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EP2624971B1 - Verfahren zum herstellen eines metallbandes durch giesswalzen - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines metallbandes durch giesswalzen Download PDF

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Publication number
EP2624971B1
EP2624971B1 EP11763652.2A EP11763652A EP2624971B1 EP 2624971 B1 EP2624971 B1 EP 2624971B1 EP 11763652 A EP11763652 A EP 11763652A EP 2624971 B1 EP2624971 B1 EP 2624971B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slab
rolling
furnace
thickness
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11763652.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2624971A2 (de
Inventor
Erich Hovestädt
Jürgen Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP2624971A2 publication Critical patent/EP2624971A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2624971B1 publication Critical patent/EP2624971B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal strip by casting rolls, in which first in a casting machine a slab of nominal slab thickness is poured by discharging metal at a nominal casting speed from a mold, wherein the slab in the region of a strand guide by a number of roles of a Wherein the slab is subsequently tempered in a furnace of defined length, the slab being rolled behind the furnace in a rolling train and, in particular, the slab behind the casting machine and in front of the furnace in a roughing mill reducing thickness to a nominal reshaped slab thickness or thickness Substrate thickness is subjected.
  • the slabs or pre-strips are separated into individual slabs or individual pre-slats so that coils of the desired size are produced after hot-rolling.
  • Thin slab plants mainly work as a slab process.
  • the slab process it is characteristic that the conservation of energy and the required heating of the slab, for example in a roller hearth furnace, which is longer than the maximum slab length. This allows you to separate all slabs so that in a certain period of time, the individual slab is completely in the oven, ie neither in G confusen Siemens is still engaged in the rolling range of the finishing train.
  • Typical thicknesses of the slabs are between 40 mm and 100 mm.
  • the so-called ISP process works with smaller intermediate strip thicknesses, which are typically in the range between 10 and 20 mm.
  • the individual intermediate belts are always engaged either in the casting area or in the rolling area of the finishing train.
  • the intermediate buffering of the pre-bands is carried out by means of two heated coiling ovens, which conserves the temperature of the pre-bands after reheating.
  • the disadvantage is the following: It is difficult to comply with the final rolling temperature, since the rolling speed in the finishing train is directly coupled to the mass flow from the casting machine. This can only be achieved by a consistently high casting performance and by reheating the intermediate belt to very high temperatures after roughing. Furthermore, the required final rolling temperatures can not be achieved for all steel grades, so that certain grades can not be produced in continuous operation. Then it is disadvantageous that in a required roll change, the sequence must be completely stopped. In case of faults, for example, in the casting operation, the endless operation is interrupted, it must then be switched to batch mode. If the ESP process switches to batch mode, then due to the small distances between the caster and the finishing mill only so-called "mini-coils" produced.
  • a method for producing a metal strip by casting rollers in which first a thin slab is cast in a casting machine. This is then rolled in a rolling mill using the primary heat of the casting process.
  • a first mode of operation can be carried out by direct coupling of the casting machine with the at least one rolling train, a continuous production of the metal strip (endless rolling);
  • a discontinuous production of the metal strip can take place by decoupling the casting machine from the at least one rolling train (batch operation).
  • the removed slabs or pre-bands can be brought to a desired temperature or kept at a desired temperature before being transported back into the main transport line.
  • an additional slab storage area - accessible by ferry - is thus created next to the main transport line.
  • the invention has the object of providing a method of the type mentioned in such a way, with which it is possible, without great effort on the one hand, a sufficient buffer memory in the event of roll interruptions, z. B. due to a roll change, on the other hand to ensure the smallest possible furnace length to work optimally in continuous operation can.
  • a combined continuous / batch process is to be provided which overcomes the above disadvantages of the ESP process with cost effective means.
  • additional storage ovens adjacent to the transport line or oven extensions should be avoided.
  • the slab may be cut (separated) on a pair of shears located in front of the furnace.
  • the inlet velocity of the slab into the furnace is preferably reduced by at least a factor of 2 compared to the nominal value.
  • the thickness reduction of the slab in the area of the strand guide is preferably reduced by up to 40 mm.
  • the temporary reduction, in particular the temporary interruption, the supply of rolling stock in the rolling train can be made while in the rolling mill a roll change is made or there is a different production delay in the rolling mill.
  • the slab After making the temporary reduction in the supply of rolling stock in the rolling mill, the slab can be processed in batch batch operation. This is due to the process for the first slab after a roll interruption.
  • the slab can, as long as a temporary reduction of the supply of rolling stock in the rolling train is not carried out, be processed in the continuous rolling process.
  • the method is applicable to a rolling mill, which is operated in continuous mode or in batch mode.
  • the slab may also be subjected to heating by means of induction heating in front of or behind the furnace.
  • the casting rolling plant used to carry out the method which comprises a casting machine, an oven and a rolling mill connected downstream of the furnace, wherein the furnace has a number of heating elements in order to temper a cast slab, can be characterized in that the furnace has a total length between 30 and 120 m, wherein the heating elements of the furnace, in particular inductive heating elements, are arranged out of the transport line and wherein insulation elements are provided, which can be retracted as needed in the region of the furnace instead of the heating elements.
  • the furnace is preferably designed as a roller hearth furnace or as roller-skated encapsulation, wherein it preferably has insulated roller conveyor rollers.
  • heating elements for heating the slab may be arranged, in particular inductive heating elements.
