DE69125926T2

DE69125926T2 - System und verfahren zum formen dünner flacher warmgewalzter metallbänder

Info

Publication number: DE69125926T2
Application number: DE69125926T
Authority: DE
Inventors: Dieter D-4300 Essen Figge; Peter D-4300 Essen Fink; Libor F. Duncanville Tx 75137 Rostik; Lloyd M. Desoto Tx 75115 Schmelzle
Original assignee: Mannesmann AG; Chaparral Steel Co
Current assignee: Chaparral Steel Co
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2011-08-17
Also published as: AU8858791A; EP0510147B1; CA2073683A1; MX9102051A; CA2073683C; EP0510147A4; BR9106014A; NO913894D0; HUT60942A; TR26860A; ES2100964T3; CS320191A3; CN1061364A; DE69125926D1; RU2078625C1; AU644246B2; KR100217787B1; US5133205A; MY108684A; JPH05505347A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Formen dünner flacher warmgewalzter Metallbänder und insbesondere auf ein System und Verfahren zum kontinuierlichen Formen eines kontinuierlichen dünnen flachen warmgewalzten Metallbands mit einer Enddicke von unter etwa 1,8 mm unter Nutzung einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme aus Stahl.
Es sind viele Methoden zum Umformen und zur Formgebung von Stahl bekannt. Eine dieser Methoden beinhaltet die Nutzung eines Verfahrens, das als kontinuierliches Gießen oder Stranggießen bezeichnet wird. Dieses Verfahren, bei dem flüssiger Stahl direkt zu halbfertigen Formen wie Brammen, Rohblöcke, Vorblöcke oder Barren gegossen wird, wird in immer mehr Anwendungen eingesetzt, weil es - unter anderem - im Vergleich zum herkömmlichen Gießen von Stahl in Rohstahlblöcke mit späterer Verarbeitung zum gewünschten Erzeugnis die Notwendigkeit bestimmter Stahlerzeugungstechnik reduziert oder ganz aufhebt.
Beim herkömmlichen Stand der Technik wurde durch das Stranggußverfahren eine Stahlbramme mit einer Dicke zwischen 150 und 300 mm und einer Breite von bis zu 3000 mm erzeugt. Diese Brammen wurden je nach den konkreten Verfahrensdetails in Stücke unterschiedlicher Länge geteilt. Um aus diesem Material ein flaches gewaiztes Stahlband herzustellen, wurde die getrennte Bramme erneut erhitzt, durch eines oder mehrere Warmvorwalzgerüste geführt und anschließend durch eines oder mehrere Warmwalzengerüste geführt, in denen eine weitere Reduzierung der Dicke bis zu ungefähr 2,5 mm erfolgte. Falls erforderlich, wurde die Bramme dann durch ein letztes, meistens jedoch mehrere Kaltwalzengerüste zur Dickenreduzierung und Oberflächenvergütung geführt, um eine noch weitergehende Reduzierung der Dicke zu erzielen.
Bei abnehmender Dicke des Stahlbands im Warmwalzabschnitt des Verfahrens nach dem herkömmlichen Stand der Technik war es schwierig, das Stahlband in ein Walzengerüst einzuführen, um dessen Dicke weiter zu reduzieren. Das Stahlband wurde in jedes der Walzengerüste bei geringer Geschwindigkeit eingeführt und wurde dann beschleunigt. Dabei war es wichtig, so schnell wie möglich zum Endstück des Bands zu gelangen, denn dieser Abschnitt war bis zu seiner Einführung in die Warmwalzengerüste bereits am stärksten abgekühlt.
Aufgrund der Eintritts- und Ausgangsgeschwindigkeiten der bei Systemen nach dem bekannten Stand der Technik verwendeten Kombinationen aus mehreren unterschiedlichen Apparatetypen gab es eine klare und arbeitsablaufbedingte Notwendigkeit, aus den nahezu kontinuierlichen Gußbrammen getrennte Brammen herzustellen. Bei der bekannten Technologie der Warmwalzengerüste war es nicht möglich, die Geschwindigkeiten der Vorwalzund Fertigwalzgerüste in Übereinstimmung mit def kontinuierlichen Ausgabegeschwindigkeit bekannter Stranggußvorrichtungen zu bringen, wodurch ein vollständig kontinuierlicher Betrieb verhindert wurde. Die erforderlichen hohen Geschwindigkeiten der Warmwalzstrecke, die insbesondere zur Vermeidung von Warmrissen der Walzen und zur Minimierung von Wärmeverlusten notwendig waren, konnten durch die Experten auf dem Gebiet der Stahlherstellung einfach nicht an die Geschwindigkeiten der vorangehenden Vorrichtungen angepaßt werden.
Eines der auf eine weitere Reduzierung harrenden Probleme des Systems bestand darin, daß eine Handhabung des Warmstahlbands außerordentlich schwierig wurde, wenn es zu schnell von einer Verfahrensstation zur nächsten bewegt wurde. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung getrennter Warmbrammen bestand in der Einfädlung in den Walzspalt zwischen den Walzen der Walzengerüste, wobei dieser Schritt für jede einzelne der getrennten Brammen erneut ausgeführt werden mußte. Dieses war mit dem Öffnen aller Walzengerüste und dem Schließen jedes Walzengerüstes in der Reihenfolge vom Endstück der Bramme bis zum Kopf- oder Anfangsstück der Bramme verbunden, bis alle wieder geschlossen waren. Aufgrund des bei jeder getrennten Bramme auftretenden Wärmeverlustes war eine dauerhafte Beschleunigung der Walzengerüste erforderlich, um einen Walzvorgang bei einer höheren als der gewünschten Dauergeschwindigkeit zu bewirken, damit eine Reduzierung erfolgte, bevor der Wärmeverlust den Punkt erreicht hatte, an dem der Stahl nicht mehr bearbeitet werden konnte.
Der Wärmeverlust der getrennten Brammen stellte ein ernsthaftes Problem dar, weil das Endstück sich schnell abkühlte und oft schon vor dem Erreichen der letzten Walzengerüste eine Temperatur unterhalb der optimalen Warmwalztemperaturen aufwies. Um dieses Problem zu verringern, mußten die Warmwalzengerüste die besagte Fähigkeit zu einer konstanten Beschleunigung aufweisen, was in der Umgangssprache als "Zoomen" bezeichnet wurde. Grob ausgedrückt handelte es sich dabei darum, daß die getrennte Bramme in jedes Walzengerüst bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit eingeführt und dann so schnell wie möglich auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden mußte, die oberhalb der gewünschten Warmwalzgeschwindigkeit lag. Mit dieser als "Zoomen" bezeichneten raschen Beschleunigung wurde versucht, das Endstück des getrennten Bands so schnell wie möglich durch alle Warmwalzengerüste zu führen, um jeglichen Temperaturabfall auszugleichen und einen derart großen Wärmeverlust zu verhindern, daß das Metall nicht mehr bearbeitet werden kann. Um die "Zoom"-Funktion bei jedem Walzengerüst zu gewährleisten, waren Elektromotoren mit Leistungen und Geschwindigkeiten erforderlich, die beträchtlich über den Parametern lagen, welche erforderlich wären, wenn ein vollständig kontinuierliches Dauerwarmwalzverfahren möglich gewesen wäre. Der Einsatz einer Spulvorrichtung vor dem ersten Walzengerüst, mit der eine wärmehaltende Umgebung geschaffen wurde, durch welche die Abkühlung des Endstücks minimiert und der Grad der bei den Walzengerüsten erforderlichen Beschleunigung gesenkt wurde, stellte beim bisherigen Stand der Technik die beste verfügbare Lösung für das notwendige "Zoomen" dar. Die Kapitalkosten der Spulvorrichtung glichen jedoch die Einsparungen bei den Kosten für die Elektromotoren wieder aus, und die Betriebskosten für die technische Ausrüstung lagen - obwohl jetzt etwas geringer - immer noch über den gewünschten oder akzeptablen Grenzwerten.
Außerdem erforderte die Einfädlungstechnik eine gewisse Fertigkeit bei der Steuerung der Geschwindigkeit jedes einzelnen getrennten Bands im Verlauf der Fertigungsstrecke, insbesondere nachdem mehrere der Walzengerüste geschlossen und durch "Zoomen" beschleunigt wurden und die zugewiesene Reduzierung ausführten.
Obwohl das theoretische Minimum der Banddicke bei weniger als 1,5 mm lag, lag die durch Warmwalzen erreichbare Dicke aufgrund der substantiellen Mängel beim bisherigen Stand der Technik bei nicht weniger als und bestenfalls 1,8 mm bis 2,5 mm. Für Anwendungen, die geringere Bandstärken erforderten, mußte der Stahl nach Abschluß des Warmwalzverfahrens geglüht, gebeizt und dann durch Kaltwalzen auf die Enddicke reduziert werden, wobei diese zusätzlichen Verfahren zeit- und energieaufwendig waren und beträchtliche Kapitalaufwendungen erforderlich machten.
Eine allgemeine Beschreibung der Beziehungen zwischen Stranggußvorrichtungen und Walzwerken erschien im Artikel "Rolling Milis Shape Up", Iron Age (August 1990), Seite 16 [wobei diese Publikation und ihre Darstellungen nicht zum bekannten Stand der Technik der vorliegenden Erfindung zählen].
Mit einer Reihe von Konfigurationen aus Stranggußvorrichtungen und Walzwerken wurden Versuche unternommen, um ein Verfahren zu entwickeln, das ein wirklich kontinuierliches Fertigungsverfahren vom Gießvorgang bis zum auf die Enddicke warmgewalzten Stahlband ermöglicht. Unter den verschiedenen Walzwerkkonfigurationen, welche für die Vorwalzstufen der Dickenreduzierung in Betracht gezogen wurden, befanden sich die Planeten-Walzgerüste, die so genannt werden, weil sich hier die Arbeitswalzen auf einer Umlaufbahn um eine Gerüststruktur einer ganz bestimmten Bauart bewegen.
Bereits in den späten fünfziger und frühen sechziger Jahren wurde ein Planeten-Walzgerüst entwickelt, das unter der Bezeichnung "Platzer Planeten- Walzgerüst" bekannt wurde. Eine allgemeine Beschreibung dieses Walz gerüsts erfolgt in den United States Letters Patent Nr. U.S. 2,975,663; 2,960,894 und 2,709,934. Beim Platzer Planeten-Walzgerüst handelt es sich um ein Walzwerk mit Zwangsvorschub, welches Antriebswalzen aufweist, die eine Stahlbramme mit einer Dicke zwischen 50 und 100 mm aufnehmen könnep und diese durch planetenförmig angeordnete Walzen ungefähr auf eine Dicke von 20 mm bis etwa 3 bis 6 mm reduzieren. Dieses Gerät wurde niemals erfolgreich kömmerziell eingesetzt, was in erster Linie in der Tatsache begründet ist, daß ein kontinuierliches Gießen von Brammen mit einer Dicke zw schen 50 und 100 mm nicht erreicht werden konnte.
Auch die Techniken zur Beschickung des Platzer Planeten-Walzwerks nach dem bisherigen Stand der Technik wiesen einige Unzulänglichkeiten auf. Bei der Verwendung der dicken getrennten Stahlbrammen; die mit den bekannten Stranggußtechnologien hergestellt werden konnten, entstand bei der Zwangsbeschickung eine große Beschickungszunge bzw. eine große Führungskante am Stahlband, und zwar sowohl anfänglich als auch beim Herunterfahren (Einstellen) des Walzwerks auf die endgültig gewünschte Dicke. Es war erforderlich, diese Einführungszunge zu entfernen, was üblicherweise erfolgte, indem die Einführungszunge durch Brennschneiden vom vorderen Ende des Bands abgetrennt und nach oben, unten oder zur Seite aus der Verfahrensstrecke entnommen wurde. Auch wenn das so entfernte Stück am Ende des Verfahrens wieder eingeschmolzen und somit wiederverwendet wurde, war der Anteil des bei jeder Bramme verschwendeten Metalls im Verhältnis zum gewalzten Bandprodukt beträchtlich, insbesondere wenn die damit verbundenen Einrichtungs-, Kapital- und Betriebskosten mit in Betracht gezogen werden.
Bisher vorgeschlagene Kombinationen aus Stranggußvorrichtungen mit Platzer-Walzwerken zur Bildung eines Warmstahlbandsystems enthielten keine kontinuierliche Warmwalzstreckentechnologie als Bestandteil der Kombination. So bildete zum Beispiel das Kruppiplatzer Planeten-Walzgerüst bei der Kombination mit einer Stranggußvorrichtung eine Warmbandwalzstrecke mit einer Dickenreduzierung von bis zu 98% bei einem Durchlauf. Muenker et al., Krupp/Platzer Planetarv Mill. "Evolution, Design and Operating Experience in Ferrous and Non-Ferrous Practice" (Februar 1969); Fink et al., "Economic Application of the Krupp/Platzer Planetary Mill For the Production of Hot Rolled Strip", Iron and Steel Engineer, Januar 1971, S. 45; Krupp/Platzer Planetary Mill - A Hot Strip Mill With Thickness Reduction of up to 98% (1987). Die dort vorgestellte Walzstrecke bestand aus einem herkömmlichen Stranggußverfahren, das nach eigenen Angaben für das Gießen von dünnen Brammen konfiguriert wurde, bei dem die frisch gegossenen Brammen über konventionelle Richtwalzen in einen tunnelartigen Warmhalteofen eingeführt werden. Die gußfrischen Brammen verließen den Warmhalteofen und gingen in den Walzspalt (bzw. wurden diesem zugeführt) eines Platzer Planeten-Walzgerüsts. (Üblicherweise würde vor den Vorschubwalzen ein primäres Entzundern und nach dem Einführen in das Platzer Planeten-Walzgerüst ein sekundäres Entzundern erfolgen.) Dieses Platzer Planeten-Walzgerüst reduziert in einem einzigen Durchlauf die Dicke der zugeführten Bramme ausgehend von der Ausgangsdicke, das heißt unmittelbar nach dem Gießen und Richten, um bis zu 98% zur endgültigen Dicke. Das so entstandene stark in der Dicke reduzierte gewalzte Stahlband wurde aus der Walzstrecke durch ein standardmäßiges Ausführungswalzgerüst, äas gleichzeitig für die Spannung zwischen dem Walzspalt und den Ausführungswalzen sorgte, auf einen Rollgang entnommen. Das Abschneiden und Aufwickeln mit herkömmlichen Einrollmaschinen vervollständigten das vorgestellte Verfahren.
Als Alternative zu dieser Anordnung würde das Platzer Planeten- Walzgerüst die Dicke der zugeführten Bramme ausgehend von der Ausgangsdicke, das heißt unmittelbar nach dem Gießen und Richten, um bis zu 98% zur endgültigen Dicke reduzieren. Anstelle der Abnahme aus der Walzstrecke durch eine standardmäßige Kombination aus Ausführungswalzgerüst und Spannwalzen werden bei dieser alternativen Konfiguration eine oder zwei (2) Vierwalzengerüste zum Fertigwalzen. eingesetzt, insbesondere Walzengerüste, die mit einem IGC-Walzspalt-Steuerungssystem von Krupp ausgestattet sind, um die Glattheit zu verbessern und geringe Toleranzen zu erreichen. Es wurden keine zusätzlichen Wärmequellen für das Stahlband eingesetzt, wenn die Konfiguration mit einem oder zwei (2) Vierwalzengerüsten zum Fertigwalzen verwendet wurde, so daß keine substantielle Fertigreduzierunq möglich gewesen ist, da die erhaltene Wärme inadäquat war.
Im Artikel von Muenker et al. erfolgt eine detailliertere Beschreibung eines Abschnitts einer Konfiguration, bei der eine Kombination. aus einem Platzer Planeten-Walzgerüst mit einem oder zwei (2) Fertigwalzengerüsten verwendet wird, es erfolgt aber keine Offenbarung einer Lehre für die Anwendung einer solchen Konfiguration in Kombination mit einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme; Muenker et al. schlugen solche Walzengerüste nur für den Einsatz mit getrennten Brammen vor. Muenker et al. beschrieben diese alternative Konfiguration als hilfreich in Situationen mit hoher Massenproduktion, in denen das Platzer Planeten-Gerüst als Vorwalzgerüst eingesetzt wird. Figur 15 und der zugehörige Text verglichen eine herkömmliche Warmwalzstrecke, bestehend aus zwölf (12) horizontal angeordneten und sechs (6) vertikal angeordneten Walzgerüsten, mit einer Platzer Planeten-Walzgerüststrecke zum Vor- und Fertigwalzen, bestehend aus sechs (6) horizontal angeordneten und zwei (2) vertikal angeordneten Walzgerüsten, wobei bei beiden Konfigurationen Produktionsraten von 150 Tonnen pro Stunde, erreicht werden (Seiten 8 bis 10; Figur 15). Muenker et al. gaben die Ausgabeabmessungen des aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst kommenden vorgewalzten Stahlbands mit einer Dicke von 10 bis 20 mm an.
Fink et al. beschrieben den Einsatz eines Platzer Planeten-Walzgerüsts in Kombination mit einer kontinuierlichen Brammengießeinrichtung und verschiedenen in der weiteren Bearbeitungsstrecke angeordneten Walzeinrichtungen. In der in ihrem Artikel vorgestellten Kombination aus Stranggußvorrichtung und Platzer Planeten-Walzgerüst bemerkten Fink et al., daß die Vorschubwalzen, mit deren Hilfe die einzelnen aneinanderstoßenden oder getrennten Brammen in das Platzer-Walzgerüst eingeführt werden (S.48) eine Reduzierung von 20% bewirken würden, während die anschließende Walzenstrecke in einem Durchlauf je nach erforderlicher Enddicke eine Reduzierung von 80 bis 98% bewirken. Figur 4VI veranschaulichte eine Kombination aus Ofen und Planeten-Wälzgerüst, wiederum mit Einsatz des Platzer Planeten- Walzgerüsts als Vorwalzgerüst in der Walzstrecke vor einer Endwalzstrecke von fünf (5) bis sieben (7) Walzgerüsten, wobei die genaue Anzahl der vertikal und horizontal angeordneten Fertigwalzgerüste nicht definiert wurde.
Neben dem Platzer Planeten-Walzgerüst war das einzige ansonsten im kommerziellen Maßstab genutzte derartige Walzgerüst das Sendzimir Planeten-Walzgerüst. Eine allgemeine Beschreibung von Sendzimir Planeten- Walzgerüsten erfolgte in einer Reihe von US-Patenten, darunter in United States Letters Patent Nr. 2,932,997; 2,978,933; 3,049,948; 3,076,360; 3,079,975; 3,147,648; 3,138,979; 3,210,981; 3,533,262 und 3,789,646.
Die Unterschiede zwischen dem Platzer Planeten-Walzgerüst und dem Sendzimir Planeten-Walzgerüst sind dem durchschnittlichen Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und vertraut. Aus praktischen Anwendungen war bekannt, daß die einem Sendzimir Planeten-Walzgerüst zugeführte Bramme eine minimale Dicke von etwa 120 mm haben muß, damit ein akzeptables, Walzprodukt produziert werden kann. Bei einer gegebenen Breite wird damit bei weitem die minimale Dicke überschritten, die bei der Technologie mit dem Platzer Planeten-Walzgerüst erforderlich wäre. Es war auch gut bekannt, daß das gewalzte Band beim Verlassen eines Sendzimir Planeten-Walzgerüsts nicht glatt war, sondern eine deutliche Kräuselung oder Wellung in Walzrichtung aufwies, was zusätzliche Endwalzgerüste erforderlich machte, um das Band zu glätten. Die verglichen mit der Platzer-Technologie bestehende Unfähigkeit eines Sendzimir Planeten-Walzgerüsts zur Herstellung eines glatten Bands war ein direktes Ergebnis der konstruktiven Unterschiede zwischen diesen beiden Typen von Planeten-Walzgerüsten. Die Sendzimir Planeten-Walzgerüste weisen einen rotierenden Auflageträger auf, wogegen die Platzer Planeten-Walzgerüste einen stationären Auflageträger aufweisen. Aufgrund des rotierenden Auflageträgers kommt es bei den Sendzimir-Walzgerüsten zu einem Metallfluß, der die Kräuselung oder Wellung des Bands bewirkt. Der stationäre Auflageträger des Platzer Planeten-Walzgerüsts sorgt für einen Metallfluß während des Walzvorgangs, der das Metallband nicht verzerrt, so daß es nur gelegentlich zu einer sehr leichten, langen Wellenbildung längs zur Richtung des Gießensiwalzens kommt.
Der zwischen den Planeten-Walzgerüsten nach der Platzer- und der Sendzimir-Technologie bestehende Unterschied zwischen feststehendem und rotierendem Auflageträger bewirkt einen weiteren Vorteil beim Einsatz der Platzer-Technologie. Aufgrund des stationären Auflageträgers ist es durch die Verwendung verschiedener Einsätze im Träger möglich, durch den Walzvorgang die Bramme mit einem Querprofil (quer zur Richtung des Gießenslwalzens) zu versehen. Durch die Verwendung solcher ausgesuchten Einsätze kann ein Platzer Planeten-Walzgerüst der ausgegebenen Bramme ein optimales Profil für die weitere Bearbeitung in der Walzstrecke verleihen, ohne daß weitere Walzengerüste erforderlich sind, die nach der Dickenreduzierung im Planeten-Walzgerüst die Herausbildung eines Profils im ausgegebenen Blech bewirken.
Das Platzer Planeten-Walzgerüst ist auch für die Einstellung zum Schließen des Walzspalts geeignet, wodurch eine Optimierung der anfänglichen Eintrittsdicke und eine erhöhte Laufreduzierung nach dem Einfädeln möglich ist. Im Gegensatz dazu kann die anf-ngliche Eintrittsdicke des Stahls in ein Sendzimir Planeten-Walzgerüst nicht nach unten eingestellt werden; sie ist durch die Größe des Walzengerüsts selbst vorgegeben und kann nicht verändert werden.
Hinsichtlich der Betriebs- und Wartungskosten war der Einsatz des Sendzimir Planeten-Walzgerüsts kostenintensiver, in erster Linie infolge der Reibung im Walzspalt, die hier im Vergleich zum Platzer Planeten-Walzgerüst auftrat. Aufgrund der Konfiguration eines Sendzimir Planeten-Walzgerüsts kommt es zwischen den Arbeitswalzen und der gewaizten Bramme zu einer beachtlichen Reibung. Das führt im Vergleich zu einem Platzer Planeten-Walzgerüst zu einer verstärkten Abnutzung der Arbeitswalzen und zu einem erhöhten Energieverbrauch, und es müssen stärkere Motoren verwendet werden. Beim Platzer Planeten-Walzgerüst gibt es nur eine geringe Reibung zwischen den Arbeitswalzen und der Bramme; die hauptsächlich auftretende Reibung wird in den Lagern der Zwischenwalzen festgestellt. Das hat eine längere Lebensdauer der Arbeitswalze sowie geringere Betriebs- und Kapitalkosten als beim Sendzimir Planeten-Walzgerüst zur Folge.
Sendzimir beschrieb in "Hot Strip Milis for Thin Slab Continuous Casting Systems", Iron and Steel Engineer, Oktober 1986, S.36, eine vorgeschlagene Ausführung für ein Sendzimir Planeten-Walzgerüst und veranschaulichte verschiedene Kombinationen aus Stranggußvorrichtungen und Planeten-Walzgerüst sowie aus Gußvorrichtungen für dünne Brammen (Hazelett) und Planeten-Walzgerüst (siehe Figur 8 bis 9) Die von Sendzimir dargestellte grundlegende Ausführung für ein Warmband-Planeten-Walzgerüst (Figur 1) umfaßte ein Stauchgerüst und einen Entzunderer vor den Vorschubwalzen, die zum Vorschub der Bramme in den Walzspalt des Planeten-Walzgerüsts verwendete werden. Die Entnahme nach dem Sendzimir Planeten-Walzgerüst erfolgte durch ein Glättwalzwerk, das durch eine Reihe von Spannwalzen wirkte. Ein Auslaufrollgang, Ausführungswalzen sowie eine Karussellwickelanlage vervollständigten die vorgestellte Ausführung.
(Ein Glättwalzwerk würde nach dem Verständnis eines durchschnittlichen Fachmanns auf diesem Gebiet von diesem Begriff eine Dickenreduzierung von weniger als 10% beim zugeführten Band bewirken. Im alltäglichen Gebrauch würde ein Glättwalzwerk, im wesentlichen als eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Unebenheiten arbeiten, was als Bestandteil dieses, Verfahrens eine Dickenreduzierung von nicht mehr als 3 bis 5% bewirken würde.)
Vom Sendzimir Planeten-Walzgerüst wurde gesagt, daß es in einem einzigen Durchgang eine Dickenreduzierung von 95% bewirken könne. Die Vorschubwalzen sollten "die Bramme vorschieben und eine geringfügige Dickenreduzierung durch einen Einführabschnitt in die Planeten-Walzen bewirken, wo die hauptsächliche Dickenreduzierung erfolgt..." (S. 36). Es wurden ein oder zwei Sätze von Hochleistungsvorschubwalzen beschrieben (S. 36-37; Figur 2). Sendzimir formulierte, daß das Planeten-Walzgerüst "kontinuierlich betrieben wird, wobei [getrennte] Brammen unmittelbar aneinanderstoßend zugeführt werden, und ein kontinuierlich arbeitender Hochtemperatur-Eingangsofen mit hoher Wärmeleistung in Tandemanordnung zum Walzgerüst betrieben wird. Die Brammentemperatur kann innerhalb präziser Grenzwerte konstant gehalten werden, und eine unmittelbare Dickenmessung des fertigen Bands kann leicht bewerkstelligt werden. Tatsächlich können handelsübliche Kaltwalztoleranzen direkt aus der Warmwalzstrecke erreicht werden, und zwar über die gesamte Bandlänge, also ohne lange und starke Anfangs- oder Endabschnitte. Mit einer am Glättwalzgerüst angeordneten automatischen Dickenmeßsteuerung kann sogar eine noch genauere Einstellung erreicht werden." (S.37) Bei dieser Anordnung hat Sendzimir ganz eindeutig kein vollständig kontinuierliches Verfahren beschrieben, bei dem kontinuierlich gegossene Endlosstahlbrammen aus einer Stranggußvorrichtung verwendet werden, sondern er beschrieb statt dessen ein System mit Verwendung von getrennten Brammen.
Außerdem beschrieb Sendzimir einen nach eigenen Angaben experimentellen Tandembetrieb von Stranggußvorrichtungen in Kombination mit Planeten-Walzgerüsten:

Experimenteller Tandembetrieb von Gußvorrichtungen mit Planeten-Walzgerüsten

Schon vor über 20 Jahren wurden Versuche unternommen, einen kontinuierlichen Walzvorgang von Stahlbrammen mit dem Ziel durchzuführen, die gesamte Wärme des Ofens in warmgewalzte Spulen zu übertragen (Fig. 8). Dabei traten zahlreiche metallurgische und verfahrenstechnische Probleme sowie Probleme mit dem Nachwärmen und der Oberfläche auf. Eine Abgleichung der Ausgabe der Gußvorrichtung erwies sich im Zusammenhang mit der Handhabung der Bramme auf dem Auslaufrollgang, der Einführung in den Ofen sowie dem Betrieb des Planeten-Walzgerüsts und der Aufwickelvorrichtung als schwierig.
In Deutschland wurden Versuche mit einer anfänglichen Gußstückgröße von 2% × 17% Inch [50 × 435 mm] durchgeführt. Diese erwies sich jedoch als zu klein, und die Geschwindigkeit des Gußvorgangs war zu gering, um einen erfolgreichen Warmwalzvorgang im weiteren Verfahrensverlauf auszuführen. Bei einer Brammengeschwindigkeit von 4 bis 5 fpm [1,5 m/min] waren die Brammenränder beim Einführen der Walzstrecke bereits schwarz. Wenn jedoch alles ordnungsgemäß funktionierte, wurden Spulen mit einem Außendurchmesser von 80 Inch [2,632 m] hergestellt.
Als nächstes wurden in den USA durch eine bereits bei hoher Massenproduktion bewährte und mit einem Planeten-Walzgerüst gekoppelte Stranggußvorrichtung Brammen hergestellt, die mit einer Geschwindigkeit von 16 bis 18 fpm [5 m/min] in die Walzstrecke eingeführt wurden. Der Wärmeabgleich war dabei ordnungsgemäß, und es wurden auf einer experimentellen Basis warmgewalzte Spulen mit einer Masse von 60 Tonnen hergestellt.
Ziel eines in Österreich durchgeführten dritten Versuchs war es, das Planeten-Walzgerüst in direkter Tandemverbindung mit der Gußvorrichtung einzusetzen, wodurch der Heizofen entfallen könnte, allerdings der Einsatz einer Ausgleichshaube und möglicherweise einer Kanten-Nachwärmevorrichtung in Erwägung gezogen werden muß. Bei diesem Plan wäre es erforderlich gewesen, einen Kaltstrangkopf aus der Gußvorrichtung durch das Planeten-Walzgerüst gehen zu lassen und durch eine fliegende Schere unmittelbar vor der Spulvorrichtung abzuschneiden. Es wurden Experimente mit einem Planeten- Walzenangriff direkt in den Gußabschnitt gemacht, wobei die Walzstreckenanstellung auf Blöcken erfolgte, um die gewünschte Dicke zu erreichen. Die Experimente verliefen erfolgreich; ein keilförmiger Abschnitt nach dem Kaltstrangkopf zeigte, daß nur ein kleiner Teil des Metalls als Abfall ausgesondert werden mußte.
Bei zukünftig durchgeführten neuen Versuchen werden sowohl die Erfahrungen aus den Experimenten der Vergangenheit genutzt als auch gleichzeitig dünnere Gußabschnitte aus neuartigen Gußvorrichtungen verwendet. So wird beispielsweise eine Walzstrecke in Betracht gezogen, mit der kontinuierliche Gußabschnitte von 2 × 50 Inch [50 × 1250 mm] und 1 bis 11/2 × 50 Inch [37 × 1250 mm] gewalzt werden können, wobei allerdings beide Systeme in der Lage sind, für Spezialprodukte Gußabschnitte mit einer Dicke von 3 Inch [76,2 mm] zu walzen.
Seite 39. Mit Figur 8, in der auch eine Brammenschneidstation zwischen der Strangußvorrichtung und dem Ausgleichsofen vorhanden ist, begann die Beschreibung des vorgeschlagehen Vorschubabschnitts in das Sendzimir Planeten-Walzgerüst, so daß auch bei dieser Kombination aus Stranggußvorrichtung und Planeten-Walzgerüst keine kontinuierlich gegossenen Endlosbrammen aus Stahl verwendet wurden. Offensichtlich beziehen sich Sendzimirs technische Lehren bezüglich dieser Konfigurationen sämtlich auf Walzvorgänge von getrennten, diskontinuierlichen Brammen, selbst wenn die primäre Quelle dieser getrennten Brammen eine Stranggußvorrichtung war.
Des weiteren stellte Sendzimir eine Kombination aus einer Hazelett- Gußvorrichtung für dicke Brammen und einem Planeten-Walzgerüst vor (Seiten. 40-41, Figur 9). Die Hazelett-Gußvorrichtung "wird verwendet, um Brammen mit einer Dicke von 2 Inch [50 mm) herzustellen, welche durch einen Nachwärmofen gehen, bevor sie einem Planeten-Walzgerüst zugeführt werden, dem ein Glättwalzwerk nachgeordnet ist. Das Stahlband verläßt das Planeten-Walzgerüst mit einer Nenndicke von 0,150 Inch [3,8 mm] und das Glättwalzwerk mit einer Nenndicke von 0,135 Inch [3,4 mm]. Die Bramme verläßt die Hazelett- Gußvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 24,5 fpm [7,3 m/min], und das Stahlband verläßt das Planeten-Walzgerüst mit einer Geschwindigkeit von 327 fpm [98 m/min] und das Glättwalzwerk mit einer Geschwindigkeit von 364 fpm [109 m/min]" (S.40).
Sendzimir beschrieb auch die Einzelheiten des optional nach dem Planeten-Walzgerüst eingesetzten Glättwalzwerks, und zwar hinsichtlich der Anzahl und der Funktionsweise:

Glättwalzwerk --

In der Walzstrecke nach dem Planeten-Walzgerüst kann es wünschenswert sein, ein oder mehrere Glättwalzwerke einzufügen, was beispielsweise davon abhängt, ob das Produkt einfach oder kompliziert ist, ob das Warmstahlband direkt verwendet oder kaltgewalzt wird, ob in der Stahlproduktion der Schwerpunkt bei metallurgischer Reinheit oder bei möglichst geringen Kosten liegt, und ob es sich bei dem Stahl um eine Spezialsorte handelt wie beispielsweise HSLA-Stahl, hochlegierter Stahl, Siliziumstahl oder nichtrostender Stahl. Bei der Entscheidung über den Einsatz von GI ttwalzwerken muß die Notwendigkeit einer starken Reduzierung nach dem Planeten- Walzgerüst gegen die zusätzlichen Investitionskosten und die Qualität des warmgewalzten Stahlbands ausgewogen werden.
Für viele Anwendungen, zum Beispiel bei galvanisiertem Stahl, kann eine Reduzierung von 10% im Glättwalzwerk ausreichend sein. Reduzierungen von 35 bis 50% können für Warmstahlbänder geeignet sein, die im Bauwesen eingesetzt werden sollen, wo durch Lichtreflektion Oberflächendetails hervorgehoben werden sollen.
Normalerweise kann mit einem einfachen Zweiwalzengerüst eine Reduzierung von 10 bis 12% erreicht und eine Beseitigung der meisten Kräuselungen bewirkt werden. Auch wenn mit Dreiwalzengerüsten Reduzierungen von bis zu 20% erreicht werden können, würde die Abnutzung der Arbeitswalzen diese Lösung für solche Walzwerke ungeeignet erscheinen lassen, in denen ein Dauerbetrieb von 20 Stunden erfolgt. Das könnte auch für solche Walzwerke gelten wie die Vierwalzen- und Sechswalzentypen, die in der 68 Inch [1,727 m] breiten Nippon-Yakin- Installation eingesetzt werden. Auch wenn mit diesen beiden Walzwerktypen Reduzierungen zwischen 30 und 35% und eine gute Form (insbesondere mit dem Sechswalzengerüst) erzielt werden können, würde die Abnutzung der Arbeitswalzen und die Notwendigkeit des Austauschs der Walzen ihrer Anwendbarkeit für einen langanhaltenden Dauerbetrieb Grenzen setzen.
Nach dem Glättwalzwerk sollen eine fliegende Schere und eine Spulvorrichtung angeordnet sein. Die Spulvorrichtung kann entweder in der Karussell-Bauart ausgeführt sein, oder es können zwei getrennte Spulvorrichtungen eingesetzt werden, um den ununterbrochenen Fluß des Stahlbands bewältigen zu können. Wenn das Stahlband durch die Schere getrennt wird, muß das Endstück beschleunigt von der nachfolgenden Spule abgenommen werden. Ein Zwischenraum von 10 bis 15 Fuß [3 bis 4,5 m] ist geeignet, um das Auffangen des Anfangsstücks in der Spulvorrichtung zu ermöglichen, ohne daß es zu einem Stillstand kommt.
Seiten 41 bis 42. Das Problem mit der Abnutzung der Arbeitswalzen bei den in der erwähnten Kombination eingesetzten Dreiwalzen-, Vierwalzen- und Sechswalzengerüsten bereitete ernsthafte Schwierigkeiten. Bei allen Systemen, die. für eine Gußdauer von etwa 20 bis 24 Stunden oder länger vorgesehen sind, würden einfach die von Sendzimir beschriebenen maximalen Betriebszeiten überschritten.
Als Lösung dieser Probleme bei Gußsystemen mit dünnem Querschnitt wurde durch Sendzimir ein diskontinuierlicher Walzvorgang mit einem Umkehrwalzwerk vorgeschlagen. Um das Funktionieren eines solchen Systems zu gewährleisten, wäre nach Sendzimirs Angaben für das Umkehrwalzwerk eine komplizierte und teure elektrische Ausrüstung von beträchtlicher Geschwindigkeit und Leistung erforderlich. Wenn ein kontinuierlicher Betrieb des diskontinuierlichen Walzwerks angestrebt würde, wären zwei Heißspulvorrichtungen und die damit verbundenen Kapitalausgaben erforderlich. In diesem Fall könnte das Umkehrwalzgerüst ein Vierwalzen- oder Sechswalzengerüst sein bzw. ein Zweiwalzengerüst, das "eine stärkere Reduzierung in jedem einzelnen Fertigwalzdurchgang, geringere Blechstärken (z.B. 0,04 Inch) [1,016 mm] sowie eine höhere Genauigkeit bei der Blechstärke ermöglicht."
Nach eigenen Angaben wurden bei den vorgeschlagenen Installationen des Sendzimir Planeten-Walzgerüsts ein oder zwei (2) Glättwalzwerke, bestehend aus Drei- und Vierwalzengerüsten, eingesetzt, mit denen eine Reduzierung von 14 bis 20% (ein Glättwalzwerk) oder beim Einsatz von zwei (2) Dreiwalzengerüsten eine Reduzierung von 26% (erstes Walzwerk) und 23% (zweites Walzwerk) erzielt werden können. Der Einsatz von vorgeordneten Vorschubwalzen soll zu einer Reduzierung von 16 bis 20% (bei nur einer Vorschubwalze) führen oder zu Reduzierungen von 22% (erste Vorschubwalze) und 28% (zweite Vorschubwalze), wenn wie in einer vorgestellten Konfiguration zwei (2) Vorschubwalzen in Kombination mit zwei (2) Glättwalzwerken verwendet werden.
Keine der technischen Lehren entsprechend dem bekannten Stand der Technik bezüglich des Einsatzes von Platzer und/oder Sendzimir Planeten- Walzgerüsten beschrieb ein vollständig kontinuierliches Verfahren, bei dem kontinuierlich gegossene Endlosbrammen kontinuierlich in kontinuierliche Stahlbänder umgewandelt werden, die eine solche Blechstärke/Dicke und solche physikalische Eigenschaften aufwiesen, daß eine direkte Verwendung zur Produktherstellung ohne weitere Verarbeitung, insbesondere ohne Kaltwalzvorgang ermöglicht wird, und bei denen keine getrennten Brammen verwendet werden. In jedem Fall wiesen die beschriebenen Konfigurationen keinen vollständig kontinuierlichen Betriebsablauf auf, und es wurden keine geeigneten Dickenreduzierungen nach dem Planeten-Walzgerüst durch Warmwalzen erreicht, um beim hergestellten Stahlband die erforderlichen Dicken und physikalischen Eigenschaften zu erzielen.
Trotz - und tatsächlich auch teilweise gerade aufgrund - der technischen Lehren von Muenker et al., Fink et al. und Sendzimir war der bisherige Stand der Technik in der Tat immer noch auf dem Stand, wo man nach vollständig kontinuierlichen Systemen und Vorrichtungen zur Herstellung von warmgewalzten Stahlbändern suchte, welche den kommerziellen Einsatz unter wirklichen Herstellungsbedingungen bezüglich Bandbreite und Banddicke, der erforderlichen Betriebseffizienz und Betriebsqualität sowie der verfügbaren Kapital- und Betriebskosten (einschließlich Gerätekosten) ermöglicht. Keine dieser technischen Lehren konnte dem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Stahlherstellung ein kontinuierlich arbeitendes System vorstellen, daß im Dauerbetrieb bei ökonomisch vertretbaren Produktionsraten einsetzbar ist, und bei dem kontinuierlich gegossene Stahlbrammen in einem einzigen Endlosverfahren zu dünnen Stahlbändern verarbeitet werden.
Im Gegensatz zu den Darstellungen oder Aussagen in den Unterlagen von Muenker et al., Fink et al. und Sendzimir konnten getrennte Brammen nicht einfach aneinandergelegt und mit Zwangsvorschub in ein Planeten-Walzgerüst eingeführt werden. Bei Anordnungen mit rechtwinklig aneinanderstoßendem Anfangsstück (der nachfolgenden Bramme) und Endstück (der vorangehenden Bramme) von nacheinanderfolgenden getrennten Brammen ist ein kontinuierliches Einführen in ein Planeten-Walzgerüst nicht möglich. Die Brammen könnten verkanten, nach oben gedrückt werden, das Anfangsstück könnte sich auf das Endstück der vorangehenden Bramme schieben oder die Brammen könnten bei der Zufuhr zusammengestaucht werden. Das würde zu einer Beschädigung des Walzwerks oder zur Zerstörung der Brammen führen. Deshalb müssen die Anfangs- und Endstücke der einzelnen Brammen besonders ausgeformt werden, beispielsweise durch Maschinenbearbeitung der abgekühlten Brammen, um ein betriebsfähiges Verfahren zu ermöglichen, bei dem die Brammen durch Schwalbenschwanzverbindung oder Zusammenpassung miteinander verbunden sind und eine kontinuierlich gegossene Bramme nachahmen. Dabei wurde eine Zickzackform-Anordnung bevorzugt, wobei das Endstück der vorangehenden Bramme eine Innenform aufweist, die an das Ende eines Pfeils erinnert, und das Anfahgsstück der nachfolgenden Bramme eine Außenform aufweist, die an die Spitze eines Pfeils erinnert. Das macht das Verfahren aber beträchtlich teurer und steigert die Bearbeitungszeit auf ein im kommerziellen Einsatz unakzeptables Maß.
Die Verwendung einer Reihe von getrennten Brammen in den diskontinuierlichen Systemen entsprechend dem bisherigen Stand der Technik führte zu weiteren Problemen im Anschluß an die Walzgerüste. Auslaufrollgänge weisen Rollen und Plattenbandelemente auf, über welche das warmgewalzte Band zur Einrollmaschine und der zugehörigen Ausführungswalze transportiert werden muß. Wenn das Anfangsstück des getrennten Bands seine Reise über den Auslaufrollgang beginnt, kann es aufgrund der Banddicke, der Bandgeschwindigkeit und der durch das Band verursachten Reibung stellenweise zur Verkantung und Freigabe des Bands kommen, was zum Verziehen, Verbiegen und Verwerfen führt und im schlimmsten Fall bewirkt, daß das Band vom Rollgang rutscht. Das führt zu einer Beschädigung des Bands oder - im Fall des Festhaftens am Rollgang - zum vollständigen Verlust des Bands. Deshalb besteht beim Transport jedes Bands auf dem Rollgang zur Ausführungswalze und zur Einrollmaschine das Risiko dieser Probleme. Bei den Verfahren mit getrennten Brammen muß dieses Transportieren und Zuführen durch die Ausführungswalzen mit jedem neuen getrennten Band wiederholt werden, was zum wiederholten Risiko des Verlusts oder der Beschädigung des Bands und zu unakzeptablen Stillstandszeiten während des Verfahrens führt.
Es sind Kombinationen aus kontinuierlich betriebenen Stranggußvorrichtungen mit Planeten-Walzgerüsten, Warmwalzstrecken und Kaltwalzstrecken bekannt. Hartog et al., EP 0 306 076, Methode und Vorrichtung zur Herstellung eines formbaren Stahlbands, zugewiesen zur Hoogovens Group B.V. (veröffentlicht am 8. März 1989), stellten verschiedene solcher Kombinationen vor, mit denen formbare Stahlbänder mit einer Dicke zwischen 0,5 und 1,5 mm (S.2, Sp. 1,11.1-3) hergestellt werden können. Hartog et al. bezogen sich dabei auf eine sehr spezialisierte Anwendung, für die ein qualitativ hochwertiger ferritischer Stahl hergestellt werden mußte, dessen Verwendung für Tiefziehanwendungen von jenen speziellen metallurgischen Eigenschaften abhing.
Hartog et al. beschrieben die herkömmliche Methode zur Herstellung von Stahlbändern, wobei ihre Erfindung nach eigenen Angaben auffolgende Verbesserung abzielte:
Bei der Herstellung von dünnen Stahlbändern ist herkömmlicherweise das Ausgangsmaterial eine dicke Stahlbramme mit einer Dicke zwischen 150 und 300 mm, die nach dem Erhitzen und Homogenisieren bei einer Temperatur zwischen 1000ºC und 1250ºC vorbearbeitet wird, so daß eine Zwischenbramme mit einer Dicke von ungefähr 35 mm hergestellt wird, die anschließend in einer Warmbandfertigwalzstrecke aus mehreren Walzgerüsten auf eine Dicke von 2,5 bis 4 mm reduziert wird. Die weitere Reduzierung bis zu einem Band mit einer Dicke von 0,75 bis 2 mm findet in einer Kaltwalzstrecke statt. Das zuvor gebeizte Band wird auf kaltem Wege in einer Reihe von miteinander verbundenen Walzgerüsten in seiner Dicke reduziert, wobei ein Kühlschmierstoff zugeführt wird. Es wurden auch Methoden vorgeschlagen, bei denen dünne Bänder gegossen werden, die nach dem Erhitzen und Homogenisieren direkt einer Warmbandfertigwalzstrecke zugeführt werden.
Alle diese bekannten und vorgeschlagenen Walzverfahren wurden für diskontinuierliche Walzprozesse entwickelt. Das Gießen der Brammen, das Warmwalzen der Brammen und das Kaltwalzen der Bänder finden in verschiedenen Anlagen statt, die nur während eines Teils der verfügbaren Maschinenlaufzeit effektiv genutzt werden. Bei einem diskontinuierlichen Walzprozeß ist es für den Betrieb der verschiedenen Anlagen erforderlich, das Einführen und Ausführen jeder einzelnen Bramme sowie die Temperaturunterschiede zu berücksichtigen, die zwischen dem Anfangsstück und dem Endstück jeder Bramme auftreten können. Das kann komplizierte und kostenintensive Maßnahmen zur Folge haben.

Seite 2, Sp. 1,11.10-38.

Der vermutliche Gegenstand der Erfindung von Hartog et al. war nach eigenen Angaben die Entdeckung, daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn nach dem Warmwalzen von kontinuierlich gegossenen Stahlbrammen im austenitischen Bereich zur Formung von Blechen ein weiterer Walzvorgang des dünnen Blechs (2 bis 5 mm) bei niedrigeren Geschwindigkeiten stattfinden kann (d.h. unter 1000 m/min, bevorzugterweise unter 750 m/min), vorausgesetzt, daß dieser Walzvorgang im ferritischen Bereich, d.h. unter der Temperatur T&sub1; (siehe unten) stattfindet. Diesem Walzvorgang folgt bevorzugterweise eine Übervergütung bei 300 bis 450ºC. Das Ergebnis ist ein formbares dünnes Blechband, das gute mechanische und Oberflächeneigenschaften aufweist und kein Kaltwalzen benötigt.

Seite 2, Sp. 2,11.35-46.

Zur Herstellung des dünnen Stahlbands schlagen Hartog et al. eine schrittweise Ausführung in einem kontinuierlichen Verfahren vor, das folgende Schritte umfaßt:
(a) Formen von flüssigem Stahl in einer Stranggußmaschine zu einer Warmbramme mit einer Dicke von weniger als 100 mm.
(b) Warmwalzen der Warmbramme aus Schritt (a) im austenitischen Bereich und unterhälb 1100ºC, um ein Band mit einer Dicke von 2 bis 5 mm zu formen.
(c) Abkühlung des Bands aus Schritt (b) aus eine Temperatur zwischen 300ºC und der Temperatur T&sub1;, bei der 75% des Stahls in Ferrit umgewandelt ist.
(d) Walzen des abgekühlten Bands aus Schritt (c) bei besagter Temperatur zwischen 300ºC und T&sub1; mit einer Dickenreduzierung von mindestens 25%, bevorzugterweise mindestens 30% bei einer Walzgeschwindigkeit von höchstens 1000 m/min, und
(e) Aufwickeln des gewaizten Bands aus Schritt (d). Die Temperatur T&sub1; inºC, bei der beim Abkühlen 75% des Austenits in Ferrit umgewandelt ist, weist einen bekannten Bezug zum prozentualen Kohlenstoffanteil im Stahl auf, namentlich beträgt T&sub1;=910-890(ºC).

Seite 3, Sp. 3,11.5-23.

Hartog et al. betonten, daß ihr Verfahren das Gießen von dünnen Brammen in der Größenordnung von etwa 50 mm anstelle der üblichen Brammen von 150-300 mm ermöglicht, was zu Einsparungen bei der Konstruktion der Stranggußvorrichtung führt. Die Trennung des Walzens im austenitischen Bereich (Schritt b) vom Walzen im ferritischen Bereich (Schritt d) durch das Abkühlen in Schritt c, und die damit verbundene Vermeidung des sogenannten Zweiphasenwalzens, war von entscheidender Bedeutung bei der Erzielung guter mechanischer und Oberflächeneigenschaften unabhängig von der Geschwindigkeit der Verformung, wodurch ein Betrieb bei einer niedrigeren Geschwindigkeit ermöglicht wurde als die in anderen Veröffentlichungen (Seite 2, Sp. 3,11.24-52) für notwendig erächtete Geschwindigkeit. Nach eigenen Angaben von Hartog et al. war es mit ihrem Verfahren möglich, bis zu 120 Tonnen Stahl kontinuierlich in 0,5-1,5 mm dickes Blech zu gießen, wobei praktisch 100% des Materials aus der Stranggußvorrichtung genutzt wurden, was im Vergleich zu den diskontinuierlichen Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik, deren Ausgangspunkt Stahlbrammen mit einer maximalen Masse von 25 Tonnen waren, ausgezeichnete Ergebnisse sind (Seite 2, Sp. 3, 1.53 bis Sp. 4,1.10).
Der Schritt des ferritischen Kaltwalzens (400-600ºC) im Verfahren von Hartog et al. erforderte zumindest eine Dickenreduzierung von 25% (Seite 2, Sp. 4,11.46-48). Der Schritt des austenitischen Warmwalzens bewirkte bevorzugterweise eine beträchtliche Dickenreduzierung in mehreren Stufen, einschließlich des Einsatzes des Planeten-Walzgerüsts. Hartog et al. sprachen von einer "Hauptreduzierung" in einem Planeten-Walzgerüst, nach welcher eine Walzreduzierung von nicht mehr als 40%, 10% bis 20%, durch ein Walzgerüst zum "Glättwalzen" erfolgte, "um die Form des Bands zu korrigieren und die kristalline Struktur zu verbessern" (Seite 4, Sp. 5, 11. 34-43). Die Beziehung zwischen dem Planeten-Walzgerüst, dem Walzgerüst zum "Glättwalzen", der Produktglattheit und der Korngröße wurde wie folgt erklärt:
Die Hauptreduzierung durch das Planeten-Walzgerüst kann zu einer sehr feinen Korngröße führen, die für Tiefziehqualitäten ungeeignet ist. Die in der zweiten Stufe erfolgte kleine Reduzierung von nicht mehr als 40% bei der herrschenden Walztemperatur kann zu einer kritischen Korngröße führen, bei der die feinkörnige Struktur in eine mehr angestrebte grobkörnigere Struktur umgewandelt wird. Ein Planeten-Walzgerüst kann die Ursache für die Bildung eines leichten Wellenmusters im Blech sein. Durch die weitere Reduzierung im Glättwalzgerüst erschien es aber möglich, diese Wellenformen vollständig zu beseitigen. Optimale Walzbedingungen können mit dem Planeten- Walzgerüst erzielt werden, wenn die Bramme vor dem Warmwalzen zunächst durch einen Homogenisierungsofen geführt wird und bei einer Temperatur von 850 bis 1000ºC, bevorzugterweise bei etwa 950ºC gehalten wird.

