VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM ERZEUGEN VON METALLISCHEN WARMBÄNDERN INSBESONDERE AUS LEICHTBAUSTAHL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von metallischen Warmbändern insbesondere aus Leichtbaustahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

[0002] Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zum Erzeugen von Warmbändern aus Leichtbaustahl ist bekannt (Spitzer K-H et al.:"Direct strip casting" Steel Research 74 (2003), No. 11/12, page 724 - 731).
Weiterhin ist es bekannt, durch entsprechende Gestaltung der Bandoberfläche des Gießbandes Einfluss auf den Wärmeübergang zwischen der auf einem Gießband befindlichen Schmelze und dem Gießband zu nehmen, (GB-A-2034217, EP-B1-0874703).

[0003] Schließlich ist es aus der US-A-4582117 bekannt, durch auf die Unterseite des Bandes aufgebrachte Ultraschallschwingungen eine Kornverfeinerung herbei zu führen, wozu allerdings das erstarrende Band noch einen flüssigen Kern aufweisen muss.

[0004] Bei dem bekannten Verfahren wird Schmelze aus einem Zulaufgefäß über eine Gießrinne auf ein umlaufendes Gießband einer horizontalen Bandgießanlage aufgegeben. Durch intensive Kühlung des Gießbandes erstarrt die aufgegebene Schmelze zu einem Vorband mit einer Dicke im Bereich zwischen 6 - 20 mm. Nach der Durcherstarrung wird das Vorband einem Warmwalzprozess unterzogen.

[0005] Während der Erstarrung kann es infolge von Materialspannungen zu Verwerfungen des Vorbandes kommen, was sich ungünstig auf die Qualität des Warmbandes auswirkt. Insbesondere kommt es bei einigen Stählen durch zu schnelle Abkühlung an der Strangunterseite zu unregelmäßigen und großflächigen Einziehungen.

[0006] Darüber hinaus kann eine zu große Reibung zwischen dem Gießband und dem erstarrenden Strang eine zu große Abweichung in der Synchrongeschwindigkeit zwischen Gießband- und Walzgeschwindigkeit ergeben, wodurch im schlimmsten Fall der Strang abreißt.

[0007] Dieses Problem der Anpassung der Synchrongeschwindigkeiten wird immer dann relevant, wenn in-line gegossen und gewalzt wird.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen von metallischen Warmbändern insbesondere aus Leichtbaustahl anzugeben, bei dem die zuvor geschilderten Probleme nicht auftreten.

[0009] Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Warmbändern sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.

[0010] Nach der Lehre der Erfindung wird der Wärmeübergang sowie der Kontakt (Fläche, Zeit) zwischen dem zu einem Vorband erstarrenden Strang und dem Gießband verringert. Mit verschiedenen Maßnahmen kann man dies erreichen, wobei jede einzelne Maßnahme für sich allein als auch in Kombination wirksam ist.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für die Erzeugung von Warmbändern aus den verschiedensten metallischen Werkstoffen geeignet, insbesondere auch für Leichtbaustahl.

[0012] Der Vorschlag zielt darauf ab, die Kontaktdauer zwischen Gießband und erstarrendem Strang zu verringern. Dies wird in der Weise erreicht, dass man das Gießband mit Hilfe eines elektromagnetischen Systems örtlich in Schwingungen versetzt. Dazu wird ein elektromagnetisches System, das ähnlich wie ein Lautsprecher funktioniert, unterhalb des Gießbandes angeordnet. Wesentlich für das Funktionieren des Systems ist, dass der Einbauort an einer Stelle liegt, wo sich bereits eine ausreichend feste Strangschale gebildet hat.

[0013] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann noch eine weitere Verringerung des Wärmeüberganges erfolgen. Dazu wird im Aufgabebereich der Schmelze zwischen Gießrinne und Gießband ein Gas, insbesondere ein Mischgas aus inertem und reduzierendem Gas aufgegeben. Vorzugsweise ist das reduzierende Gas Wasserstoff.

[0014] Vorteilhafterweise erfolgt die Gasbeaufschlagung über die ganze Breite des Gießbandes. Der Gas-Volumenstrom ist gering und entspricht mehr einer Beschleierung. Bei zu großen Volumenströmen würde die ebene Ausbildung der Strangunterseite gestört werden. Das aufgegebene Mischgas bewirkt, dass die Oberfläche der Unterseite des Stranges nahezu zunderfrei ist. Eine blanke Oberfläche bedeutet geringere Wärmestrahlung, so dass damit der Wärmeübergang zwischen dem erstarrenden Band und dem Gießband signifikant verringert wird.

