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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand zur Beseitigung von Fehlstellen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 5 bzw. 7.
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Nach dem Stand der Technik ist es bei der Herstellung von Stählen bekannt, im Falle von hohen Anforderungen an die Oberfläche, wie sie zum Beispiel bei der Außenhaut von Automobilen eingesetzt werden, solche Stähle auf langsam gießenden Brammenanlagen (mit einer Gießgeschwindigkeit <= 2 m/min) zu produzieren. Zur Nachbehandlung kann die Oberfläche dieser Stähle und der hieraus erzeugten Brammen mit Sauerstoff abgeflämmt werden, um dadurch kleinere Oberflächenfehler vor der Weiterbehandlung im Walzwerk zu beseitigen.
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Beim Heißeinsatz werden die heißen Brammen, die eine Strangdicke von > 180 mm haben können, ohne Abkühlung direkt weiterverarbeitet.
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Bei schnell gießenden Stranggießanlagen (mit einer Gießgeschwindigkeit > 2 m/min), mit denen eine Strangdicke von weniger als 180 mm realisiert werden kann, laufen die Brammen zumeist direkt zum Tunnelofen und dem anschließenden Walzwerk. Vergleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten sind mit den Nachteilen verbunden, dass sich die Wahrscheinlichkeit von Oberflächenfehlern bei den damit hergestellten Stählen erhöht und dabei in der Regel keine Möglichkeit einer Nachbehandlung der Stahl-Brammen besteht. Hierdurch ist es problematisch, auf Anlagen mit hohen Gießgeschwindigkeiten Stähle mit höchsten Anforderungen an die Oberfläche zu produzieren.
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Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von gegossenen Stahlprodukten hinsichtlich von deren Oberflächenbearbeitung zu optimieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 5 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand zur Beseitigung von Fehlstellen, insbesondere in Form von Oberflächenfehlern. Eine solche Vorrichtung umfasst eine Flämmeinrichtung, mittels der eine Flamme auf mindestens einen Teil von zumindest einer Oberfläche des Stahlprodukts ausrichtbar ist, eine Entzunderungseinrichtung, mit der zumindest eine Oberfläche des Stahlprodukts entzunderbar ist, und eine Querteileinrichtung, mit der das Stahlprodukt quer zu seiner Förderrichtung durchtrennbar ist. Die Flämmeinrichtung und die Entzunderungseinrichtung sind - in der Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - jeweils stromaufwärts von der Querteileinrichtung angeordnet.
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In gleicher Weise sieht die Erfindung ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand zur Beseitigung von Fehlstellen, insbesondere in Form von Oberflächenfehlern, vor.
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Bei diesem Verfahren erfolgt die Oberflächenbearbeitung des Stahlprodukts mittels einer Flämmeinrichtung und einer Entzunderungseinrichtung, wobei die Flämmeinrichtung und die Entzunderungseinrichtung - in einer Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - jeweils stromaufwärts von einer Querteileinrichtung angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Flämmeinrichtung und die Entzunderungseinrichtung - jeweils in Bezug auf eine Querteileinrichtung - auf der gleichen Seite hiervon angeordnet sind, nämlich - in der Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - stromaufwärts von einer solchen Querteileinrichtung. Im Betrieb der Flämmeinrichtung wird automatisch Zunder von der Oberfläche des Stahlprodukts entfernt und somit dessen Oberfläche gereinigt. Für die sich anschließende Entzunderungseinrichtung bleibt nun nur noch die Aufgabe, die Oberfläche des Stahlprodukts abzuspülen. Dies macht es möglich, dass die Entzunderungseinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik mit weniger Druck betrieben werden kann, wodurch sich die Strangoberfläche weniger stark abkühlt und damit für das Stahlprodukt eine höhere Ofeneinlauftemperatur erreicht werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht für den Fall, dass für das Stahlprodukt nicht die gewünschte Oberflächenqualität erreicht werden kann (beispielsweise bedingt durch zeitlich ungünstige Gießbedingungen), darin, dass dann dieses Strangstück in der nachfolgenden Querteileinrichtung ausgeschnitten und als niedrigere Qualität weiterverarbeitet oder direkt geschreddert werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann für die erfindungsgemäße Vorrichtung ein gemeinsamer Auffangbehälter vorgesehen sein, der unterhalb der Flämmeinrichtung, der Entzunderungseinrichtung und der Querteileinrichtung positioniert ist. Ein solcher gemeinsamer Auffangbehälter führt zu dem Vorteil, dass Flämmpartikel und Entzunderungspartikel, die von einer Oberfläche des Stahlprodukts abgetragen werden, sowie Strangstücke, die von der Querteileinrichtung aus einem hergestellten Stahlprodukt herausgeschnitten werden, dann in diesem gemeinsamen Behälter, in Entsprechung seiner Bezeichnung, zusammen darin aufgefangen werden können, was zu einer Einsparung von Bauteilen und somit von Kosten führt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zumindest eine Oberflächeninspektionseinrichtung vorgesehen sein, die - in der Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - stromaufwärts von der Querteileinrichtung angeordnet ist. Mittels dieser Oberflächeninspektionseinrichtung kann mindestens ein Teil mindestens einer Oberfläche des Stahlprodukts hinsichtlich von dessen Oberflächenqualität überprüft werden. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn eine solche Oberflächeninspektionseinrichtung und die Online-Auswertung von deren Daten neben der Fehlererkennung in Bezug auf das Stahlprodukt auch zur Steuerung der Flämmeinrichtung dient.
