DE60001180T2

DE60001180T2 - Two-roll strip caster

Info

Publication number: DE60001180T2
Application number: DE60001180T
Authority: DE
Inventors: Harold Roland Kaul; Nikolco S. Nikolovski
Original assignee: Castrip LLC
Current assignee: Castrip LLC
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: CN1204986C; DK1025931T3; AU1490000A; MY131984A; CA2297587C; KR100673321B1; AU2003266783B2; JP4598217B2; BR0000308A; JP2000225444A; TW425320B; CA2297587A1; CN1266758A; ES2192168T3; NZ502627A; AU767038B2; AUPP852699A0; KR20000057925A; ATE231041T1; EP1025931B1

Abstract

Twin roll strip caster comprising parallel casting rolls (16) one of which is mounted on moveable roll supports (104) which allow it to move bodily toward and away from the other roll (16). A pair of roll biasing units (110) comprising compression act on roll supports (104) to bias the moving roll (16) toward the other roll. Biasing units (110) comprise compression springs (112) acting on roll supports (104) through thrust transmission structures (122) and thrust reaction structures (121). The positions of thrust reaction structures (121) are set by hydraulic cylinder units (119) operable vary the position of each reaction structure (121) to replicate movements of the respective thrust transmission structure 122 so as to maintain a constant compression of the biasing springs (112) regardless of lateral movements of the roll supports (104).

Description

Technical field

Diese Erfindung betrifft das Gießen von Metallbändern. Sie hat eine spezielle Anwendung für das Gießen von Metallbändern durch kontinuierliches Gießen in einer Zweirollen-Gießvorrichtung.This invention relates to the casting of metal strips. It has particular application to the casting of metal strips by continuous casting in a twin-roll casting apparatus.

In einer Zweirollen-Gießvorrichtung wird geschmolzenes Metall zwischen zwei gegenläufig rotierenden horizontalen Gießrollen hineingebracht, die gekühlt werden, so daß Metallhäute an den sich bewegenden Rollenoberflächen erstarren und in einem Spalt zwischen diesen zusammengebracht werden, um ein erstarrtes Bandprodukt zu erzeugen, das aus dem Spalt zwischen den Rollen abwärts abgegeben wird. Der Begriff "Spalt" wird hier verwendet, um den allgemeinen Bereich zu bezeichnen, an welchem die Rollen am nächsten zusammen sind. Das geschmolzene Metall kann aus einer Pfanne in einen kleineren Behälter oder in eine Reihe von kleineren Behältern gegossen werden, aus welchem/welchen es durch eine oberhalb des Spalts angeordnete Metallabgabedüse ausfließt, um es so in den Spalt zwischen den Rollen zu lenken, wobei auf diese Weise ein Gießbad aus geschmolzenem Metall gebildet wird, das von den Gießoberflächen der Rollen unmittelbar oberhalb des Spalts getragen wird und sich entlang der Spaltlänge erstreckt. Dieses Gießbad ist normalerweise zwischen zwei Seitenplatten oder -dämmen eingeschlossen, die in einem gleitenden Eingriff mit den Stirnflächen der Rollen sind, um so die zwei Enden des Gießbads gegen ein Ausfließen zurückzuhalten, obwohl alternative Einrichtungen wie beispielsweise elektromagnetische Barrieren ebenfalls vorgeschlagen worden sind.In a two-roll casting apparatus, molten metal is introduced between two counter-rotating horizontal casting rolls which are cooled so that metal skins solidify on the moving roll surfaces and are brought together in a gap between them to produce a solidified strip product which is discharged downward from the gap between the rolls. The term "gap" is used herein to mean the general area where the rolls are closest together. The molten metal may be poured from a ladle into a smaller container or series of smaller containers from which it flows through a metal discharge nozzle located above the gap so as to direct it into the gap between the rolls, thus forming a pouring pool of molten metal supported by the casting surfaces of the rolls immediately above the gap and extending along the length of the gap. This casting pool is normally enclosed between two side plates or dams which are in sliding engagement with the faces of the rolls so as to restrain the two ends of the casting pool from flowing out, although alternative means such as electromagnetic barriers have also been proposed.

Das Einrichten und Einstellen der Gießrollen in einer Zweirollen-Gießvorrichtung ist ein wesentliches Problem. Die Rollen müssen präzise eingestellt werden, um eine geeignete Breite für den Spalt, im allgemeinen in der Größenordnung von einigen wenigen Millimetern oder weniger, genau zu definieren, und es muß auch irgendeine Einrichtung geben, um eine Auswärtsbewegung mindestens einer der Rollen gegen eine Vorspannungskraft zu erlauben, um Schwankungen in der Banddicke, insbesondere während der Anfangsphase, aufzunehmen.Setting up and adjusting the casting rolls in a two-roll casting machine is a major problem. The rolls must be precisely adjusted to achieve a suitable width for the gap, generally of the order of a few millimetres or less, and there must also be some means to allow outward movement of at least one of the rollers against a pre-tensioning force in order to accommodate variations in the strip thickness, particularly during the initial phase.

Normalerweise ist eine der Rollen in ortsfesten Lagern angebracht und die andere ist drehbar auf Haltern angebracht, die sich gegen die Wirkung einer Vorspannungseinrichtung bewegen können, um zu ermöglichen, daß sich diese Rolle seitwärts bewegt, um Schwankungen in der Bandbreite aufzunehmen. Die Vorspannungseinrichtung kann in Form von Kompressionsspiralfedern sein oder kann alternativ ein Paar Druckfluidzylinder-Einheiten aufweisen.Normally one of the rollers is mounted in fixed bearings and the other is pivotally mounted on supports which can move against the action of a preloading device to allow that roller to move sideways to accommodate variations in the belt width. The preloading device may be in the form of compression coil springs or alternatively may comprise a pair of pressure fluid cylinder units.