[0015] Eine weitere Ausgestaltung, bei dem das Gießband strukturiert wird, hat sich ebenfalls als sehr wirksam erwiesen. Vorzugsweise werden in Gießrichtung längs verlaufende Sicken eingeprägt. Alternativ können auch über das Gießband verteilt angeordnete Noppen ausgeformt werden. Die Verwendung von längs verlaufenden Sicken hat den Vorteil, dass die Herstellung relativ einfach ist, indem ein glattes Band durch ein profiliertes Walzenpaar gezogen wird.

[0016] Gesichert ist, dass jede Art von Strukturierung des Gießbandes zu einer Verringerung des Wärmeüberganges zwischen erstarrendem Strang und Gießband führt. Das Abbilden der Sicken durch die Schmelze führt durch die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung zu einem lokalen Abheben der Strangschale und damit zu einer Reduzierung der Kontaktfläche. Dies bedeutet eine Verringerung des Wärmeüberganges und der Reibung zwischen Strang und Gießband und kann dazu genutzt werden, die Prozesssicherheit bei einer in-line-Fertigung von Gießen und Walzen zu erhöhen.

[0017] Bei einer in-line Fertigung muss die Gießgeschwindigkeit im Idealfall synchron der Walzgeschwindigkeit sein. In der Realität gibt es jedoch häufig Abweichungen, die allerdings nicht zu groß werden dürfen, da das Vorband ansonsten abreißt. Beispielsweise werden Abweichungen der Synchrongeschwindigkeit von > 0,5 m/s als Problem angesehen. Falls diese Abweichungen nicht in den Griff zu bekommen sind, muss vor das Walzgerüst ein Puffer, ein sogenannter Looper, installiert werden.

[0018] In einer Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1a

in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Strukturierung des Gießbandes,

Figur 1b

ein Querschnitt in Richtung A - A in Figur 1a,

Figur 2

in einem Längsschnitt die erfindungsgemäße Anordnung eines elektromagnetischen Systems,

Figur 3

in einem Längsschnitt die Beschleierung der Strangunterseite,

Figur 4

eine Draufsicht von Figur 3.

[0019] In Figur 1a ist in einer Vorderansicht eine erfindungsgemäße Struktur des Gießbandes 1 dargestellt. Zu erkennen ist die in Transportrichtung liegende hintere Umlenkrolle 2, mit dem darauf in Pfeilrichtung 3 ablaufenden Gießband 1. Angedeutet sind die auf der Oberseite angeordneten mitlaufenden Seitenbegrenzungen 4, 4'.

[0020] Auf dem Gießband 1 sind in Längsrichtung liegende Sicken 5 eingewalzt. Gut zu erkennen im Teilbild Figur 1b, einem Ausschnitt des Querschnittes in Richtung A - A in Figur 1a.

[0021] Figur 2 zeigt einen zweiten Vorschlag zur Verringerung des Wärmeüberganges, wobei die Darstellung im Längsschnitt den Aufgabebereich einer horizontalen Bandgießanlage zeigt. Die Anlage weist als Hauptelement ein Schmelzgefäß 6, einen Zulauf 7 mit einer sich daran anschließenden Gießrinne 8. Die im Schmelzgefäß 6 enthaltene Schmelze 9 läuft aus der Gießrinne 8 heraus und wird auf ein umlaufendes Gießband 1 aufgegeben.

[0022] Zur Anregung von örtlichen Schwingungen des Gießbandes 1 ist unterhalb des Gießbandes 1 ein elektromagnetisches System 10 angeordnet. Es funktioniert nach dem Prinzip eines Lautsprechers und regt das Gießband 1 zu Schwingungen an. Das führt dazu, dass die Kontaktzeiten der erstarrenden Schmelze mit dem Gießband 1 verringert werden. Die Schwingungsanregung ist jedoch nur möglich, wenn das Schmelzenbad auf der Unterseite eine ausreichend feste Strangschale gebildet hat. Deshalb muss das elektromagnetische System 10 weiter entfernt vom Aufgabebereich angeordnet werden.

[0023] Einen dritten Lösungsvorschlag zeigt Figur 3. Es zeigt im gleichen Längsschnitt den Aufgabebereich einer Bandgießanlage wie Figur 2, so dass für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

[0024] Der dritte Lösungsvorschlag zeichnet sich dadurch aus, dass vor Aufgabe der Schmelze 9 auf das Gießband 1 eine Beschleierung mit einem Mischgas vorgenommen wird. Dazu ist ein Hohlkörper 12 unterhalb der Gießrinne 8 und oberhalb der vorderen Umlenkrolle 11 angeordnet. Zum Abdichten und zur besseren Verteilung über die Breite des Gießbandes 1 ist eine Bürste 13 vor den Hohlkörper 12 gesetzt.

