CH692184A5 - Verfahren zum Betreiben einer Bandgiessmaschine sowie ein Mantelring für eine Giessrolle zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  



  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Bandgiessmaschine, bei dem zwischen zwei drehbaren Giessrollen Metallschmelze eingegossen wird, wobei zwischen der jeweiligen Giessrollenoberfläche und der bei dieser entstehenden Bandhaut der Metallschmelze ein Gasfilm gebildet wird, bei welchem das Gas in die oberhalb des Metallbades befindliche Inertisierungskammer eingebracht wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Mantelring für die Giessrolle der Bandgiessmaschine. 



  Bei einer Giessrolle gemäss der Druckschrift EP-A-0 309 247 sind auf ihrer Oberfläche gleichmässig verteilte Vertiefungen eingearbeitet, die jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind. Mit diesen Vertiefungen wird beim Abgiessen erreicht, dass sich in diesen Gasblasen bilden, mit welcher primär Risse in der Bandhaut der verfestigten Metallschmel ze verhindert und ferner eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit bezweckt wird. Mit diesen Vertiefungen entsteht jedoch an der Oberfläche des gegossenen Metallbandes eine entsprechende Rauheit. Ausserdem sind diese Giessrollen jeweils relativ schnell wieder nachzuarbeiten, da sich die Vertiefungen, die bis zu 100 Mikrometern aufweisen können, durch die Abnützung der Rollenoberfläche reduzieren. Diese Vertiefungen oder Texturen, in denen sich relativ schnell Schmutz ansammelt, sind zudem häufig zu reinigen. 



  Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren nach der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, mittels welchem die Oberflächenrauheit des zu giessenden Metallbandes bestimmt werden kann, auch bei Verwendung von Giessrollen mit über ihre Oberfläche verteilten Vertiefungen. 



  Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des Giessens eine gesteuerte Menge eines Gases aus Argon, Stickstoff und/oder eines anderen Gases in die Inertisierungskammer zugeführt wird, sodass der Wärmeübergang von der Bandhaut auf die Giessrolle durch die entstehende Filmdicke des Gasfilmes so beeinflusst werden kann, dass die Giessrollenoberfläche mit oder ohne Vertiefungen vorgesehen und eine glatte Oberfläche des zu giessenden Bandes erzielt werden kann. 



  Bei einer sehr vorteilhaften Ausführung wird als Gas ein definiertes Gemisch von Argon und Stickstoff verwendet, mittels dem die Rauheit der Oberfläche des zu giessenden Bandes wunschgemäss eingestellt werden kann. 



  Im Bereich der Vertiefungen wird durch das grössere Gaspolster partiell weniger Wärme abgeführt, was eine wabenförmige Struktur des entste henden Bandes und damit eine grössere Dehnung im vertieften Bereich der Rollenoberfläche ergibt, womit mögliche Schrumpfrisse vermieden werden können. 



  Mit diesem erfindungsgemässen Verfahren kann die Oberflächenrauheit des zu giessenden Metallbandes durch die Verwendung eines definierten Gasgemisches minimal gehalten werden. 



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt einer Bandgiessmaschine bei den Giessrollen, 
   Fig. 2 einen schematischen Schnitt eines vergrösserten Teils eines Mantelringes sowie eines Gasfilmes und einer Bandhaut des zu giessenden Metalles, und 
   Fig. 3 einen schematischen Schnitt eines vergrösserten Teils des Mantelringes sowie eines Gasfilmes und einer Bandhaut. 
 