Seite 11, Sp. 5,11.43-58.

Figur 1 bis Figur 3 veranschaulichten verschiedene Konfigurationen der Vorrichtung nach Hartog et al., von denen jede eine Stranggußvorrichtung aufweist, der ein Homogenisierungsofen folgt, dem wiederum ein Planeten-Walzgerüst folgt, nach dem ein Walzgerüst zum "Glättwalzen" für das Warmwalzen und anschließend ein oder zwei (2) Vierwalzengerüste zum Kaltwaizen angeordnet sind.
Bezüglich Gußgeschwindigkeit und Dickenreduzierung schlugen Hartog et al. vor, daß eine kontinuierliche Bramme mit einer Dicke von etwa 50 mm und einer Breite von etwa 1250 mm bei einer Geschwindigkeit von etwa 5 m/min gegossen wird, die vom Planeten-Walzgerüst in einem Durchgang auf eine Dicke zwischen 2 und 5 mm reduziert wird. Das entstehende austenitische Material mit sehr feiner Kornstruktur wird durch das anschließende Bearbeiten im einfachen Walzgerüst zum "Glättwalzen" weiter um maximal 40% reduziert. Präzise führten Hartog et al. aus, daß bei einer angestrebten endgültigen Dicke des Stahlbands von 0,6 bis 1,5 mm die Dicke vor und nach dem Kaltwalzwerk (ein oder zwei (2) Vierwalzengerüste) angestellt werden muß, um eine Reduzierung von mindestens 25% zu erzielen, obwohl "eine Reduzierung von mehr als 40%, z. B. 60%, angestrebt werden sollte" (Seite 5, Sp. 7,11.10-30; Sp. 7,1.57 bis Sp. 8,1.9). Der Einsatz von zwei (2) Vierwalzengerüsten zum Kaltwalzen wurde für Fälle vorgeschlagen, bei denen für die angestrebte Produktqualität eine bestimmte Ferritreduzierung erwünscht ist, was meistens dann der Fall ist, wenn ein qualitativ hochwertiger Stahl zum Tiefziehen hergestellt werden soll, sowie einen Rekristallisierungs- und Glühschritt in einem Ofen mit notwendiger längerer Glühzeit (10-90 Sekunden), der notwendigerweise nach dem Kaltwalzen folgt (Seite 6, Sp. 9,11.13-27).
Hartog et al. fügten eigentlich nichts zu den Veröffentlichungen zu Verfahrenskonfigurationen mit Nutzung von Platzer und Sendzimir Planeten- Walzgerüsten hinzu, außer daß sie den vorgeschriebenen Einsatz eines Kaltwalzschritts als entscheidenden Bestandteil der Verfahrensabfolge darstellten.
Damit gab es nach dem bisherigen Stand der Technik keine Konfiguration oder kein Verfahren, mit dem die Herstellung eines direkt anwendbaren, metallurgisch akzeptablen Stahlbands mit geeigneter Dicke durch ein vollständig kontinuierliches Verfahren möglich ist, bei dem keine getrennten Brammen aus Gußstahl verwendet werden, und es konnte auch kein vollständig kontinuierliches Verfahren vorgestellt werden, mit dem aus kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbrammen ein Stahlband mit einer Dicke von weniger als 1,8 mm hergestellt werden kann, ohne daß der Schritt des Kaltwalzens erforderlich wäre.
Bei der Stahlherstellung war es deshalb erforderlich, warmgewalzte Stahlbänder kaltzuwalzen oder anderweitig weiter zu bearbeiten, bevor ein Endprodukt mit Herstellungsdicken von weniger als 1,8 mm und den gewünschten physikalischen Eigenschaften erreicht werden konnte. Wegen der Notwendigkeit dieses Kaltwalzens und auch wegen der Unfähigkeit zur vollständig kontinuierlichen Verarbeitung von kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbrammen blieben die Kapitalkosten und Betriebsausgaben auf einer beträchtlichen Höhe.
EP-A-0306076 beschreibt einen kontinuierlichen Prozeß zum Formen flacher heißgewalzter Stahl- oder Eisenmetallbänder mit hinreichender Dicke, die es zuläßt, daß im wesentlichen direkt daraus Erzeugnisse hergestellt werden, wobei der Prozeß aus den folgenden Schritten besteht: Vorschieben einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme aus Stahl oder Eisenmetall in ein Platzer Planeten-Walzgerüst, um eine erste Reduzierung der Dicke gegenüber der Dicke der kontinuierlich gegossenen Bramme zu bewirken, um so ein kontinuierliches Heißband mit einer ersten reduzierten Dicke zu erzeugen; anschließend Aufnahme des kontinuierlichen Heißbands aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst in eine Vielzahl von Walzgerüsten, um eine zweite Dickenreduktion um mindestens 50% der ersten reduzierten Dicke zu bewirken, so daß das kontinuierliche Heißband eine durchschnittliche Dicke von unter als 1,8 mm aufweist; wobei ein solcher Prozeß entsprechend der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet ist durch Nachwärmen des kontinuierlichen Heißbands zwischen jeweils nebeneinanderliegenden Walzengerüsten durch Nachwärmmittel, um das kontinuierliche Band auf einer Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, um die zweite Dickenreduktion durchzuführen, wobei die Arbeitstemperatur des Stahls vom Ausgang aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst zum Eingang des letzten Walzengerüstes im Bereich zwischen 1120ºC und dessen AC3-Punkt liegt.
EP-A-0306076 beschreibt darüber hinaus ein System zum Herstellen flacher heißgewalzter Stahl- oder Eisenmetallbänder mit einer Dicke, die es zuläßt, daß im wesentlichen direkt daraus Erzeugnisse hergestellt werden, wobei das System besteht aus einem Platzer Planeten-Walzgerüst zur Aufnahme einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme aus Stahl oder Eisenmetall, um eine erste Reduzierung der Dicke von der Dicke der kontinuierlich gegossenen Bramme zu bewirken, um so ein kontinuierliches Heißband mit einer ersten reduzierten Dicke zu erzeugen; einer Vielzahl von Walzgerüsten zur sequentiellen Aufnahme des kontinuierlichen Heißbands vom Platzer Planeten-Walzgerüst, um eine zweite Dickenreduktion von mindestens 50% der ersten reduzierten Dicke zu bewirken, so daß das kontinuierliche Heißband eine durchschnittliche Dicke von unter als 1,8 mm aufweist; gekennzeichnet durch Nachwärmmittel, die jeweils zwischen zwei hintereinanderliegenden Walzengerüsten angeordnet sind, um das kontinuierliche Stahlband auf einer Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, um die zweite Dickenreduktion durchzuführen, wobei die Arbeitstemperatur des Stahls vom Ausgang aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst zum Eingang des letzten Walzengerüstes im Bereich zwischen 1120ºC und dessen AC3-Punkt liegt.
Die durchschnittliche Dicke der aus den Warmwalzgerüsten kommenden dickenreduzierten Bramme kann 1 mm oder weniger betragen und liegt bevorzugterweise zwischen 0,7 und 0,8 mm.
Die vorliegende Erfindung nutzt ein Platzer Planeten-Walzgerüst in Zusammenwirkung mit Warmwalzgerüsten und der zugehörigen Technik zur kontinuierlichen Bearbeitung einer kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbramme zu einem Stahlband mit Dicken und physikalischen Eigenschaften, die gegenwärtig nicht ohne Kaltwalzen erreicht werden oder erreichbar sind. Die Erfindung beschreibt die Ausrüstung und das Verfahren, die im wesentlichen die bekannten kaltgewalzten Stahlbanddicken durch warmgewalzte Stahlbänder mit identischer Dicke und gleichwertigen oder besseren physikalischen Eigenschaften ersetzen, was mit niedrigeren Kapitalkosten und mit einem geringeren Ressourcenverbrauch erreicht wird, wobei es sich dabei in erster Linie um Elektrizität zur Wärmeerzeugung und als Antriebskraft für die verschiedenen Walzgerüste handelt. Das dabei gefertigte dünne Stahlband weist physikalische Eigenschaften auf, die mindestens so vorteilhaft sind wie die Eigenschaften, die durch den notwendigen Einsatz der Kaltwalztechniken nach dem bekannten Stand der Technik erreicht werden.
Die Erfindung überwindet die beim bekannten Stand der Technik auftretenden Mängel durch Bereitstellung einer Ausrüstung und eines Verfahrens, durch welche im vollständig kontinuierlichen Betrieb ein kontinuierliches Gießen und Warmwalzen mit hoher Dickenreduzierung - ohne daß eine Unterteilung in getrennte Brammen erforderlich ist und ohne daß irgendwelche nachfolgenden Kaltwalzschritte erfolgen müssen - einer Endlosbramme aus Stahl oder einem anderen Eisenmetall in ein dünnes Band möglich ist, wobei das so erzeugte Band physikalische Eigenschaften und Dicken aufweist, die in den bekannten Verfahren nur durch Kaltwalzen erreicht werden können.
Damit bietet die vorliegende Erfindung einen Ersatz für die dünnen Stahlbändern, die bisher nur als Kaltwalzprodukt verfügbar waren durch dünnen warmgewalzte Stahlbänder von identischer Dicke und mit im wesentlichen identischen physikalischen Eigenschaften.
Mit der Ausrüstung und dem Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung werden auch die Schwierigkeiten vermieden, die bei Verfahren mit Verwendung getrennter Brammen, hergestellt aus Stranggußerzeugnissen, und anschließendem Warmwalzen und Kaltwalzen bezüglich des Einfädelns und Starts der Walzgerüste sowie bezüglich der Geschwindigkeit, des Geschwindigkeitsabgleichs und der Leistungsanforderungen der Walzgerüste auftreten. Weil die Ausrüstung und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung einen vollständig kontinuierlichen Betrieb ermöglichen, ohne daß getrennte Brammen verwendet werden, die aus der kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbramme geschnitten werden müssen, muß das Einfädeln des Stahls in die Walzgerüststrecke bei jedem Gießvorgang nur ein einziges Mal erfolgen, die Walzgerüste müssen nicht über Elektromotoren mit Überkapazitäten verfügen, um die Beschleunigung beim "Zoomen" zu erreichen, die bei Ausrüstungen und Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik erforderlich war, es müssen keine Spulvorrichtungen in das System integriert werden, und die Kapitalkosten und Betriebskosten werden minimiert. Das Platzer Planeten-Walzgerüst entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine Eintrittsgeschwindigkeit von etwa 2,5 bis 3,5 Meter pro Minute haben. Diese Eintrittsgeschwindigkeit stimmt mit der Ausgabegeschwindigkeit aus einer Stranggußvorrichtung überein, die dünne Endlosbrammen gießt. Damit ist es nicht erforderlich, die kontinuierlich gegossene Endlosstahlbramme in eine Vielzahl von getrennten Brammen zu teilen, um einen Geschwindigkeitsabgleich der einzelnen Komponenten des Verfahrens, insbesondere den Abgleich auf die Geschwindigkeit der Walzgerüste, zu gewährleisten.
Bei der vorliegenden Erfindung können durch das vollständig kontinuierliche Verfahren und die Ausrüstung die zum bekannten Stand der Technik erwähnten Probleme bezüglich des Auslaufrollgangs beseitigt und vermieden werden. Da das Anfangsstück des kontinuierlichen Bands bei jedem Gießvorgang nur ein einziges Mal über den Auslaufrollgang transportiert werden muß und dann durch die zur Einrollmaschine gehörende Ausführungswalze gefädelt werden muß, gibt es - nachdem dieser Arbeitsschritt am Anfang ausgeführt wurde - im wesentlichen keine Gefahr der Beschädigung oder des Verlusts des Bands, und auch das gefährliche Rutschen vom Rollgang kann nicht auftreten. Ursache dafür ist, daß im Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung sämtliche Bandschneidvorgänge an der Ausführungswalze stattfinden, wenn Spulen der gewünschten Größe gefertigt wurden und die Fertigung einer neuen Spule gestartet wird. Darüber hinaus weist das kontinuierliche Walzen von Endlosbrammen zum dünnen warmgewalzten Stahlband entsprechend der vorliegenden Erfindung einen weiteren Vorteil gegenüber den Verfahren mit getrennten Brammen beim bekannten Stand der Technik auf, nämlich in Bezug auf die Spulenmasse im Verhältnis zur Breite. Der dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Begriff "PIW" (oder kg/mm Breite) beschreibt das Verhältnis der Bandbreite zur Länge und Masse. Die modernsten unter den bekannten Warmbandwalzstrecken, bei denen getrennte Brammen eingesetzt werden, sind in der Lage, Spulen mit einem maximalen PIW-Wert von 1000 bei einer Dicke von mehr als 1,8 mm herzustellen. Das vollständig kontinuierliche Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Endlosbramme gewalzt wird, mit der spezifischen Kombination mit einer Schereneinrichtung unmittelbar vor der Einrollmaschine, ermöglicht die Produktion eines PIW von im wesentlichen beliebiger. Größe und Masse, wodurch viel größere Märkte und Endverbrauchsanwendungen beliefert werden können.
Die Ausrüstung und das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Herstellung von kontinuierlichen Stahlbändern mit einer Dicke von weniger als 1,8 mm in marktüblichen Standardbreiten. Mit den. Geräten und Ausrüstungen nach dem bekannten Stand der Technik war es nicht möglich, Bänder mit Breiten von 600 mm oder darüber herzustellen. Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung von Bändern mit einer Breite von mindestens 600 mm, darunter auch Bänder mit einer Breite von 1524 mm Breite. Bevorzugterweise dienen die Ausrüstung, das Verfahren und die Produkte der vorliegenden Erfindung der Herstellung von Bändern mit einer Mindestbreite von etwa 600 mm, am besten von Bändern mit Breiten von etwa 1000 mm bis 1600 mm.
Die aus der Stranggußvorrichtung kommende kontinuierlich gegossene dünne Endlosstahlbramme entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einer Dicke von nicht mehr als 50-100 mm, bevorzugterweise von etwa 50-90 mm, optimal von etwa 70 bis etwa 90 mm, wird direkt in das Platzer Planeten-Walzgerüst eingeführt, nachdem sie - falls erforderlich - zunächst durch kontrolliertes Induktionsvorwärmen erhitzt wurde, was im weiteren Verlauf eine bessere Konservierung der Wärmeenergie aus der Stranggußvorrichtung in der Bramme gewährleistet als bei einer Reihe von getrennten Brammen, wie das beim bisherigen Stand der Technik üblich war. Die in der Dicke reduzierte Bramme verläßt das Platzer Planeten-Walzgerüst mit einer Dicke von etwa 3- 15 mm. Danach wird sie mit besagter Dicke von 3-15 mm in eine Reihe von Warmwalzgerüsten eingeführt, welche sie mit einer Dicke von weniger als 1,8 mm verläßt. Selbst für Anwendungen, die sogar noch dünnere Stahlbänder erfordern, welche eine Dicke von 1 mm oder weniger haben, beispielsweise 0,7-0,8 mm, können die Bänder mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die mit der vorliegenden Erfindung hergestellten Stahlbänder haben physikalische Eigenschaften, die zumindest mit den Eigenschaften vergleichbar sind, welche durch Kaltwalzen auf die gewünschte Dicke erreicht werden, wie das beim bisherigen Stand der Technik üblich war, ohne daß hier jedoch irgendein Kaltwalzprozeß ausgeführt werden muß.
Die Walzaustrittsgeschwindigkeit beim Platzer Planeten-Walzgerüst entsprechend der vorliegenden Erfindung ist wesentlich niedriger als bei den bekannten Vorwalzgerüsten nach dem bekannten Stand der Technik; sie beträgt etwa ein Viertel der herkömmlichen Austrittsgeschwindigkeit. Damit werden die beim bekannten Stand der Technik auftretenden Probleme. vermieden, die beim Einfädeln des dünnen Warmwalzbands in die Walzengerüste, beim Umgang mit dem Warmwalzband bei sehr hohen Geschwindigkeiten entstanden, und es ist auch keine zusätzliche Elektroenergie erforderlich, um die Walzstrecke zum Ausgleich der unterschiedlichen Temperaturen am Anfangs- und Endstück der Bramme zu beschleunigen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich deshalb auf ein vollständig kontinuierliches Verfahren zum Formen flacher warmgewalzter Stahl- oder Eisenmetallbänder mit einer Dicke, die gegenwärtig nur durch Kaltwalzen und eine damit verbundene Bearbeitung erzielt werden kann. Das endlose Stahlband würde sich im vorliegenden Verfahren schnell abkühlen, wenn zwischen den einzelnen Walzgerüsten des Systems keine Nachwärmvorrichtungen plaziert würden, um das Stahlband bei einer Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, um die erforderliche Dickenreduzierung zu erzielen und gleichzeitig die erforderlichen und gewünschten metallurgischen Eigenschaften zu erreichen.
Das Platzer Planeten-Walzgerüst kann kontinuierlich eine kontinuierlich gegossene Endlosbramme aus Stahl oder einem Eisenmetall aus einer Stranggußvorrichtung aufnehmen.
In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein kontinuierliches Gußverfahren eingesetzt, um kontinuierlich eine Warmstahlbramme mit einer Dicke von etwa 70-90 mm zu formen. Die heiße kontinuierlich gegossene Endlosstahlbramme wird für eine erste Dickenreduzierung in ein Platzer Planeten-Walzgerüst eingeführt. Am Ausgang des Platzer Planeten-Walzgepists wird ein kontinuierliches Stahlband ausgegeben, das auf eine erste Dicke von etwa 3 bis 15 mm reduziert worden ist. Das Stahlband mit reduzierter Dicke wird anschließend durch eine Vielzahl von Warmwalzgerüsten geführt, die insgesamt eine zweite Reduzierung der Dicke auf etwa 1 mm oder weniger bewirken. Nachwärmvorrichtungen, zum Beispiel elektrische Induktionsnachwärmöfen, befinden sich zwischen den benachbarten Warmwalzgerüsten und bewirken, daß das Stahlband auf den gewünschten Arbeitstemperaturen gehalten wird. Die aus der Stranggußvorrichtung kommende kontinuierlich gegossene Endlosstahlbramme kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,5 bis 3,5 Meter pro Minute kontinuierlich in das Platzer Planeten-Walzgerüst eingeführt werden. Wenn das 3-15 mm dicke Stahlband aus dem Ausgang des Platzer Planeten-Walzgerüsts kontinuierlich durch die Warmwalzgerüste geführt wird, erfolgt eine Dickenreduzierung der Bramme zur erwähnten Enddicke. Anschließend kann das Stahlband entweder für Versandzwecke spulenförmig aufgewickelt oder in der gewünschten Art und Weise weiterbearbeitet werden.
Damit bieten die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von warmgewalzten Stahlbändern, an dessen Anfang ein Stranggußverfahren zur Herstellung einer Stahlbramme mit einer Anfangsdicke steht, und bei dem in einem Endlosverfahren eine kontinuierliche Dickenreduzierung des Stahls zur gewünschten Dicke des Stahlbands folgt, so daß aus dem Stahlband Fertigungsartikel wie Werkzeuge und andere Produkte direkt hergestellt werden, ohne daß ein Kaltwalzen erforderlich ist.
