EP1648628A1 - Vorrichtung zum erwärmen eines metallbandes sowie mit einer derartigen vorrichtung ausgestattete anlagen zum erzeugen von warmgewalztem metallband - Google Patents

Vorrichtung zum erwärmen eines metallbandes sowie mit einer derartigen vorrichtung ausgestattete anlagen zum erzeugen von warmgewalztem metallband

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EP1648628A1
EP1648628A1 EP04739323A EP04739323A EP1648628A1 EP 1648628 A1 EP1648628 A1 EP 1648628A1 EP 04739323 A EP04739323 A EP 04739323A EP 04739323 A EP04739323 A EP 04739323A EP 1648628 A1 EP1648628 A1 EP 1648628A1
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EP
European Patent Office
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strip
heating
metal strip
longitudinal section
hot
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04739323A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Degenhardt
Hans Jürgen FIGGE
Hans-Ulrich Lindenberg
Gerd Thiemann
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Outokumpu Nirosta GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Nirosta GmbH
ThyssenKrupp Steel AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Nirosta GmbH, ThyssenKrupp Steel AG filed Critical ThyssenKrupp Nirosta GmbH
Publication of EP1648628A1 publication Critical patent/EP1648628A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/30—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a non-continuous process
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    • B21B1/34—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a non-continuous process in reversing single stand mills, e.g. with intermediate storage reels for accumulating work by hot-rolling
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • a particularly advantageous embodiment of the invention in practice is characterized in that it is equipped with at least two inductively operating heating devices arranged in pairs. Such a paired arrangement makes it possible, on the one hand, to introduce increased amounts of heat into the rolling stock. At the same time, by adjusting the inductors accordingly, the transverse field generated by them can be designed such that it always reliably detects the strip to be heated over its full width.
  • SI / cs 030 3 4 2 WO cast metal strip and a device arranged between the device for casting and the device for hot rolling, designed according to the invention for reheating the cast tape before hot rolling.
  • SI / cs 03034 2 O non-conductive material to avoid undesirable current flows due to the electromagnetic fields generated by the inductors 14-17a.
  • the heating devices 10, 11, 12, 13 of the device 7 are arranged in succession in the conveying direction F alternately on the side of one side 18a and the other side 18b of the conveying path 18, so that one with respect to FIG the band 3 to be heated has a symmetrical design and effect of the individual fields generated by the inductors 14-17a.

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Abstract

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes (3) zur Verfügung, die es bei geringem Raumbedarf ermöglicht, das Metallband (3) präzise und schnell auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Ebenso betrifft die Erfindung eine Anlage, die zur Herstellung von warmgewalztem Metallband geeignet ist, bei der trotz des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums eine für die Warmwalzung optimale Erwärmung des Walzgutes durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit mindestens einer induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtung (10, 11, 12, 13) ausgestattet, die einen ein elektromagnetisches Feld induzierenden Induktor (14, 15, 16, 17) aufweist, der sich über den Förderweg F des zu erwärmenden Metallbandes (3) erstreckt und dessen Position in Abhängigkeit von der Breite des Metallbandes quer zum Förderweg verstellbar ist.

Description

VORRICHTUNG ZUM ERWARMEN EINES METALLBANDES SOWIE MIT EINER
DERARTIGEN VORRICHTUNG AUSGESTATTETE ANLAGEN ZUM ERZEUGEN
VON WARMGEWALZTEM METALLBAND
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes sowie mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattete Anlagen zum Erzeugen von warmgewalztem Metallband.
Bei der Erzeugung von warmgewalzten Metallbändern besteht häufig das Problem, dass die Temperatur des warmzuwalzenden Guts vor den jeweils durchzuführenden Warmwalzstichen so stark abnimmt, dass die Warmwalzung nicht mehr erfolgen kann. Dieses Problem tritt insbesondere bei der Verarbeitung von Stahl auf, der sich bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur gar nicht bzw. nicht mehr mit dem gewünschten Erfolg Warmwalzen lässt.
Ein besonders kritischer Temperaturabfall tritt beim so genannten Steckel-Walzen auf, da beim Reversieren das jeweilige Bandende in der Coilbox nicht miterwärmt wird. Aber auch beim Direktbandgießen mit nachfolgendem Warmwalzen ist die Verfahrensflexibilität (Anwendungsbreite) ganz entscheidend von der Möglichkeit einer gezielten Einstellbarkeit der Bandtemperatur abhängig, um einen geforderten, sich aus der Forderung nach unterschiedlichen Stahlgüten oder Banddicken ergebenden Produktmix einschließlich unterschiedlicher Prozessparameter (Gießgeschwindigkeit, ümformgrad etc.) zu realisieren. Ein weiteres Problem besteht bei der Erzeugung von warmgewalzten Metallbändern darin, dass sich eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den Querschnitt des warmzuwalzenden Gutes einstellt. Diese Inhomogenität kann einerseits aufgrund lokal unterschiedlichen Fließverhaltens zu Bandunplanheit bzw. Bandschieflauf und andererseits zu einer ungleichmäßigen Gefügeausbildung- führen. Grundsätzlich kann auch ein nicht ideales Ausgangsdickenprofil (Unstetigkeiten) trotz gleichmäßiger Temperaturverteilung über den Bandquerschnitt beim Warmwalzen zu o. g. Bandunplanheit bzw. -schieflauf führen. Dieses Problem ist von fundamentaler Bedeutung, wenn der Warmwalzprozess an einem Ausgangsband von < 10 mm Dicke erfolgt und demzufolge eine Breitung des Materials nicht mehr bzw. nur unzureichend möglich ist. Speziell beim Warmwalzen von direkt gegossenem Band, wo Irregularitäten in der thermischen Bombierung der Gießrolle sowie zeitweilige Infiltrationen an den Seitenabdichtungen nicht auszuschließen sind, sollte also im Sinne der Prozessstabilität (Bandplanheit bzw. Bandgeradeauslauf) auch ein vom übrigen Temperaturprofil lokal abweichendes Temperaturniveau "online" einstellbar sein.
