VORRICHTUNG ZUM KONTINUIERLICHEN GIEßEN EINES
METALLSTREIFENS
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Verbesserung für eine kontinuierliche Gießvorrichtung mit
Zwillingswalzen zum kontinuierlichen Gießen
(Stranggießen) eines Metallstreifens direkt aus einem
geschmolzenen Metall, wie zum Beispiel geschmolzenem Stahl.
Ausgangspunkt
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In der Technik sind sogenannte kontinuierliche
Gießvorrichtungen mit Zwillingswalzen bekannt, wobei ein Paar
von innen gekühlten Walzen entsprechende horizontale
Achsen besitzen und sich parallel zueinander angeordnet mit
einem geeigneten Spalt dazwischen in entgegengesetzte
Richtung zueinander drehen, wobei ein Becken
geschmolzenen Metalls auf den Umfangsoberflächen (der oberen
Hälften der zylindrischen Oberflächen in Axialrichtungen)
der Walzen, und zwar oberhalb des Spalts gebildet wird
und wobei das geschmolzene Metall kontinuierlich in einen
Metallstreifen durch den Spalt gegossen wird, während es
durch die Umfangsoberflächen der sich drehenden Walzen
gekühlt wird. Es wurde auch eine solche kontinuierliche
Gießvorrichtung mit Zwillingswalzen vorgeschlagen, die
auf einen Fall des kontinuierlichen Gießens zum
Herstellen eines Stahlstreifens direkt aus geschmolzenem
Stahl angewendet wird.
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Wenn ein Metallstreifen kontinuierlich durch einen Spalt
zwischen einem Paar Walzen gegossen wird, ist es
notwendig, ein Becken geschmolzenen Metalls auf den
Umfangsoberflächen des Paars von Walzen oberhalb des dazwischen
befindlichen Spalts zu bilden und einen Pegel des
geschmolzenen Metalls in den Becken im wesentlichen
konstant zu halten durch kontinuierliches Eingießen des
geschmolzenen Metalls in das Becken. Um das Becken
geschmolzenen Metalls zu bilden, wird ein Paar Dämme
benötigt,
die ihre Oberflächen senkrecht zu den Walzenachsen
besitzen, was ein Überfließen des geschmolzenen Metalls
entlang der Walzenachsen an den Umfangsoberflächen der
Walzen verhindert. Diese Dämme dienen normalerweise auch
zum Regulieren der Breite des gegossenen Streifens und
werden hier als "Seitendämme" bezeichnet. Zusätzlich zu
den Seitendämmen, die an den linken und rechten Seiten
der Walzen angeordnet sind, ist ein Paar von Vorder- und
Hinterdämmen (die als "Längsdämme" bezeichnet werden) mit
ihren Oberflächen entlang der Walzenachsen senkrecht zu
den Seitendämmen auf den Um- fangsoberflächen der Walzen
aufgebaut, um ein kastenförmiges Becken für das
geschmolzene Metall zu bilden, und zwar mit den Seitendämmen und
den Vorder- und Hinterdämmen.
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Als das Paar der Seitendämme sind bewegbare Seitendämme
bekannt, die ein Paar von Endlosmetallgürteln, Raupen und
ähnliches gegen die beiden Kantenoberflächen der Walzen
(Seitenoberflächen der Walzen senkrecht zu den
Walzenachsen) drängen oder drücken, und zwar an einer Stelle
des Walzenspaltes und sich mit einer Geschwindigkeit
bewegen, die der Gießgeschwindigkeit entspricht. Mit
solchen bewegbaren Seitendämmen wird der Aufbau der
Vorrichtung jedoch kompliziert. In der Technik sind auch
feste Seitendämme bekannt, die plattenartige Körper aus
feuerfestem Materialien besitzen, die an den linken und
rechten Seitenoberflächen der Walzen befestigt sind. Da
die festen Seitendämme einer großen Reibung mit den sich
drehenden Walzen und den Enden des gegossenen Streifens
ausgesetzt sind, sind sie im allgemeinen aus
wärmebeständigen feuerfesten Materialien mit einer hohen Festigkeit
hergestellt. Trotzdem können Beschädigungen der festen
Seitendämme nicht vollständig vermieden werden, was ein
Lecken geschmolzenen Metalls und Brüche an den Enden der
Streifen bewirken kann.
