DE102020206176A1

DE102020206176A1 - Vorrichtung und Verfahren zum flexiblen Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, eines entlang einer einzelnen Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes mittels mindestens zweier benachbarter Segmente

Info

Publication number: DE102020206176A1
Application number: DE102020206176.9A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hafer; Matthias Peters; Kilian Kaupper
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN114829859A; WO2021116350A1; EP4073446A1; JP2023505873A; US20220412653A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum flexiblen Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere Temperaturführung eines entlang einer einzelnen Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes mittels mindestens zweier benachbarter Segmente. Durch den Austausch von Segmenten kann die Prozessführung schnell und flexibel auf unterschiedlichste Metallprodukte angepasst werden.

Description

Gebiet:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum flexiblen Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, eines entlang einer einzelnen Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes mittels mindestens zweier benachbarter Segmente.
Stand der Technik:
Metallprodukte durchlaufen bei ihrer Herstellung meist eine Vielzahl von Wärmebehandlungen mit unterschiedlichen Zielrichtungen. Die Wärmebehandlung kann dabei Aufheiz-, Halte-, Abkühlschritte oder auch eine Oberflächenbehandlung beispielsweise mit einem Gas enthalten. Diese Wärmebehandlungslinien sind üblicherweise auf ein spezifisches Metallprodukt oder eine Werkstoffgruppe von Metallprodukten hin optimiert ausgelegt und aufgebaut. Ein Wechsel einer Temperaturführung, beispielsweise eine gezielte Abkühlung innerhalb einer Haltezone eines Ofens lässt sich in einer bestehenden Wärmebehandlungslinie nur schwer realisieren, da Öfen üblicherweise sehr träge auf geänderte Temperaturvorgaben reagieren.
Ein Wechsel einer Temperaturführung kann daher nur mit entsprechendem Zeitverzug bzw. Stillstandzeiten in der Produktion durchgeführt werden. Ebenfalls sind Gaswechsel, insbesondere bei großen Ofensegmenten, sehr zeitaufwändig, da aus Sicherheitsgründen entsprechende Spülzeiten eingehalten werden müssen. Ein grundsätzlicher Tausch einer Heizmethode, beispielsweise erdgasbefeuerter Ofen gegen eine induktive Erwärmung, ist nicht möglich. Ebenfalls ist ein Austausch von derartigen Segmenten zu Instandhaltungszwecken nur bei einer Produktionsunterbrechung oder Einschränkung der Produktionsmöglichkeiten möglich.
Aufgabe der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine bekannte Wärmebehandlungslinie dahingehend weiterzubilden, dass die Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, flexibler auf unterschiedliche Metallprodukte und / oder Produktionsbedingungen angepasst werden kann.

Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Mittels mindestens zweier in Durchlauflinie hintereinander angeordneter Segmente wird die Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, eines entlang einer einzelnen Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes, insbesondere einer Bramme, Dünnbramme oder eines vorgewalzten Warmbandes, beeinflusst, wobei zumindest ein Segment mittels eines Transportvorganges durch eine Transporteinrichtung, aufweisend eine Antriebseinheit, in einem zusammenhängenden Arbeitsgang austauschbar gegen ein anderes Segment ist. Zumindest ein Segment ist als Ofen, gekapselte Transportstrecke, offene Transportstrecke und / oder Kühlstrecke ausgebildet und neben einem ersten Ofensegment ist ein weiteres Ofensegment positionierbar.

Als „in Durchlauflinie hintereinander“ im erfindungsgemäßen Sinne wird verstanden, wenn die Segmente innerhalb der Durchlauflinie angeordnet sind und somit am Produktionsprozess teilnehmen können, wohingegen ein benachbartes Segment außerhalb der Durchlauflinie, bevorzugt seitlich beabstandet hierzu, angeordnet ist. Ein zusammenhängender Arbeitsgang im erfindungsgemäßen Sinne kann auch aus einer Vielzahl von einzelnen Arbeitsschritten bestehen. Diese Arbeitsschritte werden ohne wesentlichen Zeitverzug nacheinander oder zeitgleich ausgeführt. Eine Antriebseinheit kann sowohl ein Linearantrieb als auch ein Rotationsantrieb sein. Im Sinne der Erfindung kann der Antrieb bevorzugt elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch sein. Die Antriebseinheit kann extern angeordnet sein und nur auf das Segment wirken oder auf dem Segment angeordnet sein.
