WO2007057469A1 - Verfahren zum betrieb einer zweiwalzengiessmaschine zum vergiessen von metallschmelzen zu gegossenem band - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer zweiwalzengiessmaschine zum vergiessen von metallschmelzen zu gegossenem band Download PDF

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WO2007057469A1
WO2007057469A1 PCT/EP2006/068683 EP2006068683W WO2007057469A1 WO 2007057469 A1 WO2007057469 A1 WO 2007057469A1 EP 2006068683 W EP2006068683 W EP 2006068683W WO 2007057469 A1 WO2007057469 A1 WO 2007057469A1
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casting
side plates
gap
cast strip
cast
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PCT/EP2006/068683
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Inventor
André D'HONE
René LEENEN
Original Assignee
Thyssenkrupp Nirosta Gmbh
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/066—Side dams
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Zweiwalzeng tellmaschine for casting molten metal, in particular molten steel, to cast strip, the two casting rolls, which are driven in opposite directions about an axis of rotation and define between them a casting gap on the longitudinal sides, and with deliveries to the casting rolls Side plates which seal the casting gap on its narrow sides in the casting operation by bridging the casting gap with a refractory material on the end faces of the casting rolls, wherein the side plates are moved during the casting operation in the vertical direction, which is aligned parallel to the conveying direction, in which cast strip leaves the casting gap, wherein arise in the refractory material of the side plates with increasing operating time gap-like recesses.
  • the melting space at the end faces of the casting rolls is usually sealed with side plates which carry a ceramic insert forming the actual seal.
  • This ceramic is moved axially during the casting process in the direction of the casting rolls, on the one hand to compensate for the resulting by the abrasion of the casting rolls removal of the ceramic material and on the other the wear of the insert, due to abrasion by the in the casting gap forming band edge and chemical reaction is caused.
  • the width and depth of the grooves increase in the direction of the narrowest region of the casting gap, against which the metal shells solidified on the casting rolls are pressed against one another.
  • the gap-like recesses can work into the areas of the insert ceramic lying between the end faces of the casting rolls and their associated contact surfaces of the inserts.
  • the thus enlarged gap-like recesses then have a T-shaped cross-section.
  • T-slot-like recesses urgent melt can solidify at the end faces of the casting rolls.
  • the solidified pieces of melts in technical language also called "T-edges" are entrained by the casting rolls and can cause such significant disturbances of the casting operation or the casting result.
  • Refractory bearing side plates is sealed. To optimize the seal while the side plates are moved along an approximately vertical plane in the casting direction, wherein the displacement is superimposed on an oscillating vibration.
  • the aim of this measure is the avoidance of early solidifying, adhering to the side plates particle accumulations, so-called "crusts". These crusts can locally lead to accretions on the side plates, which already solidified in the existing in the casting gap in the areas adjacent to the casting rolls, but between them still liquid metal rich. Problems of this kind occur in particular in those two-roll casting plants, in which in particular the temperature and flow conditions in the side plate area are unfavorable. As the particles adhering to the side panels become loose, the tape will increase locally in the periphery.
  • the object of the invention to provide a method in which suppresses the emergence of the casting result and the casting disturbing grooves with increased safety and the life of the side plates and the security, with a stable Casting can be maintained, compared to the prior art is increased.
  • the side plates are adjusted with their insert from G fauxbeginn taking into account each cast length of the cast strip.
  • the inventive reference to the each cast, directly dependent on the respective casting speed strip length is taken into account in the adjustment of the side plates each produced strip thickness and thus the conditions prevailing in the casting gap conditions. In this way, irrespective of the thickness of the respective band is achieved that at the critical narrowest point of the insert even at long service Grooves at best to an extent that they represent no danger to the casting operation and also in terms of quality of the obtained tape are not critical.
  • the invention is based on the empirical assumption that at non-moving side plates due to the emergence of the grooves in the worst case, the point at which melt penetrates into the recess between insert and casting roll recess, at about 3/4 of Height of the bath level measured over the outlet of the casting gap and the width of the groove formed in each case corresponds to a maximum of half the strip thickness to a good approximation. Based on this assumption can then be estimated taking into account the progress of the formation of the grooves in the axial direction of the casting rolls in accordance with the invention, the Absenkrate by which the side plates must be lowered in the vertical direction to prevent the formation of grooves.
  • the movement carried out according to the invention starts immediately with the casting operation.
  • Due to continuous displacement of the side plate in the conveying direction of the cast strip, the cast molten metal has less time in the critical area for solidification, so that the abrasive wear caused by it is low.
  • the adjustment according to the invention leads to a significant extension of the service life of the side plates used in a two-roll casting machine.
  • the Anstellrate with which the side plates in addition to the invention in the conveying direction of the tape movement in the axial direction, ie along the rotational or longitudinal axes of the casting rolls, must be moved in a machine operated according to the invention to about one Can be reduced by a third of the setting rates set in conventional two-roll casting machines.
  • the thickness loss of the side plates occurring over the casting time is correspondingly low, so that a lifetime of the inserts of the side plates which is significantly longer than the prior art is achieved.
  • the respectively specifically selected rate of movement of the adjustment according to the invention can be adjusted within the abovementioned limits, taking into account the properties of the respectively processed molten metal and the remaining boundary conditions of the casting. For example, when casting high temperature steel grades and inserting lower hardness inserts, higher rates of movement can be set to compensate for the wear of the insert than is the case when less temperature resistant molten steel is cast using a harder insert. Also, for example, when required by high cooling capacity or a corresponding composition of the process gas used in each case to support the formation of the band shells rapid solidification of the metal and accordingly high band forming forces In order to avoid the formation of grooves, higher movement rates are set than under process conditions in which the respectively cast metal in the casting gap becomes less fast and correspondingly less wear of the inserts occurs.