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In der japanischen Patentanmeldung Nr. 62-84 555
(veröffentlicht als JP A 63-252 646 entsprechend dem US-
Patent Nr. 4 811 780) haben wir eine kontinuierliche
Gießvorrichtung für Metallstreifen vorgeschlagen, die als
"abreibbares Dammsystem" oder "halbbewegbares Dammsystem"
bezeichnet werden kann, das zwischen "bewegbaren" und
"festen" Dammsystemen liegt. Gemäß unserem vorherigen
Vorschlag wurde ein feuerfestes Material als das Material
für die Seitendämme verwendet, das in der Lage ist, gut
abgerieben zu werden, und zwar im Gegensatz zu dem
Konzept des Standes der Technik, das feuerfeste Materialien,
die geeignet sind für die Seitendämme einen guten
Abnützungswiderstand und die höchstmögliche Festigkeit
besitzen sollten. Die abreibbaren Seitendämme werden unter
Zwang in die Gießrichtung zugeführt oder bewegt, und zwar
während des Gießens, weil sie reibungsmäßig abgerieben
werden durch gleitbare Kontaktoberflächen der sich
drehenden Walzen und der Enden des gegossenen Streifens.
Durch dieses abreibbare Dammsystem wurden die Probleme,
die mit der kontinuierlichen Gießvorrichtung mit
Zwillingswalzen assoziiert waren, nämlich die Leckage
geschmolzenen Metalls in der Nähe der Seitendämme,
Beschädigungen der Seitendämme und Brüche der Enden des
gegossenen Streifens beseitigt, wodurch die Produktion von
Metallstreifen mit guter Qualität durchgeführt werden
kann.
Ziel der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung ist das Vorsehen einer weiteren
Verbesserung in der kontinuierlichen Gießvorrichtung des
abreibbaren Dammsystems, das wir zuvor in der japanischen
Patentanmeldung Nr. 62-34 555 vorgeschlagen haben, wobei
die Verbesserung das Vergrößern des Volumens des
geschmolzenen Metallbeckens aufweist, das auf den
Umfangsoberflächen der Walzen gebildet ist, um die
Oberfläche
des geschmolzenen Metalls zu vergrößern, wodurch
das Beibehalten des geschmolzenen Metalls in dem Becken
auf einem vorbestimmten Pegel erleichtert wird und somit
die Fähigkeit sichergestellt wird, Metallstreifen mit
hoher Qualität herzustellen, und zwar vorteilhafterweise
vom Bedienungsstandpunkt der Vorrichtung aus.
Die Erfindung
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines
Metallstreifens gemäß der Erfindung weist folgendes auf:
ein Paar von innengekühlten oberen und unteren Walzen,
die sich in entgegengesetze Richtung zueinander drehen
und die parallel zueinander auf unterschiedlichen Niveaus
gehalten werden, und zwar mit ihren
Achsen horizontal gehalten, wobei die Umfangsoberfläche
der unteren Walze unterhalb der Umfangsoberfläche der
oberen Walze liegt;
ein Behältnis für ein Becken geschmolzenen Metalls, wobei
zumindestens ein Teil des Bodens oder der Seiten des
Gefäßes gleitbar die Umfangsoberfläche der unteren Walze
kontaktiert;
ein Paar Seitendämme, die senkrecht zu den Achsen der
Walzen angeordnet sind, und zwar mit einem Raum
dazwischen, der ungefähr der Breite eines zu gießenden
Metallstreifens entspricht und so daß mindestens ein Teil
der Dicke jedes Dammes gleitbar die Umfangsoberflächen
der Walzen kontaktiert, wobei mindestens diese Teile der
Seitendämme, die in Gleitkontakt mit den
Umfangsoberflächen der Walzen kommen, aus einem feuerfesten Material
aufgebaut sind, das in der Lage ist, gut abgerieben zu
werden; und
Mechanismen zum zwangsweisen Zuführen der Seitendämme in
Gießrichtung, und zwar mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit, wodurch kontinuierlich geschmolzenes Metall in
einen Metallstreifen durch einen Spalt zwischen dem Paar
Walzen gegossen wird, während die Seitendämme durch die
Mechanismen gegen die Walzen drücken und wobei die
Umfangsoberflächen der sich drehenden Walzen die
Seitendämme abreibungsmäßig abtragen.
