に投入され、
硬化した金属が、搬送方向に離間した第2の場所で搬送要素を離れる様式の上記方法に関する。
さらに、本発明は、金属製ストリップを製造するための装置に関する。
水平のストリップ鋳造の方法により、20mmのストリップ厚さ未満の領域で様々な鋼種の溶融を最終寸法に近く鋳造することが可能である。ストリップを製造することができるこの種類の設備がすでに開示されている。この場合、特に、高い割合のC、Mn、AlおよびSiを有する軽量鋼を有利に製造することができる。
鋼の水平ストリップ鋳造(horizontalen Bandgiessen)の場合、溶融投入の領域における液相の材料と、鋳造ストリップにわたる凝固した材料の後加工ステップとの直接の結合が行われる。鋳造ストリップは、凝固後および鋳造機械を離れた後に、移送区間(Transportstrecke)を介してその後の加工に供給される。加工ステップは、矯正、圧延、切断および巻き戻し(リール、巻き取り(Coilen))であることができる。
全システムのこれら構成要素のまたは同様の構成要素によって、鋳造ストリップ内の張力の変化および質量流量の変化をもたらす可能性がある。障害が液状鋼の方向に広がると、鋳造障害および鋳造ストリップの負の影響、例えば厚さの変化、オーバフロー、エッジ狭窄およびストリップ破壊または流れ破壊(Stroemungsabriss)をもたらすことがある。
特に、非常に大きな凝固間隔(すなわち溶融からの凝固の開始から完全な貫通凝固までの温度窓およびそれに左右されるゼロ剛性温度またはゼロ靭性温度)を有することがある軽量鋼は、さらに、移送区間の領域においても張力の変化に対し耐性がない。
冒頭に記載した様式の方法および相応する装置は、例えば、特許文献1から公知である。
相応する方法および装置を、同様に非特許文献1(寄稿論文)が開示している。
国際公開第2006/066551号パンフレット
したがって、本発明の課題は、上述の種類の障害の場合にも、鋳造されたストリップの高い品質を保証することが可能であるように、冒頭に述べた種類の方法ならびに対応する装置を発展形成することである。
本発明によるこの課題の解決方法は、
ストリップ内の応力を所望の値に保持する手段が、第2の場所の後方の搬送方向に設けられること、
第2の場所におけるまたは第2の場所の後方の手段が、ストリップ内の所定の応力を保持することを特徴とする。
この場合、この手段は、特に第2の場所の後方に、時間的に一定のストリップ内の引張り応力を保持する。
凝固区間では、ストリップ内のほぼゼロの引張り応力を保持することができる。
金属製、特に鋼製のストリップを製造するための提案した装置は、
この装置が、液状金属を凝固区間に供給することができる投入容器を含み、
鋳造された金属が、凝固区間で、鋳造された金属が硬化する搬送方向に移送され、
凝固区間が、水平方向に延在する搬送要素として形成され、液状金属を凝固区間の第1の場所に投入することができ、硬化した金属が、搬送方向に離間した第2の場所で搬送要素を離れることができる。
本装置は、本発明によれば、第2の場所(5)におけるまたは第2の場所(5)の後方の搬送方向(F)に、ストリップ(1)内の所望の応力を保持するための手段(6、7)が存在することによって際立っている。
所望のストリップ(1)内の応力を保持するための手段は、第2の場所の後方に隣接する移送区間の後方の搬送方向に配置される少なくとも1つの駆動体(Treiber)を含むことができる。この場合、特に、所望のストリップ(1)内の応力を保持するための手段が、2つの駆動体を含み、それらの間にループの形態のストリップを搬送することができることが意図される。この場合、両方の駆動体の間に、それらの法線の方向にストリップを偏向させるための可動のローラ(特にダンサーローラーまたはルーパ(Schlingenheber))を配置することができる。
代わりに、駆動体がSローラ集合体(S−Rollensatzes)の形態で形成されることをさらに意図することができる。Sローラ集合体の1つのローラは、水平方向に摺動可能に配置することができる。
ロールスタンドの圧延ロール(Walzen)によって少なくとも1つの駆動体が形成されることをさらに意図することができる。
所望のストリップ(1)内の応力を保持するための、かつ液体投入(Fluessigaufgabe)に必要なほぼゼロのストリップ張力を調整するための手段は、第2の場所の後方に隣接する移送区間の前方の搬送方向に配置される少なくとも1つの駆動体をさらに含むことができる。この駆動体は、2つの協働するローラを含み、それらの間に、凝固区間を離れるストリップが配置されることができる。
