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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes, insbesondere
eines im Anschluss an die Wiedererwärmung warmzuwalzenden Stahlbandes,
mit mindestens einer induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtung, die mehr
als einen ein elektromagnetisches Feld induzierenden Induktor aufweist,
der sich über
den Förderweg
des zu erwärmenden
Metallbandes erstreckt. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattete
Anlagen zum Erzeugen von warmgewalztem Metallband.
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Bei
der Erzeugung von warmgewalzten Metallbändern besteht häufig das
Problem, dass die Temperatur des warmzuwalzenden Guts vor den jeweils
durchzuführenden
Warmwalzstichen so stark abnimmt, dass die Warmwalzung nicht mehr
erfolgen kann. Dieses Problem tritt insbesondere bei der Verarbeitung
von Stahl auf, der sich bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur
gar nicht bzw. nicht mehr mit dem gewünschten Erfolg warmwalzen lässt.
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Ein
besonders kritischer Temperaturabfall tritt beim so genannten Steckel-Walzen
auf, da beim Reversieren das jeweilige Bandende in der Coilbox nicht
miterwärmt
wird. Aber auch beim Direktbandgießen mit nachfolgendem Warmwalzen
ist die Verfahrensflexibilität
(Anwendungsbreite) ganz entscheidend von der Möglichkeit einer gezielten Einstellbarkeit
der Bandtemperatur abhängig,
um einen geforderten, sich aus der Forderung nach unterschiedlichen
Stahlgüten
oder Banddicken ergebenden Produktmix einschließlich unterschiedlicher Prozessparameter
(Gießgeschwindigkeit,
Umformgrad etc.) zu realisieren.
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Ein
weiteres Problem besteht bei der Erzeugung von warmgewalzten Metallbändern darin,
dass sich eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den
Querschnitt des warmzuwalzenden Gutes einstellt. Diese Inhomogenität kann einerseits
aufgrund lokal unterschiedlichen Fließverhaltens zu Bandunplanheit
bzw. Bandschieflauf und andererseits zu einer ungleichmäßigen Gefügeausbildung
führen. Grundsätzlich kann
auch ein nicht ideales Ausgangsdickenprofil (Unstetigkeiten) trotz
gleichmäßiger Temperaturverteilung über den
Bandquerschnitt beim Warmwalzen zu o. g. Bandunplanheit bzw. -schieflauf
führen.
Dieses Problem ist von fundamentaler Bedeutung, wenn der Warmwalzprozess
an einem Ausgangsband von < 10
mm Dicke erfolgt und demzufolge eine Breitung des Materials nicht
mehr bzw. nur unzureichend möglich
ist. Speziell beim Warmwalzen von direkt gegossenem Band, wo Irregularitäten in der
thermischen Bombierung der Gießrolle
sowie zeitweilige Infiltrationen an den Seitenabdichtungen nicht
auszuschließen
sind, sollte also im Sinne der Prozessstabilität (Bandplanheit bzw. Bandgeradeauslauf)
auch ein vom übrigen
Temperaturprofil lokal abweichendes Temperaturniveau "online" einstellbar sein.
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Eine Übersicht über die
voranstehend erwähnten
Walzverfahren und die bei ihrer Durchführung eingesetzten Aggregate
enthält
der Artikel "Bandgießtechnik – eine Revolution
in der Stahlindustrie?" von
Claus Hendricks, Stahl und Eisen 115 (1995) Nr. 3, Seiten 75 bis
81. Demnach durchläuft das
Walzgut bei der konventionellen Warmbandfertigung aus Brammen vor
dem Warmwalzen einen Ofen, in dem es auf die erforderliche Warmwalzanfangstemperatur
gebracht wird. Bei der Erzeugung von Warmband aus Dünnbrammen,
die in einem kontinuierlichen Fertigungsablauf im Anschluss an das Abgießen der
Schmelze der Warmwalzung zugeführt werden,
durchlaufen die Dünnbrammen,
bevor sie in die Walzstraße
eintreten, einen Ausgleichsofen, um eine weitestgehende Vergleichmäßigung der
Temperaturverteilung über
den Brammenquerschnitt zu erreichen. Schließlich ist es aus dem Bereich
der inline erfolgenden Fertigung von Warmband aus gegossenem Band
bekannt, das gegossene Band durch einen konventionell ausgebildeten
Induktionsofen zu führen,
bevor es in einem Warmwalzgerüst
auf Enddicke gewalzt wird.
