Verfahren zum Herstellen dünner Metallbänder

Abstract

 Die Erfindung befasst sich mit einer Zweirollen-Bandgießmaschine, zur Herstellung dünner Metallbänder, die eine große Unterrolle (1) und eine kleine schmalere Oberrolle (2) aufweist. Der von den beiden Gießrollen gebildete Gießschlitz wird aus einem feuerfesten Vorratsbehälter (8) über einen Kanal (10) mit Metallschmelze (9) beschickt. Im Bereich des Spaltes (20) zwischen dem Boden des Kanals (10) und dem Mantel (16) der Unterrolle (1) ist eine Heizvorrichtung (13) zum örtlichen Aufheizen der Schmelze (9) und zum örtlichen Vorwärmen des Mantels (16) der Unterrolle (1) vorgesehen. Die Heizvorrichtung kann ein Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen dünner Metallbänder gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Bandgießmaschine mit zwei Gießrollen zur Durchführung des Ver­fahrens.

[0002] Das gattungsgemäße Verfahren ist durch die europäische Patentan­meldung Nr. 0 198 669 bekannt. Die gattungsgemäße Schrift zeigt eine Zweirollen-Bandgießmaschine mit einer im Durchmesser großen unteren Gießrolle und einer kleinen oberen Gießrolle, die mit­einander den Gießschlitz bilden. Die Metallschmelze läuft aus einem feuerfesten Behälter über einen Kanal auf den Gießschlitz zu und verläßt diesen als dünnes Band.

[0003] Beim Einsatz des gattungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von dünnen Bändern mit Banddicken in der Größenordnung um 1 - 3 mm und Bandbreiten von 500 bis 1200 mm ergeben sich aus den konstruktiven Gegebenheiten der Zuführung der Schmelze zu den Gießrollen verfahrenstechnische Probleme, die in der Veränderung des Geschwindigkeitsgradienten der Schmelze auf dem Wege vom Behälter zum Gießschlitz ihre Ursache haben können. Dies kann in thermisch kritischen Bereichen, nämlich beim Übergang der Schmelze vom Kanal in den Einzugsbereich der Gießrollen zu einer unerwünschten vorzeitigen Unterkühlung der Schmelze führen. Um solche Erscheinungen zu vermeiden, muß das gattungsgemäße Ver­fahren ggf. durch eine Anhebung der Temperatur der Metall­schmelze, so betrieben werden, daß ein örtlicher Temperaturabfall verfahrenstechnisch noch hingenommen werden kann.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren gegenüber Schwankungen in den thermischen Verhältnissen unemp­findlicher zu machen.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schmelze während des Gießens an der Unterseite des Kanals unmittelbar vor dem Kontakt der Schmelze mit der Unterrolle aufgeheizt und die Kühlwirkung der Unterrolle auf die Schmelze im Aufheizbereich durch oberflächliches Erwärmen des Rollenmantels partiell vermindert wird.

[0006] Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das partielle Auf­heizen der Schmelze und das partielle oberflächliche Erwärmen des Rollenmantels der Unterrolle gemäß Anspruch 2 über ein elektromagnetisches Feld induktiv vorzunehmen.

[0007] Über die Erfindung wird nun neben der regelbaren Kühlwirkung insbesondere der Unterrolle und neben der Veränderbarkeit der Umfangsgeschwindigkeit der Gießrollen ein weiterer Parameter zur Steuerung und Regelung der Gießmaschine eingebracht, der es gemäß Anspruch 3 auch gestattet, die Dicke des Fertigbandes über die Intensität der Aufheizung und Erwärmung zu bestimmen. Insbeson­dere läßt sich hierüber die Feineinstellung der Banddicke vor­nehmen, die beim gattungsgemäßen Verfahren bekanntlich nicht über ein Festlegen der Achsabstände zwischen den Gießrollen erfolgt - die Oberrolle ist nachgiebig gelagert - sondern sich aus den Abkühlungsbedingungen ergibt.

