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Dokumentenidentifikation DE60303630T2 21.09.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001506825
Titel Vorrichtung sowie Verfahren zur Erzeugung von dünnem Bimetallband mit einer 2-Rollen-Giessvorrichtung
Anmelder Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A., Buttrio, Udine, IT
Erfinder Poloni, Alfredo, Fogliano Redipuglia (Gorizia), IT;
Kapaj, Nuredin, Udine, IT
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Aktenzeichen 60303630
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.08.2003
EP-Aktenzeichen 030175020
EP-Offenlegungsdatum 16.02.2005
EP date of grant 22.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse B22D 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B22D 11/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft das kontinuierliche Gießen eines bimetallischen Bandes über eine Doppelwalzen-Gießmaschine.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Verteilungseinrichtung der geschmolzenen Metallkomponenten an den Kristallisierungswalzen und dem entsprechenden Anwendungsverfahren, um das Mischen der zuvor erwähnten Metalle zu verhindern, ihre entsprechenden Gießspiegel getrennt und unterschiedlich zu halten und so eine klare Trennung an der Grenzfläche der Metalle im gegossenen Erzeugnis sicherzustellen.

Die Verfahren, die, ausgehend von verschiedenen geschmolzenen Metallen, zum kontinuierlichen Gießen von bimetallischen Bändern über Doppelwalzen-Gießmaschinen verwendet werden, sind von der Technik her bekannt.

Die Lösungen, bei denen zwei Gießschnauzen, eine für jede Metallart, verwendet werden, um ein Band zu erzeugen, das entweder an beiden Seiten oder nur an einer Seite plattiert ist, sind besonders gut bekannt.

Genauer beschreibt das japanische Patent JP 5277659 ein Verfahren, das Band an beiden Seiten zu plattieren, und verwendet zwei Gießschnauzen unterschiedlicher Längen, welche die geschmolzenen Metalle in verschiedenen Höhen in ihre entsprechenden Bäder zwischen Kristallisierungswalzen und den Seitenplatten des Behältnisses ausfließen lassen. Ein offenkundiger Nachteil dieser Lösung ist das unvermeidbare Vermischen der zwei Flüssigkeiten und daher die Tatsache, dass es nicht möglich ist, einen bestimmten Beginn der Erstarrung für jedes geschmolzene Metall oder eine Halb-Haut (semi-skin) zu erhalten, und so eine klare Trennungsgrenzfläche zwischen den zwei Metallen im gegossenen Erzeugnis zu erzielen.

Das Patent JP 5277661 ist ein Versuch, diese Unzuträglichkeiten zu beseitigen. Es benutzt eine Trennwand, um die zwei geschmolzenen Metalle getrennt zu halten. Diese Lösung weist jedoch ebenso große Einschränkungen auf, weil tatsächlich nichts da ist, was die Flüssigkeit unter der Wand daran hindert, durch die Spalte zwischen der Wand und den Walzen in das Bad darüber und umgekehrt zu fließen. Dort bestehen daher die gleichen Schwierigkeiten wie beim JP'659.

Das Patent JP 4009251 beschreibt im Gegensatz dazu eine Vorrichtung zum Plattieren des Bandes auf nur einer Seite und verwendet zwei Gießschnauzen der gleichen Länge, die ihre entsprechenden geschmolzenen Metalle auf einem höheren Pegel als das Walzenprofil ausfließen lassen. Darüber hinaus soll eine vertikale Trennwand, die auf der Mittellinie der zwei Walzen angeordnet ist, die Trennung zwischen den zwei Flüssigkeitsbädern sicherstellen. Jedoch nicht einmal dieses Patent kann irgendeine Garantie dafür geben, dass verhindert wird, dass die Flüssigkeiten vermischt werden. Überdies ermöglicht es nicht, beide Seiten des Bandes zu plattieren.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat der Anmelder die im Folgenden beschriebene Vorrichtung untersucht, entworfen und konstruiert.