Eine Bandgießvorrichtung mit Federvorspannung der seitwärts bewegbaren Rolle ist in der australischen Patentanmeldung 85185/98, Veröffentlichungsdatum 01-04-1999, offenbart. In diesem Fall wirken die Vorspannungsfedern zwischen den Rollenhaltern und einem Paar von Druckreaktionsstrukturen, deren Positionen mit Hilfe eines Paars von angetrieben mechanischen Hebern eingestellt werden können, um eine Einstellung der Anfangskompression der Federn zu ermöglichen, um Anfangskompressionskräfte einzustellen, die an beiden Enden der Rolle gleich sind. Die Positionen der Rollenhalter müssen eingestellt und anschließend nach Beginn des Gießens angepaßt werden, so daß der Zwischenraum zwischen den Rollen über die Breite des Spalts konstant ist, um ein Band mit konstantem Profil herzustellen. Die US-A-5 706 882 von G. Fellus et al., USINOR SACILOR und THYSSEN STAHL AG wendet sich ebenfalls diesem Problem zu. Jedoch werden die Fehler der Messung der Rollentrennkraft durch das Steuerungssystem des an die Rollen angelegten Drucks zurück gekoppelt. Bei allen diesen Gießvorrichtungen wird jedoch im weiteren Verlauf des Gießens aufgrund der Exzentrizität der Rollen und dynamischer Änderungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung und anderer dynamischer Änderungen das Bandprofil unvermeidlich variieren. Bisher hat es keine Einrichtung gegeben, um eine dynamische Keil- oder Profilsteuerung bereitzustellen, um Bandprofilschwankungen während des Gießens zu unterdrücken. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, eine sehr wirkungsvolle Einrichtung für eine solche dynamische Profilsteuerung bereitzustellen.A strip casting apparatus with spring biasing of the laterally movable roll is disclosed in Australian Patent Application 85185/98, publication date 01-04-1999. In this case the biasing springs act between the roll holders and a pair of pressure reaction structures, the positions of which can be adjusted by means of a pair of powered mechanical jacks to allow adjustment of the initial compression of the springs to provide initial compression forces which are equal at both ends of the roll. The positions of the roll holders must be set and subsequently adjusted after casting has begun so that the gap between the rolls is constant across the width of the gap to produce a strip of constant profile. US-A-5 706 882 to G. Fellus et al., USINOR SACILOR and THYSSEN STAHL AG also addresses this problem. However, the errors in the measurement of the roll separation force are fed back by the control system of the pressure applied to the rolls. However, in all these casting devices, the strip profile will inevitably vary as the casting progresses due to the eccentricity of the rollers and dynamic changes due to differential thermal expansion and other dynamic changes. To date, there has been no facility to provide a dynamic wedge or profile control to suppress strip profile fluctuations during casting. By the present invention it is possible to provide a very effective means for such dynamic profile control.

Disclosure of the invention

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallbändern bereitgestellt, die folgendes aufweist: ein Paar parallele Gießrollen, die einen Spalt zwischen sich bilden; Metallzuführungseinrichtungen, um geschmolzenes Metall in den Spalt zwischen den Rollen zuzuführen, um ein Gießbad aus geschmolzenem Metall zu erzeugen, das von den Gießrollenoberflächen unmittelbar oberhalb des Spalts getragen wird; Badeinschließungseinrichtungen, um das geschmolzene Metall in dem Gießbad gegen ein Ausfließen aus den Enden des Spalts einzuschließen; und Rollenantriebseinrichtungen, um die Gießrollen in gegenläufigen Richtungen anzutreiben, um ein erstarrtes Metallband zu erzeugen, das abwärts aus dem Spalt abgegeben wird; wobei mindestens eine der Gießrollen an einem Paar bewegbarer Rollenträger angebracht ist, die erlauben, daß sich eine Rolle körperlich zur anderen Rolle hin und von dieser weg bewegt, wobei es ein Paar Rollenvorspannungseinheiten gibt, von denen jede auf einen Träger des Paars bewegbarer Rollenträger einwirkt, um diese eine Rolle körperlich zur anderen Rolle vorzuspannen, und wobei jede Rollenvorspannungseinheit aufweist: eine Druckübertragungsstruktur, die mit dem jeweiligen Rollenträger verbunden ist, eine Druckreaktionsstruktur, eine Kompressionsfedereinrichtung, die zwischen Federwiderlagern an der Druckreaktionsstruktur und der Druckübertragungsstruktur wirkt, um einen Druck auf die Druckübertragungsstruktur und den jeweiligen Rollenträger auszuüben, eine Druckreaktionsstruktur-Einstellungseinrichtung, die dazu dient, die Position der Druckreaktionsstruktur zu variieren, und eine Steuerungseinrichtung, um den Betrieb der Einstellungseinrichtung zu steuern, so daß die Bewegungen der Druckübertragungsstruktur als Bewegungen der Druckreaktionsstruktur erwidert werden, wobei die Bewegungen der Druckübertragungsstruktur die durch die Druckfedereinrichtung auferlegte Vorspannungskraft nicht signifikant beeinflussen.According to the invention there is provided an apparatus for continuously casting metal strips comprising: a pair of parallel casting rolls defining a gap therebetween; metal feeding means for feeding molten metal into the gap between the rolls to produce a pouring pool of molten metal supported by the casting roll surfaces immediately above the gap; bath containment means for confining the molten metal in the pouring pool against flowing out of the ends of the gap; and roll drive means for driving the casting rolls in opposite directions to produce a solidified metal strip which is discharged downwardly from the gap; at least one of the casting rolls being mounted on a pair of movable roll supports which allow one roll to physically move towards and away from the other roll, there being a pair of roll biasing units each acting on a support of the pair of movable roll supports to physically bias that one roll towards the other roll, and each roll biasing unit comprising: a pressure transmitting structure connected to the respective roll support, a pressure reaction structure, compression spring means acting between spring abutments on the pressure reaction structure and the pressure transmitting structure to apply a pressure to the pressure transmitting structure and the respective roll support, pressure reaction structure adjustment means serving to vary the position of the pressure reaction structure, and control means for controlling the operation of the adjustment means so that movements of the pressure transmitting structure are reciprocated as movements of the pressure reaction structure, the Movements of the pressure transmission structure do not significantly affect the preload force imposed by the compression spring device.

Vorzugsweise ist die Einstellungseinrichtung eine mittels Druckfluid betätigbare Einrichtung, die zwischen der Druckreaktionsstruktur und einer ortsfesten Struktur wirkt.Preferably, the adjustment device is a device operable by means of pressure fluid acting between the pressure reaction structure and a stationary structure.

