DE4306863C1 - Gießvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zur kontinuierli­ chen Herstellung eines dünnen Metallbandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Gießvorrichtungen der genannten Art ist es notwendig, die Schmelze turbulenzfrei auf das Transportband zu bringen. Bei Banddicken zwischen 5 und 10 mm und Gießleistungen von bis zu 20 t/h ergeben sich für den notwendigen Vordruck bspw. nur me­ tallostatische Höhen von wenigen Millimetern. Um dies zu errei­ chen, wurde bspw. in der DE-PS 38 10 302 ein Vakuumsystem be­ schrieben. In der DE-PS 41 32 189 wird das Saugheberprinzip an­ gewendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießvorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß auf Unterdruck gänzlich verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Schmelzeverteiler mit im wesentlichen tangentialem Ein­ lauf des Verteilerbodens unter einem Mittelpunktswinkel α im Bereich von 5 bis 20° vor dem Scheitelpunkt (12-Uhr-Position) der (in Laufrichtung des Transportbandes gesehen) vorderen Um­ lenkrolle mündet und
daß die vordere Umlenkrolle zumindest in dem von dem jeweiligen Mittelpunktswinkel α überstrichenen Bereich gekühlt ist. Der Mittelpunktswinkel α wird dabei entgegen dem Uhrzeiger­ sinn von der 12.00-Uhr-Position aus gerechnet.

Bei der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung wird damit der Ver­ teiler mit seinem Boden so an den Radius der Umlenkrolle ange­ schmiegt, daß sich praktisch keine Höhendifferenz zwischen Ver­ teilerboden und Transportbandebene befindet.

Bei Gießvorrichtungen zur Durchführung des sogenannten Melt-Drag-Verfahrens ist es zwar bekannt, daß Metallschmelze (vgl. bspw. EP-OS 0.174.765) auf ein Gießrad etwa in der 9.00-Uhr-Position aufgegossen wird; gegenüber dieser Schmelze­ aufgabe bei 9.00 Uhr hat das erfindungsgemäße Aufgabeprinzip den Vorteil, daß nur eine sehr dünne, erste erstarrte Schale gekrümmt (mit dem Radius der Umlenkrolle) erstarrt. Wegen der kurzen Strecke, der geringen Abmessung und der hohen Temperatur wird dieser Bereich vom metallostatischen Druck der darauf la­ stenden Metallsäule beim Weitertransport wieder geradegerich­ tet. Somit entstehen keine oder nur so geringfügige Mikrorisse, die beim anschließenden Fräsen beseitigt werden können. Außer­ dem wird der Nachteil der zum sogenannten Melt-Drag-Verfahren verwendeten Gießvorrichtung vermieden, daß bei ungleichmäßiger Kühlung über die Bandbreite die Banddicke entsprechend schwankt, da sich bei der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung der Schmelzespiegel frei einstellen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführung von der Erfindung beträgt der Bereich für den Mittelpunktswinkel α 5 bis 10°.

Um beim Anfahren einen gleichmäßigen Schmelzezufluß zu gewäh­ ren, empfiehlt es sich, daß der Verteilerboden unter einen Win­ kel β = 1 bis 3° zur Transportbandebene E geneigt ist.

Da der auf die vordere Umlenkrolle führende Teil des Verteiler­ bodens eine endliche Materialdicke aufweisen muß, beträgt die Dicke der Ausgießkante des Verteilerbodens vorzugsweise D = 1 bis 5 mm.

Zur Führung der erstarrenden Metallschmelze sind in den Schmel­ zeverteiler seitliche Begrenzungen integriert, wobei insbeson­ dere die Unterseite des Verteilerbodens im Bereich dieser seit­ lichen Begrenzungen auf dem Transportband aufliegt.

Aus der DE-OS 41 35 280 ist zwar eine Gießvorrichtung bekannt, bei der die Schmelze dem Gießbereich mittels eines Schmelzeverteilers im wesentlichen tangential zugeführt wird, bei der dortigen Vorrichtung wird die Schmelze aller­ dings nicht auf ein umlaufendes Transportband geleitet, sondern in den Raum zwischen einem Gießrad und einer Form­ walze. Lt. Fig. 1 der DE-OS besteht eine unerwünschte Höhen­ differenz zwischen dem Verteilerboden des Schmelzeverteilers und dem oberen Totpunkt des Gießrades. Eine solche Höhen­ differenz muß jedoch zur Einstellung eines turbulenzarmen Schmelzeflusses vermieden werden. Zudem dient die bekannte Vorrichtung nicht der Herstellung eines dünnen Metallbandes, sondern der Herstellung eines stabförmigen Formats.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Schmelzeverteiler ofenabhängig angeordnet. Um die Justierung des schweren Warmhalteofens zu vermeiden, kann es in vielen Fällen jedoch vorteilhaft sein, den Schmelzeverteiler unabhän­ gig von dem Warmhalteofen einzustellen, d. h. ofenunabhängig an­ zuordnen.