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Die Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines
Metallstreifens gemäß der Erfindung ist somit dadurch
gekennzeichnet daß, zum Zweck des Vergrößerns des
Volumens und der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem
Becken in einer kontinuierlichen Gießvorrichtung mit
Zwillingswalzen, die Walzen auf unterschiedlichen Nvieaus
angeordnet sind und daß ein Gefäß für das Becken
geschmolzenen Metalls mit der Umfagsoberfläche der unteren
Walze verbunden ist; und daß für eine solche
kontinuierliche Gießvorrichtung mit Zwillingswalzen mit einem
separaten Gefäß für das Becken geschmolzenen Metalls ein
abreibbares Dammsystem verwendet wird, wie es in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 62-84 555 vorgeschlagen
wurde. In der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der
Boden oder die Seiten des Gefäßes aus einem feuerfesten
Material aufgebaut, das in der Lage ist, gut abgerieben zu
werden und es kann ein Mechanismus vorgesehen sein zum
Zuführen des Gefäßes mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit, so daß diese abreibbaren Teile des Gefäßes
abreibungsmäßig abgetragen werden durch die
Umfangsoberflächen der sich drehenden Walzen. Darüber hinaus können
in der Vorrichtung gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen
sind zum nach innen drücken der Seitendämme, wodurch die
Innenoberflächen der Seitendämme an diesen Teilen
abgerieben werden, die gleitbar die Seitenwände des Gefäßes
für ein Becken geschmolzenen Metalls kontaktieren.
Figurenbeschreibung
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In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die die Hauptteile
eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß
der Erfindung zeigt;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Seitendamms der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 in dem Zustand, wo der
Grad des Abriebs des Damms in Gießrichtung
fortgeschritten ist; und
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Fig. 3 eine schematische vertikal geschnittene
Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Ausführunbsbeispiele der Erfindung
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Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 stellt die Hauptteile eines Ausführungsbeispiels
der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter dem Zustand des
stationären Arbeitens da. Gemäß Fig. 1 bezeichnen die
Bezugszeichen 1 und 2 ein Paar von innen gekühlten Walzen,
die sich in entgegengesetzte Richtung zueinander drehen
(die Drehrichtungen beider Walzen sind durch Pfeile
gezeigt) und die parallel entgegengesetzt zueinander mit
ihren Walzenachsen horizontal gehalten angeordnet sind.
Sie sind auf unterschiedlichen Niveaus oder Höhen
angeordnet, so daß die Umfangsoberfläche einer Walze 1
unterhalb der Umfangsoberfläche der anderen Walze 2 liegt. Die
Walzen 1 und 2 werden hier als untere bzw. obere Walzen
bezeichnet. Während die untere Walze 1 und die obere
Walze 2 denselben Durchmesser besitzen, wie dies in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, können sie
unterschiedliche Durchmesser besitzen unter der
Voraussetzung, daß eine Ebene, die die Achse beider Walzen
umfaßt, mit einem Winkel von mehr als 0º und weniger als
90º zu einer Horizontalebene abgewinkelt ist. In dem
dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Walzen 1 und 2
innen mit Wasser gekühlt. Noch spezieller sind die Walzen
1 und 2 auf der Innenseite mit Walzenhülsen ausgebildet,
die die Umfangsoberfläche R bilden, und zwar mit
nutförmigen Kühlwasserdurchlässen (nicht gezeigt). Die
Umfangsoberflächen R sind in der Lage, auf eine vorbestimmte
Temperatur gekühlt zu werden, und zwar durch Wasser, das
durch die Kühlwasserpfade hindurchläuft. Das Kühlwasser
wird zu den Kühlwasserpfaden geliefert und von diesen
abgeleitet, und zwar auf der Innenseite der
Umfangsoberfläche R durch eine Welle jeder Walze, die aus einer
Dopperohrstruktur besteht.