Die mittels Druckfluid betätigbare Einrichtung kann durch eine Einheit aus Fluidzylinder und Kolben bereitgestellt sein, die an einem Ende mit einer ortsfesten Struktur verbunden ist, wobei das andere Ende dieser Einheit entweder die Druckreaktionsstruktur bildet oder mit dieser verbunden ist.The pressurized fluid actuable device may be provided by a fluid cylinder and piston unit connected at one end to a stationary structure, the other end of this unit either forming or being connected to the pressure response structure.

Die Steuerungseinrichtung kann einen ersten Positionsfühler, um die Position der Druckübertragungsstruktur zu messen, und eine Einrichtung aufweisen, um die Fluiddruckeinrichtung zu betätigen, so daß eine von dem Fühler gemessene Bewegung durch eine Bewegung der Druckreaktionsstruktur erwidert wird.The control means may include a first position sensor for measuring the position of the pressure transmitting structure, and means for actuating the fluid pressure means so that movement measured by the sensor is responded to by movement of the pressure response structure.

Die Rollenträger können für jede der Rollen ein Paar von Rollenendenträgerstrukturen aufweisen, die allgemein unterhalb der Enden der jeweiligen Rolle angeordnet sind.The roller supports may include a pair of roller end support structures for each of the rollers, generally disposed beneath the ends of the respective roller.

Jedes Paar von Rollenendenträgerstrukturen kann Traglager tragen, die die jeweiligen Rollenenden für eine Drehung um eine zentrale Rollenachse halten.Each pair of roller end support structures may support support bearings that support the respective roller ends for rotation about a central roller axis.

Die Gießrollen und die Rollenträger können auf einem Rollenmodul angebracht sein, das als eine Einheit in die Gießvorrichtung eingebaut und aus dieser herausnehmbar ist. In diesem Fall kann die Druckübertragungsstruktur jeder Vorspannungseinheit von dem jeweiligen Rollenträger ablösbar sein, um ein Herausnehmen des Moduls zu ermöglichen, ohne die Rollenvorspannungseinheiten abzunehmen oder auseinander zu nehmen.The casting rolls and the roll supports may be mounted on a roll module which is installed as a unit in and removable from the casting device. In this case, the pressure transmission structure of each pre-tensioning unit may be detachable from the respective roll support to enable removal of the module without removing or disassembling the roll pre-tensioning units.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beide Gießrollen jeweils durch das entsprechende Paar von Vorspannungseinheiten vorgespannt sein. Alternativ kann eine der Rollen an einer körperlichen Seitwärtsbewegung gehindert sein und der anderen eine Seitwärtsbewegung gegen eine Federvorspannungskraft gemäß der Erfindung erlaubt sein.In the apparatus according to the invention, both casting rolls can be biased by the corresponding pair of bias units. Alternatively, one of the rolls can be prevented from physically moving sideways and the other can be allowed to move sideways against a spring biasing force according to the invention.

Short description of the drawings

Damit die Erfindung vollständig erklärt werden kann, wird eine spezielle Ausführungsform detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen:In order that the invention may be fully explained, a specific embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Bandgießvorrichtung;Fig. 1 is a vertical cross-section through a strip casting apparatus constructed according to the present invention;

Fig. 2 eine Vergrößerung eines Teils von Fig. 1, die wichtige Komponenten der Gießvorrichtung zeigt;Fig. 2 is an enlargement of a portion of Fig. 1 showing important components of the casting apparatus;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch wichtige Teile der Gießvorrichtung;Fig. 3 a longitudinal section through important parts of the casting device;

Fig. 4 eine Ansicht auf ein Ende der Gießvorrichtung;Fig. 4 is a view of one end of the casting device;

Fig. 5, 6 und 7 die Gießvorrichtung in verschiedenen Zuständen während des Gießens und während der Abnahme des Rollenmoduls von der Gießvorrichtung;Fig. 5, 6 and 7 the casting device in different states during casting and during removal of the roller module from the casting device;

Fig. 8 einen vertikalen Querschnitt durch eine Rollenvorspannungseinheit mit einer darin eingesetzten Rollenvorspannungsfeder; undFig. 8 a vertical cross section through a roller preload unit with a roller preload spring inserted therein; and

Fig. 9 eine schematische Darstellung wesentlicher Komponenten der Gießvorrichtung.Fig. 9 is a schematic representation of essential components of the casting device.

Detailed description of the preferred embodiment

Die gezeigte Gießvorrichtung weist einen Maschinenhauptrahmen 11 auf, der auf dem Fabrikboden (nicht gezeigt) steht und ein Gießrollenmodul in Form einer Kassette 13 trägt, die als eine Einheit in eine Betriebsposition in die Gießvorrichtung geschoben werden kann, aber ohne weiteres heraus genommen werden kann, wenn die Rollen zu ersetzen sind. Die Kassette 13 trägt ein Paar parallele Gießrollen 16, welchen während eines Gießvorgangs geschmolzenes Metall aus einer Pfanne (nicht gezeigt) über eine Zwischenpfanne 17, einen Verteiler 18 und eine Abgabedüse 19 zugeführt wird, um ein Gießbad 30 zu erzeugen. Die Gießrollen 16 werden mit Wasser gekühlt, so daß Häute an den sich bewegenden Rollenoberflächen erstarren und am Spalt zwischen diesen zusammengebracht werden, um am Rollenauslaß ein erstarrtes Bandprodukt 20 zu erzeugen. Dieses Produkt kann einem Standard-Coiler zugeführt werden.The casting apparatus shown comprises a machine main frame 11 which stands on the factory floor (not shown) and carries a casting roll module in the form of a cassette 13 which can be slid into an operating position in the casting apparatus as a unit, but can be readily removed when the rolls are to be replaced. The cassette 13 carries a pair of parallel casting rolls 16 to which during a casting operation molten metal is fed from a ladle (not shown) via a tundish 17, a distributor 18 and a discharge nozzle 19 to produce a casting pool 30. The casting rolls 16 are cooled with water so that skins solidify on the moving roll surfaces and are brought together at the gap between them to produce a solidified strip product 20 at the roll outlet. This product can be fed to a standard coiler.