Bei diesem System und Verfahren zur Herstellung von Stahl kann das Platzer Planeten-Walzgerüst mit mindestens drei (3) Warmwalzgerüsten kombiniert sein, um eine kontinuierliche Dickenreduzierung der kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbramme auf eine Dicke von 1 mm oder weniger ohne den Schritt des Kaltwalzens zu bewirken.
Nachwärmvorrichtungen können zwischen jedem der mindestens drei (3) Warmwalzgerüste angeordnet sein, um die Temperatur des Stahlbands auf den gewünschten Arbeitstemperaturen zu halten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Stranggießen und Warmwalzen von kontinuierlichen Bändern ohne Verwendung getrennter Brammen und ohne Notwendigkeit der Beschleunigung der Walzstrecke infolge des Temperaturunterschieds zwischen den Anfangs- und Endstücken solcher getrennter Brammen. Durch die Anpassung der Geschwindigkeiten der Stranggußvorrichtung für dünne Brammen, des Platzer Planeten-Walzgerüsts sowie der zugehörigen Warmwalzgerüste sowie durch Verwendung von Nachwärmvorrichtungen zwischen benachbarten Walzgerüsten kann das Band in einem Dauerprozeß endlos gewalzt werden, der eine bessere Steuerung von Breite, Dicke, Glattheit, Wölbung und anderer Abmessungen gestattet, als das beim bisherigen Stand der Technik möglich ist.
Das Verständnis dieser und anderer Vorzüge und Ziele der vorliegenden Erfindung soll durch die beigefügten Zeichnungen weiter vertieft werden, bei denen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, und die folgende Bedeutung haben:
Fig. 1 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Systems und Verfahrens zur Herstellung flacher gewalzter Metallbleche nach dem bekannten Stand der Technik;
Fig. 2 zeigt eine Diagrammdarsteliung eines Platzer Planeten-Walzgerüsts nach dem bekannten Stand der Technik;
Fig. 3 zeigt eine in teilweiser Schnittdarstellung ausgeführte Stirnansicht eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Platzer Planeten-Walzgerüsts entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine erste Diagrammdarstellung eines Systems und Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung sowie Tabellen der erwarteten Temperaturen des Bands in jedem einzelnen Schritt des Verfahrens;
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht sowie verschiedene Schnittansichten des Stauchgerüsts einer Ajsführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine Reihe von Querschnittdarstellungen des Stahls mit verschiedenen Randprofilen, darunter Randprofile, die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erreicht wurden;
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des Verfahrens zur Veranschaulichung des Abstands zwischen den einzelnen Schritten, der Dicke des Bands bei jedem Schritt, der Bewegungsgeschwindigkeit des Bands bei jedem Schritt sowie der Temperatur des Bands bei jedem Schritt;
Fig. 8 zeigt eine Diagrammdarstellung des Aufbaus einer der elektrischen Induktionswärmvorrichtungen, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können;
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der Einfädeireihenfolge für eine Ausrüstung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 zeigt eine zweite Diagrammdarstellung eines Systems und Verfahrens entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie Tabellen der erwarteten Temperaturen des Bands in jedem einzelnen Schritt des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines Systems nach dem bisherigen Stand der Technik zur kontinuierlichen Reduzierung einer kontinuierlich gegossenen Bramme, im wesentlichen in der Art und Weise, wie es in der oben genannten Literatur durch Fink et al. beschrieben wurde. Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird, beinhaltet das System 10 eine dünne Stahlbramme 19, die in einer Stranggußvorrichtung für dünne Brammen geformt wurde. Die Gußvorrichtung besteht aus einem Revolverkopf 12, einer Pfanne 14, einer Zwischenpfannne mit Dünnbrammengießform 16 sowie den Richtwalzen 18. Die Dünnbramme 19 ist mit einem tunnelartigen Warmhalte- oder Ausgleichsofen 20 gekoppelt, in dem die Bramme vorgewärmt wird. Die vorgewärmte Bfamme wird mit einer gleichbleibend niedrigen Geschwindigkeit, die der Gußgeschwindigkeit entspricht, in den Walzspalt eines Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 eingeführt. Sie geht durch Stauchwalzen 24, einen Primärentzunderer 28, ein Vorschubwalzenpaar 30 und Zentrierwalzen (in Fig. 2 dargestellt). Ein Sekundärentzunderer 34 ist ebenfalls in Fig. 2 dargestellt. Durch das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 erfolgt eine Reduzierung der vorgewärmten Bramme 19 um einen ersten Betrag, was im Zusammenhang mit Fig. 2 noch detailliert beschrieben wird. Das stark reduzierte Walzband wird durch Spannwalzen 38 in ein Ausführungswalzengerüst 40 geführt. Durch das Ausführungswalzengerüst 40 findet keine wesentliche weitere Dickenreduzierung statt. Das fertige Band läuft auf den Abnahmerollgang 42.
Falls erforderlich, wird das Band durch die fliegende Schere 44 auf die gewünschte Länge geschnitten und anschließend durch eine Reihe von Ausführungswalzen 46 zur Einrollmaschine 48 geführt, wo es durch die Wickeiwalzen 50 zu fest gewickelten Spulen gewickelt wird. Ein Spulenwagen 52 bringt die fertiggestellten Spulen zu einem Kettenförderband. Nach dem Abkühlen transportiert dieses Förderband die Spulen in einen benachbarten Bereich, wo sie weiterverarbeitet werden.
Die Details des allgemein bekannten Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 werden in Fig. 2 dargestellt. Das Walzgerüst 22 besteht aus zwei stationären Auflageträgern 54, um welche zwei Ringe von Arbeitswalzen 56 rotieren, und zwar in der durch die Pfeile 58 und 58' angezeigten Richtung. Die Arbeitswalzen 56 rotieren mit Zwischenstützwalzen 60. Die Arbeitswalzen 56 und Stützwalzen 60 können radial in den angetriebenen Käfigen 62 bewegt werden, laufen synchron in zueinander entgegengesetzter Rotationsrichtung und rotieren in einer Planetenbewegung um die stationären Auflageträger 54. Dieser Bewegung verdankt die Vorrichtung ihren Namen "Planeten-Walzgerüst". Durch Vorschubwalzen 30 werden die vorgewärmten Brammen 19 durch Druck in den Walzspalt des Planeten-Walzgerüsts eingeführt, der durch die aneinanderstoßenden Arbeitswalzen 56 gebildet wird. An dieser Stelle walzt jedes der Paare von Arbeitswalzen 56, die mit einer hohen Geschwindigkeit rotieren, eine dünne Schicht des Materials von beiden Seiten der Bramme zu einem fertigen Band. Durch den hohen Grad der Gesamtreduzierung, die bis 98% beträgt, verläßt dieses Band das Walzgerüst mit einer erhöhten Geschwindigkeit.
Ein ganz besonders wichtiger Aspekt beim Walzen ist der, daß der kleine Matenaiwulst 64, der sich vor den Arbeitswalzen 56 aufbaut, zu einem völlig flachen Band gewalzt wird. Zu diesem Zweck sind die beiden sich gegenüberstehenden Vorderseiten 66 der austauschbaren Verschleißteile 68 abgeflacht, die in den Umfang jedes der stationären Auflageträger 54 in den Walzspalt eingefügt werden. Die Zwischenwalzen 60 bestehen aus den Zwischenwalzenspindeln und den Ringen 69, die so montiert sind, daß sie unabhängig voneinander rotieren können, was bedeutet, daß die Arbeitswalzen 56 ebenfalls frei rotieren können. Das ist eine Vorsichtsmaßnahme, mit der Zwangskräfte, Reibung und Verschleiß auf ein Minimum reduziert werden sollen. Um perfekte Bandränder zu erzielen, können die Brammenränder durch Profile in einstellbaren vertikalen Stauchwalzen 28 und 32 abgerundet werden.
Fig. 3 veranschaulicht die Verwendung von Profileinrichtungen in einem Platzer Planeten-Walzgerüst entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, durch welche eine Profil- und Formkontrolle für das kontinuierliche Warmband erfolgt. Eine teilweise Beschreibung dieser Ausführungsform erfolgte bereits im West-Deutschen Patentantrag Nr. 4019562.7 vom 15. Juni 1990. Es werden zwei unterschiedliche einfache Querprofile gezeigt, wobei das eine Profil zwei nach außen gerichtete Konkavflächen aufweist, was in Fig. 3A dargestellt ist, und das andere Profil zwei nach außen gerichtete Konvexflächen aufweist, was in Fig. 38 dargestellt ist. Die nach außen gerichteten Konkavflächen des Blechs W in Fig. 3A werden durch den Einsatz der umlaufenden Arbeitswalzen 56 und Stützwalzen 60 erzeugt, die durch die stationären Auflageträger 54 gehalten werden, welche wiederum Einsätze 68 mit Formgebungselementen 2 enthalten, deren Walzen im wesentlichen nach außen (in Richtung der gewaizten Bramme) konvex sind. Die nach außen gerichteten Konvexflächen des Blechs W in Fig. 3B werden durch den Einsatz der umlaufenden Arbeitswalzen 56A und Stützwalzen 60A erzeugt, die durch die stationären Auflageträger 54 gehalten werden, welche wiederum Einsätze 68 mit Formgebungselementen 2 enthalten, deren Walzen im wesentlichen nach außen (in Richtung der gewaizten Bramme) konkav sind. Andere Profile können durch eine Veränderung der Kombination aus den umlaufenden Arbeitswalzen 56 und der Form oder Konfiguration der Abschnitte des stationären Auflageträgers 54 erzeugt werden, wobei je nach Entscheidung des Fachmanns entweder gleichmäßige oder ungleichmäßige Querschnitte entstehen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Platzer Planeten-Walzgerüst entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Einsätzen 68 im stationären Auflageträger 54 auf, welche in den Umfang jedes stationären Auflageträgers 54 eingesetzt werden, wobei die Träger durch Drehung umschaltbar sind, so daß zusammengehörige Paare dieser Einsätze 68 in eine gegenüberliegende Position gebracht werden können (siehe Fig. 2). Die Vielzahl von Einsätzen 68 wird im Optimalfall in gleichen Winkelabständen auf dem gesamten Umfang eingefügt, das heißt, alle 90º beim Einsatz von vier (4) Einsätzen 68, alle 60º beim Einsatz von sechs (6) Einsätzen (68).
Wie bereits zuvor angedeutet, wird die Dicke S1 der in das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 eingeführten Bramme 19 zwar weitgehend zur Dicke S2 beim Verlassen des Walzgerüsts reduziert, was in Fig. 2 dargestellt wird; die Dicke S2 ist jedoch noch nicht dünn genug, um eine direkte Verwendung in der Herstellung von Produkten wie Autoteile, Werkzeuge oder dergleichen zu ermöglichen. In diesem Fall muß der Stahl geglüht, gebeizt und dann durch Kaltwalzen auf die Enddicke reduziert werden.
Das neuartige System entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung dünner, flacher warmgewalzter Bleche aus Stahl oder Eisenmetallen, die eine genügend geringe Dicke aufweisen, um eine im wesentlichen direkte Weiterverarbeitung zu Produkten zu ermöglichen, ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Stranggußvorrichtung zum Gießen kontinuierlicher Brammen besteht aus einem Revolverkopf 12, einer Pfanne 14, einer Zwischenpfannne mit Dünnbrammengießform 16 sowie den Richtwalzen 18 und kann eine netzähnliche Formvorrichtung aufweisen. Die dünne Metallbramme aus der Gußvorrichtung weist bevorzugterweise eine Dicke von etwa 80 mm auf. Sie geht durch ein Stauchgerüst 1000 und eine Brennschneidvorrichtung 1100 in den tunnelartigen Warmhalteofen 20, und wird dort vorgewärmt und auf einer Temperatur von etwa 1200-1250ºC gehalten. Dieser Ofen dient außerdem dem Homogenisieren und Ausgleichen der Brammentemperaturen, sowohl durch die gesamte Dicke als auch quer zur Guß- und Walzrichtung. Danach wird die Bramme durch das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 geführt und verläßt dieses - in einer bevorzugten Ausführungsform - als kontinuierliches Band mit einer Dicke von etwa 4-6 mm. Danach geht es nacheinander durch ein erstes Vierwalzenreduktionsgerüst 70 in einer bekannten Bauweise, und verläßt dieses mit einer ersten reduzierten Dicke. Anschließend wird es in einem Induktionsnachwärmofen 78 nachgewärmt und geht durch ein zweites Vierwalzenreduktionsgerüst 72, wo eine erneute Dickenreduzierung des Bands erfolgt. Es wird dann durch einen zweiten Induktionsnachwärmofen 80 geführt wo es erneut nachgewärmt wird, bevor es durch ein drittes Vierwalzenreduktionsgerüst 74 geführt wird. Schließlich wird es im Induktionsnachwärmofen 82 ein drittes Mal nachgewärmt und anschließend einem vierten Vierwalzenreduktionsgerüst 76 zugeführt, wo es auf eine Dicke reduziert wird, die eine direkte Herstellung von Produkten gestattet. Der Betrag des Nachwärmens richtet sich nach der Dicke der aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst kommenden Bramme. Dazu können Nachwärmvorrichtungen in beliebiger bekannter Bauart verwendet werden, beispielsweise Elektroinduktionsgeräte und gasbetriebene Geräte.
Das Stahlband geht dann über die Walzen 84 und die fliegende Schere 3000 zu einer Einrollmaschine 86, welche die Trommeln 88 und 90 aufweist, auf die das Stahlband wahlweise spulenförmig aufgewickelt wird. Die fliegende Schere schneidet das Band in der gewünschten Länge ab, während es sich weiterbewegt, so daß eine Spulvorrichtung das Stahlband zum Aufwickeln aufnehmen kann, während die andere vorbereitet werden kann. Wenn die erste Spulvorrichtung voll ist, und das Band in der gewünschten Länge abgeschnitten wurde, kann das sich kontinuierlich weiterbewegende Stahlband zur zweiten Spulvorrichtung geführt und auf deren Trommel aufgewickelt werden.
Fig. 4 veranschaulicht darüber hinaus die Verwendung des Stauchwalzgerüsts 1000 aus Fig. 5 sowie der Brennschneidvorrichtung 1100 und des Abnahmerollgangs 1200, der das Abschneiden des Kaltstrangkopfs und des Anfangsstücks der Bramme unmittelbar nach dem Start des Gießvorgangs sowie das Entsorgen der Abfallstücks der Bramme bei minimaler Unterbrechung des Betriebsablaufs ermöglicht. Die zwischen den Walzgerüsten angeordneten Nachwärmvorrichtungen 78, 80 und 82 werden während des in Fig. 10 dargestellten Einfädelvorgangs quer aus der Durchlaufstrecke herausgenommen. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, werden die Nachwärmvorrichtungen wieder in die Durchlaufstrecke eingeführt und in die in Fig. 4 dargestellten geschlossenen Betriebspositionen gebracht. Die weiter hinten angeordnete Vorrichtung aus Ausführungswalze und fliegender Schere 3000 ermöglichen, wie bereits erwähnt, ein flexibles Abschneiden des Stahlbands und gewährleistet somit eine hohe Bedienfreundlichkeit und Bedienungseffizienz, insbesondere durch die Erleichterung der Handhabung der Einrollmaschine und die Minimierung des beim in Fig. 10 dargestellten Einfädelvorgang auftretenden Abfalls vom Anfangsstück des Bands. Die beiden in Fig. 4 unter der Darstellung des Systems entsprechend der Erfindung abgebildeten Diagramme zeigen die berechneten Temperaturen der Bramme bei zwei verschiedenen Gieß-bzw. Durchlaufgeschwindigkeiten, im oberen Diagramm bei 3,5 m/min und im unteren Diagramm bei 2,7 m/min, für ein Produktband mit einer endgültigen Dicke von 0,8 mm.
Es ist einleuchtend, daß das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 Bänder mit verschiedener Ausgabedicke produzieren kann. Die maximale Ausgabedicke des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 liegt bei etwa 20 mm, wobei mit einer Eingangsdicke von etwa 80 mm eine Ausgabedicke von 6-12 mm erzielt werden kann. Die Dicke des endgültigen Bands kann mit der Dicke des Bands am Ausgang des Walzgerüsts 22 variieren. Wenn beispielsweise die Ausgabedicke des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 4 mm beträgt, beträgt die Ausgabedicke des vierten Walzgerüsts 76 etwa 0,8 mm. Wenn dagegen die Ausgabedicke des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 6 mm beträgt, beträgt die Ausgabedicke des vierten Walzgerüsts 76 etwa 1,6 mm. Wenn wiederum die Ausgabedicke des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 16 mm beträgt, beträgt die Ausgabedicke des vierten Walzgerüsts 76 etwa 12 mm. Damit kann jedes der Walzengerüste 72, 74 und 76 sowie auch das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 auf unterschiedliche Ausgabedicken eingestellt werden, wodurch die gewünschte Enddicke erzeugt werden kann.
So hat beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Endlosbramme beim Verlassen des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 eine Dicke von etwa 4 bis 6 mm, übticherweise etwa 6 mm. Für eine Reduzierung von 6 mm auf eine gewünschte Dicke von 1,6 mm müssen die Vierwalzenwarmwalzgerüste eine Gesamtreduzierung von 74% bewirken. (Ausgehend von einer Ausgabedicke am Platzer-Walzgerüst von 4 mm wäre eine Reduzierung von 55% erforderlich, um eine Dicke von 1,8 mm zu erreichen.) Zur Herstellung eines Bands mit 1,6 mm Dicke und den gewünschten physikalischen Eigenschaften wird bevorzugt eine Anordnung von vier (4) Vierwalzengerüsten zum Warmwalzen eingesetzt. Die einzelnen Walzengerüste würden beispielsweise in den jedem der ersten drei (3) Walzengerüste etwa die gleiche Reduzierung bewirken, wogegen das letzte Walzengerüst nur eine relativ geringe Reduzierung bewirkt:
In einem anderen Beispiel, in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Endlosbramme beim Verlassen des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 eine Dicke von etwa 4 mm. Für eine Reduzierung von 4 mm auf eine gewünschte Dicke von 0,8 mm müssen die Vierwalzenwarmwalzgerüste eine Gesamtreduzierung von 80% bewirken. Zur Herstellung eines Bands mit 0,8 mm Dicke und den gewünschten physikalischen Eigenschaften wird wiederum bevorzugt eine Anordnung von vier (4) Vierwalzengerüsten zum Warmwalzen eingesetzt. Die einzelnen Walzengerüste würden beispielsweise in den jedem der ersten drei (3) Walzengerüste etwa die gleiche Reduzierung bewirken, wogegen das letzte Walzengerüst nur eine relativ geringe Reduzierung bewirkt:
Die Vierwalzenwarmwalzgerüste der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können so konfiguriert werden, daß eine maximale Reduzierung von etwa 95% gegenüber der Ausgabedicke am Platzer Planeten-Walzgerüst erreicht wird, wobei optional zusätzliche Walzgerüste für das Fertigwalzen verwendet werden können.
Um eine Faltenbildung an den Rändern der kontinuierlich gegossenen Bramme zu verhindern, kann bevorzugterweise ein Stauchwalzgerüst eingesetzt werden, wodurch den Seiten-bzw. Längsrändern der Bramme eine geeignete Form gegeben wird. Durch das Stauchwalzgerüst werden auch eventuell auftretende Gasbiasen oder andere Einschlüsse beseitigt, die sich an diesen Rändern ausbilden oder in diese eindringen. Alternativ dazu kann die Stranggußvorrichtung mit einer vorgeformten Gußform ausgestattet werden, wodurch die Endlosbramme Seiten-bzw. Längsränder erhält, die so geformt sind, daß sie gegen Faltenbildung an den Rändern widerstandsfähig sind. Die Gußform würde eine Bramme erzeugen, deren Seiten-bzw. Längsränder im Querschnitt senkrecht zur Gußrichtung eine im wesentlichen abgeflachte Bogen- oder Ellipsenform aufweist, wobei keine senkrechten Ecken auftreten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Ausrüstung und des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine Induktionsnachwärmvorrichtung für die Ränder, die sich unmittelbar zwischen der Stranggußvorrichtung und dem Homogenisierungsofen befindet. Durch die lnduktionsnachwärmvorrichtung für die Ränder werden die Ränder der kontinuierlich gegossenen Endlosbramme auf eine Warmwalztemperatur von 1200-1250ºC erwärmt, wodurch die Randabkühlung ausgeglichen wird, die sich aus dem Gußvorgang selbst ergibt.
Es wird insbesondere bevorzugt, eine Kombination aus Stauchwalzgerüst und Induktionsnachwärmvorrichtung für die Ränder zu verwenden. Das Stauchwalzgerüst, mit dem eine weitere Formung der Ränder erzielt werden kann, falls nicht die Methode der Randformung durch die Gußform verwendet wird, kann bei Bedarf auch zum "Einkanten" der kontinuierlich gegossenen Endlosbramme verwendet werden, wodurch das entstehende Band schmaler wird und sich die Lebensdauer der Arbeitswalzen in den nachgeordneten Warmwalzgerüsten erhöht.
Die Verwendung einer Induktionsnachwärmvorrichtung für die Ränder sorgt für die gewünschte Temperaturhomogenität in der gesamten Bramme, wodurch die Abkühlung der Ränder und die damit verbundenen Probleme der Faltenbildung, des Einreißens und der Ungleichmäßigkeit vermieden werden. Die Nutzung einer Kombination aus einem Stauchwalzgerüst und einer lnduktionsnachwärmvorrichtung für die Ränder gewährleistet somit eine maximale Lauflänge für das Verfahren, da auf diese Weise Einschnitte oder Einkerbungen an der Oberfläche der Arbeitswalzen der Warmwalzgerüste minimiert werden, die üblicherweise durch kalte Ränder verursacht werden, und da durch die Verwendung der erwähnten Verschmälerung der Bramme ein Arbeiten mit Arbeitswalzenoberflächen ohne Riefen oder Kerben bewirkt wird, wenn es zur Riefenbildung kommt.
Fig. 5 und Fig. 6 veranschaulichen die bevorzugte Ausrüstung für die Profilformung an den Rändern der kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbramme vor der Einführung in das Platzer Planeten-Walzgerüst.
Fig. 5A ist eine Seitenansicht des Stauchwalzgerüsts 1000, welches Bestandteil der bevorzugten Ausrüstung für die Profilformung an den Rändern ist. Im allgemeinen besteht es aus drei Komponenteneinheiten, dem Zuführungsgerüst 1001, dem Stauchwalzwerk 1010 und dem Ausgabegerüat. 1020. Alle Komponenteneinheiten werden von einem Grundgerüst 1030 getragen, in welches diese eingeschoben und in einer Sperr-bzw. Freigabeanordnung verankert sind. Das Einschieben ermöglicht ein Entfernen jeder einzelnen oder aller Einheiten aus der Gußstrecke, indem sie mit einer Querbewegung aus dem längsgerichteten Gußpfad CP geschoben werden.
Das Zuführungsgerüst 1001 (Fig. 5B) enthält zwei Stützräder 1002 und 1003, die mit Achszapfen so gelagert sind, daß sie um senkrecht zur Ebene des Gußstahlbands liegende Achsen drehbar sind, und von Einstellblöcken 1004 und 1005 gehalten werden. Die Einstellblöcke 1004 und 1005 sind wiederum über ein Gewinde mit dem Einstellungsantrieb 1006 verbunden und sind auf dem Grundgerüst 1001 gleitend befestigt. Die Blöcke 1004 und 1005 weisen beide den gleichen Abstand zur Mittellinie der Stranggußstrecke auf, und durch eine Rotation des Einstellungsantriebs 1006, die durch hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen bewirkt wird, kann der Abstand zwischen den Stützrädem 1002 und 1003 so verstellt werden, daß Gußstahlbrammen mit verschiedener Breite aufgenommen werden können und/oder die Breite der kontinuierlich gegossenen Bramme durch "Einkanten" verschmälert werden kann. Die Naben 1002A und 1003A sowie die Flansche 1002B und 1002B der Räder 1002 und 1003 sind konzentrisch und senkrecht angeordnet, so daß es durch den Kontakt mit diesen Rädem nicht zu einer Veränderung der gegossenen, im wesentlichen rechtwinkligen Ränder der Bramme kommt. Die Naben 1002A und 1003A, die einen geringeren Durchmesser als die Flansche 1002B und 1002B haben, bilden einen Kanal, gebildet aus den Außenflächen der erwähnten Naben und den Innenflächen der besagten Flansche, in welchem die Bramme geführt wird.
Das Stauchwalzwerk 1010 (Fig. 5B) besteht aus zwei Paar durch hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen angetriebenen Walzen 1011A und B bzw. 1012A und B, die durch die Einstellbiöcke 1013 bzw. 1014 gehalten werden. Die Einstellblöcke 1013 und 1014 sind wiederum über ein Gewinde mit dem Einstellungsantrieb 1015 verbunden und sind auf dem Grundgerüst 1016 gleitend befestigt. Die Blöcke 1013 und 1014 weisen beide den gleichen Abstand zur Mittellinie der Stranggußstrecke auf, und durch eine Rotation des Einstellungsantriebs 1015, die durch hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen bewirkt wird, kann der Abstand zwischen den angetriebenen Walzenpaaren 1011A und B und 1012A und B so verstellt werden, daß Gußstahlbrammen mit verschiedener Breite aufgenommen werden können und/oder die Breite der kontinuierlich gegossenen Bramme durch "Einkanten" verschmälert werden kann. Die angetriebenen Walzenpaare 1011A und B bzw. 1012A und B sind in den Einstellblöcken 1013 bzw. 1014 horizontal mit Achszapfen gelagert, und werden durch (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtungen in Rotation versetzt, die durch Universalgelenke 1011C und D bzw. 1012C und D treibend mit jeder der Walzen verbunden sind. Die Außenumfangsflächen jedes Walzenpaars 1011A und B bzw. 1012A und B sind so ausgelegt, daß sie die oberen und unteren Abschnitte eines gewünschten Kantenprofus am Stahlband 5 bilden. Durch direkten Antriebskontakt mit dem Stahlband 5 wandeln die Walzen die vom Querschnitt her rechtwinkligen Ränder der Bramme in Formen um, die eine Faltenbildung an den Rändern und andere unerwünschte Beschädigungen verhindern, welche auftreten könnten, wenn die Banddicke im Platzer Planeten-Walzgerüst 22 der vorliegenden Erfindung reduziert wird.
Das Ausgabegerüst 1020 enthält zwei Stützräder 1021 und 1022, die mit Achszapfen so gelagert sind, daß sie um senkrecht zur Ebene des Gußstahlbands liegende Achsen drehbar sind, und von Einstellblöcken 1023 und 1024 gehalten werden. Die Einstellblöcke 1023 und 1024 sind über ein Gewinde mit dem Einstellungsantrieb 1026 verbunden und sind auf dem Grundgerüst 1025 gleitend befestigt. Die Blöcke 1023 und 1024 weisen beide den gleichen Abstand zur Mittellinie der Stranggußstrecke auf, und durch eine Rotation des Einstellungsantriebs 1026, die durch hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen bewirkt wird, kann der Abstand zwischen den Stützrädem 1021 und 1022 so verstellt werden, daß Gußstahlbrammen mit verschiedener Breite aufgenommen werden können und/oder die Breite der kontinuierlich gegossenen Bramme durch "Einkanten" verschmälert werden kann. Die Naben 1021A und 1022A sowie die Flansche 1021B und 1022B der Räder 1021 und 1022 sind konzentrisch angeordnet und weisen Öberflächen (die Außenflächen der Naben, die Innenwände der Flansche) auf, die einen Kanal bilden, der im wesentlichen die gleiche Form hat, wie sie das Stahlband durch Kontakt mit dem Stauchwalzwerk 1010 erhält, so daß es durch den Kontakt mit diesen Rädem zu keiner wesentlichen Veränderung der Ränder der Bramme kommt.
Fig. 6 zeigt verschiedene bevorzugte Ausführungsformen von Randkonfigurationen für Gußstahl, die durch das Stauchwalzgerüst 1000 entstehen können. Fig. 6A zeigt die Ränder der kontinuierlich gegossenen Stahlbramme, die im Querschnitt im wesentlichen rechtwinklige Ränder aufweist. (Die Gußrichtung verläuft senkrecht zur Ebene von Fig. 6.) Fig. 6B zeigt eine Ausführungsform eines Randprofils entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei der es einerseits einen nach außen weisenden, halbkreisförmigen Mittelabschnitt gibt, der im gleichen Abstand zur Dickenmittellinie der Stahlbramme S angeordnet ist, dessen Durchmesser jedoch geringer ist als die Dicke der Stahlbramme S, und es andererseits einen von jeder Seite des nach außen weisenden Mittelabschnitts aus verlaufenden Schulterabschnitt gibt, der mit der Oberseite und der Unterseite des Stahlbands einen Winkel von etwa 90º einschließt und somit eine im wesentlichen senkrechte obere und untere Kante des Bands bildet. Fig. 6C zeigt eine weitere Ausführungsform eines Randprofils entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei der ein nach außen weisender, etwa halbkreisförmiger Querschnitt entsteht. Bei diesem Querschnitt handelt es sich um eine kombinierte Form aus einem halbkreisförmigen, im gleichen Abstand zur Dickenmittellinie der Stahlbramme angeordneten Abschnitt, an den sich im gleichen Abstand zur Mittellinie erste Abschnitte anschließen, welche zwischen sich einen Winkel von etwa 80º einschließen, und an die sich wiederum im gleichen Abstand zur Mittellinie zweite Abschnitte anschließen, welche zwischen sich einen Winkel von etwa 120º einschließen und bis zur Oberseite und Unterseite des Stahlbands reichen. Die Randkonfiguration aus Fig. 6C ist insbesondere dort geeignet, wo eine maximale Dickenreduzierung angestrebt wird. Fig. 6D zeigt eine weitere Ausführungsform eines Randprofils entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei der ein nach außen weisender, im wesentlichen dreieckiger Querschnitt entsteht, dessen Scheitelpunkt abgerundet ist und dessen Seiten einen Winkel von etwa 120º einschließen und bis zur Oberseite und Unterseite des Stahlbands reichen.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung des Abstands zwischen den einzelnen Schritten, der Dicke des dünnen Warmwalzstahlbands 19 bei jedem Schritt, der Bewegungsgeschwindigkeit des Stahlbands 19 bei jedem Schritt sowie der Temperatur des Stahlbands 19 bei jedem Schritt für ein 1000 mm breites Band, das zu einem Band mit einer Dicke von 0,8 mm verarbeitet wird. Bei dieser Ausführungsform hat das Band 19 beim Eintritt in das Platzer Planeten-Walzgerüst 22 eine Dicke von 80 mm und kann sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,0583 Meter pro Sekunde bzw. etwa 3 Meter pro Minute bewegen. Am Ausgang des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 weist das Band eine Dickenreduzierung auf 4 mm auf und kann sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,17 Meter pro Sekunde bewegen. Am Ausgang des zweiten Walzgerüsts 72 kann sich das Band mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,23 Meter pro Sekunde bewegen und weist eine Dicke von 1,45 mm auf. Am Ausgang des dritten Walzgerüsts 74 kann sich das Band mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,9 Meter pro Sekunde bewegen und weist eine Dicke von 0,94 mm auf. Am Ausgang des letzten, also des vierten Walzgerüsts 76 kann sich das Band mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,85 Meter pro Sekunde bewegen und weist eine Dicke von 0,8 mm auf.
Es fällt auf, daß zwischen dem Planeten-Walzgerüst 22 und dem ersten Walzgerüst 70 ein Abstand von 5200 mm besteht. Des weiteren trennt ein Abstand von 6000 mm die jeweils benachbarten Walzgerüste 70, 72, 74 und 76 voneinander. Außerdem beträgt die Temperatur des kontinuierlich gegossenen Warmstahlbands am Ausgang des Platzer Planeten-Walzgerüsts 22 etwa 1120ºC, die sich bis zum Erreichen des ersten Walzgerüsts 79 auf etwa 1065ºC abgekühlt hat. Am Ausgang des ersten Walzgerüsts 70 hat sich die Temperatur weiter auf etwa 978ºC abgekühlt. Die erste Induktionsnachwärmvorrichtung 78 erwärmt das Band um 70ºC und verleiht ihm eine Temperatur von etwa 1048ºC. Bis zum Erreichen des zweiten Walzgerüsts 72 hat sich das Band auf etwa 1019ºC abgekühlt. Am Ausgang des zweiten Walzgerüsts 72 hat sich das Band weiter auf etwa 942ºC abgekühlt. Die zweite Induktionsnachwärmvorrichtung 80 erwärmt das Band um 70ºC und verleiht ihm eine Temperatur von etwa 1012ºC. Bis zum Erreichen des dritten Walzgerüsts 74 hat sich das Band auf etwa 984ºC abgekühlt. Am Ausgang des dritten Walzgerüsts 74 hat sich das Band auf etwa 930ºC abgekühlt, und bis zum Erreichen der dritten Induktionsnachwärmvorrichtung 82 hat es sich auf etwa 909ºC abgekühlt. Die dritte Induktionsnachwärmvorrichtung 82 erwärmt das Band um 70ºC und verleiht ihm eine Temperatur von etwa 979ºC. Diese Temperatur sinkt bis zum Erreichen des vierten Walzgerüsts 76 weiter auf etwa 953ºC ab. Am Ausgang des vierten Walzgerüsts 76 hat sich das Band auf etwa 890ºC abgekühlt.
Eine der elektrischen Induktionsnachwärmvorrichtungen 78, 80 und 82 ist in Fig. 8 dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Elektroinduktor mit einer Tieflaufwalze 108. Das Stahlband geht durch zwei Sätze aus Induktionsplatten 100 und 102. Die Platten haben eine Länge von etwa 1 Meter und enthalten Induktionsspulen 104 und 106, die zwischen 1500 Kilowatt und 2000 Kilowatt Energie erzeugen können. Der Abstand 112 zwischen den Induktionsplatten beträgt 50-75 mm. Wenn das Stahlband auf seinem Weg zwischen den beiden Induktorsätzen hindurchgeführt wird, wird es um etwa 70ºC bis 100ºC erwärmt, bevor es dem nächsten Bearbeitungsschritt zugeführt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Temperaturprofilierung des laufenden Bands durch Einsatz einer Vorwärmvorrichtung vor dem Platzer Planeten-Walzgerüst, durch eine Randnachwärmvorrichtung und/oder die Induktionsnachwärmvorrichtungen zwischen den einzelnen Walzgerüsten. Durch Einsatz von üblichen Prozeßsteuerungsgeräten, einschl ießl ich verschiedener computergesteuerter Geräte sowie Rückmeldungs-, Optimalwertsteuerungs- und/oder anderer bekannter Prozeßsteuerungstechniken kann für jede einzelne Vorwärmund/oder Nachwärmvorrichtung ein Wärmeprofil des kontinuierlich laufenden Bands durch geeignete Temperatureinstellungen erreicht und durch die Prozeßsteuerungsgeräte aufrechterhalten werden. Durch diese Vorwärm-, Nachwärm- und Steuerungsvorrichtungen können die metallurgischen Eigenschaften des Produkts gesteuert und falls notwendig bei laufendem Band verändert werden.
Fig. 9 zeigt die Verfahrensschritte entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die kontinuierliche Metallbramme wird in Schritt 114 in einer Vorrichtung zum Stranggießen dünner Brammen geformt, was bereits oben erklärt wurde. Das Band wird in Schritt 116 vorgewärmt und dem Platzer Planeten- Walzgerüst 118 zugeführt. Das Band hat normalerweise eine Dicke von etwa 80 mm, wenn es in Schritt 118 in das Platzer Planeten-Walzgerüst eingeführt wird. Durch das Platzer Planeten-Walzgerüst wird die Dicke des Bands auf eine gewünschte Dicke von beispielsweise 4, 6, 16 oder 18 mm reduziert. Je nach gewählter Banddicke liegen die Temperaturen vom Ausgang des Platzer Planeten-Walzgerüsts bis zum Einführen in das letzte Walzgerüst in einem Bereich zwischen etwa 1120ºC und etwa 825ºC, bevorzugterweise mindestens oberhalb des AC3-Punkts fiir die jeweils verwendete Stahlsorte. Das Stahlband wird anschließend in Schritt 120 in ein Warmwalzgerüst eingeführt, wo eine weitere Dickenreduzierung erfolgt. Das Band wird durch eine Nachwärmevorrichtung in Schritt 122 um etwa 70ºC bis 100ºC erwärmt und anschließend in Schritt 124 in ein zweites Walzgerüst eingeführt, wo eine weitere Dickenreduzierung erfolgt. In Schritt 126 wird dem Band durch eine zweite Nachwärmvorrichtung erneut Wärme zugeführt, wonach es in Schritt 128 einem dritten Warmwalzgerüst zur weiteren Dickenreduzierung zugeführt wird. In Schritt 130 wird dem Band durch eine dritte Nachwärmvorrichtung wiederum Wärme zugeführt, wonach es in Schritt 132 einem vierten Warmwalzgerüst zugeführt wird, wo eine weitere Reduzierung auf eine gewünschte Dicke erfolgt. Bei den Schritten 120, 124 und 128 erfolgt eine Dickenreduzierung im Bereich zwischen etwa 10 bis 40%. Bei Schritt 132 beträgt die Dickenreduzierung je nach der Reduzierung der Banddicke im unmittelbar davorliegenden Walzgerüst zwischen 8 und 15%. Bei Schritt 134 können bei Bedarf zusätzliche Wajzgerüste eingesetzt werden, um das Band zu glätten und die Bandabmessungen zu steuern, ohne daß dabei eine wesentliche weitere Dickenreduzierung erfolgt. Außerdem können in Schritt 134 weitere Behandlungen erfolgen, in denen dem Stahlband die gewünschte handelsmäßig akzeptable Oberflächengüte verliehen wird. In Schritt 136 wird das Band zu einer Spule aufgewickelt, auf eine geeignete Größe zugeschnitten und für den Versand vorbereitet.