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Ein Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Gefäß für ein Becken
geschmolzenen Metalls. Das Gefäß 3 besitzt in einer
Seitenwand einen Ausschnitt und ist so angeordnet, daß der
Teil der ausgeschnittenen Seitenwand (die Bodenwand und
die verbleibenden Seitenwände 4a, 4b benachbart zu der
weggeschnittenen Seitenwand) gleitbar die
Umfangsoberfläche der unteren Walze 1 kontaktiert. In dem in Fig. 1
gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Seitendämme 5a, 5b
so angeordnet, daß Teile der Innenseitenoberflächen der
Seitendämme 5a, 5b gleitbar die Außenseitenoberflächen
der Seitenwände 4a bzw. 4b des Gefäßes 3 kontaktieren.
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Die Seitendämme 5a, 5b sind aus einem abreibbaren
feuerfesten Material hergestellt und in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind sie so angeordnet, daß ein Teil
(Innenteil) der Dicke jedes Seitendamms auf der
Walzenhülse positioniert sein kann, d. h. ein Teil des Bodens
jedes Seitendamms kann gleitbar die Umfangsoberflächen
der Walzen kontaktieren und der verbleibende Teil (äußere
Teil) der Dicke jedes Seitenteils kann sich nach außen
über die Enden der Walzen erstrecken, und zwar mit einer
Innenseitenoberfläche des sich erstreckenden Teils des
Seitendamms in gleibaren Kontakt mit den
Seitenoberflächen S der Walzen. Es sind Mechanismen vorgesehen zum
Zuführen der Seitendämme 5a, 5b in die Gießrichtung,
während die oben genannte Anordnung der Seitendämme
beibehalten wird.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der
Mechanismus zum Zuführen der Seitendämme 5a, 5b in die
Gießrichtung Tragplatten 6a, 6b zum festen Tragen der
Seitendämme 5a, 5b, und zwar von dessen
Außenseitenoberflächen aus. Jede der Platten 6a, 6b wird getragen
durch eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Streben 7,
und zwar durch Muttern 8, die an der Plattenseite
befestigt sind. Die Streben 7 sind in Gießrichtung
angeordnet. Während eine Vielzahl von Streben dargestellt sind,
ist auch eine Struktur mit einer einzelnen Strebe
möglich.
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Jede Strebe 7 wird um ihre eigene Achse gedreht, um die
Tragplatten 6a, 6b in Gießrichtung zu bewegen. Die
Seitendämme 5a, 5b werden somit während des Laufens der
Vorrichtung unter Zwang in Gießrichtung zugeführt.
