DE3703997C2

DE3703997C2 -

Info

Publication number: DE3703997C2
Application number: DE19873703997
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl.-Ing. 4133 Neukirchen-Vluyn De Kubon; Walter Ulrich 4620 Castrop-Rauxel De Luening; Wolfgang Prof. Dr.-Ing. 4130 Moers De Reichelt; Peter Dr.-Ing. 4152 Kempen De Voss-Spilker
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1989-08-24
Also published as: EP0278202A3; EP0278202B1; JP2843983B2; JPS63199052A; EP0278202A2; DE3703997A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen Strängen aus Metall, insbesondere aus Stahl, unter ca. 20 mm Dicke, mit einem Paar kreiszylindrischer, synchron in Stranglaufrichtung drehangetriebener, gekühlter Walzen, deren Länge etwa der Strangbreite und deren Walzenmantel-Abstand in der Achsenebene der Strangdicke entspricht, mit einem dem durch das Walzenpaar gebildeten Trichter zugeordneten Zuführbehälter für die Metallschmelze.

Derartige Vorrichtungen sind auch als Rollen-Kristallisatoren bekannt, z. B. aus der US-PS 34 30 683 für das Vergießen von Aluminium. Der Einsatz solcher Vorrichtungen in der Praxis steht jedoch für Stahl als Gießmetall immer noch aus. Insbesondere die stahlspezifischen Eigenschaften verlangen eine besondere Technik. Außerdem bestehen Probleme hinsichtlich der verlangten Gießgeschwindigkeiten, Erstarrungsgeschwindigkeit, Erstarrungsart der erzeugten Stahl-Gußstränge u. dgl. sowie die bei Walzenpaaren auftretenden Dichtungsprobleme an den Endbereichen der Walzen.

Eine funktionsfähige Vorrichtung, die auch noch für eine Produktion von dünnen Stahlsträngen geeignet wäre, ist derzeit daher nicht bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Dichtproblem in denjenigen Bereichen der Vorrichtung zu lösen, innerhalb deren das Gießmetall noch flüssig bzw. zähflüssig ist und einer Stützung bedarf.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zuführbehälter an den den Walzen zugewandten Außenflächen zusammen mit den Walzenmänteln eine Dichtung bildet und daß ein unterhalb von Austrittsöffnungen des Zuführbehälters gebildeter Gießraum an den Endbereichen der Walzen mittels einer an dem Zuführbehälter vorgesehenen Stirnwand abgedichtet ist und daß die Walzen in den Endbereichen die Strangbreite jeweils um die Dicke der Stirnwand überragend einen Laufspalt bilden. Diese Lösung stellt eine ideale Kombination im Hinblick auf die Abdichtung des flüssigen Gießmetalls gegen Austreten und gleichzeitig gegen Reoxidation der Metallschmelze dar. Der Vorteil des gebildeten Gießraums besteht in einer notwendigen Strecke zum Wärmeentzug über den metallischen Walzenmantel, d. h. zur Bildung einer Strangschale, und außerdem besitzt der Gießraum den Vorzug, eine Überbeanspruchung des Walzenmantels zu verhindern. Ein weiterer Vorteil besteht aus der Stirnwand, die den Gießraum seitlich zwischen den Walzen abdichtet.

Eine Durchbruchsicherung wird erforderlichenfalls dadurch geschaffen, daß eine der beiden kreiszylindrischen, synchron drehangetriebenen, gekühlten Walzen mit einer den Gießraum abdichtenden und sich jeweils an der Stirnseite der Gegenwalze vorbeibewegenden Ringfläche versehen ist. Diese Ringfläche ist gleichzeitig für eine Vergrößerung des Laufspaltes durch Wärmedehnung vorgesehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden kreiszylindrischen Walzen auf die jeweilige Strangdicke durch Veränderung des parallelen Achsabstandes der vertikalen Verstellung des Zuführbehälters und bei angepaßter Dichtung einstellbar sind.

