EP1824617A1 - Verfahren zum giess-walzen mit erhöhter giessgeschwindigkeit und daran anschliessendem warmwalzen von relativ dünnen metall-, insbesondere stahlwerkstoff-strängen, und giess-walz-einrichtung - Google Patents

Verfahren zum giess-walzen mit erhöhter giessgeschwindigkeit und daran anschliessendem warmwalzen von relativ dünnen metall-, insbesondere stahlwerkstoff-strängen, und giess-walz-einrichtung

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EP1824617A1 EP06829594A EP06829594A EP1824617A1 EP 1824617 A1 EP1824617 A1 EP 1824617A1 EP 06829594 A EP06829594 A EP 06829594A EP 06829594 A EP06829594 A EP 06829594A EP 1824617 A1 EP1824617 A1 EP 1824617A1
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EP
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rolling
temperature
casting
work roll
work
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Jürgen Seidel
Jürgen Klöckner
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    • Y10T29/49991—Combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for casting rolling with increased casting speed and subsequent hot rolling of relatively thin metal, especially steel material strands to thin hot strip in a multi-stand hot strip finishing train under the rules of the temperatures of the work rolls, and the associated casting-rolling device ,
  • Rolling at (high) casting speeds ie a coupling of a continuous casting plant and a hot strip finishing train, leads to relatively low transport speeds within the hot strip finishing train following a continuous casting plant.
  • high initial temperatures eg. From about 1250 0 C
  • a required final rolling temperature of about 850 0 C under normal conditions can not be met. Large amounts of energy are released to the work rolls.
  • Such conventional conditions exist, for example, in a continuous casting, which allows high casting speeds and high initial temperatures for the hot strip finishing train results.
  • the invention is based on the objective of achieving a reduction in the temperature loss on the hot strip within the hot strip finishing train during casting rolling, so that the target rolling temperature can be set more precisely and in particular higher at the end of the rolling process.
  • the stated object is achieved in that at casting speeds of about 4 m / min to 12 m / min and taking into account relatively thin casting thicknesses of the casting strand, the rolling speeds, the temperatures of the work rolls are increased starting from a low initial temperature with a predetermined rate of increase and the strip temperature within the hot strip finishing train is adjusted to a target rolling temperature of the hot strip and / or by controlling or controlling the roll cooling intensity.
  • the roll cooling is adjusted as a function of external boundary conditions such that the work roll slowly reaches the target temperature (of approximately 400 ° C.) at the predetermined rate of increase and is within the tempering temperature of the roll material.
  • a coupling of the casting-rolling process takes place, for example, at casting speeds between 4 and 12 m / min and usual casting thicknesses of 20 to 90 mm and at rolling speeds of about 0.3 to 18 m / sec.
  • a further development consists in the fact that given given schedule data, a target temperature is set which is below the tempering temperature of the roll material of the work rolls.
  • a further development is that by applying a predetermined amount of cooling water to the work rolls, a maximum roll temperature and the belt speed are set by which the predetermined belt target temperature is achieved.
  • the temperature difference between the work roll core and the work roll surface of the work roll is adjusted so that the allowable stresses in the work roll are not exceeded.
  • a voltage monitoring within the work roll can be carried out both in the radial and in the axial direction on the basis of a calculated temperature and voltage field.
  • the work roll may also be preheated to an initial temperature prior to use. At a preheating temperature of 200 0 C, the stationary state is reached faster and / or the voltage level in the rollers is lower.
  • An improvement of the process sequence provides that the inductive heating of the work roll surface is carried out on the inlet side of a roll stand. This increases the work roll contact temperature in the nip and minimizes the heat loss of the belt within the nip. The desired effect is achieved even before reaching a high core temperature.
  • the rolling program structure is used as the controlled variable.
  • An improvement of the boundary conditions to reduce the strip temperature loss further occurs by the fact that intended scale scrubbers with minimum amount of water, in particular single-row, are operated.
  • Another approach to adjusting the cooling effect is that the cooling intensity of the work roll cooling is controlled by finely metered coolant and / or spray.
  • the cooling intensity of the work roll cooling is controlled by finely metered coolant and / or spray.
  • the casting / rolling apparatus requires a known continuous casting apparatus and a hot strip finishing train, a heating device, and a work roll cooling means associated with each stand.
