DE19512458A1 - Verfahren beim Gießen von Bändern aus Metall, insbesondere Stahl, in Zweiwalzen-Bandgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren beim Gießen von Bändern aus Metall, insbesondere aus Stahl, in Zweiwalzen- Bandgießmaschinen mit gegenläufig rotierenden Gießwalzen, wobei flüssiges Metall in den, durch zwei Seitenwände begrenzten, Raum zwischen den rotierenden Gießwalzen einge­ geben wird, und wobei ein Ausfluß von flüssigem Metall aus sich zwischen den Seitenwänden und den Gießwalzen ausbilden­ den Spalten zu verhindern ist sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus den US-Patenten 4,974,661 und 5,197,534 sind Verfahren und Vorrichtungen zur elektrodynamischen Abdichtung der Seitenbereiche von Zweiwalzen-Gießmaschinen bekannt. Bei der aus diesen sowie weiteren US-Patenten bekannten, Verfahrens­ weise werden Magnetfelder zur elektrodynamischen Abdichtung verwendet, die über die Breite des Füllraumes des flüssigen Metalls wirken und das Metall über diese Breite hinweg von der Seitenwand fernhalten. Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren, daß die benötigten Spulensysteme sehr aufwendig und die benötigten Ströme ganz erheblich sind. Die installierte elektrische Leistung je Dichtung beläuft sich auf 300-500 kW. Weitere Einzelheiten und Kennlinien der bekannten Systeme sind aus dem Aufsatz: Development of an Electromagnetic Edge Dam (EMD) for Twin Roll Casting, I.G. Sancedo u. K.E. Blazek, Metec Conference, Düsseldorf, Juni 1994, Inland Steel Research and Development, zu entnehmen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrich­ tung anzugeben, die einen wesentlich geringeren Energie­ verbrauch bei besserer Einstellbarkeit (Vermeidung lokaler Überhitzungen) aufweist und deren Spulensystem deutlich kleiner und damit kostengünstiger ist als bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spalte zwischen den Seitenwänden und den rotierenden Gießwalzen durch elektro­ dynamische Kräfte abgedichtet werden, die dem Spaltverlauf folgend im wesentlichen parallel zur Gießwalzenoberfläche wirken. Durch diese, den Spaltausbildungen und nicht der Breite des Metallbades angepaßten Kräfte, die sich über­ raschenderweise durch einfache Spulenanordnungen erzeugen lassen, wird die erfindungsgemäße Energie- und Kosten­ ersparnis erreicht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spalt- Dichtungskräfte segmentweise aufgebracht werden, wobei die wirkenden Kräfte segmentweise einzeln einstellbar sind. Dies ist insbesondere beim Angießen, d. h. beim Start des Verfahrens von Vorteil, da eine der Metallspiegelhöhe angepaßte Dichtungskraftausbildung erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft können die Spaltdichtungskräfte segmentweise dem metallostatischen Druck des flüssigen Metalls angepaßt werden. So wird sowohl für unterschiedliche Füllhöhen während des Normalbetriebs als auch beim Angießen eine optimale Energieeinbringung in den Spaltdichtungsbereich erreicht. Insbesondere ein ggf. zu erheblichen Schäden führendes lokales Kochen des Stahls kann mit Sicherheit vermieden werden. Desgleichen Erstarrungserscheinungen in dem unteren Teil des Dichtungsspaltes.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Spulenanordnung vorgesehen, die elektrische, wassergekühlte Einzelspulen mit Spulenkernen aufweist, die dem Verlauf des sich zwischen den Seitenwänden und den rotierenden Gießwalzen ausgebildeten Spaltes folgend, angeordnet sind. So kann mit dem vorteilhaften erfinderischen Dichtungsverfahren gearbeitet werden.

