EP0613744A1 - Giessvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Metallband - Google Patents
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- B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
Definitions
- the invention relates to a casting device for the continuous production of a thin metal strip according to the preamble of claim 1.
- the invention has for its object to design a casting device of the type mentioned so that vacuum can be dispensed with entirely.
- the object is achieved by that the melt distributor opens with a substantially tangential inlet of the distributor base at a central angle ⁇ in the range from 5 to 20 ° before the apex (12 o'clock position) of the front deflection roller (seen in the direction of travel of the conveyor belt) and that the front deflection roller is cooled at least in the area swept by the respective center angle ⁇ .
- the center angle ⁇ is calculated counterclockwise from the 12 o'clock position.
- the bottom of the distributor is thus nestled against the radius of the deflection roller, that there is practically no height difference between the distributor floor and the conveyor belt level.
- the task principle according to the invention has the advantage that only a very thin, first solidified shell is curved (with the radius of the deflection roller). Because of the short distance, the small dimensions and the high temperature, this area is straightened out again by the metallostatic pressure of the metal column resting on it during further transport. This means that there are no or only minor microcracks that can be eliminated during the subsequent milling.
- the disadvantage of the casting device used for the so-called melt-drag method is avoided that the strip thickness fluctuates accordingly over uneven cooling over the bandwidth, since the melting level can freely set in the casting device according to the invention.
- the range for the central angle ⁇ is 5 to 10 °.
- Lateral boundaries are integrated in the melt distributor for guiding the solidifying molten metal, in particular the underside of the distributor base resting on the conveyor belt in the region of these lateral boundaries.
- the melt distributor is arranged depending on the furnace.
- the smelting distributor is assigned a smoothing strip that is movable in the plane of the conveyor belt or perpendicular to it.
- Figure 1 shows a casting device for the continuous production of a thin metal belt 1, consisting of a cooled conveyor belt 2, which is guided over deflection rollers 3,4 (4 not shown), a melt distributor 5 and a holding furnace 6 for molten metal 7. (The casting direction is through marked an arrow.)
- the deflection roller 3 is intensively cooled, at least in the area covered by the respective center angle ⁇ . Since the pouring edge 9 of the distributor base 8 must have a finite material thickness D, the melt distributor 5 is not up to to the 12 o'clock position of the front pulley 3.
- the distributor base 8 is inclined slightly at an angle ⁇ to the conveyor belt plane E (cf. detail according to FIG. 2).
- lateral boundaries 10 are integrated in the melt distributor 5.
- the underside of the distributor base 8 rests on the surface of the conveyor belt 2 only in the area of these limits 10.
- the middle part is offset by about 0.3 to 0.5 mm in order to prevent the sizing applied to the conveyor belt 2 from being stripped off.
- lower side dams 11 are attached in a separate design, which are pressed against the metal strip 1 with light pressure for sealing purposes.
- the combination of the melt distributor 5 with the pressurized holding furnace 6 described in DE-PS 4,132,189 is advantageous.
- the molten metal 7 in the holding furnace 6 is at level BB. It is slowly driven into the pouring siphon 12 by increasing the gas pressure in the holding furnace 6. It flows in the area of the distributor base 8 slowly and evenly distributed over the width, following the slope with the angle ⁇ , towards the feed point on the revolving roller 3. Because of the pouring edge 9 there is a small step, but this does not in any way lead to the metal melt 7 flowing ahead when starting, since this drop point is still before the 12 o'clock position. This first molten metal 7 is cooled and removed from the moving conveyor belt 2 in the casting direction.
- the molten pool level is further increased until it is above the conveyor belt level E by the desired belt thickness d.
- the free-flowing in the casting direction is prevented by the solidification layer thickness that builds up.
- the level control on the conveyor belt 2 described in DE-PS 4,132,189 can be used for the belt thickness control, which provides corresponding signals to the pressure control of the holding furnace 6.
- a smoothing strip 13 with a variable position can be used to avoid slag inclusions in the surface of the metal strip 1 will. This only dips 1 to 2 mm into the molten pool level so that it retains the slag on the free surface. In addition, it leads to an even flow.
