DE3924001C2 - Doppelrollen-Stranggießmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelrollen- Stranggießmaschine zum Herstellen eines Metallbleches durch den Spalt zwischen einem Rollenpaar, wobei ein Sumpf aus geschmolzenem Metall an der Oberseite des zwischen den Rollen bestehenden Spaltes gebildet wird; die Erfindung ist insbesondere auf eine Verbesserung der Konstruktion einer Doppelrollen-Stranggießmaschine gerichtet, bei der die Schmelzenoberfläche des Schmelzensumpfes durch ein Gas unter Druck gesetzt wird.

In den zurückliegenden Jahren wurde sehr viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf eine Doppelrollen-Stranggießmaschine verwandt, bei welcher geschmolzenes Metall (im folgenden als "Schmelze" be­ zeichnet) der Oberseite des Spaltes zwischen einem Paar rotierender Rollen zur Bildung eines Schmelzensumpfes zugeführt wird und bei welcher auf die Schmelzen­ oberfläche des Schmelzensumpfes ein Gasdruck aufgebracht wird, um ein Metallblech kontinuierlich di­ rekt durch den Spalt zwischen den Rollen herzustellen.

Über Doppelrollen-Stranggießmaschinen ist bekannt, daß es dann, wenn die Schmelze unter Druck in Kontakt mit dem Paar gekühlter Rollen gebracht wird, möglich ist, die Schmelze unter der gegebenen Bedingung einer hohen Wärmeabfuhrrate zu verfestigen, wodurch die Qualität und die Ebenheit des gegossenen Metallbleches ver­ bessert wird, und die Dicke des Metallbleches zu erhö­ hen.

Im Hinblick auf die oben stehenden Ausführungen wurde in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentan­ meldung Nr. 59-1 37 162 (1984) (KOKAI) eine Stranggieß­ maschine vorgeschlagen, die eine Druckkammer 11 umfaßt, welche so ausgebildet ist, daß sie einen oberhalb der Rollen 1 angeordneten Trichter 5 vollständig umgibt, wie Fig. 4 zeigt.

Bei der oben beschriebenen Stranggießmaschine ist es jedoch infolge des Aufbaus, bei welchem die Druckkammer 11 den Trichter 5 vollständig umgibt, so daß dieser nur jeweils die dem Spalt zwischen den Rollen 1 zuzuführende Schmelzenmenge aufnehmen kann, unmöglich, Schmelze mittels einer Gießpfanne (nicht dargestellt) in angemessener Weise in den Trichter 5 nachzufüllen. Es ist deshalb erforderlich, in der Druckkammer 11 einen Schmelzofen 5 vorzusehen, um dem Trichter 5 eine ausreichende Schmelzenmenge 3 zuzuführen, wodurch die Druckkammer 11 sehr groß wird. Außerdem wird die Pflege und Wartung des Trichters 5 schwierig, wenn dieser in­ nerhalb der Druckkammer 11 angeordnet ist. Im übrigen ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 51 ein Schmelzen­ auslaß des Schmelzofens 50 und mit dem Bezugszeichen 52 ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Schmelzenauslasses 51 bezeichnet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppelrollen-Stranggießmaschine zu schaffen, die mit einer gegenüber bekannten Maschinen kleineren Druck­ kammer ausgestattet ist, die eine angemessene Zu­ lieferung der Schmelze von der Gießpfanne zu dem Trich­ ter erlaubt und eine einfache Wartung dieses Trichters ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Doppelrollen-Stranggießmaschine umfaßt ein Rollenpaar, an deren seitlichen Enden jeweils seitliche Auffangwände angeordnet sind, sowie einen Trichter für die Zulieferung von geschmolzenem Metall über eine Zuführeinrichtung zum Bilden eines Schmelzensumpfes an der oberen Seite des Spaltes zwischen den Rollen, so daß ein Metallblech durch den Spalt zwischen den Rollen hindurch erzeugt werden kann. Die Maschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckkammer zum Aufbringen eines Gasdruckes auf die Schmelzenoberfläche des Schmelzensumpfes zwischen den Rollen und dem Trichter vorgesehen ist.

Mit der zwischen den Rollen und dem Trichter vorgesehe­ nen Druckkammer ist es möglich, die Oberfläche des Schmelzensumpfes in geeigneter Weise unter Druck zu setzen und dennoch die Schmelze aus der Gießpfanne di­ rekt in den Trichter zu füllen.