Die Hauptaufgabe besteht darin, eine Verteilungseinrichtung für die geschmolzenen Metalle im Verbund mit einem Anwendungsverfahren zu konstruieren, die sowohl eine klare Trennungsgrenzfläche zwischen der inneren und den äußeren Schichten als auch die Abwesenheit jeglicher Fehler im gegossenen Band garantieren kann.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Band zu gießen, das nur auf einer Seite oder auf beiden Seiten plattiert ist.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes über eine Doppelwalzen-Gießmaschine, wobei das metallische Band eine metallische Beschichtung an wenigstens seiner einen Seite aufweist, gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche. Ferner wird durch die Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes über eine Doppelwalzen-Gießmaschine geschaffen, wobei das metallische Band eine metallische Beschichtung an wenigstens seiner einen Seite unter Verwendung einer Verteilungseinrichtung gemäß Anspruch 9 aufweist.

Durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung hat die Herstellung eines Bandes, das einen auf beiden Seiten mit rostfreiem Stahl beschichteten kohlenstoffarmen Kern aufweist, bemerkenswerte Vorteile hauptsächlich für die Automobil- und die Elektrogeräteindustrie. Für diese Art Stahlband ist das Galvanisieren des Stahlblechs tatsächlich nicht mehr erforderlich und dies erleichtert vor allem das Pressen des Stahlbleches selbst. Auch ist eine dünnere Schicht eines Schutzanstriches erforderlich mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Kosten und der Höhe der Umweltbelastung des Galvanisier- und Lackierverfahrens.

Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglichen, ein bimetallisches Band mit einer Gesamtdicke im Bereich von 1–5 mm über eine Doppelwalzen-Gießmaschine zu gießen, deren Breite, beginnend von den geschmolzenen Metallkomponenten wie zum Beispiel kohlenstoffarmem Stahl und rostfreiem Stahl, von 500–1500 mm reichen kann. Die rostfreie Stahlbeschichtung des gegossenen Bandes kann von 5% bis 25% der Gesamtbanddicke variieren.

Von den Figuren zeigen:

1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch die Kristallisierungswalzen und die Verteilungseinrichtung und Merkmale der Gusssteuerung;

2 einen vergrößerten vertikalen Schnitt durch eine Kristallisierungswalze und die zugeordnete halbe Verteilungseinrichtung;

3 einen Schnitt ähnlich der 1, jedoch mit einer abgewandelten Verteilungseinrichtung ohne eine Seitenwand; und

4 eine Ansicht ähnlich der 3 mit einer weiteren Ausführungsform einer Verteilungseinrichtung.

1 stellt Kristallisierungswalzen 1a und 1b einer Doppelwalzen-Gießmaschine zum kontinuierlichen Gießen eines metallischen Bandes schematisch und teilweise dar. Pfeile D beziehungsweise E bezeichnen ihre Drehrichtungen. Oberhalb der Kristallisierungswalzen 1a und 1b ist eine Verteilungseinrichtung 5 angeordnet, die geschmolzenes Metall A über eine Gießschnauze oder ein Rohr 6 von einem mittigen Untertrichter 3 und geschmolzene Metalle B und C über eine Gießschnauze oder ein Rohr 4a, 4b von Untertrichtern 2a beziehungsweise 2b auf den Kristallisierungswalzen 1a, 1b verteilt, um ein aus drei Metallen A, B und C hergestelltes metallisches Band zu fertigen.

Die Kristallisierungswalzen 1a und 1b sind parallel zueinander mit einem gegebenen Abstand d angeordnet, der im Wesentlichen die Anfangsdicke des gegossenen Erzeugnisses oder Bandes bestimmt. Die Walzen 1a und 1b begrenzen einen im Wesentlichen V-förmigen oberen Raum und die Verteilungseinrichtung 5 ist in diesem im Wesentlichen V-förmigen oberen Raum angeordnet und zwischen einer nicht dargestellten Vorderwand und der zu den Achsen der Kristallisierungswalzen 1a und 1b senkrechten Rückwand 40 eingebaut.

Mit der Anordnung der 1 wird das Band 18 auf beiden Seiten beschichtet. Der Bandkern enthält Metall A, z. B. kohlenstoffarmen Stahl, während die zwei lateralen Seiten Metalle B und C enthalten, die z. B. rostfreier Stahl sein können, um die Bandbeschichtungen auf beiden Seiten zu bilden.

Bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist die Verteilungseinrichtung 5 aus zwei beabstandeten vertikalen Wänden 7a und 7b, die eine Mittelkammer 30 für das geschmolzene Metall A bilden, Zwischenwänden 8a, 8b, die mit den zwei beabstandeten vertikalen Wänden 7a und 7b zwei seitliche Kammern 31 für das geschmolzene Metall B beziehungsweise C bilden, beziehungsweise Seitenwänden 9a, 9b aufgebaut, welche mit den zwei Zwischenwänden 8a, 8b zwei kleine Kammern 33 bilden, die mit den seitliche Kammern 31 über dicht an einem Bodenabschnitt 35 angeordnete Öffnungen 10a beziehungsweise 10b in Verbindung stehen. Die Seitenwände 9a, 9b sind kürzer als die Zwischenwände 8a, 8b und bilden einen Durchlass für flüssiges Metall B oder C, das in die seitlichen Kammern 31 fließen gelassen wird.

Die flüssigen Metalle B und C bilden einen Gießspiegel 21a beziehungsweise 21b in dem im Wesentlichen V-förmigen oberen Raum. Die Zwischenwände 8a, 8b mit den bodennahen Öffnungen 10a, 10b und die Seitenwände 9a, 9b sind geeignet, die kinetische Energie der von den Untergießtrichtern 2a beziehungsweise 2b kommenden geschmolzenen Metalle B, C so herabzusetzen, dass ein im Wesentlichen ebener und turbulenzfreier „lateraler" Gießspiegel 21a, 21b sichergestellt wird. Ein Gießspiegel 20 ist in der Mittelkammer 30 gebildet, die das geschmolzene Metall A enthält.

Der Pegel des Gießspiegels 20 der Mittelkammer 30 wird durch eine Sensoreinrichtung 38 überwacht. Ferner gibt es Sensoreinrichtungen 38a für den Gießspiegel 21a und 38b für den Gießspiegel 21b. Die Sensoreinrichtungen 38, 38a und 38b sind mit einer Kontrolleinheit 39 zur individuellen Zufuhr geschmolzener Metalle A, B und C zur Mittelkammer 30 und den seitlichen Kammern 31 entsprechend den Signalen der Sensoreinrichtungen 38, 38a und 38b verbunden, um die Gießspiegel 20 und 21a, 21b auf einem vorbestimmten Pegel zu halten. Gemäß den 24 besteht ein Pegelunterschied &Dgr;h zwischen dem Gießspiegel 20 der Mittelkammer 30 und dem Gießspiegel 21a der seitlichen Kammer 31, der durch die Sensoreinrichtungen 38 und die Kontrolleinheit 39 konstant gehalten wird, wie zuvor beschrieben wurde. Der Unterschied &Dgr;h hängt von Gießparametern, z. B. der Geschwindigkeit usw., und den Eigenschaften der zusammenzupassenden Metalle, z. B. der Dichte, Viskosität usw., ab. Die Pegel der drei Gießspiegel 20 und 21a, 21b sind durch die zuvor erwähnten Sensoreinrichtungen 38, 38a und 38b und die Kontrolleinheit 39 individuell steuerbar.

Das Gießen des metallischen Bandes 18 durch Verwendung der Verteilungseinrichtung 5 für geschmolzene Metalle wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, die nur eine Hälfte der Verteilungseinrichtung 5 und der Gießmaschine der 1, d. h. den rechten Teil darstellt. Gemäß 2 kommt geschmolzenes Metall B, das zwischen der vertikalen Wand 7a und ihrer entsprechenden Kristallisationswalze 1a eingeschlossen ist, mit einer Kühlfläche der Walze 1a selbst in Berührung und beginnt unter Bildung einer Halb-Haut S1a zu erstarren. Die Bildung der Halb-Haut S1a findet auf dem Umfangsbogen statt, der sich von einem Berührungspunkt P1 des seitlichen Gießspiegels 21a mit der Walze 1a bis zu dem Punkt P2 erstreckt, welcher der vertikalen Ausdehnung der vertikalen Wand 7a nach unten entspricht.