Eine Übersicht über die voranstehend erwähnten Walzverfahren und die bei ihrer Durchführung eingesetzten Aggregate enthält der Artikel "Bandgießtechnik - eine Revolution in der Stahlindustrie?" von Claus Hendricks, Stahl und Eisen 115 (1995) Nr. 3, Seiten 75 bis 81. Demnach durchläuft das Walzgut bei der konventionellen Warmbandfertigung aus Brammen vor dem Warmwalzen einen Ofen, in dem es auf die erforderliche
Warmwalzanfangstemperatur gebracht wird. Bei der Erzeugung von Warmband aus Dünnbrammen, die in einem kontinuierlichen Fertigungsablauf im Anschluss an das Abgießen der Schmelze
SI/cs 030342WO der Warmwalzung zugeführt werden, durchlaufen die Dünnbrammen, bevor sie in die Walzstraße eintreten, einen Ausgleichsofen, um eine weitestgehende Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt zu erreichen. Schließlich ist es aus dem Bereich der inline erfolgenden Fertigung von Warmband aus gegossenem Band bekannt, das gegossene Band durch einen konventionell ausgebildeten Induktionsofen zu führen, bevor es in einem Warmwalzgerüst auf Enddicke gewalzt wird.
Der Vorteil der Verwendung eines Induktionsofens für die Erwärmung bzw. Durchwärmung des. zu walzenden Gutes besteht darin, dass das Walzgut bei kurzer Einwirkzeit auf eine relativ genau vorgebbare Temperatur erwärmt werden kann. Bei der praktischen Umsetzung zeigte sich jedoch, dass sich auch mit den bisher für diesen Zweck vorgesehenen Induktionsöfen keine Arbeitsergebnisse einstellen, die den immer weiter gesteigerten Anforderungen genügen. So war es mit den bekannten Induktionsöfen nicht ohne weiteres möglich, die Temperaturverteilung im Band so zu steuern, dass das jeweils gewünschte Temperaturprofil sicher erreicht wird. Des weiteren zeigte sich, dass der im Einlaufbereich des Warmwalzgerüstes zur Verfügung stehende Raum häufig nicht für die Montage eines konventionellen Ofens ausreicht. Darüber hinaus bedingt die Baugröße der konventionellen DurchlaufÖfen, dass zwischen dem Ausgang des Ofens und dem Einlauf des Warmwalzgerüstes ein beträchtlicher Abstand vorhanden sein muss, so dass das aus dem Ofen austretende Band auf seinem Weg zum Walzgerüst wieder einer Abkühlung ausgesetzt ist.
Ein anderer Anwendungsfall, bei dem sich die Baugröße der für das Wiedererwärmen eines Walzproduktes eingesetzten Öfen als problematisch erweist, sind so genannte
SI/cs 030342 O "Steckelwalzgerüste" , wie sie beispielsweise in der DE 195 81 737 Tl beschrieben sind. Bei derartigen im reversierenden Betrieb laufenden Walzgerüsten wird das auf eine bestimmte Dicke warmgewalzte Band zwischen jedem Walzschritt in einem Ofen gehaspelt, in dem es dann auf einer hohen, für die Durchführung des folgenden Walzstichs optimalen Temperatur gehalten wird.
Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes zu schaffen, die es bei geringem Raumbedarf ermöglicht, das Metallband präzise und schnell auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. • Darüber hinaus sollten Anlagen der voranstehend erläuterten Art, die zur Herstellung von warmgewalztem Metallband bestimmt sind, angegeben werden, bei denen trotz des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums eine für die Warmwalzung optimale Erwärmung des Walzgutes durchgeführt werden kann. Das schließt die Kompensation dickenprofilbedingter Probleme beim Warmwalzen ein, die zu Bandunplanheiten bzw. Bandschieflauf führen können.
In Bezug auf die Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine derartige Vorrichtung erfindungsgemäß mit mindestens zwei induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen, von denen jede einen ein elektromagnetisches Feld induzierenden Induktor aufweist, der sich über den Förderweg des zu erwärmenden Metallbandes erstreckt und dessen Position in Abhängigkeit von der Breite des Metallbandes quer zum Förderweg verstellbar ist.