  • the determination of the lowering rate should also take into account the time over which contact between the melt and the insert has taken place. For this purpose, it is therefore provided according to a preferred embodiment of the invention that the Absenkrate is increased with increasing contact time. In the formula context provided for determining the most favorable lowering rate, this dependence can then be incorporated as follows:
  • material-specific reference contact time t Cre f are designated.
  • the reference contact time t Cre f can thereby be determined by a casting test in which the respectively castable melt material is cast in combination with the insert ceramic to be used in each case with this melt material in the respective two-roll casting machine without the side plates provided with the ceramic inserts to be moved.
  • the reference contact time t Cre f is then the average time at which a corresponding Groov education has formed over the cast length.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the side plates are additionally moved in the axial direction of the casting rolls against their respectively associated end faces with a force superimposed, for example axial Bewegunsgsrate. at This combined adjustment of the side plates in the axial direction of the casting rolls and conveying direction of the cast strip is ensured at all times that the side plates bear with the force required for the sealing of the casting gap on the end faces of the casting rolls.
  • the movement of the side plates in the axial direction of the casting rolls is preferably carried out continuously parallel to their movement according to the invention in the conveying direction and depending, for example, on the high temperature properties of the refractory used for the insert of the side plates, the casting properties of the cast steel, the strip thickness, in the conveying direction of the cast strip effective lowering rate and / or the progress of the training of the insert.
  • Figure 1 is a Zweiwalzeng screenmaschine in a side view.
  • FIG. 2 shows the two-roll casting machine in a section along the section line A-A shown in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a side plate in frontal view.
  • the two-roll casting machine 1 comprises, in addition to a large number of other units not shown here, two casting rolls 2, 3 which are parallel to one another in their longitudinal direction are aligned and define a casting gap 4 on its longitudinal sides between them.
  • the casting rolls 2, 3 rotate in opposite directions about their horizontally oriented axes of rotation D 2, D 3, which coincide with their longitudinal axes, so that their circumferential surfaces, coming from above, dip into the casting gap 4.
  • the cast strip B formed in the casting gap 4 leaves the casting gap 4 at its lower narrow exit opening 4a in a vertically oriented direction F.
  • Both narrow sides of the G umanspalts 4 are sealed by a respective side plate 5, 6, which is formed by a support plate 5a and a supported by the support plate 5a, to the respective side plate 5,6 associated end faces of the casting rolls 2.3 fitting insert 5b is made of a ceramic refractory material.
  • the side plates 5, 6 are actuated by adjusting means 7 a, 7 b, 8 a, 8 b acting in horizontally along the axes of rotation D 2, D 3 of the casting rolls 2, 3, with the contact force required for a permanent seal and / or with a force superimposed, for example, axial movement rate, pressed against their respective associated end faces of the casting rolls 2.3.
  • the adjusting devices 7a, 7b, 8a, 8b act via an intermediate plate on the side plates 5, 6, on which the respective side plate 5.6 in a vertical, parallel to the conveying direction F of the cast strip B aligned direction Z is slidably mounted.
  • the intermediate plate carries in each case a pair of 9.10 of vertical, to the direction of action F parallel effective direction Z acting adjusting 9a, 9b, of which one adjustment 9a on the one casting roll 2 and the other adjusting device 9b on the other casting roll associated side of the side plates 5, 6 is arranged.
  • the molten steel is poured into the casting gap 4 with casting rolls 2, 3 rotating at a certain peripheral speed, so that a melt pool P forms over the outlet opening 4a, the bath level of which rises at a height hi the outlet opening 4a of the casting gap 4 is located.
  • the melt impinging on the circumferential surface of the casting rolls 2, 3 solidifies there, so that in each case a band shell forms on the casting rolls 2, 3.
  • These band shells are taken from the casting rolls 2.3 in the direction of the outlet opening 4a of the casting gap 4 until they are in the so-called Nip-point NP meet and there are pressed together to the cast strip B to be produced.
  • the side plates 5, 6 are continuously lowered by their respectively associated adjusting 9.10 in the vertical direction of action Z parallel to the conveying direction F of the cast strip B with a certain Absenkrate.
  • the height and thus the extent of the grooves G1, G2 is minimized, which is between the circumferential surfaces of the casting rolls 2, 3 and the side faces 5 c, 5 d of the inserts 5 adjoining them , 6 due to the abrasive, unavoidable by the contact of the respective insert 5.6 with the solidifying in the casting gap 4 molten steel melt.
  • a strip B with a strip thickness s of 3 mm is to be cast from a molten steel, the result is a height hi of the melt pool bath level above the outlet opening 4a of the pouring gap 4 of 400 mm, a height difference h G of the respectively considered groove G1, G2 to the nip point NP of the casting gap 4 of 300 mm, a circumferential radius r G w of the casting rolls 2, 3 of 750 mm, an axial groove formation rate a G of 1.5 mm / km, an axial feed rate a v of 1.0 mm / km, a critical groove depth k G of 1.0 mm and an exponent n of 0.5 empirically determined from the so-called root-T-law, using the formulaic relationships given above
  • the vertical lowering rate increases to 1.29 mm / km cast strip, in accordance with the above formula .
  • the necessary vertical lowering rate for groove avoidance is thus to be increased.
  • the respective contact time t c between melt and insert can be taken into account when calculating the vertical settling rate v s according to the following proviso:
  • the reference contact time t Cre f is determined empirically for each of the steel materials to be cast and for each casting machine. Basically, it is true that ever smaller is the contact time t c between ceramic insert and melt, the lower is the respectively required movement rate of the ceramic.