Die gegeneinander austauschbaren Segmente sind auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion, vorzugsweise Schienen und / oder vorzugsweise quer und / oder parallel zur Durchlauflinie des benachbarten Segmentes, angeordnet. Prozessführung im erfindungsgemäßen Sinne kann auch beinhalten das Erfassen von Prozessdaten und / oder Produktdaten zum Steuern bzw. Regeln der Vorrichtung und / oder zur Speicherung in einem übergeordneten DV-System. Ein Austausch eines Segmentes gegen ein anderes Segment zu Wartungszwecken wird erfindungsgemäß auch unter Prozessführung verstanden.
Bevorzugt ist durch die Transporteinrichtung mittels eines Transportvorgangs zeitgleich ein Segment gegen ein anderes Segment austauschbar. Zeitgleich bedeutet im Sinne der Erfindung, dass mit dem Herausbewegen eines Segmentes aus der Durchlauflinie ein anderes synchron in die Durchlauflinie hineinbewegt wird.
Bevorzugt sind die Segmente auf der Tragkonstruktion bewegbar und / oder lösbar angebracht. Dadurch sind die Segmente auf der Tragkonstruktion tauschbar und können bei einem grundsätzlichen Wechsel des herzustellenden Produktes leicht durch andersartige Segmente ersetzt und in die Durchlauflinie gebracht werden.
Von einer externen Position kann vorzugsweise ein Segment auf der Tragkonstruktion angebracht werden. Insbesondere beim Anbringen im laufenden Betrieb können in Verbindung mit einer entsprechenden Produktionsplanung flexibel unterschiedliche Metallprodukte und / oder Werkstoffe hergestellt werden.
Erfindungsgemäß werden wenigstens zwei Segmente auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion angeordnet. Idealerweise können ≥ 3 Segmente auf der Tragkonstruktion angebracht werden. Dies verkürzt die notwendige Zeit zum Ändern der Prozessführung.
Bevorzugt weist die Tragkonstruktion zumindest eine Kupplung und/oder zumindest eine Tragplatte zur Verbindung mehrerer Segmente auf. Damit können verschiedene Segmente über eine gemeinsame Antriebseinrichtung zeitgleich transportiert werden. Bei einer Kupplung sind die Segmente direkt auf der Tragkonstruktion angeordnet, bei einer Tragplatte werden die Segmente gemeinsam auf einer flächigen Konstruktion aufgebacht, welche auf der Tragkonstruktion angebracht ist.
Zumindest ein Segment weist bevorzugt Rollen zum Fördern des Metallproduktes entlang der Durchlauflinie auf. Die Verwendung von Rollen zum Fördern des Metallproduktes reduziert die Wahrscheinlichkeit für Oberflächenbeschädigungen. Insbesondere dann, wenn hohe Temperaturen beim Fördern vorliegen.
Ein Ofensegment weist idealerweise eine induktive Heizung auf. Insbesondere kurz vor einem Anstich in beispielsweise einem Walzgerüst kann hierdurch das Metallprodukt schnell erwärmt werden.
Bevorzugt weist ein Ofensegment zumindest eine Ofentür, vorzugsweise zwei Ofentüren, zum Abdichten des Ofenraums gegenüber der Atmosphäre auf. Dadurch kann beispielsweise eine gezielte Ofenatmosphäre auch außerhalb der Durchlauflinie erhalten bleiben und reduziert die Spülzeit beim Wiedereinsetzen des Ofensegmentes in die Linie. Weiterhin werden dadurch die Energieverluste durch ein Auskühlen des Ofensegmentes reduziert.
Ein Segment, vorzugsweise ein austauschbares Segment, weist bevorzugt eine Messeinrichtung, vorzugsweise zum Erfassen der Oberflächenqualität, auf. Hierdurch kann eine Messeinrichtung nur dann eingesetzt werden, wenn dies für das Metallprodukt auch notwendig erscheint und spart dadurch Instandhaltungskosten.
Vorzugsweise weist ein Segment eine Einrichtung zur Behandlung der Oberfläche, insbesondere durch Flämmen, Entzundern, Abblasen und / oder Schleifen auf. Insbesondere dann, wenn mehrere austauschbare Segmente vorhanden sind und / oder eine Oberflächeninspektion vorher stattfindet, kann die Oberfläche eines Metallproduktes hierdurch flexibel unterschiedlich behandelt und in einen gewünschten Zustand gebracht werden. Dadurch lässt sich das metallische Ausbringen verbessern, da nur die Behandlungsmethode eingesetzt wird, die die Fehler mit dem geringsten Materialabtrag beseitigt.
