EP1965938A1 - Verfahren und einrichtung zum erzeugen von metallischen warmbändern insbesondere aus leichtbaustahl - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum erzeugen von metallischen warmbändern insbesondere aus leichtbaustahl

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EP1965938A1
EP1965938A1 EP06818104A EP06818104A EP1965938A1 EP 1965938 A1 EP1965938 A1 EP 1965938A1 EP 06818104 A EP06818104 A EP 06818104A EP 06818104 A EP06818104 A EP 06818104A EP 1965938 A1 EP1965938 A1 EP 1965938A1
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casting
casting belt
strip
gas
belt
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Hellfried Eichholz
Rune SCHMIDT-JÜRGENSEN
Markus SCHÄPERKÖTTER
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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    • B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a method for producing metallic hot strips, in particular made of lightweight steel according to the preamble of claim 1, as well as a device according to the preamble of claim 7.
  • melt is fed from a feed vessel via a runner onto a revolving casting belt of a horizontal strip casting plant.
  • the abandoned melt solidifies to a pre-strip with a thickness in the range between 6 - 20 mm.
  • the pre-strip is subjected to a hot rolling process.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for producing metallic hot strips, in particular made of lightweight steel, in which the problems described above do not occur. This object is achieved starting from the preamble in conjunction with the characterizing features of claim 1. Advantageous developments and an apparatus for producing Warmbändem are the subject of the other claims.
  • the heat transfer and the contact is reduced between the solidifying to a Vorband strand and the casting belt. This can be achieved with a variety of measures, each of which is effective on its own or in combination.
  • the inventive method is basically suitable for the production of hot strips of a variety of metallic materials, especially for lightweight steel.
  • a first proposal aims to reduce the contact time between casting belt and solidifying strand. This is achieved by locally vibrating the casting belt by means of an electromagnetic system.
  • an electromagnetic system which works similar to a speaker, arranged below the casting belt. Essential for the functioning of the system is that the installation site is located at a location where a sufficiently strong strand shell has already formed.
  • a further proposal is in the direction of reducing the heat transfer,
  • a gas in particular a mixed gas of inert and reducing gas is given in the task area of the melt between the casting trough and casting belt.
  • the reducing gas is hydrogen.
  • the gas is applied over the entire width of the casting belt.
  • the gas volume flow is low and corresponds more to a fog. If the volume flows are too great, the planar formation of the underside of the strand would be disturbed.
  • the discontinued mixed gas causes the surface of the underside of the strand is almost free of scale.
  • a bare surface means lower heat radiation, so that the heat transfer between the solidifying belt and the casting belt is significantly reduced.
  • a third proposal, in which the casting tape is structured, has also proved to be very effective.
  • Preferably longitudinal grooves are embossed in the casting direction.
  • nubs distributed over the casting belt can also be formed.
  • the use of longitudinal beads has the advantage that the manufacturer ment is relatively simple by a smooth belt is pulled through a profiled roller pair.
  • any type of structuring of the casting belt leads to a reduction in the heat transfer between the solidifying strand and the casting belt.
  • the mapping of the beads through the melt leads by the shrinkage occurring during solidification to a local lifting of the strand shell and thus to a reduction of the contact surface. This means a reduction in the heat transfer and the friction between the strand and the casting belt and can be used to increase the process reliability in an in-line production of casting and rolling.
  • the casting speed In an in-line production, the casting speed must ideally be synchronous to the rolling speed. In reality, however, there are often deviations, which, however, may not be too big, because the opening act otherwise tears off. For example, deviations of the synchronous speed of> 0.5 m / s are considered a problem. If these deviations can not be dealt with, a buffer, a so-called looper, must be installed in front of the mill stand.
  • FIG. 1a is a front view of the structuring according to the invention of the casting belt
  • FIG. 1b is a cross-section in the direction A-A in FIG. 1a
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the arrangement according to the invention of an electromagnetic system
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the coating of the underside of the strand
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 3.
  • FIG. 1 a shows a front view of a structure of the casting strip 1 according to the invention. Evident is the lying in the transport direction rear guide roller 2, with the running it in the direction of arrow 3 casting belt 1. Indicated are arranged on the upper side running side boundaries 4, 4 '.
  • FIG. 2 shows a second proposal for reducing the heat transfer, the illustration in longitudinal section showing the application area of a horizontal strip casting plant.
  • the plant has as a main element a melting vessel 6, an inlet 7 with a casting channel 8 adjoining thereto.
  • the melt 9 contained in the melting vessel 6 runs out of the casting channel 8 and is fed onto a continuous casting belt 1.
  • an electromagnetic system 10 is disposed below the casting belt 1. It works on the principle of a loudspeaker and stimulates the casting belt 1 to vibrate. As a result, the contact times of the solidifying melt with the casting belt 1 are reduced. However, the vibrational excitation is only possible if the melt bath on the bottom has formed a sufficiently strong strand shell. Therefore, the electromagnetic system 10 must be located further away from the application area.
  • FIG. 3 shows a third proposed solution. It shows, in the same longitudinal section, the feeding area of a strip caster as in FIG. 2, so that the same reference numerals are used for the same parts.
  • the third proposed solution is characterized in that prior to the task of the melt 9 on the casting belt 1, a blasting with a mixed gas is made.
  • a hollow body 12 is disposed below the runner 8 and above the front guide roller 11.
  • a brush 13 is placed in front of the hollow body 12.
  • the hollow body 12 is connected to a supply line 14 (FIG. 4). After switching on the gas supply flows from the hollow body 12, the mixed gas along the gap between the casting belt 1 and the bottom runner 8 to directly to the task area. This prevents that on the casting belt 1 ⁇ first solidifying strand shell scales. She stays almost naked.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Continuous Casting (AREA)
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Description

Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von metallischen Warmbändern insbesondere aus Leichtbaustahl
Beschreibung
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 7.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zum Erzeugen von Warmbändern aus Leichtbaustahl ist bekannt (steel research 74 (2003), No. 11/12, page 724 - 731 ).
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.
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.
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.
Dieses Problem der Anpassung der Synchrongeschwindigkeiten wird immer dann relevant, wenn in-line gegossen und gewalzt wird.
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. Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Warmbändem sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
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.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für die Erzeugung von Warmbändern aus den verschiedensten metallischen Werkstoffen geeignet, insbesondere auch für Leichtbaustahl.
Ein erster 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.
Ein weiterer Vorschlag geht in die Richtung der Verringerung des Wärmeüberganges, 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.
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.
Ein dritter Vorschlag, 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 Herstel- lung relativ einfach ist, indem ein glattes Band durch ein profiliertes Walzenpaar gezogen wird.
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.
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.
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.
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'.
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.
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.
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.
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.
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.
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

Claims

Patentansprüche
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 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 örtlich in Schwingungen versetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Gießband elektromagnetisch angeregt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufgabe der Schmelze zwischen Gießrinne und Gießband ein Gas aufgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Mischgas aus einem inerten Gas als Träger und einem reduzierenden Gas ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das reduzierende Gas Wasserstoff ist.
7. Einrichtung zum Erzeugen von metallischen Warmbändem 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.
8. Einrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur in Längsrichtung verlaufende Sicken (5) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur über die Oberfläche verteilt angeordnete Noppen aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Gießband (1) eine Vorrichtung (10) zur Schwingungsanregung angeordnet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine elektromagnetische Vorrichtung ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauort der elektromagnetischen Vorrichtung im Bereich der bereits vorhandenen festen Strangschale liegt.
13. Einrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der vorderen Umlenkrolle (1 1) 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.
14. Einrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlkörper (12) über die gesamte Breite des Gießbandes (1) erstreckt.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Ausströmbereiches des Hohlkörpers (12) eine mit dem Hohlkörper (12) verbundene und auf dem Gießband (1) aufliegende Abdichtung angeordnet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung eine Bürste (13) ist.
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