  • the groove formation rates a G and axial feed rates a v determined for a SiO 2 ceramic having an Si content of more than 50% and a Mn-containing melt are set for different contact times t c and Mn contents% Mn indicated

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Zweiwalzengiessmaschine zum Vergiessen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B), die zwei Giesswalzen (2,3), welche um jeweils eine Drehachse (D2,D3) gegenlaeufig rotierend angetrieben werden und zwischen sich einen Giessspalt (4) an dessen Laengsseiten begrenzen, und mit an die Giesswalzen (2,3) zustellbare Seitenplatten (5,6), die im Giessbetrieb den Giessspalt (4) an dessen Schmalseiten abdichten, indem sie mit einem Feuerfestmaterial den Giessspalt (4) ueberbrueckend an den Stirnseiten der Giesswalzen (2,3) anliegen, wobei die Seitenplatten (5,6) waehrend des Giessbetriebs in einer Richtung (Z) bewegt werden, die parallel zu der Foerderrichtung (F) ausgerichtet ist, in der das gegossene Band (B) den Giessspalt (4) verlaesst. Bei einem solchen Verfahren kann mit erhoehter Sicherheit die Entstehung von das Giessergebnis und den Giessbetrieb stoerenden Grooves dadurch unterdrueckt und die Lebensdauer der Seitenplatten gegenueber dem Stand der Technik dadurch erhoeht werden, dass die Bewegung der Seitenplatten (5,6) erfindungsgemaess in der parallel zur Foerderrichtung (F) des gegossenen Bandes (B) gerichteten Richtung (Z) von Beginn des Giessvorgangs an kontinuierlich in Abhaengigkeit von der Giessgeschwindigkeit durchgefuehrt wird, mit der das gegossene Band (B) den Giessspalt (4) verlaesst.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Zweiwalzengießmaschine zum Vergießen von Metallschmelzen zu gegossenem Band
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Zweiwalzengießmaschine zum Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band, die zwei Gießwalzen, welche um jeweils eine Drehachse gegenläufig rotierend angetrieben werden und zwischen sich einen Gießspalt an dessen Längsseiten begrenzen, und mit an die Gießwalzen zustellbaren Seitenplatten, die im Gießbetrieb den Gießspalt an dessen Schmalseiten abdichten, indem sie mit einem Feuerfestmaterial den Gießspalt überbrückend an den Stirnseiten der Gießwalzen anliegen, wobei die Seitenplatten während des Gießbetriebs in vertikaler Richtung bewegt werden, die parallel zu der Förderrichtung ausgerichtet ist, in der das gegossene Band den Gießspalt verlässt, wobei in dem Feuerfestmaterial der Seitenplatten mit zunehmender Betriebsdauer spaltartige Ausnehmungen entstehen .
Beim Bandgießen nach dem Zweirollenverfahren wird der Schmelzenraum an den Stirnseiten der Gießrollen üblicherweise mit Seitenplatten abgedichtet, die ein die eigentliche Abdichtung bildendes keramisches Insert tragen. Diese Keramik wird während des Gießprozesses axial in Richtung der Gießwalzen verfahren, um zum einen den durch den Abrieb der Gießwalzen entstehenden Abtrag des Keramikmaterials und zum anderen den Verschleiß des Inserts auszugleichen, der infolge von Abrasion durch die im Gießspalt sich bildende Bandkante und chemische Reaktion hervorgerufen wird.
In der Praxis zeigt sich, dass gerade der durch die Bandkanten an den Inserts der Seitenplatten hervorgerufene Verschleiß einen entscheidenden Einfluss auf deren Lebensdauer und damit die gesamte Wirtschaftlichkeit einer Bandgießanlage der in Rede stehenden Art hat. Wird dem durch die Bandkanten hervorgerufenen Verschleiß nicht rechtzeitig entgegengewirkt, entstehen in den Inserts mit zunehmender Betriebsdauer spaltartige Ausnehmungen, so genannte "Grooves", die von der dem Gießspalt zugeordneten Oberfläche des jeweiligen Inserts ausgehen und sich entlang des Kontaktbereichs erstrecken, an dem der Umfang der Gießwalzen an den Umfangsflachen des Inserts anliegt. Entsprechend der in Richtung des Austritts des Gießspalts zunehmenden Festigkeit der vergossenen Schmelze nimmt dabei die Weite und Tiefe der Grooves in Richtung des engsten Bereichs des Gießspalts zu, an dem die auf den Gießwalzen erstarrten Metallschalen gegeneinander gepresst werden. Infolge von Extrusionseffekten können sich dabei die spaltartigen Ausnehmungen bis in die zwischen den Stirnflächen der Gießwalzen und den ihnen zugeordneten Anlageflächen der Inserts liegenden Bereiche der Insert-Keramik hinein arbeiten. Die derart vergrößerten spaltartigen Ausnehmungen weisen dann einen T-förmigen Querschnitt auf. In die T- spaltartigen Ausnehmungen dringende Schmelze kann an den Stirnflächen der Gießwalzen erstarren. Die erstarrten Schmelzenstücke, in der Fachsprache auch "T-Kanten" genannt, werden von den Gießwalzen mitgerissen und können so erhebliche Störungen des Gießbetriebs bzw. des Gießergebnisses verursachen.
Wenn sich derartige Ausnehmungen am Insert bilden, kann schmelzflussiges Metall in diese Grooves eindringen und dort erstarren. Am aus dem Gießspalt austretenden Band äußern sich derartige Erstarrungen darin, dass die Kante des Bandes im Querschnitt betrachtet eine "T-Form" aufweist, bei der an den Kanten im Bereich des Übergangs der Schmalseiten zu den Längsseiten des Bandquerschnitts dünne Stege von erstarrtem Metal angeformt sind, welche zu erheblichen Problemen im Gießbetrieb fuhren können und einen entscheidenden negativen Einfluss auf die Qualität des erhaltenen gegossenen Bandes haben. So wird im Gießspalt das zwischen das Insert und die jeweilige Gießwalze gelangende Metall wesentlich starker abgekühlt als das Metallvolumen, das sich mittig vor dem Insert befindet. Wahrend das zwischen die jeweilige Gießwalze und Insert gelangte, erstarrte Metall nach dem Austritt aus dem Gießspalt infolge Bandschrumpfung über die Breite mitgenommen wird, sackt der mittlere Teil des Bandes nach Austritt aus dem Gießspalt infolgedes
Schwerkrafteinflusses ab. Infolge dessen entstehen im noch nicht verfestigten Bandmaterial Spannungen, welche die Gefahr der Bildung von Längsrissen im fertigen gegossenen Band mit sich bringen. Im Extremfall können die dadurch abgetrennten, mit den Gießwalzen umlaufenden T-Kanten einen Gießabbruch nach sich ziehen.