凝固区間は搬送ベルトとして形成することができ、駆動体は、凝固区間を離れるストリップを搬送ベルトの転向ローラの上に押圧するローラとして形成することができる。
所望の質量流量を保持するための手段の後方に、少なくとも1つの後加工機械を配置することができる。この後加工機械では、例えば、矯正機械、圧延機、シャーまたはリールが対象とされる。
本発明は、一定の張力の状態および質量流量の状態を調整して、保持することによって、その後の加工からの鋳造ストリップに対する負の影響を大幅に低減する装置および制御構想を意図している。これによって、鋳造ストリップの品質は高レベルに保持される。
影響を低減するための提案した装置および制御構想は、2つの構成要素から、すなわち質量流量の調整と組み合わせたストリップ張力の調整からなることができる。
一方で、すなわち、移送区間の領域で、大部分一定のストリップ張力が調整され、この場合、マスフローは一定であることを配慮することができる。ストリップ張力は、移送区間の上でゼロより大きいかまたはほぼゼロであることが好ましい。
ゼロよりも大きなストリップ張力が移送で調整されると、ストリップ張力を調整するための装置では、鋳造機械の領域(すなわち凝固区間)の張力が実際にゼロにあることが配慮される。このことが必要な理由は、温度の上昇と共に鋳造ストリップが吸収できる引張力が小さくなり、液体投入の領域で許容可能な張力がゼロになるからである。
図面に、本発明の実施形態が示されている。
多数の後処理機械を有する金属製ストリップを製造するための装置の概略図である。 図1と同様の図面であり、この場合、後部領域における所望の質量流量または所望のストリップ張力を保持するための手段がより詳細に示されている。 図2の代わりの形態の装置の図面である。 図2の代わりの別の形態の装置の図面である。 図1と同様の図面であり、この場合、前部領域における所望の質量流量または所望のストリップ張力を保持するための手段がより詳細に示されている。 図5の代わりの形態の装置の図面である。 調整すべき変数のデータを有する別の形態の装置の図面である。 本発明による提案を使用しないストリップ内の引張り応力の時間グラフである。 本発明による提案を使用したストリップ内の引張り応力の時間グラフである。
図1に、鋳造プロセスによってストリップ1を製造するための装置が示されている。装置の基本的な構成要素は、2つの転向ローラ13によって図示した位置に保持される搬送ベルト18として形成される凝固区間3であり、この場合、搬送ベルト18の上側が搬送方向Fに移動される。搬送方向の前方の第1の場所4において、液状金属が投入容器(Aufgabegefaess)2から搬送ベルト18の上に、すなわち凝固区間3に加えられる。搬送の過程において、材料が凝固して、第2の場所5で搬送ベルト18を離れる。次に、鋳造されたストリップ1は、移送区間10を介して、本出願では矯正機械14、圧延機15、シャー16およびリール17を含む後加工機械14、15、16、17に達する。
本発明の核となる構成要素(Kernbestandteil)は、凝固区間3を離れるストリップ1の所望の質量流量および/またはストリップ1内の所望の応力を保持するための手段6、7である。好ましくは、手段6の一部は、移送区間10の後方の搬送方向Fに、手段7の一部は、移送区間10の前方に、しかし第2の場所5の後方に配置される。
このため、手段6、7により、後加工機械14、15、16、17で行われるプロセスステップとは無関係に、ストリップ鋳造のプロセスに対しフィードバックが生じないことが適切に保証される。むしろ、手段6、7により、ストリップの一定の質量流量が凝固区間3の前で常に抜き取られること、次に、鋳造されたストリップ1が移送区間10に沿って所定の引張り応力に保持されることが保証される。
このことを個別に行うことができる方法は、図2〜図6から理解される。
図2には、移送区間10の後方に配置された手段6が、調整して駆動することができる2つの駆動体8と9を備え、この場合、駆動体8、9の間に、ダンサーローラーまたはルーパ11が位置決めされることが示されている。ダンサーローラーは、ストリップ1を法線Nの方向に偏向させることができるので、ストリップはループ状の成形部をとる。駆動体8、9の回転駆動装置およびダンサーローラー11の偏向に応じて、後加工機械14、15、16、17に起因する不均一性が、手段6の前のストリップに伝達されないことを配慮することができる。したがって、鋳造プロセスが安定化されかつ均質化されるので、鋳造品質が相応して高い。