Zumindest ein Segment weist bevorzugt ein Positionierungsmittel zum Ausrichten des Segmentes in der Durchlauflinie auf. Die Positionierungsmittel erlauben eine sichere Positionierung des Segmentes entlang der Durchlauflinie und verbessern dadurch den Durchlauf des Metallproduktes durch die gesamte Vorrichtung.
Segmente, vorzugsweise zueinander benachbarte Segmente, weisen idealerweise komplementäre Kupplungsbauteile zum lösbaren Verbinden der Segmente untereinander auf. Das Kuppeln, insbesondere in Verbindung mit einer Verspannung der Segmente untereinander, verbessert die Steifigkeit der gesamten Vorrichtung und damit den Durchlauf des Metallproduktes durch die Vorrichtung.
Bevorzugt sind eine Mehrzahl der Segmente, mehr bevorzugt alle Segmente, der Vorrichtung mittels der Transporteinrichtung austauschbar. Dies erhöht die Flexibilität gegenüber den Konzepten aus dem Stand der Technik.
Vorzugsweise ist am Beginn der Durchlauflinie ein Vorgerüst einer Warmwalzstraße; vorzugsweise ist am Ende der Durchlauflinie ein Fertiggerüst einer Warmwalzstraße angeordnet. Zwischen diesen beiden Walzstraßen kann durch eine besondere Temperaturführung, vorzugsweise in Verbindung mit einem Detektieren von Oberflächenfehlern und / oder ein Beseitigen von Oberflächenfehlern ein Metallprodukt mit besonders hoher Güte erzeugt werden.
Eine übergeordnete Steuerung oder Regelung ist idealerweise für die Segmente vorhanden. Die durch den flexiblen Einsatz der Segmente möglichen Konfigurationen lassen sich besonders vorteilhaft ausnutzen, wenn der Einsatz der Segmente und die Segmente selbst durch eine Steuerung oder Regelung, vorzugsweise voll automatisiert und online, erfolgt. Insbesondere dann, wenn die Steuerung oder Regelung mit einer übergeordneten Fertigungsplanung bzw. Steuerung verbunden ist.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Zum Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere der Temperaturführung, eines entlang einer Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes, insbesondere einer Bramme, Dünnbramme oder eines vorgewalzten Warmbandes, mittels mindestens zweier in Durchlauflinie hintereinander angeordneter Segmente, vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wird durch einen Austausch eines Segmentes die Prozessführung, insbesondere die Temperaturführung, entlang der Durchlaufrichtung des Metallproduktes geändert. Der Austausch eines Segmentes gegen ein anderes, benachbartes, Segment erfolgt in einem zusammenhängenden Arbeitsgang mittels eines Transportvorgangs durch eine Transporteinrichtung. Die auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion angeordneten Segmente werden, vorzugsweise auf Schienen und / oder vorzugsweise quer zur Durchlauflinie des benachbarten Segmentes, verfahren.
Der Austausch der Segmente erfolgt idealerweise innerhalb von 30 min, vorzugsweise 15 min, noch mehr bevorzugt innerhalb von 5 min. Diese kurzen Wechselintervalle reduzieren die Produktionsunterbrechung in der gesamten Fertigung bei einem notwendigen Wechsel in der Prozessführung.
Vorzugsweise beeinflusst die Steuerung oder Regelung die Prozessführung, insbesondere die Temperaturführung, und veranlasst auf Basis von vorgegebenen Daten, vorzugsweise automatisch, zur Änderung der Prozessführung den Tausch eines Segmentes und / oder wirkt auf das einzelne Segment ein. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit für Fehler in der Anlagenbedienung reduziert und die Handhabung und Führung der Anlage vereinfacht.
Bevorzugt ermittelt die Steuerung oder Regelung geeignete Werkstoffe der Metallprodukte für die in der Durchlauflinie vorhandenen Segmente oder für den Werkstoff eines Metallproduktes durch die in Durchlauflinie anzuordnenden Segmente. Im ersten Fall kann hierdurch ein möglicher Wechsel eines Segmentes durch eine angepasste Produktionsplanung entfallen oder ein notwendiger Wechsel eines Segmentes kann gezielt herbeigeführt werden. Beides kann die Produktivität der Anlage steigern.
Das Metallprodukt wird bevorzugt mittels Rollen entlang der Durchlauflinie transportiert. Insbesondere bei Brammen oder Dünnbrammen sowie dem Vorband nach einem Vorgerüst sind Oberflächenfehler nur schwer zu beseitigen. Rollen reduzieren hier die Wahrscheinlichkeit für Oberflächenfehler.
