DE102006010137A1

DE102006010137A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen

Info

Publication number: DE102006010137A1
Application number: DE102006010137A
Authority: DE
Inventors: Dieter Rosenthal; Stephan Krämer; Jürgen Seidel; Frank Benfer
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-06-21
Also published as: RU2375129C1; RU2008112307A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Dünnbramme (3) gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße (4, 5) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird. Zur Verbesserung der Funktionalität der Gießwalzenanlage ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die gegossene Dünnbramme (3) zwischen der Gießmaschine (2) und der mindestens einen Walzstraße (4, 5) sowohl mindestens einen Halteofen (6) als auch mindestens einen Induktionsofen (7) passiert, wobei der Halteofen (6) und der Induktionsofen (7) in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart, nämlich einer ersten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) und einer zweiten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1), aktiviert oder deaktiviert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Dünnbramme gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen.
Ansagen dieser Art sind als Dünnbrammen-Dünnband-Gießwalzanlagen unter der Bezeichnung CSP-Anlagen bekannt.
Das Endloswalzen aus der Gießhitze heraus ist seit langem bekannt, es hat sich jedoch noch nicht am Markt durchgesetzt. Die starre Verbindung von Stranggussanlage und Walzstraße sowie die Temperaturführung durch die Gesamtanlage haben sich als schwer beherrschbar erwiesen.

Aus der EP 0 286 862 A1 und aus der EP 0 771 596 B1 ist das Endloswalzen aus der Gießhitze heraus bekannt. Hier sind der Gieß- und der Walzprozess direkt gekoppelt. Ein Trennen des Endlosbandes mit einer Schere erfolgt kurz vor dem Haspel.

Ähnliche Verfahren für das kontinuierliche Herstellen von Bandstahl bei der Kopplung von Gieß- und Walzanlage offenbaren die EP 0 415 987 B2 und die EP 0 889 762 B1 . Zum Überwinden der Temperaturprobleme bei der relativ niedrigen Transportgeschwindigkeit sind dort induktive Heizungen vor und innerhalb der Walzstraße vorgesehen.

Eine alternative Technologie hierzu ist das Walzen von Einzelbrammen bzw. Einzelbändern. Bei dem diskontinuierlichen Walzen von Bändern werden das Gießen und Walzen entkoppelt. Die Gießgeschwindigkeit ist in der Regel sehr niedrig und die Walzgeschwindigkeit erfolgt unabhängig davon auf hohem Niveau in der Art, dass die Temperatur für die letzte Umformung oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Derartige Anlagen, die auch als CSP-Anlagen bezeichnet werden, sind beispielsweise in der EP 0 266 564 B1 beschrieben, wo eine Hochumformung in der Dünnbrammenanlage durchgeführt wird.

Eine ähnliche Dünnbrammenanlage zeigt auch die EP 0 666 122 A1 , wo diskontinuierlich Bänder unter Verwendung von induktiver Erwärmung zwischen den ersten Fertiggerüsten gewalzt werden.

Die Vorteile des diskontinuierlichen Walzens sind, dass die Gieß- und die Walzgeschwindigkeit unabhängig voneinander eingestellt werden können. Bei Dünnbandwalzung lassen sich z. B. flexibel höhere Walzgeschwindigkeiten einstellen, auch wenn die Gießanlage mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet oder die Geschwindigkeit dort gerade verändert wird.

Beide Verfahren – also auf der einen Seite das kontinuierliche Gießwalzen und auf der anderen Seite das diskontinuerliche Gießwalzen – sind aufgrund der oben erläuterten Umstände nur schwer zu kombinieren.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und ein kombiniertes Gießwalzverfahren und eine zugehörige Vorrichtungen zu schaffen, mit dem bzw. mit der sowohl ein kontinuierlicher als auch ein diskontinuierlicher Betrieb möglich ist. Die Vorteile beider Verfahren sollen also nun in einem neuen Anlagenkonzept vereinigt werden.