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Die vorstehend genannte Oberflächeninspektionseinrichtung kann - in der Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - stromaufwärts von der Flämmeinrichtung angeordnet sein. In dieser Weise ist es wie soeben erläutert möglich, dass die Flämmeinrichtung in Abhängigkeit der Daten, die von dieser Oberflächeninspektionseinrichtung in Bezug auf die Oberflächenqualität des Stahlprodukts erzeugt worden sind, angesteuert wird, vorzugsweise nach Art einer Regelung.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine weitere Oberflächeninspektionseinrichtung vorgesehen sein, nämlich zwischen der Entzunderungseinrichtung und der Querteileinrichtung.
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Mittels der vorstehend genannten weiteren Oberflächeninspektionseinrichtung ist es möglich, dass die nach der Flämmung erhaltene und durch die Entzunderungseinrichtung gereinigte (Strang-)Oberfläche des Stahlprodukts inspiziert wird, wobei bei einer abgewerteten Oberfläche des Stahlprodukts, d.h. bei einer ungenügenden Oberflächenqualität, die Querteileinrichtung entsprechend angesteuert wird, um dieses Strangstück des Stahlprodukts ab- bzw. herauszuschneiden.
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Anders ausgedrückt, ist es mittels dieser weiteren Oberflächeninspektionseinrichtung möglich, die Strangqualität vor der Querteileinrichtung (z.B. in Form einer Schere) zu erfassen. Mittels einer hinterlegten Software kann anhand der von dieser Oberflächeninspektionseinrichtung erzeugten Daten in Bezug auf die Oberflächenqualität für das Stahlprodukt eine Klasseneinteilung erfolgen. Diese Einteilung kann zur Abwertung einer Bramme oder zum Ausschneiden und Vernichten eines Strangabschnittes durch die Querteileinrichtung führen. Die aus der Messung erhaltene Qualitätsstufe kann zweckmäßigerweise an eine Automatisierung von nachfolgenden Verarbeitungsschritten (z.B. Walzwerk, Kühlung, Haspel) gesendet werden.
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Die Oberflächeninspektionseinrichtung kann in Form einer optischen Kamera oder als Radar- oder Lasermessgerät ausgebildet sein.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Querteileinrichtung zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der Oberflächenqualität des Stahlprodukts, die mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung bestimmt worden ist, aktuiert werden. Damit ist es in zuverlässiger Weise möglich, ein Strangstück des Stahlprodukts, dessen Oberflächenqualität keinen gewünschten Wert annimmt, direkt mittels der Querteileinrichtung herauszutrennen und beispielsweise in den Auffangbehälter unterhalb der Querteileinrichtung abzufördern.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehen sein, dass Fehlstellen des Stahlprodukts durch zumindest ein Berechnungsmodell bestimmt werden und die berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen des Stahlprodukts an eine Prozessoreinheit gesendet werden, weiterhin, dass die Flämmeinrichtung signaltechnisch mit der Prozessoreinheit verbunden ist, und weiterhin, dass die Flämmeinrichtung in Abhängigkeit der von dem Berechnungsmodell berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen des Stahlprodukts gesteuert, vorzugsweise geregelt aktuiert wird, so dass mittels der Einwirkung der Flamme der Flämmeinrichtung die Fehlstellen des Stahlprodukts physikalisch beseitigt oder zumindest vermindert werden.
