DE102007022929A1

DE102007022929A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen

Info

Publication number: DE102007022929A1
Application number: DE102007022929A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seidel; Peter Sudau; Jürgen Merz; Matthias Kipping
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2007-12-20
Also published as: RU2008144714A; JP2009536581A; KR20090033173A; AU2007267402A1; CA2650721A1; EG25141A; AR061190A1; KR101060124B1; AU2007267402B2; BRPI0710837A2; WO2007137748A3; RU2393051C1; MX2008013438A; EP2032287A2; TW200810860A; US20090314457A1; WO2007137748A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, mit einer Gießmaschine (2), in der eine Bramme (3) gegossen wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) mindestens eine Fräsmaschine (4) angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann. Um die Standzeit des oder der Fräser der Fräsmaschine zu optimieren, sieht die Erfindung vor, dass an oder in der Fräsmaschine (4) Mittel (5) zum Kühlen des Fräsers (6) vorgesehen sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen, mit einer Gießmaschine, in der eine Bramme gegossen wird, wobei in Förderrichtung der Bramme hinter der Gießmaschine mindestens eine Fräsmaschine angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme, vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes.
Beim kontinuierlichen Gießen von Brammen in einer Stranggussanlage können Oberflächenfehler, wie beispielsweise Oszillationsmarkierungen, Gießpulverfehler oder längs und quer verlaufende Oberflächenrisse, entstehen. Diese treten bei konventionellen und Dünnbrammen-Gießmaschinen auf. Je nach Einsatzzweck des Fertigbandes werden deshalb die konventionellen Brammen zum Teil geflämmt. Manche Brammen werden auf Kundenwunsch generell geflämmt. Die Ansprüche an die Oberflächenqualität von Dünnbrammenanlagen nehmen dabei kontinuierlich zu.
Für die Oberflächenbearbeitung bieten sich das Flämmen, Schleifen oder das Fräsen an.
Das Flämmen hat den Nachteil, dass das abgeschmolzene Material infolge des hohen Sauerstoffgehaltes nicht wieder ohne Aufbereitung eingeschmolzen werden kann. Beim Schleifen mischen sich Metallsplitter mit dem Schleifscheibenstaub, so dass der Abrieb entsorgt werden muss. Beide Verfahren sind schwierig an die gegebene Transportgeschwindigkeit anpassbar.
Es bietet sich deshalb eine Oberflächenbearbeitung durch Fräsen an. Die heißen Frässpäne werden dabei gesammelt und lassen sich paketieren und ohne Aufbereitung wieder problemlos einschmelzen und so dem Produktionsprozess wieder hinzufügen. Weiterhin kann die Fräserdrehzahl leicht auf die Transportgeschwindigkeit (Gießgeschwindigkeit, Fertigstraßen-Einzugsgeschwindigkeit) eingestellt werden. Die erfindungsgegenständliche Vorrichtung der eingangs genannten Art stellt daher auf das Fräsen ab.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Fräsmaschine, die hinter einer Stranggussanlage angeordnet ist, ist bekannt. Es wird hierzu auf die CH 584 085 und auf die DE 199 50 886 A1 verwiesen.
Eine ähnliche Einrichtung ist auch in der DE 71 11 221 U1 offenbart. Dieses Dokument zeigt die Bearbeitung von Aluminiumbändern unter Ausnutzung der Gießhitze, bei dem die Maschine mit der Gießanlage verbunden ist.
Auch eine Inline-Abtragung von der Oberfläche einer Dünnbramme (Flämmen, Fräsen, etc.) kurz vor einer Walzstraße an Ober- und Unterseite oder nur einseitig wurde bereits vorgeschlagen, wozu auf die EP 1 093 866 A2 hingewiesen wird.
Eine weitere Ausgestaltung einer Oberflächenfräsmaschine zeigt die DE 197 17 200 A1 . Hier wird u. a. die Veränderbarkeit der Fräskontur der Fräseinrichtung, die hinter der Stranggussanlage oder vor einer Walzstraße angeordnet ist, beschrieben.
Eine andere Anordnung einer Inline-Fräsmaschine in einer konventionellen Warmbandstraße zur Bearbeitung eines Vorbandes und deren Ausgestaltung schlagen die EP 0 790 093 B1 , die EP 1 213 076 B1 und die EP 1 213 077 B1 vor.