[0008] Da im Kantenbereich mit einem erhöhten Wärmeabfluß zu rechnen ist, kann es zweckmäßig sein, gemäß Patentanspruch 4 zu verfahren und der Metallschmelze wie auch der Unterrolle und/oder der Oberrolle jeweils von beiden Seiten auf einer vom Heizbereich ausgehenden, auf den Gießschlitz gerichteten Teilstrecke über jeweils ein weiteres elektromagnetisches Feld induktiv Wärme zuzuführen.

[0009] Insgesamt führt des erfindungsgemäße Verfahren durch das örtlich begrenzte Aufheizen der Schmelze zu einer Beseitigung eventueller Anbackungen und verhindert ein Erstarren der Schmelze in diesem thermisch kritischen Bereich. In Verbindung mit dem Aufheizen der Unterrolle ist eine gleichsam untersetzte Banddickenregelung möglich. Bei Verwendung eines elektromagmetischen Feldes zum Aufheizen der Metallschmelze ist eine zusätzliche Kraftwirkung im Spalt zwischen dem Kanal und der Unterrolle und somit eine Spaltabdichtung gegeben.

[0010] Die Erfindung ist in bezug auf den Energiehaushalt besonders wirtschaftlich, weil anstelle eines sonst üblichen vorsorglichen Überhitzens der gesamten Metellschmelze nur das Aufheizen einer Teilmenge der Metallschmelze erforderlich ist.

[0011] Die Verwendung von elektromagnetischen Feldern im Zusammenhang mit einem gattungsfremden Verfahren zur Herstellung von metalli­schem Bandmaterial durch Gießen ist durch die DE-OS 25 48 939 zur Steuerung der Ausbreitung der Schmelze an der Formwand bekannt. Die DE-OS 25 48 939 zeigt auch eine Bandgießmaschine mit neben­einander liegenden Gießrollen, bei der die Beschickung mit Metallschmelze über elektromagnetische Wanderfelder erfolgt; woraus sich ableiten läßt, daß die zum Band zu verarbeitende Metallschmelze insgesamt der Energieeinwirkung des elektromag­netischen Feldes unterzogen wird. So wird in erheblichem Umfange Energie vergeudet.

[0012] In der DE-PS 2950406 ist das Vorheizen der Gießwalzenoberfläche bei einer Einrollen-Bandgießmaschine erwähnt. Dadurch soll vor der Gießdüse Feuchtigkeit von der Walzenoberfläche verdampft und die Dämpfe mittels einer Absaugeinrichtung abgeführt werden. Ein partielles Aufheizen der Schmelze vor deren Kontakt mit der Walzenoberfläche ist hierbei weder vorgesehen noch möglich.

[0013] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bandgießmaschine mit zwei einen Gießschlitz begrenzenden, gegensinnig rotierenden Gieß­rollen in Form einer im Durchmesser größeren, breiteren Unterrolle und einer im Durchmesser kleineren Oberrolle, die schmaler ist als die Unterrolle und deren axiale Erstreckung der Breite eines zu gießenden Fertigbandes entspricht, mit einem feuerfesten Behälter zur Aufnahme einer Metallschmelze, der zur Weiterleitung der Metallschmelze in den Gießschlitz in einen feuerfesten Kanal übergeht, wobei der feuerfeste Kanal mündungsseitig von einem unteren Segment der Oberrolle und einem oberen Segment der Unter­ rolle und dem Gießschlitz begrenzt wird, und wobei die obere und die untere Stirnfläche, wie auch die seitlichen gekrümmten Stirn­flächen der Wände des feuerfesten Kanals mit den Mänteln der Gießrollen Spalte bilden. Diese gattungsgemäße Bandgießmaschine zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß im unmittelbaren Bereich des Spaltes zwischen der unteren Stirnfläche des feuerfesten Kanals und dem Mantel der Unterrolle eine Heizvorrich­tung angeordnet ist, die sich über die gesamte Länge des Spaltes erstreckt.