Die Lösung dieser Ausgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Dünnbramme zwischen der Gießmaschine und der mindestens einen Walzstraße sowohl mindestens einen Halteofen als auch mindestens einen Induktionsofen passiert, wobei der Halteofen und der Induktionsofen in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart, nämlich einer ersten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes und einer zweiten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes, aktiviert oder deaktiviert bzw. gesteuert oder geregelt wird. Die Reihenfolge der beiden Öfen, also des Halteofens und des Induktionsofens, ist dabei beliebig.

Bevorzugt wird bei der gewählten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes die Dünnbramme chargenweise in dem Halteofen auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird, bevor sie in die Walzstraße gefördert wird.

Bei der gewählten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes kann die Dünnbramme in dem Halteofen auf eine gewünschte Temperatur gebracht und anschließend unmittelbar vor dem Walzvorgang in der Walzstraße mittels des Induktionsofens auf die gewünschte Walztemperatur erwärmt werden. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass der Wärmeeintrag in die Dünnbramme durch den Induktionsofen in Abhängigkeit der Gießgeschwindig keit erfolgt. Abhängig von der Gießgeschwindigkeit wird der Endlosmode oder das diskontinuierliche Walzen eingestellt, so dass in jedem Betriebsfall die notwendige Endwalztemperatur erreicht werden kann.

Die Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen, mit einer Gießmaschine, in der zunächst eine Dünnbramme gegossen wird, und mindestens einer der Gießmaschine nachgeschalteten Walzstraße, in der die Dünnbramme unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zwischen der Gießmaschine und der mindestens einen Walzstraße mindestens ein Halteofen und mindestens ein Induktionsofen angeordnet ist.

Die entsprechende Steuerung beider Öfen, also des Halteofens und des Induktionsofens, erlaubt – wie noch detailliert zu sehen sein wird – sowohl einen effizienten kontinuierlichen als auch einen effizienten diskontinuierlichen Betrieb der Anlage. Hierfür sind bevorzugt Steuerungsmittel vorhanden, mit denen in Abhängigkeit der gewählten Betriebsart, nämlich einer ersten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes und einer zweiten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes, der Halteofen und/oder der Induktionsofen aktiviert oder deaktiviert bzw. gesteuert oder geregelt wird.

In Förderrichtung der Dünnbramme bzw. des Metallbandes kann zunächst ein Halteofen und dann ein Induktionsofen angeordnet sein. Ferner kann eine Vorstraße und eine Fertigstraße vorgesehen sein, wobei zwischen der Vorstraße und der Fertigstraße ein weiterer Induktionsofen angeordnet ist. Ferner kann mindestens ein weiterer Induktionsofen zwischen zwei Walzgerüsten der Vorstraße und/oder der Fertigstraße angeordnet sein.

Hinter dem in Förderrichtung der Dünnbramme bzw. des Metallbandes ersten Induktionsofen und vor der Fertigstraße kann mit Vorteil eine Bandschere angeord net werden. Zusätzlich hierzu kann in an sich bekannter Weise in Förderrichtung hinter der Gießmaschine und vor dem Halteofen eine Dünnbrammenschere angeordnet sein. In Förderrichtung hinter der Fertigstraße kann eine Bandschere angeordnet sein.

Durch Einsatz von effizienteren induktiven Heizungen, die heute relativ Platz sparend bauen und durch eine geeignete Anlagenkonstellation, die einen Endlosbetrieb aber auch wahlweise ein diskontinuierliches Walzen erlauben, wird die vorgeschlagene Verfahrensweise begünstigt.

Die Vorteile der Endlostechnik, d. h. des kontinuierlichen Betriebs der vorgeschlagenen Anlage, im Zusammenhang mit der CSP-Technologie liegen in folgenden Merkmalen:
Es ergibt sich eine kurze Baulänge der Anlage und damit geringe Investitionskosten.

Es ist eine Energieeinsparung infolge des konsequenten Direkteinsatzes möglich.