Die Gießrollen 16 werden durch Antriebswellen 41 von einem elektrischen Motor und Getriebe, die am Maschinenhauptrahmen angebracht sind, gegenläufig gedreht. Die Antriebswelle kann vom Getriebe abgekoppelt werden, wenn die Kassette herausgenommen werden soll. Die Rollen 16 haben am Umfang Wände aus Kupfer, die mit einer Reihe von längs verlaufenden und entlang des Umfangs beabstandeten Wasserkühlkanälen gebildet sind, die über die Rollenenden mit Kühlwasser aus Wasserzuführungsrohren in den Rollenantriebswellen 41 versorgt werden, die über rotierende Stopfbüchsen 43 mit Wasserzuführungsschläuchen 42 verbunden sind. Die Rolle kann typisch einen Durchmesser von ungefähr 500 mm haben und kann bis 2000 mm lang sein, um ein Bandprodukt zu erzeugen, das ungefähr die Breite der Rollen hat.The casting rollers 16 are driven by drive shafts 41 from an electric motor and gear box, which are mounted on the machine main frame The drive shaft can be uncoupled from the gearbox when the cassette is to be removed. The rollers 16 have circumferential walls of copper formed with a series of longitudinal and circumferentially spaced water cooling channels which are supplied via the roller ends with cooling water from water supply pipes in the roller drive shafts 41 which are connected to water supply hoses 42 via rotating glands 43. The roller may typically have a diameter of about 500 mm and may be up to 2000 mm long to produce a strip product approximately the width of the rollers.

Die Pfanne hat eine völlig herkömmliche Konstruktion und wird auf einem Revolverkopf getragen, von wo aus sie in eine Position oberhalb der Zwischenpfanne 17 gebracht werden kann, um die Zwischenpfanne zu füllen. Die Zwischenpfanne kann mit einem von einem Hilfszylinder betätigbaren Schiebetorventil 47 ausgestattet sein, um zu erlauben, daß geschmolzenes Metall von der Zwischenpfanne 17 durch das Ventil 47 und ein feuerfestes Abdeckblech 48 in den Verteiler 18 fließt.The ladle is of entirely conventional construction and is carried on a turret from where it can be moved to a position above the tundish 17 to fill the tundish. The tundish may be provided with a sliding gate valve 47 operable by an auxiliary cylinder to allow molten metal to flow from the tundish 17 through the valve 47 and a refractory cover plate 48 into the distributor 18.

Der Verteiler 18 ist als eine weite Schale gebildet, die aus einem feuerfesten Material, wie beispielsweise Magnesiumoxid (MgO) hergestellt ist. Eine Seite des Verteilers 18 empfängt geschmolzenes Metall aus der Zwischenpfanne 17 und die andere Seite des Verteilers 18 ist mit einer Reihe von in Längsrichtung beabstandeten Metallauslaßöffnungen 52 versehen. Der untere Teil des Verteilers 18 trägt Befestigungsklammern 53 zum Anbringen des Verteilers am Hauptrahmen 11 der Gießvorrichtung, wenn die Kassette in ihrer Betriebsposition eingesetzt ist.The distributor 18 is formed as a wide bowl made of a refractory material such as magnesium oxide (MgO). One side of the distributor 18 receives molten metal from the tundish 17 and the other side of the distributor 18 is provided with a series of longitudinally spaced metal outlet openings 52. The lower part of the distributor 18 carries mounting brackets 53 for attaching the distributor to the main frame 11 of the casting apparatus when the cassette is inserted in its operating position.

Die Abgabedüse 19 ist als länglicher Körper gebildet, der aus einem feuerfesten Material, wie beispielsweise Aluminiumgraphit, hergestellt ist. Ihr unterer Teil verjüngt sich, um so einwärts und abwärts zusammen zu laufen, so daß sie in den Spalt zwischen den Gießrollen 16 hinein ragen kann. Ihr oberer Teil ist mit auswärts vorragenden Seitenflanschen 55 gebildet, die an einer Befestigungsklammer 60 angeordnet sind, die Teil des Hauptrahmens 11 ist.The discharge nozzle 19 is formed as an elongated body made of a refractory material such as aluminum graphite. Its lower part is tapered so as to converge inwardly and downwardly so that it can project into the gap between the casting rolls 16. Its upper part is formed with outwardly projecting side flanges 55, which are arranged on a fastening bracket 60 which is part of the main frame 11.

Die Düse 19 kann eine Reihe von horizontal beabstandeten, im allgemeinen sich vertikal erstreckenden Fließkanälen haben, um ein geeignet langsames Abfließen des Metalls über die ganze Breite der Rollen zu erzeugen und um das geschmolzene Metall in den Spalt zwischen den Rollen abzugeben, ohne daß es direkt auf die Rollenoberflächen aufprallt, an welchen die anfängliche Erstarrung erfolgt. Alternativ kann die Düse einen einzigen durchgehenden Schlitzauslaß haben, um einen langsamen Vorhang aus geschmolzenem Metall direkt in den Spalt zwischen den Rollen abzugeben, und/oder sie kann in das Metallschmelzbad eingetaucht sein.The nozzle 19 may have a series of horizontally spaced, generally vertically extending flow channels to produce a suitably slow flow of metal across the full width of the rolls and to discharge the molten metal into the gap between the rolls without directly impinging on the roll surfaces where initial solidification occurs. Alternatively, the nozzle may have a single continuous slot outlet to discharge a slow curtain of molten metal directly into the gap between the rolls and/or it may be immersed in the molten metal bath.