Der Beschreibung der Erfindung sind die folgenden sechs Figuren beigefügt:

1: Anlagenschema
2a: Anlagenschema
2b: Anlagenschema.
2c Anlagenschema
3a: Anlagenschema
3b: Anlagenschema
4: Änderung der Prozessführung mit Temperaturkurven

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 zeigt ein Anlagenschema für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei in der Durchlauflinie L aufeinander folgenden Segmenten S2, S3. An der Position 1 ist ein fest angeordnetes Ofensegment S2 mit einer Gasbefeuerung angeordnet. An der Position 2 kann ein induktives Ofensegment S3 gegen ein weiteres Ofensegment mit Gasbefeuerung S2 ausgetauscht werden. An der Position 2 ist eine Transporteinrichtung T vorgesehen, welche signaltechnisch mit einer Steuerung ST verbunden ist. Die Segmente sind auf einer Tragkonstruktion 7 angeordnet. Durch Betätigen der Antriebsvorrichtung T kann ein Transportvorgang auf der Tragkonstruktion 7 durchgeführt werden, so dass das Segment S3 gegen das Segment S2 ausgetauscht wird. Dazu werden beide Segmente in die Richtung des Pfeils R1 verschoben.
Die 2a, 2b und 2c zeigen jeweils ein Anlagenschema für die Vorrichtung. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2a sind zwei Segmente in Durchlauflinie L aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei handelt es sich auf Position 1 um ein gasbefeuertes Ofensegment S2 und auf Position 2 um einen gekapselten Rollgang S4. Beide Segmente sind prinzipiell austauschbar auf Tragkonstruktionen 7 angeordnet, jedoch nur das Segment S4 weist zwei verfügbare austauschbare Segmente S1, S3 auf. Im vorliegenden Beispiel sind diese austauschbaren Segmente ein induktives Ofensegment S3 und ein Rollgang S1, welche ebenfalls auf der Tragkonstruktion 7 zur Position 2 angeordnet sind. Die zur Position 1 gehörende Tragkonstruktion 7 weist keine weiteren austauschbaren Segmente auf, ist jedoch dafür ausgelegt, bei Bedarf austauschbare Segmente aufzunehmen. Neben den verfügbaren Tragkonstruktionen 7 ist auf einer Parkposition 9 ein weiteres Austauschsegment S8, in Form einer Schnellkühlung platziert, die bei Bedarf auf die Tragkonstruktionen 7 positioniert werden kann. Dazu empfiehlt sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Hallenkran. Alle Segmente dieses Ausführungsbeispiels verfügen über individuelle Antriebeinrichtungen D, die ein Segment einzeln in Bewegung setzen können. Bevorzugt wird dazu ein motorischer Antrieb eingesetzt. Die Tragkonstruktionen 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Schienensysteme konzipiert, auf denen die Segmente fahrend oder gleitend ausgetauscht werden können.
Zum Austausch des Segments S4 müssen sämtliche Kupplungen zur zugehörigen Medienversorgung gelöst werden, eventuelle Kupplungen zu Segmenten in Durchlaufrichtung D müssen ebenfalls gelöst werden. Der Austausch eines Segments erfolgt durch kollisionsfreies, bevorzugt synchrones Transportieren aller drei Austauschsegment S1, S4 und S3 senkrecht zur Durchlauflinie in eine der beiden Richtungen des Doppelpfeils R2. Der Transport der austauschbaren Segmente kann synchron für zwei oder drei Segmente erfolgen. Alternativ kann auch ein sequentieller Transport erfolgen. Der Einzelantrieb der Segmente ermöglicht diese Flexibilität. Soll der Rollgang S1 in die Durchlauflinie L transportiert werden, ist aus Durchlaufrichtung L gesehen ein Transport nach links erforderlich. Soll das induktive Ofensegment S3 in die Durchlauflinie L transportiert werden, ist aus Durchlaufrichtung L gesehen ein Transport nach rechts erforderlich.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2b sind zwei Segmente in Durchlauflinie L aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei handelt es sich auf Position 1 um ein gasbefeuertes Ofensegment S2 und auf Position 2 um einen induktives Ofensegment S3. Nur das Segment S3 ist austauschbar auf einer Tragvorrichtung 7 angeordnet, und weist zwei verfügbare austauschbare Segmente in Form eines Rollgangs mit Oberflächeninspektion S5 und eines Rollgangs S1 auf. Das Segment auf der Position 1 ist ein fest angeordnetes Ofensegment mit Gasbefeuerung S2. In räumlicher Nähe zu den Segmenten befindet sich eine unbelegte Parkposition 9.