Aus der WO 2004/000487 ist bekannt, dass der Entstehung von Grooves dadurch entgegengewirkt werden kann, dass die Seitenplatten mit ihren Inserts nach Erreichen eines stationären Gießprozesses in einem ersten Zeitintervall in Achsrichtung der Gießwalzen gegen die Stirnseiten der Gießwalzen bewegt und anschließend in einem zweiten Zeitintervall in einer Richtung bewegt werden, die parallel zu der Förderrichtung ist, mit der das gegossene Band den Gießspalt verlässt. Dabei kann das erste Zeitintervall der axialen Bewegung das zweite Zeitintervall der parallel zur Förderrichtung des Bandes erfolgenden Bewegung mindestens zeitweise überlappen. Allerdings soll das erste Zeitintervall jeweils einsetzen, bevor das zweite beginnt, um so ein einwandfreies Einschleifen der Inserts der Seitenplatten sicherzustellen. Der Vorschub, mit dem die Seitenplatten mit ihren Inserts in Förderrichtung des gegossenen Bandes bewegt werden, liegt dabei im Bereich von 50 mm pro Stunde, bevorzugt im Bereich von 1 mm bis 30 mm pro Stunde Gießzeit.
Praktische Versuche haben ergeben, dass sich mit der aus der WO 2004/000487 bekannten Vorgehensweise zwar die Gefahr der Entstehung von Grooves und der damit einhergehenden Probleme mindern lassen. Es zeigte sich jedoch, dass diese Minderung noch nicht ausreichte, um unter den sich in der Praxis stellenden Bedingungen mit einer für den Dauerbetrieb ausreichenden Sicherheit die Entstehung von in größerem Umfang auftretenden Grooves zu vermeiden.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der DE 100 56 916 Al ein weiteres Verfahren zum Gießen eines Metallbands auf einer Zweirollen- Gießmaschine bekannt, deren zwischen den beiden Gießrollen gebildeter Gießspalt an seinen kurzen Seiten ebenfalls durch ein Insert aus
Feuerfestmaterial tragende Seitenplatten abgedichtet ist. Zur Optimierung der Abdichtung werden dabei die Seitenplatten entlang einer etwa vertikalen Ebene in Gießrichtung verschoben, wobei der Verschiebung eine oszillierende Schwingung überlagert wird. Ziel dieser Maßnahme ist die Vermeidung von frühzeitig erstarrenden, an den Seitenplatten anhaftenden Partikelanhäufungen, so genannten "Crusts". Diese Crusts können lokal begrenzt zu Anwachsungen an den Seitenplatten führen, die in das im Gießspalt vorhandene, in den an den Gießrollen anliegenden Bereichen bereits verfestigte, dazwischen jedoch noch flüssige Metall reichen. Probleme dieser Art treten insbesondere bei solchen Zweirollen-Gießanlagen auf, bei denen insbesondere die Temperatur- und Strömungsverhältnisse im Seitenplattenbereich ungünstig sind. Wenn sich die an den Seitenplatten haftenden Partikel lösen, kommt es zu einem lokalen Dickenanstieg des Bandes im Randbereich. Infolge der beim Bandgießen nach dem Zweirollen-Verfahren in diesem Zustand noch möglichen massiven Breitung des Bandes kann es dadurch zu einem extremen Druckanstieg auf die seitlich begrenzenden Inserts der Seitenplatten kommen, welcher einen Bruch ebensolcher, insbesondere im unteren Bereich, provoziert. Solche und auch durch andere Effekte verursachte Brüche der unteren Insertabschnitte führen in der Regel dazu, dass die durch den Bruch neu erzeugte, nach oben verlagerte Insertunterkante unter dem prozessbedingten Bandschalenberührungspunkt, dem sogenannten "Kissing- Point", liegt. Eine entsprechend unzureichende Positionierung der Insertunterkante kann weiterhin durch ungünstige Prozessparameter hervorgerufen werden, welche eine Verlagerung des Kissing-Points unter die Insertunterkante auslösen. Diese Zusammenhänge resultieren in einer unerwünschten, so genannten
"Tropfkantenausbildung" , an denen das noch flüssige Material infolge Bandbreitungskraft aus den Gießspalt herausgedrückt oder im Extremfall direkt herausläuft.
In der Praxis wird dieser Gefahr dadurch begegnet, dass bei entsprechend unzureichender Positionierung der Unterkante die Seitenplatten kurzzeitig abgesenkt werden. Das Problem der Entstehung von spaltartigen Ausnehmungen, das insbesondere bei hochentwickelten und besonders leistungsfähigen Zweirollen-Gießmaschinen auftritt, wird in der DE 100 56 916 Al nicht behandelt.
Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand daher die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem mit erhöhter Sicherheit die Entstehung von das Gießergebnis und den Gießbetrieb störenden Grooves unterdrückt und die Lebensdauer der Seitenplatten bzw. die Sicherheit, mit der ein stabiler Gießbetrieb aufrechterhalten werden kann, gegenüber dem Stand der Technik erhöht ist.
Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung werden die Seitenplatten mit ihrem Insert von Gießbeginn an unter Berücksichtigung der jeweils vergossenen Länge des gegossenen Bandes verstellt. Durch die erfindungsgemäße Bezugnahme auf die jeweils gegossene, unmittelbar von der jeweiligen Gießgeschwindigkeit abhängige Bandlänge findet bei der Verstellung der Seitenplatten die jeweils erzeugte Banddicke und damit die im Gießspalt tatsächlich herrschenden Bedingungen Berücksichtigung. Auf diese Weise wird unabhängig von der Dicke des jeweiligen Bandes erreicht, dass sich gerade an der kritischen engsten Stelle des Inserts auch bei langer Betriebsdauer Grooves allenfalls in einem Maße bilden, dass diese keine Gefahr für den Gießbetrieb darstellen und auch hinsichtlich der Qualität des erhaltenen Bandes unkritisch sind.
In diesem Zusammenhang geht die Erfindung von der auf Erfahrungswerten basierenden Annahme aus, dass bei nicht bewegten Seitenplatten infolge des Entstehens der Grooves im ungünstigen Fall der Punkt, an dem Schmelze in die sich zwischen Insert und Gießwalze bildende Ausnehmung eindringt, bei ungefähr 3/4 der über dem Austritt des Gießspalts gemessenen Höhe des Badspiegels liegt und die Breite des jeweils gebildeten Grooves in guter Näherung maximal der halben Banddicke entspricht. Ausgehend von dieser Annahme lässt sich dann unter Berücksichtigung des Fortschreitens der Ausbildung der Grooves in axialer Richtung der Gießwalzen in erfindungsgemäßer Weise die Absenkrate abschätzen, um die die Seitenplatten in vertikaler Richtung abgesenkt werden müssen, um die Entstehung von Grooves zu vermeiden.
Von entscheidender Bedeutung ist hierbei, dass die Bewegung der Seitenplatten gemäß der Erfindung kontinuierlich abläuft und ein Verfahren der Inserts mit erhöhter Bewegungsrate infolge ungünstiger Prozeßparameter bzw. einem Bruch der Insertunterkanten nur entlang der Gießrichtung erfolgt. Nur so wird sichergestellt, dass im Bereich der kritischen Abschnitte des Gießspalts, in denen sich die bereits erstarrten Bandkanten entlang des Inserts bewegen, immer soviel unverschlissenes Insertmaterial nachgeführt wird, dass keine tiefen Ausnehmungen im Kontaktbereich zwischen Insert und Gießwalzenumfang entstehen .
Besonders wichtig für den Erfolg der Erfindung ist es darüber hinaus, dass die erfindungsgemäß ausgeführte Bewegung unmittelbar mit dem Gießbetrieb einsetzt. Auf diese Weise wird der Bereich, in dem es zum Eindringen von schmelzflüssigem Metall zwischen dem Insert und der Gießwalze kommen könnte, von vornherein in Förderrichtung des Bandes, also bei vertikaler Ausrichtung der Förderrichtung nach unten, verlagert. Durch laufende Verlagerung der Seitenplatte in Förderrichtung des gegossenen Bandes hat die vergossene Metallschmelze im kritischen Bereich weniger Zeit zur Erstarrung, so dass der von ihr verursachte abrasive Verschleiß gering ist.
Die erfindungsgemäße Verstellung führt zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer der in einer Zweiwalzengießmaschine eingesetzten Seitenplatten. So hat sich gezeigt, dass die Anstellrate, mit der die Seitenplatten zusätzlich zu der erfindungsgemäß in Förderrichtung des Bandes erfolgenden Bewegung in axialer Richtung, also längs der Dreh- bzw. Längsachsen der Gießwalzen, bewegt werden muss, bei einer erfindungsgemäß betriebenen Maschine auf etwa ein Drittel der bei konventionellen Zweiwalzengießmaschinen eingestellten Anstellraten reduziert werden kann. Der über die Gießzeit eintretende Dickenverlust der Seitenplatten ist dementsprechend gering, so dass eine gegenüber dem Stand der Technik insgesamt deutlich verlängerte Lebensdauer der Inserts der Seitenplatten erzielt wird.
Praktische Versuche haben ergeben, dass sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise und heute üblichen Gießgeschwindigkeiten von 10 - 150 m/min gute Gießergebnisse erzielen lassen, wenn die Seitenplatten mit einer Bewegungsrate von mindestens 0,1 mm pro km gegossenem Band bis höchstens 50 mm pro km gegossenem Band, vorzugsweise 0,5 - 1,5 mm/km gegossenem Band, in Förderrichtung des gegossenen Bandes bewegt werden.
Die jeweils konkret gewählte Bewegungsrate der erfindungsgemäßen Verstellung lässt sich dabei innerhalb der voranstehend genannten Grenzen unter Berücksichtigung der Eigenschaften der jeweils verarbeiteten Metallschmelze und die übrigen Randbedingungen des Vergießens einstellen. Werden beispielsweise hochtemperaturfeste Stahlgüten vergossen und Inserts mit geringerer Härte eingesetzt, so können dabei zur Kompensation des Verschleißes des Inserts höhere Bewegungsraten eingestellt werden als dies der Fall ist, wenn weniger temperaturfeste Stahlschmelzen unter Verwendung härterer Inserts vergossen werden. Auch werden beispielsweise dann, wenn durch hohe Kühlleistung oder eine entsprechende Zusammensetzung des jeweils zur Unterstützung der Entstehung der Bandschalen eingesetzten Prozessgases eine schnelle Erstarrung des Metalls und dementsprechend hohe Bandformungskräfte erforderlich sind, zur Vermeidung der Bildung von Grooves höhere Bewegungsraten eingestellt werden als bei Prozessbedingungen, bei denen das jeweils vergossene Metall im Gießspalt weniger schnell fest wird und dementsprechend geringerer Verschleiß der Inserts eintritt .
Werden trotz erfindungsgemaßer Vorgehensweise Tropfkanten an dem gegossenen Band festgestellt, kann auf dieses Ereignis dadurch reagiert werden, dass das Insert solange mit einer erhöhten Bewegungsrate in Gießrichtung verfahren wird, bis das aus dem Gießspalt austretende Band wieder ordnungsgemäß geformte Kanten besitzt. Die Begrenzung der Bewegungsrate auf maximal 50 mm pro km gegossenem Band dient in diesem Zusammenhang unter Berücksichtigung der heute geforderten Gießwalzenoberflachenrauheit und der heute verfugbaren und üblichen Insertharten dazu, die Vertikal- und Horizontalkrafte soweit zu begrenzen, dass kein Insertbruch infolge einer zu großen Belastung eintritt .