  • the training and development of the hot strip finishing train is that the length of the work rolls is tuned to an increase in temperature and that the work roll bearings are cooled and connected to an oil circulation lubrication or lubricated by special grease. As a result, the temperature increases (rates of increase) can be safely collected at the bearings.
  • Another measure to save heating energy and to increase the work roll service life is that the work rolls are ground while warm.
  • an on-line computing model includes a work roll temperature model based on the measured work roll surface temperatures, the initial temperature of the work roll, and the physical properties of the work roll.
  • the work roll temperature model takes into account the maximum average roll surface temperature, the maximum permissible temperature difference between the work roll core and the work roll surface and the maximum permissible stress in the work roll also has an effect.
  • Another measure to counteract a high temperature loss of the hot strip is that between the rolling stands roller shutter covers are installed.
  • a further embodiment provides that at least the rolling force, the inlet and outlet thickness, the rolling speed, the strip temperature, the scale layer thickness and the strip material are taken into account under the pass line parameters.
  • Fig. 1 is a diagram of the work roll temperature over time for the
  • 3 is a block diagram of the systematic structure of the work roll temperature model
  • Fig. 5 is a graph of the course of the work roll cooling water amount over time.
  • a conventional hot strip finishing train 3 for metal in particular for a steel material strand 1, in discontinuous operation in the thin strip production, for example, about 180 sec rolled, followed by a rolling break of about 20 sec.
  • To 19 during rolling provides a mean Ar- beitswalzen surface temperature of about 120 0 C and in the break surface is cooled back to near water temperature.
  • a Variety of rolled hot strips 2 can be measured at the end of the rolling program roller temperatures of about 90 0 C.
  • the temperature profile without a work roll cooling 18 having an average surface temperature 19 and a core temperature 20 is preferably shown in the diagram of FIG. 1 (working roll temperature over time).
  • a customary in rolling mills conventional work roll cooling 21 shows the approach of the core temperature 20 (of eg. 20 0 C) to the average surface temperature of 19 (of, for example, 120 ° C). It can be seen that after the working time has progressed, the core temperature 20 approaches the average surface temperature 19 under otherwise identical rolling conditions and is then largely the same.
  • the goal is therefore to meter the roll cooling in dependence on external boundary conditions such that the work roll 4 reaches the target temperature 6 in FIG. 2 of approximately 400 ° C. at a predetermined rate of increase and is below the tempering temperature of the roll material.
  • the temperature field within the work roll 4 or the temperature difference between Waiz- zenkern 4a and roll surface 4b must be set so that the allowable stresses in the work roll 4 are not exceeded. This process applies in the radial and also in the axial direction.
  • the online calculation model in FIG. 3 is used.
  • the dashed curve results in a reduced work roll cooling 22 according to the invention at elevated mean surface temperature.
  • a preheated work roll 4 For a purpose of setting specifically elevated work roll temperatures in a preheated work roll 4 to an initial temperature 5 of, for example, 200 0 C initially a temperature difference 23 to the core temperature 20.
  • the warmer work roll 4 thus prevents unwanted lowering of the strip temperature 15 by the average surface temperature 19 a, the example at 400 ° C.
  • the online calculation model 7 is shown in outline.
  • the work roll temperature model 9 the calculation of the work roll temperatures, the roll cooling water amounts and the stresses in the work roll 4 takes place. At least the following parameters are included in the calculation: a maximum mean surface temperature 19, a maximum permissible temperature difference 23 between core and surface and maximum permissible stress values 24 in the work roll 4.
  • pass parameters 11 are provided: the rolling force 12, the inlet and outlet thickness 13, the rolling speed 14, the strip temperature 15, a scale layer thickness 16 and the strip material 17 itself.
  • a scale scrubber 25 which is preferably single-row, is upstream.
  • work roll temperature e.g. 400 0 C to F1 -. F7
  • an inadmissibly low strip temperature 15 of, for example, 805 C C arises, which can be seen in FIG. 4 by the dashed curve.
  • the intensity of the inductive heating 8a of the work roll 4 can also be predetermined differently over the roll length.