[0014] Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zweirollen-­Bandgießmaschine enthält gemäß Anspruch 6 als Heizvorrichtung einen Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes. Gemäß Anspruch 7 kann bei einer Zweirollen-Bandgießmaschine vor­gesehen werden, daß in der unteren Stirnfläche des feuerfesten Kanals mit Abstand vom Boden des feuerfesten Kanals eine Ausneh­mung vorgesehen ist, in die der Induktor eingesetzt ist. Auf diese Weise wird die Heizvorrichtung so nah wie möglich an die Stelle gebracht, an der sie ihre örtlich begrenzte Wirkung entfalten soll.

[0015] Um im Kantenbereich ein in Grenzen zulässiges Temperaturgefälle möglichst klein zu halten, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 8 vor, daß die Länge des Induktors größer ist als die Länge der unteren Stirnfläche des feuerfesten Kanals.

[0016] Die nur in Ausnahmefällen gebotene Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 9, bei der in bezug auf die Längserstreckung von unterer Stirnfläche und Induktor die Mitte des Induktors gegen­über der Mitte der Stirnfläche versetzt angeordnet ist, gewinnt dann an Bedeutung, wenn beidseitig des eigentlichen Gießbereiches unterschiedliche Temperaturverhältnisse vorliegen. Diese lassen sich durch die exzentrische Anordnung des Induktors ausgleichen und sichern so eine gleichmäßige Ausbildung der Bandkanten.

[0017] Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen beschrieben. Von diesen zeigt

Fig. 1 eine Zweirollen-Bandgießmaschine in schematischer Darstel­lung.

Fig. 2 eine Bandgießmaschine nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung.

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Zweirollen-Bandgießmaschine nach Fig. 1

Fig. 4 eine Zweirollen-Bandgießmaschine mit zusätzlichen seit­lichen Heizvorrichtungen.

[0018] Die in Fig. 1 dargestellte Zweirollen-Bandgießmaschine enthält eine im Durchmesser größere Unterrolle 1 und eine im Durchmesser kleinere Oberrolle 2, die gemeinsam einen Gießschlitz 3 bilden. Die der Unterrolle 1 zugeordnete Welle 4 ist starr gelagert, während die der Oberrolle 2 zugeordnete weitere Welle 5 nach­giebig gelagert ist. Der Gießschlitz 3 erhält erst beim Gießen seine gewünschte Einstellung.

[0019] Unterrolle 1 und Oberrolle 2 rotieren gegensinnig, wie es durch zugeordnete Drehpfeile 6 und 7 angeordnet ist.

[0020] Zur Bandgießmaschine gehört ein feuerfester Behälter 8 zur Auf­nahme einer Metallschmelze 9, wobei der feuerfeste Behälter 8 über einen Kanal 10 mit dem Gießschlitz 3 verbunden ist. Der Kanal 10 ist durch eine untere Wand 11 und eine obere Wand 12 sowie stirnseitig durch ein unteres Segment der Oberrolle 2 wie auch durch ein oberes Segment der Unterrolle 1 begrenzt. In der unteren Wand 11 des Kanales 10 ist ein Induktor 13 eingesetzt. Die elektrischen Anschlüsse des Induktors und seine Kühleinrich­tungen sind nicht dargestellt.

[0021] Fig. 2 zeigt ergänzend die seitliche Begrenzung des Kanales 10 durch eine Seitenwand 14 und eine weitere Seitenwand 15.

[0022] Weiterhin zeigt Fig. 2, daß die Unterrolle einen wesentlich breiteren Mantel 16 aufweist als die Oberrolle 2, deren Mantel 17 schmaler ist. Die Breite der Oberrolle 2 entspricht der Breite eines zu gießenden Bandes.