Anders als bei einem konventionellen Induktionsofen sieht die Erfindung mindestens ein Paar von
SI/cs 030342WO Erwärmungseinrichtungen vor, die jeweils einen Induktor tragen. Diese Induktoren erstrecken sich jeweils in • Querrichtung über den von dem zu erwärmenden Walzgut durchlaufenen Transportweg. Auf diese Weise passiert das Walzgut bei seinem Transport das von den Induktoren erzeugte elektromagnetische Feld, welches eine konzentrierte Erwärmung des Walzgutes bewirkt. Gleichzeitig ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Induktor der Erwärmungseinrichtung quer zur Förderrichtung des zu erwärmenden Metallbandes verstellbar. Diese Querversteilbarkeit ermöglicht es, die Stellung des Induktors jeweils optimal an den Lauf des Metallbands und dessen Breite anzupassen. Die Erfindung stellt so eine Querfelderwärmungsvorrichtung zur Verfügung, die bei denkbar geringem Raumbedarf innerhalb kürzester Einwirkzeiten eine konzentrierte Erwärmung eines 'Metallbandes auf eine Solltemperatur ermöglicht.
Aufgrund der geringen Abmaße, die für ihre Montage und ihren Betrieb benötigt werden, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Erwärmen von Stahlbändern, die in unmittelbarem Anschluss an die Wiedererwärmung warmgewalzt werden. So lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung in nächster Nachbarschaft eines Walzgerüstes anordnen, so dass die Temperaturverluste zwischen der Erwärmung und dem Warmwalzen auf ein Minimum reduziert sind.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht dabei darin, dass die exakte Einstellbarkeit des Temperaturverlaufs es ermöglicht, durch Einstellung eines bestimmten Temperaturprofils über die Breite des zu walzenden Bandes ein ebenso bestimmtes Verformungsverhalten beim Walzprozess einzustellen. So können durch den vorgegebenen
SI/cs 030342 O Temperaturverlauf Bandunebenheiten, der Geradeauslauf und andere geometrische Fehler des Bandes minimiert werden, ohne dass es dazu aufwendiger zusätzlicher Maßnahmen oder Geräte bedarf.
Eine in der Praxis besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens mit zwei paarweise angeordneten induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen ausgestattet ist. Durch eine derartige paarweise Anordnung ist es einerseits möglich, erhöhte Wärmemengen in das Walzgut einzubringen. Gleichzeitig kann durch eine entsprechende Verstellung der Induktoren das von ihnen erzeugte Querfeld so ausgebildet werden, dass es das zu erwärmende Band über seine volle Breite stets sicher erfasst.
Letzteres lässt -sich besonders wirkungsvoll dadurch bewerkstelligen, dass eine Erwärmungseinrichtung seitlich der einen Seite des Förderweges und die andere Erwärmungseinrichtung seitlich der anderen Seite des Förderweges angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist auch bei besonders breiten Blechen sichergestellt, dass die Induktoren die gesamte Breite des Bandes abdecken, so dass eine homogene Durchwärmung des Metallbandes problemlos gewährleistet werden kann. So haben praktische Versuche ergeben, dass sich durch die erfindungsgemäße Querversteilbarkeit der Induktoren im jeweils erwärmten Metallband ein Temperaturprofil erzeugen lässt, das unter Einschluss der Bandkantenbereiche einen über die gesamte Breite und Dicke gleichmäßigen Verlauf aufweist.
Neben der Ausrichtung der Induktoren besteht eine weitere Möglichkeit der Einstellung des im erwärmten Band erzeugten Temperaturprofils darin, dass die Induktoren Bleche tragen,
SI/cs 030342WO welche die Ausrichtung und Ausdehnung des von den Induktoren erzeugten elektromagnetischen Feldes beeinflussen. Durch eine entsprechende Anordnung der Beblechung lässt sich im Bedarfsfall beispielsweise das Querfeld so ausbilden, dass es im Bereich der Bandkanten zu einer gewünschten Überhitzung kommt. Ebenso kann die Beblechung so ausgerichtet werden, dass im Bereich der Bandmitte eine höhere Temperatur erzeugt wird als in den Kantenbereichen. Dabei ist es nicht erforderlich, die Beblechung für jeden Anwendungsfall zu verändern, sondern die Intensität, mit der das durch die Beblechung beeinflusste Feld auf das zu erwärmende Gut wirkt, kann wiederum durch eine Querverstellung der Induktoren verändert werden.