  • the procedure or course of the work roll cooling water amount 26 is shown in FIG. Compared to a "normal" amount of cooling water, a smaller amount is generally used in this process at the beginning of the illustrated endless rolling process and, as the roll core temperature 20 is increased, further reduced to a setpoint value specified by the online calculation model 7.
  • the method described for reducing the heat dissipation to the work rolls 4 is not limited to the illustrated application of continuous rolling with relatively long rolling times and low rolling speeds.
  • the method can also be applied to conventional single or multi-stand hot strip rolling mills.

Abstract

Ein Verfahren zum Gieß-Walzen mit erhöhter Gießgeschwindigkeit und daran anschließendem Warmwalzen von relativ dünnem Metall-, insbesondere Stahlwerkstoff-Strang (1) mit einem Vorgeben von Zieltemperaturen (6) des Warmbandes (2) vermindert Temperaturverluste am Warmband (2) dadurch, dass die Temperaturen der Arbeitswalzen (4) ausgehend von einer niedrigen Anfangstemperatur (5) mit vorgegebener Steigerungsrate erhöht werden und die Bandtemperatur (15) auf eine Zielwalztemperatur (6) des Warmbandes (2) und / oder durch Regeln oder Steuern der Intensität der Walzenkühlung (18) eingestellt wird.

Description

Verfahren zum Gieß-Walzen mit erhöhter Gießgeschwindigkeit und daran anschließendem Warmwalzen von relativ dünnen Metall-, insbesondere Stahlwerkstoff-Strängen, und Gieß-Walz-Einrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gieß-Walzen mit erhöhter Gießgeschwindigkeit und daran anschließendem Warmwalzen von relativ dünnen Metall-, insbesondere Stahlwerkstoff-Strängen zu dünnem Warmband in einer mehrgerüstigen Warmband-Fertigwalzstraße unter Regeln der Temperaturen der Arbeitswalzen, sowie die zugehörige Gieß-Walz-Einrichtung.
Das Walzen mit (hohen) Gießgeschwindigkeiten, d.h. eine Kopplung einer Stranggießanlage und einer Warmband-Fertigwalzstraße, führt zu relativ niedri- gen Transportgeschwindigkeiten innerhalb der einer Stranggießanlage nachge- ordneten Warmband-Fertigwalzstraße. Trotz hoher Anfangstemperaturen (bspw. von ca. 1250 0C) kann infolge Temperaturverlusten an die Umgebung und an die Arbeitswalzen eine geforderte Endwalztemperatur von über 850 0C unter üblichen Bedingungen nicht eingehalten werden. Große Energiemengen werden dabei an die Arbeitswalzen abgegeben.
Solche üblichen Bedingungen bestehen bspw. bei einer Stranggießanlage, die hohe Gießgeschwindigkeiten erlaubt und hohe Anfangstemperaturen für die Warmband-Fertigwalzstraße ergibt.
Es ist auch bekannt (DE 198 30 034 A1 ), die Arbeitswalzen durch Querfeld- Induktoren auf eine Einstellung der Temperatur über ein Rechenmodell zu regeln, das Bandbreite, Werkstoffwerte, Stichabnahme, Walzgeschwindigkeit, Walztemperaturen und Walzenkühlung erfasst. Das Ergebnis wird jedoch zur Regelung der Temperatur in den einzustellenden Randbereichen der Arbeitswalzen bzw. des Walzbandes eingesetzt. Es ist ferner bekannt (EP 0 415 987 B2), sog. Dünnbrammen (Gießstränge mit ca. 50 mm Dicke) in einzelnen Walzstufen vor und innerhalb der Fertigwalzstraße induktiv wieder aufzuheizen, wozu in erheblichem Maß elektrische Energie benötigt wird.