[0025] Für die Gasversorgung ist der Hohlkörper 12 mit einer Zufuhrleitung 14 verbunden (Figur 4). Nach Einschalten der Gaszufuhr strömt aus dem Hohlkörper 12 das Mischgas entlang des Spaltes zwischen Gießband 1 und Unterseite Gießrinne 8 bis unmittelbar zum Aufgabebereich. Dadurch wird verhindert, dass die auf dem Gießband 1 zuerst erstarrende Strangschale verzundert. Sie bleibt nahezu blank.

Bezugszeichenliste

[0026] 

Nr.	Bezeichnung
1	Gießband
2	Umlenkrolle hinten
3	Drehrichtung
4, 4'	Seitenbegrenzung
5	Längssicke
6	Schmelzgefäß
7	Zulauf
8	Gießrinne
9	Schmelze
10	elektromagnetisches System
11	Umlenkrolle vorne
12	Hohlkörper
13	Bürste
14	Zufuhrleitung

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von metallischen Warmbändern insbesondere aus Leichtbaustahl wobei eine Schmelze mittels einer Gießrinne auf ein umlaufendes Gießband einer horizontalen Bandgießanlage unter Schutzgas aufgegeben wird, die zu einem Vorband mit einer Dicke zwischen 6 bis 20 mm erstarrt und das Vorband nach der Durcherstarrung einem Warmwalzprozess unterzogen wird
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gießband an einer Stelle entfernt vom Aufgabebereich, an der sich bereits eine feste Strangschale gebildet hat, örtlich in Schwingungen versetzt wird, wobei der Wärmeübergang sowie der Kontakt (Fläche, Zeit) zwischen dem zu einem Vorband erstarrenden Strang und dem Gießband verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gießband elektromagnetisch angeregt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor Aufgabe der Schmelze zwischen Gießrinne und Gießband ein Gas aufgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gas ein Mischgas aus einem inerten Gas als Träger und einem reduzierenden Gas ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das reduzierende Gas Wasserstoff ist.

6. Einrichtung zum Erzeugen von metallischen Warmbändern insbesondere aus Leichtbaustahl gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 6 bestehend aus einem die Schmelze enthaltenden Zulaufgefäß mit einer horizontal liegenden Gießrinne, einer zwei Umlenkrollen und ein umlaufendes gekühltes Gießband aufweisenden Primärkühlzone und einer daran anschließenden einen eingehausten Rollgang aufweisenden Sekundärkühlzone, an die sich ein erstes Walzgerüst anschließt
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gießband (1) mit einer Struktur versehen ist und dass unter dem Gießband (1) an einer Stelle entfernt vom Aufgabebereich eine Vorrichtung (10) zur Schwingungsanregung angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur in Längsrichtung verlaufende Sicken (5) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur über die Oberfläche verteilt angeordnete Noppen aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung eine elektromagnetische Vorrichtung ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einbauort der elektromagnetischen Vorrichtung im Bereich der bereits vorhandenen festen Strangschale liegt.

11. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der vorderen Umlenkrolle (11) der Bandgießanlage unterhalb der Gießrinne (8) quer zum Gießband (1) ein einen Breitschlitz aufweisender Hohlkörper (12) angeordnet ist, der mit einer Gaszufuhrleitung (14) verbunden ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Hohlkörper (12) über die gesamte Breite des Gießbandes (1) erstreckt.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass unterhalb des Ausströmbereiches des Hohlkörpers (12) eine mit dem Hohlkörper (12) verbundene und auf dem Gießband (1) aufliegende Abdichtung angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdichtung eine Bürste (13) ist.

Claims

1. Method for producing hot metal strips, in particular of lightweight structural steel, wherein a melt is fed by means of a pouring spout onto a circulating pouring conveyor of a horizontal strip casting plant in a protective gas and solidifies to a preliminary strip with a thickness between 6 and 20 mm, and the preliminary strip is subjected to a hot rolling process after thorough solidification, characterised in that at a location remote from the feed area, at which a solid casting shell has already formed, the pouring conveyor is caused to locally oscillate, wherein the heat transfer as well as the contact (surface, time) between the strand solidifying to form a preliminary strip and the pouring conveyor are reduced.

2. Method according to claim 1, characterised in that the pouring conveyor is actuated electromagnetically.

3. Method according to claims 1 - 2, characterised in that before feeding of the melt a gas is fed between the pouring spout and the pouring conveyor.

4. Method according to claim 3, characterised in that the gas is a mixed gas composed of an inert gas as carrier gas and a reducing gas.