  Fig. 1 zeigt von einer insbesondere zur Herstellung von Stahlbändern dienenden Bandgiessmaschine 10 zwei Giessrollen 11, 12, eine Seitenabdichtung 16 sowie ein oberes Abschlusselement 14 mit Dichtleisten 13, 17. Es sind hierbei zwei zueinander beabstandete Giessrollen 11, 12 mit jeweils einer horizontalen Drehachse vorgesehen, wobei durch den gebildeten Spalt 19 zwischen den Giessrollen 11, 12 das erzeugte Metallband weggeführt wird. Durch eine abgedichtete \ffnung 14 min  beim oberen Abschlusselement 14 ragt ein Giessrohr 25, welches am Ausguss eines nicht näher gezeigten Behälters gehalten ist. Oberhalb des zwischen den Rollen 11, 12 entstehenden Metallbades ist eine geschlossene Inertisierungskammer 24 gebildet, welche über je eine Anschlussleitung 29 mit einem Inertisierungsgas auffüllbar ist.

   Vorteilhaft wird über eine weitere Anschlussleitung 31 ein zusätzliches Schutzgas 32 von der Kammer 24 weg auf die jeweilige Rollenoberfläche 11 min , 12 min  geblasen, um Letztere vor jeglicher Sauerstoffablagerung freizuhalten. 



  Gemäss Fig. 2 wird zwischen der jeweiligen Giessrollenoberfläche 11 min  und der bei dieser entstehenden Bandhaut D der Metallschmelze 18 ein Gasfilm gebildet, bei welchem das Gas im Wesentlichen in die oberhalb des Metallbades befindliche Inertisierungskammer 24 eingebracht wird. 



  Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird während des Giessens durch die Anschlussleitung 29 eine gesteuerte Menge eines Gases G3 aus Argon, Stickstoff und/oder einem Drittgas in die lnertisierungskammer 24 zugeführt, sodass der Wärmeübergang von der Bandhaut D3 auf die Giessrolle 11, 12 durch die entstehende Filmdicke des Gasfilmes G3 so beeinflusst werden kann, dass die Giessrollenoberfläche 11 min , 12 min  mit (oder ohne) Vertiefungen vorgesehen und eine glatte Oberfläche des zu giessenden Bandes erzielt werden kann. 



  Bei dem Mantelring für die jeweilige Giessrolle 11, 12 ist das Basismaterial A mit einem Auftrag einer zusätzlichen Materialschicht C versehen, welche zumindest teilweise aus Keramikpartikeln besteht. Diese auf dem Basismaterial A aufgetragene Keramikschicht C weist über die gesamte Oberfläche verteilte Vertiefungen 51 im Mikrometerbereich auf, die beispielsweise durch eine Stahlsandstrahl-Aufrauung erzeugbar sind. Durch diese Vertiefungen entsteht ein angedeuteter Wärmeübergang phi , der sich durch eine sägezahnförmige Kurve manifestiert. 



  In Fig. 2 sind drei Varianten von unterschiedlich verwendeten Gasen G1, G2, G3 veranschaulicht, mittels welchen das grundsätzliche Verhalten durch die verschiedenen Gase aufgezeigt ist: 



  Bei dem Gas G1 handelt es sich mehrheitlich um Argon, welches nicht in das abzugiessende Metall diffundiert und dementsprechend bei der jeweiligen Vertiefung durch die Erhitzung eine Ausdehnung erfährt, sodass sich in der Bandhaut D1 eine Einbuchtung selbstverständlich im Mikrometerbereich bildet, wobei die Haut hierbei dünner als im Bereich neben der Vertiefung ist. 



  Bei dem Gas G2 wird mehrheitlich Stickstoff verwendet, welches teilweise in das abzugiessende Metall 18 diffundiert. Es entsteht somit eher eine Ausbauchung der Bandhaut D2. 



  Bei dem Gas G3 ist ein Gemisch von Argon und Stickstoff verwendet. Mit diesem Gemisch wird im Sinne der Erfindung der Idealzustand erreicht, nämlich dass die Bandhaut D3 weder ein- noch ausgebuchtet wird und somit eine glatte Oberfläche bei dem herzustellenden Band entsteht. Durch die dosiert gesteuerte Menge des definierten Gemisches von Argon und Stickstoff kann ohne grossen Aufwand diese glatte Oberfläche bei dem Metallband erzielt werden. 