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Durchmesser der Arbeitswalzen zu verkleinern, um den Wärmefluss an die Walzen zu reduzieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Gieß-Walzen eine Verminderung des Temperaturverlustes am Warmband innerhalb der Warmband- Fertigwalzstraße zu erzielen, so dass die Zielwalztemperatur am Ende des Walzprozesses genauer und insbesondere höher eingestellt werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Gießgeschwindigkeiten von ca. 4 m / min bis 12 m /min und bei Berücksichtigung rela- tiv dünner Gießdicken des Gießstrangs die Walzgeschwindigkeiten die Temperaturen der Arbeitswalzen ausgehend von einer niedrigen Anfangstemperatur mit vorgegebener Steigerungsrate erhöht werden und die Bandtemperatur innerhalb der Warmband-Fertigwalzstraße auf eine Zielwalztemperatur des Warmbandes und / oder durch Regeln oder Steuern der Intensität der Walzen- kühlung eingestellt wird. Dadurch wird beim Endloswalzen (und Kopplung des Gieß-Walz-Prozesses) der Wärmeverlust minimiert und das Walzen mit hohen Arbeitswalzentemperaturen für alle Walzgerüste einer Warmband- Fertigwalzstraße erzielt. Es kann eine Erwärmung der Arbeitswalzen aus der Prozesswärme abgeleitet werden. Dabei wird die Walzenkühlung in Abhängig- keit äußerer Randbedingungen so eingestellt, dass die Arbeitswalze langsam mit der vorgegebenen Steigerungsrate die Zieltemperatur (von ca. 400 0C) erreicht und im Bereich der Anlasstemperatur des Walzenmaterials liegt. Eine Kopplung des Gieß-Walz-Prozesses findet bspw. bei Gießgeschwindigkeiten zwischen 4 - 12 m / min und üblichen Gießdicken von 20 - 90 mm und bei Walzgeschwindigkeiten von ca. 0,3 - 18 m /sec statt. Eine Weiterentwicklung besteht darin, dass bei gegebenen Stichplandaten eine Zieltemperatur eingestellt wird, die unter der Anlasstemperatur des Walzenwerkstoffes der Arbeitswalzen liegt.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass durch Aufbringen einer vorgegebenen Kühlwassermenge auf die Arbeitswalzen eine maximale Walzentemperatur und die Bandgeschwindigkeit eingestellt werden, durch die die vorgegebene Bandzieltemperatur erreicht wird.
Vorteilhaft wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitswalzenkern und der Arbeitswalzenoberfläche der Arbeitswalze derart eingestellt, dass die zulässigen Spannungen in der Arbeitswalze nicht überschritten werden.
Des Weiteren kann auch eine Spannungsüberwachung innerhalb der Arbeitswalze sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufgrund eines errechne- ten Temperatur- und Spannungsfeldes durchgeführt werden.
Andere Erfindungsmerkmale sehen vor, dass die Spannungsüberwachung über ein online-Rechenmodell gesteuert wird.
Die Arbeitswalze kann außerdem vor ihrem Einsatz auf eine Anfangstemperatur vorgewärmt werden. Bei einer Vorwärmtemperatur von 200 0C wird der stationäre Zustand schneller erreicht und / oder das Spannungsniveau in den Walzen ist niedriger.
Andere Erfindungsmerkmale bestehen darin, dass die Arbeitswalzen mit gegenüber dem vorgesehenen Temperaturniveau überhöhten Bandtemperaturen betrieben werden. Dadurch können Band-Wärmeverluste gezielt ausgeglichen werden. Praktisch bietet sich an, dass die Arbeitswalze in einem Induktionsfeld unter Rotation vorgewärmt wird. Dadurch wird eine örtlich begrenzte und gezielte Wärmezufuhr je nach Massenverteilung der Arbeitswalze erreicht.
Eine Verbesserung des Verfahrensablaufs sieht vor, dass die induktive Erwär- mung der Arbeitswalzenoberfläche auf der Einlaufseite eines Walzgerüstes vorgenommen wird. Hierdurch erhöht sich die Arbeitswalzen-Kontakttemperatur im Walzspalt und minimiert den Wärmeverlust des Bandes innerhalb des Walzspaltes. Der gewünschte Effekt stellt sich schon vor dem Erreichen einer hohen Kerntemperatur ein.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die induktive Erwärmung einer Arbeitswalze über die Ballenlänge unterschiedlich vorgenommen wird.
Weitere Merkmale zur Verbesserung des Verfahrensablaufs bestehen darin, dass die Arbeitswalze in dem Induktionsfeld innerhalb der Warmband- Fertigwalzstraße oder vor dem Einbau neben der Warmband-Fertigwalzstraße vorgewärmt wird.