Auch bei einer Änderung der Prozessparameter kann es sinnvoll sein, die Rate, mit der die Seitenplatten in erfindungsgemaßer Weise bewegt werden, zu erhohen, um der Bildung von Tropfkanten vorzubeugen. Wird beispielsweise die Dicke des zu erzeugenden Bandes verändert oder die Erstarrungsgeschwindigkeit der Schmelze durch eine erhöhte Kuhlleistung oder Einsatz eines speziell zusammengesetzten Prozessgases erhöht, so kann es beispielsweise zweckmäßig sein, die Bewegungsrate der erfindungsgemaßen Bewegung der Seitenplatten zu erhohen, um den mit diesen Änderungen einhergehenden Änderungen der Verschleißbedingungen Rechnung zu tragen. Abhängig davon, wie stark der Werkstoff des Inserts der Seitenplatten von der mit ihm in Kontakt kommenden Schmelze angegriffen wird, sollte bei der Bestimmung der Absenkrate auch die Zeit, über die Kontakt zwischen der Schmelze und dem Insert bestanden hat, berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck ist daher gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Absenkrate mit zunehmender Kontaktzeit erhöht wird. In den zur Bestimmung der jeweils günstigsten Absenkrate vorgesehenen Formelzusammenhang kann diese Abhängigkeit dann wie folgt einfließen:
_ (aG - av) ■ Ahs ■ tc
K ■ tcref
wobei mit tc die jeweils aktuelle und mit tCref eine empirisch für jede Gießmaschine zu ermittelnde, werkstoffspezifische Referenzkontaktzeit tCref bezeichnet sind. Die Referenzkontaktzeit tCref lässt sich dabei durch einen Gießversuch ermitteln, bei dem das jeweils zu vergießende Schmelzenmaterial in Kombination mit der jeweils mit diesem Schmelzenmaterial einzusetzenden Insertkeramik in der jeweiligen Zweirollen-Gießmaschine vergossen wird, ohne dass dabei die mit den Keramik-Inserts versehenen Seitenplatten bewegt werden. Die Referenzkontaktzeit tCref ist dann die durchschnittliche Zeit, bei der eine entsprechende Grooveausbildung über die gegossene Länge entstanden ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten zusätzlich in Achsrichtung der Gießwalzen gegen deren ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten mit einer kraftüberlagerten, beispielsweise axialen Bewegunsgsrate bewegt werden. Bei dieser kombinierten Verstellung der Seitenplatten in Achsrichtung der Gießwalzen und Förderrichtung des gegossenen Bandes ist zu jeder Zeit sichergestellt, dass die Seitenplatten mit der für die Abdichtung des Gießspalts erforderlichen Kraft an den Stirnseiten der Gießwalzen anliegen. Die Bewegung der Seitenplatten in Achsrichtung der Gießwalzen erfolgt bevorzugt jeweils kontinuierlich parallel zu ihrer erfindungsgemäßen Bewegung in Förderrichtung und in Abhängigkeit beispielsweise von den Hochtemperatureigenschaften des für die Inserts der Seitenplatten verwendeten Feuerfestwerkstoffs, der Gießeigenschaften des vergossenen Stahls, der Banddicke, der in Förderrichtung des gegossenen Bands wirksamen Absenkrate und/oder des Fortschritts der Ausbildung des Inserts .
Nachfolgend wird Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Zweiwalzengießmaschine in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 2 die Zweiwalzengießmaschine in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A;
Fig. 3 eine Seitenplatte in frontaler Ansicht.
Die Zweiwalzengießmaschine 1 umfasst neben einer Vielzahl weiterer hier nicht dargestellter Aggregate zwei Gießwalzen 2,3, die in ihrer Längsrichtung achsparallel zueinander ausgerichtet sind und zwischen sich einen Gießspalt 4 an dessen Längsseiten begrenzen. Die Gießwalzen 2,3 rotieren gegenläufig derart um ihre mit ihren Langsachsen zusammenfallenden, horizontal ausgerichteten Drehachsen D2,D3, dass ihre Umfangsflachen von oben kommend in den Gießspalt 4 eintauchen. Das im Gießspalt 4 gebildete gegossene Band B verlasst den Gießspalt 4 an dessen unterer schmaler Austrittsoffnung 4a in einer vertikal ausgerichteten Forderrichtung F.