Bei der Oberflächenbearbeitung der Dünnbrammen in einer sog. CSP-Anlage sollen in der Bearbeitungslinie („inline") abhängig von den detektierten Oberflächenfehlern ein- oder beidseitig ca. 0,1–3,5 mm von der warmen Brammenoberfläche entfernt werden. Um die Ausbringung nicht zu stark zu mindern, ist eine möglichst dicke Dünnbramme empfehlenswert (N = 60–120 mm).
Die Oberflächenbearbeitung und die dazu gehörigen Einrichtungen sind nicht auf Dünnbrammen beschränkt, sondern können auch hinter einer konventionellen Dickbrammengießanlage inline eingesetzt werden sowie bei Brammen, die mit einer Dicke von größer 120 mm bis zu 300 mm gegossen werden.
Die Inline-Fräsmaschine wird in der Regel nicht für alle Produkte eines Walzprogramms eingesetzt, sondern nur für die, bei denen höhere Oberflächenanforderungen gefordert werden. Dies ist aus Ausbringungsgründen vorteilhaft und vermindert die Fräsmaschinenabnutzung und ist deshalb sinnvoll.
Es hat sich erwiesen, dass die Standzeit des oder der Fräser, mit denen in der Fräsmaschine die Brammenoberfläche abgefräst wird, d. h. die Einsatzdauer des oder der Fräser nicht immer befriedigend ist. Dies hängt mit der relativ hohen Materialbelastung zusammen, die das Schneidenmaterial bei der Bearbeitung der heißen Bramme ertragen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen unter Einsatz einer Fräsmaschine so zu verbessern, dass die genannten Nachteile vermindert werden. Es soll also eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der das oder die Fräswerkzeuge auch bei länger andauernder Einsatzzeit und Bearbeitung der heißen Bramme geschützt werden, so dass längere Standzeiten erreichbar werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Fräsmaschine Mittel zum Kühlen eines Fräsers, vorzugsweise eines Walzenfräsers, vorgesehen sind. Hierfür können verschiedene Ausführungsformen vorgesehen werden:
Die Mittel zum Kühlen des Fräsers können als Düsen ausgeführt sein, mit denen ein Kühlmedium, vorzugsweise über die gesamte Breite, auf den Bereich der Schneidflächen des Fräsers aufgebracht werden kann. Die Düsen können dabei so angeordnet sein, dass sie das Kühlmedium auf den Fräser an einer von der Bramme entfernten Stelle auf diesen aufbringen. Damit kann eine zu starke Abkühlung der Bramme verhindert werden. Das Kühlmedium kann wieder in einer Auffangvorrichtung aufgefangen werden.
Der Fräser kann alternativ oder additiv in seinem Inneren mindestens eine Versorgungsbohrung für Kühlmedium aufweisen, die zu dem Bereich der Schneidflächen führt. Er kann hierbei eine konzentrische Versorgungsbohrung aufweisen, von der aus mindestens eine weitere Versorgungsbohrung zu dem Bereich der Schneidflächen führt.
Um die Bramme durch Kühlmedium möglichst wenig abzukühlen, was häufig nachteilig ist, kann vorgesehen werden, dass benachbart zu dem Fräser eine Auffangvorrichtung für Kühlmedium angeordnet ist. Diese kann eine Sammelwanne für Kühlmedium aufweisen. Die Auffangvorrichtung kann auch eine den Fräser halbseitig abdeckende Abdeckung aufweisen. Die Abdeckung kann dabei – in Richtung der Fräserdrehachse betrachtet – halbkreisförmig ausgebildet sein. Wei terhin sieht eine Weiterbildung vor, dass sich in Förderrichtung betrachtet im vorderen und/oder hinteren Endbereich der Abdeckung eine Sammelwanne befindet.
Eine weitere Alternative des Erfindungskonzepts sieht vor, dass die Mittel zum Kühlen des Fräsers als Ventilator bzw. als Gebläse ausgebildet sind.
Um flüssige Kühlmedium nutzen zu können, jedoch ein Abkühlen der Bramme zu verhindern, sieht eine weitere alternative oder additive Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Mittel zum Kühlen des Fräsers als Bohrungen ausgebildet sind, durch die ein Kühlmedium durch das Innere des Fräsers geleitet wird.
Bevorzugt sind Mittel zum Führen des flüssigen Kühlmediums in einem geschlossenen System vorhanden. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Kühlmedium in dem Kreislauf des Kühlsystems der Gesamtanlage integriert ist.
Das Kühlmedium kann Wasser, eine Öl-Wasser-Emulsion, Luft, Sprühnebel oder Wasserdampf sein.