Die Austauschsegmente der Position 2 sind miteinander lösbar verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle drei Segmente S1, S3 und S5 auf einer gemeinsamen Plattform P angeordnet, die die Verbindung der Segmente S1, S3 und S5 übernimmt Die Verbindung könnte auch durch eine Stange oder vergleichbare Formen übernommen werden. Durch die dargestellte Verbindung, bzw. gemeinsame Anordnung auf einer Tragplatte P können alle drei Segmente durch einen gemeinsamen, der Tragplatte zugeordneten Antrieb D transportiert werden. Ein dem individuellen Segment zugeordneter Antrieb ist nicht erforderlich. Der Antrieb kann motorisch ausgeführt sein oder über einen Zylinder.
Zum Austausch des Segments S3 müssen sämtliche Kupplungen K der zugehörigen Medienversorgung gelöst werden, eventuelle Kupplungen K zu Segmenten in Durchlaufrichtung L müssen ebenfalls gelöst werden. Der Austausch eines Segments erfolgt durch Transportieren aller drei Austauschsegmente S1, S3 und S5 auf der gemeinsamen Plattform P senkrecht zur Durchlauflinie L in eine der beiden Richtungen des Doppelpfeils R2. Soll der Rollgang S1 in die Durchlauflinie L transportiert werden, ist aus Durchlauflinie L gesehen ein Transport nach links erforderlich. Soll das Rollgangsegment mit Oberflächeninspektion S5 in die Durchlauflinie L transportiert werden, ist aus Durchlaufrichtung L gesehen ein Transport nach rechts erforderlich. In beiden Transportfällen erfolgt der Transport der Segmente zeitgleich.
Die 2c zeigt eine der 2b entsprechenden Anordnung der Segmente. Die Austauschsegmente der Position 2 sind über die gemeinsame Antriebseinheit miteinander gekuppelt. Damit kann ein zentraler, keinem einzelnem Segment zugeordneter Antrieb die Segmente gemeinsam und synchron verfahren. Die Kupplung K kann durch eine Stange oder vergleichbare Formen übernommen werden; der Antrieb kann motorisch oder durch einen Zylinder erfolgen.
Die Anzahl der in Durchlauflinie L hintereinander angeordneten Segmente lässt sich bei allen Ausführungsbeispielen der 2a bis 2c beliebig erhöhen.
Die 3a und 3b zeigen jeweils weitere beispielhafte Ausführungen für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3a sind drei Segmente in Durchlauflinie L aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei handelt es sich auf Position 1 um ein gasbefeuertes Ofensegment S2, auf den Positionen 2 und 3 jeweils ein Rollgangsegment S1. Jede Position 1 bis 3 hat eine eigene zugewiesene Tragkonstruktion 7 für zwei Segmente.
Parallel zur Durchlaufrichtung L ist eine Tragkonstruktion 8 angeordnet. Die Tragkonstruktionen 7 und 8 schneiden sich. Auf der Tragkonstruktion 8 sind weitere Segmente angeordnet, nämlich ein induktives Ofensegment S3, ein weiteres gasbefeuertes Ofensegment S2 und ein Rollgang mit Flämmeinrichtung S6. Alle Segmente weisen individuelle Antriebseinrichtungen D auf.
Soll das Segment S1 der Position 2 gewechselt werden, so muss der zugehörige Bauraum auf der Tragkonstruktion 8 zunächst unbelegt sein, so dass das Segment S1 aus der Durchlauflinie L hinaus in Richtung des Doppelpfeils R2 auf die parallele Tragkonstruktion 8 transportiert werden kann. Das Segment welches in die Durchlauflinie L hineintransportiert werden soll wird nun vor der Durchlauflinie L auf Position 2 positioniert. Dazu werden alle auf der parallelen Tragkonstruktion 8 befindlichen Segmente kollisionsfrei, bevorzugt synchron in Richtung des Doppelpfeils R3 verfahren., so dass das auszutauschende Segment nunmehr vor der leeren Position 2 steht. Im Folgeschritt kann das auszutauschende Segment in Richtung des Doppelpfeils R2 in die Durchlauflinie L transportiert werden und ist somit in Betriebsstellung. Diese aufeinander folgenden Arbeitsschritte bilden einen zusammenhängenden Arbeitsgang und lassen sich gut zu einer teil- oder vollautomatischen Ablaufsequenz kombinieren, die nur einen geringen Zeitaufwand erfordert.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 3b sind drei Segmente S1, S2 in Durchlauflinie L aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei handelt es sich auf Position 1 um ein gasbefeuertes Ofensegment S2, auf den Positionen 2 und 3 jeweils ein Rollgang S1. Jede Position 1 bis 3 hat eine eigene zugewiesene Tragkonstruktion 7 für zwei Segmente.