Eine besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens vier Erwärmungseinrichtungen umfasst. Diese vier Erwärmungseinrichtungen können dabei paarweise gegenüberliegend derart angeordnet sein, dass die Erwärmungseinrichtungen in Förderrichtung des Metallbandes abwechselnd seitlich der einen und der anderen Seite des Förderweges angeordnet sind. Bei dieser Anordnung der Erwärmungseinrichtungen wird eine besonders gleichmäßige Wirkung der von den Induktoren induzierten Querfelder auf das zu erwärmende Gut erreicht. Sollte sich herausstellen, dass sich trotzdem keine gleichmäßige Erwärmung des Metallbandes erzielen lässt, so kann dieses Problem gemäß einer alternativen Ausgestaltung dadurch gelöst werden, dass in Förderichtung des Metallbandes aufeinander folgend eine erste Erwärmungseinrichtung seitlich der einen, zwei Erwärmungseinrichtungen seitlich der anderen Seite und die vierte Erwärmungseinrichtung seitlich der Seite des
SI/cs 030342WO Transportweges positioniert ist, der die erste Erwärmungseinrichtung zugeordnet ist.
Strommarkierungen auf -der Oberfläche von Anlagenbauteilen, die dem von den Erwärmungseinrichtungen erzeugten elektromagnetischen Querfeld ausgesetzt sind, können dadurch vermieden werden, dass die Erwärmungseinrichtungen jeweils einen Umrichter aufweisen und dass die Umrichter aller Erwärmungseinrichtungen zwangssynchronisiert sind. Auf diese Weise können beispielsweise Rollen, auf denen das Metallband auf seinem Weg durch die erfi'ndungsgemäße Vorrichtung -läuft, vor einer Beschädigung ihrer Oberfläche geschützt werden. Zusätzlich verbessert werden kann dieser Schutz durch geeignete Isolationsmaßnahmen, durch die ein unterwünschter Stromfluss unterbunden wird.
Ein weiterer für die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlicher Punkt ist die Gestaltung der jeweils eingesetzten Induktoren bzw. ihrer Heizleiter. So hat es sich bei praktischen Versuchen als günstig erwiesen, wenn die Induktoren in Draufsicht auf den Förderweg eine langgestreckte, rechtwinklige Form aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung der Induktoren können deren Heizleiter so angeordnet sein, dass sie eine große, sich parallel zum Transportweg des Metallbandes erstreckende Fläche überstreichen. Theoretische Berechnungen und praktische Versuche haben in diesem Zusammenhang des Weiteren gezeigt, dass sich besonders gute Arbeitsergebnisse einstellen, wenn die Induktoren der erfindungsgemäß eingesetzten Erwärmungseinrichtungen jeweils einen Heizleiter umfassen, der einen sich ausgehend von einem Anschlussabschnitt außenliegend längs der einen Längsseite des jeweiligen Induktors erstreckenden ersten Längsabschnitt, einen sich außenliegend längs der anderen Längsseite erstreckenden,
SI/cs 030342 O zweiten Längsabschnitt, einen sich innenliegend längs des ersten Längsabschnitts erstreckenden dritten Längsabschnitt, einen sich innenliegend längs des zweiten Längsabschnitts erstreckenden, mit einem zweiten Anschlussabschnitt verbundenen vierten Längsabschnitt, einen ersten, das vom Anschlussabschnitt abgewandte Ende des ersten und mit dem diesem Ende gegenüberliegenden Ende des zweiten Längsabschήitts außenliegend verbindenden ersten Kurzabschnitt, einen das andere Ende des zweiten Längsabschnitts mit dem ihm gegenüber liegenden Ende des dritten Längsabschnitts verbindenden zweiten Kurzabschnitt sowie einen das andere Ende des dritten Längsabschnitts mit dem ihm gegenüberliegenden Ende des vierten Längsabschnitts innenliegend verbindenden dritten Kurzabschnitt aufweist. Zur Vervollständigung der flächigen Anordnung der Heizleiter sollten dabei die Anschlussabschnitte und der zweite Kurzabschnitt bevorzugt parallel zueinander angeordnet sein. Ebenso erweist es sich als günstig, wenn der erste und der dritte Kurzabschnitt gebogen ausgebildet sind, so dass auch im Bereich des durch die betreffenden Abschnitte gebildeten freien Endes der Heizleiter eine optimale Wirkung des erzeugten elektromagnetischen Feldes erzielt wird.
Aufgrund der ihrer Fähigkeit zur Erzeugung einer exakt vorgebbaren Temperaturverteilung im Band und aufgrund ihrer geringen Größe eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonderer Weise zum Erwärmen von gegossenem Band, das nach dem Vergießen in einem Warmwalzgerüst auf seine Enddicke warmgewalzt wird. In Bezug auf eine Anlage zum Herstellen von warmgewalztem Metallband wird die oben genannte Aufgabe daher dadurch gelöst, dass sie eine Einrichtung zum Vergießen einer Metallschmelze zu einem gegossenem Metallband, eine Einrichtung zum. Warmwalzen des
SI/cs 030342WO gegossenen Metallbandes und eine zwischen der Einrichtung zum Vergießen und der Einrichtung zum Warmwalzen angeordnete, erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Wiedererwärmen des gegossenen Bandes vor dem Warmwalzen umfasst.
Alternativ lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in einer Anlage zum reversierend durchgeführten Warmwalzen eines Metallbands einsetzen, das mit einem Reversierwalzgerüst und mit mindestens einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ausgestattet ist, die an einer der Ein-/AuslaufSeiten des Reversierwalzgerüstes angeordnet ist und von der das warmzuwalzende Gut vor einem Walzstich wiedererwärmt wird.