Weiter ergibt sich eine geringere Umformfestigkeit infolge der niedrigeren Walzgeschwindigkeit.

Die Möglichkeit wird geschaffen, schwierig zu walzende Produkte und z. B. sehr dünne (ultra dünne) Bänder (Banddicke von ca. 0,8 mm) in hohen Produktionsmengen herzustellen.

Es können Sondermaterialien (hochfeste Materialien) verarbeitet werden.

Es kann eine Kombination von breiten und dünnen Bändern verarbeitet werden.

Bandendenverwalzungen und damit Walzenbeschädigungen können vermieden bzw. vermindert werden.

Die Störrate der Anlage kann verringert und Hochgeher können vermieden werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 schematisch eine Gießwalzanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

2 in der Darstellung nach 1 eine Gießwalzanlage in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung und

3 in der Darstellung nach 1 eine Gießwalzanlage in einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist eine Gießwalzanlage zu sehen, in der ein Metallband 1 hergestellt wird. Hierfür wird zunächst in einer an sich bekannten Gießmaschine 2 eine Dünnbramme 3 gegossen, die dann einer Walzstraße 4, 5 zugeführt wird, die vorliegend aus einer Vorstraße 4 und einer Fertigstraße 5 besteht.
Um sowohl einen kontinuierlichen als auch einen diskontinuierlichen Betrieb im Sinne der obigen Ausführungen zu ermöglichen, ist vor der Walzstraße 4, 5 sowohl ein Halteofen 6 als auch ein Induktionsofen 7 vorgesehen. Der Betrieb der beiden Öfen 6, 7 erfolgt von einer entsprechenden (nicht dargestellten) Steuerung derart, dass für beide Betriebsarten die richtigen Bandtemperaturen vorliegen. Die hierfür benötigten Steuerungs- bzw. Regelungsvorgänge sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Der hinter der Gießanlage 2 angeordnete Halteofen 6 kann ein konventionell gasbefeuerter Ofen sein. Die Reihenfolge der Anordnung von Halteofen 6 und Induktionsofen 7 kann beliebig ausgeführt sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 weist die Vorstraße 4 zwei Walzgerüste 10 auf, während die Fertigstraße 5 fünf Walzgerüste 11 hat. Zu erkennen ist ferner, dass auch zwischen der Vorstraße 4 und der Fertigstraße 5 ein weiterer Induktionsofen 8 angeordnet ist, um das Band nach dem Vorwalzen in der Vorstraße 4 auf die optimale Bandtemperatur vor dem Fertigwalzen in der Fertigstraße 5 aufzuheizen. Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel gemäß 1 auch zwischen einigen Walzgerüsten 11 der Fertigstraße 5 Induktionsöfen 9 angeordnet, um das Band weiterhin optimal temperaturgeführt zu halten.
Zwischen der Gießanlage 2 und dem Halteofen 6 ist eine Bandschere 13 angeordnet. Weiterhin ist eine Bandschere 14 auch hinter der Fertigstraße 5 positioniert. Neu ist, dass in Förderrichtung der Dünnbramme 3 bzw. des Metallbandes 1 hinter dem ersten Induktionsofen 7 und vor der Fertigstraße 5 eine weitere Bandschere 12 angeordnet ist.
Die Schere 13 wird zum Trennen der Dünnbrammen 3 beim diskontinuierlichen Betrieb und die Schere 14 zum Trennen der Bänder beim Endloswalzen verwendet.
Die Schere 12 dient zum Schopfen des Bandkopfes oder Bandendes beim Anfahren oder Ausfördern im Endlosbetrieb oder im diskontinuierlichen Betrieb, um einen sicheren Transport durch die dahinter angeordneten aktiven induktiven Heizungen zu gewährleisten.
Die Anlage ist weiterhin mit an sich bekannten Elementen ausgestattet. Zu nennen sind Entzundereinrichtungen 15, die an prozesstechnisch günstiger Stelle positioniert werden. Ferner ist hinter der Fertigstraße 5 eine Kühlstrecke 16 vorhanden. Gleichermaßen sind Haspeln 17 am Ende der Anlage angeordnet.