Es ist dabei vorgesehen, daß die Kerne der am Spalt angeord­ neten Einzelspulen im wesentlichen in Richtung der Achsen der rotierenden Walzen verlaufen, ggf. mit geringfügiger Neigung, um einen optimalen Feldverlauf zu erreichen. Für einen optimalen Feldverlauf kann ggf. auch in den Seitenwänden ein geblechter, gegenüber dem flüssigen Metall abgedeckter, gekühlter Kern, der ebenfalls dem Spaltverlauf folgt, ange­ ordnet sein, desgleichen im Bereich des gekühlten Kupferbelages der Gießwalzen.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß die Spulen, die einpolig oder zweipolig ausgebildet sein können, einen in Spaltrichtung vergrößerten Querschnitt aufweisen, so daß sich vor den in einer Reihe am Spalt angeordneten Einzelspulen ein homogenes Kraftfeld ausbildet.

Zwischen den Einzelspulen und dem flüssigen Metall ist vor­ teilhaft eine Schutzschicht aus Keramik angeordnet. So wird zuverlässig verhindert, auch beim Angießen, wenn der flüssige Stahl schwallweise in den Raum zwischen den beiden Gießwalzen eintritt, daß durch die Dynamik des zugegebenen Stahls eine Berührung zwischen dem flüssigen Stahl und der Spulen- bzw. Kernoberfläche erfolgen kann. Darüber hinaus werden die Spulen durch die keramische Schutzschicht thermisch gegen den flüssigen Stahl abgeschirmt.

Die Länge der Einzelspulen ist vorteilhaft dem metallosta­ tischen Druck des flüssigen Metalls angepaßt. So ist vorteilhaft auch bei für alle Einzelspulen gleichem Spulenstrom erreichbar, daß z. B. im oberen Teil des mit flüssigem Stahl gefüllten Raumes zwischen den beiden Gieß­ walzen durch kurze Spulen eine geringere Energieeinbringung in den flüssigen Stahl erfolgt als im unteren Teil, wo längere Spulen angeordnet werden.

Vorteilhaft werden die einzelnen Spulen in Reihe geschaltet, dies vereinfacht die Stromzuführung erheblich. Unter Umständen kann jedoch auch eine Parallelschaltung vorteilhaft sein, die eine Einzelregelung der Stromstärke, jeweils dem metallostatischen Druck angepaßt, ermöglicht.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen und der Zeichnungsbeschreibung weitere, auch erfinderische, Einzelheiten entnehmbar sind. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Sicht von oben auf eine Seite einer mit den erfindungsgemäßen Spulen versehenen Gießeinrichtung,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Spaltdichtungsausschnitt mit einer einpoligen Spule sowie

Fig. 3 eine Vektordiagramm-Darstellung der im Dichtungs­ bereich auftretenden elektrodynamischen Felder und Kräfte.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die eine und 2 die andere der rotieren­ den Gießwalzen. Der Raum zwischen den beiden Gießwalzen 1 und 2 ist durch Seitenwände 3, vorzugsweise aus Stahl mit innerer Keramikauskleidung, seitlich begrenzt. Zwischen den beiden Gießwalzen 1 und 2 wird der Gießspalt 4 gebildet, aus dem das gegossene Band austritt. An der Außenseite der Seitenwände 3 ist ein Spulenhalter angebracht, in dem die Einzelspulen 5, 6, 7 usw. längs angeordnet sind. Im Bereich des Gießspalts 4 befindet sich mittig eine Spaltspule 10, die von der Seiten­ wand 3 nach außen abgesetzt angeordnet ist. Zwischen der Spaltspule 10 und der Seitenwand 3 befindet sich vorteilhaft seitlich außen am Gießspalt eine Gratspaltzunge 9, vorzugs­ weise aus hochhitzebeständigem, amagnetischem Stahl, durch deren in Bewegungsrichtung des gegossenen Bandes verlaufenden konischen Gratspalt ein gewisser Volumenausgleich des im Spalt 4 walzend verformten Materials möglich ist. Die Spaltspule 10 verhindert ein ungehemmtes Austreten des flüssigen Stahls beim Angießen. Nach dem Angießen kann sie vorteilhaft abgeschaltet werden, da dann der Gratspalt als Austrittshemmung für den in diesem Bereich bereits erstarrten Stahl wirksam wird. Der sich ggf. bildende Grat an der Bandkante wird abgetrennt, z. B. durch einen Laser, der unmittelbar hinter der Gießeinrichtung angeordnet ist.