Die Anfangssequenz eines kontinuierlichen Bandherstellungsdurchlaufs entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet den Start des kontinuierlichen Gießvorgangs mit der Stranggußvorrichtung. Wie es auch bisher üblich ist, wird zum Start des kontinuierlichen Gußvorgangs ein Kaltstrangkopf oder eine ähnliche Vorrichtung verwendet. Spbald die kontinuierlich gegossene Endlosbramme erstmalig den Auslaufrollgang erreicht, wird der Kaltstrangkopf abgeschnitten und nach oben oder unten aus der Fertigungsstrecke entfernt. Im weiteren Verlauf des kontinuierlichen Gußvorgangs erreicht das Anfangsstück der Bramme die Ausführungswalzen vor dem Homogenisierungsofen und wird zunächst durch diese Walzen und anschließend durch diesen Ofen geführt. Bei Fortschreiten des Gußvorgangs erreicht das Anfangsstück der Endiosbramme die Antriebswalzen des Platzer Planeten- Walzgerüsts, welche die Bramme aufnehmen und in das Walzgerüst einführen. Anschließend wird das Platzer Planeten-Walzgerüst auf die gewünschte Durchlaufdicke heruntergefahren, wodurch sich die Ausgangsbandgeschwindigkeit erhöht, mit der das Band in das nachfolgend angeordnete erste Warmwalzgerüst eingeführt wird. Nacheinander wird dann jedes Walzgerüst auf die gewünschte Dicke heruntergefahren, sobald das Band das jeweilige Walzgerüst erreicht wird. Anschließend wird jede der zwischen den Warmwalzgerüsten angeordneten Nachwärmvorrichtungen in die Walzstrecke gebracht und über dem Band geschlossen. Optional kann vor dem Platzer Planeten-Walzgerüst ein vertikal einstellbarer Rollgang eingesetzt werden, um den Start zu erleichtern und ein Entnehmen der Bramme am Beginn und/oder Ende eines kontinuierlichen Gußvorgangs zu ermöglichen. Durch Einsatz von üblichen Brennschneidvorrichtungen wir der Anfangsabschnitt der Bramme entfernt und entsorgt, wobei das entsorgte Material wieder der Schmelze zugeführtwird.
Fig. 10 veranschaulicht die Einfädelreihenfolge für das Platzer Planeten- Walzgerüst und die Warmwalzgerüste entsprechend der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der kontinuierlich gegossenen Endlosstahlbramme bzw. des Bands.
Fig. 10A stellt den ersten Schritt in der Reihenfolge dar und zeigt das Platzer Planeten-Walzgerüst sowie die ersten zwei (2) der insgesamt vier (4) Vierwalzengerüste. Alle vier (4) Walzgerüste befinden sich am Anfang der Einfädeireihenfolge in ihrer geöffneten Position, während das Platzer Planeten- Walzgerüst sich in einer Position, die zwischen der geöffneten Position und der auf die beabsichtigte Durchlaufreduzierung eingestellten Position liegt. Die Vorschub-Ausführungswaize 2001 reduziert die Dicke der Stahlbramme von 80 mm auf etwa 64 mm, was eine Dicke darstellt, die problemlos per Zwangsvorschub in den Walzspalt des Platzer Planeten-Walzgerüsts eingeführt werden kann. Die Banddicke am Ausgang des Platzer Planeten-Walzgerüsts wird hier mit 15 mm angegeben, sie kann jedoch je nach Öffnung des Walzspalts des Platzer-Walzgerüsts auch andere Werte aufweisen.
Sobald das Stahlband das erste Vierwalzengerüst erreicht hat, beginnt das Herunterfahren des Walzspalts des Platzer Planeten-Walzgerüsts und wird solange fortgesetzt, bis die beabsichtigte Durchlaufreduzierung erreicht ist. Wie in Fig. 10B dargestellt, wird gleichzeitig mit dem Herunterfahren des Platzer Pianeten-Walzgerüsts das Vierwalzengerüst F1 geschlossen, das die Funktion einer Ausführungswalze übernimmt, sobald die Arbeitswalzen in Kontakt mit dem durchlaufenden Stahlband kommen. Da die Einfädeireihenfolge für jeden Gießvorgang nur ein einziges Mal ausgeführt werden muß, braucht der Elektromotor des Walzgerüsts F1 beim Beginn die Arbeitswalzen lediglich aufihre Dauerlaufgeschwindigkeiten bringen, 6hne daß er versuchen muß zu "zoomen", wodurch der Wärmeverlust durch das kontinuierlich gegossene Band und die Vorwärmvorrichtungen minimiert wird. (Desgleichen muß durch die Motoren der Walzgerüste F2, F3 und F4 lediglich die jeweilige kontinuierliche Dauer laufgeschwindigkeit erreicht werden.)
In Fig. 10C ist das Platzer Planeten-Walzgerüst bereits auf die Durchlaufreduzierung herunterge fahr en, wobei die Banddicke beim Verlassen des Gerüsts etwa 4 mm beträgt. Das erste Vierwalzengerüst F1 ist jetzt bereits auf die Durchlaufreduzierung. heruntergefahren, wodurch eine Ausgabedicke von etwa 2,4 mm erzielt wird. Das Anfangsstück des Bands hat bereits das zweite Walzgerüst F2 erreicht, das im Zustand des Herunterfahrens dargestellt ist. Wie das vorher auch bei F1 der Fall war, übernimmt F2 jetzt zunächst die Funktion einer Ausführungswalze, sobald die Arbeitswalzen in Kontakt mit dem durchlaufenden Stahlband kommen.
Fig. 10D zeigt das Walzengerüst F2 im auf die Durchlaufreduzierung heruntergefahrenen Zustand, wodurch eine Ausgabedicke von 1,8 mm erzielt wird. Das Anfangsstück des Bands hat bereits das dritte Walzgerüst F3 erreicht, das hier im Zustand des Herunterfahrens dargestellt ist. Wie das vorher auch bei F1 und F2 der Fall war, übernimmt auch F3 zunächst die Funktion einör Ausführungswalze, sobald die Arbeitswalzen in Kontakt mit dem durchlaufenden Stahlband kommen.
Fig. 10E zeigt das Walzengerüst F3 im auf die Durchlaufreduzierung heruntergefahrenen Zustand, wodürch eine Ausgabedicke von 0,94 mm erzielt wird. Auch wenn das hier nicht dargestellt ist, efreicht jetzt das Anfangsstück des Bands bereits das letzte Walzgerüst F4, das ebenfalls zunächst als Ausführungswalze fungiert und dann heruntergefahrön wird, bis auch F4 bis zur vollständigen Durchlaufreduzierung heruntergefahren ist. Fig. 10F zeigt die durchlaufstrecke nach dem Einfädeln des Bands in alle vier (4) Vierwalzengerüste, wobei das Anfangsstück des Bands bereits abgetrennt ist, um wiedergewonnen und dem. Recycling in der Stranggußvorrichtung zugeführt zu werden.
Der vollständig kontinuierliche Betrieb der bevorzugten Ausrüstung und des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung macht es in jedem Gießvorgang nur ein einziges Mal erforderlich, die in Fig. 10 dargestellte Einfädelungsprozedur auszuführen.
Fig. 11 zeigt ein zweites System und Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei eine ähnliche Konfiguration wie in Fig. 4 vorliegt. Die beiden Diagramme in Fig. 11 zeigen die berechneten Temperaturen der Bramme bei zwei verschiedenen Gieß-bzw. Durchlaufgeschwindigkeiten. Das obere Diagramm zeigt die berechneten Temperaturen für einen Stahlgußvorgang mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/min, während das untere Diagramm die berechneten Temperaturen für einen Stahlgußvorgang mit einer Geschwindigkeit von 2,7 m/min zeigt, wobei ein Produktband mit einer endgültigen Dicke von 0,8 mm hergestellt wird. (Beide Diagramme zeigen Berechnungen auf der Grundlage einer 80 mm dicken, 1270 mm breiten kontinuierlich gegossenen Bramme, die mit diesen Abmessungen in die Vorschubwalze des Platzer Planeten-Walzgerüsts eingeführt wird.) Die zwischen den einzelnen Walzgerüsten angeordneten Induktionsnachwärmvorrichtungen sind bei der ersten Berechnung so dimensioniert, daß das Band zwischen jedem Walzgerüst um etwa 70ºC erwärmt wird, während sie bei der zweiten Berechnung so dimensioniert sind, daß das Band zwischen jedem Walzgerüst um etwa 100ºC erwärmt wird.
Bei den in den verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Warmwalzgerüsten kann es sich um Walzgerüste mit nach dem bisherigen Stand der Technik üblichen Technologien zur Herstellung von Stahlbändern handeln. Das schließt die Nutzung einer axialen Verschiebung und Verbiegung der Arbeitswalzen ein, wodurch eine Steuerung der Wölbung des Endlosbands bei gleichzeitiger Vermeidung von schlechten Rändern und Verdünnungen im Blechrand erzielt werden kann (siehe Fig. 3). Durch alle diese Technologien kann die Glattheit des Stahlbands maximiert werden, wodurch der Endverbraucher wiederum in die Lage versetzt wird, das Produkt direkt den Fertigungsprozessen zuzuführen, ohne daß das Stahlband noch in weiteren Schritten vorbereitet werden muß.
Auch wenn der Einsatz von Vierwalzengerüsten bevorzugt wird, liegt es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, je nach dem im Warmwalzabschnitt des Verfahrens angestrebten Reduzierungsgrad ebenso Sechswalzengerüste oder Kombinationen aus Vierwalzengerüsten und Sechswalzengerüsten einzusetzen. Mit Sechswalzengerüsten können höhere Dickenreduzierungen erreicht werden als mit Vierwalzengerüsten, sie erfordern aber größere Investitionsausgaben. Bei den besonders bevorzugten Ausführungsformen werden jeweils Vierwaizengerüste eingesetzt, wobei im Verfahren mindestens zwei (2) oder drei (3) Walzgerüste eingesetzt werden oder mindestens drei (3) oder mehr Vierwalzengerüste, denen zwei Sechswalzengerüste folgen, oder ein Sechswalzengerüst, dem mindestens zwei (2) Vierwalzengerüste folgen.
Die Konfiguration der Verfahrensausrüstung entsprechend der vorliegenden Erfindung führt im Vergleich zu Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik zu beträchtlichen Einsparungen bei den Kapitalkosten und Betriebsausgaben der Warmwalzgerüste. Bei einer herkömmlichen Warmwalzstrecke sind zur Erzielung einer Blechdicke von 1,8 mm bis 2,5 mm nach einem Vorwalzgerüst mindestens sechs (6) Reduzierungswalzgerüste erforderlich, was insgesamt sieben (7) Walzgerüste ergibt. Bei einem Vierwalzengerüst richtet sich der Durchmesser der Arbeitswalzen im allgemeinen nach der angestrebten Stärke/Dicke des Bands. Ein typisches Warmwalzgerüst erfordert den Einsatz von Arbeitswalzen mit einem Durchmesser, der wesentlich über dem Durchmesser der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Warmwalzgerüste liegt. Die hier verwendeten Durchmesser der Arbeitswalzen gleichen im wesentlichen den Durchmessern der Arbeitswalzen von herkömmlichen Kaltwalzgerüsten. Damit wird eine: Einsparung bei den Kapitalkosten erzielt, weil einerseits keine Notwendigkeit für den Einsatz eines herkömmlichen Kaltwalzgerüsts besteht und andererseits für den Warmwalzabschnitt des hier vorgestellten Verfahrens kleinere und kostengünstigere Walzgerüste eingesetzt werden können.
Der Einsatz kleinerer Arbeitswalzen in den Warmwalzgerüsten führt außerdem einer Reduzierung der Betriebskosten, da der Anwender zum Antrieb der Walzgerüste Elektromotoren mit geringerer Leistung einsetzen kann.
Um einen langen kontinuierlichen Betrieb der Gußstrecke entsprechend der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, soll die Konfiguration der bevorzugt eingesetzten Walzgerüste bevorzugterweise zusätzliche Merkmale aufweisen, die bei Ausrüstungen und Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik nicht verfügbar sind und die sämtlich darauf abzielen, lange Laufzeiten ohne Verminderung der physikalischen Eigenschaften des dünnen warmgewalzten Bands zu ermöglichen. So weisen die bevorzugt eingesetzten Walzgerüste eine Walzspaltschmierung auf, um Reibung und Abnutzung zu minimieren. Die Konstruktion der Walzgerüste ermöglicht ein axiales Verschieben der Arbeitswalzen (quer zur Gieß- und Walzrichtung). Darüber hinaus ist bei den besonders bevorzugt eingesetzten Walzgerüsten ein Umstellen der Walzen während des Walzvorgangs des laufenden Bands möglich, wodurch die übrigen Walzgerüste die Dickenreduzierung ausführen können, während das gerade umgestellte Walzgerüst zeitweise außer Betrieb ist.
Die mit den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung -erzielten prinzipiellen Einsparungen bei den Kapital- und Betriebskosten ergeben sich aus der geringeren Anzahl und Größe der Walzengerüste, die für die Erreichung der gewünschten Dicke des dünnen Warmstahlbands erforderlich sind. In einem Standardverfahren nach dem bekannten Stand der Technik ist für den Warmwalzabschnitt, der ein Vorwalzgerüst und eine Fertigwalzstrecke umfaßt, für ein Band mit 2,5 mm Dicke und 1250 mm Breite eine (installierte) Leistung von 40.000 kW erforderlich.
Die beträchtlichen Leistungsanforderungen jedes Walzgerüsts ergeben sich aus der Tatsache, daß bei allen bekannten Warmwalzgerüsten ein diskontinuierlicher Betrieb erfolgt und niemals ein Dauerbetrieb erreicht wurde. Für jede einzelne in der Walzstrecke verarbeitete Bramme muß dabei die Prozedur des Einfädeins und Schließens der Walzgerüste und die Beschleunigung der Betriebsabläufe ausgeführt werden, das zu einer nur schwachen Ausnutzung der Elektroenergie und zu einer überdimensionierten Leistung der Elektromotoren führt, die für den Antrieb der Walzgeriiste benötigt werden. Beim Schließen der Walzgerüste wir zuerst das Walzgerüst geschlossen, das sich am nächsten zur Gußvorrichtung befindet, wonach entsprechend der Arbeitsrichtung des Verfahrens alle anderen Walzgerüste nacheinander geschlossen werden. Wenn alle Walzgerüste geschlossen sind, müssen sie aufgrund der Länge des Blechbands und dem damit verbundenen Temperaturabfall zwischen dem Endstück und dem Anfangs- oder Führungsstück sofort beschleunigt werden. Das Endstück ist dabei am kältesten und wird zuletzt gewalzt; und da die Walzgerüste dem Stahlband keine zusätzliche Wärme zuführen, kühlt das Endstück im Verlauf des Walzvorgangs immer weiter ab, was neben irgendwelchen Notwendigkeiten im Zusammenhang mit der Vermeidung von Warmrissen der Walzen dazu führt, daß die größtmögliche Durchlaufgeschwindigkeit gewählt werden muß, um das "Zoomen" zu ermöglichen. Dazu ist es erforderlich, daß jedes Walzgerüst immer über eine ausreichende Leistung verfügt, um die Spitzengeschwindigkeit zu erreichen, damit eine kontinuierliche Beschleunigung der Walzstrecke erfolgen kann, bevor der natürliche Temperaturabfall ein ordnungsgemäßes Walzen des Bands unmöglich macht.
Die vorliegende Erfindung mit ihrer abwechselnden Kombination aus zwischen den Walzgerüsten angeordneten Nachwärmvorrichtungen und Warmwalzgerüsten behebt diese bisher aufgetretenen Probleme. Da mit den Nachwärmvorrichtungen und dem vollständig kontinuierlichen Betrieb des vorgestellten Verfahrens das Problem des Temperaturabfalls beseitigt werden kann, besteht beim Warmwalzabschnitt des Verfahrens nicht die Notwendigkeit von hohen Geschwindigkeiten oder einer Beschleunigung. Der vollständig kontinuierliche Betrieb des Verfahrens macht einfach das Einfädeln/Schließen/"Zoomen" im Abschnitt der Warmwalzgerüste überflüssig, was bei der Verwendung von getrennten Brammen erforderlich war. Das führt dazu, daß das Verfahren und die Ausrüstung entsprechend der vorliegenden Erfindung eine viel effizientere Nutzung der Elektroenergie und Dimensionierung der Elektromotoren für die Walzgerüste ermöglichen, da in jedem Walzgerüst konstante Drehzahlen und Leistungen eingesetzt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Platzer Planeten-Walzgerüsts und der vier (4) Vierwalzengerüste entsprechend der vorliegenden Erfindung kann mit einer installierten Gesamtleistung von 20.000 kW ein Band mit einer Dicke von 0,8 mm und einer Breite von 1250 mm hergestellt werden. Die Einsparungen bei den Kapitalkosten - 20.000 kW installierte Motorleistung [vorliegende Erfindung] gegenüber 40.000 kW installierte Motorleistung [bisheriger Stand der Technik] - sowie bei den Betriebskosten sind beträchtlich, selbst wenn die Einsparungen bei Kapital- und Betriebskosten noch nicht betrachtet werden, die sich daraus ergeben, daß kein Kaltwalzgerüst mehr erforderlich ist.
Damit erfolgte die Vorstellung eines neuartigen Systems und Verfahrens zur Formung von dünnen, flachen, warmgewalzten Stahlbändern mit einer minimalen Dicke, die es zuläßt, daß daraus direkt Erzeugnisse hergestellt werden können, und bei dem eine kontinuierlich gegossene Endlosstahlbramme eingesetzt wird. Dieses neuartige System nutzt ein Platzer Planeten- Walzgerüst zur Dickenreduzierung sowie mehrere Walzengerüste zur Aufnahme des Bands aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst zur weiteren Dickenreduzierung des Bands und schließt eine Induktionsnachwärmvorrichtung zwischen jedem der Walzengerüste ein, um dem Stahlband die benötigte Wärme zuzuführen, damit es durch das nachfolgende Walzgerüst bearbeitet werden kann.
Das Platzer Planeten-Walzgerüst reduziert die kontinuierliche Bramme von einer Dicke von etwa 80 mm auf etwa 4 mm. Die nachfolgenden Walzengerüste bewirkten eine zweite Dickenreduzierung von mindestens etwa 50% gegenüber der ersten reduzierten Dicke nach dem Platzer Planeten-Walzgerüst, so daß das kontinuierliche Band eine durchschnittliche Dicke von weniger als etwa 1,8 mm hat, am besten 1 mm oder weniger, optimal 0,7- 0,8 mm. Die zwischen den benachbarten Walzengerüsten angeordneten lnduktionsnachwärmvorrichtungen führen dem Stahlband Wärme zu, um es auf einer Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, um die zweite Dickenreduzierung auszuführen. Bevorzugterweise werden mindestens drei (3) Reduzierungswalzgerüste eingesetzt, um die gewünschten Dicken zu erzielen, es können jedoch bei Bedarf auch mehr eingesetzt werden. Die Enddicke des Blechbands kann auf 0,7-0,8 mm reduziert werden. Jedes der Walzengerüste führt gegenüber dem jeweils vorangehenden Walzgerüst eine Dickenreduzierung in einer Größenordnung zwischen etwa 10 und etwa 40% durch.
Obwohl die Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand einer. bevorzugten Ausführungsform erfolgte, ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung auf die beschriebene Ausführungsform zu beschränken, sondern er soll sich auch auf solche Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen beziehen, die vom Umfang der Erfindung entsprechend den beigefügten Ansprüchen abgedeckt sind.