Eine besonders zu erwähnende Maßnahme ist, dass während des Anfahrpro- zesses neben der Intensität der Walzenkühlung und / oder der induktiven Erwärmung der Walzprogrammaufbau als Regelgröße eingesetzt wird.
Eine Verbesserung der Randbedingungen zur Verringerung des Bandtemperaturverlustes tritt ferner dadurch ein, dass vorgesehene Zunderwäscher mit mi- nimaler Wassermenge, insbesondere einreihig, betrieben werden.
Ein weiteres Vorgehen beim Einstellen der Kühlwirkung besteht darin, dass die Kühlintensität der Arbeitswalzenkühlung durch fein dosiertes Kühlmittel und / oder Sprühnebel geregelt wird. Außerdem kann vorgesehen werden, dass nur ein Teil der Walzgerüste der Warmband-Fertigwalzstraße mit erhöhten Temperaturen der jeweiligen Arbeitswalzen betrieben werden.
Weiterhin kann der Einfluss einer höheren Walzentemperatur und der Einfluss der Ausdehnung der Arbeitswalzen durch Wärme von den Arbeitswalzen auf die Bandform im Bereich der Bandkante durch mechanische und / oder thermische Profil-Stellglieder kompensiert werden.
Die Gieß-Walz-Einrichtung setzt eine bekannte Stranggießvorrichtung und eine Warmband-Fertigwalzstraße, eine Erwärmungseinrichtung und eine jedem Walzgerüst zugeordnete Kühleinrichtung für die Arbeitswalzen voraus.
Die Aus- und Weiterbildung der Warmband-Fertigwalzstraße besteht darin, dass die Länge der Arbeitswalzen auf einen Temperaturanstieg abgestimmt ist und dass die Arbeitswalzenlager gekühlt und an eine Ölumlaufschmierung angeschlossen oder über Spezialfett geschmiert sind. Dadurch können die Temperaturerhöhungen (Steigerungsraten) sicher an den Lagern aufgefangen werden.
Eine andere Maßnahme, um Heizenergie einzusparen und die Arbeitswalzen- Nutzungszeit zu erhöhen, besteht darin, dass die Arbeitswalzen im warmen Zustand geschliffen sind.
In diesem Sinn ist weiter vorteilhaft, dass als Werkstoff für die Arbeitswalzen hitzebeständige und verschleißresistente Werkstoffe vorgesehen sind.
Den höheren Temperaturen der Arbeitswalzen wird außerdem dadurch Rechnung getragen, dass für die Walzgerüste der Warmband-Fertigwalzstraße sog. HIP-Walzen (hot isostatic pressing) vorgesehen sind. Nach anderen Merkmalen ist in einem online-Rechenmodell ein Arbeitswalzen- Temperaturmodell basierend auf den gemessenen Arbeitswalzen-Oberflächentemperaturen, der Anfangstemperatur der Arbeitswalze und den physikalischen Eigenschaften der Arbeitswalze mit inbegriffen.
Ergänzend wirkt noch, dass in dem Arbeitswalzen-Temperaturmodell die maximale mittlere Walzen-Oberflächentemperatur, die maximal zulässige Temperaturdifferenz zwischen Arbeitswalzenkern und Arbeitswalzenoberfläche und die maximal zulässige Spannung in der Arbeitswalze berücksichtigt sind.
Eine andere Maßnahme, um einem hohen Temperaturverlust des Warmbandes entgegenzuwirken, besteht darin, dass zwischen den Walzgerüsten Rollgangsabdeckungen eingebaut sind.
Eine noch bessere Verzunderungseindämmung oder Oxidschicht- Beeinflussung von Warmband und Arbeitswalze entsteht dadurch, dass zwischen den vorderen Walzgerüsten unter den Rollgangsabdeckungen Inertgaszuführungen vorgesehen sind.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass unter den Stichplan-Parametern zumindest die Walzkraft, die Ein- und Auslaufdicke, die Walzgeschwindigkeit, die Bandtemperatur, Zunderschichtdicke und der Bandwerkstoff berücksichtigt sind.
Dazu ist die Dickenabnahme im Stichplan in den hinteren Bereich der Warm- band-Fertigwalzstraße verlagert.
Andere Maßnahmen, die für das Verfahren förderlich sind, ergeben sich dadurch, dass eine minimale Auslaufdicke auf einen Festwert limitiert ist.