Parallel zur Durchlaufrichtung L ist eine Tragkonstruktion 8 angeordnet. Die Tragkonstruktionen 7 und 8 schneiden sich. Auf der Tragkonstruktion 8 sind weitere Segmente angeordnet, nämlich ein Rollgang S1 und ein weiteres gasbefeuertes Ofensegment S2. Die Segmente sind miteinander verbunden auf der gemeinsamen Tragplatte P angeordnet. Keines der Segmente weist einen individuellen Antrieb auf. Auf einer Parkposition 9 in räumlicher Nähe zu den Segmenten ist ein Rollgangsegment mit Wasserentzunderung S7 positioniert.
Soll das Segment S2 auf Position 1 gewechselt werden, so muss der zugehörige Bauraum auf der Tragplatte P zunächst unbelegt sein, so dass das Segment S2 aus der Durchlauflinie L hinaus in Richtung des Doppelpfeils R2 auf die parallele Tragplatte P transportiert werden kann. Das Segment welches in die Durchlauflinie L hineintransportiert werden soll wird nun vor der Position 1 positioniert. Dazu wird die Tragplatte P auf der parallelen Tragkonstruktion 8 in Richtung des Doppelpfeils R3 verfahren, so dass das auszutauschende Segment nunmehr vor der leeren Position 1 steht. Da die Segmente gemeinsam auf der Tragplatte P transportiert werden, ist ein Antrieb D lediglich der Transportplatte P und nicht jedem Segment zugewiesen. Im Folgeschritt kann das auszutauschende Segment in Richtung des Doppelpfeils R2 in die Durchlauflinie L transportiert werden und ist somit in Betriebsstellung. Diese aufeinander folgenden Arbeitsschritte bilden einen zusammenhängenden Arbeitsgang und lassen sich gut zu einer teil- oder vollautomatischen Ablaufsequenz kombinieren, die nur einen geringen Zeitaufwand erfordert.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Segmente in Richtung des Doppelpfeils R2 mit Hilfe eines jeweiligen zentralen Antriebs D transportiert. Der zentrale Antrieb D kann in Form eines Zylinders oder eines motorischen Antriebs ausgeführt sein, der an das jeweilige Segment ankuppelt. Somit lassen sich auch Segmente ohne eigene Antriebseinrichtung einzeln verfahren.
Die Anzahl der in Durchlauflinie L hintereinander angeordneten Segmente lässt sich bei beiden Ausführungsbeispielen der 3a bzw. 3b beliebig erhöhen. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2a und 2b lässt sich durch die zusätzliche Transportrichtung gemäß Doppelpfeil R3 eine zusätzliche Flexibilität und eine erhöhte Anzahl von austauschbaren Segmenten erreichen.
Die in den 1 bis 3 beschriebenen Transportvorgänge zum Austausch von Segmenten S kann nicht nur für die Anpassung einer Temperaturführung verwendet werden, sie eignet sich in gleichem Maße auch für die Durchführung von Wartungsmaßnahmen. Wird ein defektes oder zur Wartung vorgesehenes Segment S aus der Durchlauflinie L entfernt und durch ein anderes Segment S ersetzt, so können Reparatur- und Wartungsarbeiten mit reduzierten Stillstandszeiten durchgeführt werden. Eventuell notwendige Abkühlzeiten und Aufwärmzeiten können außerhalb der Durchlauflinie L erfolgen und beeinträchtigen nicht die Prozessführung.