Die Einhaltung einer definierten Temperatur ist neben dem Warmumformverhalten selbst gleichzeitig auch für die Ausbildung des Gefüges und damit die Werkstoffeigenschaften des Warmbandes als Fertigprodukt bzw. Vormaterial für die Weiterverarbeitung von fundamentaler Bedeutung. Deshalb kann es günstig sein, bei eng vorgegebenen Toleranzgrenzen für die Coil-Temperatur in erfindungsgemäßer Weise eine zusätzliche induktive Erwärmung zwischen Walzgerüst und Coiler vorzunehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Anlage zur Erzeugung von warmgewalztem Stahlband aus gegossenem Band in seitlicher Ansicht;
SI/cs 030342WO Fig. 2 eine in der in Fig. 1 gezeigten Anlage eingesetzte Vorrichtung zum Erwärmen des gegossenen Bands in Draufsicht;
Fig. 3 eine alternative Ausgestaltung der in der in Fig. 1 gezeigten Anlage eingesetzten Vorrichtung zum Erwärmen des gegossenen Bands in Draufsicht;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem für verschiedene
Betriebsversuche das jeweils im gegossenen Band vor dem Einlauf in das Warmwalzgerüst der Anlage ermittelte Temperaturprofil dargestellt ist.
Die Anlage 1 zur Erzeugung von warmgewalztem Stahlband 2 aus gegossenem Band 3 umfasst in Förderrichtung F des gegossenen Bandes 3 aufeinanderfolgend eine Gießeinrichtung 4 zum Vergießen einer Metallschmelze 5 zu dem gegossenen Band 3, eine Rolleneinheit 6 zum Führen des gegossenen Bandes 3, eine Vorrichtung 7 zum Wiedererwärmen des gegossenen Bandes 3, ein Walzgerüst 8 zum Warmwalzen des gegossenen Bandes 3 zu dem Stahlband 2 und einen Rollgang 9, über den das Stahlband 2 zu einer nicht dargestellten Haspeleinrichtung läuft. Die Gießeinrichtung 4 ist nach Art eines konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten "Double-Rollers" aufgebaut. Ebenso sind die Rolleneinheit 6 und das Walzgerüst 8 in an sich bekannter Weise ausgebildet .
Die Vorrichtung 7 zum Erwärmen des zum Walzgerüst 8 geförderten gegossenen Bandes 3 ist mit vier im wesentlichen gleich aufgebauten Erwärmungseinrichtungen 10,11,12,13 ausgestattet. Jede der Erwärmungseinrichtungen 10,11,12,13 weist einen Induktor 14,15,16,17 auf, der eine rechtwinklige, lange Grundform aufweist und sich in seiner
SI/cs 030342 O Längsausrichtung quer über der Oberseite des Förderwegs 18 erstreckt, über den das Band 3 gefördert wird. Ein entsprechender Induktor 14a, 15a, 16a, 17a erstreckt sich in gleicher Weise jeweils quer zur Unterseite des Förderweges 18, so dass das Band 2 jeweils einen zwischen den Induktoren 14,14a, 15,15a, 16,16a, 17,17a gebildeten Koppelspalt K durchläuft.
Die Induktoren 14 - 17a sind jeweils mit einem Heizleiter 19 ausgestattet, dessen Verlauf und Anordnung so gewählt ist, dass ein hinsichtlich seiner Wirkung auf das zu erwärmende, unter den Induktoren 14 - 17a herlaufende Band 3 optimiertes elektromagnetisches Querfeld erzeugt wird. Zu diesem Zweck haben die Heizleiter 19 jeweils einen sich ausgehend von einem Anschlussabschnitt 19a außenliegend längs der einen Längsseite Ll des jeweiligen Induktors 14 - 17a erstreckenden ersten Längsabschnitt 19b, einen sich außenliegend längs der anderen Längsseite L2 des Induktors 14 - 17a erstreckenden, zweiten Längsabschnitt 19c, einen sich innenliegend längs des ersten Längsabschnitts 19b erstreckenden dritten Längsabschnitt 19d und einen sich innenliegend längs des zweiten Längsabschnitts 19c erstreckenden, mit einem zweiten Anschlussabschnitt 19e verbundenen vierten Längsabschnitt 19f. Das vom Anschlussabschnitt 19a abgewandte Ende des ersten Längsabschnitts 19b ist mit dem diesem Ende gegenüberliegenden Ende des zweiten Längsabschnitts 19c durch einen außenliegend angeordneten, nach Außen gebogenen ersten Kurzabschnitt 19g verbunden, während das andere Ende des zweiten Längsabschnitts 19c mit dem ihm gegenüber liegenden Ende des dritten Längsabschnitts 19d durch einen geradlinig verlaufenden zweiten Kurzabschnitt 19h verbunden ist. Schließlich ist das andere Ende des dritten Längsabschnitts 19d mit dem ihm gegenüberliegenden Ende des
SI/cs 030342 O vierten Längsabschnitts 19f innenliegend verbindenden dritten Kurzabschnitt 19i aufweist, der in einer parallel zur Krümmung des ersten Kurzabschnitts 19g verlaufenden Krümmung gebogen geführt ist. Die Anschlussabschnitte 19a, 19e und der zweite Kurzabschnitt 19h sind parallel zueinander angeordnet. Die einzelnen Abschnitte der jeweiligen Heizleiter 19 sind dabei gemeinsam in einer sich parallel zum Förderweg 18 erstreckenden Ebene angeordnet.