In Förderrichtung unmittelbar vor der Fräsmaschine können Mittel zum Vertrimmen der Temperaturverteilung über der Brammendicke und/oder zum Reinigen der Brammenoberfläche angeordnet sein. Bei diesen kann es sich um Düsen zum Ausbringen eines Fluids auf die Bramme handeln.
Zumeist wird für die Bearbeitung der Oberseite und der Unterseite der Bramme jeweils ein Fräser angeordnet sein. Jeder Fräser kann mit einer auf der anderen Seite der Bramme angeordneten Stützrolle zusammenwirken. In Förderrichtung hinter der Fräsmaschine ist zumeist eine Walzstraße angeordnet.
Gemäß einer Weiterbildung sind sowohl Mittel zum Kühlen des Fräsers von außen als auch Mittel zum Kühlen des Fräsers von innen vorgesehen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Mittel zum Kühlen des Fräsers zur Unterkühlung der Brammenoberfläche kurz vor dem Fräsprozess ausgelegt sind.
Die Mittel zum Kühlen des Fräsers können so ausgebildet sein, dass unterschiedliche Mengen an Kühlmittel auf die Oberseite und auf die Unterseite der Bramme aufbringbar sind.
Für die Bearbeitung der Oberseite und der Unterseite der Bramme kann jeweils ein Fräser angeordnet sein.
Zwischen der Fräsmaschine und vor einem Walzgerüst kann ein Zunderwäscher angeordnet sein. Dabei sieht eine bevorzugte Lösung vor, dass der Zunderwäscher einreihig ausgebildet ist.
Das Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen mittels einer Vorrichtung der erläuterten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder hinter der Fräsmaschine die Brammentemperatur auf der Ober- und/oder Unterseite der Bramme gemessen wird, wobei mit einem in einer Maschinensteuerung betriebenen Prozessmodell in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen die Menge an Kühlmittel festgelegt wird, mit dem die Bramme gekühlt wird.
Dabei kann weiterbildungsgemäß die Kühlung der Bramme auf der Ober- und Unterseite derselben erfolgen.
Eine alternative Ausgestaltung dieses Verfahrens sieht vor, dass die Bramme gekühlt wird und die Menge an Kühlmittel zur Kühlung der Bramme mit einem in einer Maschinensteuerung betriebenen Prozessmodell festgelegt wird, wobei das Prozessmodell die Menge des Kühlmittels in Abhängigkeit des von der Bramme abgefrästen Zerspanvolumens festlegt.
Hierbei kann die Bestimmung der Menge an Kühlmittel weiterhin unter Berücksichtigung der Brammentransportgeschwindigkeit und/oder unter Berücksichtigung der Temperatur der Oberfläche der Bramme und/oder unter Berücksichtigung der Art des Materials der Bramme erfolgen.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, die thermische Belastung des Fräswerkzeugs signifikant zu reduzieren. Mithin ist es möglich, deutlich höhere Standzeiten zu erreichen, als dies bei herkömmlichen Fräsmaschinen für den genannten Verwendungszweck der Fall ist. Auch bei länger andauernder Einsatzzeit wird das Fräswerkzeug bei dem Warmwalzprozess vor der hohen Brammenoberflächentemperatur geschützt, was zu dem genannten Vorteil führt. Bislang waren solche Standzeiten nicht erreichbar, weil lediglich die übliche Schmieremulsion bzw. Schmieröl beim Fräsen eingesetzt wurde.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen, bei der eine Fräsmaschine zum Einsatz kommt,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 mit Darstellung der Fräsmaschine,
3 die Anordnung gemäß 2 mit einer Einrichtung zum Führen des Kühlmediums im geschlossenen System,
4 die Seitenansicht eines Fräsers samt Stützrolle gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
5 die Seitenansicht eines Fräsers samt Stützrolle und Spänetransportvorrichtung gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
6a die Seitenansicht und
6b die Vorderansicht einer Schnittdarstellung eines gekühlten Fräsers gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
7 die Seitenansicht eines Fräsers für die Brammenoberseite samt Stützrolle mit einer Auffangvorrichtung für Kühlmedium,
8a die Seitenansicht eines Fräsers mit einer Auffangvorrichtung für Kühlmedium gemäß einer zu 7 alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
8b eine Variante zu 8a,
9 die Vorderansicht eines Fräsers mit einer Luftkühlung und Wasserkühlung der Lager und
10a die Seitenansicht und
10b die Vorderansicht einer Schnittdarstellung eines gekühlten Fräsers gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
In 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes 1 durch Stranggießen dargestellt. Das Metallband 1 bzw. die entsprechende Bramme 3 wird in einer Gießmaschine 2 in bekannter Weise stranggegossen. Bei der Bramme 3 handelt es sich bevorzugt um eine Dünnbramme. Unmittelbar hinter der Gießmaschine 2 wird die Bramme 3 einer Brammenreinigung in einer Reinigungsanlage 19 unterzogen. Im Anschluss daran erfolgt eine Oberflächeninspektion mittels ei nes Oberflächenmessgeräts 20. Anschließend gelangt die Bramme 3 in einen Ofen 21, so dass sie auf einer gewünschten Prozesstemperatur gehalten werden kann. An den Ofen schließt sich eine Fähre 22 an.