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Der
Vorteil der Verwendung eines Induktionsofens für die Erwärmung bzw. Durchwärmung des
zu walzenden Gutes besteht darin, dass das Walzgut bei kurzer Einwirkzeit
auf eine relativ genau vorgebbare Temperatur erwärmt werden kann. Bei der praktischen
Umsetzung zeigte sich jedoch, dass sich auch mit den bisher für diesen
Zweck vorgesehenen Induktionsöfen
keine Arbeitsergebnisse einstellen, die den immer weiter gesteigerten
Anforderungen genügen.
So war es mit den bekannten Induktionsöfen nicht ohne weiteres möglich, die
Temperaturverteilung im Band so zu steuern, dass das jeweils gewünschte Temperaturprofil
sicher erreicht wird. Des weiteren zeigte sich, dass der im Einlaufbereich
des Warmwalzgerüstes
zur Verfügung
stehende Raum häufig
nicht für
die Montage eines konventionellen Ofens ausreicht. Darüber hinaus
bedingt die Baugröße der konventionellen
Durchlauföfen,
dass zwischen dem Ausgang des Ofens und dem Einlauf des Warmwalzgerüstes ein
beträchtlicher
Abstand vorhanden sein muss, so dass das aus dem Ofen austretende
Band auf seinem Weg zum Walzgerüst wieder
einer Abkühlung
ausgesetzt ist.
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Ein
anderer Anwendungsfall, bei dem sich die Baugröße der für das Wiedererwärmen eines Walzproduktes
eingesetzten Öfen
als problematisch erweist, sind so genannte "Steckelwalzgerüste", wie sie beispielsweise in der
DE 195 81 737 T1 beschrieben
sind. Bei derartigen im reversierenden Betrieb laufenden Walzgerüsten wird
das auf eine bestimmte Dicke warmgewalzte Band zwischen jedem Walzschritt
in einem Ofen gehaspelt, in dem es dann auf einer hohen, für die Durchführung des
folgenden Walzstichs optimalen Temperatur gehalten wird.
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Eine
Vorrichtung der eingangs angegebenen Art ist aus der
DE 26 12 153 A1 bekannt.
Die bekannte Vorrichtung dient zum Vergleichmäßigen der Temperaturverteilung
in Metallbändern,
die zuvor in einem mit Längsfeldinduktoren
bestückten
Ofen erwärmt
worden sind. Zu diesem Zweck weist die bekannte Vorrichtung eine
nach dem Prinzip der induktiven Querfelderhitzung arbeitende Heizeinrichtung auf.
Die bekannte Vorrichtung weist dabei Induktoren auf, die sich jeweils über den
Förderweg
des zu erwärmenden
Metallbandes erstrecken. Durch die Lage der Induktoren in Querrichtung
kann die Erhitzung des Bandes über
seine Breite variiert werden. Gleichzeitig kann der vertikale Abstand
der Induktoren zum Band verändert
werden, um den Wirkungsgrad und die Wärmeverteilung in Querrichtung
des Bandes zu beeinflussen. Um dies zu bewerkstelligen, ist allerdings
ein großes
Bauvolumen erforderlich. Darüber
hinaus ermöglicht
es die bekannte Vorrichtung nicht, den Temperaturverlauf über die
Breite des unter Berücksichtigung
der jeweils im Band tatsächlich
vorhandenen Temperaturverteilung zu beeinflussen.
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Aus
der
EP 0 991 302 A1 ist
ebenfalls eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art bekannt. Diese
bekannte Vorrichtung zum Erwärmen
von Stahlprodukten besitzt mehrere Erwärmungseinrichtungen mit Induktoren,
die sich jeweils quer zur Transportrichtung über die Ober- und Unterseite
des zu erwärmenden
Produktes erstrecken. Das jeweils zu erwärmende Produkt läuft über Rollen
eines Rollentischs und wird im Induktionsbereich von an den Erwärmungseinrichtungen
befestigten Schienen geführt.
Dabei bewegen sich die Erwärmungseinrichtungen
in Lücken
zwischen den Rollen quer zur Transportrichtung des Produktes. Von
mindestens einem Paar von Erwärmungseinrichtungen
ist jeweils eine erste Einrichtung der ersten Bandseite und eine zweite
Einrichtung der zweiten Bandseite zugeordnet. Ausgehend von dem
voranstehend erläuterten Stand
der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung
zum Erwärmen
eines Metallbandes zu schaffen, die es bei geringem Raumbedarf ermöglicht,
das Metallband präzise
und schnell auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Darüber hinaus
sollten Anlagen der voranstehend erläuterten Art, die zur Herstellung
von warmgewalztem Metallband bestimmt sind, angegeben werden, bei denen
trotz des geringen zur Verfügung
stehenden Bauraums eine für
die Warmwalzung optimale Erwärmung
des Walzgutes durchgeführt
werden kann. Das schließt
die Kompensation dickenprofilbedingter Probleme beim Warmwalzen
ein, die zu Bandunplanheiten bzw. Bandschieflauf führen können.
