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Die
Erfindung betrifft ein Verfahre zum Herstellen von warmverformten
Flachprodukten aus Metall, insbesondere Warmbändern aus Stahl oder Leichtmetall,
Brammen die durch Querteilen von einem gegossenen Strang abgeteilt
werden, wobei die Schnittführung
beim Querteilen von einer Geraden abweicht, so dass die jeweils
abgeteilte Bramme an ihrer in Förderrichtung
vorderen und hinteren Endseite eine durch einen von einer Vertikalebene
abweichenden Flächenverlauf
charakterisierte Form aufweist. Der Begriff "Bramme" umfasst nach dem Verständnis der
Erfindung dabei sowohl Vormaterial von beträchtlicher Dicke, das, wie bei
der konventionellen Warmbandfertigung aus dicken Brammen üblich, vor der
Warmverformung wiedererwärmt
wird, als auch Dünnbrammen,
die in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsprozess gegossen
und ohne Prozessunterbrechung der Warmformgebung zugeführt werden.
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Bei
der Herstellung von Warmflachprodukten aus Brammen besteht das Problem,
dass es beispielsweise aufgrund von ungleichförmig auftretenden Verformungskräften oder
Ungleichförmigkeiten der
Materialbeschaffenheit der Brammen zu ebenso ungleichförmigen Verformungen
der Bramme kommt. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn
die Bramme bei der Herstellung von Warmband einer Vorwalzung unterzogen
wird, bevor sie in die Fertigstaffel einer Warmwalzstraße einläuft. Die
an dem nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorband vorhandenen Verformungen
sind in der Regel so groß,
dass die verformten Bereiche von dem Vorband abgetrennt werden müssen, um
das Vorband anschließend
in der Fertigstaffel störungsfrei
mit gutem Arbeitsergebnis fertig Warmwalzen zu können. Des weiteren können sich
die Verformungen der Bramme bzw. des daraus erzeugten Vorbands auf
die Form des Endproduktes auswirken.
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So
führen
die erwähnten
Ungleichförmigkeiten
bei der konventionellen Warmbandfertigung zu einem zungenförmig zulaufenden
Anfangsbereich des Vorbands. Am Bandende ist dagegen die Endseite
eingewölbt
ausgebildet in der Art, dass der Bandendbereich fischschwanzförmig ausgeprägt ist.
In ähnlicher
Weise kann das fertig gewalzte Warmband im Bereich seines Anfangs
und Endes ausgebildet sein. Die derart fehlgeformten Bandenden und
Bandanfänge
müssen
im Fall der Vorbänder
vor der Weiterverarbeitung zu fertig warmgewalztem Band und vor
ihrer Vermarktung als Grobblech abgetrennt werden mit der Folge,
dass erhebliche Schrottmengen anfallen. Diese bedingen wiederum
erhebliche Zusatzkosten der Herstellung der Warmbänder.
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Es
ist festgestellt worden, dass die voranstehend erläuterten
Verluste insbesondere dann auftreten, wenn die Brammen eine quaderförmige Grundform
besitzen, bei der die Seitenflächen
im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Daher ist
beispielsweise in der
JP
08309401 A vorgeschlagen worden, die Endseiten einer zu
Warmband verarbeiteten Bramme in Draufsicht kreisbogenförmig auszuformen.
Die in Verarbeitungsrichtung vordere Endseite hat dabei eine ausgewölbte Form
erhalten, während
die in Förderrichtung
hintere Endseite eingewölbt
ist. In der praktischen Erprobung zeigte sich jedoch, dass auch
diese Formgebung der Brammen zu keiner Minderung des in Folge der
ungleichförmigen
Verformungen eintretenden Schrottvolumens führt.
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Die
Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem sich bei verringertem Schrottanfall hinsichtlich ihrer Formgebung optimierte
Metallflachprodukte erzeugen lassen.
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Ausgehend
von dem voranstehend erläuterten
Stand de Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst
worden, dass eine Standardbramme, die an mindestens einer ihrer
Endseiten einen Standardflächenverlauf
aufweist, zu dem jeweiligen Flachprodukt warmverformt wird, dass
mindestens die Form einer für
die im Zuge der Warmverformung eintretenden Formänderung charakteristischen
Seite des erhaltenen Flachproduktes erfasst wird und dass in Abhängigkeit
von der jeweils erfassten Form unter Berücksichtigung einer vorgegebenen
Sollform des zu erzeugenden Metallflachproduktes die beim Querteilen
der weiteren Brammen angewendete Schnittführung bestimmt wird.
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Die
Erfindung sieht vor, zunächst
anhand eines Musterstücks
die für
die jeweilige Warmverformungsanlage typischen Formfehler des fertigen
Produktes zu ermitteln. Die festgestellten Formfehler bilden dann
unter Berücksichtigung
der ebenso bekannten Ausgangsform die Grundlage für die Ermittlung
der Schnittführung,
mit der die weiteren Brammen dann von dem gegossenen Strang abgeteilt werden.