4 zeigt eine Anpassung der Prozessführung für unterschiedliche Metallprodukte und einen entsprechenden schematischen Temperaturverlauf, in Verbindung mit der Steuerung ST. Bei dem Metallprodukt A handelt es sich um ein Metallprodukt, bei dem der Werkstoff eine hohe Umformtemperatur voraussetzt. Die Oberflächenanforderungen sind aber vergleichsweise gering. Das Metallprodukt B erfordert zur Einstellung eines speziellen Gefüges eine Zwischenabkühlung und ein kurzes und schnelles Aufheizen vor dem Anstich in dem Fertiggerüst. Weiterhin wird die Oberfläche kontrolliert entzundert. Das Anlagenschema besteht für das Metallprodukt A aus einer Vorrichtung mit 6 Segmenten. Segment 1 ist ein Rollgang S1, gefolgt von zwei Ofensegmenten S2, zwei gekapselten Rollgängen S4 und einem Ofensegment mit einer induktiven Heizung S3. Metallprodukt B wird mit Variation des Anlagenschemas von A produziert. Segment 1 wird durch einen Rollgang mit einer Oberflächeninspektion S5 getauscht. Das Ofensegment S2 an der Position 3 wird durch eine Intensivkühlung mit einer Wasserstoffatmosphäre S8 ersetzt. Anschließend werden mit einer Flämmeinrichtung S6 detektierte Oberflächenfehler beseitigt. Die anschließende Aufheizung erfolgt mit einem Induktionsofensegment S3, gefolgt von einem gekapselten Rollgang S4 zur Temperaturvergleichmäßigung. Der Wechsel zwischen beiden Prozessführungen kann durch den Austausch der Segmente innerhalb von 5 min erfolgen.
Anhand dieser unterschiedlichen Prozessführungen wird deutlich, dass sich eine flexible Prozessführung einstellen lässt. Gleichermaßen wird die Bedeutsamkeit der Berechnung der notwendigen Kombination der sechs Segmente durch die übergeordnete Steuerung ST deutlich.
Die übergeordnete Steuerung ST erhält einen Datensatz zu einem herzustellenden Zielprodukt, der wesentliche geometrische Daten, insbesondere zu den Materialeigenschaften, wie z.B. metallurgische und/ oder oberflächenbezogene Eigenschaften umfasst. Je nach Ausführungsvariante der Steuerung ST sind die Daten der notwendigen Prozessführung, wie z.B. die Temperaturfolgen für das Metallprodukt A bereits im Datensatz für das Zielprodukt enthalten und die Steuerung ST veranlasst ausschließlich den Austausch der Segmente. In einer anderen Ausführungsvariante enthält der der Steuerung ST zugeführte Datensatz keine fertigen Informationen über die erforderliche Prozessführung. In diesem Fall stellt die Steuerung ST die notwendigen Berechnungen zur Prozessführung selbst an und leitet in der Folge die notwendige Zusammenstellung der Segmente ein. Diese Berechnung kann isoliert in der Steuerung durchgeführt werden, bevorzugt und mit Blick auf die Gesamtausstattung einer Anlage mit Berechnungseinheiten und Modellen ist die in 4 gestrichelt dargestellte Verknüpfung zu weiteren Berechnungssystemen, Modellen, Datenbanken etc. sinnvoll vorgesehen. Der Datenaustausch mit anderen Modellen und Datenbanken kann die Berechnung durch die Steuerung unterstützen und vereinfachen, ggf. kann die Steuerung auf bereits vorliegende Berechnungen z.B. durch ein Temperaturmodell oder Oberflächenmodell zurückgreifen und zu einer Gesamtbetrachtung zusammenfügen.
Die Berechnung durch die Steuerung ST kann online zur laufenden Produktion erfolgen und/ oder offline. Die Offline-Berechnung wird zweckmäßigerweise mit einer Produktionsplanung verbunden, so dass Produkte, bei denen die Prozessführung nicht mit einem Segmentaustausch verbunden ist in einer geschlossenen Abfolge gefertigt werden und somit die Gesamtzahl der Austauschvorgänge für eine erhöhte Produktivität begrenzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Position für verschiedene Segmente
2: Position für verschiedene Segmente
3: Position für verschiedene Segmente
4: Position für verschiedene Segmente
5: Position für verschiedene Segmente
6: Position für verschiedene Segmente
7: Tragkonstruktion senkrecht zur Durchlauflinie
8: Tragkonstruktion parallel zur Durchlauflinie
9: Parkposition
A: Metallprodukt
B: Metallprodukt
L: Durchlauflinie
S: Segment
S1: Rollgang
S2: Ofensegment, gasbefeuert
S3: Ofensegment, induktiv
S4: Rollgang gekapselt
S5: Rollgang mit Oberflächeninspektion
S6: Rollgang mit Flämmeinrichtung
S7: Rollgang mit Wasserentzunderung
S8: Schnellkühlung
T: Transporteinrichtung
ST: Steuerung
D: Antriebseinrichtung
P: Plattform
R1: Pfeil - Transportrichtung
R2: Doppelpfeil - Transportrichtung
R3: Doppelpfeil - Transportrichtung
K: Kupplung

Claims