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In
Bezug auf eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes der
eingangs angegebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass
bei einer derartigen Vorrichtung erfindungsgemäß jedem Induktor jeweils eine
Stelleinrichtung zugeordnet ist, die während des Erwärmungsbetriebes
die Position des jeweiligen Induktors in Abhängigkeit von einem Steuersignal
einer Steuereinrichtung quer zum Förderweg verstellt, wobei das
Steuersignal abhängig
ist von der Breite des Metallbandes und einem über die Breite des Metallbandes
zu erzeugenden Temperaturprofil.
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Anders
als bei einem konventionellen Induktionsofen sieht die Erfindung
in an sich bekannter Weise mindestens ein Paar von Erwärmungseinrichtungen
vor, die jeweils einen Induktor tragen. Diese Induktoren erstrecken
sich jeweils in Querrichtung über
den von dem zu erwärmenden
Walzgut durchlaufenen Transportweg. Auf diese Weise passiert das Walzgut
bei seinem Transport das von den Induktoren erzeugte elektromagnetische
Feld, welches eine konzentrierte Erwärmung des Walzgutes bewirkt.
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Gleichzeitig
ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Induktor der Erwärmungseinrichtung quer
zur Förderrichtung
des zu erwärmenden
Metallbandes verstellbar. Diese Querverstellbarkeit ermöglicht es,
die Stellung des Induktors jeweils optimal an den Lauf des Metallbands
und dessen Breite anzupassen. Die Erfindung stellt so eine Querfelderwärmungsvorrichtung
zur Verfügung,
die bei denkbar geringem Raumbedarf innerhalb kürzester Einwirkzeiten eine
konzentrierte Erwärmung
eines Metallbandes auf eine Solltemperatur ermöglicht.
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Aufgrund
der geringen Abmaße,
die für
ihre Montage und ihren Betrieb benötigt werden, eignet sich die
erfindungsgemäße Vorrichtung
insbesondere zum Erwärmen
von Stahlbändern,
die in unmittelbarem Anschluss an die Wiedererwärmung warmgewalzt werden. So
lässt sich
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
in nächster
Nachbarschaft eines Walzgerüstes
anordnen, so dass die Temperaturverluste zwischen der Erwärmung und
dem Warmwalzen auf ein Minimum reduziert sind.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung besteht dabei darin, dass die exakte
Einstellbarkeit des Temperaturverlaufs es ermöglicht, durch Einstellung eines
bestimmten Temperaturprofils über
die Breite des zu walzenden Bandes ein ebenso bestimmtes Verformungsverhalten
beim Walzprozess einzustellen. So können durch den vorgegebenen
Temperaturverlauf Bandunebenheiten, Abweichungen vom Geradeauslauf
und andere geometrische Fehler des Bandes minimiert werden, ohne
dass es dazu aufwendiger zusätzlicher
Maßnahmen
oder Geräte
bedarf.
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Eine
in der Praxis besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens mit zwei paarweise angeordneten
induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen
ausgestattet ist. Durch eine derartige paarweise Anordnung ist es
einerseits möglich,
erhöhte
Wärmemengen
in das Walzgut einzubringen. Gleichzeitig kann durch eine entsprechende
Verstellung der Induktoren das von ihnen erzeugte Querfeld so ausgebildet
werden, dass es das zu erwärmende Band über seine
volle Breite stets sicher erfasst.
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Letzteres
lässt sich
besonders wirkungsvoll dadurch bewerkstelligen, dass eine Erwärmungseinrichtung
seitlich der einen Seite des Förderweges und
die andere Erwärmungseinrichtung
seitlich der anderen Seite des Förderweges
angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist auch bei besonders breiten
Blechen sichergestellt, dass die Induktoren die gesamte Breite des
Bandes abdecken, so dass eine homogene Durchwärmung des Metallbandes problemlos
gewährleistet
werden kann. So haben praktische Versuche ergeben, dass sich durch
die erfindungsgemäße Querverstellbarkeit
der Induktoren im jeweils erwärmten
Metallband ein Temperaturprofil erzeugen lässt, das unter Einschluss der
Bandkantenbereiche einen über
die gesamte Breite und Dicke gleichmäßigen Verlauf aufweist.