Infolgedessen kann die Schmelzenmenge im Schmelzensumpf konstant gehalten werden, so daß ein Metallblech von guter Qualität kontinuierlich durch den Spalt zwischen den Rollen hindurch erzeugt werden kann. Außerdem er­ laubt die Anordnung des Trichters außerhalb der Druck­ kammer eine einfache Wartung und Instandhaltung des Trichters.

Wenn an die Druckkammer eine Druckgasquelle angeschlos­ sen ist, die einen konstanten Gasdruck liefert, und wenn der Schmelzenpegel im Trichter durch eine Detektoreinrichtung überwacht wird, die über eine Steuereinrichtung die Lieferung des Gasdruckes von der Druckgasquelle in die Druckkammer unterbricht, wenn der festgestellte Schmelzenpegel unter einen vorgegebenen Pegelstand sinkt, dann ist es möglich, das Problem zu vermeiden, daß die Schmelze, infolge des vergleichs­ weise hohen Gasdruckes in der Druckkammer zurückfließt und oben aus dem Trichter herausgeblasen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Doppelrollen-Stranggießmaschine;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnitt­ darstellung mit einem eingebauten Steuerventil für die Durchflußrate bei einem Trichter gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung mit ein­ gebautem Dichtelement für eine eine Druckkammer gemäß Fig. 1 bildende Abdeckung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine her­ kömmliche Doppelrollen-Stranggieß­ maschine.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1 ist eine Doppelrollen-Stranggießmaschine dargestellt, wobei das Bezugszeichen 1 ein Paar hori­ zontal und parallel zueinander angeordneter Rollen be­ zeichnet. Um den Spalt S zwischen den Rollen 1 verän­ dern zu können, ist eine oder jede der beiden Rollen so gelagert, daß sie in radialer Richtung der jeweiligen Rolle verstellbar sind. Die Rollen 1 laufen in den durch die Pfeile bezeichneten Richtungen um. Im Inneren jeder der Rollen 1 ist ein Kühlmantel vorgesehen.

Seitliche Auffangwände 2 sind in axialer Richtung der Rollen 1 an diese angelegt. Ein Schmelzensumpf 4, wel­ cher aus geschmolzenem Metall 3 (Schmelze) besteht, ist an der Oberseite des zwischen den Rollen 1 bestehenden Spaltes ausgebildet. Oberhalb dieses zwischen den Rol­ len 1 bestehenden Spaltes S ist ein Trichter 5 angeord­ net, welcher einen konstant geregelten Schmelzenfluß liefert, so daß ein geeigneter Schmelzensumpf 4 gebil­ det wird. Der Trichter 5 ist an seiner Oberseite offen, während der Bodenbereich durchbohrt ist und eine Aus­ laßöffnung 6 bildet, aus der die Schmelze durch ihr Ei­ gengewicht ausfließt.

Der Trichter 5 wird von einer Gießpfanne 7 mit der Schmelze 3 versorgt. An der Unterseite des Trichters 5 ist eine Zuführeinrichtung 8 angeordnet, die die aus dem Trichter 5 ausströmende Schmelze in den Schmelzen­ sumpf 4 leitet. Die Zuführeinrichtung 8 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 9 für die Schmelze 3 versehen. Der untere Endbereich der Zuführeinrichtung 8 ist in den Schmelzensumpf 4 eingetaucht, um ein Sprit­ zen der Schmelze 3 zu verhindern und um die Oberfläche A des Schmelzensumpfes (Schmelzenoberfläche) zu verrin­ gern und damit eine Verfestigung der Schmelze 3 an ihrer Oberfläche zu verhindern.

Jede der Auslaßöffnungen 6 des Trichters 5 ist mit einer abnehmbaren Düse 10 versehen, wie Fig. 2 zeigt. Die Konfiguration der Düse 10 ist so gewählt, daß eine vorgegebene Durchflußrate der Schmelze erreicht wird. Oberhalb jeder der Düsen 10 ist ein unterer Schmelzen­ behälterabschnitt 12 mit einer kleinen Querschnitts­ fläche und einer Tiefe gebildet, die eine Gefällehöhe H ergibt, welche dem Druck in einer weiter unten zu be­ schreibenden Druckkammer 11 entspricht. Oberhalb des unteren Schmelzenbehälterabschnittes 12 ist ein oberer Schmelzenbehälterabschnitt 13 vorgesehen, dessen Querschnittsfläche größer als die des unteren Behälter­ abschnittes 12 ist. Die Gefällehöhe ΔH der Schmelze 3 im oberen Schmelzenbehälterabschnitt 13 bewirkt ein Ausfließen der Schmelze 3 durch die Düse 10. Die Gefällehöhe ΔH ist so gewählt, daß ein Ausfließen der Schmelze durch die Düsen 10 mit einer im wesentlichen konstanten Durchflußrate erreicht wird, wobei ein Druckverlust in den Düsen 10 berücksichtigt ist.