Beide Schmalseiten des Gießspalts 4 sind durch jeweils eine Seitenplatte 5, 6 abgedichtet, die durch eine Tragplatte 5a und ein von der Tragplatte 5a getragenes, an den der jeweiligen Seitenplatte 5,6 zugeordneten Stirnseiten der Gießwalzen 2,3 anliegendes Insert 5b gebildet ist, das aus einem keramischen Feuerfestmaterial hergestellt ist. Die um ein bestimmtes Übermaß breiter als die jeweilige Schmalseite des Gießspalts 4 ausgebildeten Inserts 5b der Seitenplatten 5,6 weisen entsprechend der Form der Schmalseiten des Gießspalts 4 jeweils eine dreieckige Grundform auf, in deren einander gegenüberliegenden, den Umfangsflachen der Gießwalzen 2 bzw. 3 zugeordneten Seiten 5c, 5d beim Einfahren der Seitenplatten 5,6 in an sich bekannter Weise durch einen gezielten abrasiven Verschleiß mittels der Gießwalzen 2,3 jeweils bogenförmige Ausnehmungen eingeformt sind, deren Radius dem Umfangsradius rGw der Gießwalzen 2,3 angepasst ist. Auf diese Weise liegen im für den Gießbetrieb vorbereiteten Zustand die Inserts 5b der Seitenplatten 5, 6 sowohl an den Stirnseiten als auch an den Umfangsflachen der Gießwalzen 2, 3 dicht an . In Achsrichtung der Gießwalzen 2,3 werden die Seitenplatten 5,6 durch in horizontal längs der Drehachsen D2,D3 der Gießwalzen 2,3 ausgerichteter Wirkrichtung Y wirkende Verstelleinrichtungen 7a, 7b, 8a, 8b mit der für eine dauerhafte Abdichtung erforderlichen Anpresskraft und/oder mit einer kraftüberlagerten, beispielsweise axialen Bewegungsrate, gegen die ihnen jeweils zugeordneten Stirnflächen der Gießwalzen 2,3 gedrückt. Die Verstelleinrichtungen 7a, 7b, 8a, 8b wirken dabei über eine Zwischenplatte auf die Seitenplatten 5, 6, auf der die jeweilige Seitenplatte 5,6 in vertikaler, parallel zur Förderrichtung F des gegossenen Bandes B ausgerichteter Richtung Z verschiebbar gelagert ist. Zusätzlich trägt die Zwischenplatte jeweils ein Paar 9,10 von in vertikaler, zur Förderrichtung F paralleler Wirkrichtung Z wirkenden Verstelleinrichtungen 9a, 9b, von denen jeweils die eine Verstelleinrichtung 9a auf der der einen Gießwalze 2 und die andere Verstelleinrichtung 9b auf der der anderen Gießwalze 3 zugeordneten Seite der Seitenplatten 5, 6 angeordnet ist.
Zum Herstellen des beispielsweise aus einer Stahlschmelze gegossenen Bandes B wird die Stahlschmelze bei gegeneinander mit einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit rotierenden Gießwalzen 2,3 in den Gießspalt 4 gegossen, so dass sich über dessen Austrittsöffnung 4a ein Schmelzenpool P bildet, dessen Badspiegel sich in einer Höhe hi über der Austrittsöffnung 4a des Gießspalts 4 befindet. Die auf die Umfangsflache der Gießwalzen 2,3 treffende Schmelze erstarrt dort, so dass sich auf den Gießwalzen 2,3 jeweils eine Bandschale bildet. Diese Bandschalen werden von den Gießwalzen 2,3 in Richtung der Austrittsöffnung 4a des Gießspalts 4 mitgenommen werden, bis sie im so genannten Nip-Point NP aufeinander treffen und dort gemeinsam zu dem zu erzeugenden gegossenen Band B zusammengepresst werden.
Mit Beginn des Gießbetriebs werden die Seitenplatten 5, 6 durch die ihnen jeweils zugeordneten Verstelleinrichtungen 9,10 in vertikaler Wirkrichtung Z parallel zur Förderrichtung F des gegossenen Bandes B mit einer bestimmten Absenkrate kontinuierlich abgesenkt. Auf diese Weise wird durch beständiges Nachführen von Insertmaterial fortlaufend die Höhe und damit die Ausdehnung der Ausnehmungen ("Grooves") G1,G2 minimiert, die sich zwischen den Umfangsflachen der Gießwalzen 2,3 und der an ihnen anliegenden Seitenflächen 5c, 5d der Inserts 5,6 infolge des abrasiven, durch den Kontakt des jeweiligen Inserts 5,6 mit der im Gießspalt 4 erstarrenden Stahlschmelze unvermeidbar bilden .
Soll aus einer Stahlschmelze ein Band B mit einer Banddicke s von 3 mm gegossen werden, so ergibt sich bei einer Höhe hi des Schmelzenpool-Badspiegels über der Austrittsöffnung 4a des Gießspalts 4 von 400 mm, einer Höhendifferenz hG des jeweils betrachteten Grooves G1,G2 zum Nip-Point NP des Gießspalts 4 von 300 mm, einem Umfangsradius rGw der Gießwalzen 2,3 von 750 mm, einer axialen Groove- Ausbildungsrate aG von 1,5 mm/km, einer axialen Vorschubrate av von 1,0 mm/km, einer kritischen Groove- Tiefe kG von 1,0 mm sowie einem aus dem so genannten Wurzel-T-Gesetzes empirisch ermittelten Exponent n von 0,5 unter Anwendung der oben angegebenen formelmäßigen Zusammenhänge
G
Figure imgf000017_0001
' Δh = h„ - J f (sG + VrGW2 - hL2 I - rG, * -1
und
(aR - a. Δh v„ =
K
für die Absenkung der Seitenplatten 5, 6 in Wirkrichtung Z eine Absenkrate von 0,86 mm pro km gegossenes Band.
Soll die axiale Vorschubrate av zur Verlängerung der Standzeit des jeweiligen Inserts 5,6 beispielsweise auf 0,75 mm/km gegossenem Band herabgesetzt werden, so erhöht sich gemäß dem voranstehend formelmäßig angegebenen Zusammenhang die vertikale Absenkrate auf 1,29 mm/km gegossenem Band. Mit abnehmender axialer Vorschubrate ist die notwendige vertikale Absenkrate zur Groovevermeidung somit zu vergrößern.
Soll auch der Einfluss der chemischen Zersetzung des Inserts, zu der es infolge des Kontakts zwischen Insert und Schmelze kommt, ausgeglichen werden, kann bei der Berechnung der vertikalen Absenkrate vs die jeweilige Kontaktzeit tc zwischen Schmelze und Insert nach folgender Maßgabe berücksichtigt werden:
_ (aG - av) ■ Ahs ■ tc
K ■ tcref
Die Referenzkontaktzeit tCref wird für jeden der zu vergießenden Stahlwerkstoffe und für jede Gießmaschine empirisch ermittelt. Grundsätzlich gilt dabei, dass je geringer die Kontaktzeit tc zwischen Keramikinsert und Schmelze ist, desto geringer ist auch die jeweils erforderliche Bewegungsrate der Keramik.