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Neben
der Ausrichtung der Induktoren besteht eine weitere Möglichkeit
der Einstellung des im erwärmten
Band erzeugten Temperaturprofils darin, dass die Induktoren Bleche
tragen, welche die Ausrichtung und Ausdehnung des von den Induktoren
erzeugten elektromagnetischen Feldes beeinflussen. Durch eine entsprechende
Anordnung der Beblechung lässt
sich im Bedarfsfall beispielsweise das Querfeld so ausbilden, dass
es im Bereich der Bandkanten zu einer gewünschten Überhitzung kommt. Ebenso kann
die Beblechung so ausgerichtet werden, dass im Bereich der Bandmitte
eine höhere Temperatur
erzeugt wird als in den Kantenbereichen. Dabei ist es nicht erforderlich,
die Beblechung für
jeden Anwendungsfall zu verändern,
sondern die Intensität,
mit der das durch die Beblechung beeinflusste Feld auf das zu erwärmende Gut
wirkt, kann wiederum durch eine Querverstellung der Induktoren verändert werden.
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Eine
besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie mindestens vier Erwärmungseinrichtungen umfasst.
Diese vier Erwärmungseinrichtungen
können dabei
paarweise gegenüberliegend
derart angeordnet sein, dass die Erwärmungseinrichtungen in Förderrichtung
des Metallbandes abwechselnd seitlich der einen und der anderen
Seite des Förderweges angeordnet
sind. Bei dieser Anordnung der Erwärmungseinrichtungen wird eine
besonders gleichmäßige Wirkung
der von den Induktoren induzierten Querfelder auf das zu erwärmende Gut
erreicht. Sollte sich herausstellen, dass sich trotzdem keine gleichmäßige Erwärmung des
Metallbandes erzielen lässt,
so kann dieses Problem gemäß einer
alternativen Ausgestaltung dadurch gelöst werden, dass in Förderichtung
des Metallbandes aufeinander folgend eine erste Erwärmungseinrichtung
seitlich der einen, zwei Erwärmungseinrichtungen
seitlich der anderen Seite und die vierte Erwärmungseinrichtung seitlich der
Seite des Transportweges positioniert ist, der die erste Erwärmungseinrichtung
zugeordnet ist.
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Strommarkierungen
auf der Oberfläche
von Anlagenbauteilen, die dem von den Erwärmungseinrichtungen erzeugten
elektromagnetischen Querfeld ausgesetzt sind, können dadurch vermieden werden, dass
die Erwärmungseinrichtungen
jeweils einen Umrichter aufweisen und dass die Umrichter aller Erwärmungseinrichtungen
zwangssynchronisiert sind. Auf diese Weise können beispielsweise Rollen,
auf denen das Metallband auf seinem Weg durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
läuft,
vor einer Beschädigung
ihrer Oberfläche
geschützt
werden. Zusätzlich
verbessert werden kann dieser Schutz durch geeignete Isolationsmaßnahmen,
durch die ein unterwünschter
Stromfluss unterbunden wird.
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Ein
weiterer für
die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wesentlicher Punkt ist die Gestaltung der jeweils eingesetzten Induktoren
bzw. ihrer Heizleiter. So hat es sich bei praktischen Versuchen
als günstig
erwiesen, wenn die Induktoren in Draufsicht auf den Förderweg
eine langgestreckte, rechtwinklige Form aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung
der Induktoren können
deren Heizleiter so angeordnet sein, dass sie eine große, sich
parallel zum Transportweg des Metallbandes erstreckende Fläche überstreichen.