Auf diese Weise wird eine an den tatsächlichen Arbeitsergebnissen
orientierte Formgebung der Brammen erreicht, die es zuverlässig ermöglicht,
hinsichtlich ihrer Endform optimierte Flachprodukte bei minimiertem
Schrottanfall zu fertigen. Auch bei konventioneller Formgebung andernfalls
auftretende komplexe Formabweichungen des Endproduktes lassen sich
so sicher vermeiden. Durch die erfindungsgemäß durchgeführte Modifizierung der Schnittführung in
Abhängigkeit
von den in der Praxis auftretenden tatsächlichen Verformungen lässt sich somit
ein Metallflachprodukt fertigen, das eine hohe Formgenauigkeit bei
gleichzeitig minimiertem Arbeits- und Kostenaufwand ermöglicht.
So kann das im Bereich der Warmverformungsanlage anfallende Schrottvolumen
zuverlässig
auf ein Minimum reduziert werden.
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Der
Schritt der Verarbeitung der Standardbramme einschließlich der
Erfassung ihrer Verformung wird beispielsweise durchgeführt, wenn
eine Walzanlage neu eingefahren wird. Die ermittelte, im Hinblick
auf die Minimierung von Formfehlern optimale Form der Brammen wird
dann bei der Verarbeitung aller weiteren Brammen genutzt, die in
der jeweiligen Warmwalzstraße
verarbeitet werden. Dabei kann es erforderlich sein, mehrere Standardbrammen
zu verarbeiten, um eindeutig feststellen zu können, welche Formfehler regelmäßig am erhaltenen
Vor- und/oder Fertigband auftreten.
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Die
für die
Durchführung
der Erfindung eingesetzte Schneidmaschine, bei der es sich im Prinzip um
einen konventionellen Brennschneider handeln kann, muss lediglich
in der Lage sein, beispielsweise einer frei programmierten Polygonlinie
zu folgen. Auch ist es günstig,
wenn der von der Trennmaschine erzeugte Strahl nicht nur in der
Vertikalen geführt wird,
sondern in der Lage ist, auch sphärische Konturen an den jeweiligen
Seiten der Brammen auszubilden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Erfassung
der Formabweichung des aus der Standardbramme gefertigten Produktes
die Form derjenigen Seite des Flachproduktes erfasst, in deren Richtung
es im Zuge der Warmverformung zu der größten Veränderung der Ausgangsform der
Bramme kommt. Auf diese Weise lässt
sich die durch die Schnittführung
beim Abtrennen ergebende Formgebung der Bramme sicher so ausbilden,
dass in der Richtung, in der es beispielsweise zur größten Ausdehnung
kommt, eine besonders gute Formgenauigkeit erreicht wird. Dies hat sich
insbesondere dann bestätigt,
wenn das Flachprodukt ein Metallblech oder Metallband ist und nach der
Warmverformung der Standardbramme die Form mindestens einer der
Endseiten des jeweils erhalten Flachproduktes erfasst wird. Dabei
lässt sich
die Zuverlässigkeit
der Formgebung insbesondere dadurch verbessern, dass die Form sowohl
an der in Förderrichtung
vorderen als auch an der in Förderrichtung hinteren
Endseite des erhaltenen Flachproduktes erfasst wird und die Schnittführung beim
weiteren Querteilen in Abhängigkeit
von beiden erfassten Formen bestimmt wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
die Form der charakteristischen Seite bestimmter aus den weiteren
Brammen gefertigter Flachprodukte zu erfassen und die Schnittführung in
Abhängigkeit
vom jeweils erfassten Formverlauf nachzujustieren. Abhängig von
der Arbeitsweise und Zuverlässigkeit
der jeweils eingesetzten Warmverformungsanlage kann eine solche
laufende Überprüfung der
Arbeitsergebnisse stichprobenartig oder regelmäßig durchgeführt werden.
Die dabei festgestellten, am warmverformten Produkt noch vorhandenen
Formabweichungen können
dann zur Grundlage einer Nachjustierung des Schnittverlaufs der
Schneidmaschine genutzt werden, mit der die Brammen vom gegossenen
Strang abgetrennt werden. Auf diese Weise verbessert sich im Laufe
der Betriebszeit der Schnittverlauf im Sinne eines selbst lernenden
Systems immer mehr, so dass die angestrebte Minimierung des Schrottanfalls
immer sicherer und umfassender erreicht wird. Die regelmäßige Überprüfung und
Korrektur des Schnittverlaufs garantiert so ein optimales Arbeitsergebnis.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 eine Brennschneideinrichtung
zum Abtrennen von Brammen von einem gegossenen Strang in seitlicher
Ansicht,
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2 die Brennschneideinrichtung
in Draufsicht,
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3 eine Standardbramme in
Draufsicht,
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4 ein aus der Standardbramme
erzeugtes Vorband in Draufsicht,
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5 eine angepasst geformte
Bramme in Draufsicht,
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6 ein aus der angepasst
geformten Bramme erzeugtes Vorband in Draufsicht.