この実施形態によれば、ストリップ張力および質量流量の調整は、すなわち、駆動体8、9からなるシステムと、可動に軸受けされたローラ11(ルーパまたはダンサーローラー)とからなる。これによって、ストリップ内の調整可能な張力レベルの場合に後続のプロセスステップを進行させることが可能である。張力を切り離すための手段6の領域で、張力を調整でき、可動に軸受けされたローラ11の位置調整により、一定に調整することができる。駆動体8、9の回転数調整を介してループ高さが調整され、これによって質量流量が一定に維持される。
駆動体8または9の使命は、必要に応じてロールスタンドによっても担うことができる。
作動方法については、複数の変形例が可能である。
1.駆動体8が駆動されない場合、駆動体は、抑制ローラ対として機能する。この場合、移送区間10の領域で、可動のローラ11(ルーパ、ダンサーローラー)と同一の張力が調整される。
2.駆動体8がモータによってモーメント調整して駆動されて、走行する場合、移送区間10の領域で、他の張力を調整することができ、この場合、入る張力と出る張力(einlaufende und auslaufende Zug)とのほぼ一定の差が駆動体に存在する。
3.駆動体8がモータで回転数を調整して駆動されて、走行する場合、移送区間10の領域で、ストリップ内のほぼ任意の他の張力を調整することができる。
図2の代わりの本発明の実施形態が図3に示されている。ここでは、手段6の両方の駆動体8と9との間にダンサーローラーはない。むしろ、ここでは、質量流量の不均一性を補償するために、両方の駆動体8、9の間のストリップ1の垂れ下がるループ形状の部分が利用されるように、ベルト1の搬送が駆動体8、9の駆動によって制御または調整される。ここでは、張力および質量流量の切り離しは、すなわち、回転数調整される2つの駆動体8、9によりストリップの自由ループ(freie Schlinge)によって達成される。図2に関連して記載した方法と反対に、ここでは、プロセスは、調整可能な張力レベルなしに推移し、引張り応力は、領域全体で非常に僅かであり、垂れ下がるループの重力から生じる。質量流量の変化は、駆動体8、9の回転数の調整を介してループ高さの変更によって補償される。ループの重力から生じるストリップ張力は、回転数を調整される駆動体8によって吸収することができる。これによって、駆動体8を介して、移送区間の領域内のほぼ任意の張力を調整することができる。駆動体9の機能は、必要に応じて、再びロールスタンドによって担うことができる。
図4に、別の代替方法が示されている。ここでは、張力および質量流量の切り離しは、Sローラ集合体8’、8”(場合によっては、ダンサーローラーと連結される)によって達成される。Sローラ集合体8’、8”の下方ローラは、水平方向に調整可能であり、このことは運動要素によって示されている。回転数を調整されるSローラ8’、8”の少なくとも1つにより、ストリップ張力を調整することができる。さらにダンサーローラーが使用される場合、ダンサーローラーは、質量流量を切り離すために使用される。
図5と図6に、移送区間10の前方の搬送方向Fに存在する手段7が詳細に示されている。
図5の手段7は、2つの協働するローラから構成される駆動体12を備える。鋳造機械(凝固区間3と共に鋳造開口部2)の後方のストリップ1内の張力を調整するために、すなわち、駆動体12のローラ対が使用される。複数の駆動体対も設けることができる。これによって、鋳造機械の領域内のストリップ張力が実際にゼロであることが保証され、このことは、液体投入の場合に同様に必要であるが、この理由は、ストリップがここでは引張り応力をなお吸収できないからである。駆動体12の両方のローラは、摩擦係合を生成するために、鋳造されたストリップを規定の力で押圧する。この場合、駆動体ローラの少なくとも1つが回転数を調整される。
代わりに、鋳造機械の端部に取り付けられたトップローラ(Top−Rolle)12を介して張力吸収が行われ、トップローラが搬送ベルト18の転向ローラ13の1つを押圧することを意図することができる(このことは図6に略述されている)。この場合、ある力がストリップに押圧され、張力は、回転数を調整されるトップローラ12または回転数を調整される鋳造されたストリップに導入される。
図7に、さらに具体化された本発明の実施形態が示されている。ここでは、上述の図2と図6による解決方法に従って速度およびストリップ張力の調整が提供される。引っ張り応力の調整および質量流量の切り離しからなる組み合わせが行われ、この場合、手段6の領域に2つの駆動体8と9が設けられ、それらの間にダンサーローラー11が配置され、手段7の領域に、搬送ベルト18の転向ローラ13を押圧する駆動体ローラ12が設けられる。この実施例では、駆動体が回転数調整され、この場合、駆動体9は、ループ調整を介して(ダンサーローラー11によって)質量流量を一定に保持する。ルーパ(ダンサーローラー11)の位置決めを介してストリップ張力が一定に調整される。駆動体8は、張力調整を重ねて(mit ueberlagerte Zugregelung)回転数を調整され、ストリップ移送の領域の調整可能な張力レベルを配慮する。ここで印加されるストリップ張力は、上に位置しかつ押圧するトップローラ12を介して上側ローラのモータモーメントに導入される。