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Bei einem Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand zur Beseitigung von Fehlstellen, insbesondere in Form von Oberflächenfehlern, wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, der eine eigenständige Bedeutung zukommt, eine Flamme einer Flämmeinrichtung auf zumindest eine Oberfläche des Stahlprodukts ausgerichtet, wobei Fehlstellen des Stahlprodukts durch zumindest ein Berechnungsmodell bestimmt werden und die berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen des Stahlprodukts an eine Prozessoreinheit gesendet werden, wobei die Flämmeinrichtung signaltechnisch mit der Prozessoreinheit verbunden ist, und wobei die Flämmeinrichtung in Abhängigkeit der von dem Berechnungsmodell berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen des Stahlprodukts gesteuert, vorzugsweise geregelt aktuiert wird, so dass mittels der Einwirkung der Flamme der Flämmeinrichtung die Fehlstellen des Stahlprodukts physikalisch beseitigt oder zumindest vermindert werden.
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Bei dem zuletzt genannten erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenbearbeitung des Stahlprodukts neben der Flämmeinrichtung zusätzlich durch eine Entzunderungseinrichtung erfolgt, wobei die Flämmeinrichtung und die Entzunderungseinrichtung - in einer Förderrichtung des Stahlprodukts gesehen - jeweils stromaufwärts von einer Querteileinrichtung angeordnet sind.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht das Berechnungsmodell auf einer Online-Auswertung von Daten der Gießkokille. In dieser Weise können zu einem vorteilhaft frühen Zeitpunkt bereits mögliche Fehlstellen des Stahlprodukts bestimmt bzw. prognostiziert werden, was für eine anschließende Ansteuerung der Flämmeinrichtung in Abhängigkeit der von den Berechnungsmodellen berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen des Stahlprodukts von Vorteil ist bzw. ausgenutzt werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, dass das Berechnungsmodell auf einer Online-Auswertung von Daten entlang einer stützenden Strangführung beruht. Hierbei ist es zweckmäßig, dass auf Grundlage der vorhandenen Prozessbedingungen des Gießvorgangs die Temperaturverteilung des Stranges berechnet und über den Duktilitätsverlauf des Werkstoffes die Qualität der Oberfläche als Funktion der Strangbreite bewertet wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Berechnungsmodell signaltechnisch mit einer Datenbank verbunden ist, wobei in der Datenbank Prozessdaten für verschiedene Werkstofftypen, aus denen das Stahlprodukt hergestellt wird, gespeichert sind. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Flamme der Flämmeinrichtung gezielt auf mindestens einen Abschnitt an zumindest einer Oberfläche des Stahlprodukts einwirkt, nämlich in Abhängigkeit der Lokalität bzw. Position der berechneten Fehlstellen, die in dem Stahlprodukt und/oder an zumindest einer Oberfläche davon vorliegen, und/oder auf Grundlage der in der Datenbank gespeicherten Prozessdaten für einen bestimmten Werkstoff, aus dem das Stahlprodukt hergestellt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Querteileinrichtung - in einer Förderrichtung des gegossenen Stahlprodukts gesehen - stromabwärts von der Flämmeinrichtung angeordnet sein.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zumindest eine Oberflächeninspektionseinrichtung vorgesehen sein, mittels der mindestens ein Teil mindestens einer Oberfläche des Stahlprodukts auf Oberflächenfehler oder -verunreinigungen hin untersucht wird, wobei die Querteileinrichtung in Abhängigkeit der Messergebnisse der Oberflächeninspektionseinrichtung aktuiert wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass Strangstücke des Stahlprodukts, deren Oberflächenqualität nicht die gewünschte Werte erreicht, bereits zu einem frühen Zeitpunkt ausgeschleust werden und entweder als niedrigere Qualität weiterverarbeitet oder direkt geschreddert werden.
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Wie an anderer Stelle zuvor bereits erläutert, kann die Oberflächeninspektionseinrichtung - in einer Förderrichtung des gegossenen Stahlprodukts gesehen - stromaufwärts von der Flämmeinrichtung angeordnet sein. Dies gilt auch für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Oberflächeninspektionseinrichtung - in einer Förderrichtung des gegossenen Stahlprodukts gesehen - stromaufwärts von der Querteileinrichtung angeordnet sein. In Bezug auf die hierdurch resultierenden Vorteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Erläuterungen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
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Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile werden durch folgende Merkmale gebildet:
- - Mittels der Flämmeinrichtung können wahlweise nur die Strangkanten oder die gesamte Strangbreite des Stahlprodukts abgeflämmt werden. Die Breite der abzuflämmenden Kanten kann ebenfalls verändert werden. Alternativ hierzu kommt die Flämmeinrichtung nicht zum Einsatz. Diese Varianten erfolgen je nach Ergebnis der Oberflächeninspektionseinrichtung und der hiermit erzeugten Daten bezüglich der Oberflächenqualität des Stahlprodukts.