[0023] Der in Fig. 3 dargestellte Ausschnitt aus einer Bandgießmaschine zeigt eine Ausnehmung 18 in der unteren Wand 11, in die der Induktor 13 eingesetzt ist. Durch einen Kreisausschnitt 19 ist der Hauptwirkungsbereich des Induktors 13 angegeben und so ange­deutet, daß sich der Bereich, in der die Schmelze 9 im Kanal 10 aufgeheitzt wird, auf einen sehr begrenzten Teil des Kanales 10 beschränkt. Über den Induktor 13 wird auch der gegenüber liegende Teil des Mantels 16 der Unterrolle 1 vorgewärmt und so die ohne dieses Vorwärmen intensivere Kühlwirkung des Mantels 16 örtlich begrenzt vermindert. Zwischen der Stirnfläche der unteren Wand 11 des Kanals 10 und dem Mantel 16 besteht ein Spalt 20, der bei Verwendung eines Induktors 13 als Heizvorrichtung keiner beson­deren Abdichtungsmittel bedarf, da das elektromagnetische Feld als Nebenwirkung ein Ausfließen von Metallschmelze durch den Spalt 20 verhindert. Der Spalt 20 kann sogar relativ groß gewählt werden, beispielsweise 2 mm, so daß nicht so strenge Anforderun­gen an die Toleranzen bei der Herstellung der Unterrolle 1 bzw. der feuerfestseitigen Kante des Spaltes 20 gerichtet werden müssen.

[0024] Durch gestrichelte Linien 21 und 21 a ist angedeutet, daß auch seitlich ein zum Gießschlitz 3 hin sich erstreckender Spalt 21 der entsprechenden Seitenwände 14 und 15 des Kananals 10 mit der Unterrolle 1 bzw. ein Spalt 21 a mit der Oberrolle 2 vorhanden ist.

[0025] Oberhalb und mit Abstand zum Spalt 20 erstarrt die Schmelze auf dem Mantel 16 durch dessen Kühlwirkung zu einem in seiner Dicke allmählich zunehmenden Unterband 22, welches sich mit einem in der Regel dünneren Oberband 23 im Gießschlitz zum Fertigband 24 vereinigt.

[0026] Ohne Heizvorrichtung - um bei Fig. 3 zu bleiben - ohne heizenden Induktor 13 könnte es, wenn die Schmelze 9 nicht heiß genug ist oder beim Anfahren der Gießmaschine in dem durch den Kreisbogen 19 gekennzeichneten Bereich zu einer Art Bärenbildung kommen, die durch den Induktor 13 nicht entstehen kann, wenn auch beim Anfahren der Induktor 13 schon eingeschaltet ist.

[0027] Fig. 4 zeigt zusätzlich einen dem jeweiligen seitlichen Spalt 21 der entsprechenden - nicht dargestellten - Seitenwände 14 und 15 des Kanals 10 zugeordneten weiteren Induktor 25, der sich nur auf einen Teilbereich des seitlichen Spaltes 21 erstreckt. Durch diesen Induktor 25 kann der Schmelze 9 und der Unterrolle 1 jeweils von beiden Seiten auf einer vom Heizbereich des Induktors 13 ausgehenden auf den Gießschlitz 3 gerichteten Teilstrecke über jeweils ein weiteres elektromagnetisches Feld induktiv Wärme zugeführt werden.

[0028] Die von den Seitenwänden 14 und 15 mit der Oberrolle 2 gebildeten Spalte 21 a können über Induktoren 28 beheizt werden.

