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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987000461A1
    申请号:PCT/CH1986/000100
    申请日:1986-07-21
    公开日:1987-01-29
    发明作者:Wilfried Heinemann
    申请人:Concast Standard Ag；
    IPC主号:B22D11-00
    专利说明:
    [0001] VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM GIESSEN VON KRISTALLINEN METALLBAENDERN
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von kristallinen Bändern gemäss dem Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfah rens .
    [0003] Meta l Ibänder, insbesondere Stahlbänder werden üblicher eise in mehreren Verfah renssc h ri tten hergestellt, welche energie- und zeitaufwendig sind. So wird beispielsweise zum Herstel¬ len von armge alztem Stahlband zunächst eine Bramme im St ranggi essverfahren hergestellt, welche im günstigsten Fall direkt ins Walzwerk eingespeist, im allgemeinen jedoch zu¬ nächst abgekühlt und daraufhin erneut erwärmt und in einem Walzwerk in mehreren Schritten auf die gewünschte Banddicke reduziert wird. Dabei läuft der Walzvorgang in der Regel in mehreren Stufen ab. Zur Reduzierung des für die Realisierung des Verfahrens erforderlichen Zeit- und Energieaufwandes wurden bereits verschiedene Massnahmen vorgeschlagen. So wurde bereits versucht, kontinu erlich aus der Stranggiess- anlage austretendes Vormaterial kontinuierlich weiter zu walzen, was jedoch zu anderen Schwierigkeiten geführt hat, da die maximale Giessgeschwindigkeit, mit welcher der Strang die Giessanlage verlässt, wesentlich niedriger ist als die minimale Walzgeschwindigkeit, mit welcher die Walzanlagen betrieben werden können. Eine weitere Reduzierung der Walz- geschwindigkeit in Anpassung an die Stranggi essgesch i ndig- keit ist technisch und w rtschaftlich nicht sinnvoll, da die Qualität der auf diese Weise erhaltenen Walzprodukte unbe¬ friedigend ist, und die Haltbarkeit der Walzen stark abni mmt .
    [0004] Zur Ueberwindung dieser grundsätzlichen Schwierigkeit wurde gemäss DE 32 41 745 bereits vorgeschlagen, die sich aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten beim Giessen des Vor¬ materials und dem Walzen dadurch zu begegnen, dass der be¬ reits bandähnlich gegossene Giessstrang zu einem Bund auf¬ gewickelt wird, dann vom Giesstrang abgetrennt und schliess- lich im Walzwerk vom Bund wieder abgewickelt und ausgewalzt wird. Durch diese Massnahme soll zwischen der Giessanlage und dem Walzwerk eine Pufferzone geschaffen werden, woduch die Walzgeschwindigkeit von der Giessgeschwindigkeit unab¬ hängig gemacht wird.
    [0005] Aus diesem immer noch umständlichen Vorgehen leitet sich das allgemeine Ziel der weiteren Ent cklungen ab, das Giess- verfahren zur Herstellung von kristallinen Bändern weiterhin zu vereinfachen und es insbesondere von den erwähnten grund¬ sätzlichen Engpässen zu befreien.
    [0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Giessen kristalliner Bänder anzugeben, welche eine möglichst direkte Herstellung der Bänder aus der Schmelze erlauben, so dass ein mehrfaches Behandeln des Pro¬ duktes beziehungsweise des Zwischenproduktes, insbesondere ein mehrfaches energieverzehrendes echselwei ses Aufheizen und Abkühlen vermieden wird.
    [0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Patent¬ ansprüchen 1 und 7 definierten Merkmale gelöst. Durch diese Massnahme ird auf besonders vortei lhafte Weise auch für Massenprodukte, beispielsweise für Massenstähle, ein einfaches und zusammenhängendes sowie energiesparendes Verfahren zur direkten Herstellung von kristallinen Bändern bereitgestellt. Dieses Verfahren erlaubt auch die Anpassung der Giessgeschwindigkeit an nachfolgende Verarbeitungs¬ schritte, beispielsweise an einen nachfolgenden Walzvorgang, ohne dass der Mate ri a If lus s unterbrochen werden müsste. Damit ergibt sich auch eine erhebliche Vereinfachung für eine Vorrichtung zum Vergiessen von Metallen zu kristallinen Bändern, so dass sich entsprechende Anlagen ökonomisch sinn¬ voll erstellen und einsetzen lassen.
    [0008] Im folgenden wi rd die Erfindung anhand bevorzugter Aus¬ führungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert.
