DE2063591A1

DE2063591A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kon tmuierhchen Gießen von Metallen

Info

Publication number: DE2063591A1
Application number: DE19702063591
Authority: DE
Inventors: Philippe Saint Etienne Loire Namy (Frankreich)
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1969-12-26
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-15
Also published as: GB1287510A; FR2091851A1; JPS4948048B1; ES386832A1; FR2091851B1; CA937024A; BE760836A

Description

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DlPL-PHYS. WILLY LORENZ, 8035 GAUTING, HUBERTUSSTRASSE 83'/» · TEL. MÜNCHEN (0811) 862524

23,.Dezember 197o Meine Akte: q 45--j

CREUSOT-LOIRE
Paris, Seine (Frankreich)

l/erfahren¹ und Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen won Metallen, insbesondere von Stahl, in Band- oder Streifenform, wobei das geschmolzene Metall zuiischsn zwei gekühlte Walzen gespritzt uiird, zwischen denen ein Spalt besteht und deren einander gegenüberliegende Außenflächen sich gleichförmig in Richtung der Metalleinspritzung beuiegen.

Zur Herstellung von flachen Metallbändern oder -streifen uiurde bereits vorgeschlagen, das geschmolzene Metall nach oben zuii&c.hon zwei UJalzen mit im Abstand angeordneten, im wesentlichen in einer gemeinsamen waagerechten Ebene liegenden parallelen Achsen einzuspritzen, wobei sich diese UJalzen derart drehen, daü die einander gegenüberliegenden Teile ihres Urnfancjs mit derselben linearen Geschwindigkeit nach d-bon bewegt worden. Das geschmolzene Metall wird unter dem Spalt der

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Walzen mittels einer flachen, hitzebeständigen Düse einge- ,. spritzt, die mit einem Vorratstrichter verbunden ist. Außerdem Bind seitliche Blöcke oder Backen vorgesehen, um das von der Düse kommende Metall zwischen den Walzen zu halten. Die Betriebsbedingungen sind so gewählt, daß der Pegel des Schmelzbades im Vorratstrichter etmas unter der durch die Wälzenachsen bestimmten waagerechten Ebene (d.h. unter dem Walzenspalt) liegt und das Metall v/or Erreichung dieser Ebene im" wesentlichen völlig erhärtet ist, so daß es zwischen den Walzen merklich zusammengedrückt oder gepreßt wird, ähnlich wie in einem Walzwerk.

Bei Hartmetallen, wie Stahl, weisen dieses Verfahren und auch die zu dessen Durchführung dienenden maschinen den Wachteil auf, daß der im allgemeinen' aus Kupfer bestehende Umfang der Walze rasch beschädigt wird infolge der Abnutzung, die von der Walzwirkung auf das erhärtete Stahlband herrührt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß selbst wenn im Walzenspalt der Innenteil oder Kern des ffletallbandes noch ganz heiß und etwas plastisch ist, so ist doch seine Oberfläche oder Haut, die mit dem Walzenumfang in Berührung kommt, kalt und hart. Außerdem ist die Temperatur des Kerns nicht ganz gleichmäßig und es können verhältnismäßig kalte, harte Bereiche auftreten, insbesondere in der Nähe der Bandkanten, was auf den relativ " weichen Umfang der Walzen äußerst schädigend uiirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die diese Nachteile beseitigt werden

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgsmäß durch ein Verfahren der genannten Art, bei dem das gegossene Band gegen die Außenfläche einer der Walzen gehalten wird, bis es sich völlig erhärtet.

