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Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten einer Rolle einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder - Dokument DE4233964A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4233964A1 15.04.1993
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten einer Rolle einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder
Anmelder Usinor Sacilor, Puteaux, FR;
Thyssen Stahl AG, 4100 Duisburg, DE;
Thyssen Edelstahlwerke AG, 4150 Krefeld, DE
Erfinder Damasse, Jean-Michel, Metz, FR;
Grosjean, Jean-Claude, Valenciennes, FR
Vertreter Haft, U., Dipl.-Phys.; Czybulka, U., Dipl.-Phys., 8000 München; Berngruber, O., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8232 Bayerisch Gmain
DE-Anmeldedatum 08.10.1992
DE-Aktenzeichen 4233964
Offenlegungstag 15.04.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.04.1993
IPC-Hauptklasse B22D 45/00
Zusammenfassung Die Oberfläche einer Rolle (1), die das flüssige Metall während des Gießvorgangs berührt, wird mit einem pulverförmigen, isolierenden, feuerfesten Material beschichtet, das aus kohlenstoffhaltigen oder siliciumhaltigen Stoffen besteht. Der feste Stoff haftet an der Rollenoberfläche, um eine isolierende Schicht zu bilden. Die Anordnung kann ein Flammrohr (2) aufweisen, das unterhalb einer Erzeugenden der Rolle angeordnet ist, oder eine Auftragswalze sowie eine Induktions-Heizanordnung und eine Anordnung zum Trocknen und zur Strahlungserwärmung aufweisen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf das Beschichten einer Rolle einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder zwischen zwei Rollen oder auf einer Rolle. Eine derartige Vorrichtung weist wenigstens eine Rolle mit waagerechter Achse auf, die um diese Achse drehbar ist, mittels derer das Gießen und die Erstarrung des Metalls erfolgt, wobei das dünne Band entsteht.

Es ist bekannt, daß zum Erhalt eines guten Oberflächenzustands und einer gleichmäßigen Erstarrung eines dünnen Stahlbandes, das auf einer Rolle oder zwischen zwei Rollen gegossen wird, eine geeignete Einstellung der thermischen Wechselwirkungen zwischen den Rollen und dem gegossenen Metall erforderlich ist. Zur Einstellung dieser thermischen Wechselwirkungen bietet sich der Einsatz eines thermischen Kontaktwiderstandes durch Beschichten der Oberfläche der Rollen mit einer dünnen feuerfesten Schicht an. Dies erfolgt insbesondere durch Aufsprühen von Bornitrid auf die Rollenoberfläche.

Die Technik des Beschichtens mittels Aufsprühen oder Zerstäuben von Bornitrid weist mehrere Nachteile auf:

  • - Das Bornitrid ist ein teurer Stoff;
  • - das Bornitrid verträgt sich nicht mit dem Gießen von rostfreien Stählen;
  • - die aufgebrachte Schicht ist relativ dick, wobei diese Dicke unnötig ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen, und die Produktivität der Gießanlage verringern kann;
  • - das erzielte Resultat ist eine Funktion des Oberflächenzustandes der Rollen vor der Beschichtung.


Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen zum Beschichten einer Rolle einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder zwischen zwei Rollen oder auf einer Rolle, das wirtschaftlich ist, das zu sehr dünnen Schichtdicken führt, die gerade ausreichen, um einen guten Oberflächenzustand des Bandes zu erzielen, jedoch nicht so dick sind, daß sie die Produktivität der Anlage beeinträchtigen, das unempfindlich ist gegen den Oberflächenzustand der Rollen vor der Beschichtung und das sich für den Einsatz beim Gießen rostfreier Stähle eignet.

Ausgehend von einem Verfahren zum Beschichten einer Rolle einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder zwischen zwei Rollen oder auf einer Rolle, die wenigstens eine Rolle aufweist, welche um ihre Achse drehbar ist und deren Oberfläche das flüssige Metall während des Gießvorgangs berührt, wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Rolle mit einer dünnen Schicht eines pulverförmigen, isolierenden und feuerfesten Materials beschichtet wird, das aus kohlenstoffhaltigen oder siliciumhaltigen Stoffen besteht.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche der sich um ihre Achse drehenden Rolle von einem Rauchstrom überstrichen, der durch die Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Stoffes entsteht und der hauptsächlich aus Ruß besteht.