In 2 ist ein Anlagenkonzept zu sehen, das eine Vorstraße 4 mit drei Walzgerüsten 10 und eine Fertigstraße 5 mit vier Walzgerüsten 11 vorsieht. Ansonsten entspricht die dort dargestellte Lösung derjenigen gemäß 1.
3 zeigt eine Anlage mit einer Kompakt-Fertigstraße, d. h. hier existiert nicht die Vorstraße 4 im Sinne der Lösungen gemäß der 1 und 2. Die Kompakt-Fertigstraße 5 weist vorliegend sieben Walzgerüste 11 auf, die das Metallband 1 im Anschluss an den Induktionsofen 7 Fertigwalzen. Zwischen den Fertiggerüsten sind weitere induktive Heizeinheiten 9 vorgesehen.
Durch Einsatz der vorgeschlagen Anlagentypen ist ein gekoppelter voll-kontinuierlicher Gieß-Walz-Prozess (Endloswalzen) und wahlweise ein entkoppelter diskontinuierlicher Einsatz von Einzelbrammen (Batch-rolling) möglich.
Der Ofen 6 – bevorzugt ausgeführt als Rollenherdofen – dient als Halteofen beim diskontinuierlichen Betrieb und ist vorteilhafter Weise kurz ausgeführt, so dass eine Dünnbramme 3 darin Platz findet. Hierdurch wird die Abkühlung der Dünnbramme beim Transport mit Gießgeschwindigkeit verhindert. Mit der induktiven Heizung 7 wird beim Endlosbetrieb (kontinuierlicher Betrieb) oder diskontinuierlichen Betrieb die Dünnbramme 3 nachgeheizt. Dabei kann der Wärmeeintrag abhängig von der Gießgeschwindigkeit individuell eingestellt werden, so dass sich beim Verlassen der Dünnbramme 3 aus der induktiven Heizung 7 eine konstante Temperatur auf dem gewünschten Niveau ergibt. Ein weiterer Vorteil der indukti ven Heizung 7 im Vergleich zu einem gasbefeuerten Ofen ergibt sich aus der kurzen Baulänge bei entsprechend hoher Heizleistung.
Beim Endloswalzen bestimmt das Niveau der Gießgeschwindigkeit den Temperaturverlauf durch die gesamte Anlage. Abhängig von der Gießgeschwindigkeit steuert ein Rechenmodell dynamisch die Heizleistungen der induktiven Heizungen vor und innerhalb der Walzstraße in der Art, dass die Walzstraßen-Auslauftemperatur die Zieltemperatur erreicht.
Unterschreitet die Gießgeschwindigkeit einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert (bei Problemen in der Gießanlage, bei schwierig zu gießenden Materialien, beim Anfahrvorgang etc.), so wird automatisch vom Endlosmode zum diskontinuierlichen Walzen umgeschaltet.
D.h. die Dünnbramme 3 wird mit der Schere 13 getrennt und die Walzgeschwindigkeit so erhöht, dass die gewünschte Endwalztemperatur erreicht wird. Dabei werden die Brammen- bzw. Bandsegmente innerhalb der Straße 4, 5 verfolgt und dynamisch abhängig von der Temperaturverteilung die Transport- bzw. Walzgeschwindigkeit und induktiven Heizleistungen über der Bandlänge angepasst.
Hat sich der Gießprozess wieder stabilisiert und die Gießgeschwindigkeit übersteigt den vorgegebenen Mindestwert, dann wird analog vom diskontinuierlichen Betrieb wieder zurück in den Endlosmode geschaltet.
Beim Endloswalzen werden in der Regel die induktiven Heizungen 9 innerhalb der Fertigstraße 5 eingesetzt, beim diskontinuierlichen Betrieb oder Anfahrvorgang am Bandkopf stehen sie in sicherer Warteposition weit entfernt über oder neben dem Band.
Durch ein beliebiges Umschalten bzw. Einstellen von Endlosbetrieb oder diskontinuierlichem Betrieb ist ein hohes Maß an Flexibilität gegeben, die eine Erhöhung der Prozesssicherheit darstellt. Dies gilt insbesondere bei einer Inbetriebnahme einer Produktionsanlage.