Außerdem uiird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst, die folgende erfindungsgemäße Merkmale aufweist: eine erste und. eine zuieite gekühlte Walze mit parallelen Achsen, welche zwischen ihren Außenflächen einen Spalt bilden und sich in diesem Spalt im wesentlichen mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in derselben Umfangsrichtung drehen, so daß für den Spalt ein Eintrittsund ein Austrittsende entsteht, eine Düse, die in das Eintrittsende des Spalts mündet, so daß das geschmolzene Metall durch Verfestigung die Form des gegossenen Bandes erhält, wobei dieses Band hinter dem Austrittsende des Spalts an der Außenfläche der ersten Walze verbleibt, ein mit der Düse in Verbindung stehender Speisetrichter zum Zuführen des Metalls,: Mittel, die in diesem Trichter ein metallschmelzbad auf einem im wesentlichen konstanten Pegel halten, so daß der Druck an der Austrittsöffneng der Düse einem über dem Spalt befindlichen Pegel des Schmelzmetalls entspricht und Mittel zum Entfernen des.gegossenen Bandes in völlig erhärtetem Zustand won der Außenfläche der ersten U'alze in gewissem Abstand von diesem Spalt.

U/eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 12.

Nachstehend sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezug auf die schematische Zeichnung beispielsweise näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine, teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

, Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt der Uialzen dieser Vorrichtung in größerem Baßstab im Bereich des UJalzenspalts;

Fig» 3 einen Schnitt durch das Zuführungsteil der Vorrichtung;

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Fig. 4 einen Teilschnitt der Spritzdüse nach der Linie IV-IV von Fig. 2 in größerem maßstab;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer abgewandelten- Ausführungsform der erfindungsgeniäßen Vorrichtung«.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen v/an filetallen, insbesondere von Stahl, besitzt ziuei Walzen 1, 2, die jeweils von parallelen Wellen 3 bzw* 4 getragen werden, deren Achsen im wesentlichen in gleicher Ebene in solchem Abstand voneinander verlaufen, daß zwischen den beiden WaI- y zen ein verhältnismäßig schmaler Spalt a (Fig.2) entsteht. Di'e Walzen (oder zumindest ihre Außenflächen) bestehen vorteilhafterweise aus Kupfer und werden durch nicht gezeigte Mittel, z.B. einen inneren Kreislauf einer geeigneten Flüssigkeit, wie Wasser, auf zweckmäßige Weise gekühlt.

Die Wellen 3 und 4 drehen sich mit derselben Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzter Richtung, so daß sich im Bereich des Spaltes a ihre einander gegenüberliegenden Außenflächen nach oben bewegen. Unter dem Spalt a (Fig.2) ist zwischen den beiden Walzen 1 und 2 eine aus hochhitzebeständigem Material, wie Graphit, bestehende, flache, nach oben mündende Einspritzdüse 5 angeordnet, die durch eine tiefen liegende " Leitung 6 (Fig.3) mit einem wärmeisolierten Speisetrichter 7 verbunden ist. Ebenfalls aus Graphit oder einem ähnlich hochitzebeständigeft Stoff bestehende seitliche Backen B (Fig. 4) werden mittels Federn 9, die sich gegen ortsfeste T_eüe 10 des Maschinengestells abstützen, an die Stirnseiten der Walzen 1 und 2 gedrückt. Die Backen 8 werden z.B. mittels Bolzen 11, die durch die Teile 10 gleiten, auf geeignete Weise geführt. Oede Backe 8 erstreckt sich im wesentlichen in dem ■zwischen dem unteren Ende der Düse 5 und dem Spalt a liegenden Bereich. Die Innenseite der Backen 8 weist eine Ausnehmung 8a auf, in der sich jeweils ein elektrischer Heizwiderstand 12 befindet; dieser wird durch einen senkrecht verlau-

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fanden Deckel 13 abgedeckt, der unmittelbar unter dem Spalt a endet.