Insbesondere zur weiteren Vergleichmäßigung der Schmelzeströ­ mung und zur Vermeidung von Schlackeeinschlüssen in der Band­ oberfläche ist dem Schmelzeverteiler erfindungsgemäß eine in der Transportbandebene oder senkrecht dazu bewegliche Glättlei­ ste zugeordnet.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvor­ richtung mit ofenabhängigem Schmelzeverteiler,

Fig. 2 ein vergrößertes Detail nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig. 1 und

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung mit ofenunabhängigem Schmelzeverteiler.

Fig. 1 zeigt eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Her­ stellen eines dünnen Metallbandes 1, bestehend aus einem ge­ kühlten Transportband 2, das über Umlenkrollen 3, 4 (4 nicht dargestellt) geführt ist, einem Schmelzeverteiler 5 und einem Warmhalteofen 6 für Metallschmelze 7. (Die Gießrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.)

Der Schmelzeverteiler 5 ist bezüglich der vorderen Umlenkrolle 3 derart angeordnet, daß bei im wesentlichen tangentialem Ein­ lauf des Verteilerbodens 8 die Aufgabe der Schmelze 7 in einem Winkelbereich α = 5 bis 200 vor dem Scheitelpunkt (12.00-Uhr-Position) der vorderen Umlenkrolle 3 erfolgt. Die Umlenkrolle 3 ist zumindest in dem von dem jeweiligen Mittel­ punktswinkel α überstrichenen Bereich intensiv gekühlt. Da die Ausgießkante 9 des Verteilerbodens 8 eine endliche Mate­ rialdicke D erhalten muß, ist der Schmelzeverteiler 5 nicht bis zur 12.00-Uhr-Position der vorderen Umlenkrolle 3 geführt. Um beim Anfahren einen gleichmäßigen Schmelzezufluß zu gewährlei­ sten, ist der Verteilerboden 8 geringfügig unter einem Win­ kel β zur Transportbandebene E geneigt (vgl. Detail nach Fig. 2).

Wie Fig. 3 zeigt, sind in den Schmelzeverteiler 5 seitliche Begrenzungen 10 integriert. Die Unterseite des Verteilerbodens 8 liegt nur im Bereich dieser Begrenzungen 10 auf der Oberflä­ che des Transportbandes 2 auf. Der mittlere Teil ist um ca. 0,3 bis 0,5 mm abgesetzt, um zu verhindern, daß auf dem Transport­ band 2 aufgebrachte Schlichte abgestreift wird. In Gießrichtung weiterführend sind niedrigere Seitendämme 11 in getrennter Aus­ führung angebracht, die zu Dichtzwecken mit leichtem Druck ge­ gen das Metallband 1 gedrückt werden.

Vorteilhaft ist die Kombination des Schmelzeverteilers 5 mit dem in der DE-PS 41 32 189 beschriebenen druckbeaufschlagten Warmhalteofen 6. Vor dem Anfahren befindet sich die Metall­ schmelze 7 im Warmhalteofen 6 auf dem Niveau B-B. Sie wird durch Erhöhen des Gasdruckes im Warmhalteofen 6 langsam in den Ausgußsiphon 12 getrieben. Dabei fließt sie im Bereich des Ver­ teilerbodens 8 langsam und gleichmäßig über die Breite ver­ teilt, der Steigung mit dem Winkel β folgend, auf den Auf­ gabepunkt an der Umlaufrolle 3 zu. Wegen der Ausgießkante 9 entsteht ein kleiner Absatz, der aber keinesfalls zu einem Vor­ ausfließen der Metallschmelze 7 beim Anfahren führt, da sich dieser Aufgabepunkt noch vor der 12.00-Uhr-Position befindet. Diese erste Metallschmelze 7 wird abgekühlt und von dem beweg­ ten Transportband 2 in Gießrichtung abgeführt. Nun wird der Schmelzbadspiegel weiter gesteigert, bis er um die gewünschte Banddicke d über der Transportbandebene E steht. Das freie Ab­ fließen in Gießrichtung wird durch die sich aufbauende Erstar­ rungsschichtdicke verhindert. Zur Banddickenregelung kann die in der DE-PS 41 32 189 beschriebene Niveauregelung auf dem Transportband 2 verwendet werden, die entsprechende Signale an die Druckregelung des Warmhalteofens 6 liefert. Zur Vermeidung von Schlackeeinschlüssen in der Oberfläche des Metallbandes 1 kann eine Glättleiste 13 mit variabler Position eingesetzt werden. Diese taucht nur 1 bis 2 mm in den Schmelzbadspiegel ein, so daß sie die Schlacke an der freien Oberfläche zurück­ hält. Zusätzlich führt sie zu einer Vergleichmäßigung der Strö­ mung.