1: Metallband
2: Gießmaschine
3: Dünnbramme
4, 5: Walzstraße
4: Vorstraße
5: Fertigstraße
6: Halteofen (Rollenherdofen)
7: Induktionsofen
8: Induktionsofen
9: Induktionsofen
10: Walzgerüst der Vorstraße
11: Walzgerüst der Fertigstraße
12: Bandschere
13: Bandschere
14: Bandschere
15: Entzundereinrichtung
16: Kühlstrecke
17: Haspel

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Dünnbramme (3) gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße (4, 5) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Dünnbramme (3) zwischen der Gießmaschine (2) und der mindestens einen Walzstraße (4, 5) sowohl mindestens einen Halteofen (6) als auch mindestens einen Induktionsofen (7) passiert, wobei der Halteofen (6) und der Induktionsofen (7) in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart, nämlich einer ersten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) und einer zweiten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1), aktiviert oder deaktiviert bzw. gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gewählten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) die Dünnbramme (3) chargenweise in dem Halteofen (6) auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird, bevor sie in die Walzstraße (4, 5) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gewählten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) die Dünnbramme (3) in dem Halteofen (6) auf eine gewünschte Temperatur gebracht und anschließend unmittelbar vor dem Walzvorgang in der Walzstraße (4, 5) mittels des Induktionsofens (7) auf die gewünschte Walztemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeintrag in die Dünnbramme (3) durch den Induktionsofen (7) in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit sowie Austrittstemperatur aus der Gießmaschine (2) bzw. Halteofen (6) erfolgt. Abhängig von der Gießgeschwindigkeit wird der Endlosmode oder das diskontinuierliche Walzen eingestellt, so dass in jedem Betriebsfall die notwendige Endwalztemperatur erreicht werden kann.
Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, mit einer Gießmaschine (2), in der zunächst eine Dünnbramme (3) gegossen wird, und mindestens einer der Gießmaschine (2) nachgeschalteten Walzstraße (4, 5), in der die Dünnbramme (3) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gießmaschine (2) und der mindestens einen Walzstraße (4, 5) mindestens ein Halteofen (6) und mindestens ein Induktionsofen (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel vorhanden sind, mit denen in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart, nämlich einer ersten Betriebsart der kontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) und einer zweiten Betriebsart der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1), der Halteofen (6) und/oder der Induktionsofen (7) aktiviert oder deaktiviert bzw. gesteuert oder geregelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung der Dünnbramme (3) bzw. des Metallbandes (1) zunächst ein Halteofen (6) und dann ein Induktionsofen (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorstraße (4) und eine Fertigstraße (5) vorgesehen ist, wobei zwischen der Vorstraße (4) und der Fertigstraße (5) ein weiterer Induktionsofen (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Induktionsofen (9) zwischen zwei Walzgerüsten (10, 11) der Vorstraße (4) und/oder der Fertigstraße (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem in Förderrichtung der Dünnbramme (3) bzw. des Metallbandes (1) ersten Induktionsofen (7) und vor der Fertigstraße (5) eine Bandschere (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung der Dünnbramme (3) bzw. des Metallbandes (1) hinter der Gießmaschine (2) und vor dem Halteofen (6) eine Bandschere (13) angeordnet ist, die vornehmlich bei diskontinuierlichen Walzprozeß zum Einsatz kommt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung der Dünnbramme (3) bzw. des Metallbandes (1) hinter der Fertigstraße (5) eine Bandschere (14) angeordnet ist, die zum Trennen der Metallbänder beim Endlosmode verwendet wird.