Im Betrieb wird der Pegel im Speisetrichter 7 auf einer etuias über- dem Spalt der Walzen 1,2 liegenden horizontalen Ebene A-A gehalten (Fig.2). mit anderen Worten, das geschmolzene nietall uiird zwischen die Walzen mit einem ferrostatischen Druck eingespritzt, dar diesem Pegel A-A entspricht, im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik, ujo dieser Pegel üntsr dem Spalt gehalten wurde. Bai geeigneter UJahl der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 1 und 2 im Spalt a besteht die zuiischen den Walzen und den seitlichen Backen eingeschlossene flache Höetallmasse oder das Metallband aus einem noch flüssigen Kern zuiischen zuiei dünnen Schichten oder Häuten, die in Berührung mit den kalten V'alzenaußenf lachen bereits erhärtet sind.

Unter der Wirkung der Heizuiiderstände 12 sind die Ränder dieser Masse oder dieses Bandes noch sehr plastisch und üben keine örtliche Druckkraft auf die Walzen aus, so daß diese nicht über Gebühr abgenutzt uierden. Das aus dem Spalt a nach oben austretende Band ist mehr oder minder einem flachen, dünnwandigen Rohr ähnlich, das eine flüssige Masse enthält; es würde daher brechen, uienn es senkrecht nach oben gezogen uiürde, uiie dies bei den bekannten Maschinen der Fall ist. Erfindungsgemäß uiird es deshalb an einer der Walzen (im dargestellten Beispiel Walze 1.) gehalten, uiie bei S gezeigt, bis es im wesentlichen völlig erhärtet ist. Dann uiird es mit Hilfa eines Abstreichers 14 von der UJalze 1 entfernt und zwischen Paaren von Zug- und Richtrollen 15, 16 hindurchgeschickt, bevor es einen Wärmebehandlungsofen 17 erreicht, in dem es von Rollen 18 getragen wird. Das Band läuft danach zuiischen Heizelementen 19 hindurch und wird durch die Walzen 20 eines Walzwerks 21 gauialzt. Die Seitenkanten des gewalzten Bandes werden mittels Rollschermesser 22 abgeschnitten und das Band wird aufgewickelt wie bei 23 gezeigt.

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Um die Abkühlung des Bandes S auf der Walze 1 zu unterstützen, iuird durch geeignete Zerstäuber 24 Wasser darauf gesprüht, wobei der sich bildende Dampf durch einen Abzug 25 entfernt uiird. Hinter dem Abstreicher 14 uiird die Außenfläche der Walze 1 mittels Wasserzerstäuber 26 und einer zylindrischen rotierenden Bürste 27 gereinigt, bewor sie in den GieQbereich zurückkehrt.

Die Außenfläche der Walze 2 uiird ebenfalls durch Wasserzerstäuber 28 und eine rotierende Bürste 29 gereinigt und anschließend mittels einer Auftragsrolle 30 geschmiert, uielche ^ durch geeignete, nicht dargestellte lülittel kontinuierlich mit Fett oder Gl beschickt uiird. Auf Grund der Schmierung der Walze 2 haftet das gegossene Band 5 wor allem an der nicht geschmierten Walze 1. Weiterhin sei bemerkt, daß infolge der durch die Abkühlung auf der Außenseite der Walze 1 bedingtettZusammenziehung das Band sich von selbst falst vollständig von dieser Walze löst, noch bev/or es den Abstreicher· 14 erreicht.

Für eine zufriedenstellende Arbeitsweise ist es selbstverständlich wichtig, die Drehgeschwindigkeit der Walzen genau zu steuern, um im Spalt a für das Band eine Außenhaut mit der richtigen Stärke zu erhalten. Wenn die Haut zu dick ist, uier-" den die Druckwirkungen auf den Walzen zu stark, was zu Abnutzungserscheinungen an den Walzenaußenflächen führen kann. Wenn die Haut wiederum zu dünn ist, kann sie unmittelbar über dem Spalt a brechen, wodurch der ganze kontinuierliche Ablauf zunichte gemacht werden kann. Erfindungsgemäß kann eine zweckmäßige Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Walzen mittels zweier Methoden erzielt werden, und zwar entweder durch Messung der Oberflächentemperatur des Bandes unmittelbar über dem Spalt a (z.B. durch optische l/erfahren) ader durch Bestimmung des Banddruckes auf die Walzen (die Lager der Walle der Walze 2 können in Gleitstücken montiert sein, welche

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durch geeignete Federn in ihrer Stellung gehalten werden, uiobei die ganz kleinen Verschiebungen dieser Gleitstücke dem ermähnten Druck proportional sind). Es ist auch möglich, die Form des Bandes über dem Spalt als Maßstab zu nehmen. Wenn die Haut zu dünn ist, beult sich die freie Seite des Bandes merklich unter dem Druck des noch flüssigen Kerns aus.