Hinter dem Ofen 21 bzw. der Fähre 22 gelangt die Bramme 3 in eine Fräsmaschine 4. In dieser sind vorliegend – in Förderrichtung F etwas beabstandet – zwei Fräser 6 angeordnet, mit denen die untere bzw. die obere Oberfläche der Bramme 3 abgefräst werden kann. Die jeweilige gegenüberliegende Oberfläche der Bramme 3, d. h. die Oberseite bzw. die Unterseite derselben, wird von Stützrollen 18 abgestützt.
Hinter der Fräsmaschine 4 befindet sich eine Entzunderungseinrichtung 39, vorliegend je ein einreihiger Zunderwäscher oberhalb und unterhalb der Bramme, und eine Walzstraße, von der Walzgerüste 23 und 24 dargestellt sind.
Unter der Fräsmaschine 4 befindet sich ein Auffangbehälter 25, in dem abgefrästes Material aufgefangen wird.
Wie in 2 gesehen werden kann, sind in der Fräsmaschine 4 Mittel 5 zum Kühlen der Fräser 6 vorgesehen. Hier sind diese Mittel 5 als Spritzdüsen 7 ausgeführt, die denen ein geeignetes Kühlmedium (flüssig oder gasförmig) über der Breite der Bramme 3 ausgebracht werden kann. Damit kann direkt oder indirekt eine Kühlung der Fräser 6 und namentlich deren Schneidflächen 8 erfolgen, die in 2 nur sehr schematisch angedeutet sind.
Zu erkennen ist, dass Spritzdüsen 7 so angeordnet werden können, dass direkt die Schneidflächen 8 der Fräser 6 bespritzt werden. Es kann aber auch – wie weiter zu sehen ist – vorgesehen sein, dass das Ausbringen von Kühlmedium auf die Bramme 3 erfolgt, so dass insoweit eine indirekte Kühlung der Fräser 6 erfolgt. In 2 sind beide Möglichkeiten dargestellt. Im letztgenannten Falle wird also die Bandoberfläche unmittelbar vor dem Fräser 6 gekühlt.
Wie durch die Position 26 in 2 angedeutet ist, ist die Stützrolle 18 etwas unter bzw. über der Passlinie angeordnet, um eine Anpressung an die Stützrolle zu erzeugen.
Weiterhin ist bei der Lösung gemäß 2 vorgesehen, dass unmittelbar vor der Fräsmaschine 4 Mittel 17 zum Reinigen der Brammenoberfläche angeordnet sind. Damit kann auch eine Brammenkühlung erreicht werden, die die Fräser 6 schont und ansonsten die Bramme 3 vorgereinigt den Fräsern 6 zuführt, was diese schont. Bei den als Spritzdüsen ausgebildeten Mitteln 17 kann eine Vertrimmung der Oberflächentemperatur von der Ober- zur Unterseite der Bramme erfolgen. Die Vertrimmung der Wassermenge, die durch die Düsen 17 ausgebracht wird, erfolgt abhängig von der gemessenen Temperaturverteilung vor und/oder hinter der Fräsmaschine 4.
Aus 3 geht hervor, dass Mittel 16 vorgesehen werden können, mit denen ein Führen des Kühlmediums im geschlossenen System erfolgen kann. Diese Mittel 16 weisen einen Auffangbehälter 27 zum Aufbereiten des Kühlmediums auf, wobei bevorzugt eine Emulsion bzw. Dispersion eingesetzt werden kann. Bei Bedarf kann die Zufuhr von frischen Komponenten des Kühlmediums (Öl bzw. Wasser, abhängig vom Mischungsverhältnis) erfolgen, in der das Kühlmedium vorliegen soll.