    [0009] Es zeigen:
    [0010] Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäss einem beschriebenen Aus füh rungsbe i spi e l,
    [0011] Fig. 2 'das Prinzip der Schmelzen-Zufuhr auf den bewegten Küh l kö rper , und
    [0012] 'Fig. 3 die Darstellung der Bezeichnungen an der Düsenöf fnung .
    [0013] Das Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden im folgenden zunächst anhand von Figur 1 erläutert. In dieser Figur sind die erwähnten Bautei le schematisch dargestel lt. Sie dienen der Erläuterung der erfinderischen Idee, wobei die dargestel lten Bauelemente in i hrer Art und ihren G rössenverh Itni ssen durch dem Fachmann geläufige Massnahmen an die jewei ls gegebenen praktischen Verhältnisse angepasst werden können. Die gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Kühlkörper 1, der im Beispiel als rotierende Trommel ausge¬ bildet ist. Die Trommel rotiert in Richtung des Pfeils A. Die Trommeloberfläche besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, im Beispiel aus Kupfer oder einer Kupferlegi erung. Die Oberfläche kann mit unterschiedlichen Legierungen be¬ schichtet sein, um Oberflächenspannung und Küh li ntens i tat optimal anzupassen. Im Wirkbereich der Trommeloberfläche ist ein Düsenkörper 2 mit einem Düsenauslass 3 angeordnet. Im Bereich zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Düsenauslass 3 befindet sich eine im Beispiel elektromagnetische Zufluss¬ regelung 4.
    [0014] Von einem Vo rratsbehä It er 5 wird dem Düsenkörper 2 Metall¬ schmelze nachgefüllt. Düsenkörper 2 und Vorratsbehä Iter 5 bilden im Beispiel ein .geschlossenes Drucksystem, wie dies durch Druckmittel 6 symbolisch angedeutet ist.
    [0015] Ferner ist eine Heizeinrichtung 7 vorgesehen, welche ins¬ besondere den unteren Bereich des Düsenkörpers 2 auf eine bestimmte Betriebstemperatur bringt und diese einhält. Die Hei zei nri chtung 7 wird im Beispiel von einer Steuereinrich¬ tung 8 überwacht und gesteuert. Vorzugsweise wird von der Steuereinrichtung 8 ausserdem der Druck P der Druckmittel 6 überwacht und gesteuert. Ausserdem kann der Düsenkörper 2 und/oder der Vorratsbehä Iter 5 mit einer Füllstandanzeige 9 ausgestatet sein, deren Signale ebenfalls der Steuereinrich¬ tung 8 zur Ueberwachung des Gesamtprozesses zugeführt werden .
    [0016] Das aus dem Düsenkörper über den Düsenauslass 3 ausgeför¬ derte schmelzflüssige Metall wird direkt auf die Oberfläche des Kühlkörpers 1 aufgebracht. Zur Gewährleistung eines einwandfreien Giessprozesses ist die Distanz d1 zwischen dem Düsenauslass 3 und der Oberfläche des Kühlkörper 1 beson¬ ders kritisch. Der Kühlkörper 1 wi rd auf seiner Giessobei— fläche fortlaufend gekühlt, wie dies beispielsweise durch einen Küh l m i tt e Ibehä Iter 15 angedeutet ist. Ein darin ent¬ haltenes Kühlmittel 16 benetzt die Oberfläche des Kühl¬ körpers 1 und entzieht ihm eine Wärmemenge, welche in Ver¬ bindung mit anderen nachfolgend beschriebenen Küh Imassnahmen zur zufortigen Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls auf der Kühlkörperoberfläche führt. Zusätzlich kann mit Hi lfe einer Pumpe 17 Kühlmittel 16 auf die Innenwand des Kühl¬ körpers 1 gefördert werden, so dass auf dieser Seite eine zusätzliche Kühlwirkung eintritt. Als Kühlmittel dient vor¬ zugsweise ein Fluid, z.B. Wasser oder ein anderes Medium mit grosser Wärmeaufnahmekapazität.
    [0017] Zur Verstärkung der Kühlwirkung ist hinter dem Düsenauslass 3 in Drehrichtung A eine Kühleinrichtung 10 vorgesehen, welche di rekt auf die äussere Oberfläche des gegossenen Bandes 20, also au'f die von der Küh l kö rperobe rf l äc he abge¬ wandten Seite des Bandes 20 einwirkt. Vorzugsweise ist auch die Küh l ei n r i chtung 10 an die Steuereinrichtung 8 ange¬ schlossen, so dass sich Kühlmittelmenge und Kühlmitteltem¬ peratur auf bestimmte Werte einstellen bezw. regeln lassen.