  Das Basismaterial A ist hierbei aus reinem Kupfer, aus einer Kupferlegierung mit den Hauptbestandteilen Cu, Ag oder Cu, Cr, Zr oder Cu, Ni, Be (Beryllium) oder aus Stahl, insbesondere einem legierten Stahl, hergestellt. Es zeichnet sich durch die gute Wärmeleitfähigkeit aus, durch die gewährleistet ist, dass das durch einen Kühlkanal fliessende Wasser bei dem Mantelring der Giessrolle möglichst viel Wärmeenergie abführt. 



  Fig. 3 zeigt vergrössert einen Ausschnitt einer zylindrischen Manteloberfläche, die glatt ausgebildet ist, die vorzugsweise mit einer Oberflächenrauheit von weniger als 6, vorzugsweise weniger als 1 Mikrometer, vorgesehen ist, und daher durch Schleifen oder Drehen feinbearbeitet ist. Es ist ausserdem eine auf das Basismaterial A aufgetragene Material schicht B vorgesehen, die vorzugsweise aus Nickel, Stahl und/oder Chrom besteht. Die Materialschicht B und die Materialschicht C sind durch Plasmaspritzen, Flammspritzen, elektrolytisch oder durch ein andere Beschichtungsmethode aufgetragen. 



  Zum Beispiel kann das Basismaterial A aus Stahl oder einer Stahllegierung, indessen die Materialschicht B als legierter Stahl, die durch ein Schweissauftragen erzeugt ist, und die Materialschicht C als ein dünner Keramikauftrag von ca. 0,2 bis 0,4 Millimetern bestehen. 



  Die aus zwei verschiedenen Keramikmaterialien C1, C2 bestehende Materialschicht C auf der Materialschicht B ist derart aufgetragen, dass sich das eine Keramikmaterial C2 über die gesamte Mantelfläche erstreckt und das andere Keramikmaterial C1 in annähernd gleichmässigen Abständen als kornähnliche Teile im ersten Material C2 eingebettet ist. Damit wird ein ausreichender Schutz der Schicht B und des Basismaterials A erreicht und gleichzeitig eine genügende Wärmeleitfähigkeit erzeugt. Die Abnützung der Materialschicht C ist durch die Wahl der Materialien C1 und C2 sehr gering. Für die Keramikmaterialien C1, C2 sind insbesondere Al2O3, SiAl2O2, PSZrO2, Si3N4, SiAlON, SiAlYON und/oder SiC verwendbar. 



  Erfindungsgemäss ist wiederum während des Giessens eine dosiert gesteuerte Menge eines Gases aus Argon, Stickstoff und/oder einem Drittgas in die lnertisierungskammer zugeführt, sodass der Wärmeübergang von der Bandhaut auf die Giessrolle durch die entstehende Filmdicke des Gasfilmes G so beeinflusst werden kann, dass die Bandhaut D1 eine glatte Oberfläche bildet. Das in annähernd gleichmässigen Abständen als kornähnliche Teile im ersten Material C2 eingebettete Keramikmaterial C1 bewirkt einen unterschiedlichen Wärmedurchgang, der im Bereich der kornähnlichen Teile C1 geringer ist als bei C2, was dazu führt, dass die Bandhaut D2 bei C1 reduziert ist. Mit dem vorzugsweise aus einem definierten Gemisch von Gasen zusammengesetzten Gasfilm G wird eine ausgleichende Wirkung erzielt, um die gewünschte glatte Oberfläche des Bandes erzielen zu können. 



  Die Giessrollenoberfläche 11 min , 12 min  kann auch eine Oberflächenrauheit von 6 bis 10 Mikrometern aufweisen und dabei nur mit der aufgebrachten Materialschicht C ohne Nachbearbeitung versehen sein. 