Theoretische Berechnungen und praktische Versuche haben in diesem
Zusammenhang des Weiteren gezeigt, dass sich besonders gute Arbeitsergebnisse
einstellen, wenn die Induktoren der erfindungsgemäß eingesetzten
Erwärmungseinrichtungen
jeweils einen Heizleiter umfassen, der einen sich ausgehend von
einem Anschlussabschnitt außenliegend
längs der
einen Längsseite
des jeweiligen Induktors erstreckenden ersten Längsabschnitt, einen sich außenliegend
längs der
anderen Längsseite
erstreckenden, zweiten Längsabschnitt,
einen sich innenliegend längs
des ersten Längsabschnitts erstreckenden
dritten Längsabschnitt,
einen sich innenliegend längs
des zweiten Längsabschnitts
erstreckenden, mit einem zweiten Anschlussabschnitt verbundenen
vierten Längsabschnitt,
einen ersten, das vom Anschlussabschnitt abgewandte Ende des ersten
und mit dem diesem Ende gegenüberliegenden
Ende des zweiten Längsabschnitts
außenliegend
verbindenden ersten Kurzabschnitt, einen das andere Ende des zweiten
Längsabschnitts
mit dem ihm gegenüber
liegenden Ende des dritten Längsabschnitts
verbindenden zweiten Kurzabschnitt sowie einen das andere Ende des
dritten Längsabschnitts mit
dem ihm gegenüberliegenden
Ende des vierten Längsabschnitts
innenliegend verbindenden dritten Kurzabschnitt aufweist. Zur Vervollständigung
der flächigen
Anordnung der Heizleiter sollten dabei die Anschlussabschnitte und
der zweite Kurzabschnitt bevorzugt parallel zueinander angeordnet
sein. Ebenso erweist es sich als günstig, wenn der erste und der
dritte Kurzabschnitt gebogen ausgebildet sind, so dass auch im Bereich
des durch die betreffenden Abschnitte gebildeten freien Endes der
Heizleiter eine optimale Wirkung des erzeugten elektromagnetischen
Feldes erzielt wird.
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Aufgrund
der ihrer Fähigkeit
zur Erzeugung einer exakt vorgebbaren Temperaturverteilung im Band
und aufgrund ihrer geringen Größe eignet
sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
in besonderer Weise zum Erwärmen
von gegossenem Band, das nach dem Vergießen in einem Warmwalzgerüst auf seine
Enddicke warmgewalzt wird. In Bezug auf eine Anlage zum Herstellen
von warmgewalztem Metallband wird die oben genannte Aufgabe daher
dadurch gelöst,
dass sie eine Einrichtung zum Vergießen einer Metallschmelze zu
einem gegossenem Metallband, eine Einrichtung zum Warmwalzen des
gegossenen Metallbandes und eine zwischen der Einrichtung zum Vergießen und
der Einrichtung zum Warmwalzen angeordnete, erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung zum Wiedererwärmen
des gegossenen Bandes vor dem Warmwalzen umfasst.
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Alternativ
lässt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch in einer Anlage zum reversierend durchgeführten Warmwalzen eines Metallbands
einsetzen, das mit einem Reversierwalzgerüst und mit mindestens einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
ausgestattet ist, die an einer der Ein-/Auslaufseiten des Reversierwalzgerüstes angeordnet
ist und von der das warmzuwalzende Gut vor einem Walzstich wiedererwärmt wird.
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Die
Einhaltung einer definierten Temperatur ist neben dem Warmumformverhalten
selbst gleichzeitig auch für
die Ausbildung des Gefüges
und damit die Werkstoffeigenschaften des Warmbandes als Fertigprodukt
bzw. Vormaterial für
die Weiterverarbeitung von fundamentaler Bedeutung. Deshalb kann
es günstig
sein, bei eng vorgegebenen Toleranzgrenzen für die Coil-Temperatur in erfindungsgemäßer Weise
eine zusätzliche
induktive Erwärmung zwischen
Walzgerüst
und Coiler vorzunehmen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 eine Anlage zur Erzeugung
von warmgewalztem Stahlband aus gegossenem Band in seitlicher Ansicht;
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2 eine in der in 1 gezeigten Anlage eingesetzte
Vorrichtung zum Erwärmen
des gegossenen Bands in Draufsicht;
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3 eine alternative Ausgestaltung
der in der in 1 gezeigten
Anlage eingesetzten Vorrichtung zum Erwärmen des gegossenen Bands in Draufsicht;
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4 ein Diagramm, in dem für verschiedene
Betriebsversuche das jeweils im gegossenen Band vor dem Einlauf
in das Warmwalzgerüst
der Anlage ermittelte Temperaturprofil dargestellt ist.
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Die
Anlage 1 zur Erzeugung von warmgewalztem Stahlband 2 aus
gegossenem Band 3 umfasst in Förderrichtung F des gegossenen
Bandes 3 aufeinanderfolgend eine Gießeinrichtung 4 zum
Vergießen
einer Metallschmelze 5 zu dem gegossenen Band 3,
eine Rolleneinheit 6 zum Führen des gegossenen Bandes 3,
eine Vorrichtung 7 zum Wiedererwärmen des gegossenen Bandes 3,
ein Walzgerüst 8 zum
Warmwalzen des gegossenen Bandes 3 zu dem Stahlband 2 und
einen Rollgang 9, über
den das Stahlband 2 zu einer nicht dargestellten Haspeleinrichtung
läuft.