    [0018] Schliesslich ist eine Umlenk- und Kühlrolle 11 vorgesehen, welche in Verbindung mit einem nachfolgenden Abziehelement 12 das Band 20 von der Oberfläche des Kühlkörers 1 ablöst, in einer Richtung B umlenkt und gleichzeitig kühlt. Die Umlenk- und Kühlrolle 11 ist vorzugsweise ebenfalls von aussen und/oder von innen gekühlt und zu diesem Zweck bei¬ spielsweise mit dem gleichen Kühlmittel 16 beaufschlagt wie die anderen erwähnten Kühlelemente. Auch die Kühlmittelzu¬ fuhr bzw. Küh l m i tte 11empe ratu r für die Umlenk- und Kühlrolle 11 wi rd vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 8 überwacht bzw. gesteuert. Vorzugsweise weist die Umlenk- und Kühlrolle 11 eine relativ grossen Durchmesser auf, der im Beispiel nur wenig kleiner ist als derjenige der als Kühlkörper verwendeten Kühl¬ trommel. Dadurch ergibt sich eine grosse Kontaktoberfläche für das gegossene Band 20, auf welcher es auf der Umlenk- und Kühlrolle 11 zusätzlich gekühlt wird. Ausserdem wird es relativ sanft von der Oberfläche des Kühlkörpers 1 abge¬ hoben, so dass sich mit dieser Vorrichtung auch relativ dicke Bänder im Bereich von 2 bis 8 mm herstellen lassen.
    [0019] Ausgangs der Umlenk- und Kühlrolle 11 wird das Band 20 in Richtung B von der Gi essei nr i chtung fortgeführt und unmit¬ telbar zu einem Bund 13 aufgewickelt. Das Band 20 kann stattdessen aber auch unmittelbar einer Walzeinrichtung 25 zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
    [0020] Der Düsenkörper 2, insbesondere der Düsenauslass 3, bestehen aus thermisch'isolierend.em und chemisch inertem Material, z.B. aus K-erami ktei len. Diese Tei le müssen der Schmelztem¬ peratur des zu vergi essenden Metalls auch längere Zeit widerstehen und dürfen ausserdem das Metall chemisch nicht verändern.
    [0021] Die thermische Nachbehandlung des gegossenen Bandes 20 er¬ folgt vorzugsweise in verschiedenen Stufen, und zwar unter der Steuerung der Steuereinrichtung 8. In einer ersten Stufe K erfolgt die Kühlung des Bandes 20 direkt über die Ober¬ fläche des Kühlkörpers 1, also durch Steuerung der Tempera¬ tur für das Kühlmittel 16, sei es von der äusseren Kühl- körperoberf lache oder von innen, oder durch beide Massnahmen kombiniert. In einer zweiten Stufe L ird die Oberfläche des gegossenen Bandes 20 unmittelbar intensiv gekühlt. Schliess- lich wird die Oberfläche des Bandes 20 in einer dritten Kühlstufe M durch Kontakt mit der Umlenk- und Kühlrolle 11 einem letzten Zwangsküh Iprozess unterzogen. Durch die Mehr¬ teilung des Kühlvorganges lassen sich die Struktur sowie die technologischen Eigenschaften des Bandes bestimmen, da auf diese Weise unter dem Einfluss der Steuereinrichtung 8 der zeitliche Gradient der Abkühlung mit Hi lfe der aufeinander¬ folgenden Kühlstufen K, L und M einstellbar ist. Für einen einwandfreien Ablauf des Giessprozesses ist die Einhaltung des Spaltes d1 zwischen dem Düsenauslass 3 und der Giess- oberfläche des Kühlkörpers 1 von besonderer Wichtigkeit. Zur Einstellung und Einhaltung dieses Spaltes d1 sind Einstel l¬ mittel 30 vorgesehen, mit deren Hi lfe der Düsenkörper 2 über Führungselemente 32 längs einer Füh rungssc hi ne 34 einstell¬ bar ist. Der Spalt d1 steht mit der Oberflächenspannung der Schmelze und dem Staudruck P bei gegebener Schmelzenzu- lus sges ch w i ndi gke i t v und gegebener Geschwindigkeit u der Oberfläche des Kühlkörpers 1 gegenüber dem Düsenauslass 3 über folgende Beziehung in Verbindung:
    [0022] 2- ® ~S_S, + vι_. (( dtz. rV r dz >u
    [0023] (wegen v = — Λyz 'U /1
    [0024] und da i t :
    [0025] H1 ~ 446e*r f _do_ )
    [0026] Darin bedeuten gemäss der Darstellung in Fig. 2 und 3: f < die Dichte der Schmelze, do die Breite der Düsenöffnuπg in Bewegungsrichtung des Kühlkörpers sowie d2 die Dicke des zu erzeugenden Bandes. (J ist die Oberflächenspannung.