4 zeigt, dass das Anspritzen der Schneidflächen 8 des Fräsers 6 auch entgegen der Förderrichtung F hinter dem Fräser 6 erfolgen kann. Hier ist im Übrigen eine Lösung gezeigt, in der zusätzlich auch eine Kühlung des Fräsers 6 vorgesehen ist, die später noch näher im Zusammenhang mit 6 beschrieben wird. Die Schneidenkühlung kann hier in Form einer einfachen Bohrung ausgeführt sein.
Alternativ kann eine Spritzdüse an der Austrittsstelle vorgesehen sein, die den Strahl des Kühlmediums (Wasserstrahl) auffächert und auf die Schneidfläche 8 des Fräsers 6 lenkt. Statt einer Schneiden-Wasserkühlung kann auch eine Schneidenschmierung vorgesehen sein. Es ist auch eine Kombination von Frässchneiden-Schmierung (Fräserschmierung) von innen und eine Fräserkühlung von außen denkbar.
Auch bei der Lösung gemäß 5 ist vorgesehen, dass ein Anspritzen (mit Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser) oder ein Anblasen (mit Gas, insbesondere mit Druckluft) der Schneidflächen 8 des Fräsers 6 entgegen der Förderrichtung F hinter dem Fräser 6 erfolgt. Die Drehrichtung des Fräsers 6 ist mit dem Pfeil angegeben. In Förderrichtung F vor dem Fräser 6 ist hier eine heb- oder schwenkbare Späne-Transporteinheit 28 vorgesehen, die in Richtung des Doppelpfeils bewegt werden kann. im vorderen Bereich ist eine Prallplatte 29 mit Lamellen vorgesehen. In der Höhe der Bramme 3 ist ein hitzebeständiges Transportband 30 angeordnet, das Späne aus dem Fräsprozess wegfördert. Das Transportband 30 kann mit einer Düse 31 gekühlt werden, die Kühlmedium auf das Transportband 30 ausbringt. Ein Abstreifer 32 leitet die Späne auf das Transportband 30. Durch das Anspritzen mit dem erwähnten Medium werden die zwischen dem Abstreifer 32 und dem Fräser 6 auf der Bramme 3 liegen gebliebenen Späne auf das Förderband geblasen bzw. gefördert.
Bei der Lösung gemäß 6a und 6b sind die Mittel 5 zum Kühlen des Fräsers 6 wie folgt ausgebildet: Der Fräser 6 ist beidseitig mittels je eines Lagers 33 gelagert. in einem axialen Endbereich des Fräsers 6 ist eine Drehkupplung 34 angeordnet, mit der Kühlmedium, beispielsweise in Form von Wasser, über eine Leitung 35 in Pfeilrichtung dem Fräser 6 zugeführt wird. Der Fräser 6 ist mit einer zentrischen Versorgungsbohrung 9 versehen, von der aus sich unter einem Winkel zur radialen Richtung weitere Versorgungsbohrungen 10 erstrecken und im Bereich der Schneidflächen 8 so enden, dass über die Leitung 35 zugeführtes Kühlmedium zu den Schneidflächen 8 gelangt. Es ist hier also eine integrierte Kühlmittelbohrung zur Schneidenkühlung vorgesehen, wobei Kühlmedium sowohl unter hohem als auch unter niedrigem Druck eingesetzt werden kann. Damit ist eine Reduktion der Temperaturspannungen in den Schneidflächen 8 möglich.
Grundsätzlich kühlt das Kühlmedium nicht nur erwünschtermaßen den Fräser 6, sondern auch die Bramme 3, was mitunter unerwünscht ist. Um diesbezüglich eine Optimierung zu erreichen, sieht die Ausgestaltung der Erfindung gemäß 7 eine Auffangvorrichtung 11 vor, die das Kühlmedium, nachdem es den Fräser 6 gekühlt hat, auffängt, so dass es nicht in übermäßiger Weise die Bramme 3 kühlt.
Die Auffangvorrichtung ist im Ausführungsbeispiel gemäß 7 so ausgeführt, dass eine bogenförmige Abdeckung 13 zum Einsatz kommt, die den Fräser 6 etwa über einen Umfang von 180° abdeckt. Damit das Kühlmedium nach dem Kühlen des Fräsers 6 möglichst nicht auf die Bramme gelangt, sind in Förderrichtung vor und hinter dem Fräser 6 Sammelwannen 12 aus dem Blech der Abdeckung 13 ausgeformt, die ein Auffangvolumen für das Kühlmedium bilden. Diese Sammelwannen 12 können als Rinne mit Gefälle für den Ablauf des Kühlmediums ausgebildet sein. Die Sammelwannen 12 können in ihrem der Bramme 3 zugewandten Bereich eine Prallplatte 36 für Späne bilden. Ansonsten können unerwünscht in die Sammelwanne 12 gelangte Späne von dort ausgespült werden.