Die Gießeinrichtung 4 ist
nach Art eines konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten "Double-Rollers" aufgebaut. Ebenso
sind die Rolleneinheit 6 und das Walzgerüst 8 in
an sich bekannter Weise ausgebildet.
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Die
Vorrichtung 7 zum Erwärmen
des zum Walzgerüst 8 geförderten
gegossenen Bandes 3 ist mit vier im wesentlichen gleich
aufgebauten Erwärmungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 ausgestattet. Jede
der Erwärmungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 weist
einen Induktor 14, 15, 16, 17 auf,
der eine rechtwinklige, lange Grundform aufweist und sich in seiner
Längsausrichtung
quer über
der Oberseite des Förderwegs 18 erstreckt, über den
das Band 3 gefördert
wird. Ein entsprechender Induktor 14a, 15a, 16a, 17a erstreckt
sich in gleicher Weise jeweils quer zur Unterseite des Förderweges 18,
so dass das Band 2 jeweils einen zwischen den Induktoren 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a gebildeten
Koppelspalt K durchläuft.
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Die
Induktoren 14–17a sind
jeweils mit einem Heizleiter 19 ausgestattet, dessen Verlauf
und Anordnung so gewählt
ist, dass ein hinsichtlich seiner Wirkung auf das zu erwärmende,
unter den Induktoren 14–17a herlaufende Band 3 optimiertes
elektromagnetisches Querfeld erzeugt wird. Zu diesem Zweck haben
die Heizleiter 19 jeweils einen sich ausgehend von einem
Anschlussabschnitt 19a außenliegend längs der
einen Längsseite
L1 des jeweiligen Induktors 14–17a erstreckenden
ersten Längsabschnitt 19b,
einen sich außenliegend
längs der
anderen Längsseite
L2 des Induktors 14–17a erstreckenden,
zweiten Längsabschnitt 19c,
einen sich innenliegend längs
des ersten Längsabschnitts 19b erstreckenden
dritten Längsabschnitt 19d und
einen sich innenliegend längs
des zweiten Längsabschnitts 19c erstreckenden,
mit einem zweiten Anschlussabschnitt 19e verbundenen vierten
Längsabschnitt 19f. Das
vom Anschlussabschnitt 19a abgewandte Ende des ersten Längsabschnitts 19b ist
mit dem diesem Ende gegenüberliegenden
Ende des zweiten Längsabschnitts 19c durch
einen außenliegend
angeordneten, nach außen
gebogenen ersten Kurzabschnitt 19g verbunden, während das
andere Ende des zweiten Längsabschnitts 19c mit
dem ihm gegenüber
liegenden Ende des dritten Längsabschnitts 19d durch einen
geradlinig verlaufenden zweiten Kurzabschnitt 19h verbunden
ist. Schließlich
ist das andere Ende des dritten Längsabschnitts 19d mit
dem ihm gegenüberliegenden
Ende des vierten Längsabschnitts 19f über einen
dritten Kurzabschnitt 19i verbunden, der in einer parallel
zur Krümmung
des ersten Kurzabschnitts 19g verlaufenden Krümmung gebogen
geführt
ist. Die Anschlussabschnitte 19a, 19e und der zweite
Kurzabschnitt 19h sind parallel zueinander angeordnet.
Die einzelnen Abschnitte der jeweiligen Heizleiter 19 sind
dabei gemeinsam in einer sich parallel zum Förderweg 18 erstreckenden
Ebene angeordnet.
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Der
im Bereich der dem Gehäuse
der jeweiligen Erwärmungseinrichtung 10–13 angeordnete Spulenkopf
der Induktoren 14–17a weist
hier nicht dargestellte Beblechungen auf, durch die das von den
Induktoren 14–17a erzeugte
Feld so gelenkt wird, dass eine auf die Besonderheiten des jeweils verarbeiteten
Stahlmaterials optimale Erwärmung der
Kanten 3a,3b des gegossenen Bandes 3 erzielt wird.
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Die
Induktoren 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a jeder
Erwärmungseinrichtung 10–13 sind
jeweils vom Kolben eines Stellzylinders 20 getragen, der,
wie für
die Erwärmungseinrichtung 10 durch
gestrichelte Linien dargestellt, im Gehäuse der Erwärmungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 angeordnet
ist. Abhängig vom
Steuersignal einer nicht gezeigten Steuereinrichtung führen die
Stellzylinder 20 jeweils unabhängig voneinander eine lineare,
quer zum Förderweg 18 gerichtete
Stellbewegung aus, durch die die Position der ihnen jeweils zugeordneten
Induktorpaare 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a bzw. 17, 17a der
Erwärmungseinrichtungen 10–13 über dem
Förderweg 18 eingestellt
wird.