  • a roughing mill or multiple roughing mills can be arranged.
  • the proposed method allows maximizing the slab buffer mass or buffer time in an oven (preferably in a roller hearth furnace or a walking beam oven) by increasing the casting thickness as compared to the (nominal) production thickness. Furthermore, alternatively or additionally, a lowering of the casting speed can be provided in comparison with the (nominal) production speed.
  • the method further provides, alternatively or in addition, that a reduction in the decrease in an in-line roughing stand or behind the caster and before the furnace in comparison with the (nominal) decrease takes place during regular production.
  • the method may provide for maximizing the oven bake time (in a hot strip and continuous hot rolling mill) where the feed rate of the slabs into the oven in the buffer phase is at least a factor of 2 over the nominal (normal) feed rate in the case of normal production is reduced.
  • the casting thickness can be adjusted by LCR (liquid core reduction) of preferably 0 to 40 mm in order to influence the slab segment length in the furnace, preferably with the same ring weight.
  • the finished strip is changed to a desired practical finished strip thickness.
  • the method provides buffering time for a roll change or to bridge other production delays.
  • the casting mill can allow the combined batch and continuous rolling of hot strip.
  • the oven - preferably designed as a roller hearth furnace - is preferably between 30 and 120 m long.
  • the use of an in-line roughing stand is preferred, but not mandatory.
  • the use of the change in thickness in the caster and in-line scaffolding for the purpose of increasing the buffer time or shortening the kiln length can be provided in a single-strand caster, but also in a multi-strand caster.
  • space can be provided for a ferry, as well as an additional logistically required furnace length for handling in the case of a 2-strand operation.
  • the roller hearth furnace can be designed as a temperature holding furnace or alternatively serve for heating the slabs or intermediate bands. In addition, it is possible, before and / or behind the roller hearth furnace or inductively heat the slab or the pre-band to bring the slab to a temperature between 1050 ° C and 1400 ° C before the scale scrubber of the finishing train.
  • roller table cover (roller table encapsulation) can also be used partially or instead of a roller hearth furnace.
  • An induction heater which is preferably arranged behind it, brings the pre-strip or the slab in front of the rolling train to the desired inlet temperature.
  • the induction heaters can be displaced laterally or upwards out of the line in order to be able to heat at a thin strip and to be able to drive out the induction heaters with a thick strip, in order to replace them with insulation elements (insulating elements, roller shutter encapsulation).
  • At least one inductive heating can also be provided between the stands of the finishing train.
  • a buffer time can be created or a rolling interruption can be realized in the rolling train (for example for changing a roller in the finishing train), without a casting demolition must take place in the casting machine.
  • FIGS. 1 to 3 in each case a casting rolling plant can be seen, in which a metal strip 1 is produced.
  • the cast strand is deflected by means of a strand guide 5 from the vertical to the horizontal.
  • rollers which are arranged in the strand guide 5 and exert a normal force on both sides of the slab surface.
  • the slab 3 leaves the casting machine 2 with the nominal thickness d 0 and speed v 0 in the belt conveying direction F.
  • the nominal values for the casting speed v 0 and the slab thickness d 0 are those values which are present in the scheduled production of the metal strip 1.
  • an in-line roughing stand 8 (rough rolling mill) is directly arranged, with which the slab 3 is further reduced in thickness.
  • a pair of scissors 9 Behind the pair of scissors 9, there follows an oven 6, which is designed, for example, as a roller hearth oven.
  • an oven 6 which is designed, for example, as a roller hearth oven.
  • the furnace 6 is also optionally the arrangement of a roller table cover or encapsulation preferably with insulated roller table rollers conceivable.
  • the cast rolling mill still has various other elements, which are shown in the three embodiments.
  • an induction heater 10 located behind the oven 6, an induction heater 10.
  • This induction heater can optionally be arranged laterally displaceable orWhenhebbar from the working position.
  • the tape can be heated by the induction heater; then be provided with thicker slabs that the induction heater is moved out of the working position and replaced by insulating elements to reduce the heat radiation from the slab.
  • the exemplary six rolling mills of the finishing train 7 are designated F1 to F6.
  • further induction heaters 11 may be provided between the rolling stands.
  • Behind the finishing train 7 are a cooling section 12 and reels 13. Further scissors 14 and 15 are provided.
  • Fig. 2 be a heat insulation hood in the field of cold strand disposal 16 behind the roughing mill 8 and the scissors 9 mentioned. It can be equipped with a swiveling thermal insulation hood and insulated furnace rollers be. When casting the tape is observable here (pivoting the employment of the framework).
  • An induction heater 10 is provided here in front of the roller hearth furnace 6.
  • the intermediate thickness or the inlet thickness in the roller hearth furnace 6 can be flexibly adjusted.
  • the slab 3 deformed on the roughing stand 8 is scooped up on the scissors 9 and then the intermediate thickness is purposefully raised for the following slab segment or for the following segments, specifically via the nominal values (production values).
  • the oven 6 fills slower.
  • An additional reduction of the casting speed supports this effect.
  • the following table shows how the aspect ratio of the slab changes (example of a slab for a maximum ring weight of 18 kg / mm): Area Thickness [mm] Length of a slab segment [m] comment mold 110 21.5 Nominal (normal) production condition Outlet casting machine 80 29.6 after LCR Behind inline scaffolding 50 47.4 after thickness reduction Behind inline roughing stand (increased thickness reduction on LCR and roughing stand) 35 67.7 Special case with a short oven: The slab is partially outside the oven and fits between scissors 9 and finishing tipper scrubbers
  • the buffer time results from the Ofen Shellzeit given boundary conditions minus the rolling time in the finishing mill for the previously produced slab minus a reserve distance.