- - Zur Steuerung bzw. Ansteuerung der Flämmeinrichtung können folgende Aspekte bzw. Parameter zugrunde gelegt bzw. benutzt werden:
- ◯ Erfahrungswerte;
- ◯ Daten der Oberflächeninspektionseinrichtung;
- ◯ „HD-Mould“ (Erläuterung hierzu s.u.);
- ◯ Berechnungsmodell (Erläuterung hierzu s.u.); und/oder
- ◯ Prozessdaten.
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Zu den vorstehend genannten Aspekten bzw. Parametern folgende Erläuterungen:
- Erfahrungswerte:
- Falls sich herausstellt, dass bei bestimmten Werkstoffen oder Prozessbedingungen immer die Kante oder die gesamte Strangoberfläche eines Stahlprodukts geflämmt werden müssen, kann dies in einer Datenbank für jeden Werkstoff hinterlegt werden. Die Intensität der Flämmung (= Flämmtiefe) kann ebenfalls abgespeichert werden.
- Oberflächenmessung:
- Bei Werkstoffen, die nur gelegentlich geflämmt werden müssen, kann die Oberflächenmessung des Stahlprodukts benutzt werden. In einer Automation ist eine Software vorhanden, die die Messung auswertet und die Flämmung (bzw. die Flämmeinrichtung) automatisch steuert.
- „HD-Mould“:
- Falls bei der Online-Auswertung von Kokillendaten erkannt wird, dass die Strangoberfläche des Stahlprodukts nicht die gewünschte Qualität haben wird und sich z.B. Längsrisse ausbilden werden, können diese Daten direkt zur Steuerung der Flämmeinrichtung genutzt werden. Bei der Bezeichnung „HD-Mould“ handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung um ein Berechnungsprogramm insbesondere für die Kokille einer Stranggießanlage.
- Berechnungsmodell:
- In einem Online-Berechnungsmodell wird für die vorhandenen Prozessbedingungen die Temperaturverteilung des Stranges berechnet und über den Duktilitätsverlauf des Werkstoffes die Qualität der Oberfläche als Funktion der Strangbreite bewertet. Dies Werte werden zur Automation gesendet und so zur Steuerung der Flämmeinrichtung benutzt. Auf Basis der zu erwartenden Gießbedingungen kann das Stranggießprozessmodell die Einlauftemperatur der Brammen in den Ofen vorzeitig berechnen und dem Ofenrechner mitteilen, also schon bevor der Strang die Gießmaschine verlässt.
- Prozesswerte:
- Die Prozesswerte werden ebenfalls direkt an die Automatisation einer Stranggießanlage gesendet. Falls z.B. das Durchbruchfrüherkennungstool eine starke Geschwindigkeitsminderung bewirkt, kann für diesen Strangabschnitt die Flämmeinrichtung eingeschaltet oder, falls die erwartete Oberflächenqualität zu schlecht sein sollte, dieser Strangabschnitt in der nachfolgenden Querteileinrichtung (her-)ausgeschnitten werden.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Stranggießanlage, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand aufweist,
- 2 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Stranggießanlage, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform aufweist,
- 3 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht der Stranggießanlage von 2, ergänzt um Erläuterungen für eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bevorzugte Ausführungsformen für eine Vorrichtung 10 und ein entsprechendes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und erläutert, welche(s) zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts 1 im warmen Zustand vorgesehen ist, um damit Fehlstellen des Stahlprodukts 1, insbesondere in Form von Oberflächenfehlern, geeignet zu beseitigen. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab dargestellt ist.
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1 zeigt prinzipiell vereinfacht eine Seitenansicht einer Stranggießanlage 2, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts 1 im warmen Zustand ausgestattet ist.
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An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass für die nachfolgende Beschreibung die Begriffe Gießstrang und Metallstrang wahlweise als Synonym verwendet werden.