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Der
Förderweg 18 ist
durch Rollen 21 gebildet, die gegenüber ihrer Umgebung elektrisch
isoliert sind oder aus nicht leitendem Material bestehen, um unerwünschte Stromflüsse in Folge
der von den Induktoren 14–17a erzeugten elektromagnetischen Felder
zu vermeiden.
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Die
Induktoren 14–17a werden
in an sich bekannter Weise elektrisch gespeist durch in den sich hinsichtlich
ihrer Längsausrichtung
quer zum Förderweg 18 ausgerichteten
Gehäuse
der Erwärmungseinrichtungen 10–13 jeweils
untergebrachte, hier nicht dargestellte Mittelspannungserzeuger,
Transformatoren, Mittelfrequenzumrichter. Zur Vermeidung der Entstehung
von Strommarkierungen auf den Rollen 21 des Förderwegs 18 sind
die Umrichter zwangssynchronisiert, so dass die Entstehung von Wanderfeldern
und übermäßig überhöhten Feldstärken vermieden
wird.
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Beim
der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Erwärmungseinrichtung 10, 11, 12, 13 der
Vorrichtung 7 in Förderrichtung
F aufeinander folgend abwechselnd seitlich der einen Seite 18a und
der anderen Seite 18b des Förderwegs 18 angeordnet,
so dass eine in Bezug auf das zu erwärmende Band 3 symmetrische
Ausbildung und Wirkung der einzelnen von den Induktoren 14–17a erzeugten
Felder erreicht wird.
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Bei
der in 3 dargestellten
alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung 7 ist in Förderrichtung F
aufeinander folgend die erste Erwärmungseinrichtung 10 seitlich
der einen Seite 18a, die zweite und die dritte Erwärmungseinrichtung 11 bzw. 12 jeweils seitlich
der anderen Seite 18b und die vierte Erwärmungseinrichtung 13 wiederum
seitlich der Seite 18a angeordnet, seitlich der auch die
erste Erwärmungseinrichtung 10 positioniert
ist. Versuche haben ergeben, dass durch diese in Bezug auf den Förderweg 18 unsymmetrische
Verteilung der Erwärmungseinrichtungen 10–13 in
solchen Fällen,
in denen die in den 1 und 2 dargestellte Aufstellung
der Erwärmungseinrichtungen 10–13 zu
keinem befriedigenden Arbeitsergebnis führt, eine homogene Temperaturverteilung
im jeweils zu erwärmenden
Band 3 erreicht werden kann.
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Durch
eine entsprechende Querverstellung der Induktorpaare 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a wird
die Stellung der Induktoren 14–17a an die Breite B
des jeweils zu erwärmenden
Bandes 3 angepasst. Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass das Band 3 beim Durchlauf des Bandes 3 durch
die Vorrichtung 7 auf die für das anschließend im
Walzgerüst 8 durchgeführte Warmwalzen
optimale Temperatur erwärmt
wird und sich dabei eine weitestgehend gleichmäßige Temperaturverteilung einstellt.
Sollen die Bandkanten 3a, 3b im Zuge dieser Erwärmung überhitzt
werden, so werden dazu die Induktoren 14–17a so
ausgerichtet, dass ihre Spulenköpfe über die
ihnen jeweils zugeordnete Bandkante 3a bzw. 3b überstehen.
Soll dagegen im Bereich der Bandkanten 3a, 3b gezielt
eine geringere Temperatur als im Bereich der Bandmitte erzielt werden,
so werden die Induktoren 14–17a so ausgerichtet,
dass ihre Spulenköpfe gegenüber der
jeweiligen Bandkante 3a bzw. 3b zurückstehen.
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Das
in der Gießeinrichtung 4 erzeugte,
aus dem Gießspalt
der Gießeinrichtung 5 in
vertikaler Richtung auslaufende und anschließend in einem Bogen in eine
horizontale Richtung umgelenkte gegossene Band 3 wird von
der Rolleneinheit auf den Förderweg 18 geleitet
und durchläuft
anschließend die
Vorrichtung 7, in der es auf die erforderliche Warmwalzanfangstemperatur
wiedererwärmt
wird. Mit dieser Temperatur tritt es in das Walzgerüst 8 ein, in
dem das Band 3 auf die Enddicke des erhaltenen Stahlbands 2 warmgewalzt
wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Verstellbarkeit der
Induktoren 14–17a quer
zum Förderweg 18 des Bandes 3 ist
es bei diesem Betrieb möglich,
gegossene Bänder 3 wiederzuerwärmen, deren
Breite in einem weiten Bereich variieren kann. Zudem können durch
die Querverstellung der Induktoren 14–17a beliebige Temperaturprofile
in dem Band 3 erzeugt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass bei der nach der Wiedererwärmung
durchgeführten
Warmwalzung optimale Arbeitsergebnisse erzielt werden. Sämtliche
Stellvorgänge
der Vorrichtung 8 lassen sich automatisieren. Daher eignen
sich erfindungsgemäße Vorrichtungen
insbesondere für
die Durchführung
eines automatisch ablaufenden Betriebs.