Das Bad ist an den Enden der Rollen durch eine Paar von seitlichen Verschlußplatten 56 eingeschlossen, die gegen gestufte Enden 57 der Rollen gehalten werden, wenn die Rollenkassette in ihrer Betriebsposition ist. Die seitlichen Verschlußplatten 56 sind aus einem sehr feuerfesten Material, zum Beispiel Bornitrid, hergestellt und haben bogenförmige Seitenkanten entsprechend der Krümmung der gestuften Enden der Rollen. Die Seitenplatten können in Plattenhaltern 82 angebracht sein, die mit Hilfe eines Paars von Hydraulikzylindereinheiten 83 bewegbar sind, um die Seitenplatten in Eingriff mit den gestuften Enden der Gießrollen zu bringen, um an den Stirnseiten Verschlüsse für das Metallschmelzbad zu bilden, das während eines Gießvorgangs an den Gießrollen gebildet wird.The bath is enclosed at the ends of the rolls by a pair of side closure plates 56 which are held against stepped ends 57 of the rolls when the roll cassette is in its operating position. The side closure plates 56 are made of a highly refractory material, for example boron nitride, and have arcuate side edges corresponding to the curvature of the stepped ends of the rolls. The side plates may be mounted in plate holders 82 which are movable by means of a pair of hydraulic cylinder units 83 to bring the side plates into engagement with the stepped ends of the casting rolls to form closures at the faces for the molten metal bath formed on the casting rolls during a casting operation.

Während eines Gießvorgangs wird das Schiebetorventil 47 betätigt, um ein Abfließen des geschmolzenen Metalls aus der Zwischenpfanne 17 in den Verteiler 18 und durch die Metallabgabedüse 19 zu erlauben, von wo aus es in die Gießrollen fließt. Das Kopfende des Bandprodukts 20 wird mit Hilfe eines Schürzentisches 96 zu einer Absenkrolle und von dort aus zu einer Coiling-Station (nicht gezeigt) geführt. Der Schürzentisch 96 hängt von Drehbefestigungen 97 am Hauptrahmen herunter und kann mit Hilfe einer Hydraulikzylindereinheit (nicht gezeigt) zur Absenkrolle geschwenkt werden, nachdem das saubere Kopfende erzeugt worden ist.During a pouring operation, the sliding gate valve 47 is actuated to allow the molten metal to flow from the tundish 17 into the distributor 18 and through the metal discharge nozzle 19 from where it flows into the pouring rolls. The head end of the strip product 20 is fed to a drop roll by means of an apron table 96 and from there to a coiling station (not shown). The apron table 96 is suspended from pivot mounts 97 on the main frame and can be moved by means of a hydraulic cylinder unit (not shown) to the lowering roller after the clean head end has been created.

Die abnehmbare Rollenkassette 13 ist so konstruiert, daß die Gießrollen 16 eingerichtet werden können und der Spalt zwischen ihnen eingestellt werden kann, bevor die Kassette in ihre Position in der Gießvorrichtung eingesetzt wird. Wenn die Kassette eingesetzt ist, können ferner zwei Paare von Rollenvorspannungseinheiten 110, 111, die am Maschinenhauptrahmen angebracht sind, schnell mit den Rollenhaltern an der Kassette verbunden werden, um die Vorspannungskräfte bereitzustellen, die einem Auseinanderbewegen der Rollen Widerstand entgegen setzten.The removable roll cassette 13 is designed so that the casting rolls 16 can be set up and the gap between them adjusted before the cassette is inserted into position in the casting apparatus. Furthermore, when the cassette is inserted, two pairs of roll preload units 110, 111 mounted on the machine main frame can be quickly connected to the roll holders on the cassette to provide the preload forces which resist the rolls from moving apart.

Die Rollenkassette 13 weist einen großen Rahmen 102 auf, der die Rollen 16 und einen oberen Teil 103 der feuerfesten Ummantelung zum Ummanteln des gegossenen Bandes unterhalb des Spalts trägt. Die Rollen 16 sind an Rollenhaltern 104 angebracht, die ein Paar von Rollenendenhalterstrukturen 90 aufweisen, die Rollenendenlager 100 tragen, mittels welchen die Rollen für eine Drehung um ihre parallel zueinander liegenden Längsachsen angebracht sind. Die zwei Paare von Rollenhaltern 104 sind mit linearen Lagern 106 am Rollenkassettenrahmen 102 angebracht, wodurch sie seitlich des Kassettenrahmens gleiten können, um eine körperliche Bewegung der Rollen aufeinander zu und voneinander weg bereitzustellen, was eine Auseinander- und Annäherungsbewegung zwischen den zwei parallelen Rollen erlaubt.The roll cassette 13 includes a large frame 102 that supports the rolls 16 and an upper portion 103 of the refractory jacket for encasing the cast strip below the gap. The rolls 16 are mounted on roll holders 104 that include a pair of roll end holder structures 90 that support roll end bearings 100 by which the rolls are mounted for rotation about their mutually parallel longitudinal axes. The two pairs of roll holders 104 are mounted to the roll cassette frame 102 with linear bearings 106 that allow them to slide laterally of the cassette frame to provide physical movement of the rolls toward and away from each other, allowing for a moving apart and approaching movement between the two parallel rolls.

Der Rollenkassettenrahmen 102 trägt auch zwei einstellbare Anschlageinrichtungen 107, die unterhalb der Rollen um eine zentrale vertikale Ebene zwischen den Rollen herum und zwischen den zwei Paaren von Rollenhaltern 104 angeordnet sind, um so als Anschläge zu dienen, die die Einwärtsbewegung der zwei Rollenhalter begrenzen, um dadurch die minimale Breite des Spalts zwischen den Rollen zu definieren. Wie nachstehend erklärt, dienen die Rollenvorspannungseinheiten 110, 111 dazu, die Rollenhalter gegen diese zentralen einstellbaren Anschlageinrichtungen einwärts zu bewegen, um eine federnde Auswärtsbewegung einer der Rollen gegen voreingestellte Vorspannungskräfte zu erlauben.The roll cassette frame 102 also carries two adjustable stop means 107 arranged beneath the rolls around a central vertical plane between the rolls and between the two pairs of roll holders 104 so as to serve as stops limiting the inward movement of the two roll holders to thereby define the minimum width of the gap between the rolls. As explained below, the roll bias units 110, 111 serve to move the roll holders inward against these central adjustable stop means to provide a resilient To allow outward movement of one of the rollers against preset preload forces.