凝固区間3の領域では、本質的にゼロのストリップ張力が存在するが、移送区間10の領域内のストリップ張力は明らかにゼロよりも大きい。駆動体8の後方では、なおより高い張力レベルが存在し得る。
駆動体ローラ12は、速度を設定して回転数を調整されるが、駆動体8の場合、ストリップ張力の設定と共に速度を設定することにより、回転数の調整および駆動トルクの調整、ひいては、張力調整が行われる。ダンサーローラー11による張力調整により、ダンサーローラーが着座するアームの揺動角の調整が行われ、ひいては、アームの操作力の調整を介して張力調整が行われる。駆動体9は、ループ調整、ひいては、質量流量の調整を重ねて回転数が調整される。
図8には、鋳造機械の後のストリップ移送の領域におけるストリップ1内の引張り応力の時間経過の比較が示されており、図8aには既知の解決方法について、図8bには本発明による形態について示されている。
ストリップ内の引張り応力に対する影響は、後加工ステップの範囲のシャー16(図1参照)の操作の結果生じる。シャー16は切断を実施し、これによって、理想的な一定のストリップ移動からの偏差がストリップ移送の領域にも生じる。シャー16は、切断中に、すなわちストリップ1を引き、この結果、本発明による解決方法がないと、図8aによれば、高い張力がストリップ移送の領域に生じ、これが液相の方向に広がる可能性があり、冒頭に述べた問題をもたらす。
本発明による解決方法を使用して、図8bによれば、ストリップ張力は、同一の障害の場合に、ほぼ一定に保持される。鋳造プロセスの障害を大幅に低減することができ、障害は、常に、図8aよりも明らかに小さい。
1 ストリップ
2 投入容器
3 凝固区間
4 第1の場所
5 第2の場所
6、7 所望の質量流量を保持するための、および張力調整のための手段
8 駆動体
8’ Sローラ集合体のローラ
8” Sローラ集合体のローラ
9 駆動体
10 移送区間
11 可動のローラ(ダンサーローラー)
12 駆動体
13 転向ローラ
14 後加工機械(矯正機械)
15 後加工機械(圧延機)
16 後加工機械(シャー)
17 後加工機械(リール)
18 搬送ベルト
F 搬送方向
N 法線

Claims (20)

  1. 金属製、特に鋼製のストリップ(1)を製造するための方法であって、
    液状金属が鋳造開口部(2)から凝固区間(3)に供給され、
    鋳造された金属が凝固区間(3)に沿って硬化する方法において、
    液状金属が、水平に延在する搬送要素の形態で形成された凝固区間(3)の第1の場所(4)に投入されることと、硬化した金属が、搬送方向(F)に離間した第2の場所(5)で搬送要素(3)を離れ、凝固区間(3)を離れるストリップの質量流量および/またはストリップ内の応力を所望の値に保持する手段(6、7)が、第2の場所(5)の後方の搬送方向(F)に設けられることを特徴とする方法。
  2. 第2の場所(5)におけるまたは第2の場所(5)の後方の手段(6、7)が、ストリップ(1)内の所定の応力を保持することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 第2の場所(5)におけるまたは第2の場所(5)の後方の手段(6、7)が、ストリップ(1)内で時間的にほぼ一定の応力を保持することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 凝固区間(3)において、ストリップ(1)内のほぼゼロの応力が保持されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 金属製、特に鋼製のストリップ(1)を製造するための装置であって、
    この装置が、液状金属を凝固区間(3)に供給することができる投入容器(2)を含み、
    鋳造された金属が、凝固区間(3)で、鋳造された金属が硬化する搬送方向(F)に移送される、
    特に請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置において、
    凝固区間(3)が、水平方向に延在する搬送要素として形成され、液状金属を凝固区間(3)の第1の場所(4)に投入することができ、硬化した金属が、搬送方向(F)に離間した第2の場所(5)で搬送要素(3)を離れることができ、