Eine einfachere, jedoch für manche Fälle ausreichende Lösung ist in den 8a und 8b dargestellt. Hier ist eine vereinfachte Auffangvorrichtung 11 vorgesehen, die aus einem Blech besteht, das so gebogen ist, dass eine Sammelwanne 12 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Mittel 5 zum Kühlen wieder als Düsen 7 ausgeführt sind, die einen Strahl Kühlmedium auf die gesamte Breite des Fräsers 6 leiten. In Abhängigkeit von der Anordnung bzw. Ausrichtung der Düse 7 und des Kühlmedienstrahls kann die Auffangvorrichtung 12 in Förderrichtung F vor (8a) oder hinter (8b) dem Fräser 6 angeordnet sein. Die Drehrichtung des Fräsers 6 ist wieder mit einem Pfeil angedeutet. Das Kühlmedium, das von der Auffangvorrichtung 11 aufgefangen wird, kann seitlich neben der Bramme 3 in eine Sinterrinne ablaufen (s. vertikalen Pfeil).
Aus 9 geht hervor, dass in Fällen, in denen die Kühlung des Fräsers 6 nicht übermäßig stark sein muss, auch eine Kühlung mit Luft erfolgen kann. Hier ist oberhalb des Fräsers 6 ein Ventilator 14 angeordnet, mit dem der Fräser 6 von oben angeblasen und somit gekühlt wird. Seitlich können – wie in den anderen Ausführungsbeispielen auch – Düsen 37 angeordnet sind, um die Lager 33 zu kühlen.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Kühlung des Fräsers 6 zeigt 10a und 10b. Hier wird wiederum dem Umstand Rechnung getragen, dass es unerwünscht sein kann, die Bramme 3 über Gebühr durch Kühlmedium zu kühlen. Daher ist bei dieser Lösung vorgesehen, dass im Inneren des Fräsers 6 eine Anzahl von Bohrungen 15 in Achsrichtung verlaufen, durch die Kühlmedium gefördert wird, um auf diese Weise den Fräser 6 zu kühlen. Wie im Falle der Lösung gemäß 6 ist auch hier eine Drehkupplung 34 vorgesehen, über die Kühlmedium von einer Leitung 35 in die Bohrungen 15 gefördert wird. Allerdings tritt hier das Kühlmedium erst am anderen axialen Ende des Fräsers 6 aus und läuft in eine Sinterrinne ab, so dass die Bramme 3 nicht vom Kühlmedium gekühlt wird. Die Bohrungen 15 sind – wie im Ausführungsbeispiel zu erkennen – als Sacklöcher ausgebildet; der Abfluss des Kühlmediums erfolgt über winkelig an die Bohrungen 15 ansetzende Abflussbohrungen 38.
Man kann insofern die erfindungsgemäßen Überlegungen wie folgt zusammenfassen:
Bei langer Einsatzzeit unterliegt der Fräser 6 bei dem Warmwalzprozess einer hohen thermischen Belastung. Es ist eine Kühlung vorteilhaft, damit der Walzenfräser, die Lagerungen etc. nicht zu warm werden. Um bei einer länger andauernden Inline-Bearbeitung das Fräswerkzeug 6 also vor der hohen Brammenoberflächentemperatur zu schützen, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Bandoberflächenkühlung kurz vor dem Fräsereingriff vorgesehen, wodurch der Temperaturfluss in die Fräserschneide reduziert wird.
Weiterhin wird der Walzenfräser von der warmen Oberfläche abgeschirmt. Bei IF-Stahl oder ULC-Stahl wird für den kurzen Fräsvorgang eine Zieltemperatur an der Oberfläche angestrebt, die der Umwandlungstemperatur entspricht. Es wird erwartet, dass der Werkstoff kurzzeitig entfestigt und sich eine niedrigere Umform- und damit Schneidenbelastung einstellt.
Die Schneidflächen 8 des Fräswerkzeuges 6 werden beim Umlauf mit Schmiermittel (Ölnebel, Öl-Wasser-Gemisch etc.) besprüht, um die Schnittkraft zu senken und um damit die Einsatzdauer des Fräswerkzeuges zu erhöhen. Es wird dabei allerdings nicht – wie im Stand der Technik bekannt – das Schmiermittel auf dem heißen Band aufgetragen (wie beim Fräsen im Kaltzustand üblich), sondern an die Schneide gespritzt, an der das Öl haften bleibt und später beim Schnittprozess wirkt.