    [0027] Unter Beachtung dieses Zusammenhangs werden die Verfahrens¬ parameter unter Berücksichtigung metal lurgischer Gesichts¬ punkte mit Hi lfe der Steuereinrichtung 8 überwacht und nach¬ geführt.
    [0028] Mengen- und Druckregelung der metallischen Schmelze lassen sich auf einfache Weise durch die elektromagnetische Zu¬ flussregelung 4 i m Düsenaus las sbe rei c h einstellen. Zur Herstellung von Stahlbändern einer Dicke von 3 mm wurde bei einem Spalt d1 von 2,9 mm die Trommeloberfläche gegen¬ über dem Düsenauslass 3 mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 1 und 5 m pro Sekunde bewegt.
    [0029] Anstelle der b-esehri ebenen Umlenk- und Kühlrolle 11 kann auch ein gekühltes Band oder eine ähnliche Kühl- und/oder Führungsvorrichtung vorgesehen sein.
    [0030] Das gegossene Band 20 kann nach Durchlaufen der Umlenk- und Kühlrolle 11 einer weiteren thermischen und/oder mecha¬ nischen Nachbehandlung, z.B. durch ein gekühltes Walzenpaar unterzogen werden.
    权利要求:
    ClaimsP A T E N T A N S P R U E C H E
    1. Verfahren zum Giessen von kristallinen Bändern aus metal¬ lischer Schmelze aus mindestens einem Vo r rat sbehä It er durch mindestens eine Düsenöffnung auf die Oberfläche eines beweg¬ ten Kühlkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze über thermisch isolierende, chemisch inerte Zuflussorgane (2, 3) aus einer einstellbaren Distanz (d1) auf die Ober¬ fläche des Kühlkörpers (1) aufgebracht wi rd, da-ss das auf der Oberfläche des Kühlkörpers (t) erstarrende Band mehr¬ stufig (K, L, M) gekühlt und/oder, einer thermischen und/- oder mechanischen Nachbehandlung (11) unterzogen und ansch li essend aufgewickelt wi rd.
    2. Verfahren nac-h Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Spa lt (d1) zwischen der Hinterkante des Düsenauslasses (3) und der Oberfläche des bewegten Kühlkörpers (1) gemäss folgendem Zusammenhang eingestel lt wi rd: -±_ ( d°
    wobei <5* die Oberflächenspannung und ξ die Dichte der Schmelze bedeuten, do die Breite der Düsenöffnung in Bewe¬ gungsrichtung des Kühlkörpers (1), u die Geschwindigkeit der Oberfläche des Kühlkörpers sowie d2 die Dicke des zu erzeu¬ genden Bandes darstellen.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss der Schmelze auf die Kühlkörperoberfläche elek¬ tromagnetisch geregelt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene Band (20) von der dem Kühlkörper (1) abge¬ wandten Oberfläche her zwangsgekühlt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenküh lung mit einer mechanischen Verformung des Bandes (20) kombiniert wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) gegenüber dem Düsenauslass (3) mit einer Geschwindigkeit zwischen l und 5 m pro Sekunde bewegt wird.
    7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (2) mit einer Temperatur regelei nri chtung (7, 8) und einer Druckregelei n- richtung (6,8) versehen ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Düsenauslasses (3) eine an eine Steuerein¬ richtung (8) angeschlossene elektromagnetische Durchfluss¬ regeleinrichtung (4) angeordnet ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper aus einer innen- und aussengeküh Iten Trommel aus einem hochwärmeleitfähigen Material besteht.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine die der Küh l körperoberf lache abgewandte Seite des Bandes (20) kühlende Küh Lei nri chtung (10, 11) vorgesehen ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzeinrichtungen (25) zur thermischen und/oder mecha¬ nischen Nachbehandlung des gegossenen Bandes (20) vorgesehen s i nd .
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-01-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP SU US |
    1987-01-29| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1987-06-19| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986904062 Country of ref document: EP |
    1987-08-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1986904062 Country of ref document: EP |
    1988-09-22| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1986904062 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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