Der Punkt P2 wird als „Doppelungspunkt" (double point) bezeichnet und oberhalb des Doppelungspunktes P2 findet nur die Bildung der Halb-Haut S1a statt, bis sie ihre maximale Dicke bei P2 erreicht. Unterhalb des Punktes P2 beginnt die Erstarrung des in der Mittelkammer 30 enthaltenen geschmolzenen Metalls A und die Halb-Haut S2a beginnt, sich über der Halb-Haut S1a zu bilden. Ein Punkt minimalen Abstands zwischen den Walzen 1a und 1b wird als „Kissing Point" bezeichnet. Übereinstimmend mit diesem Punkt vereinigen sich die Halb-Häute S2a, S2b, die vorher auf den zwei rotierenden Kristallisationswalzen 1a, 1b gebildet wurden, um das gewünschte plattierte Band 18 zu bilden, das in seinem Kern oder Mittelteil aus dem Metall A und, in 2 an seiner rechten Oberfläche, aus dem Metall B gefertigt ist.

Die Breite der Mittelkammer 30 legt die Lage des Doppelungspunktes P2 fest, und die Lage des Doppelungspunktes P2 bestimmt die endgültige Dicke der Halb-Haut S1a und daher die Dicke der Bandbeschichtung. In Übereinstimmung mit dem Doppelungspunkt P2 ist ein Spalt 19 zwischen der vertikalen Wand 7a und der Kristallisierungswalze 1a gebildet. Die Drehung der Walze 1a verursacht das Ziehen des im seitlichen Raum 37 enthaltenen geschmolzenen Metalls B unter den Bodenabschnitt 35. Dies erzeugt einen dynamischen Druck auf das Metall B in dem durchgängigen Spalt 19. Wegen dieses zusätzlichen Druckes könnte ein nicht erwünschter Durchgang des geschmolzenen Metalls B von dem seitlichen Raum 37 durch den Spalt 19 in die Mittelkammer 30 stattfinden, was zu einer Vermischung mit dem geschmolzenen Metall A führt. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird der Pegel des mittleren Gießspiegels 20 um den Betrag &Dgr;h höher gehalten als der seitliche Gießspiegel 21a, wie zuvor erwähnt wurde. Auf diese Weise wird ein Hut aus Metall A gebildet, der einen ferrostatischen Druck auf den Spalt 19 festlegt, der ausreichend ist, den Gesamtdruck auszugleichen, der durch das geschmolzene Metall B in demselben Gebiet bestimmt wird. Daher wird der Durchgang des Metalls B durch den Spalt 19 verhindert und die Halb-Haut S2a, die unterhalb des Punktes P2 gebildet wird, enthält keine unerwünschten Spuren des anderen Metalls.

3 entspricht im Wesentlichen der 2. Jedoch ist die Verteilungseinrichtung 5 abgewandelt, so dass sie keine Seitenwand 9a aufweist. 4 ist der 3 ähnlich, stellt jedoch eine weiter abgewandelte Verteilungseinrichtung 5 dar, bei der die Seitenwand 9a und ein Teil des Bodenabschnitts 35 außerhalb der seitlichen Kammer 31 weggelassen sind.

Die in den 2, 3 und 4 dargestellte Verteilungseinrichtung kann nur für eine Hälfte zum Bandbeschichten an nur einer Seite verwendet werden. In diesem Fall enthält das stromauf angeordnete Zuführsystem nur zwei Untertrichter 2a oder 2b und 3 mit ihren entsprechenden Gießschnauzen 4a oder 4b und 6.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes über eine Doppelwalzen-Gießmaschine, wobei das metallische Band eine metallische Beschichtung an wenigstens seiner einen Seite aufweist, bestehend aus

    einer Verteilungseinrichtung (5) für verschiedene geschmolzene Metalle (A, B, C), wobei die Verteilungseinrichtung (5) zwischen den Kristallisierungswalzen (1a, 1b) oberhalb ihrer Stelle mit minimaler Entfernung vorgesehen ist, wobei die Verteilungseinrichtung (5) eine Vorderwand und eine Rückwand (40), die senkrecht zu der Achse der Kristallisierungswalzen (1a, 1b) angeordnet sind, und