Der Durchmesser der beiden Walzen kann nicht beliebig gewählt werden. Es wurde nämlich gefunden, daß die Krümmungen der Walzen großen Einfluß auf eine einwandfreie Schalenbildung ausüben. Hierbei ergeben sich nach weiteren Merkmalen der Erfindung gewisse Grenzen für die Durchmesser der Walzen, wobei der jeweilige Walzendurchmesser D zwischen Werten D 1 und D 2 wählbar ist, wobei

und

sind, wobei bedeuten:

Vg = Gießgeschwindigkeit in m/min.
s = 1/2 Strangdicke = d/2 in mm,
k = Erstarrungsbeiwert für Stahl,
a = Winkel,
DA = Breite des Walzenspaltes am Erstarrungsanfang in mm.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß sich die Dichtung zwischen Zuführbehälter und Walzenmänteln an einem Düsenkörper mit in Abständen innerhalb der Gußstrangbreite angeordneten Austrittsöffnungen befindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt der Walzen mit Zuführbehälter,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Walzen mit Zuführbehälter,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Walzenquerschnitt mit Gießraum und Dichtung in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Vorratsbehälter gemäß der Schnittangabe B-B in Fig. 2 und

Fig. 6 die Geometrie der Dichtung zwischen den beiden Walzen.

Die Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen Strängen aus Metall, z. B. aus Stahl, unter ca. 20 mm Dicke weist ein Paar kreiszylindrische Walzen 1 und 2 auf, die mittels eines weiter nicht dargestellten Drehantriebs synchron angetrieben werden, wobei die Drehgeschwindigkeit auf die Gießgeschwindigkeit sehr genau abgestimmt ist. Die Walzen 1 und 2 bestehen aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit und weisen Kühlkanäle 3 für ein strömendes Kühlmittel auf. In der Achsenebene 4 wird durch den Walzenmantelabstand "s" die Strangdicke "d" festgelegt. Hierbei bilden die Walzen 1 und 2 zwischen sich einen Trichter 5, dem ein Zuführbehälter 6 zugeordnet ist. Der Zuführbehälter 6 besteht aus Feuerfestmaterial, so daß die Temperatur der Metallschmelze durch Wärmeleitung nicht sehr schnell absinkt. Derartige Zuführbehälter 6 werden auch als "hot top" bezeichnet. Das wichtigste und bisher nicht beherrschbare Problem ist beim hot-top- System die Abdichtung der beiden Walzen 1 und 2. Erst bei entsprechender Abdichtung gegen Auslaufen der Metallschmelze 7 und gegen Reoxidation können Metall-, insbesondere Stahlbänder unter ca. 20 mm Dicke ohne mittige Gefügeauflockerungen und ohne Quetschungen im Randbereich und ohne Entmischungen hergestellt werden, die auch außen keine störende Oberflächenrauhigkeit besitzen.

Der Zuführbehälter 6 bildet an den den Walzen 1 und 2 zugewandten Außenflächen 8 a und 8 b eines Düsenkörpers 8 eine Dichtung 9 zusammen mit den Walzenmänteln 10 a und 10 b. Die Austrittsöffnungen 11 (11 a bis 11 g - Fig. 2) münden in einen Gießraum 12. Die Endbereiche 1 a und 1 b der Walzen 1 und 2 sind mittels jeweils einer an dem Zuführbehälter 6 vorgesehenen Stirnwand 6 a abgedichtet (Fig. 4), und zwar bis etwa auf eine Höhe der Schnittebene A-A in Fig. 3, in der die beiden auf den Walzenmänteln 10 a und 10 b gebildeten Gußstrangschalen 13 a und 13 b zusammengewachsen sind, so daß bei eingehaltener günstigster Gießgeschwindigkeit der Gußstrang 13 in der Achsenebene 4 durcherstarrt ist. Die Walzen 1 und 2 bilden in ihren Endbereichen 1 a und 1 b zusammen jeweils einen Laufspalt 14, dessen Länge weitestgehend der Dicke 15 der Stirnwand 6 a entspricht.

Die Walzen 1 und 2 können vorteilhafterweise an den Enden der Gußstrangbreite 16 mit Ausrundungen 17 versehen sein.

Gegen Strangdurchbrüche ist eine der beiden kreiszylindrischen, synchron drehangetriebenen, gekühlten Walzen 1 und 2 mit einer den Gießraum 12 abdichtenden und sich jeweils an der Stirnseite 1 c der Gegenwalze 1 und 2 vorbeibewegenden Ringfläche 18 versehen.

Der Zuführbehälter 6 wird an Vorsprüngen 19 und 20 mittels jeweils einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Hubeinrichtung 21, die sich auf ein ortsfestes Fundament 22 stützt, derart gehalten (Fig. 1), daß die Dichtung 9 die Bewegung der Walzen 1 und 2 in den Pfeilrichtungen 23 gestattet.