Wenn der Druck in der Druckkammer 11 gleich ΔP und die Durchflußrate der Schmelze durch die Düsen 10 gleich Q ist, dann erhält man die Gefällehöhen H und ΔH aus den folgenden Formeln:

H = C₁ · ΔP/ρ
ΔH = (Q/C₂ · a)²/2 g

Dabei ist

ρ: die Dichte der Schmelze
C₁: eine Proportionalitätskonstante
C₂: ein Strömungskoeffizient der Düse
a: die Querschnittsfläche der Düse
g: die Schwerebeschleunigung

Zwischen dem Trichter 5 und den Rollen 1 ist die Druck­ kammer 11 angeordnet, die dazu dient, einen Gasdruck auf die Schmelzenoberfläche A des Schmelzensumpfes 4 aufzubringen. Die Druckkammer 11 ist durch eine Abdec­ kung 14 gebildet, die so ausgebildet ist, daß sie sich von einem unteren Endbereich des Trichters 5 bis je­ weils zu oberen Oberflächenbereichen der Rollen 1 und zu oberen Bereichen der seitlichen Auffangwände 2 er­ streckt. Untere Endbereiche der Abdeckung 14 sind gas­ dicht mit den seitlichen Auffangwänden 2 verbunden. Die Bereiche der Abdeckung 14, die mit den oberen Oberflächenbereichen der Rolle 1 in Berührung stehen, sind jeweils mit Dichtelementen 15 zum Abdichten gegen den Gasdruck versehen, wie Fig. 3 zeigt. Jedes Dicht­ element 15 ist mittels eines Halterahmens 16 vertikal beweglich am unteren Endbereich der Abdeckung 14 gehal­ ten; in dem Halterahmen ist eine Feder 17 angeordnet, die das Dichtelement 15 gegen die Oberfläche der Rolle 1 drückt. Das Dichtelement 15 ist beispielsweise aus einem Fluor-Kunstharz hergestellt.

Die Druckkammer 11 wird von einer Druckgasquelle 18 über eine Leitung 19 mit einem festgelegten Druck versorgt. Das Druckgas kann ein inertes Gas sein, beispielsweise Stickstoffgas.

Oberhalb des Trichters 5 ist eine Fernsehkamera 20 an­ geordnet, die als Detektoreinrichtung zum Feststellen des Schmelzenpegels B im Trichter 5 dient. Die Fernsehkamera 20 ist mit einer Steuereinrichtung 21 verbunden, die die Gasdruckversorgung von der Druckgas­ quelle 18 zur Druckkammer 11 unterbricht, wenn der Schmelzenpegel P unter einen vorgegebenen Pegelstand, beispielsweise eine Gefällehöhe H+α, absinkt. Die Steuereinrichtung 21 umfaßt einen Regler 22 und ein elektromagnetisches Steuerventil 23, welches in der Leitung 19 angeordnet ist. Der Regler 22 empfängt ein Ausgangssignal von der Fernsehkamera 20, vergleicht den festgestellten Wert mit einem vorgegebenen Wert und steuert das Steuerventil 23 so an, daß das Ventil 23 in eine Position X verstellt wird, wenn der festgestellte Wert nicht unter dem vorgegebenen Wert liegt; das Ven­ til 23 wird aus der Position X in eine Position Y ge­ schaltet, wenn der festgestellte Wert unter den vorge­ gebenen Wert absinkt.

Die Detektoreinrichtung kann ein Ultraschallsensor sein; in vielen Fällen kann auch eine Sichtkontrolle ausreichen. Außerdem kann das Steuerventil 23 durch ein Druckregelventil ersetzt werden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des beschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert.

Wenn dem Trichter 5 mittels der Gießpfanne 7 die Schmelze 3 zugeführt wird, bewirkt die Gefällehöhe ΔH, daß die Schmelze 3 durch die Düsen 10 mit einer im we­ sentlichen konstanten Durchflußrate ausfließt; die Schmelze 3 wird durch die Durchtrittsöffnungen 9 in der Zuführeinrichtung 8 an eine Stelle unmittelbar über dem zwischen den Rollen 1 befindlichen Spalt S geleitet. Als Folge davon wird an der Oberseite des zwischen den Rollen 1 bestehenden Spaltes der Schmelzensumpf 4 gebildet; die Schmelze 3 wird durch die Drehung der Rollen 1 extrudiert, wobei sie sich infolge der Berüh­ rung mit den Rollen 1 verfestigt, so daß ein Metall­ blech 24 kontinuierlich gebildet wird.