In Fig. 2 bezeichnet 12 das Außenteil der Seitenwand, das z. B. aus Stahl besteht und 11 das Keramikfutter der Seitenwand. Zwischen dem Keramikfutter 11 und der Gießwalze 17 befindet sich der vorteilhaft in Bewegungsrichtung der rotierenden Gießwalze 17 konische Dichtungsspalt 18, in dem sich unter dem Einfluß der elektrodynamischen Kraft F der flüssige Stahl 16 staut. Die elektrodynamische Kraft F wird von der Spule 14 mit dem Spulenkern 13 erzeugt. Der Spulenkern 13 kann ein- oder zweipolig ausgebildet sein. Auf der Stirnseite der Spule 14 mit dem Spulenkern 13 befindet sich eine keramische Schutzschicht 15, die die Spule 14 und den Spulenkern 13 vor durch dynamische Vorgänge, z. B. beim Angießen, evtl. bis zur Außenkante der rotierenden Gießwalze 17 vordringenden, flüssigen Stahl schützt.

Claims (12)

1. Verfahren beim Gießen von Bändern aus Metall, insbesondere Stahl, in Zweiwalzen-Bandgießmaschinen mit gegenläufig rotierenden Gießwalzen, wobei flüssiges Metall in den, durch zwei Seitenwände begrenzten, Raum zwischen den rotierenden Gießwalzen eingegeben wird, und wobei ein Ausfluß von flüssigem Metall aus sich zwischen den Seitenwänden und den rotierenden Gießwalzen ausbildenden Spalten zu verhindern ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte durch elektrodynamische Kräfte abgedichtet werden, die dem Spaltverlauf folgend im wesentlichen parallel zur Gießwalzenoberfläche wirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalt-Dichtungskräfte segmentweise aufgebracht werden, wobei die wirkenden Kräfte segmentweise einzeln einstellbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtungskräfte segmentweise dem metallostati­ schen Druck des flüssigen Metalls angepaßt werden.

4. Spulenanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrische, wassergekühlte Einzelspulen mit Spulen­ kernen aufweist, die dem Verlauf des sich zwischen den Seitenwänden und den rotierenden Gießwalzen ausbildenden Spalts folgend, angeordnet sind.

5. Spulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der am Spalt angeordneten Einzelspulen im wesentlichen in Richtung der Achsen der rotierenden Walzen verlaufen.

6. Spulenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einpolig ausgebildet sind, wobei die Spulen­ kerne vorzugsweise in Spaltrichtung vergrößerte Kernquerschnitte aufweisen, so daß vor der Spule ein in das flüssige Metall hineinwirkendes homogenes Kraftfeld entstehen kann.

7. Spulenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Einzelspulen zweipolig mit vorzugsweise in Spaltrichtung vergrößerten Kernquerschnitten ausgebildet sind, so daß vor den Polen ein in das flüssige Metall wirkendes homogenes Kraftfeld entstehen kann.

8. Spulenanordnung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einzelspulenbereich und dem flüssigen Metall eine Schutzschicht aus Keramik angeordnet ist.

9. Spulenanordnung nach Anspruch 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Einzelspulen dem metallostatischen Druck des flüssigen Metalls angepaßt ist.

10. Spulenanordnung nach Anspruch 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelspulen der Spulenanordnung in Reihe geschaltet sind.

11. Spulenanordnung nach Anspruch 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, die Einzelspulen der Spulenanordnung parallel geschaltet sind.

12. Zweiwalzen-Bandgießmaschine zum vertikalen Gießen von Bändern aus Metall, insbesondere Stahl, vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des, zwischen den rotierenden Gießwalzen und den Seitenwänden des Raumes zwischen den Gießwalzen gebildeten, Spalts dem Spaltverlauf folgende, Reihen von ein- oder zweipoligen Einzelspulen verwendet werden.