Als typisches Beispiel für diese Abhängigkeit sind in der nachstehenden Tabelle die für ein aus einer Siθ2-Keramik mit einem Si-Anteil von mehr als 50 % und eine Mn-haltige Schmelze ermittelten bzw. eingestellten Groove- Ausbildungsraten aG und axialen Vorschubraten av für verschiedene Kontaktzeiten tc und Mn-Gehalte %Mn angegeben
%Mn [% 0,3 1,2 0, 3 1, 2 tc [S] 0,5 0,5 0, 4 0, 4 aG [mm/km gegossenes Band] 1,5 3, 0 1, 2 2, 4 aV [mm/km gegossenes Band] 1,0 2,5 0, 7 1, 9
BEZUGSZEICHEN
1 Zweiwalzengießmaschine
2, 3 Gießwalzen
4 Gießspalt
4a Austrittsöffnung des Gießspalts 4
5 Seitenplatte
5a Tragplatte der Seitenplatten 5
5b Insert der Seitenplatten 5
5c , 5d den Umfangsflachen der Gießwalzen 2,3 zugeordnete Seiten des Inserts 5b
6 Seitenplatte
7a , 7b, 8a 3b in Wirkrichtung Y wirkende Verstelleinrichtungen
9 Paar von Verstelleinrichtungen 9a, 9b
9a ,9b in Wirkrichtung Z wirkende Verstelleinrichtungen
10 Paar von Verstelleinrichtungen 9a, 9b
B gegossenes Band
D2 ,D3 Drehachsen der Gießwalzen 2,3
F Förderrichtung des gegossenen Bands
Gl ,G2 Ausnehmungen ("Grooves") hi Höhe des Schmelzenpool-Badspiegels über der
Austrittsöffnung 4a des Gießspalts 4 hG Höhendifferenz des jeweils betrachteten Grooves
G1,G2 zum Nip-Point NP des Gießspalts 4 NP Nip-Point
P Schmelzenpool rGw Umfangsradius der Gießwalzen 2,3 s Dicke des Bands B
Y horizontal ausgerichtete Wirkrichtung
Z vertikal ausgerichtete Wirkrichtung

Claims

17. November 2006P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Betrieb einer Zweiwalzengießmaschine zum Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, zu gegossenem Band (B) , die zwei Gießwalzen (2,3), welche um jeweils eine Drehachse (D2,D3) gegenläufig rotierend angetrieben werden und zwischen sich einen Gießspalt (4) an dessen Längsseiten begrenzen, und mit an die Gießwalzen (2,3) zustellbaren Seitenplatten (5, 6) , die im Gießbetrieb den Gießspalt (4) an dessen Schmalseiten abdichten, indem sie mit einem Feuerfestmaterial den Gießspalt (4) überbrückend an den Stirnseiten der Gießwalzen (2,3) anliegen, wobei die Seitenplatten (5, 6) während des Gießbetriebs in vertikaler Richtung (Z) bewegt werden, die parallel zu der Förderrichtung (F) ausgerichtet ist, in der das gegossene Band (B) den Gießspalt (4) verlässt, wobei im Feuerfestmaterial der Seitenplatten mit zunehmender Betriebsdauer spaltartige Ausnehmungen (G1,G2) entstehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Absenkrate vs, um die die Seitenplatten (5, 6) in vertikaler Richtung (Y) in Abhängigkeit von der jeweils gegossenen Länge des gegossenen Bands (B) abgesenkt werden, nach folgender Maßgabe eingestellt wird: (aG - av) • Δh k„
vs: Absenkrate in mm pro km gegossenem Band (B), aG: Rate, mit der sich die spaltartigen
Ausnehmungen (G1,G2) in axialer Richtung ausbilden, in mm pro km gegossenes Band (B) , av: Vorschubrate einer optional ausgeführten
Bewegung der Seitenplatten (5, 6) in axialer Richtung (Y) in mm pro km gegossenem Band (B) , kG: kritische Tiefe der spaltartigen Ausnehmung (G1,G2) in mm,
Δhs:Betrag, um den die Seitenplatten (5,6) während des Gießbetriebs zur Vermeidung der mit der Entstehung einer spaltartigen Ausnehmung (G1,G2) einhergehenden Folgen pro laufendem Kilometer gegossenem Band (B) in vertikaler Richtung mindestens verstellt werden, errechnet nach folgendem Formelzusammenhang (in mm) :
Figure imgf000022_0001
(hx - hG )n ■ s mit sG : sr = — hχ n ■ 2 hi : Höhe des Badspiegels; hG: Höhendifferenz der jeweils betrachteten spaltartigen Ausbildung zu der Stelle (NP) des Gießspalts (4), in der sich die auf den Gießwalzen (2,3) erstarrten Bandschalen treffen; n: 0,5 - 0,65; rGw: Umfangsradius der Gießwalzen (2,3); s: Dicke des gegossenen Bands (B) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Seitenplatten (5,6) um 0,1 mm bis 50 mm pro Kilometer gegossenem Band (B) in vertikaler Richtung (Z) bewegt werden .
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Seitenplatten (5,6) um 0,5 mm bis 1,5 mm pro Kilometer gegossenem Band (B) in vertikaler Richtung bewegt werden .
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Seitenplatten (5, 6) zusätzlich in Achsrichtung (Y) der Gießwalzen (2,3) gegen deren ihnen jeweils zugeordneten Stirnseiten bewegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Seitenplatten (5, 6) in Achsrichtung der Gießwalzen (2,3) in Abhängigkeit von der jeweils gegossenen Länge des gegossenen Bands (B) kontinuierlich bewegt werden. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Seitenplatten (5, 6) bei Austreten von Schmelze an ihren in Förderrichtung des Bandes unteren Kanten beschleunigt abgesenkt werden, bis das Austreten von Schmelze wieder beendet ist.
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