Als Beispiel für die Daten eines typischen Verfahrens bzw. für eine typische Strangband-Fertigwalzstraße kann dienen, dass eine Warmband-Fertigwalz- Straße mit ca. sieben Walzgerüsten für eine Gießstrangdicke von H = 50 bis 90 mm und eine minimale Auslaufdicke von 0,6 bis 1 ,2 mm vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für das Verfahren dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm der Arbeitswalzentemperatur über der Zeit für den
Verlauf ohne Arbeitswalzenkühlung und mit herkömmlicher Arbeits- walzenkühlung,
Fig. 2 dasselbe Diagramm für eine reduzierte Arbeitswalzenkühlung zwecks Einstellung gezielt erhöhter Arbeitswalzentemperaturen,
Fig. 3 ein Blockdiagramm des systematischen Aufbaus des Arbeitswalzen- temperaturmodells,
Fig. 4 die Warmband-Fertigwalzstraße und den Bandtemperaturverlauf durch die Warmband-Fertigwalzstraße bei verschiedenen Arbeits- walzen-Temperaturniveaus und
Fig. 5 ein Diagramm des Verlaufs der Arbeitswalzen-Kühlwassermenge über der Zeit.
In einer konventionellen Warmband-Fertigwalzstraße 3 für Metall-, insbesondere für einen Stahlwerkstoff-Strang 1 , wird im diskontinuierlichen Betrieb bei der Dünnband-Erzeugung bspw. ca. 180 sec gewalzt, anschließend erfolgt eine Walzpause von ca. 20 Sec. Während des Walzens stellt sich eine mittlere Ar- beitswalzen-Oberflächentemperatur 19 von ca. 120 0C ein und in der Pause wird die Oberfläche auf nahezu Wassertemperatur zurück gekühlt. Nach einer Vielzahl gewalzter Warmbänder 2 können am Ende des Walzprogramms Walzentemperaturen von ca. 90 0C gemessen werden.
Bei einer unmittelbaren Verbindung der Stranggießvorrichtung und der Warmband-Fertigwalzstraße 3 stellt sich beim Endloswalzen in der Warmband- Fertigwalzstraße 3 ein Bandtemperaturverlust ein, den es durch geeignete Maßnahmen zu minimieren gilt. Aus diesem Grund wird das Walzen mit höheren Arbeitswalzentemperaturen für alle Walzgerüste 3a...3n oder einen Teil vorgeschlagen.
Vorzugsweise ist im Diagramm der Fig. 1 (Arbeitswalzentemperatur über der Zeit) der Temperaturverlauf ohne eine Arbeitswalzenkühlung 18 mit einer mittleren Oberflächentemperatur 19 und einer Kemtemperatur 20 dargestellt. Eine in Walzwerken übliche konventionelle Arbeitswalzenkühlung 21 (unterer Teil des Diagramms) zeigt die Annäherung der Kerntemperatur 20 (von bspw. 20 0C) an die mittlere Oberflächentemperatur 19 (von bspw. 120 °C). Es ist erkennbar, dass nach fortschreitender Arbeitszeit die Kerntemperatur 20 sich der mittleren Oberflächentemperatur 19 bei sonst gleichen Walzbedingungen annähert und dann weitgehend gleich ist.
Das Ziel ist demzufolge, die Walzenkühlung in Abhängigkeit äußerer Randbedingungen so zu dosieren, dass die Arbeitswalze 4 mit vorgegebener Steigerungsrate die Zieltemperatur 6 in Fig. 2 von ca. 400 °C erreicht und unter der Anlasstemperatur des Walzenwerkstoffes liegt. Dabei muss das Temperaturfeld innerhalb der Arbeitswalze 4 bzw. muss die Temperaturdifferenz zwischen WaI- zenkern 4a und Walzenoberfläche 4b so eingestellt sein, dass die zulässigen Spannungen in der Arbeitswalze 4 nicht überschritten werden. Dieser Vorgang gilt in radialer und auch in axialer Richtung. Dazu wird das online-Rechenmodell in Fig. 3 eingesetzt.