Vorrichtung zum flexiblen Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, eines entlang einer einzelnen Durchlauflinie (L) durchgeleiteten Metallproduktes, insbesondere einer Bramme, Dünnbramme oder eines vorgewalzten Warmbandes, mittels mindestens zweier in Durchlaufrichtung (L) hintereinander angeordneter Segmente (S), wobei zumindest ein Segment (S) als Ofen (S2, S3), gekapselte Transportstrecke (S4), offene Transportstrecke (S1) und / oder Kühlstrecke (S8) ausgebildet ist und neben einem ersten Ofensegment (S2, S3) ein weiteres Ofensegment (S2, S3) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - zumindest ein Segment (S) mittels einer Transporteinrichtung (T), aufweisend zumindest eine Antriebseinheit, austauschbar ist, und - durch die Transporteinrichtung (T) mittels eines Transportvorgangs in einem zusammenhängenden Arbeitsgang ein Segment (S) gegen ein anderes Segment (S) austauschbar ist, und - die gegeneinander austauschbaren Segmente (S) auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion (7, 8) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Transporteinrichtung (T) mittels eines Transportvorgangs zeitgleich ein Segment (S) gegen ein anderes austauschbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (S) auf der Tragkonstruktion (7, 8) bewegbar und / oder lösbar angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einer externen Position (9) ein Segment (S) auf der Tragkonstruktion (7, 8) angebracht werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ≥ 3 Segmente (S) auf der Tragkonstruktion (7, 8) angebracht werden können.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (7, 8) zumindest eine Kupplung (K) und / oder zumindest eine Tragplatte (P) zur Verbindung mehrerer Segmente (S) untereinander aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Segment (S) Rollen zum Fördern des Metallproduktes entlang der Durchlauflinie (L) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ofensegment (S3) eine induktive Heizung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ofensegment (S2, S3) zumindest eine Ofentür, vorzugsweise zwei Ofentüren, zum Abdichten des Ofenraums gegenüber der Atmosphäre aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Segment (S), vorzugsweise ein austauschbares Segment, eine Messeinrichtung, vorzugsweise zum Erfassen der Oberflächenqualität, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Segment (S) eine Einrichtung zur Behandlung der Oberfläche (S6, S7), insbesondere Flämmen, Entzundern, Abblasen und / oder Schleifen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Segment (S) ein Positionierungsmittel zum Ausrichten des Segmentes (S) in der Durchlauflinie aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmente (S) komplementäre Kupplungsbauteile (K) zum lösbaren Verbinden der Segmente (S) untereinander aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl, vorzugsweise alle Segmente (S) der Vorrichtung mittels der Transporteinrichtung (T) austauschbar sind
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Beginn der Durchlauflinie (L) mindestens ein Walzgerüst einer Warmwalzstraße angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Durchlauflinie (L) mindestens ein Walzgerüst einer Warmwalzstraße angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung oder Regelung (ST) für die Segmente (S) sowie die Transporteinrichtung (T) vorhanden ist.
Verfahren zum Beeinflussen der Prozessführung, insbesondere Temperaturführung, eines entlang einer Durchlauflinie durchgeleiteten Metallproduktes (A, B), insbesondere einer Bramme, Dünnbramme oder eines vorgewalzten Warmbandes, mittels mindestens zweier in Durchlauflinie (L) hintereinander angeordneter Segmente (S), vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass - durch einen Austausch eines Segmentes (S) die Prozessführung, insbesondere die Temperaturführung, entlang der Durchlaufrichtung (L) des Metallproduktes (A, B) geändert wird, und - der Austausch eines Segmentes (S) gegen ein anderes Segment (S) mittels eines Transportvorgangs durch eine Transporteinrichtung (T) in einem zusammenhängenden Arbeitsgang erfolgt, und - die auf einer gemeinsamen Tragkonstruktion (7, 8) angeordneten Segmente (S) verfahren werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch der Segmente (S) innerhalb von 30 min, vorzugsweise 15 min, noch mehr bevorzugt innerhalb von 5 min, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass - die übergeordnete Steuerung (ST) oder Regelung die Prozessführung beeinflusst, und - auf Basis von vorgegebenen Daten, vorzugsweise automatisch, zur Änderung der Temperaturführung den Tausch eines Segmentes (S) veranlasst und / oder auf das einzelne Segment (S) einwirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung (ST) geeignete Werkstoffe der Metallprodukte (A, B) für die in Durchlauflinie vorhandenen Segmente (S) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung in Durchlauflinie anzuordnende Segmente (S) für den Werkstoff eines Metallproduktes (A, B) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallprodukt (A, B) mittels Rollen entlang der Durchlauflinie (L) transportiert wird.