Jede einstellbare Anschlageinrichtung 107 ist in der Form eines mit Schnecken- oder Schraubenantrieb versehenen Hebers, der einen Körper 108, der bezüglich der zentralen vertikalen Ebene der Gießvorrichtung ortsfest ist, und zwei Enden hat, die bei Betätigung des Hebers gleichmäßig in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden können, um ein Auseinanderziehen und ein Zusammenziehen des Hebers zu erlauben, um die Breite des Spalts einzustellen, während gleichzeitig ein für beide Rollen gleicher Abstand zur zentralen vertikalen Ebene der Gießvorrichtung aufrechterhalten wird.Each adjustable stop device 107 is in the form of a worm or screw driven elevator having a body 108 which is fixed with respect to the central vertical plane of the casting device and two ends which can be moved equally in opposite directions upon actuation of the elevator to allow extension and contraction of the elevator to adjust the width of the gap while maintaining an equal distance for both rollers from the central vertical plane of the casting device.

Die Gießvorrichtung ist mit zwei Paaren von Rollenvorspannungseinheiten 110, 111 versehen, wobei jeweils ein Paar mit den Haltern 104 jeweils einer Rolle 16 verbunden ist. Die Rollenvorspannungseinheiten 110 an einer Seite der Maschine haben eine Konstruktion und Funktionsweise gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Einheiten sind mit Vorspannungsspiralfedern 112 ausgestattet, um an den jeweiligen Rollenhaltern 104 Vorspannungskräfte bereitzustellen, während die Vorspannungseinheiten 111 an der anderen Seite der Maschine hydraulische Aktuatoren 113 aufweisen. Diese Aktuatoren dienen dazu, um die entsprechenden Rollenhalter 104 dieser Rolle fest gegen die zentralen Anschläge zu halten, und die andere Rolle ist frei, um sich gegen die Wirkung der Vorspannungsfedern 112 der Vorspannungseinheiten 110 seitwärts zu bewegen.The casting device is provided with two pairs of roller preload units 110, 111, one pair each being connected to the holders 104 of a respective roller 16. The roller preload units 110 on one side of the machine have a construction and operation according to the present invention. These units are equipped with preload coil springs 112 to provide preload forces on the respective roller holders 104, while the preload units 111 on the other side of the machine have hydraulic actuators 113. These actuators serve to hold the respective roller holders 104 of that roller firmly against the central stops, and the other roller is free to move sideways against the action of the preload springs 112 of the preload units 110.

Die detaillierte Konstruktion der Vorspannungseinheiten 110 ist in Fig. 8 gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, weist die Vorspannungseinheit ein Federtrommelgehäuse 114 auf, das innerhalb eines äußeren Gehäuses 115 angeordnet ist, das mittels Befestigungsschrauben 117 am Hauptrahmen 116 der Gießvorrichtung befestigt ist.The detailed construction of the preload units 110 is shown in Fig. 8. As shown in this figure, the preload unit comprises a spring drum housing 114 arranged within an outer housing 115 which is attached to the main frame 116 of the casting device by means of fastening screws 117.

Das Federgehäuse 114 besteht aus einem Kolben 118, der innerhalb des äußeren Gehäuses 115 läuft. Das Federgehäuse 114 kann durch Ein- und Ausfließen von Hydraulikfluid in den und aus dem Zylinder 118 alternativ in einer ausgezogenen Position, so wie in Fig. 8 gezeigt, und in einer zurückgezogenen Position angeordnet sein. Das äußere Ende des Federgehäuses 114 trägt eine mit Druckfluid betätigbare Einrichtung in Form einer Hydraulikzylindereinheit 119, die dazu dient, um die Position eines Federreaktionskolbens 121 einzustellen, der mittels einer Verbindungsstange 130 mit dem Kolben der Einheit 119 verbunden ist.The spring housing 114 consists of a piston 118 which runs within the outer housing 115. The spring housing 114 can be operated by flowing hydraulic fluid into and out of the cylinder 118 alternatively in an extended position, as shown in Fig. 8, and in a retracted position. position. The outer end of the spring housing 114 carries a pressurized fluid actuated device in the form of a hydraulic cylinder unit 119 which serves to adjust the position of a spring reaction piston 121 which is connected to the piston of the unit 119 by means of a connecting rod 130.

Das innere Ende der Feder 112 wirkt auf eine Druckübertragungsstruktur 122, die über eine Lastdose 125 mit dem jeweiligen Rollenhalter 104 verbunden ist. Die Druckstruktur wird anfangs mittels eines Verbindungsglieds 124 in festem Eingriff mit dem Rollenhalter gezogen, wobei das Verbindungsglied 124 mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 123 ausgefahren werden kann, wenn die Vorspannungseinheit abgekoppelt werden soll.The inner end of the spring 112 acts on a pressure transmission structure 122 which is connected to the respective roller holder 104 via a load cell 125. The pressure structure is initially pulled into firm engagement with the roller holder by means of a connecting member 124, whereby the connecting member 124 can be extended by means of a hydraulic cylinder 123 when the pre-tensioning unit is to be uncoupled.