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Die Stranggießanlage 2 nach 1 umfasst eine Kokille 3, die eine untere Öffnung und hierdurch einen vertikalen Ausgang nach unten aufweist. In die Kokille 3 wird bis zu einem Gießspiegel bzw. Badspiegelflüssiges Metall eingefüllt, z.B. Stahl oder eine Stahllegierung.
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Die Stranggießanlage 2 umfasst im Bereich einer Sekundärkühlung eine stützende Strangführung 4, die sich an die untere Öffnung der Kokille anschließt. Somit ist die stützende Strangführung 4 der Kokille 3 unmittelbar nachgelagert bzw. stromabwärts hiervon angeordnet. Im Betrieb der Stranggießanlage 2 und bei Durchführung eines entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens tritt ein Stahlprodukt in Form eines Gieß- bzw. Metallstrangs 1 nach unten aus der unteren Öffnung der Kokille 3 aus und wird anschließend entlang der stützenden Strangführung 4 in einer Förderrichtung bewegt bzw. transportiert. Diese Förderrichtung ist in der Zeichnung durch einen entsprechenden Pfeil kenntlich gemacht und jeweils mit „F“ bezeichnet.
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Die Sekundärkühlung der Stranggießanlage 2 umfasst entlang der stützenden Strangführung 4 (nicht näher bezeichnete) einzelne Kühlsegmente, durch die das Aufbringen eines Kühlmediums, insbesondere in Form von Wasser z.B. durch Spritzdüsen, auf beide Seiten des Metallstranges 1 gewährleistet ist, um den Metallstrang 1 gezielt zu kühlen. Diese Kühlsegmente werden jeweils über (nicht gezeigte) Leitungen mit Kühlflüssigkeit gespeist und sind jeweils mit Spritzdüsen ausgestattet. Entsprechend ist es möglich, durch die Spritzdüsen der einzelnen Kühlsegmente Kühlflüssigkeit auf die Oberflächen des Metallstranges 100 auszubringen, nämlich an dessen Oberseite und/oder Unterseite.
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Die einzelnen Kühlsegmente der stützenden Strangführung 4 können baugleich ausgeführt sein. Jedenfalls sind diese Kühlsegmente der stützenden Strangführung 4 sowohl in einem gekrümmten Abschnitt als auch in einem hiernach anschließenden horizontalen Abschnitt der stützenden Strangführung 4 vorgesehen.
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Die Stranggießanlage 2 ist des Weiteren mit einem Tunnelofen 5 und einem Walzwerk 6 ausgestattet, nämlich - in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen - in dieser Reihenfolge. Diesbezüglich ist hervorzuheben, dass - wiederum in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen - stromaufwärts von dem Tunnelofen 5 eine Querteileinrichtung 16 angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, mit der die Stranggießanlage 2 ausgestattet ist, umfasst bei der Ausführungsform von 1 im Einzelnen folgende Elemente:
- - eine Flämmeinrichtung 12,
- - eine Entzunderungseinrichtung 14,
- - eine Querteileinrichtung 16,
- - einen Auffangbehälter 18.
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Mittels der Flämmeinrichtung 12 kann eine Flamme auf mindestens einen Teil von zumindest einer Oberfläche des Stahlprodukts 1 bzw. des Gießstrangs 1 ausgerichtet werden.
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Mit der Entzunderungseinrichtung 14 kann zumindest eine Oberfläche des Stahlprodukts 1 entzundert werden, beispielsweise an dessen Oberseite und/oder an dessen Unterseite. Im Betrieb der Entzunderungseinrichtung 14 kommt zweckmäßigerweise Wasser zum Einsatz, das vorzugsweise unter (Hoch-)Druck auf die Oberfläche(n) des Stahlprodukts 1 ausgebracht wird.
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Die Querteileinrichtung 16 kann in Form einer Schere ausgebildet sein. Jedenfalls ist es mittels dieser Querteileinrichtung 16 möglich, dass damit das Stahlprodukt 1 quer zu seiner Förderrichtung F durchtrennt bzw. geschnitten wird, um damit bei Bedarf gezielt Strangstücke aus dem Stahlprodukt 1 herauszuschneiden.
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Der Auffangbehälter 18 ist derart dimensioniert und angeordnet, dass er sich unterhalb der Flämmeinrichtung 12, der Entzunderungseinrichtung 14 und der Querteileinrichtung 16 befindet. Damit ist es möglich, dass Flämmpartikel und Entzunderungspartikel, die von einer Oberfläche des Stahlprodukts 1 abgetragen werden, sowie Strangstücke, die mittels der Querteileinrichtung 16 aus dem Stahlprodukt 1 herausgeschnitten werden, gemeinsam in den darunter befindlichen Auffangbehälter 18 eingebracht werden.