    zwei beabstandete vertikale Wände (7a) aufweist, die zusammen mit der Vorderwand und der Rückwand und den Oberflächen der Kristallisierungswalzen (1a, 1b) eine Mittelkammer (30) zur Aufnahme eines ersten geschmolzenen Metalls (A) bilden,

    gekennzeichnet durch wenigstens eine Zwischenwand (8a), die sich außerhalb einer der vertikalen Wände (7a) von einem Bodenabschnitt (35) zur Bildung einer seitlichen Kammer (31) mit der zugeordneten vertikalen Wand (7a) für ein zweites oder ein zweites und ein drittes geschmolzenes Metall (B, C) jeweils erstreckt, wobei jede Zwischenwand (8a) wenigstens eine Öffnung (10a) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Öffnung (10a) nahe zu dem Bodenabschnitt (35) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorderwand (40) und die Rückwand (41) Seitenplatten sind.
  4. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch mit wenigstens einer Seitenwand (9a), die sich außerhalb der wenigstens einen Zwischenwand (8a) von dem Bodenabschnitt (35) nahe zu den Kristallisierungswalzen (1a, 1b) zur Bildung einer kleinen Kammer (33) entsprechend erstreckt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede Seitenwand (9a) kürzer als jede Zwischenwand (8b) ist und einen seitlichen Durchgang für das zweite oder dritte geschmolzene Metall (B, C), das in der seitlichen Kammer (31) enthalten ist, bildet, sobald die Seitenwand (9a) passiert worden ist.
  6. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, bei der ein unteres Ende jeder vertikalen Wand (7a) einen Spalt (19) bezüglich der Kristallisierungswalzen (1a) bildet, wobei der Spalt (19) die Mittelkammer (30) mit einem unterhalb des Bodenabschnitts (35) gebildeten seitlichen Raum (37) verbindet, der geschmolzenes Metall aufnimmt, das die Seitenwände (9a) passiert hat.
  7. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gießspiegel (21a) vorgesehen ist, der gleichmäßig in dem seitlichen Raum (33) zwischen der Außenseite der Kristallisierungswalze (1a) und der Zwischenwand (8a) durch das zweite oder dritte geschmolzene Metall (B, C) gebildet ist, sobald eine Seitenwand (9a) passiert worden ist.
  8. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegel eines Gießspiegels (21a, 21b) vorgesehen ist, der niedriger (&Dgr;h) liegt als der Pegel eines Gießspiegels (20) der Mittelkammer (30).
  9. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, gekennzeichnet durch Sensoreinrichtungen (38) für den Pegel des Gießspiegels (20) der Mittelkammer (30) und Sensoreinrichtungen (38a, 38b) für den Pegel eines Gießspiegels (21a) in wenigstens einem seitlichen Raum (33), und durch eine Kontrolleinheit (39) zum individuellen Einspeisen von geschmolzenen Metallen zu der Mittelkammer (30) und wenigstens einer Seitenkammer (31) abhängig von Signalen der Sensoreinrichtungen (38, 38a, 38b).
  10. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes durch eine Doppelwalzen-Gießmaschine, wobei das Metallband eine metallische Beschichtung an wenigstens einer ihrer Seiten unter Verwendung einer Verteilungseinrichtung gemäß Anspruch 1 aufweist, bestehend aus den folgenden Schritten:

    Zuführen eines ersten geschmolzenen Metalls zu der Mittelkammer, um einen mittigen Gießspiegel zu erhalten;

    Zuführen eines zweiten oder jeweils eines zweiten und eines dritten geschmolzenen Metalls jeweils zu einer Seitenkammer, um wenigstens einen seitlichen Gießspiegel zu erhalten; und

    Aufrechterhalten des Pegels des mittigen Gießspiegels im Vergleich zu dem Pegel von wenigstens einem seitlichen Gießspiegel um einen höheren Betrag &Dgr;h, welcher durch Gießparameter und Eigenschaften der zu vereinigenden Metalle bestimmt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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