  • a final thickness that results in a high feed rate in the finishing train.
  • the finished strip thickness is also increased accordingly to a desired practical finished strip thickness.
  • the stator windows are to be dimensioned sufficiently, it is a large stroke of the thickness adjustment (long-stroke cylinder or additional mechanical employment in the front scaffolding or a wedge adjustment) provided further, the engine speed ranges are provided in the finishing mill accordingly.
  • the roller hearth furnace is designed for the mode of operation and the maximum and minimum thin slab thicknesses of, for example, 120 or 20 (25) mm, and corresponding roller spacings and diameters are used.
  • the furnace length between the roughing stand 8 and the finishing train 7 is short and is preferably between 30 m and 120 m, depending on the required boundary conditions.
  • the kiln length is shorter than with conventional CSP plants (where it is between 200 and 240 m).
  • the shorter oven advantageously reduces the energy losses.
  • the heating of the (transformed) slab 3 can take place with a roller hearth furnace or the roller hearth furnace is operated as a temperature holding furnace and assisted by inductive heating upstream and / or behind or inside the roller hearth furnace (see the three embodiments according to FIG Fig. 1 to 3 ).
  • Parts of the furnace or the entire furnace may alternatively be designed in the form of a roller table cover or encapsulation with insulated roller table rollers.
  • the above procedure applies to continuous and batch operation in a 1-line system.
  • the above procedure of batch operation is also performed on the second strand to reduce the roller hearth furnace length in total.
  • a flexible two-part ferry can be provided.
  • the half parallel ferry transports the thick slabs and the whole double ferry is intended for the normal thinner, longer slabs.
  • the ring weight of the slabs can be the same.
  • the slab 3 is understood to be the cast slab behind the casting machine 2 or else the deformed slab behind the rough rolling mill 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Bramme mit nominaler Brammendicke durch Ausbringen von Metall mit einer nominalen Gießgeschwindigkeit aus einer Kokille gegossen wird, wobei die Bramme im Bereich einer Strangführung durch eine Anzahl von Rollen einer Dickenreduktion unterzogen wird, wobei die Bramme anschließend in einem Ofen definierter Länge temperiert wird, wobei die Bramme hinter dem Ofen in einer Walzstraße gewalzt wird und wobei insbesondere die Bramme hinter der Gießmaschine und vor dem Ofen in einem Vorwalzwerk einer Dickenreduktion auf eine nominale umgeformte Brammendicke oder Vorbanddicke unterzogen wird.
  • Bei Gießwalzanlagen in Form von Dünnbrammenanlagen kann man zwischen Batch-Prozessen und Endlos-Prozessen unterscheiden.
  • Bei Batch-Prozessen werden nach dem Gießen bzw. dem Gieß-Walzen die Brammen bzw. Vorbänder so in Einzelbrammen bzw. Einzel-Vorbänder getrennt, dass nach dem Warmwalzen Coils der gewünschten Größe entstehen.
  • Dünnbrammenanlagen arbeiten überwiegend als Brammenprozess. Für den Brammenprozess ist es charakteristisch, dass die Konservierung der Energie und die erforderliche Aufheizung der Bramme beispielsweise in einem Rollenherdofen erfolgt, der länger als die maximale Brammenlänge ist. Damit kann man alle Brammen derart separieren, dass sich in einem bestimmten Zeitraum die einzelne Bramme komplett im Ofen befindet, d. h. weder im Gießmaschinenbereich noch im Walzbereich der Fertigstraße im Eingriff ist. Typische Dicken der Brammen liegen zwischen 40 mm und 100 mm.
  • Im Unterschied hierzu arbeitet der sog. ISP-Prozess mit kleineren Zwischenbanddicken, die typischerweise im Bereich zwischen 10 und 20 mm liegen. Die einzelnen Zwischenbänder sind dabei immer entweder im Gießbereich oder im Walzbereich der Fertigstraße im Eingriff. Die Zwischenpufferung der Vorbänder erfolgt mittels zweier beheizter Wickelöfen, die die Temperatur der Vorbänder nach dem Wiederaufheizen konserviert.
  • Weiter bekannt ist der sog. ESP-Prozess. Hierbei handelt es sich um einen Endlosprozess, der aus dem ISP-Prozess entstanden ist. Da der ESP-Prozess ohne thermischen Zwischenpuffer auskommen muss, müssen alle Abstände zwischen den einzelnen Einrichtungen der Anlage minimiert werden, um die ungeschützte Abstrahlung der Wärme der Zwischenbänder an die Umgebung zu vermeiden. Damit ergeben sich zwangläufig kleine Abstände zwischen den Einrichtungen. Die Vor- und Nachteile des ESP-Prozesses sind folgende:
  • Vorteilhaft ist, dass gleichbleibende Endlos-Walzbedingungen über mehrere Warmbänder aufrecht erhalten werden können, was insbesondere für dünne Warmbänder sehr günstig ist.