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Die Darstellung von 1 verdeutlicht, dass die Flämmeinrichtung 12 und die Entzunderungseinrichtung 14 - in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen - jeweils stromaufwärts von der Querteileinrichtung 16 angeordnet sind. Hierbei befindet sich die Flämmeinrichtung 12 - wiederum in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen - stromaufwärts von der Entzunderungseinrichtung 14, wobei die Flämmeinrichtung 12 und die Entzunderungseinrichtung 14 relativ zueinander in räumlicher Nähe angeordnet sind. Beispielsweise beträgt ein Abstand der Flämmeinrichtung 12 von der Entzunderungseinrichtung 14, in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen, lediglich 10 Meter, vorzugsweise lediglich 3 Meter, vorzugsweise weniger als 2 Meter.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Prozessoreinheit 20, eine Datenbank 22, ein Berechnungsmodell B1 und ein Berechnungsmodell B2.
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Die Prozessoreinheit 20 ist über jeweilige Signalstrecken, die in der 1 jeweils durch punktierte Linien symbolisiert sind, signaltechnisch mit der Flämmeinrichtung 12, der Entzunderungseinrichtung 14, der Querteileinrichtung 16 und auch mit der Datenbank 22 verbunden. Diese Signalstrecken können kabelgebunden oder drahtlos, z.B. durch eine Funkstrecke oder dergleichen, ausgeführt sein. Entsprechend ist es damit möglich, dass die Flämmeinrichtung 12, die Entzunderungseinrichtung 14 und die Querteileinrichtung 16 jeweils von der Prozessoreinheit 20 angesteuert bzw. aktuiert werden.
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In gleicher Weise ist die Prozessoreinheit 20 über Signalstrecken mit den Berechnungsmodellen B1 und B2 jeweils signaltechnisch verbunden. Damit ist es möglich, dass Daten, die in bzw. von den Berechnungsmodellen B1, B2 berechnet werden, an die Prozessoreinheit 20 gesendet werden.
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Mit den Berechnungsmodellen B1, B2 können Fehlstellen des Stahlprodukts 1 bestimmt werden, wobei diese berechneten Daten in Bezug auf die Fehlstellen Stahlprodukts 1 dann an die Prozessoreinheit 20 gesendet werden.
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Das Berechnungsmodell B1 beruht auf einer Online- Auswertung von Daten der Kokille 3 der Stranggießanlage 2. Dies ist in der Darstellung von 1 durch einen entsprechenden gestrichelten Pfeil zwischen der Kokille 3 und dem Berechnungsmodell B1 symbolisiert.
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Das Berechnungsmodell B2 beruht auf einer Online-Auswertung von Daten entlang der stützenden Strangführung 4 der Stranggießanlage 2. Dies ist in der Darstellung von 1 durch einen entsprechenden gestrichelten Pfeil zwischen der stützenden Strangführung 4 und dem Berechnungsmodell B2 symbolisiert.
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In der Datenbank 22 können Prozessdaten für verschiedene Werkstofftypen gespeichert sein, aus denen das Stahlprodukt 1 hergestellt wird. Mittels der Anbindung an die Prozessoreinheit 20 sind die Datenbank 22 einerseits und die beiden Berechnungsmodelle B1, B2 andererseits ebenfalls signaltechnisch miteinander verbunden.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit der die Stranggießanlage 2 von 1 ausgestattet sein kann. Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zusätzlich zumindest eine Oberflächeninspektionseinrichtung 24, die -in der Förderrichtung F des Stahlprodukts 1 gesehen - stromaufwärts von der Flämmeinrichtung 12 angeordnet ist. Diese Oberflächeninspektionseinrichtung 24 ist über eine durch eine punktierte Linie symbolisierte Signalstrecke signaltechnisch mit der Prozessoreinheit 20 verbunden.
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Mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung 24, die in Form einer optischen Kamera oder als Radar- oder Lasermessgerät ausgebildet sein kann, wird mindestens ein Teil mindestens einer Oberfläche des Stahlprodukts 1, beispielsweise an dessen Oberseite und/oder an dessen Unterseite, auf Oberflächenfehler oder Oberflächenverunreinigungen hin untersucht.