Während des Gießvorganges wird von der Druckgasquelle 18 auf die Druckkammer 11 ein vorgegebener Gasdruck aufgebracht, so daß auf die Schmelzenoberfläche A des Schmelzensumpfes 4 ein konstanter Druck wirkt. Die Schmelze kann sich unter der gegebenen Bedingung einer hohen Wärmeabfuhrrate verfestigen, wodurch die Qualität und die Ebenheit des Metallbleches 24 verbessert wird. Da die Druckkammer 11 zwischen den Rollen 1 und dem Trichter 5 angeordnet ist, ist es möglich, den Trichter 5 in geeigneter Weise und kontinuierlich durch die Gießpfanne 7 mit der Schmelze 3 zu versorgen. Da der Trichter 5 außerhalb der Druckkammer 11 liegt, ist au­ ßerdem die Wartung des Trichters 5 einfach.

Da die Zuführeinrichtung 8 innerhalb der Druckkammer 11 angeordnet ist, die sich ihrerseits unmittelbar an den Trichter 5 anschließt, ist es zudem nicht erforderlich, zwischen dem Trichter 5 und der Zuführeinrichtung 8 Ab­ dichtungen vorzusehen. Das bedeutet, daß ein Zwischen­ raum zwischen dem Trichter 5 und der Zuführeinrichtung 8 keine Probleme aufwirft.

Andererseits wird der Schmelzenpegel B im Trichter 5 durch die Fernsehkamera 20 festgestellt; wenn der fest­ gestellte Wert nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird Druckgas von der Druckgasquelle 18 in die Druckkammer 11 geleitet. Wenn der festgestellte Wert unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, verstellt der Regler 22 das Steuerventil 23 von der Position X in die Position Y, wodurch die Zufuhr von Druckgas in die Druckkammer 11 gesperrt und die Kammer 11 mit Atmosphärendruck verbunden wird. Dadurch wird verhin­ dert, daß die Schmelze 3 infolge des Gasdruckes in der Kammer 11 zurückströmt und aus dem Trichter 5 nach oben ausgeblasen wird, wenn beispielsweise zu Beginn des Gießvorganges die Zufuhr der Schmelze aus der Gieß­ pfanne 7 in den Trichter 5 beginnt oder wenn zu Ende des Gießvorganges die Schmelzenmenge im Trichter 5 nach und nach verringert wird.

Da der Innenraum des Trichters 5 so ausgebildet ist, daß er einen unteren Schmelzenbehälterabschnitt 12 mit einer kleinen Querschnittsfläche und einen oberen Schmelzenbehälterabschnitt 13 mit einer Querschnitts­ fläche umfaßt, die größer als die des unteren Schmelzenbehälterabschnittes 12 ist, ist es möglich, im unteren Behälterabschnitt 12 in einfacher Weise eine Fallhöhe H mit einer kleinen Schmelzenmenge aufrechtzu­ erhalten; daneben ist es möglich, im oberen Behälterab­ schnitt 13 Änderungen des Schmelzenpegels B in Abhän­ gigkeit von Änderungen der Schmelzenmenge gering zu halten. Insbesondere besteht dadurch die Möglichkeit, den Einfluß von Änderungen der von der Gießpfanne 7 ge­ lieferten Schmelzenmenge auf den Schmelzenpegel B im Trichter 5 zu reduzieren.

An der Zuführeinrichtung 8 ist eine Vielzahl von Durch­ trittsöffnungen 9 ausgebildet, die entlang der Achsen­ richtung der Rollen 1 in geeigneten Abständen angeord­ net sind. Die Zuführeinrichtung 8 kann infolgedessen eine komplizierte Form haben. Insbesondere dann, wenn die Durchtrittsöffnungen 9 jeweils einen kleinen Durch­ messer haben, kann die Herstellung der Zuführein­ richtung 8 schwierig sein und es können Probleme des Klumpens oder dergleichen während des Gießvorganges auftreten. Da jedoch an jeder Auslaßöffnung 6 des Trichters 5 eine abnehmbare Düse 10 vorgesehen ist, be­ steht die Möglichkeit, die Durchtrittsöffnungen 9 grö­ ßer zu gestalten, so daß eine einfache Herstellung die­ ser Durchtrittsöffnungen 9 und eine einfache Aus­ richtung der jeweiligen Durchtrittsöffnung 9 relativ zur jeweilgen Düse 10 gewährleistet ist.