Eine Veränderung der Strangdicke, d. h. eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Abstandes der beiden Walzen 1 und 2 in der Achsenebene 4 erfolgt dadurch, daß die beiden kreiszylindrischen Walzen 1 und 2 auf die jeweilige Strangdicke "d" durch Veränderung des parallelen Achsabstandes 24, bei Betätigung der Hubeinrichtung 21 und durch Anpassung der Dichtung 9 vorgenommen wird.

Der Walzendurchmesser D wird nach den in Anspruch 4 vorgegebenen Grenzen (D 1 und D 2) gewählt (Fig. 6). Hierbei werden die Gießgeschwindigkeit Vg, die halbe Strangdicke "s", der Erstarrungsbeiwert "k" für Stahl und der sich ergebende Winkel alpha auf Grund des Erstarrungsweges AB (Strecke b) zugrundegelegt. Ein kleinster Walzendurchmesser wird über die Formel D 2 ermittelt, in der die Dicke DA des Düsenkörpers 8 zugrundegelegt ist, um diesen ausreichend standfest zu gestalten. Die Höhe des Kreisabschnittes ist mit "x" bezeichnet. DA ist die Unterkante des Düsenkörpers 8. Das Ende des Sumpfes ist mit C bezeichnet.

Für eine Dichtung 9 ist ein Düsenkörper 8 vorgesehen (Fig. 5), der die in Abständen angeordneten Austrittsöffnungen 11 a bis 11 f aufweist. Durch den ausgefüllten Gießraum 12 ist eine gesteuerte Kristallisation (Schalenbildung) mit Beginn bei 25 und Ende bzw. Durchstarrung bei C möglich. Sie ist spätestens nach dem Durchlaufen des engsten Querschnittes (Achsenebene 4) vollendet.

Claims

1. Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen Strängen aus Metall, insbesondere aus Stahl, unter ca. 20 mm Dicke, mit einem Paar kreiszylindrischer, synchron in Stranglaufrichtung drehangetriebener, gekühlter Walzen, deren Länge etwa der Strangbreite und deren Walzenmantel-Abstand in der Achsenebene der Strangdicke entspricht, mit einem dem durch das Walzenpaar gebildeten Trichter zugeordneten Zuführbehälter für die Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführbehälter (6) an den den Walzen (1, 2) zugewandten Außenflächen (8 a, 8 b) zusammen mit den Walzenmänteln (10 a, 10 b) eine Dichtung (9) bildet und daß ein unterhalb von Austrittsöffnungen (11) des Zuführbehälters (6) gebildeter Gießraum (12) an den Endbereichen (1 a, 1 b) der Walzen (1, 2) mittels jeweils einer an dem Zuführbehälter (6) vorgesehenen Stirnwand (6 a) abgedichtet ist und daß die Walzen (1, 2) in den Endbereichen (1 a, 1 b) die Strangbreite jeweils um die Dicke (15) der Stirnwand (6 a) überragend einen Laufspalt (14) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden kreiszylindrischen, synchron drehangetriebenen, gekühlten Walzen (1, 2) mit einer den Gießraum (12) abdichtenden und sich jeweils an der Stirnseite (1 c) der Gegenwalze (1 bzw. 2) vorbeibewegenden Ringfläche (18) versehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (1, 2) durch Veränderung des Abstandes ihrer zueinander liegenden Achsen auf die jeweilige Strangdicke (d) einstellbar sind und die Dichtung (9) zwischen den Walzenmänteln (10 a, 10 b) und dem Zufuhrbehälter (6) durch vertikale Verstellung des Zufuhrbehälters (6) bewirkt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzendurchmesser (D) zwischen Werten D 1 und D 2 wählbar ist, wobei und sind, wobei bedeutet:Vg = Gießgeschwindigkeit in m/min,
s = 1/2 Strangdicke = d/2 in mm,
k = Erstarrungsbeiwert für Stahl,
α = Winkel,
DA = Breite des Walzenspaltes am Erstarrungsanfang in mm.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung (9) zwischen Zuführbehälter (6) und Walzenmänteln (10 a, 10 b) an einem Düsenkörper (8) mit in Abständen innerhalb der Gußstrangbreite (16) angeordneten Austrittsöffnungen (11) befindet.