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Wie an anderer Stelle bereits erläutert, kann die Signalstrecke zwischen der Oberflächeninspektionseinrichtung 24 und der Prozessoreinheit 20 kabelgebunden oder drahtlos, z.B. durch eine Funkstrecke oder dergleichen, ausgeführt sein. Hiermit ist es möglich, dass die von der Oberflächeninspektionseinrichtung 24 erzeugten Daten in Bezug auf die Oberflächenfehler bzw. -verunreinigungen des Stahlprodukts 1 dann an Prozessoreinheit 20 gesendet werden.
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Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß 2 kann eine weitere Oberflächeninspektionseinrichtung 24 vorgesehen sein, nämlich zwischen der Entzunderungseinrichtung 14 und der Querteileinrichtung 16. Diese weitere Oberflächeninspektionseinrichtung 24 ist in der 2 lediglich vereinfacht mit einem Pfeil symbolisiert. In gleicher Weise wie die andere Oberflächeninspektionseinrichtung 24, die stromaufwärts von der Flämmeinrichtung 12 angeordnet ist, ist diese weitere Oberflächeninspektionseinrichtung 24 mit der Prozessoreinheit signaltechnisch verbunden, wobei die zugehörige Signalstrecke zwecks einer vereinfachten Darstellung in der 2 nicht gezeigt ist.
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Alle übrigen Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform von 2 entsprechend der Ausführungsform von 1, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen zur 1 verwiesen werden darf.
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3 zeigt die Stranggießanlage von 2 in einer weiteren schematisch vereinfachten Seitenansicht, wobei hierin nun ergänzende Erläuterungen und Symbole eingetragen sind, die u.a. für das Verständnis zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oberflächenbehandlung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts im warmen Zustand zur Beseitigung von Fehlstellen hilfreich sind. Zu diesen Erläuterungen bzw. Symbolen im Einzelnen:
- - Die in der Datenbank 22 gespeicherten Daten, u.a. in Bezug die Prozessdaten für verschiedene Werkstoffe, aus denen ein Stahlprodukt 1 hergestellt wird, werden an die Prozessoreinheit 20 gesendet.
- - Die bei der Messung der Strangoberfläche von der Oberflächeninspektionseinrichtung 24, welche stromaufwärts von der Flämmeinrichtung 12 angeordnet ist, erzeugten Daten werden an die Prozessoreinheit 20 gesendet. Gleiches gilt für Oberflächeninspektionseinrichtung 24, welche zwischen der Entzunderungseinrichtung 14 und der Querteileinrichtung 16 angeordnet ist.
- - Die Querteileinrichtung 16, bei der Darstellung in 3 vereinfacht als „Schere“ bezeichnet, wird mittels der Prozessoreinheit 20 angesteuert.
- - Mittels der Prozessoreinheit 20 werden die Brammenlänge für das Stahlprodukt 1, die zugehörige Temperaturverteilung und die sich ergebende Oberflächenqualität bestimmt, vorzugsweise unter Berücksichtigung der Messwerte der Oberflächeninspektionseinrichtung(en) 24. Diese Daten können dann von der Prozessoreinheit 20 an eine Automatisierung für das Walzwerk 6 der Stranggießanlage 2 gesendet werden, um damit die einzelnen Walzgerüste des Walzwerks 6 anzusteuern.
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Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
- Das Stahlprodukt 1 wird nach dem Verlassen der stützenden Strangführung 4 der Stranggießanlage 2, jedoch noch vor Erreichen der genannten Querteileinrichtung 16, auf seiner Oberfläche bzw. seinen Oberflächen, an seiner Oberseite und/oder Unterseite, mittels der Flämmeinrichtung 12 und der Entzunderungseinrichtung 14 bearbeitet. Wie oben an anderer Stelle bereits erläutert, kann die Flämmeinrichtung 12 und/oder die Entzunderungseinrichtung 14 mittels der Prozessoreinheit 20 angesteuert werden.
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Falls unter Einsatz der Oberflächeninspektionseinrichtung(en) 24 festgestellt werden sollte, dass die Oberflächenqualität des Stahlprodukts 1 nicht ausreichend sein sollte bzw. keinen gewünschten Wert annimmt, kann die Querteileinrichtung 16 mittels der Prozessoreinheit 20 geeignet angesteuert werden, um ein Strangstück des Stahlprodukts 1 mit einer solchen ungenügenden Oberflächenqualität herauszuschneiden.