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Fig. 2 zeigt den Innenoberflächenzustand des Seitendamms
während des Laufens der Vorrichtung. Während der
Seitendamm 5b in der Figur gezeigt ist, tritt derselbe Zustand
bei dem anderen Seitendamm 5a auf. Wie in Fig. 2 gezeigt
ist, besitzt der Seitendamm 5b in seinem inneren
Dickenteil Bodenoberflächen 9, 9', die bearbeitet wurden, um
gekrümmte Oberflächen zu besitzen, und zwar entsprechend
der Umfangsform der Walzen 1, 2. Das mittlere untere Ende
10 der Bodenoberflächen 9, 9' liegt an der Seitenkante
des gegossenen Streifens an und wird abgerieben. Die
Krümmungen a, a' zeigen Grenzflächenpegel zwischen
geschmolzenem Metall und dünnen Schalen oder Mänteln, die
von dem geschmolznenem Metall auf den Umfangsoberflächen
der Walzen verfestigt wurden. Die verfestigten Schalen,
die auf den Oberflächen der entsprechenden Walzen
gebildet
werden, wachsen und kombinieren sich am Punkt A, und
zwar zusammen mit der Drehung der Walzen und die
kombinierten Schalen werden durch den Spalt zwischen den
Walzen gerollt oder gewalzt. Durch dieses Walzen oder
Walzen wird der Streifen 15 in seiner Breite ausgedehnt
und die Seitenkanten des ausgedehnten Streifens 15 reiben
das untere Ende 10 des Seitendamms ab. Das Ausmaß des
Abriebs des unteren Endes 10 variiert abhängig von der
Dicke des gegossenen Streifens, der Gießgeschwindigkeit
und anderen Gießbedingungen, und kann über die Breite der
Bodenoberflächen 9, 9' hinausgehen, d. h. die Dicke der
Seitenwand, die an den Umfangsoberflächen der Walzen
existiert. Die sich ausdehnende Streifenkante wird durch
eine Unterstützungsoberfläche 11 um die Bodenoberflächen
9, 9' und das untere Ende 10 herum zurückgehalten, die
gleitbar die Seitenoberflächen S (Fig. 1) der Walzen
kontaktiert und die eine ausreichende Fläche und Dicke
besitzt, wodurch das Risiko der Leckage geschmolzenen
Metalls verhindert wird.
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Damit die Bodenoberflächen 9, 9' der Seitendämme 5a, 5b
effektiv durch die Umfangsoberflächen der Walzen
abgerieben werden, sind die Teile der Umfangsoberflächen der
Walzen, die gleitbar die Sietendämme 5a, 5b kontaktieren,
vorzugsweise als rauhe Oberflächen 13 (Fig. 1)
ausgebildet mit einer abreibenden Fähigkeit.
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Beim Laufen der Vorrichtung gemäß der Erfindung
kontaktieren die Außenseitenoberflächen der Seitenwände 4a, 4b
des Gefäßes 3 gleitbar Teile (gezeigt durch Bezugszeichen
12 in Fig. 2) der Innenseitenoberflächen der Seitendämme
5a, 5b. Damit die Seitendämme an diesen Teilen abgerieben
werden, wird es bevorzugt, Mittel vorzusehen zum
Nachinnendrücken der Seitendämme. Durch solche Mittel kann das
Abdichten der gleitbaren Kontaktteile in einem guten
Zustand beibehalten werden.
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Die Materialien, die die Seitendämme bilden, sollten
nicht nur adiabatisch, sondern auch abreibbar sein.
Beispiele solcher geeigneten Materialien umfassen zum
Beispiel adiabatische Ziegel, keramische Faserbretter und
Bornitrid (BN), die eine gute Abreibbarkeit besitzen,
d. h. eine Fähigkeit gut abgerieben zu werden. Die
Seitendämme können insgesamt aus solchen abreibbaren
Materialien hergestellt sein oder nur die Teile, die
abgerieben werden sollen, sind aus diesen Materialien
hergestellt. Weiterhin können die Teile des Gefäßes 3 die in
gleitbaren Kontakt mit den Umfangsoberflächen der Walzen
kommen aus ähnlichen abreibbaren feuerfesten Materialien
aufgebaut sein, und es kann ein Mechanismus zum Zuführen
des Gefäßes mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit
vorgesehen sein, so daß diese abreibbaren Teile des Gefäßes
in abreibender Weise durch die Umfangsoberflächen der
sich drehenden Walzen abgetragen werden können.