  • Nachteilig ist indes folgendes: Es ist schwierig, die Endwalztemperatur einzuhalten, da die Walzgeschwindigkeit in der Fertigstraße unmittelbar an den Massenfluss aus der Gießmaschine gekoppelt ist. Das gelingt nur durch eine gleich bleibende hohe Gießleistung und durch Wiedererwärmung des Zwischenbandes auf sehr hohe Temperaturen nach dem Vorwalzen. Weiterhin können nicht für alle Stahlgüten die erforderlichen Endwalztemperaturen erreicht werden, so dass gewissen Güten nicht im Endlosbetrieb hergestellt werden können. Dann ist es nachteilig, dass bei einem erforderlichen Walzenwechsel die Sequenz komplett beendet werden muss. Bei Störungen beispielsweise im Gießbetrieb wird der Endlosbetrieb unterbrochen, es muss dann auf Batch-Betrieb umgeschaltet werden. Wenn im ESP-Prozess auf Batch-Betrieb umgestellt wird, sind bedingt durch die kleinen Abstände zwischen der Gießanlage und der Fertigstraße nur sogenannte "Mini-Coils" herstellbar. Da dies keine marktgängigen Produkte sind, ist deren wirtschaftliche Nutzung begrenzt. Ihr spezifisches Coilgewicht liegt nur bei etwa 35% bis 40% der marktgängigen Coilgröße. Um eine gleich bleibend hohe Gießleistung aufrecht zu erhalten, wird ein Hochleistungsstahlwerk benötigt, das ebenfalls reproduzierbar auf hohem Niveau arbeiten kann bzw. muss. Störungen im Stahlwerk führen auch unmittelbar dazu, dass vom Endlosbetrieb auf den Batch-Betrieb umgeschaltet werden muss (zu niedrige Endwalztemperatur) mit der nachteiligen Folge, dass nur "Mini-Coils" hergestellt werden können.
  • In der DE 10 2008 020 412 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen beschrieben, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Dünnbramme gegossen wird. Diese wird anschließend in einer Walzstraße unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt. In einer ersten Betriebsart kann durch direkte Kopplung der Gießmaschine mit der mindestens einen Walzstraße eine kontinuierliche Herstellung des Metallbandes erfolgen (Endloswalzen); in einer zweiten Betriebsart kann durch Entkopplung der Gießmaschine von der mindestens einen Walzstraße eine diskontinuierliche Herstellung des Metallbandes erfolgen (Batch-Betrieb). Um die Flexibilität der Anlage zu erhöhen, ist vorgesehen, dass hinter der Gießmaschine gegossene Brammen oder Vorbänder aus der Haupttransportlinie beim Fahren der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes herausgenommen, gespeichert und später wieder in die Haupttransportlinie transportiert werden. Die herausgenommenen Brammen bzw. Vorbänder können dabei vor dem Zurücktransport in die Haupttransportlinie auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden. Um bei Störungen oder beim Walzenwechsel Gießunterbrechungen zu vermeiden, wird also ein zusätzlicher Brammenspeicherbereich - zugänglich per Fähre - neben der Haupttransportlinie geschaffen.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren wird in der DE 10 2008 003 222 A1 offenbart. Ähnliche Lösungen zeigen die WO 2004/004938 A1 und die EP 0 347 662 A2 .
  • Hiermit ist es zwar möglich, die genannte Problematik zu lösen, das heißt ein Verfahren zu betreiben, das die oben genannten Nachteile des ESP-Prozesses überwindet, allerdings ist der vorrichtungstechnische Aufwand hoch und die Gießwalzvorrichtung entsprechend kostenintensiv, d. h. die Zwischenspeicherung der Brammen ist nur mit hohem Aufwand zu erreichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, mit dem es möglich ist, ohne hohen Aufwand einerseits einen hinreichenden Pufferspeicher für den Fall von Walzunterbrechungen, z. B. infolge eines Walzenwechsels, zu schaffen, andererseits eine möglichst geringe Ofenlänge sicherzustellen, um im Endlosbetrieb optimal arbeiten zu können. Es soll also ein kombinierter Endlos-/Batch-Prozess bereit gestellt werden, der die obigen Nachteile des ESP-Prozesses mit kostengünstigen Mitteln überwindet. Es sollen insbesondere zusätzliche Speicheröfen neben der Transportlinie oder Ofenverlängerungen vermieden werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur temporären Minderung, insbesondere zur temporären Unterbrechung, der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße eine Verminderung der Dickenreduktion der Bramme in dem Vorwalzwerk erfolgt, wobei die Dickenreduktion der Bramme in dem Vorwalzwerk bis auf Null zurückgenommen wird oder mindestens zwei der Maßnahmen in Kombination durchgeführt werden:
    1. a) Erhöhen der Brammendicke hinter der Gießmaschine durch Verminderung der Dickenreduktion der Bramme im Bereich der Strangführung;
    2. b) Absenken der Gießgeschwindigkeit von der nominalen Gießgeschwindigkeit auf einen verminderten Wert;
    3. c) Verminderung der Dickenreduktion der Bramme in dem Vorwalzwerk.
  • Im Zusammenwirken mit der Vornahme der temporären Minderung der Zufuhr von Walzgut in den Ofen kann die Bramme an einer vor dem Ofen angeordneten Schere geschnitten (getrennt) werden.
  • Die Einlaufgeschwindigkeit der Bramme in den Ofen wird vorzugswiese gegenüber dem nominalen Wert um mindestens den Faktor 2 reduziert.
  • Die Dickenreduktion der Bramme im Bereich der Strangführung wird bevorzugt um bis zu 40 mm zurückgenommen.