Der freie Schmelzbadspiegel im Schmelzeverteiler 5 kann zum Schutz vor Oxidation mit einem Deckel abgedeckt und mit Inert­ gas geschützt werden (nicht dargestellt).

Die Fig. 4 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Gießvor­ richtung mit ofenunabhängigem Schmelzeverteiler 5. Die Metall­ schmelze 7 wird hier dem Schmelzeverteiler 5 aus einem Vorrats­ gefäß 14 zugeführt.

Zahlenbeispiel

Mit der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung nach Fig. 1 bis 3 wurde ein Band 1 aus CuFe der Abmessung 400 mm × 8 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min gegossen. Zum Anfahren wurde der Warmhalteofen 6 mit Stickstoff bei konstantem Druckanstieg dp/dt beaufschlagt. Der Druckanstieg errechnet sich dabei aus dem Bandquerschnitt, der Gießgeschwindigkeit und dem Durchmes­ ser des Warmhalteofens 6. Damit wurde der Anfangsschmelzezufluß ungefähr auf das zur Erreichung des gewünschten Bandquer­ schnitts bei vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit notwendige Niveau eingestellt. Der Schmelzespiegel stieg im Syphon 12 an und breitete sich dann im Verteiler 5, dem leichten Anstieg des Verteilerbodens 8 folgend, gleichmäßig aus. Nach Erreichen der Verteilerkante 9 floß das flüssige Metall über die 5 mm starke Kante 9 auf das über die vordere Umlenkrolle 3 laufende Trans­ portband 2 und erstarrte sofort in einer dünnen Schicht und wurde mit Abzugsgeschwindigkeit in Gießrichtung transportiert. Das Zurückfließen der Schmelze 7 unter den Verteilerboden 8 wurde durch das Prinzip der dynamischen Dichtung verhindert. Nach Gleichgewichtseinstellung zwischen zu- und abfließendem Metallstrom war die gewünschte Banddicke näherungsweise einge­ stellt, und die Glättleiste 13 wurde von an der Oberfläche noch flüssigem Metall benetzt. Vor der Glättleiste 13 staute sich das Metall ca. 4 mm höher als die Unterkante der Glättleiste 13. Dadurch konnte Schlacke zuverlässig zurückgehalten werden.

Zunächst wurde auf eine Inertgasabdeckung verzichtet, um die Beobachtung der Vorgänge zu erleichtern. Für längere Gießzyklen ist die Inertgasabdeckung notwendig, um den Schlackeaufbau zu minimieren.

Kurz nach Einstellung des Gleichgewichtszustandes wurde eine Gießspiegelregelung zugeschaltet, die nun die Regelung des Ofendrucks dp/dt in Abhängigkeit von Soll- und Ist-Dicke des Metallbandes 1 übernahm.

So konnte ein 40 m langes Band 1 mit engen Dickentoleranzen ge­ gossen werden.

Claims (8)

1. Gießvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines dün­ nen Metallbandes (1), mit einem umlaufenden, gekühlten Transportband (2), das von Umlenkrollen (3, 4) geführt ist, und mit einem an das Transportband (2) anstellbaren Schmel­ zeverteiler (5), von dem aus Metallschmelze (7) auf das Transportband (2) gegeben und zur Erstarrung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) mit im wesentlichen tangen­ tialem Einlauf des Verteilerbodens (8) unter einem Mittel­ punktswinkel α im Bereich von 5 bis 20° vor dem Schei­ telpunkt (12.00-Uhr-Position) der (in Laufrichtung des Transportbandes (2) gesehen) vorderen Umlenkrolle (3) mün­ det und
daß die vordere Umlenkrolle (3) zumindest in dem von dem jeweiligen Mittelpunktswinkel α überstrichenen Bereich gekühlt ist.

2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für den Mittelpunktswinkel α 5 bis 10° beträgt.

3. Gießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verteilerboden (8) unter einem Winkel β = 1 bis 3° zur Transportbandebene (E) geneigt ist.

4. Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Ausgießkante (9) des Verteilerbodens (8) D = 1 bis 5 mm beträgt.

5. Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schmelzeverteiler (5) seitliche Begrenzungen (10) integriert sind.

6. Gießvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Verteilerbodens (8) im Bereich der seitlichen Begrenzungen (10) auf dem Transportband (2) auf­ liegt.

7. Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverteiler (5) ofenabhängig angeordnet ist.

8. Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmelzeverteiler (5) eine in der Transportband­ ebene E oder senkrecht dazu bewegliche Glättleiste (13) zu­ geordnet ist.