METHOD OF AND INSTALLATION FOR PRODUCING THIN METAL STRANDS FROM METAL MELT, ESPECIALLY STEEL STRANDS

Abstract: 1. Method for producing thin metal strands from molten metal, particularly steel strands from molten steel, characterised in that the molten metal (2a) is processed inside a chamber protecting against reoxidation by shaping into granular particles (4) in recesses (16) of a granulating device under simultaneous cooling to just under the solidus temperature point, that the hot granular particles (4) directly following this, likewise in the chamber protecting against reoxidation, are homogenised as regards temperature to deformation temperature in a heated container (6) and that the granular particles (4) are then continuously compressed to a strand (9).

Description: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen von dünnen Metalisträngen aus Metallschmelze, insbesondere von Stahl strängen aus Stahlschmelze. Dünne Metalistränge können durch Giessen in Stranggiesskokillen nur unter Beachtung besonderer Schwierigkeiten hergestellt werden. Probleme treten z.B. beim Anfahren des Abgusses und während des Giessens beim Einleiten der Metallschmelze in die sehr schmale Stranggiesskokille auf. Dünne Metallstränge aus niedrigschmelzenden Metallen werden zwar durch Aufgiessen von Metallschmelze auf eine gekühlte Fläche oder zwischen zwei gekühlte Flächen gegossen, die sich mit grosser Geschwindigkeit von der Aufgiessstelle entfernen. Nach diesem Prinzip können Metalischmelzen zwischen Walzenpaaren oder 8änder- paaren vergossen werden, wobei sich jedoch eine Werkstoffstruktur ergibt, die auch noch nach einem weiteren Walzvorgang zu wünschen übrig lässt. Bei Stahl gelten diese Schwierigkeiten als nicht überwunden. Das Herstellen von dünnen Metalisträngen, insbesondere von Stahlsträngen weist daher immer noch den Nachteil auf, dass bei abnehmender Strangdicke ein im wesentlichen inhomogenes Gefüge entsteht, das wegen der geringen nachfolgenden Verformung nicht ausreichend homogenisiert werden kann, so dass die sich durch das Giessverfahren ergebenden Strukturmängel nicht mehr ausgleichen lassen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. die Einrichtung zum Erzeugen dünner Metallstränge, wie z.B. Metallbänder, vorzuschlagen, bei dem ein Gefüge entsteht, das unter geringstmöglicher Verformung bereits homogen ist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Metallschmelze innerhalb eines vor Reoxidation schützenden Raums durch Formgebung unter gleichzeitiger Abkühlung knapp unter den Solidus-Iemperaturpunkt zu Granulat verarbeitet wird, dass das warme Granulat unmittelbar anschliessend ebenfalls in dem vor Reoxidation schützenden Raum in einem Wanitehälter bezüglich der Temperatur auf Verformungstemperatur homogenisiert wird und dass das Granulat anschliessend zu einem Strang kontinuierlich verdichtet wird. Dieses Verfahren weist die Vorteile auf, dass die Struktur des Metallstranges praktisch über dem gesamten Querschnitt, sei dies in Dicken- oder Breiten-±rstreckung, vollkommen gleich ausfällt und dass eine nachfolgende Verformung lediglich noch zu einer weiteren Verdichtung des Gefüges bzw. zu einer Gestaltänderung führt, womit jedoch im wesentlichen keine grundsätzliche Strukturänderung erforderlich wird. In Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, dass pro Zeiteinheit eine solche Metalischmelzen- menge zu einem Strahl geformt wird, dessen Volumen dem Gesamtvolumen der erzeugten Granulat-Partikel äquivalent ist. Die Menge der erzeugten Granulat-Partikel bestimmt somit die Giessgeschwindigkeit, wobei die Menge der Granulat-Partikel vorteilhafterweise auf den Querschnitt des Metallstranges abgestimmt werden kann In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass der Strahl aus der Metallschmelze lotrecht gebildet wird. Diese Massnahme unterstützt das volumengerechte Einbringen in eine Einrichtung, die der Granulatbildung dient. In weiterer Verbesserung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ausserdem vorgeschlagen, dass die Metallschmelze durch mechanische Formgebung zu dem Granulat verarbeitet wird. Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einer Hintereinanderanordnung von Einrichtungsgruppen und ist dahingehend gestaltet, dass einem Schmelzenbehälter eine Granuliervorrichtung, dass ferner der Granuliervorrichtung der Warmbehälter nachgeordnet ist und dass im Bereich des Ausgangs des vor Reoxidation schützenden Raums eine das Granulat verdichtende und verschweissende Vorrichtung vorgesehen ist. Vorteilhafterweise können diese Einrichtungen insgesamt zu einer Gesamteinrichtung zusammengefasst werden, die von einer schützenden Gasatmosphäre umgeben ist, so dass Reoxidation in den einzelnen Phasen des Verfahrens vermieden werden. Eine platzsparende Gestaltung der Einrichtung wird überdies dadurch erzielt, dass Schmeizenbehälter, Granuliervorrichtung, Warmbehälter und Verdichtungs- bzw. Verschweissvorrichtung übereinander angeordnet sind. Zur Bildung des Granulats kommt der Granuliervorrichtung besondere Bedeutung zu, weil die Erzeugung bestimmter Granulatformen sowohl für die Bildung von Granulat als auch für die spätere Zusammenführung des Granulats, für die Granulatverdichtung bzw. -verschweissung verfahrenstechnische Kriterien darstellen. In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Granu liervorrichtung aus zwei gekühlten Walzen besteht, deren Achsen parallel verlaufen, und von denen zumindest eine Walze über den Umfang und in Längsrichtung mit der Granulatform entsprechenden Ausnehmungen versehen ist. Die Abkühlung des Granulats und dessen spätere Verdichtung bzw. Verschweissung erfolgen jeweils dadurch vorteilhaft, dass die Ausnehmungen Halbkugel form, Stäbchenform, Quaderform, Prismenform oder dgl. aufweisen. Ein hoher Durchsatz an Giessmetall bei entsprechender Wärmeabfuhr kann ausserdem dadurch erzielt werden, dass die Walzen aus Kupfer gefertigt und wassergekühlt sind. Eine andere Möglichkeit der Bildung verschweissfähigen Granulats wird dadurch eröffnet, dass die Walzen aus chemisch resistenter Keramik bestehen und luftgekühlt sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch die Einrichtung zum Erzeugen von dünnen Metallsträngen, Fig. 2 eine Ansicht der Granuliervorrichtung als erstes Aus führungsbeispiel, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Granuliervorrichtung und Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Granuliervorrichtung. Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand Fig. 1 erläutert. Aus dem Schmelzenbehälter 1 strömt durch den Ausguss 2 Metallschmelze 2a, z.B. Stahlschmelze, in die Granuliervorrichtung 3, die aus den noch genauer zu beschreibenden Walzen 3a und 3b gebildet ist. Die beiden Walzen 3a und 3b formen zwischen sich Granulat 4, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze 2a am Ende des Ausgusses 2, die Drehgeschwindigkeit der Walzen 3a und 3b, die Intensität der Kühlung und die ¯volumina des Granulats 4 aufeinander abzustimmende Parameter bilden. Hierbei werden die Parameter derart aufeinander abgestimmt, dass bei etwa unter dem Solidus Temperaturpunkt liegende Granulat-Temperaturen deren Temperaturangleichung auf ein einheitliches Temperaturniveau erlauben, das die Weiterverarbeitung ohne wesentliche Energiezufuhr gestattet. Das Granulat 4 verlässt die Granuliervorrichtung 3 und gelangt auf die Prallfläche 5 und in den Warmbehälter 5, in dem der angestrebte Temperaturausgleich stattfindet. Eine Temperatursenkung ist während des Homogenisations-Vorgangs unschädlich, soweit die Temperatur am Ausgang des Warnbehälters 6 der angestrebten Verformungstemperatur entspricht. Das durch den Trichter 7 ausströmende Granulat 4 wird in der Verdichtungsvorrichtung 8, bestehend aus den Verdichtungswalzen 8a und 8b, zu dem dünnen Metallstrang 9 verdichtet bzw. verschweisst. Die Verdichtungswalzen 8a, 8b bestehen z.B. aus Kaliberwalzen. Um den Zutritt von Sauerstoff während des Verfahrensablaufes zu vermeiden, ist die Einrichtung gemäss Fig. 1, beginnend vom Schmelzenbehälter 1 bis zur Verdichtungsvorrichtung 8 von dem Gehäuse 13 umgeben, in das kontinuierlich Schutzgas durch den Einlass 13a einfliesst und durch den Ausgang 13b wieder ausströmt, soweit ein Überdruck im Gehäuse 13 vorhanden ist. Die Granuliervorrichtung 3 (Fig. 2 