  Der Mantelring der Giessrolle 11, 12 wird nach dem Gebrauch, wenn seine Oberflächenschicht um mindestens 0,1 bis 0,4 Millimeter abgenützt ist, für einen weiteren Gebrauch vorteilhaft wieder auf den ursprünglichen Durchmesser beschichtet. Dies geschieht dadurch, dass nach der entsprechenden Abnützung eine aus Keramikpartikeln bestehende Materialschicht C aufgetragen wird. 



  Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie liesse sich jedoch noch in anderen Varianten darstellen. So könnten zum Beispiel die Materialschicht B und die aus den Keramikpartikeln bestehende Materialschicht C gleichzeitig auf das Basismaterial aufgetragen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer Bandgiessmaschine, bei dem zwischen zwei drehbaren Giessrollen (11, 12) Metallschmelze (18) eingegossen wird, wobei zwischen der jeweiligen Giessrollenoberfläche (11 min , 12 min ) und der bei dieser entstehenden Bandhaut (D1, D2, D3) der Metallschmelze ein Gasfilm (G) gebildet wird, bei welchem das Gas in die oberhalb des Metallbades befindliche Inertisierungskammer (24) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesteuerte Menge eines Gases aus Argon, Stickstoff und/oder eines anderen Gases während des Giessens in die Inertisierungskammer (24) zugeführt wird, sodass der Wärmeübergang von der Bandhaut auf die Giessrolle (11, 12) durch die entstehende Filmdicke des Gasfilmes (G) so beeinflusst werden kann, dass die Giessrollenoberfläche (11 min , 12 min ) mit oder ohne Vertiefungen (51)

vorgesehen und eine glatte Oberfläche des zu giessenden Bandes erzielt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas ein definiertes Gemisch von Argon und Stickstoff verwendet wird, mittels dem die Rauheit der Oberfläche des zu giessenden Bandes ohne Vertiefungen oder Texturen vergossen werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas mehrheitlich Argon verwendet wird, welches nicht in das abzugiessende Metall (18) diffundiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas mehrheitlich Stickstoff verwendet wird.

5.

Mantelring für eine Giessrolle einer Bandgiessmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der aus einem aus Metall enthaltenden Basismaterial (A) und aus wenigstens einer auf diesem aufgetragenen Materialschicht hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (A) oder eine auf dieses aufgetragene Materialschicht (B) mit einem Auftrag einer zusätzlichen Materialschicht (C) versehen ist, welche zumindest teilweise aus Keramikpartikeln besteht.

6. Mantelring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Materialschicht (C) aus mindestens zwei unterschiedlichen Keramikmaterialien (C1, C2) besteht, die mit einer Zufallsverteilung auf die gesamte Ringmantelfläche aufgetragen sind, und dass als Keramikmaterialien (C1, C2) insbesondere Al2O3, SiAl2O2, PSZrO2, Si3N4, SiAlON, SiAlYON und/oder SiC verwendbar sind.

7.

Mantelring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Keramikmaterialien (C1, C2) der zusätzlichen Materialschicht (C) eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

8. Mantelring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Basismaterial (A) aufgetragene Keramikschicht (C) durch eingearbeitete Vertiefungen (51) im Mikrometerbereich versehen ist, die beispielsweise durch eine Stahlsandstrahl-Aufrauung erzeugbar ist.

9. Mantelring für eine Giessrolle einer Bandgiessmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Giessrollenoberfläche (11 min , 12 min ) glatt ausgebildet ist und eine Oberflächenrauheit von weniger als 6, vorzugsweise weniger als 1 Mikrometer aufweist, und dazu geschliffen und/oder poliert ist.

10.

Mantelring für eine Giessrolle einer Bandgiessmaschine zur Durchführungs des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Giessrollenoberfläche (11 min , 12 min ) eine Oberflächenrauheit von 6 bis 10 Mikrometern aufweist und dabei nur mit einer zusätzlichen Materialschicht (C) ohne Nachbearbeitung versehen ist.