  • Die temporären Minderung, insbesondere die temporären Unterbrechung, der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße kann vorgenommen werden, während in der Walzstraße ein Walzenwechsel vorgenommen wird oder in der Walzstraße eine andere Produktionsverzögerung besteht.
  • Nach der Vornahme der temporären Minderung der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße kann die Bramme im diskontinuierlichen Batch-Betrieb bearbeitet werden. Dies gilt verfahrensbedingt für die erste Bramme nach einer Walzunterbrechung.
  • Die Bramme kann, solange eine temporäre Minderung der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße nicht erfolgt, im Endloswalzen-Verfahren bearbeitet werden. Das Verfahren ist jedoch für eine Walzstraße anwendbar, die im Endlosmodus oder auch im Batchmodus betrieben wird.
  • Durch die obigen Maßnahmen a), b) bzw. c) kann eine solche Pufferzeit bzw. Walzunterbrechung in der Walzstraße geschaffen bzw. ermöglicht werden, dass kein Gießabbruch in der Gießmaschine erfolgen muss, wobei insbesondere ein kurzer Ofen zum Einsatz kommt.
  • Die Bramme kann weiterhin vor oder hinter dem Ofen einer Erwärmung mittels einer Induktionsheizung unterzogen werden.
  • Die zur Durchführung des Verfahrens zum Einsatz kommende Gießwalzanlage, die eine Gießmaschine, einen Ofen und eine dem Ofen nachgeschaltete Walzstraße umfasst, wobei der Ofen eine Anzahl Heizelemente aufweist, um eine gegossene Bramme zu temperieren, kann sich dadurch auszeichnen, dass der Ofen eine Gesamtlänge zwischen 30 und 120 m aufweist, wobei die Heizelemente des Ofens, insbesondere induktive Heizelemente, aus der Transportlinie herausfahrbar angeordnet sind und wobei Isolationselemente vorhanden sind, die bei Bedarf in den Bereich des Ofens statt der Heizelemente eingefahren werden können.
  • Der Ofen ist bevorzugt als Rollenherdofen oder als Rollgangskapselung ausgebildet, wobei er bevorzugt gedämmte Rollgangsrollen aufweist.
  • Vor dem Ofen und/oder hinter dem Ofen und/oder innerhalb des Ofens können Heizelemente zur Erwärmung der Bramme angeordnet sein, insbesondere induktive Heizelemente.
  • Hinter der Gießmaschine können ein Vorwalzwerk oder mehrere Vorwalzwerke angeordnet sein.
  • Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt also das Maximieren der Brammenpuffermasse bzw. Pufferzeit in einem Ofen (vorzugsweise in einem Rollenherdofen oder einem Hubbalkenofen) durch das Erhöhen der Gießdicke im Vergleich mit der (nominalen) Produktionsdicke. Weiterhin kann alternativ oder additiv ein Absenken der Gießgeschwindigkeit im Vergleich mit der (nominalen) Produktionsgeschwindigkeit vorgesehen werden.
  • Das Verfahren sieht weiterhin alternativ oder additiv vor, dass eine Verminderung der Abnahme in einem Inline-Vorgerüst bzw. -Vorgerüsten hinter der Gießanlage und vor dem Ofen im Vergleich mit der (nominalen) Abnahme bei regulärer Produktion erfolgt.
  • Das Verfahren kann das Maximieren der Pufferzeit im Ofen vorsehen (in einer Anlage für Batch- und Endloswalzungen von Warmband), bei dem die Einlaufgeschwindigkeit der Brammen bzw. Vorbänder in den Ofen in der Pufferphase um mindestens den Faktor 2 gegenüber der nominaler (normalen) Einlaufgeschwindigkeit im Falle der Normalproduktion verringert wird.
  • Die Veränderung der Dickenabnahme am Inline-Vorgerüst liegt zwischen ε = 0% bis 70%. Alternativ oder additiv kann ein Verstellen der Gießdicke durch LCR (Liquid Core Reduction) von bevorzugt 0 bis 40 mm erfolgen, um die Brammensegmentlänge im Ofen bei vorzugsweise gleichem Ringgewicht zu beeinflussen.
  • Analog zur Änderung der Ofeneintrittsdicke wird das Fertigband auf eine gewünschte praktikable Fertigbanddicke mit verändert.
  • Das Verfahren schafft Pufferzeit für einen Walzenwechsel oder zum Überbrücken sonstiger Produktionsverzögerungen.
  • Die Gießwalzanlage kann die kombinierte Batch- und Endloswalzung von Warmband erlauben. Der Ofen - bevorzugt als Rollenherdofen ausgebildet - ist vorzugsweise zwischen 30 und 120 m lang. Der Einsatz eines Inline-Vorgerüsts ist bevorzugt, aber nicht zwingend.
  • Der Einsatz der Dickenveränderung in der Gießmaschine und im Inline-Gerüst zwecks Pufferzeitsteigerung bzw. Ofenlängenverkürzung kann in einer 1-Strang-Gießwalzanlage, aber auch in einer Mehr-Strang-Gießwalzanlage vorgesehen werden.
  • Zusätzlich kann Platz für eine Fähre vorgesehen werden, sowie eine zusätzlich logistisch erforderliche Ofenlänge für das Handling im Falle eines 2-Strang-Betriebs.