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Durch
Kombination einer Online-Messwerterfassung von Banddickenprofil
im Einlauf der Vorrichtung 7, Bandtemperaturquerprofil
im Ein- sowie Auslauf der Vorrichtung 7, Bandplanheit im
Auslauf Walzgerüst 8 und
Bandposition im Einlauf der Vorrichtung 7 ist es möglich, Bandunplanheiten-
bzw. -schieflauf von vornherein zu vermeiden, was speziell beim
Direktbandgießverfahren
von fundamentaler Bedeutung ist. Mittels einer entsprechenden Automatisierungsanlage
werden hierbei durch Modifizierung und Anpassung der Parameter innerhalb
der Bandaustragslinie Lenktreiber, Vorrichtung, Warmwalzgerüst 8 die
entsprechenden Stellgrößenänderungen
prozessabhängig
vorgenommen.
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Anhand
verschiedener Betriebsversuche ist gezeigt worden, dass sich im
gegossenen Band 3 vor dessen Eintritt in das Walzgerüst 8 durch
Verstellung der Induktoren 14–17a über die
Breite des Bandes 3 ein Temperaturverlauf einstellen lässt, der
zu einer optimalen Form des nach dem Warmwalzen erhaltenen Warmbands
führt.
In 4 ist der Verlauf
der Absoluttemperatur tA in °C über die
in "mm" angegebene Breite
b des Bandes 3 dargestellt. Bei den Versuchen sind die
Spulenköpfe
des Induktorpaares 15, 15a in einem Abstand von
100 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm bzw. 30 mm entfernt ("–") zum jeweils zugeordneten Rand des
Bandes 3 angeordnet worden. Es zeigt sich, dass durch eine
Variation des Abstands zwischen Spulenkopf und zugeordnetem Rand
des Bands 3 der Temperaturverlauf im Band 3 so
eingestellt werden kann, dass sich beispielsweise ausgehend von
einer hohen Temperatur in der Bandmitte ein deutlicher Temperaturabfall
in Richtung des betreffenden Bandrandes einstellt. Dementsprechend wirken
während
des Warmwalzens über
die Bandbreite unterschiedliche Walzkräfte mit dem Ergebnis, dass
vor dem Eintritt in das Walzgerüst 8 bestehende Ungleichförmigkeiten
der Bandgeometrie im Zuge des Warmwalzens ausgeglichen werden.
-
- 1
- Anlage
zur Erzeugung von warmgewalztem Stahlband 2
- 2
- erhaltenes
warmgewalztes Stahlband
- 3
- gegossenes
Band
- 3a,
3b
- Kanten
des gegossenen Bandes 3
- 4
- Gießeinrichtung
- 5
- Metallschmelze
- 6
- Rolleneinheit
- 7
- Vorrichtung
zum Wiedererwärmen
des gegossenen Bandes 3
- 8
- Walzgerüst zum Warmwalzen des
gegossenen Bandes 3
- g
- Rollgang
- 10,
11, 12, 13
- Erwärmungseinrichtungen
- 14,
15, 16, 17
- oberhalb
des Förderweges 18 sich
erstreckende Induktoren
- 14a,
15a, 16a, 17a
- unterhalb
des Förderweges 18 sich
erstreckende Induktoren
- 18
- Förderweg
- 18a,
18b
- Seiten
des Förderwegs 18
- 19
- Heizleiter
- 19a,
19e
- Anschlussabschnitte
des Heizleiters 19
- 19b,
19c, 19d, 19f
- Längsabschnitte
der Heizleiter 19
- 19g,
19h, 19i
- Kurzabschnitte
der Heizleiter 19
- 20
- Stellzylinder
- 21
- Rollen
- B
- Breite
des gegossenen Bandes 3
- F
- Förderrichtung
- K
- Koppelspalt
zwischen den Induktorpaaren 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a
- L1,
L2
- Längsseiten
der Induktoren 14–17a