Der im Bereich der dem Gehäuse der jeweiligen Erwärmungseinrichtung 10 - 13 angeordnete Spulenkopf der Induktoren 14 - 17a weist hier nicht dargestellte Beblechungen auf, durch die das von den Induktoren 14 - 17a erzeugte Feld so gelenkt wird, dass eine auf die Besonderheiten des jeweils verarbeiteten Stahlmaterials optimale Erwärmung der Kanten 3a, 3b des gegossenen Bandes 3 erzielt wird.
Die Induktoren 14,14a, 15,15a, 16,16a, 17,17a jeder Erwärmungseinrichtung 10 - 13 sind jeweils vom Kolben eines Stellzylinders 20 getragen, der, wie für die Erwärmungseinrichtung 10 durch gestrichelte Linien dargestellt, im Gehäuse der Erwärmungseinrichtungen 10,11,12,13 angeordnet ist. Abhängig vom Steuersignal einer nicht gezeigten Steuereinrichtung führen die Stellzylinder 20 jeweils unabhängig voneinander eine lineare, quer zum Förderweg 18 gerichtete Stellbewegung aus, durch die die Position der ihnen jeweils zugeordneten Induktorpaare 14,14a, 15,15a, 16,16a bzw. 17,17a der Erwärmungseinrichtungen 10 - 13 über dem Förderweg 18 eingestellt wird.
Der Förderweg 18 ist durch Rollen 21 gebildet, die gegenüber ihrer Umgebung elektrisch isoliert sind oder aus
SI/cs 030342 O nicht leitendem Material bestehen, um unerwünschte Stromflüsse in Folge der von den Induktoren 14 - 17a erzeugten elektromagnetischen Felder zu vermeiden.
Die Induktoren 14 - 17a werden in an sich bekannter Weise elektrisch gespeist durch in den sich hinsichtlich ihrer Längsausrichtung quer zum Förderweg 18 ausgerichteten Gehäuse der Erwärmungseinrichtungen 10 - 13 jeweils untergebrachte, hier nicht dargestellte Mittelspannungserzeuger, Transformatoren,
Mittelfrequenzumrichter. Zur Vermeidung der Entstehung von Strommarkierungen auf den Rollen 21 des Förderwegs 18 sind die Umrichter zwangssynchronisiert, so dass die Entstehung von Wanderfeldern und übermäßig überhöhten Feldstärken vermieden wird.
Beim der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Erwärmungseinrichtung 10,11,12,13 der Vorrichtung 7 in Förderrichtung F aufeinander folgend abwechselnd seitlich der einen Seite 18a und der anderen Seite 18b des Förderwegs 18 angeordnet, so dass eine in Bezug auf das zu erwärmende Band 3 symmetrische Ausbildung und Wirkung der einzelnen von den Induktoren 14 - 17a erzeugten Felder erreicht wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung 7 ist in Förderrichtung F aufeinander folgend die erste Erwärmungseinrichtung 10 seitlich der einen Seite 18a, die zweite und die dritte Erwärmungseinrichtung 11 bzw. 12 jeweils seitlich der anderen Seite 18b und die vierte Erwärmungseinrichtung 13 wiederum seitlich der Seite 18a angeordnet, seitlich der auch die erste Erwärmungseinrichtung 10 positioniert ist. Versuche haben ergeben, dass durch diese in Bezug auf den
SI/cs 030342WO Förderweg 18 unsymmetrische Verteilung der
Erwärmungseinrichtungen 10 -13 in solchen Fällen, in denen die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Aufstellung der Erwärmungseinrichtungen 10 -13 zu keinem befriedigenden Arbeitsergebnis führt, eine homogene Temperaturverteilung im jeweils zu erwärmenden Band 3 erreicht werden kann.
Durch eine entsprechende Querverstellung der Induktorpaare 14,14a, 15,15a, 16,16a, 17,17a wird die Stellung der Induktoren 14 - 17a an die Breite B des jeweils zu erwärmenden Bandes 3 angepasst. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Band 3 beim Durchlauf des Bandes 3 durch die Vorrichtung 7 auf die für das anschließend im Walzgerüst 8 durchgeführte Warmwalzen optimale Temperatur erwärmt wird und sich dabei eine weitestgehend gleichmäßige Temperaturverteilung einstellt. Sollen die Bandkanten 3a, 3b im Zuge dieser Erwärmung überhitzt werden, so werden dazu die Induktoren 14 - 17a so ausgerichtet, dass ihre Spulenköpfe über die ihnen jeweils zugeordnete Bandkante 3a bzw. 3b überstehen. Soll dagegen im Bereich der Bandkanten 3a, 3b gezielt eine geringere Temperatur als im Bereich der Bandmitte erzielt werden, so werden die Induktoren 14 - 17a so ausgerichtet, dass ihre Spulenköpfe gegenüber der jeweiligen Bandkante 3a bzw. 3b zurückstehen.