- the free melt pool level in the melt distributor 5 can be covered with a lid for protection against oxidation and can be protected with inert gas (not shown).
- FIG. 4 shows a variant of the casting device according to the invention with furnace-independent melt distributor 5.
- the molten metal 7 is fed to the melt distributor 5 from a storage vessel 14.
- a strip 1 of CuFe with the dimensions 400 mm x 8 mm was cast at a casting speed of 10 m / min.
- the holding furnace 6 was pressurized with nitrogen at a constant pressure increase dp / dt.
- the pressure increase is calculated from the strip cross-section, the casting speed and the diameter of the holding furnace 6.
- the initial melt inflow was set approximately to the level necessary to achieve the desired strip cross-section at a given take-off speed.
- the melt level rose in the siphon 12 and then spread evenly in the distributor 5, following the slight increase in the distributor base 8.
- an inert gas cover was dispensed with in order to facilitate the observation of the processes.
- the inert gas cover is necessary for longer casting cycles to minimize slag build-up.
- a mold level control was switched on, which now took over the control of the furnace pressure dp / dt depending on the target and actual thickness of the metal strip 1. In this way, a 40 m long strip 1 with narrow thickness tolerances could be cast.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zur kontinuierlichen 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 metallostatische Höhen von wenigen Millimetern. Um dies zu erreichen, wurde bspw. in der DE-PS 3.810.302 ein Vakuumsystem beschrieben. In der DE-PS 4.132.189 wird das Saugheberprinzip angewendet.
- 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 Einlauf 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 Umlenkrolle 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 Uhrzeigersinn von der 12.00-Uhr-Position aus gerechnet. - Bei der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung wird damit der Verteiler mit seinem Boden so an den Radius der Umlenkrolle angeschmiegt, daß sich praktisch keine Höhendifferenz zwischen Verteilerboden 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 Schmelzeaufgabe 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 lastenden Metallsäule beim Weitertransport wieder geradegerichtet. Somit entstehen keine oder nur so geringfügige Mikrorisse, die beim anschließenden Fräsen beseitigt werden können. Außerdem 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 betragt der Bereich für den Mittelpunktswinkel α 5 bis 10°.
- Um beim Anfahren einen gleichmmäßigen Schmelzezufluß zu gewähren, empfiehlt es sich, daß der Verteilerboden unter einen Winkel β = 1 bis 3° zur Transportbandebene E geneigt ist.
- Da der auf die vordere Umlenkrolle führende Teil des Verteilerbodens eine endliche Materialdicke aufweisen muß, beträgt die Dicke der Ausgießkante des Verteilerbodens vorzugsweise D = 1 bis 5 mm.
- Zur Führung des erstarrenden Metallschmelze sind in den Schmelzeverteiler seitliche Begrenzungen integriert, wobei insbesondere die Unterseite des Verteilerbodens im Bereich dieser seitlichen Begrenzungen auf dem Transportband aufliegt.
- 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 unabhängig von dem Warmhalteofen einzustellen, d.h. ofenunabhängig anzuordnen.
- Insbesondere zur weiteren Vergleichmäßigung der Schmelzeströmung und zur Vermeidung von Schlackeeinschlüssen in der Bandoberfläche ist dem Schmelzeverteiler erfindungsgemäß eine in der Transportbandebene oder senkrecht dazu bewegliche Glättleiste zugeordnet.
- Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Es zeigt
- Figur 1
- eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung mit ofenabhängigem Schmelzeverteiler,
- Figur 2
- ein vergrößertes Detail nach Figur 1,
- Figur 3
- einen Schnitt nach Linie A-A in Figur 1 und
- Figur 4
- eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung mit ofenunabhängigem Schmelzeverteiler.