  • Der Rollenherdofen kann als Temperaturhalteofen ausgeführt sein oder alternativ zur Aufheizung der Brammen bzw. Zwischenbänder dienen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, vor und/oder hinter dem Rollenherdofen oder innerhalb desselben induktiv die Bramme bzw. das Vorband aufzuheizen, um die Bramme auf eine Temperatur zwischen 1.050 °C und 1.400 °C vor dem Zunderwäscher der Fertigstraße zu bringen.
  • In Sonderfällen ist auch teilweise oder statt eines Rollenherdofens eine Rollgangsabdeckung (Rollgangskapselung) einsetzbar. Eine bevorzugt dahinter angeordnete Induktionsheizung bringt das Vorband bzw. die Bramme vor der Walzstraße auf die gewünschte Eintrittstemperatur.
  • Die Induktionsheizungen können seitlich oder nach oben aus der Linie verschiebbar oder heraushebbar sein, um bei dünnem Band heizen zu können und bei dickem Band die Induktionsheizungen herausfahren zu können, um sie durch Isolationselemente (Dämmelemente, Rollgangskapselung) zu ersetzen.
  • Mindestens eine induktive Heizung kann auch zwischen den Gerüsten der Fertigstraße vorgesehen werden.
  • Es kann also trotz des Einsatzes eines kurzen Ofens eine Pufferzeit geschaffen bzw. eine Walzunterbrechung in der Walzstraße realisiert werden (beispielsweise zum Wechseln einer Walze in der Fertigstraße), ohne dass ein Gießabbruch in der Gießmaschine erfolgen muss.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch die Seitenansicht einer Gießwalzanlage gemäß einer ersten Ausführungsform,
    Fig. 2
    in der Darstellung nach Fig. 1 eine Gießwalzanlage gemäß einer alternativen Ausführungsform und
    Fig. 3
    in der Darstellung nach Fig. 1 eine Gießwalzanlage gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform.
  • In den Figuren 1 bis 3 ist jeweils eine Gießwalzanlage zu sehen, in der ein Metallband 1 hergestellt wird.
  • Hierfür wird zunächst in einer an sich bekannten Gießmaschine 2 eine Bramme 3, vorzugsweise eine Dünnbramme mit der Dicke d, gegossen, indem schmelzflüssiges Metall aus einer Kokille 4 mit einer Gießgeschwindigkeit v vertikal nach unten austritt. Der gegossene Strang wird mittels einer Strangführung 5 von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt. Gleichzeitig erfolgt eine Reduzierung der Dicke der gegossenen Bramme 3. Hierfür dienen Rollen, die in der Strangführung 5 angeordnet sind und auf die Brammenoberfläche beidseitig eine normale Kraft ausüben. Die Bramme 3 verlässt die Gießmaschine 2 mit der nominalen Dicke d0 und Geschwindigkeit v0 in Bandförderrichtung F.
  • Unter den nominalen Werten für die Gießgeschwindigkeit v0 und der Brammendicke d0 sind diejenigen Werte zu verstehen, die bei der planmäßigen Produktion des Metallbandes 1 vorliegen.
  • Am Ende bzw. hinter der Gießmaschine 2 ist unmittelbar ein Inline-Vorgerüst 8 (Vorwalzwerk) angeordnet, mit dem die Bramme 3 weiter dickenreduziert wird. Unmittelbar hinter dem Vorgerüst 8 befindet sich eine Schere 9. Hinter der Schere 9 schließt sich ein Ofen 6 an, der beispielsweise als Rollenherdofen ausgebildet ist. An der Position des Ofens 6 ist auch optional die Anordnung einer Rollgangsabdeckung oder -kapselung bevorzugt mit gedämmten Rollgangsrollen denkbar.
  • Hinter dem Ofen schließt sich eine Fertigstraße 7 an, in der das Band auf eine gewünschte Enddicke gewalzt wird.
  • Die Gießwalzanlage weist noch diverse weitere Elemente auf, die in den drei Ausführungsbeispielen dargestellt sind.
  • In Fig. 1 befindet sich hinter dem Ofen 6 eine Induktionsheizung 10. Diese Induktionsheizung kann optional seitlich verschiebbar oder aus der Arbeitsposition heraushebbar angeordnet sein. Bei dünnen Bändern kann das Band mittels der Induktionsheizung beheizt werden; bei dickeren Brammen dann vorgesehen werden, dass die Induktionsheizung aus der Arbeitsposition herausgefahren wird und durch Dämmelemente ersetzt wird, um die Wärmeabstrahlung von der Bramme zu reduzieren.
  • Die beispielshaften sechs Walzgerüste der Fertigstraße 7 sind mit F1 bis F6 bezeichnet. Innerhalb der Fertigstraße 7 können zwischen den Walzgerüsten weitere Induktionsheizungen 11 vorgesehen sein. Hinter der Fertigstraße 7 befinden sich eine Kühlstrecke 12 und Haspeln 13. Ferner sind weitere Scheren 14 und 15 vorgesehen.
  • In Fig. 2 sei eine Wärmedämmhaube im Bereich der Kaltstrangentsorgung 16 hinter dem Vorwalzwerk 8 bzw. der Schere 9 erwähnt. Sie kann mit einer schwenkbaren Wärmedämmhaube und gedämmten Ofenrollen ausgestattet sein. Beim Anguss ist hier der Bandlauf beobachtbar (Schwenken der Anstellung des Gerüsts).