Das in der Gießeinrichtung 4 erzeugte, aus dem Gießspalt der Gießeinrichtung 5 in vertikaler Richtung auslaufende und anschließend in einem Bogen in eine horizontale Richtung umgelenkte gegossene Band 3 wird von der Rolleneinheit auf den Förderweg 18 geleitet und durchläuft anschließend die Vorrichtung 7, in der es auf die erforderliche Warmwalzanfangstemperatur wiedererwärmt wird. Mit dieser Temperatur tritt es in das Walzgerüst 8 ein, in
SI/cs 030342WO dem das Band 3 auf die Enddicke des erhaltenen Stahlbands 2 warmgewalzt wird.
Durch die erfindungsgemäße Verstellbarkeit der Induktoren 14 - 17a quer zum Förderweg 18 des Bandes 3 ist es bei diesem Betrieb möglich, gegossene Bänder 3 wiederzuerwärmen, deren Breite in einem weiten Bereich variieren kann. Zudem können durch die Querverstellung der Induktoren 14 - 17a beliebige Temperaturprofile in dem Band 3 erzeugt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei der nach der Wiedererwärmung durchgeführten Warmwalzung optimale Arbeitsergebnisse erzielt werden. Sämtliche Stellvorgänge der Vorrichtung 8 -lassen sich automatisieren. Daher eignen sich erfindungsgemäße Vorrichtungen insbesondere für die Durchführung eines automatisch ablaufenden Betriebs.
Durch Kombination einer Online-Messwerterfassung von Banddickenprofil im Einlauf der Vorrichtung 7, Bandtemperaturquerprofil im Ein- sowie Auslauf der Vorrichtung 7, Bandplanheit im Auslauf Walzgerüst 8 und Bandposition im Einlauf der Vorrichtung 7 ist es möglich, Bandunplanheiten- bzw. -schieflauf von vornherein zu vermeiden, was speziell beim Direktbandgießverfahren von fundamentaler Bedeutung ist. Mittels einer entsprechenden Automatisierungsanlage werden hierbei durch Modifizierung und Anpassung der Parameter innerhalb der Bandaustragslinie Lenktreiber, Vorrichtung, Warmwalzgerüst 8 die entsprechenden Stellgrößenänderungen prozessabhängig vorgenommen .
SI/cs 030342 O Anhand verschiedener Betriebsversuche ist gezeigt worden, dass sich im gegossenen Band 3 vor dessen Eintritt in das Walzgerüst 8 durch Verstellung der Induktoren 14 - 17a über die Breite des Bandes 3 ein Temperaturverlauf einstellen lässt, der zu einer optimalen Form des nach- dem Warmwalzen erhaltenen Warmbands führt. In Fig. 4 ist der Verlauf der Absoluttemperatur tA in °C über die in "mm" angegebene Breite b des Bandes 3 dargestellt. Bei den Versuchen sind die Spulenköpfe des Induktorpaares 15,15a in einem Abstand von 100 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm bzw. 30 mm entfernt ("-") zum jeweils zugeordneten Rand des Bandes 3 angeordnet worden. Es zeigt sich, dass durch eine Variation des Abstands zwischen Spulenkopf und zugeordnetem Rand des Bands 3 der Temperaturverlauf im Band 3 so eingestellt werden kann, dass sich beispielsweise ausgehend von einer hohen Temperatur in der Bandmitte ein deutlicher Temperaturabfall in Richtung des betreffenden Bandrandes einstellt. Dementsprechend wirken während des Warmwalzens über die Bandbreite unterschiedliche Walzkräfte mit dem Ergebnis, dass vor dem Eintritt in das Walzgerüst 8 bestehende Ungleichförmigkeiten der Bandgeometrie im Zuge des Warmwalzens ausgeglichen werden.