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Die
hinter einer nicht dargestellten Stranggießanlage positionierte Brennschneideinrichtung 1 umfasst
einen konventionell ausgebildeten Schneidkopf 2, der oberhalb
eines Förderwegs 3 angeordnet ist.
Der Schneidkopf 2 hängt
an einem ersten Linearantrieb 4, über den er in einer längs zur
Längsachse des
Förderwegs 3 ausgerichtete
Bewegungsachse X hin- und herbewegt werden kann. Der erste Linearantrieb 4 selbst
hängt an
einem zweiten, sich über die Breite
des Förderwegs 2 erstreckenden
Linearantrieb 5, über
den der Linearantrieb 4 mit dem an ihm hängenden
Schneidkopf 2 in eine quer zur Längsrichtung des Förderwegs 3 ausgerichtete
Bewegungsachse Y bewegt werden kann. Die Linearantriebe 4, 5 bilden
so einen Kreuzantrieb, mit dem der Schneidkopf 2 innerhalb
des allein durch die Länge
der Linearantriebe 4, 5 begrenzten Bereichs in
jede Position über
den Förderweg 2 gebracht
werden kann. Mit einem dritten, hier nicht dargestellten Stellantrieb
kann der Schneidkopf 2 aus einer vom Förderweg 2 entfernten
Ruheposition in eine abgesenkte Arbeitsposition entlang einer vertikal
ausgerichteten Z-Achse bewegt werden. Die Linearantriebe 4, 5 und
der Stellantrieb werden dabei von einer programmierbaren Steuereinrichtung 6 in
Abhängigkeit
von einem vorgegebenen Schneidverlauf gesteuert.
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Auf
dem Förderweg 3 wird
ein gegossener Stahlstrang S zur Brennschneideinrichtung 1 in
Förderrichtung
F gefördert.
Der Schneidkopf 2 befindet sich dabei zunächst in
einer in Betriebsstellung abgesenkten, seitlich des Förderwegs 3 angeordneten Position.
Nachdem eine der Länge
L der zu erzeugenden Brammen B entsprechende Länge des Stahlstrangs S den
Schneidkopf 2 passiert hat, wird der Schneidkopf 2 quer
zur Förderrichtung
F bewegt, um eine Bramme B von dem Stahlstrang S abzutrennen. Die
fertig abgetrennten, von dem Stahlstrang S vereinzelten Brammen
B werden dann auf dem Förderweg
der Weiterverarbeitung zugeführt.
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Handelt
es sich bei den Brammen B um Brammen großer Dicke, so werden sie nach
einer Abkühlung
wiedererwärmt,
um dann zu Warmband W vor- und fertigwarmgewalzt zu werden. Handelt
es sich dagegen um Dünnbrammen,
so werden sie in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf einer in
Linie zum Förderweg 3 angeordneten,
hier nicht dargestellten Warmwalzstaffel zugeführt, in der sie auf Enddicke
warmgewalzt werden. Erforderlichenfalls durchlaufen sie dabei vor
ihrem Eintritt in die Warmwalzstaffel einen Durchlaufofen.
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Beispielsweise
die im Zuge der Warmbanderzeugung nach dem Vorwalzen erhaltenen
Vorbänder
weisen, unabhängig
davon ob sie aus dickeren, wiedererwärmten Brammen oder Dünnbrammen hergestellt
sind, jeweils im Bereich ihres Bandanfangs einen Bereich auf, der
aufgrund seiner mangelhaften Maßhaltigkeit
vor der Vermarktung (Grobblech) oder Fertigverarbeitung (Warmband)
abgetrennt und als Schrott entsorgt werden muss. Genauso ist jeweils
im Bereich des Bandendes ein Bandabschnitt vorhanden, der aufgrund
seiner Maßfehler
als Schrott vom fertigen Warmband abgeteilt werden muss.
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Um
sowohl das im Bereich des Bandanfangs als auch im Bereich des Bandendes
anfallende Schrottvolumen zu minimieren, wird zunächst eine Standartbramme
BS zu einem Warmband WS warmgewalzt.
Die Standardbramme BS ist in konventioneller
Weise quaderförmig
ausgebildet. Ihre Längsseiten
LT und schmalen Endseiten STV,
STH sind jeweils im Wesentlichen planeben
geformt und stoßen
rechtwinklig aufeinander.
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Am
aus der Bramme BS nach dem Vorwalzen erhaltenen
Vorband WS treten für das jeweils eingesetzte Walzgerüst und das
jeweils verarbeitete Stahlmaterial typische Formabweichungen ein.