  • Eine Induktionsheizung 10 ist hier vor dem Rollenherdofen 6 vorgesehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist im Bereich des Ofens 6 keine Induktionsheizung vorgesehen, indes ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Ofen 6 etwas länger ausgeführt.
  • Bei den gezeigten Anlagenvarianten - bevorzugt mit einem Inline-Vorgerüst 8, alternativ aber auch mit mehreren dieser Vorgerüste - lassen sich die Zwischendicke bzw. die Einlaufdicke in den Rollenherdofen 6 (z. B. zwischen 20 und 120 mm Brammendicke) flexibel anpassen.
  • Um im Rollenherdofen 6 bei einer Walzunterbrechung und/oder im Falle eines Arbeitswalzenwechsels einen Zeitpuffer zu erzeugen, wird durch flexibles Verändern der Dickenabnahme der Bramme 3 am Inline-Vorgerüst 8 (Dickenabnahme ε = 0 bis 70%) und/oder durch Verstellen der Gießdicke durch LCR (Liquid Core Reduction) im Bereich der Strangführung 5 (zwischen 0 und 40 mm) die Brammenlänge im Ofen beeinflusst. Ein Anheben der Zwischendicke vergrößert die Ofenspeicherkapazität bzw. vermindert in vorteilhafter Weise die notwendige Ofenlänge.
  • Ist ein Walzenwechsel geplant, wird die am Vorgerüst 8 verformte Bramme 3 an der Schere 9 geschöpft und dann für das folgende Brammensegment bzw. für folgende Segmente die Zwischendicke gezielt angehoben, und zwar über die planmäßigen Nominalwerte (Produktionswerte). Infolge der niedrigeren Transportgeschwindigkeit füllt sich daher der Ofen 6 langsamer. Eine zusätzliche Verminderung der Gießgeschwindigkeit unterstützt diesen Effekt.
  • Wie sich die Längenverhältnisse der Bramme ändern, zeigt die nachfolgende Tabelle (Beispiel für eine Bramme für maximales Ringgewicht 18 kg/mm):
    Bereich Dicke [mm] Länge eines Brammensegments [m] Bemerkung
    Kokille 110 21,5 Nominale (normale) Produktionsbedingung
    Auslauf Gießmaschine 80 29,6 nach LCR
    Hinter Inline-Vorgerüst 50 47,4 nach Dickenreduktion
    Hinter Inline-Vorgerüst (erhöhte Dickenreduktion an LCR und Vorgerüst) 35 67,7 Sonderfall bei kurzem Ofen: Bramme liegt zum Teil außerhalb des Ofens und passt zwischen Schere 9 und Fertigstraßenzunderwäscher
  • Wie schnell ein Rollenherdofen mit einer Länge von beispielsweise 60 m unter verschiedenen Bedingungen (Gießgeschwindigkeit 3 oder 5 m/min) mit und ohne Abnahme am Vorgerüst 8) gefüllt wird, ergibt sich aus nachfolgender Tabelle:
    Dicke [mm] Transportgeschwindigkeit hinter dem Vorgerüst [m/min] Ofenfüllzeit [min] Randbedingungen
    50 11 5,5 Nominale (normale) Produktionsbedingung mit Dickenabnahme am Vorgerüst
    Bedingungen zum Erzeugen eines Zeitpuffers:
    110 5 12,0 Keine Dickenabnahme
    110 3 20,0 Keine Dickenabnahme und reduzierte Gießgeschwindigkeit
  • Die Pufferzeit ergibt sich aus der Ofenfüllzeit bei gegebenen Randbedingungen minus der Walzzeit in der Fertigstraße für die zuvor erzeugte Bramme minus einer Abstandsreserve. Vorzugsweise wird beim Walzen in der Fertigstraße vor dem Walzenwechsel so eine Enddicke gewählt, dass sich eine hohe Einzugsgeschwindigkeit in die Fertigstraße ergibt.
  • Wird die Brammendicke - z. B. zwecks Erhöhung der Pufferzeit - angehoben, so wird entsprechend die Fertigbanddicke ebenfalls auf eine gewünschte praktikable Fertigbanddicke erhöht. Die Fertigstraße muss deshalb für Abnahmen von beispielsweise H = 110 → 5 mm und H = 50 → 1,0 mm vorbereitet sein. Hierzu sind die Ständerfenster ausreichend zu bemessen, es ist ein großer Hub der Dickenanstellung (Langhubzylinder oder zusätzliche mechanische Anstellung in den vorderen Gerüsten oder eine Keilanstellung) vorzusehen, weiterhin sind die Motordrehzahlbereiche in der Fertigstraße entsprechend vorzusehen.
  • Der Rollenherdofen ist für die Betriebsweise und die maximalen und minimalen Dünnbrammendicken von beispielsweise 120 bzw. 20 (25) mm ausgelegt und entsprechende Rollenabstände und Durchmesser eingesetzt. Die Ofenlänge zwischen dem Vorgerüst 8 und der Fertigstraße 7 ist kurz und beträgt vorzugsweise zwischen 30 m und 120 m je nach geforderten Randbedingungen. Somit ist die Ofenlänge kürzer als bei konventionellen CSP-Anlagen (wo sie zwischen 200 und 240 m beträgt). Der kürzere Ofen reduziert vorteilhafter Weise die Energieverluste.