Der Rauchstrom kann durch die unvollständige Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie z. B. Glycerinfetten, Acetylen oder Heizöl, entstehen.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Vorrichtung weist ein Flammrohr auf, das unterhalb einer Erzeugenden einer zu beschichtenden Rolle waagerecht angeordnet ist. Das Flammrohr wird in regelbarer Weise mit dem kohlenstoffhaltigen Stoff und Luft oder Sauerstoff gespeist.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird die das gegossene Metall berührende Rollenoberfläche mit einem Stoff beschichtet, der sich unter Wärmeeinwirkung aufspaltet in wenigstens einen festen, pulverförmigen, isolierenden und feuerfesten Bestandteil und in flüchtige Bestandteile, wobei der feste Bestandteil an der Rollenoberfläche haftet.

Die die Zersetzung bewirkende Wärme kann ausschließlich von dem die Rolle berührenden gegossenen Metall stammen.

Es ist auch möglich, vor dem Beschichten die Rollenoberfläche auf eine Temperatur zu erwärmen, die größer ist als die Aufspalttemperatur des Beschichtungsstoffes.

Es ist ebenfalls möglich, nach dem Beschichten die Rollenoberfläche einer Erwärmung zu unterziehen.

Der durch Beschichtung aufgebrachte Stoff kann insbesondere ein Kohlenwasserstoff oder ein organisches Öl sein.

Der durch Beschichtung aufgebrachte Stoff kann auch ein siliciumhaltiges Öl sein.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Diese Vorrichtung weist eine Beschichtungsanordnung auf, die aus einer Auftragswalze besteht.

Die Erwärmung vor der Beschichtung kann durch eine induktive Anordnung erfolgen.

Die Erwärmung nach der Beschichtung kann durch eine Bestrahlungsanordnung erfolgen.

Die Erfindung betrifft schließlich eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder mit wenigstens einer Rolle, die um ihre Achse drehbar ist und deren Oberfläche das flüssige Metall während des Gießvorgangs berührt, wobei die Rolle mit einer Vorrichtung zum Beschichten mittels unvollständiger Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Stoffes oder mit einer Auftragswalze versehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Rollen einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder mit Schichten einer Dicke von 10 bis 20 µm aus Kohlenstoff oder Kieselerde in regelmäßiger Weise zu versehen. Diese dünne Schicht weist einen für das Gießen rostfreier Stähle geeigneten und kompatiblen thermischen Widerstand auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch die Beschichtungsvorrichtung einer Rolle gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder zwischen zwei Rollen, welche mit Beschichtungsvorrichtungen gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel versehen ist.

Beim ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel läßt man die Oberfläche einer sich drehenden Rolle von Rauch bestreichen, der mit Kohlenstoff angereichert ist. Dadurch bildet sich auf der Rolle eine Rußschicht von 10 bis 20 µm Dicke. Diese Schicht weist einen thermischen Widerstand auf, entsprechend dem gewünschten Wert für die Rollen von Anlagen zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder zwischen zwei Rollen oder auf einer Rolle. Zur Erzeugung dieses mit Kohlenstoff angereicherten Rauches werden kohlenstoffhaltige Stoffe, wie z. B. Heizöl oder Glycerinfett oder Acetylen, mit einer Sauerstoffmenge verbrannt, die kleiner ist als die für eine vollständige Verbrennung erforderliche Menge. Derartige unvollständige Verbrennungen erzeugen erhebliche Rußmengen.

Zur Durchführung des Verfahrens wird unterhalb der Rolle 1 einer Anlage zum Gießen von dünnen Bändern, welche sich in Pfeilrichtung dreht, ein Flammrohr 2 angeordnet, das bei 3 mit Brennstoff und bei 4 mit Luft oder Sauerstoff gespeist wird, wobei das Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge dergestalt einstellbar ist, daß eine unvollständige Verbrennung erfolgt. Derartige Flammrohre sind bekannt und werden nicht im einzelnen beschrieben. Das Flammrohr wird gegenüber einer Erzeugenden der Rolle angeordnet.

Eine in der Nähe der Rolle angeordnete Abzugshaube 5führt die nicht auf der Rolle abgeschiedenen Rauchanteile ab. Diese Rauchanteile werden bei 6 mittels einer bekannten, nicht beschriebenen Anordnung abgesaugt.

Dieses Verfahren ist wirtschaftlich, da die verwendeten Brennstoffe im Gegensatz zu Bornitrid sehr billig sind.

Es ist möglich, eine sehr dünne Schicht in der Größenordnung von 10 µm Dicke abzuscheiden, die völlig ausreicht, um den gewünschten Effekt zu erzielen, jedoch nicht die thermische Wechselwirkung zu sehr einschränkt und dadurch die Produktivität der Anlage nicht herabsetzt.

Es sei betont, daß vor dem Beschichten die Rollenoberfläche z. B. durch Bürsten gereinigt werden kann, daß jedoch selbst bei unvollständiger Reinigung der Ruß sich regelmäßig niederschlägt.