So ist im hier erläuterten
Beispielsfall der Bereich des Bandanfangs BA zungenförmig spitz
zulaufend ausgebildet, während
die endseitige Endseite des Warmbands WS nach
Art eines Fischschwanzes derart geformt ist, dass in den Übergangsbereichen
zu den Längsseiten des
Warmbands WS jeweils entgegen der Förderrichtung
vorstehende Spitze P ausgebildet sind, die zwischen sich eine in
das Band eingeformte Ausnehmung AE begrenzen.
Sowohl die Zungenform des Bandanfangs BA als
auch die fischschwanzförmige Ausbildung
des Bandendes BE sind dabei unsymmetrisch
in Bezug auf die Längsachse
LX des Warmbands WS ausgerichtet.
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Im
nächsten
Schritt werden die Abweichungen des Bandanfangs BA und
des Bandendes BE erfasst. Unter Berücksichtigung
der Quaderform der Standardbramme BS, ihrer
Breite, ihrer Dicke, ihrer Zusammensetzung und des beim Warmwalzen
erreichten Stauchmaßes
wird dann eine von der Geraden abweichende Schnittführung der
Brennschneideinrichtung bestimmt, die im weiteren beim Abteilen der
Brammen B vom Stahlstrang S angewendet wird.
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Die
derart erhaltenen Brammen B weisen (in Draufsicht gesehen) beispielsweise
an ihrer in Förderrichtung
F vorderen Endseite SV eine Ausnehmung AV auf, während
ihre in Förderrichtung
F hintere Endseite SH eine Auswölbung AH besitzt. Die Ausnehmung AV und
die Auswölbung
AH sind dabei entsprechend den beim aus
der Standardbramme BS festgestellten Formabweichungen
unsymmetrisch in Bezug auf die Längsachse
der Brammen B ausgerichtet. Die vom Schneidkopf 2 der Brennschneideinrichtung
1 beim Querteilen des Stahlstrangs S zurückgelegte Schnittlinie entspricht
dazu beispielsweise einem Polynomzug höherer Ordnung, so dass die Lage
der jeweiligen Seitenfläche
der Endseiten SV, SH jeweils
deutlich von den Vertikalebenen abweicht, in denen sie bei der Standardbramme
BS angeordnet sind.
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Bei
den Warmbändern
W, die aus den hinsichtlich ihrer Formgebung an die beim Warmband WS festgestellten Formabweichungen angepassten Brammen
B hergestellt sind, sind die Länge
der nicht nutzbaren, als Schrott zu entsorgenden Bereiche ihres
Bandanfangs BA und ihres Bandendes BE jeweils deutlich vermindert gegenüber den
entsprechenden Bereichen des aus einer konventionell geformten Standartbramme
BS erzeugten Warmbands WS vermindert.
Abhängig
vom Grad der Optimierung kann die Form des Bandanfangs BA und des Bandendes BE durch
eine entsprechende Formgebung der Brammen beim Querteilen so weit
verbessert werden, dass gar kein Schrott mehr anfällt.
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Um
einen möglichst
minimierten Schrottanfall zu erreichen, werden beispielsweise bei
jedem nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorband W die Formabweichungen
im Bereich des Bandanfangs BA und des Bandendes
BE erfasst. Die zu Beginn des Fertigungsprozesses
anhand des Warmbands WS bestimmte Schnittlinie
beim Querteilen wird dann unter Berücksichtigung der jeweils festgestellten
Abweichungen laufend korrigiert. Für diesen beispielsweise "online" erfolgenden Optimierungsprozess
können
in an sich bekannter Weise neuronale Netzwerke eingesetzt werden.
Im Ergebnis lassen sich bei geringstem Schrottanfall Warmbänder von
hoher Maßhaltigkeit
herstellen, bei denen der Aufwand für jede Nachbearbeitung auf
ein Minimum reduziert ist.
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- 1
- Brennschneideinrichtung
- 2
- Schneidkopf
- 3
- Förderweg
- 4
- Linearantrieb
- 5
- Linearantrieb
- 6
- Steuereinrichtung
- AE
- Ausnehmung
- AH
- Auswölbung
- AV
- Ausnehmung
- B
- Brammen
- BA
- Bandanfang
- BE
- Bandende
- BS
- Standardbramme
- F
- Förderrichtung
- L
- Länge der
Brammen
- LT
- Längsseiten
der Standardbramme BS
- LX
- Längsachse
der Warmbänder
W, WS
- P
- Spitzen
- S
- Stahlstrang
- STV, STH
- Endseiten
der Standardbramme BS
- SV, SH
- Endseiten
der Brammen B
- WS
- Warmband
- X
- Bewegungsachse
- Y
- Bewegungsachse
- Z
- Bewegungsachse