5. Method according to claim 4, characterised in that the reducing gas is hydrogen.

6. Device for producing hot metal strips, in particular of lightweight structural steel, using the method according to claims 1 - 6, comprising a feed receptacle containing the melt with a horizontally arranged pouring spout, a primary cooling zone having two guide rollers and a circulating cooled pouring conveyor and an adjoining secondary cooling zone, which has a roller table housed therein and a first roll stand adjoining it, characterised in that the pouring conveyor (1) is provided with a structure and that a device (10) for stimulating oscillations is arranged below the pouring conveyor (1) at a location remote from the feed region.

7. Device according to claim 6, characterised in that the structure has crimps (5) running in longitudinal direction.

8. Device according to claim 6, characterised in that the structure has nubs distributed over the surface.

9. Device according to claim 8, characterised in that the device is an electromagnetic device.

10. Device according to claim 9, characterised in that the installation site of the electromagnetic device lies in the region of the already present solid casting shell.

11. Device according to claim 6, characterised in that a hollow body (12), which has a broad slot and is connected to a gas feed pipe (14), is arranged below the pouring spout (8) transversely to the pouring conveyor (1) in the region of the front guide roller (11) of the strip casting plant.

12. Device according to claim 11, characterised in that the hollow body (12) extends over the entire width of the pouring conveyor (1).

13. Device according to claim 11 and 12, characterised in that a seal located on the pouring conveyor (1) and connected to the hollow body (12) is arranged below the outflow region of the hollow body (12).

14. Device according to claim 13, characterised in that the seal is a brush (13).

Revendications

1. Procédé pour produire des feuillards métalliques à chaud, en particulier en acier léger, dans lequel une masse fondue est délivrée au moyen d'une rigole de coulée sur un convoyeur de coulée tournant d'une installation horizontale de coulée de feuillard sous gaz protecteur, laquelle masse fondue se solidifie pour donner un pré-feuillard d'une épaisseur comprise entre 6 et 20 mm qui est ensuite soumis après solidification à un processus de laminage à chaud, caractérisé en ce que le convoyeur de coulée est soumis localement à des oscillations en un point éloigné de la zone de chargement, où il s'est déjà formé une croûte de coulée solidifiée, le transfert de chaleur et le contact (surface, temps) entre la coulée se solidifiant en pré-feuillard et le convoyeur de coulée étant réduits.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le convoyeur de coulée est stimulé par voie électromagnétique.

3. Procédé selon les revendications 1 à 2,
caractérisé en ce que
un gaz est délivré avant le chargement de la masse fondue entre la rigole de coulée et le convoyeur de coulée.

4. Procédé selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
le gaz est un gaz mixte constitué d'un gaz inerte comme support et d'un gaz réducteur.

5. Procédé selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
le gaz réducteur est l'hydrogène.

6. Dispositif pour produire des feuillards métalliques à chaud, en particulier en acier léger, selon le procédé des revendications 1 à 6, constitué d'une cuve d'alimentation contenant la masse fondue avec une rigole de coulée horizontale, une zone de refroidissement primaire présentant deux rouleaux de renvoi et un convoyeur de coulée tournant refroidi, et une zone de refroidissement secondaire qui s'y raccorde et présente un train de rouleaux confiné, auquel se raccorde une première cage de laminoir,
caractérisé en ce que
le convoyeur de coulée (1) est doté d'une structure et en dessous du convoyeur de coulée (1) est aménagé un dispositif (10) de stimulation des oscillations en un point éloigné de la zone de chargement.

7. Dispositif selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
la structure présente des moulures (5) s'étendant dans la direction longitudinale.

8. Dispositif selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
la structure présente des protubérances distribuées sur la surface.

9. Dispositif selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
le dispositif est un dispositif électromagnétique.

10. Dispositif selon la revendication 9,
caractérisé en ce que
le lieu de montage du dispositif électromagnétique se situe dans la zone de la croûte de coulée solidifiée déjà présente.

11. Dispositif selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
un corps creux (12) présentant une fente plate, qui est raccordé à une conduite d'alimentation en gaz (14), est aménagé dans la zone du rouleau de renvoi avant (11) de l'installation de coulée de feuillard, en dessous de la rigole de coulée (8) transversalement au convoyeur de coulée (1).

12. Dispositif selon la revendication 11,
caractérisé en ce que
le corps creux (12) s'étend sur toute la largeur du convoyeur de coulée (1).

13. Dispositif selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que
un joint d'étanchéité raccordé au corps creux (12) et s'appuyant sur le convoyeur de coulée (1) est aménagé en dessous de la zone de d'évacuation du corps creux (12).

14. Dispositif selon la revendication 13,
caractérisé en ce que
le joint d'étanchéité est une brosse (13).

Zeichnung