SI/cs 030342WO BEZUGSZEICHEN
1 Anlage zur Erzeugung von warmgewalztem
Stahlband 2
2 erhaltenes warmgewalztes Stahlband
3 gegossenes Band
3a, 3b Kanten des gegossenen Bandes 3
4 Gießeinrichtung
5 Metallschmelze
6 Rolleneinheit
7 Vorrichtung zum Wiedererwärmen des gegossenen Bandes 3
Walzgerüst zum Warmwalzen des gegossenen
Bandes 3
Rollgang
10,11,-12 , 13 Erwärmungseinrichtungen 14,15,16 ,17 oberhalb des Förderweges 18 sich erstreckende Induktoren
14a, 15a, 16a, 17a unterhalb des Förderweges 18 sich erstreckende Induktoren
Förderweg
18a, 18b Seiten des Förderwegs 18
19 Heizleiter
19a, 19e Anschlussabschnitte des Heizleiters 19
19b, 19c, 19d,19f Längsabschnitte der Heizleiter 19
19g, 19h, 19i Kurzabschnitte der Heizleiter 19
20 Stellzylinder
21 Rollen
B Breite des gegossenen Bandes 3 F Förderriehtung K Koppelspalt zwischen den Induktorpaaren
14,14a, 15,15a, 16,16a, 17,17a
L1,L2 Längsseiten der Induktoren 14 - 17a
SI/cs 030342 O

Claims

P A T E.N T AN S P R U C H E
Vorrichtung zum Erwärmen eines Metallbandes, insbesondere eines im Anschluss an die Wiedererwärmung warmzuwalzenden Stahlbandes (3), mit mindestens einer induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtung (10 - 13), die einen ein elektromagnetisches Feld induzierenden Induktor (14 - 17a) aufweist, der sich über den Förderweg (18) des zu erwärmenden Metallbandes (3) erstreckt und dessen Position in Abhängigkeit von der Breite (b) des Metallbandes (3) quer zum Förderweg (18) verstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sie mindestens mit zwei paarweise angeordneten induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen (7) ausgestattet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die eine Erwärmungseinrichtung (10 - 13) seitlich der einen Seite des Förderweges (18) und die andere Erwärmungseinrichtung (10 - 13) seitlich der anderen Seite des Förderweges (18) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Induktoren (14 - 17a) sich jeweils über die Oberseite
SI/cs 030342WO und die Unterseite des zu erwärmenden Metallbandes (3) erstrecken .
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Induktoren (14 - 17a) Bleche tragen, welche die Ausrichtung und Ausdehnung des von den Induktoren (14 - 17a) erzeugten elektromagnetischen Feldes beeinflussen.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sie mindestens vier Erwärmungseinrichtungen (10 - 13) umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Erwärmungseinrichtungen (10 - 13) in Förderrichtung (F) des Metallbandes (3) abwechselnd seitlich der einen und der anderen Seite des Förderweges (18) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in Förderichtung (F) des Metallbandes (3) aufeinander folgend eine erste Erwärmungseinrichtung (10) seitlich der einen, zwei Erwärmungseinrichtungen (11,12) seitlich der anderen Seite und die vierte Erwärmungseinrichtung (13) seitlich der Seite des Transportweges (18) positioniert ist, der die erste Erwärmungseinrichtung (10) zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Erwärmungseinrichtungen (10 - 13) jeweils einen Umrichter aufweisen und d a s s die Umrichter aller Erwärmungseinrichtungen (10 - 13) untereinander zwangssynchronisiert sind.
10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Induktoren (14 - 17a) in Draufsicht auf den Förderweg (18) eine langgestreckte, rechtwinklige -Form aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Induktoren (14 - 17a) jeweils einen Heizleiter (19) umfassen, der einen sich ausgehend von einem Anschlussabschnitt außenliegend längs der einen Längsseite des jeweiligen Induktors erstreckenden ersten Längsabschnitt, einen sich außenliegend längs der anderen Längsseite erstreckenden, zweiten Längsabschnitt, einen sich innenliegend längs des ersten Längsabschnitts erstreckenden dritten Längsabschnitt, einen sich innenliegend längs des zweiten Längsabschnitts erstreckenden, mit einem zweiten Anschlussabschnitt verbundenen vierten Längsabschnitt, einen ersten, das vom Anschlussabschnitt abgewandte Ende des ersten und mit dem diesem Ende gegenüberliegenden Ende des zweiten Längsabschnitts außenliegend verbindenden ersten Kurzabschnitt, einen das andere Ende des zweiten Längsabschnitts mit dem ihm gegenüber liegenden Ende des dritten Längsabschnitts verbindenden zweiten Kurzabschnitt sowie einen das
SI/cs 030342WO andere Ende des dritten Längsabschnitts mit dem ihm gegenüberliegenden Ende des vierten Längsabschnitts innenliegend verbindenden dritten Kurzabschnitt aufweist .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, ..d a s s die Anschlussabschnitte und der zweite Kurzabschnitt parallel zueinander angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der erste und der dritte Kurzabschnitt gebogen ausgebildet sind.
14. Anlage zum Herstellen von warmgewalztem Metallband (31 umfassend eine Einrichtung (4) zum Vergießen einer Metallschmelze zu einem gegossenen Metallband (3) , eine Einrichtung (8) zum Warmwalzen des gegossenen Metallbandes (3) und eine zwischen der Einrichtung (4) zum Vergießen und der Einrichtung (8) zum Warmwalzen angeordnete, nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildeten Vorrichtung (7) zum Wiedererwärmen des gegossenen Bandes (3) vor dem Warmwalzen.
15. Anlage zum reversierend durchgeführten Warmwalzen mit einem Reversierwalzgerüst und mit mindestens einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildeten Vorrichtung, die an einer der Ein-/Auslaufseiten des Reversierwalzgerüstes angeordnet ist und von der das warmzuwalzende Gut vor einem Walzstich wiedererwärmt wird.
SI/cs 030342 O
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