Beim zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird auf der Rolle eine dünne Schicht eines Stoffes abgeschieden, der sich durch einen Krackvorgang einerseits in ein kohlenstoffhaltiges oder siliciumhaltiges Pulver und andererseits in flüchtige Bestandteile zersetzt.

Während des Betriebes einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Stahlbänder zwischen Rollen beträgt die Temperatur der Rollenoberfläche mehr als 200°C, wobei diese Temperatur höher ist als die Kracktemperatur von Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Heizöl oder organischen Ölen, wie Colza-Öl, wie man sie häufig beim kontinuierlichen Gießen einsetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, eine dünne Schicht eines derartigen Stoffes auf der Rollenoberfläche abzuscheiden. Unter der Einwirkung der Wärme werden diese Stoffe aufgespalten, und zwar einerseits in Kohlenstoff und andererseits in flüchtige Bestandteile. Der Kohlenstoff bildet anschließend eine dünne, an der Rollenoberfläche haftende Schicht mit einer Dicke von beispielsweise 10 bis 20 µm, während die flüchtigen Bestandteile abgesaugt werden. Die dünne Kohlenstoffschicht bildet einen thermischen Kontaktwiderstand zwischen Stahl und Rolle, wobei betont sei, daß dieser Widerstand wenig von der Schichtdicke abhängt, wenn sich diese Dicke im Unterteil des Bereichs 10 bis 50 µm befindet.

Anstatt die Rollen mit einem organischen Stoff zu beschichten, kann sie auch mit einem siliciumhaltigen Stoff beschichtet werden, z. B. mit einem Silikonöl, das sich ebenfalls unter der Einwirkung von Wärme zersetzt, und zwar einerseits in Kieselerde, welche eine auf der Rollenoberfläche haftende Schicht bildet und andererseits in flüchtige Bestandteile, die abgesaugt werden können.

Sofern die Temperatur der Rolle während des Gießens, aber vor der Beschichtung, nicht ausreicht, um die Krack- Aufspaltung des Beschichtungsstoffes zu bewirken, so wird ihre Temperatur mittels einer Heizanordnung auf eine Temperatur gebracht, die größer als die für den Krackvorgang erforderliche Temperatur ist, z. B. 300°C.

Wenn die Rollentemperatur nicht ausreicht, um all die flüchtigen Bestandteile abzuführen, so wird die Schicht mittels einer Heizanordnung nach dem Beschichten dergestalt erwärmt, daß die Abfuhr der flüchtigen Bestandteile ermöglicht wird.

Zur Durchführung des Verfahrens kann z. B. eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Rolle 10 berührt entlang einer ihrer Erzeugenden eine an und für sich bekannte Auftragswalze 12, die in einem Bad 13 mit dem Schichtstoff getränkt wird. Die Rolle dreht sich in Pfeilrichtung.

Stromaufwärts der Auftragswalze 12 ist eine bekannte Induktionsheizanordnung 14 vorgesehen, um die Rolle vorzuwärmen.

Stromabwärts der Auftragswalze ist eine bekannte Heizanordnung 15 mittels Bestrahlung vorgesehen, die z. B. aus Heizröhren besteht, die parallel zu den Erzeugenden der Rollen angeordnet sind, und die aufgebrachte Schicht erwärmen.

Dreht sich die Rolle 10, so streicht ein Teil ihrer Oberfläche an der Anordnung 14 vorbei und wird auf eine Temperatur von mehr als 300°C erwärmt. Erreicht dieser Bereich die Auftragswalze und berührt diese, so wird diese in Drehung versetzt, wodurch die Rollenoberfläche mit dem flüssigen, in dem Vorratsgefäß 13 befindlichen Stoff beschichtet wird.

Bei Berührung mit der Rolle erhält dieser Stoff eine Temperatur, die größer als die Aufspalttemperatur ist; der Stoff zersetzt sich demzufolge einerseits in einen isolierenden, feuerfesten, pulverförmigen Bestandteil, der an der Rolle haftet und andererseits in flüchtige Bestandteile, welche verdunsten.

Streicht der Bereich der Oberfläche der Rolle an der Anordnung 15 vorbei, so werden die noch in der Schicht befindlichen flüchtigen Stoffe erwärmt und vollständig verdunstet, so daß nach dem Passieren dieser Anordnung die Rollenoberfläche nur noch eine getrocknete Beschichtung aufweist.

Sofern die Temperatur und der Wärmeleitwiderstand der Rolle ausreichen, um das Aufspalten und die Verdunstung zu bewirken, werden die Heizanordnungen 14 und 15 überflüssig.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen das Abscheiden billiger und leicht herstellbarer Stoffe, da die verwendeten Stoffe Kohlenwasserstoffe oder Silikonöle sind, die erheblich billiger als Bornitrid sind; andererseits sind sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung sehr zuverlässig, wobei die Auftragswalze eine perfekt beherrschte Technik ist.