Claims

Ein kontinuierlicher Prozeß zum Formen flacher heißgewalzter Stahl- oder Eisenmetallbänder mit hinreichender Dicke, die es zuläßt, daß im wesentlichen direkt daraus Erzeugnisse hergestellt werden, wobei der Prozeß aus den folgenden Schritten besteht: Vorschieben einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme (19) aus Stahl oder Eisenmetall in ein Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118), um eine erste Reduzierung der Dicke gegenüber der Dicke der kontinuierlich gegossenen Bramme zu bewirken, um so ein kontinuierliches Heißband mit einer ersten reduzierten Dicke zu erzeugen; anschließend Aufnahme des kontinuierlichen Heißbands aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) in eine Vielzahl von Walzengerüste (70, 72, 74, 76; 120, 124, 128, 132, 134), um eine zweite Dickenreduktion um mindestens 50% der ersten reduzierten Dicke zu bewirken, so daß das kontinuierliche Heißband eine durchschnittliche Dicke von unter 1,8 mm aufweist; gekennzeichnet durch Nachwärmen des kontinuierlichen Band zwischen jeweils nebeneinanderliegenden Walzengerüsten durch Nachwärmmittel (70, 80, 82; 122, 126, 130), um das kontinuierliche Band auf Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, die zweite Dickenreduktion durchzuführen, wobei die Arbeitstemperatur des Stahls vom Ausgang aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) zum Eingang des letzten Walzengerüstes (76, 134) im Bereich zwischen 1120ºC und dessen AC3-Punkt liegt.
2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner mindestens drei Walzengerüste einschließt, die nacheinander das kontinuierliche Band aufnehmen und eine zweite Dickenreduktion durchführen.
3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem die Walzengerüste von einem Typ sind, der als Vierwalzengerüst (70, 72, 74, 76) bekannt ist.
4. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Vorschiebens der kontinuierlich gegeossenen Stahlbramme in das Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) mit einer Geschwindigkeit von 2,5 bis 3,5 m/min. beinhaltet.
5. Ein Verfahren gemä einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, einschließblich des Schritts der Reduktion der Stahlbanddicke auf eine Enddicke von weniger als 1 mm.
6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, einschließblich des Schritts der Reduktion der Stahlbanddicke auf eine Enddicke von 0,8 mm.
7. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, in dem die Reduktion der Dicke des Stahlbands, die von jedem Walzengerüst bewirkt wird, zwischen 10 und 40% liegt.
8. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner den Schritt (136) des spulenförmigen Aufwickelns des fertigen Stahlbands für Versandzwecke beinhaltet.
9. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner die Schritte des Vorsehens einer handelsmäßig akzeptablen Oberflächengüte und Schneiden des fertigen Bandes in gewünschte Längen (3000) beinhaltet.
10. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, das ferner den Schritt des Vorwärmens der kontinuierlichen Bramme vor Einführen derselben in das Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) beinhaltet.
11. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, in dem die maximale Dicke der kontinuierlich gegossenen Endlosbramme vor dem Einführen in das Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) im Bereich von 70 bis 90 mm liegt.
12. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, in dem die Nachwärmmittel zwischen hintereinanderliegenden Walzengerüsten elektrische Induktions-Nachwärmmittel (78, 80, 82) sind.
13. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, in dem das Platzer Planeten-Walzgerüst (22) mindestens ein stationäres, geformtes Auflageträgermittel (54) enthält, wodurch die umlaufenden Arbeitswalzen (56) und das stationäre Auflageträgermittel in Kombination eine Profil- und Formkontrolle des kontinuierlichen Heißbands bewirken.
14. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, in dem das Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) die kontinuierlich gegeossene Endlosbramme aus Stahl oder Eisenmetall von einer kontinuierlichen Brammengießvorrichtung (12, 14, 16, 18) erhält.
15. Ein System zum Herstellen flacher heißgewalzter Stahl- oder Eisenmetallbänder mit einer Dicke, die es zuläßt, daß im wesentlichen direkt daraus Erzeugnisse hergestellt werden, wobei das System besteht aus einem Platzer Planeten- Walzgerüst (22) zur Aufnahme einer kontinuierlich gegossenen Endlosbramme (19) aus Stahl oder Eisenmetall, um eine erste Reduzierung der Dicke von der Dicke der kontinuierlich gegossenen Bramme zu bewirken, um so ein kontinuierliches Heißband mit einer ersten reduzierten Dicke zu erzeugen; eine Vielzahl von Walzengerüsten (70, 72, 74, 76) zur sequentiellen Aufnahme des kontinuierlichen Heißbands vom Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) her angeordnet sind, um eine zweite Dickenreduktion von mindestens 50% der ersten reduzierten Dicke zu bewirken, so daß das kontinuierliche Heißband eine durchschnittliche Dicke von unter 1,8 mm aufweist; gekennzeichnet durch Nachwärmmittel (78, 80, 82), die jeweils zwischen zwei hintereinanderliegenden Walzengerüsten (70, 72, 74, 76) angeordnet sind, um das kontinuierliche Stahlband auf Arbeitstemperatur zu halten, die ausreicht, die zweite Dickenreduktion durchzuführen, wobei die Arbeitstemperatur des Stahls vom Ausgang aus dem Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) zum Eingang des letzten Walzengerüstes (76, 134) im Bereich zwischen 1120ºC und dessen AC3-Punkt leigt.
16. Ein System gemäß Anspruch 15, in dem mindestens drei Walzengerüste hintereinander benutzt werden, um die zweite Dickereduktion zu bewirken.
17. Ein System gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, in dem die Walzengerüste von einem Typ sind, der als Vierwalzengerüst (70, 72, 74, 76) bekannt ist.
18. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 17, in dem die kontinuierlich gegossene Stahlbramme in das Platzer Planeten-Walzgerüst (22, 118) mit einer Geschwindigkeit von 2,5 bis 3,5 m/min. eingeführt wird.
19. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 18, in dem die Walzengerüste (70, 72, 74, 76) eine Enddicke des Stahlbands von weniger als 1 mm bewirken.
20. Ein System gemäß Anspruch 19, in dem die Walzengerüste (70, 72, 74, 76) eine Enddicke des Stahlbands von etwa 0,8 mm bewirken.
21. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15, 16, 19 oder 20, in dem jedes Walzengerüst eine Dickenreduktion im Bereich zwischen 10% und 40% bewirkt.
22. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 21, das ferner Mittel (86) zum Aufwickeln des fertigen Bands zu einer Spule für Versandzwecke beinhaltet.
23. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 22, das ferner Mittel zum Vorsehen einer handelsmäßig akzeptablen Oberflächengüte des Bandmaterials und Mittel (3000) zum Schneiden des fertigen Bandes in gewünschte Längen beinhaltet.
24. Ein Systgem gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 23, das ferner Vorwärmmittel zum Vorwärmen der kontinuierlichen Bramme vor Einführen derselben in das Platzer Planeten-Walzgerüst (22) beinhaltet.
25. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 24, in dem die Nachwärmmittel zwischen hintereinanderliegenden Walzengerüsten elektrische Induktions-Nachwärmmittel (78, 80, 82) sind.
26. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 25, in dem das Platzer Planeten-Walzgerüst (22) mindestens ein stationäres, geformtes Auflageträgemittel (54) enthält, wodurch die umlaufenden Arbeitswalzen (56) und das stationäre Auflageträgermittel in Kombination eine Profil- und Formsteuerung auf das Kontinuierliche Heißband ausüben.
27. Ein System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 26, in dem das Platzer Planeten-Walzengerüst (22) die kontinuierlich gegossene Endlosbramme aus Stahl oder Eisenmetall von einer kontinuierlichen Brammengießvorrichtung (12, 14, 16, 18) erhält.