Die Steuerung des Pegels dee geschmolzenen "Wieta 11b im Trichter 7 kann durch geeignete mittel erfolgen, insbesondere durch diejenigen, welche zur Aufrechterhaltung des Schmelzmetallpegels in den gekühlten senkrechten Formen von herkömmlichen kontinuierlichen Gießvorrichtungen dienen, wobei ein fester Stab aus einer Form, der das lYletall im flüssigen Zustand auf geeignete Weise zugeführt uiird, kontinuierlich nach unten herausgezogen uiird.

Zu diesem Zweck ist in Fig. 3 eine bekannte Einrichtung dargestellt, bestehend aus einer Fotozelle 31, die seitlich angeordnet ist, damit sie eine erhöhte Strahlungsmenge von der Oberfläche des Bades 32 im Trichter 7 erhält, wenn der Pegel steigt. Das von der Fotozelle 31 kommende Signal uiird einem Transduktor 33 eingegeben, der davon ein Betätigungssignal ableitet. Letzteres steuert einen motor 34, der eine Kippfanne 35 in die eine oder andere Rochtung kippen kann. Diese Pfanne schüttet geschmolzenes metall in den Trichter 7, so daß der Pegel in demselben mährend des Betriebs der Gießmaschine im wesentlichen auf gleicher Höhe gehalten wird.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Kühlwirkung der Walzen auf das Schmelzmetall gerade unter dem Spalt a, und damit die:. Bildung der Außenhaut des Bandes S von Fig. 1, fast ausschließlich durch die unmittelbare Absorption von latenter y/ärme durch die kühlen ialzenaußenflachen erreicht uiird, da der üom iwetiii Kühlwasser bewirkte iHrmeentzug zu diesem

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Zweck zu langsam ist. Außerdem wurde festgestellt, daß . diese rasche Abkühlung dar Außenhaut eine günstige Abschreekmirkung auf das metall selbst ausübt,. Es ist daher wesentlich, die Walzenaußenfläche auf eine sehr niedrige Temperatur zu bringen, gerade bevor sie die Gießzone erreicht. Dies uiird normalerweise durch den inneren Wasserumlauf erzielt; in einigen Fällen kann jedoch die Außenflächentemperatur mit Hilfe eines Kühlmittels, wie Flüssiggas, weit unter die Umgebungstemperatur gesenkt werden, wobei das Kühlmittel entweder als innere Kühlflüssigkeit oder in Form eines Bades benützt wird, in das der untere Teil fc jeder Walze eintaucht; weiterhin kann dieses mittel auch auf die Außenflächen der Walzen gesprüht werden.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung^sfarm liegen die Achsen der Wellen 43, 44 der Walzen 41 und 42 in einer Ebene B-B, die mit der Senkrechten einen spitzen Winkel <* bildet. Die Einspritzdüse 45 bildet selbstverständlich den gleichen Winkel«* mit der Waagerechten, Auch hier liegt jedoch'der Pegel im Speisetrichter 47 etwas über dem Spalt a der Walzen. Das gegossene Band S. wird gegen die untere Walze 1 gehalten (infolge der Schwerkraft neigt es sowieso dazu, auf dieser Walze zu ruhen). Das Band wird won der Walze in fast.senkrechter Richtung entfernt (wobei auch dieser Vorgang durch ψ die Schwerkraft unterstützt wird). Das erhärtete, jedoch noch etwas plastische Band läuft unter eine Walze 48, van der aus es waagerecht zu den anderen Bearbeitungsgeräten geleitet wird. Wenn auch nicht dargestellt, so kann dach die l/orrich- ■' tung gernäß Fig. 5 die gleichen Hilfseinrichtungen uiia diejenige nach Fig. 1 aufweisen (Wasserzerstäuber, rotierende Bürsten, Schniierrolle) .