  • Die Erwärmung der (umgeformten) Bramme 3 kann mit einem Rollenherdofen erfolgen oder der Rollenherdofen wird als Temperaturhalteofen betrieben und durch induktive Heizungen vor- und/oder hinter oder innerhalb des Rollenherdofens unterstützt (s. die drei Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 3). Teile des Ofens oder der gesamte Ofen können auch alternativ in Form einer Rollgangsabdeckung oder -kapselung mit gedämmten Rollgangsrollen ausgeführt sein.
  • Die obige Fahrweise gilt für den Endlos- und den Batch-Betrieb bei einer 1-Strang-Anlage. Um die Produktionskapazität der Fertigstraße besser ausnutzen zu können, kann es sinnvoll sein, im Falle des Batch-Betriebs einen zweiten Gießstrang mit zu integrieren. Bei einer 2-Strang-Anlage wird die obige Fahrweise des Batch-Betriebs auch an dem zweiten Strang durchgeführt, um in Summe die Rollenherdofenlänge zu reduzieren. Hierfür kann auch vorteilhafterweise eine flexible zweigeteilte Fähre vorgesehen werden. Die halbe Parallelfähre transportiert die dicken Brammen und die ganze Doppelfähre ist für die normalen dünneren, längeren Brammen vorgesehen. Das Ringgewicht der Brammen kann dabei gleich sein.
  • Es sei bemerkt, dass als Bramme 3 die gegossene Bramme hinter der Gießmaschine 2 oder auch die umgeformte Bramme hinter dem Vorwalzwerk 8 verstanden wird.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Metallband
    2
    Gießmaschine
    3
    Bramme
    4
    Kokille
    5
    Strangführung
    6
    Ofen
    7
    Walzstraße (Fertigstraße)
    8
    Vorwalzwerk (Inline-Vorgerüst)
    9
    Schere
    10
    Induktionsheizung
    11
    Induktionsheizung
    12
    Kühlstrecke
    13
    Haspel
    14
    Schere
    15
    Schere
    16
    Wärmedämmhaube im Bereich der Kaltstrangentsorgung
    d0
    nominale Brammendicke am Auslauf der Gießmaschine
    v0
    nominale Gießgeschwindigkeit am Auslauf der Gießmaschine
    d
    Brammendicke am Kokillenaustritt
    v
    Gießgeschwindigkeit am Kokillenaustritt
    F
    Brammen-, Vorband- oder Bandförderrichtung

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (3) mit nominaler Brammendicke (d) durch Ausbringen von Metall mit einer nominalen Gießgeschwindigkeit (v) aus einer Kokille (4) gegossen wird, wobei die Bramme (3) im Bereich einer Strangführung (5) durch eine Anzahl von Rollen einer Dickenreduktion unterzogen wird, wobei die Bramme (3) anschließend in einem Ofen (6) definierter Länge temperiert wird, wobei die Bramme (3) hinter dem Ofen (6) in einer Walzstraße (7) gewalzt wird und wobei insbesondere die Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) und vor dem Ofen (6) in einem Vorwalzwerk (8) einer Dickenreduktion auf eine nominale umgeformte Brammendicke oder Vorbanddicke unterzogen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur temporären Minderung, insbesondere zur temporären Unterbrechung, der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße (7) eine Verminderung der Dickenreduktion der Bramme (3) in dem Vorwalzwerk (8) erfolgt, wobei die Dickenreduktion der Bramme (3) in dem Vorwalzwerk (8) bis auf Null zurückgenommen wird oder mindestens zwei der Maßnahmen in Kombination durchgeführt werden:
    a) Erhöhen der Brammendicke (d0) hinter der Gießmaschine (2) durch Verminderung der Dickenreduktion der Bramme (3) im Bereich der Strangführung (5);
    b) Absenken der Gießgeschwindigkeit von der nominalen Gießgeschwindigkeit (v0) auf einen verminderten Wert;
    c) Verminderung der Dickenreduktion der Bramme (3) in dem Vorwalzwerk (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Zusammenwirken mit der Vornahme der temporären Minderung der Zufuhr von Walzgut in den Ofen (6) die Bramme (3) an einer vor dem Ofen (6) angeordneten Schere (9) geschnitten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einlaufgeschwindigkeit der Bramme (3) in den Ofen (6) gegenüber dem nominalen Wert um mindestens den Faktor 2 reduziert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dickenreduktion der Bramme (3) im Bereich der Strangführung (5) um bis zu 40 mm zurückgenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die temporären Minderung, insbesondere die temporären Unterbrechung, der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße (7) vorgenommen wird, während in der Walzstraße (7) ein Walzenwechsel vorgenommen wird oder in der Walzstraße (7) eine andere Produktionsverzögerung besteht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach der Vornahme der temporären Minderung der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße (7) die Bramme (3) im diskontinuierlichen Batch-Betrieb bearbeitet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bramme (3), solange eine temporäre Minderung der Zufuhr von Walzgut in die Walzstraße (7) nicht erfolgt, im Endloswalzen-Verfahren bearbeitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Maßnahmen a), b) bzw. c) gemäß Anspruch 1 eine solche Pufferzeit bzw. Walzunterbrechung in der Walzstraße (7) geschaffen bzw. ermöglicht wird, dass kein Gießabbruch in der Gießmaschine erfolgen muss, wobei insbesondere ein kurzer Ofen (6) zum Einsatz kommt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bramme (3) vor oder hinter dem Ofen (6) einer Erwärmung mittels einer Induktionsheizung (10) unterzogen wird.
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