Es sei betont, daß vor der Beschichtung die Rollenoberfläche gesäubert werden kann, z. B. durch Bearbeiten mit einer Metallbürste.

In Fig. 3 ist eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder zwischen zwei Rollen 16 und 17 dargestellt. Flüssiger Stahl 18 wird aus einem Gefäß 19 zwischen die Rollen 16 und 17 gegossen, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind und sich gegenläufig drehen, wie es durch die Pfeile 21 angedeutet ist.

Am Ausgang des Gießspaltes zwischen den Rollen ist der Stahl 18 wenigstens teilweise erstarrt in Form eines dünnen Bandes 20.

Jede der Rollen 16, 17 ist mit einer Vorrichtung zum Beschichten versehen, ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung, mit einer Anordnung zur Induktions-Vorheizung 24 oder 24&min;, einer Auftragswalze 22 oder 22&min; und einer Trocknungsanordnung und einer Strahlungsheizung 25 oder 25&min;, die hintereinander entlang der Rolle in Drehrichtung 21 angeordnet sind.

Es sei betont, daß im Falle einer Anlage zum Gießen mit einer einzigen Rolle, welche das flüssige Metall berührt, auch nur eine einzige Vorrichtung zum Beschichten vorgesehen wird und daß im Falle einer Anlage mit zwei Rollen, welche das flüssige Metall berühren, zwei Beschichtungsvorrichtungen vorgesehen werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Beschichten der Rolle (1, 10, 16, 17) einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Metallbänder zwischen zwei Rollen oder auf einer Rolle, die wenigstens eine Rolle (1, 10, 16, 17) aufweist, welche um ihre Achse drehbar ist und deren Oberfläche das flüssige Metall (18) während des Gießvorgangs berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (1, 10, 16, 17) mit einer dünnen Schicht eines pulverförmigen, isolierenden und feuerfesten Materials beschichtet wird, das aus kohlenstoffhaltigen oder siliciumhaltigen Stoffen besteht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der sich um ihre Achse drehenden Rolle (1) von einem Rauchstrom überstrichen wird, der durch die Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Stoffes entsteht und der hauptsächlich aus Ruß besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchstrom durch die unvollständige Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Stoffes entsteht, in Gegenwart einer Sauerstoffmenge, die kleiner ist als die für eine vollständige Verbrennung erforderliche Menge, wobei der kohlenstoffhaltige Stoff z. B. einer der folgenden Stoffe ist: Heizöl, Glycerinfett, Acetylen.
  4. 4. Vorrichtung zum Beschichten zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flammrohr (2) aufweist, das unterhalb einer unteren Erzeugenden der Rolle (1) waagerecht angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rolle (10, 16, 17) während der Drehung um ihre Achse mit einem Stoff beschichtet wird, der durch Wärmeeinwirkung in wenigstens einen festen, pulverförmigen, isolierenden, feuerfesten Bestandteil und in flüchtige Bestandteile aufgespalten wird, wobei der feste Bestandteil auf der Oberfläche haftet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beschichten der Rolle die Oberfläche der Rolle (10, 16, 17) auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher ist als die Aufspalttemperatur des Beschichtungsstoffes.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beschichten der Rolle (10, 16, 17) die Rollenoberfläche erwärmt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Beschichtung aufgebrachte Stoff ein Kohlenwasserstoff oder ein organisches Öl oder ein Silikonöl ist.
  9. 9. Vorrichtung zum Beschichten einer Rolle (10, 16, 17) einer Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Metall, mit wenigstens einer Rolle, die wenigstens eine Oberfläche aufweist, welche das gegossene Metall (18) berührt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung (12, 22, 22&min;) zum Beschichten der Rollenoberfläche mit einem Stoff aufweist, der sich bei Berührung mit der Oberfläche der Rolle (10, 16, 17) aufspaltet und daß sie aus einer Auftragswalze besteht.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorheizanordnung (14, 24, 24&min;) für die Rolle vor dem Beschichten aufweist, bestehend z. B. aus einer Induktions-Heizanordnung und/oder einer Anordnung (15, 25, 25&min;) zum Heizen nach der Beschichtung, bestehend z. B. aus einer Strahlungs-Heizanordnung.
  11. 11. Anlage zum kontinuierlichen Gießen dünner Bänder mit wenigstens einer um ihre Achse drehbaren Rolle (1, 10, 16, 17), deren Oberfläche das flüssige Metall (18) während des Gießvorgangs berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (1, 10, 16, 17) mit einer Vorrichtung zum Beschichten nach Anspruch 4 oder nach einem der Ansprüche 9 bis 10 versehen ist.






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