bis 4), aus den gekühlten Walzen 3a und 3b bestehend, deren Achsen 14 und 15 parallel verlaufen, wird von jeweils einer zylindrisch glatten Walze 3a und einer besonders vorbereiteten Walze 3b gebildet. Die Walze 3b weist Ausnehmungen 16 auf, die Halbkugel form 16a, Stäbchenform 16b oder Quaderform 16c besitzen. Es kann auch eine andere Form, wie z.B. eine Prismenform gewählt werden, die die Eigenschaften günstiger Abkühlungsbedingungen mit späterer Verdichtungs- bzw. Verschweissungsaffinität kombiniert. Die Ausnehmungen 16 können auch Hohlräume mit unterschiedlich grossen und/oder verschiedenen Volumina bilden. Die Ausnehmungen 16 erstrecken sich über den Umfang 17 und in Längsrichtung 18 der Walze 3b und sind an der Oberfläche der Walze 3b jeweils offen. Die Walzen 3a und 3b weisen Kupfermäntel auf und sind mit geschlossenen Kühlkreisläufen versehen. Die Walzen 3a und 3b können aber auch luftgekühlt sein und bestehen dann an der Walzenmanteloberfläche aus Bornitrit, Siliziumnitrit, Zirkonoxid oder ähnlichen wärmewiderstandsfähigen Werkstoffen. Es können auch beide Walzen 3a und 3b mit den Ausnehmungen 15 versehen sein. Der aus dem Gehäuse 13 beim Ausgang 13b austretende Metallstrang 9 wird in der Biegeeinrichtung 10 (Fig. 1) zwischen Biegerollen 10a und 10b vorgebogen und in der Wickeleinrnchtung 11 zu einem Bund gewickelt. Die Trenneinrichtung 12 längt den Metalistrang 9 den Längenanforderungen entsprechend ab und dient auch zum Schopfen etwa entstehender Anfangs- und Endstücke.

Claims: Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von dünnen Metallsträngen aus Metallschmelze, insbesondere von Stahl strängen Patentansprüche i. Verfahren zum Erzeugen von dünnen Metallsträngen aus Metall schmelze, insbesondere von Stahl strängen aus Stahlschmelze, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze (2a) innerhalb eines vor Reoxidation schützenden Raums durch Formgebung unter gleichzeitiger Abkühlung knapp unter den Solidus-Temperaturpunkt zu Granulat (4) verarbei tet wird, dass das warme Granulat (4) unmittelbar anschliessend ebenfalls in dem vor Reoxidation schützenden Raum in einem Warmbehälter (6) bezüglich der Temperatur auf Verformungs temperatur homogenisiert wird und dass das Granulat (4) anschliessend zu einem Strang (9) kontinuierlich verdichtet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zeiteinheit eine solche Metalischmelzernenge zu einem Strahl (2b) geformt wird, dessen Volumen dem Gesamtvolumen der erzeugten Granulat-Partikel äquivalent ist. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (2b) aus der Metalischmelze (2a) lotrecht gebildet wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze (2a) durch mechanische Formgebung zu dem Granulat (4) verarbeitet wird. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Schmelzenbehälter (1) eine Granuliervorrichtung (3), dass ferner der Granuliervorrichtung (3) der Warmbehälter (6) nachge ordnet ist und dass im Bereich des Ausgangs (13b) des vor Reoxidation schützenden Gehäuses (13) eine das Granulat (4) verdichtende und verschweissende Vorrichtung (8) vorgesehen ist. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schmelzenbehälter (1), Granuliervorrichtung (3), Warmbehälter (6) und Verdichtungs- bzw. Verschweissvorrichtung (8) übereinander angeordnet sind. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Granuliervorrichtung (3) aus zwei gekühlten Walzen (3a,3b) besteht, deren Achsen (14,15) parallel verlaufen, und von denen zumindest eine Walze (3a) über den Umfang (17) und in Längs richtung (18) mit der Granulatform entsprechenden Ausnehmungen (16) versehen ist. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (16) Halbkugelform (16a), Stäbchenform (16b), Quaderform (16c), Prismenform oder dgl. aufweisen. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (3a,3b) aus Kupfer gefertigt und wassergekühlt sind. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (3a,3b) aus chemisch resistenter Keramik bestehen und luftgekühlt sind.

Inventors: REICHELT, W., PROF. -DR. -ING., VOSS-SPILKER, PETER, DR.-ING.
Applicants: MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11, B22F9, B22F3, B22F1