Der oben erwähnte Winkel«*, kann v/ariieren zwischen 9Ü° (wobei die Achsen der Walzen in derselben waagerechten Ebene liegen wie in Fig. 1 gezeigt) und 0° (was einer Ausführung-

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•form etuia gemäß Fig. 5 entspricht, bei der jedoch die Walze 42 genau über der Walze 43 angeordnet ist, d.h. die Achsen dieser Walzen liegen in derselben senkrechten Ebene). Bemerkt sei hierzu, daß bei abnehmendein liiert des Winkels ot das Band S- wirkungsvoller getragen uiird, während der durch den noch flüssigen Kern erzeugte Druck von geringerer Bedeutung ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, insbesondere von Stahl, in Band- oder Streifenform, bei dem das geschmolzene Metall zwischen zuiei gekühlte Walzen gespritzt wird, zwischen denen ein Spalt besteht und deren einander gegenüberliegende Außenflächen sich gleichförmig in Richtung der liletalleinspritzung bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß das gegossene Band gegen die Außenfläche einer der Walzen gehalten wird, bis es völlig erhärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall mit einem Druck eingespritzt wird, der einem über dem Walzenspalt liegenden Pegel des geschmolzenen Metalls entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Drehgeschuiindigkeit der Wälzen, daß im Walzenspalt das gegossene Band aus einem noch geschmolzenen Kern zwischen zwei dünnen festen Außenhäuten besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegossene Band auf der Walze, gegen die es gehalten wird, durch Besprühen mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt uiird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite gekühlte Walze mit parallelen Achsen, welche zwischen ihren Außenflächen einen Spalt bilden und sich in diesem Spalt im wesentlichen mit derselben Umfangsgeschuiindigkeit in derselben Umfangsrichtung drehen, so daß für den Spalt ein Eintritts- und ein Austrittsende entsteht, eine Düse, die in das Eintrittsende des Spalts mündet, so daß das geschmolzene Metall durch Verfestigung die Form des gegossenen

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Bandes erhält, wobei dieses Band hinter dem Austrittsende des Spalts an der Außenfläche der ersten Walze verbleibt, ein mit der Düse in Verbindung stehender Speisetriehter zum Zuführen des Metalls, mittel , die in diesem Trichter ein Metallschmelzbad auf einem im wesentlichen konstanten Pegel halten, so daß der Druck an der Austrittsöffnung der Düse einem über dBm Spalt befindlichen Pegel des Schmelzmetalls entspricht, und Mittel zum Entfernen des gegossenen Bandes in völlig erhärtetem Zustand von der Außenfläche der ersten Walze in gewissem Abstand von diesem Spalt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des seitlichen Abfließens des geschmolzenen, durch die Düse eingespritzten Metalls von den Walzenaußenflächen Sßitenbacken gegen die flachen Stirnseiten der Walzen gedrückt sind, wobei die Innenseite dieser Backen zur Vermeidung des Erhärtens des Schmelzmetalls an dieser Innenseite jeweils mit Heizorgandn versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Haftens des gegossenen Bandes an der zweiten Walze Mittel zum Schmieren der Außenfläche derselben v/orgesehen aind.

ß. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel zum Besprühen des gegossenen Bandes auf der ersten Walze mit einer Kühlflüssigkeit.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das tintrittsende des Spalts tiefer liegt als das Austrittsendo desselben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der jl/alzen in einer gemeinsamen waagerechten Ebene

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