[0029] Fig. 4 zeigt weiterhin den Kanal 10 als offenen Kanal, der über ein Tauchrohr 26 aus dem feuerfesten Behälter 8 beschickt wird. Die Beschickung wird durch einen regelbaren Stopfen 27 dosiert.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen dünner Metallbänder mit einem Verhältnis von Banddicke zu Bandbreite von 1 : 200 bis 1 : 3000 aus einer Metallschmelze durch Bandgießen in einer Zweirollen-­Bandgießmaschine, wobei die Metallschmelze über einen feuerfesten Kanal einem Gießschlitz, der von den Gießrollen - einer größeren Unterrolle und einer kleineren Oberrolle - begrenzt wird, zugeführt wird und wobei die Schmelze auf den gegensinnig drehenden gekühlten Gießrollen im Gießschlitzbereich zu einem Oberband und einem Unterband erstarrt, die sich im Gießschlitz zum Fertigband vereinen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze während des Gießens an der Unterseite des Kanals unmittelbar vor dem Kontakt der Schmelze mit der Unterrolle partiell aufgeheizt und die Kühlwirkung der Unterrolle auf die Schmelze im Aufheizbereich durch oberflächliches Erwärmen des Rollenmantels partiell vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das partielle Aufheizen der Schmelze und das partielle oberflächliche Erwärmen des Rollenmantels der Unterrolle über ein elektromagnetisches Feld induktiv erfolgt.

3. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke des Fertigbandes über die Intensität der Aufheizung und Erwärmung bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelze, der Unterrolle und/oder der Oberrolle jeweils von beiden Seiten auf einer vom Heizbereich ausgehenden auf den Gießschlitz gerichteten Teilstrecke über jeweils ein weiteres elektromagnetisches Feld induktiv Wärme zugeführt wird.

5. Bandgießmaschine
- mit zwei einen Gießschlitz begrenzenden, gegensinnig rotierenden Gießrollen in Form einer im Durchmesser größeren, breiteren Unterrolle und einer im Durchmesser kleineren Oberrolle, die schmaler ist als die Unterrolle und deren axiale Erstreckung der Breite eines zu gießenden Fertigbandes entspricht,
- mit einen feuerfesten Behälter zur Aufnahme einer Metallschmelze, der zur Weiterleitung der Metallschmelze in den Gießschlitz in einen feuerfesten Kanal übergeht, wobei der feuerfeste Kanal mündungsseitig von einem unteren Segment der Oberrolle und einem oberen Segment der Unterrolle und dem Gießschlitz begrenzt wird, und wobei die untere Stirnfläche wie auch die seitlichen gekrümmten Stirnflächen der Wände des feuerfesten Kanals mit den Mänteln der Gießrollen Spalte bilden,
insbesondere zur Durchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im unmittelbaren Bereich des Spaltes (20) zwischen der unteren Stirnfläche des feuerfesten Kanals (10) und dem Mantel (16) der Unterrolle (1) eine Heizvorrichtung angeord­net ist, die sich über die gesamte Länge des Spaltes (20) erstreckt.

6. Zweirollen-Bandgießmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizvorrichtung ein Induktor (13) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes ist.

7. Zweirollen-Bandgießmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der unteren Stirkfläche des feuerfesten Kanals (10) mit Abstand vom Boden des feuerfesten Kanals (10) eine Ausnehmung (18) vorgesehen ist, in die der Induktor (13) eingesetzt ist.

8. Zweirollen-Bandgießmaschine nach einem der Ansprüch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des Induktors (13) größer ist als die Länge des Spaltes (20) zwischen der unteren Stirnfläche des feuerfesten Kanals (10) und der Unterrolle (1).

9. Zweirollen-Bandgießmaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Bezug auf die Längserstreckung des unteren Spaltes (20) und Induktor (13) die Mitte des Induktors (13) gegenüber der Mitte des Spaltes (20) versetzt angeordnet ist.

10. Zweirollen-Bandgießmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß den von den Seitenwänden (14, 15) des Kanals (10) mit der Unterrolle (1) gebildeten Spalten (21) je ein weiterer Induk­tor (25) zugeordnet ist, der sich ausgehend vom Heizbereich des Induktors (13) nur auf einen Teilbereich des jeweiligen Spaltes (21) erstreckt.

11. Zweirollen-Bandgießmaschine nach den Ansprüchen 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß den von den Seitenwänden (14,15) des Kanals (10) mit der Oberrolle (2) gebildeten Spalten (21 a) je ein Induktor (28) zugeordnet ist.

Zeichnung