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Während die Walzenoberflächen 13, die auf den
Umfangsoberflächen der Walzen ausgebildet sind, eine Rauheit
und Härte besitzen, die in geeigneter Weise ausgewählt
ist abhängig von den Materialien und Zuführraten der
Seitendämme und des Gefäßes weisen sie normalerweise eine
aufgerauhte Schicht eines harten Materials, wie zum
Beispiel Hartmetalls, Keramik und Cermet oder Metallkeramik
auf. Die abreibende rauhe Oberfläche kann auf den
Umfangsoberflächen der Walzen ausgebildet sein,
vorzugsweise durch plattieren oder Hartmetall oder durch
Flammspritzen von Hartmetallen, Keramiken oder
Keramikmetallen. Geeignete Hartmetalle zum Plattieren umfassen Ni und
auf Ni basierende Legierungen, Ni-Fe-Legierungen, Cr und
auf Cr basierende Legierungen und Fe-Legierungen.
Geeignete Metalle für das Flammspritzen umfassen
Ni-Cr-Legierungen, Carbonstähle und rostfreie Stähle; geeignete
Keramiken für das Flammspritzen umfassen Cr&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;,
Al&sub2;O&sub3;
und ZrO&sub2; und geeignete Metallkeramiken für das
Flammspritzen umfassen ZrO&sub2;-, NiCr, Cr&sub3;C&sub2;-NiCr und WC-Co.
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Während oben ein Beispiel der Seitendämme 5a, 5b
beschrieben wurde mit Teilen, deren Dicke auf den
Umfangsoberflächen der Walzen liegen, kann die Erfindung auch
auf ein System angewandt werden, in dem die gesamte Dicke
der Seitendämme auf den Walzenoberflächen liegen, wobei
Fig. 3 dieses Beispiel zeigt. Da die Fig. 3 eine
Seitenansicht ist, kann nur der Seitendamm 5a gesehen werden.
Der Seitendamm 5b, der in dieser Figur nicht gezeigt ist,
besitzt denselben Aufbau wie der Seitendamm 5a. Bei
diesem Beispiel sind die Seitendämme auf den
Seitenkantenteilen der Walzen angeordnet, wobei die gesamte Dicke der
Bodenoberflächen auf den Umfangsoberflächen der Walzen
positioniert ist. Das Positionieren jedes Seitendammes
wird durchgeführt durch Führungsrahmen 16a, 16b, die den
Damm von beiden Seiten halten und führen. Der Seitendamm
5a ist nämlich so angeordnet, daß bewirkt wird, daß er
entlang der fest angebrachten Führungsrahmen 16a, 16b in
Gießrichtung gleitet, und zwar mittels des
Zuführmechanismus, der eine Zuführstange 17 und eine Leistungs- oder
Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) aufweist. In Fig. 3
bezeichnet ein Bezugszeichen 18 eine Düse zum Eingießen
von geschmolzenem Metall in das Gefäß 13 für ein Becken
geschmolzenen Metalls; und das Bezugszeichen 19 einen
Pegel des geschmolzenen Metalls in dem Gefäß 3. Das Gefäß 3
ist so angeordnet, daß Teile der Außenseitenoberflächen
seiner Seitenwände gleitbar Teile der
Innenseitenoberflächen der Seitendämme kontaktieren, wie dies bei der in
Fig. 1 gezeigten Vorrichtung der Fall ist.
Wirkungsweise der Erfindung
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die
Vorteile des abreibbaren Dammsystems vollständig verwendet
und da eine Breite geschmolzener Metalloberfläche
gebildet werden kann durch Vorsehen des Gefäßes für ein
Becken geschmolzenen Metalls werden die Variationen in
dem geschmolzenen Metallpegel minimiert. Darüber hinaus
wird durch Eingießen des geschmolzenen Metalls in das
Gefäß in der Nähe der Wand des Gefäßes, die am weitesten
von den Walzen entfernt ist, die Einflüsse von Wellen und
anderen örtlichen Strömungen geschmolzenen Metalls beim
Eingießen absorbiert, bis sie die Umfangsoberfläche der
oberen Walze 2 erreichen und somit werden gute
verfestigte Schalen auf den Oberflächen der Walzen gebildet,
was zu einer Herstellung von Streifen (in der Zeichnung
durch das Bezugszeichen 15 bezeichnet) mit guter Qualität
führt.