Wenn die Vorspannungseinheit 110 mit ihrem jeweiligen Rollenhalter 104 verbunden ist, wobei das Federgehäuse 114 in seinem ausgezogenen Zustand angeordnet ist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Position des Federgehäuses 114 und der Zylindereinheit 119 bezüglich des Maschinenrahmens fest und die Position des Federreaktionskolbens 121 kann eingestellt werden, um den effektiven Zwischenraum zwischen dem Federwiderlager am Reaktionskolben und der Druckübertragungsstruktur 122 einzustellen. Die Kompression der Feder 112 kann dabei eingestellt werden, um die an der Druckübertragungsstruktur 122 und dem jeweiligen Rollenhalter 104 anliegende Druckkraft zu variieren. Mit dieser Anordnung ist die einzige relative Bewegung während des Gießvorgangs die Bewegung des Rollenhalters 104 und der Druckvorrichtungsstruktur 122 als Einheit gegen die Vorspannungsfeder. Da die Vorspannungseinheit dazu dient, den Rollenhalter 104 einwärts gegen den Anschlag vorzuspannen, kann sie eingestellt werden, um den Rollenhalter mit einer erforderlichen Federvorspannkraft vorzuspannen, bevor das Metall tatsächlich zwischen den Gießrollen hindurchfließt, und diese Vorspannungskraft wird während eines darauffolgenden Gießvorgangs aufrechterhalten.When the preload unit 110 is connected to its respective roll holder 104 with the spring housing 114 arranged in its extended state as shown in Fig. 8, the position of the spring housing 114 and the cylinder unit 119 relative to the machine frame is fixed and the position of the spring reaction piston 121 can be adjusted to adjust the effective clearance between the spring abutment on the reaction piston and the pressure transmission structure 122. The compression of the spring 112 can thereby be adjusted to vary the compressive force applied to the pressure transmission structure 122 and the respective roll holder 104. With this arrangement, the only relative movement during the casting process is the movement of the roll holder 104 and the pressure device structure 122 as a unit against the preload spring. Since the preload unit serves to bias the roll holder 104 inwardly against the stop, it can be adjusted to preload the roll holder with a required spring preload force before the metal actually flows between the casting rolls, and this preload force is maintained during a subsequent casting operation.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine dynamische Keil- oder Profilsteuerung dadurch erreicht, daß die Hydraulikzylindereinheit 119 kontinuierlich arbeitet, um die Position des Federreaktionskolbens zu variieren, um die Bewegungen der Druckübertragungsstruktur 122 infolge der Seitwärtsbewegungen des Rollenhalters zu erwidern. Jede Einwärts- oder Auswärtsbewegung des Rollenhalters 104 wird eine entsprechende Einwärts- oder Auswärtsbewegung des Zylinders der Zylin¬ dereinheit 119 und damit des Federreaktionskolbens 121 hervorrufen, um so eine konstante Kompression der Kompressionsfeder 112 aufrechtzuerhalten. Dementsprechend ist es möglich, ungeachtet der Bewegungen der Rollenhalterungen eine konstante Vorspannungskraft an jedem Ende der Rolle aufrechtzuerhalten, und eine dynamische Keilsteuerung kann damit erzielt werden. Es ist nicht möglich, dieses Ergebnis dadurch zu erzielen, daß man versucht, Vorspannungskräfte, die von einem Druckfluid-Vorspannungssystem erzeugt werden, zu steuern. Eine solche Steuerung würde von Signalen einer Kraftmessung abhängig sein, die unvermeidlich Fehler haben würden, die sich durch das Steuerungssystem rückkoppeln würden. Die Verwendung von Federn in Kombination mit einer kontinuierlich arbeitenden Einstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine sehr präzise Einstellung von konstanten Vorspannungskräften, die während eines ganzen Gießvorgangs aufrechterhalten werden können. Es ist möglich, Federn mit sehr geringer Steifigkeit zu verwenden, und da die zwei Kompensations- oder Steuerungssysteme für die zwei Rollenenden völlig unabhängig arbeiten, stören sie sich nicht gegenseitig.According to the present invention, dynamic wedge or profile control is achieved by the hydraulic cylinder unit 119 operates continuously to vary the position of the spring reaction piston to respond to the movements of the pressure transmitting structure 122 due to the sideways movements of the roller holder. Any inward or outward movement of the roller holder 104 will cause a corresponding inward or outward movement of the cylinder of the cylinder unit 119 and hence of the spring reaction piston 121 so as to maintain a constant compression of the compression spring 112. Accordingly, it is possible to maintain a constant preload force at each end of the roller regardless of the movements of the roller supports and dynamic wedge control can thereby be achieved. It is not possible to achieve this result by attempting to control preload forces generated by a pressurized fluid preload system. Such control would depend on force measurement signals which would inevitably have errors which would feed back through the control system. The use of springs in combination with a continuously operating adjustment device according to the present invention allows a very precise adjustment of constant preload forces which can be maintained throughout a whole casting operation. It is possible to use springs with very low stiffness and since the two compensation or control systems for the two roll ends operate completely independently, they do not interfere with each other.

Wie schematisch in Fig. 9 gezeigt, kann die Steuerungseinrichtung Positionsfühler 150 aufweisen, welche die Position der Druckübertragungsstrukturen 122 messen und welche mit einer Steuerungsschaltung verbunden sind, die den Betrieb der Zylindereinheit 119 steuert, so daß die Bewegungen der Druckübertragungsstrukturen 122 von den Zylindern der Einheiten 119 erwidert werden. Die Steuerungsschaltung kann Steuerungen 151 aufweisen, die mit den Fühlern 150 und den Zylindereinheiten 119 verbunden sind, um die Zylinder 119 während des Gießens so arbeiten zu lassen, daß sie die Bewegungen der Druckübertragungsstrukturen 122 erwidern. Die Steuerungen 151 können auch Eingangssignale aus einer Logikvorrichtung 152 empfangen, um einen Betrieb der Zylinder für eine Anfangseinstellung der Rollenhalter (Eingang 153) vor dem Gießen und eine darauffolgende Einstellung für eine statische Keileinstellung nach dem Gießen (Eingang 154) zu erlauben.As shown schematically in Fig. 9, the control device may comprise position sensors 150 which measure the position of the pressure transmitting structures 122 and which are connected to a control circuit which controls the operation of the cylinder unit 119 so that the movements of the pressure transmitting structures 122 are reciprocated by the cylinders of the units 119. The control circuit may comprise controls 151 which are connected to the sensors 150 and the cylinder units 119 to operate the cylinders 119 during casting so as to reciprocate the movements of the pressure transmitting structures 122. The controls 151 may also receive input signals from a logic device 152 to allow operation of the cylinders for an initial adjustment of the roll holders (input 153) before casting and a subsequent adjustment for a static wedge adjustment after casting (input 154).