Auch wenn der Druck des der Druckkammer 11 zugeführten Druckgases konstant ist, kann die Dicke des hergestell­ ten Metallbleches 24 mit Änderungen des Pegels der Schmelzenoberfläche A des Schmelzensumpfes 4 variieren. Um dieses Problem zu lösen, wird der Pegel der Schmelzenoberfläche A des Schmelzensumpfes 4 durch eine Regelung der Drehgeschwindigkeit der Rollen 1 oder durch eine Regelung der Gefällehöhe ΔH des oberen Schmelzbehälterabschnittes 13 des Trichters 5 ein­ geregelt, so daß es möglich ist, die Dicke des Metall­ bleches 24 konstant zu halten.

Claims (9)

1. Doppelrollen-Stranggießmaschine zum Herstellen eines Metallbleches (24) aus geschmolzenem Metall (3), umfassend

• - ein Paar Rollen (1), die durch einen Spalt (S) vorgegebener Breite voneinander getrennt sind,
• - jeweils an jeder Rolle (1) in seitliche Richtung angeordnete Auffangwände (2), und
• - einen Trichter (5) zum Aufnehmen von geschmolze­ nem Metall (3) und zum Zuführen des geschmolzenen Metalls (3) zum Spalt (S) zwischen den Rollen (1), so daß ein Schmelzensumpf (4) an der Ober­ seite dieses Spaltes (S) gebildet und das Metall­ blech (24) durch den Spalt (S) hindurch gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rollen (1) und dem Trichter (5) eine Druckkammer (11) zum Aufbringen eines Gasdruckes auf die Schmelzenoberfläche (A) des Schmelzensumpfes (4) gebildet ist.

2. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Rollen (1) und unterhalb des Trichters (5) eine Zuführein­ richtung (8) zum Führen des geschmolzenen Metalls (3) vom Trichter zum Spalt (S) zwischen den Rollen (1) vorgesehen ist.

3. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endbereich der Zuführeinrichtung in den Schmelzensumpf (4) eingetaucht ist.

4. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (11) durch eine Abdeckung (14) gebildet ist, die sich von einem unteren Endbereich des Trichters (5) jeweils zu oberen Oberflächen­ bereichen der Rollen (1) und zu oberen Bereichen der Auffangwände (2) hin erstreckt.

5. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (14) mit einem Dichtelement (15) versehen ist, welches zum Zwecke einer Abdichtung gegen den Gasdruck gegen die Oberfläche der Rollen (1) gedrückt wird.

6. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Druckgasquelle (18) zum Versorgen der Druckkammer (11) mit einem im wesentlichen kon­ stanten Druck vorgesehen ist,
• - daß eine Detektoreinrichtung (20) zum Feststellen des Schmelzenpegels (B) im Trichter (5) vorgese­ hen ist,
• - und daß eine Steuereinrichtung (21) vorgesehen ist zum Unterbrechen der Druckgaszufuhr von der Druckgasquelle (18) zur Druckkammer (11), wenn der von der Detektoreinrichtung (20) festge­ stellte Schmelzenpegel (B) unter einen vorgegebe­ nen Pegelstand absinkt.

7. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (5) in seinem Bodenbereich mit wenigstens einer abnehmbaren Düse (10) für den Auslaß des ge­ schmolzenen Metalls (3) mit vorgegebener Durchfluß­ rate versehen ist, daß ferner ein unterer Schmelzenbehälterbereich (12) oberhalb der Düse (10) angeordnet ist, welcher eine kleine Querschnittsfläche sowie eine Gefällehöhe (H) hat, die dem Druck in der Druckkammer (11) entspricht, und daß ein oberer Schmelzenbehälterbereich (13) an der Oberseite des unteren Schmelzenbehälter­ bereiches (12) vorgesehen ist, dessen Querschnitts­ fläche wesentlich größer als die des unteren Schmelzenbehälterbereiches (12) ist.

8. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor­ einrichtung eine Fernsehkamera (20) umfaßt.

9. Doppelrollen-Stranggießmaschine nach einem der An­ sprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) ein Steuerventil (23) um­ faßt, welches in einer die Druckkammer (11) mit der Druckgasquelle (18) verbindenden Leitung (19) ange­ ordnet ist, sowie einen Regler (22) zum Schließen des Steuerventils (23), wenn der von der Detektor­ einrichtung (20) festgestellte Schmelzenpegel (B) niedriger als ein vorgegebener Pegelstand ist.