    第2の場所(5)におけるまたは第2の場所(5)の後方の搬送方向(F)に、凝固区間(3)を離れるストリップ(1)の所望の質量流量および/またはストリップ(1)内の所望の応力を保持するための手段(6、7)が存在することを特徴とする装置。
  6. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)が、第2の場所(5)の後方に隣接する移送区間(10)の後方の搬送方向(F)に配置される少なくとも1つの駆動体(8、9)を含むことを特徴とする、請求項5に記載の装置。
  7. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)が2つの駆動体(8、9)を含み、2つの駆動体(8、9)の間にループの形態のストリップ(1)を搬送することができることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  8. 両方の駆動体(8、9)の間に、両方の駆動体(8、9)の法線(N)の方向にストリップを偏向させるための可動のローラ(11)が配置されることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
  9. 駆動体(8)がSローラ集合体(8’、8”)の形態で形成されることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  10. Sローラ集合体(8’、8”)の1つのローラ(8”)が、水平方向に摺動可能に配置されることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  11. 少なくとも1つの駆動体(8、9)がロールスタンドの圧延ロールによって形成されることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  12. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)が、第2の場所(5)の後方に隣接する移送区間(10)の前方の搬送方向(F)に配置される少なくとも1つの駆動体(12)を含むことを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  13. 駆動体(12)が2つの協働するローラを含み、2つの協働するローラの間に、凝固区間(3)を離れるストリップ(1)が配置されることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
  14. 凝固区間(3)が搬送ベルト(18)として形成され、駆動体(12)が、凝固区間(3)を離れるストリップ(1)を搬送ベルト(18)の転向ローラ(13)の上に押圧するローラとして形成されることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
  15. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、少なくとも1つの後加工機械(14、15、16、17)が配置されることを特徴とする、請求項5〜14のいずれか一項に記載の装置。
  16. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、少なくとも1つの矯正機械(14)が配置されることを特徴とする、請求項15に記載の装置。
  17. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、少なくとも1つの圧延機(15)が配置されることを特徴とする、請求項15または16に記載の装置。
  18. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、少なくとも1つのシャー(16)が配置されることを特徴とする、請求項15、16または17に記載の装置。
  19. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、少なくとも1つのリール(17)が配置されることを特徴とする、請求項15〜18のいずれか一項に記載の装置。
  20. 所望の質量流量を保持するための手段(6、7)の後方に、ストリップ部分を積み重ねるための少なくとも1つの積み重ね設備が配置されることを特徴とする、請求項15〜18のいずれか一項に記載の装置。
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