Die Steuerungseinrichtung kann auch die Zylindereinheit veranlassen, dem Federreaktionskolben 121 zusätzliche Bewegungen aufzuerlegen, um Änderungen der Vorspannungskraft zu erzeugen, um Schwankungen der Banddicke über die gesamte Breite des Bands oder an der entsprechenden Kante des Bands aufgrund von Verformungsschwankungen an den Enden der Rollen während des Gießens zu kompensieren. Schwankungen in der Banddicke können mit Röntgenstrahlen gemessen werden, die stromabwärts zur Gießvorrichtung das Band abtasten, und Signale in einen Eingang 155 der Logikvorrichtung 152 der Steuerungsschaltung einspeisen, wie ebenfalls in Fig. 9 gezeigt ist. Die Schwankungen in der Dicke aufgrund einer Rollenverformung werden in Längsrichtung des Bands im allgemeinen sinusförmig sein, so daß sinusförmige Steuerungssignale erzeugt werden, die verwendet werden können, um den Betrieb der Zylindereinheiten 119 zu steuern, um dem Federreaktionskolben 121 eine entsprechende und kompensierende sinusförmige Bewegung aufzuerlegen. Um eine geeignete Steuerung der Banddicke zu erreichen, müssen die Steuerungssignale in richtiger Phasenbeziehung mit der Drehung der Rollen an die Zylindereinheiten 119 geschickt werden, d. h. während jeder Drehung muß das Muster der Steuersignale an das von den Verformungen der Rolle hervorgerufene Muster der Bewegungen der Rollenenden angeglichen werden. Eine richtige Phasenangleichung wird dadurch erreicht, daß die Signale in einer anfänglichen Phasenbeziehung mit einem Referenzsignal zugeführt werden, das einen Puls pro Umdrehung der Rollen erzeugt, und dann die Phasenbeziehung variiert wird, um eine Minimierung der Amplitude der Dickenschwankungen zu erzeugen. Dies kann durch Nachführen oder Auswerten eines Amplitudenfehlersignals erreicht werden.The controller may also cause the cylinder unit to impose additional movements on the spring reaction piston 121 to produce changes in the preload force to compensate for variations in strip thickness across the entire width of the strip or at the corresponding edge of the strip due to deformation variations at the ends of the rolls during casting. Variations in strip thickness may be measured by X-rays scanning the strip downstream of the casting device and feeding signals to an input 155 of the logic device 152 of the control circuit, as also shown in Figure 9. The variations in thickness due to roller deformation will be generally sinusoidal along the length of the strip, so that sinusoidal control signals are generated which can be used to control the operation of the cylinder units 119 to impose a corresponding and compensating sinusoidal movement on the spring reaction piston 121. In order to achieve proper control of the strip thickness, the control signals must be sent to the cylinder units 119 in proper phase relationship with the rotation of the rollers, i.e. during each rotation the pattern of the control signals must be matched to the pattern of movements of the roller ends caused by the deformations of the roller. Proper phase matching is achieved by feeding the signals in an initial phase relationship with a reference signal that produces one pulse per revolution of the rollers and then varying the phase relationship to produce a minimization of the amplitude of the thickness variations. This can be achieved by tracking or evaluating an amplitude error signal.

Die Konstruktionseinheiten der Vorspannungseinheiten 111 bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Ausführliche Einzelheiten dieser Einheiten und die Art und Weise, in welcher der. Rollenkassettenrahmen 102 in die Gießvorrichtung eingesetzt und aus dieser herausgenommen werden kann, sind in der australischen Patentschrift 85185/98 beschrieben.The structural units of the pre-tensioning units 111 form no part of the present invention. Full details of these units and the manner in which the roll cassette frame 102 can be inserted into and removed from the casting apparatus are described in Australian Patent Specification 85185/98.

Claims

1. Device for continuously casting a metal strip, comprising:

a pair of parallel casting rolls (16) forming a roll gap (16a) therebetween;

metal supply means (17, 18, 19) for supplying molten metal into the nip between the rolls (16) to form a pouring pool (30) of molten metal supported by the pouring roll surfaces immediately above the nip (16a);

Bath containment means (59) for confining the molten metal in the casting bath (30) against flowing out of the ends of the gap; and

roll drive means (41) for driving the casting rolls (16) in opposite directions to produce a solidified strip of metal (20) which is discharged downwardly from the gap (16a);

wherein at least one of the casting rolls is mounted on a pair of movable roll supports (104) which allow one roll to physically move towards and away from the other roll, and there is a pair of roll biasing units (110) each of which acts on a support of the pair of movable roll supports (104) to physically bias one roll towards the other roll,

characterized in that each roller pre-tensioning unit (110) comprises:

a pressure transmission structure (122) connected to the respective roller carrier (104), a pressure reaction structure (121), a compression spring device (112) acting between spring abutments on the pressure reaction structure (121) and the pressure transmission structure (122) to exert a pressure on the pressure transmission structure (122) and the respective roller carrier (104), a pressure reaction structure adjustment device (119) operable to vary the position of the pressure response structure (121) and control means (151) for controlling the operation of the adjustment means (119) so that movements of the pressure transmission structure (122) are reciprocated as movements of the pressure response structure (121), wherein the movements of the pressure transmission structure (122) do not significantly affect the biasing force imposed by the compression spring means (112).

2. Device according to claim 1, further characterized in that the adjustment device (119) is a device actuated by means of pressure fluid, which acts between the pressure transmission structure (121) and a fixed structure (114).

3. Apparatus according to claim 2, further characterized in that the pressurized fluid actuable device (119) is provided by a fluid piston and cylinder unit connected at one end to the fixed structure (114), the other end of this unit either forming or being connected to the pressure reaction structure (121).

4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, further characterized in that the control means comprises a position sensor (150) for measuring the position of the pressure transmitting structure (122) and means for operating the fluid pressure means so that movement measured by the sensor is responded to by movement of the pressure response structure (121).

5. Apparatus according to any one of claims 2 to 4, further characterized in that the fluid actuable device (119) is operable to impose additional movements on the pressure response structure (121) to produce variations in the preload force to compensate for the variations in the strip thickness during casting.

6. Apparatus according to claim 5, further characterized in that there is a strip thickness measuring device for generating signals indicative of the strip thickness, and that the control means (151) uses these signals to cause operation of the fluid actuable means (119) to impose additional movements on the pressure response structure (121).

7. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, further characterized in that the roller supports (104) include a pair of roller end support structures (90) for each of the rollers, generally disposed below the ends of the respective roller.

8. Apparatus according to claim 7, further characterized in that each pair of roll end support structures (90) supports support bearings (110) supporting the respective roll ends for rotation about a central roll axis.

9. Device according to one of claims 1 to 8, further characterized in that the casting rollers (16) and the roller supports (108) are mounted on a roller module (13) which is installed as a unit in the casting device and is removable from it.

10. Device according to claim 9, further characterized in that the pressure transmission structure (122) of each pre-tensioning unit (110) is detachable from the respective roller carrier (104) in order to enable removal of the module (13) without removing or disassembling the roller pre-tensioning units (110).