Um ein Abfräsen der harten Zunderschicht zu vermeiden und die Standzeit der Fräserschneiden zu erhöhen, ist eine (Niederdruck-)Entzunderung der Oberfläche (s. Bezugsziffer 17 in 2) vor der Fräseinrichtung 4 angedacht.
Die Wassermengen der Kühl- bzw. Reinigungsbalken sind oben und unten getrennt einstellbar, um eine Querwölbung der Bramme zu bekämpfen oder zu vermeiden.
Vor- und hinter den jeweiligen Fräsers 6 können Spanabsaugungen bzw. Spanabweiser oder Spanabspülbereiche (Auffangtrichter, Umlenkbleche, Absaugroh re, Querabspritzungen, Abstreifer am Band, etc.) vorgesehen sein, um wahlweise Gleichlauf- und Gegenlauffräsen des Fräsers 6 praktizieren zu können.
Um vorteilhafter Weise ein Abkühlen der Bramme 3 beim Kühlen des Fräsers 6 zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, den Walzenfräser 6 von innen zu kühlen. Die Kühlwasserzufuhr erfolgt bevorzugt seitlich über eine Drehkupplung; der Austritt ist auf der gegenüberliegen Seite offen ausgeführt, so dass das Wasser seitlich frei in eine Sinterrinne ablaufen kann.
Bei einer Außenkühlung des Fräsers fällt besonders auf der Brammenoberseite das Kühlwasser auf die Bramme. Um einen unerwünschten Kühleffekt der Bramme zu vermeiden, kann das Wasser in einer Rinne aufgefangen werden. Hierbei wird Kühlwasser tangential an die Fräserschneiden gespritzt und in der dahinter angeordneten Rinne wieder aufgefangen, so dass es seitlich neben dem Band in die Sinterrinne ablaufen kann.
Bei geringerer thermischer Belastung ist auch eine Luftkühlung denkbar, um den Walzenfräser 6 von außen zu kühlen. Kombiniert werden kann diese Kühlung auch mit der Kühlung der Walzenfräserlagerung mit Wasser.
Die Menge des Kühlmediums für den Fräser 6 wird in Abhängigkeit von der Fräsabnahme oder vom zerspanten Volumen gesteuert.
Es sei noch auf einige besonders vorteilhafte Ausführungsmerkmale hingewiesen:
Wie in 4 zu sehen ist, wird hier gleichzeitig eine Schneidenschmierung mit Emulsion mit Hilfe der Versorgungsbohrungen 10 an die Schneidfläche 8 des Fräsers 6 gebracht und der Fräser 6 durch eine Außenkühlung mittels der Düsen 7 gekühlt.
Ferner kann – gemäß 5 – vorgesehen werden, dass mittels der Düsen 7 der Spänetransport von der Brammenoberfläche über den Abstreifer 32 auf das Transportband 30 unterstützt wird und gleichzeitig eine Kühlung der Brammenoberfläche und des Fräsers 6 erfolgt.