- Figur 1 zeigt eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines dünnen Metallbandes 1, bestehend aus einem gekühlten 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 Einlauf des Verteilerbodens 8 die Aufgabe der Schmelze 7 in einem Winkelbereich α = 5 bis 20° vor dem Scheitelpunkt (12.00-Uhr-Position) der vorderen Umlenkrolle 3 erfolgt. Die Umlenkrolle 3 ist zumindest in dem von dem jeweiligen Mittelpunktswinkel α überstrichenen Bereich intensiv gekühlt. Da die Ausgießkante 9 des Verteilerbodens 8 eine endliche Materialdicke 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 gewährleisten, ist der Verteilerboden 8 geringfügig unter einem Winkel β zur Transportbandebene E geneigt (vgl. Detail nach Figur 2).
- Wie Figur 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 Oberfläche des Transportbandes 2 auf. Der mittlere Teil ist um ca. 0,3 bis 0,5 mm abgesetzt, um zu verhindern, daß auf dem Transportband 2 aufgebrachte Schlichte abgestreift wird. In Gießrichtung weiterführend sind niedrigere Seitendämme 11 in getrennter Ausführung angebracht, die zu Dichtzwecken mit leichtem Druck gegen das Metallband 1 gedrückt werden.
- Vorteilhaft ist die Kombination des Schmelzeverteilers 5 mit dem in der DE-PS 4.132.189 beschriebenen druckbeaufschlagten Warmhalteofen 6. Vor dem Anfahren befindet sich die Metallschmelze 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 Verteilerbodens 8 langsam und gleichmäßig über die Breite verteilt, der Steigung mit dem Winkel β folgend, auf den Aufgabepunkt an der Umlaufrolle 3 zu. Wegen der Ausgießkante 9 entsteht ein kleiner Absatz, der aber keinesfalls zu einem Vorausfließen 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 bewegten 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 Abfließen in Gießrichtung wird durch die sich aufbauende Erstarrungsschichtdicke verhindert. Zur Banddickenregelung kann die in der DE-PS 4.132.189 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 zurückhält. Zusätzlich führt sie zu einer Vergleichmäßigung der Strömung.
- Der freie Schmelzbadspiegel im Schmelzeverteiler 5 kann zum Schutz vor Oxidation mit einem Deckel abgedeckt und mit Inertgas geschützt werden (nicht dargestellt).
- Die Figur 4 zeigt eine Variante der erfindungsgemaßen Gießvorrichtung mit ofenunabhängigem Schmelzeverteiler 5. Die Metallschmelze 7 wird hier dem Schmelzeverteiler 5 aus einem Vorratsgefäß 14 zugeführt.
- Mit der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung nach Fig. 1 bis 3 wurde ein Band 1 aus CuFe der Abmessung 400 mm x 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 Durchmesser des Warmhalteofens 6. Damit wurde der Anfangsschmelzezufluß ungefähr auf das zur Erreichung des gewünschten Bandquerschnitts 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 Transportband 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 eingestellt, 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 gegossen werden.
Claims (9)
- Gießvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines dünnen Metallbandes (1), mit einem umlaufenden, gekühlten Transportband (2), das von Umlenkrollen (3,4) geführt ist, und mit einem an das Transportband (2) anstellbaren Schmelzeverteiler (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 tangentialem Einlauf des Verteilerbodens (8) unter einem Mittelpunktswinkel α im Bereich von 5 bis 20° vor dem Scheitelpunkt (12.00-Uhr-Position) der (in Laufrichtung des Transportbandes (2) gesehen) vorderen Umlenkrolle (3) mündet und
daß die vordere Umlenkrolle (3) zumindest in dem von dem jeweiligen Mittelpunktswinkel α überstrichenen Bereich gekühlt ist. - Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für den Mittelpunktswinkel α 5 bis 10° beträgt.
- Gießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verteilerboden (8) unter einem Winkel β = 1 bis 3° zur Transportbandebene (E) geneigt ist. - 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. - Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Schmelzeverteiler (5) seitliche Begrenzungen (10) integriert sind. - Gießvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterseite des Verteilerbodens (8) im Bereich der seitlichen Begrenzungen (10) auf dem Transportband (2) aufliegt. - Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) ofenabhängig angeordnet ist. - Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelzeverteiler (5) ofenunabhängig angeordnet ist. - Gießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Schmelzeverteiler (5) eine in der Transportbandebene E oder senkrecht dazu bewegliche Glättleiste (13) zugeordnet ist.
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