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Der Einsatz der Flämmeinrichtung 12 kann in Abhängigkeit der Ergebnisse der Berechnungen erfolgen, die in Bezug auf mögliche Fehler innerhalb des Stahlprodukts 1 bzw. des Strangmaterials 1 angestellt worden sind. Bei den hierbei eingesetzten Berechnungsmodellen kann es sich um die vorstehend genannte „HD-Mould“ (= Berechnungsprogramm für die Kokille 3) und/oder ein Berechnungsprogramm für die stützende Strangführung 4 der Stranggießanlage 2 handeln. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, dass die Flämmeinrichtung 12 in Abhängigkeit der Daten bzw. Messergebnisse der Oberflächeninfektionseinrichtung(en) 24 angesteuert wird. Mutatis mutandis gilt dies auch für die Ansteuerung der Entzunderungseinrichtung 14.
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Das Stahlprodukt 1 kann, nachdem es an zumindest einer Oberfläche davon mittels der Flämmeinrichtung 12 und/oder der Entzunderungseinrichtung 14 bearbeitet worden ist, von der Querteileinrichtung 16 quer zu seiner Förderrichtung F durchtrennt wird. Dies ist auch für den Fall möglich, dass die Oberflächenqualität des Stahlprodukts 1 hinreichende bzw. zufriedenstellende Werte annimmt, so dass damit vereinzelte Strangstücke des Stahlprodukts 1 im nachfolgenden Tunnelofen 5 und dem Walzwerk 6 der Stranggießanlage 2 bearbeitet werden können.
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Ein Aspekt für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung eines metallischen Produkts kann darin liegen, dass in Abhängigkeit von erkannten bzw. berechneten Fehlern bzw. Fehlstellen, die in dem Stahlprodukt bzw. dem stranggegossenen Bandmaterial vorliegen, dann ein anschließendes Schneiden und Walzen des Bandmaterials in modifizierter Weise erfolgen kann. Beispielsweise wird ein Abschnitt des Bandmaterials, in dem bzw. für den solche Fehler bestimmt und/oder berechnet worden sind, dann gezielt mittels der Querteileinrichtung 16 geschnitten und anschließend einem modifizierten Walzen (zB. mit einer größeren Stichabnahme) unterzogen, um Ausschuss bzw. „Scrap“ zu vermeiden und zumindest noch eine „B- Qualität“ erzeugen zu können.
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In Bezug auf die Fehler bzw. die Fehlstellen des Stahlprodukts 1, die mittels der vorliegenden Erfindung erkannt und behoben werden können, wird an dieser Stelle gesondert darauf hingewiesen, dass diese sich nicht direkt an der Oberfläche des Stahlprodukts 1 befinden können, sondern stattdessen unterhalb der Oberfläche liegen. Für diesen Fall ist eine rein optische Erkennung dieser Fehlstellen nicht möglich. Entsprechend ist es hierzu vorteilhaft, wenn die Oberflächeninspektionseinrichtung 24 in Form eines Radar- oder Lasermessgeräts ausgeführt ist, das Fehlstellen auch „in der Tiefe“ des Stahlprodukts 1 detektieren kann.
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Unter Verwendung der Berechnungsergebnisse, die mit dem Berechnungsmodell B1 und/oder dem Berechnungsmodell B2 erzeugt werden und mit denen eine Risswahrscheinlichkeit für das Stahlprodukt 1 vorhergesagt werden kann, ist eine Ansteuerung beispielsweise der Flämmeinrichtung 12 möglich. In dieser Weise ist es möglich, neben optisch erkannten Fehlern auch berechnete Fehler des Stahlprodukts 1 physikalisch zu beheben, nämlich durch Abflämmen der Oberfläche(n) des Stahlprodukts 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stahlprodukt
- 2
- Stranggießanlage
- 3
- Kokille (der Stranggießanlage 2)
- 4
- stützende Strangführung (der Stranggießanlage 2)
- 5
- Tunnelofen
- 6
- Walzwerk
- 10
- Vorrichtung (zur Oberflächenbearbeitung eines kontinuierlich gegossenen Stahlprodukts)
- 12
- Flämmeinrichtung
- 14
- Entzunderungseinrichtung
- 16
- Querteileinrichtung (insbesondere in Form einer Schere)
- 18
- Auffangbehälter
- 20
- Prozessoreinheit
- 22
- Datenbank
- 24
- Oberflächeninspektionseinrichtung(en)
- B1
- Berechnungsmodell
- B2
- Berechnungsmodell
- F
- Förderrichtung (des Stahlprodukts)