1: Metallband
2: Gießmaschine
3: Bramme
4: Fräsmaschine
5: Mittel zum Kühlen des Fräsers
6: Fräser
7: Düse
8: Schneidfläche
9: Versorgungsbohrung
10: Versorgungsbohrung
11: Auffangvorrichtung
12: Sammelwanne
13: Abdeckung
14: Ventilator/Gebläse
15: Bohrung
16: Mittel zum Führen des Kühlmediums im geschlossenen System
17: Mittel zum Reinigen der Brammenoberfläche und zur Beeinflussung der Temperaturverteilung über der Brammendicke
18: Stützrolle
19: Reinigungsanlage
20: Oberflächenmessgerät
21: Ofen
22: Fähre
23: Walzgerüst
24: Walzgerüst
25: Auffangbehälter
26: Position
27: Auffangbehälter
28: Späne-Transporteinheit
29: Prallplatte
30: Transportband
31: Düse
32: Abstreifer
33: Lager
34: Drehkupplung
35: Leitung
36: Prallplatte
37: Düse
38: Abflussbohrung
39: Zunderwäscher (einreihig)
F: Förderrichtung

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, mit einer Gießmaschine (2), in der eine Bramme (3) gegossen wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) mindestens eine Fräsmaschine (4) angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Fräsmaschine (4) Mittel (5) zum Kühlen eines Fräsers (6), insbesondere eines Walzenfräsers, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Kühlen des Fräsers (6) als Düsen (7) ausgeführt sind, mit denen ein Kühlmedium auf den Bereich der Schneidflächen (8) des Fräsers (6) aufgebracht werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mittel (5) zum Kühlen über die gesamte Breite des Fräsers (6) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (7) so angeordnet sind, dass sie das Kühlmedium auf den Fräser (6) an einer von der Bramme (3) entfernten Stelle auf diesen aufbringen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (6) in seinem Inneren mindestens eine Versorgungsbohrung (9, 10) für Kühlmedium aufweist, die zu dem Bereich der Schneidflächen (8) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (6) in seinem Inneren mehrere Versorgungsbohrungen (9, 10) für Kühlmedium aufweist, die zu dem Bereich der Schneidflächen (8) führen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (6) eine konzentrische Versorgungsbohrung (9) aufweist, von der aus mindestens eine weitere Versorgungsbohrung (10) zu dem Bereich der Schneidflächen (8) führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem Fräser (6) eine Auffangvorrichtung (11) für Kühlmedium angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (11) eine Sammelwanne (12) für Kühlmedium aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (11) eine den Fräser (6) halbseitig abdeckende Abdeckung (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (13) in Richtung der Fräserdrehachse betrachtet halbkreisförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Förderrichtung (F) betrachtet im vorderen und/oder hinteren Endbereich der Abdeckung (13) eine Sammelwanne (12) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Kühlen des Fräsers (6) als Gebläse (14) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Kühlen des Fräsers (6) als Bohrungen (15) ausgebildet sind, durch die ein Kühlmedium durch das Innere des Fräsers (6) geleitet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16) zum Führen des Kühlmediums in einem geschlossenen System vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in dem Kreislauf des Kühlsystems der Gesamtanlage integriert geführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Wasser ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium eine Öl-Wasser-Emulsion ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Luft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Sprühnebel ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Wasserdampf ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Mittel zum Kühlen des Fräsers (6) von außen als auch Mittel zum Kühlen des Fräsers von innen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (F) unmittelbar vor der Fräsmaschine Mittel (17) zum Vertrimmen der Temperaturverteilung über der Brammendicke angeordnet sind, die gleichzeitig zum Reinigen der Brammenoberfläche ausgelegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zum Vertrimmen der Temperaturverteilung über der Brammendicke Düsen zum Ausbringen eines Fluids auf die Bramme (3) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5, 7) zum Kühlen des Fräsers (6) zur Unterkühlung der Brammenoberfläche kurz vor dem Fräsprozess ausgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zum Kühlen des Fräsers (6) so ausgebildet sind, dass unterschiedliche Mengen an Kühlmittel auf die Oberseite und auf die Unterseite der Bramme (3) aufbringbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bearbeitung der Oberseite und der Unterseite der Bramme (3) jeweils ein Fräser (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fräser (6) mit einer auf der anderen Seite der Bramme (3) angeordneten Stützrolle (18) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fräsmaschine (4) und vor einem Walzgerüst (23, 24) ein Zunderwäscher (29) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Zunderwäscher (29) einreihig ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, die eine Gießmaschine (2) aufweist, in der eine Bramme (3) gegossen wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) mindestens eine Fräsmaschine (4) angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) gekühlt wird und vor und/oder hinter der Fräsmaschine (4) die Brammentemperatur auf der Ober- und/oder Unterseite der Bramme (3) gemessen wird, wobei mit einem in einer Maschinensteuerung betriebenen Prozessmodell in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen die Menge an Kühlmittel festgelegt wird, mit dem die Bramme gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Bramme (3) auf der Ober- und Unterseite erfolgt.
Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, die eine Gießmaschine (2) aufweist, in der eine Bramme (3) gegossen wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) mindestens eine Fräsmaschine (4) angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) gekühlt wird und die Menge an Kühlmittel zur Kühlung der Bramme (3) mit einem in einer Maschinensteuerung betriebenen Prozessmodell festgelegt wird, wobei das Prozessmodell die Menge des Kühlmittels in Abhängigkeit des von der Bramme abgefrästen Zerspanvolumens festlegt.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kühlmittel weiterhin unter Berücksichtigung der Brammentransportgeschwindigkeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kühlmittel weiterhin unter Berücksichtigung der Temperatur der Oberfläche der Bramme erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kühlmittel weiterhin unter Berücksichtigung der Art des Materials der Bramme erfolgt.