Demgegenüber ergibt in Fig. 2 die gestrichelte Kurve eine erfindungsgemäße reduzierte Arbeitswalzenkühlung 22 bei erhöhter mittlerer Oberflächentempera- tur 19a zwecks Einstellung gezielt erhöhter Arbeitswalzentemperaturen bei einer vorgewärmten Arbeitswalze 4 auf eine Anfangstemperatur 5 von bspw. 200 0C anfänglich eine Temperaturdifferenz 23 zur Kerntemperatur 20. Die wärmere Arbeitswalze 4 verhindert somit eine unerwünschte Absenkung der Bandtemperatur 15 durch die mittlere Oberflächentemperatur 19a, die bspw. bei 400 0C liegt.
In Fig. 3 ist das online-Rechenmodell 7 in Grundzügen dargestellt. Im Arbeitswalzen-Temperaturmodell 9 findet die Berechnung der Arbeitswalzentemperaturen, der Walzen-Kühlwassermengen und der Spannungen in der Arbeitswalze 4 statt. Hierbei gehen zumindest in die Rechnung folgende Parameter ein: eine maximale mittlere Oberflächentemperatur 19, eine maximal zulässige Temperaturdifferenz 23 zwischen Kern und Oberfläche und maximal zulässige Spannungswerte 24 in der Arbeitswalze 4.
Als Stichplan-Parameter 11 sind vorgesehen: Die Walzkraft 12, die Ein- und Auslaufdicke 13, die Walzgeschwindigkeit 14, die Bandtemperatur 15, eine Zunderschichtdicke 16 und der Bandwerkstoff 17 selbst.
Fig. 4 zeigt als Beispiel eine Warmband-Fertigwalzstraße 3 sowie den Verlauf der Bandtemperatur 15 für verschiedene Randbedingungen. Ein Zunderwäscher 25, der vorzugsweise einreihig ist, ist vorgeschaltet. Für den Fall, dass alle Walzgerüste 3a...3n mit erhöhter Arbeitswalzentemperatur betrieben werden, bspw. mit 400 0C an F1 - F7, wirkt sich das auf die örtliche Bandtemperatur 15 positiv aus. Es kann im dargestellten Beispiel dann eine Anfangstempe- ratur 5 von 1180 0C hinter dem Zunderwäscher 25 und eine Zieltemperatur 6 von 910 0C erreicht werden. Beim Einsatz von üblichen Arbeitswalzentemperaturen stellt sich eine unzulässig niedrige Bandtemperatur 15 von bspw. 805 CC ein, die in Fig. 4 durch die gestrichelte Kurve zu erkennen ist.
Es ist vorgesehen, die Arbeitswalze 4 in einem Induktionsfeld 8a zu erwärmen bzw. vorzuwärmen. Dargestellt ist diese Einrichtung in Fig. 4 nur auf der Ein- laufseite des Walzgerüstes F1. Eine Anordnung ist jedoch für alle Walzgerüste 3a..3n vorteilhaft und durchführbar.
Die Intensität der induktiven Erwärmung 8a der Arbeitswalze 4 ist auch über die Rollenlänge unterschiedlich vorgebbar.
Die Verfahrensweise oder der Verlauf der Arbeitswalzen-Kühlwassermenge 26 ist in Fig. 5 dargestellt. Gegenüber einer „normalen" Kühlwassermenge wird bei diesem Verfahren in der Regel eine geringere Menge zu Beginn des dargestellten Endloswalzprozesses verwendet und mit Zunahme der Walzenkerntempe- ratur 20 weiter auf eine vom online-Rechenmodell 7 vorgegebene Sollmenge reduziert.
Das beschriebene Verfahren zur Verminderung der Wärmeabfuhr an die Arbeitswalzen 4 ist nicht auf den erläuterten Anwendungsfall des Endloswalzens mit relativ langen Walzzeiten und niedrigen Walzgeschwindigkeiten beschränkt. Das Verfahren kann auch bei konventionellen ein- oder mehrgerüstigen Warmband-Walzstraßen angewendet werden.
Für temperatursensible Werkstoffe wird bei höherer Walzentemperatur eine geringere Unterkühlung der Bandoberfläche durch den Walzenkontakt erreicht. Hierdurch entstehen homogene Eigenschaften innerhalb des Bandes, bspw. über der Banddicke.
Bezugszeichenliste
1 Metall-, insbesondere Stahlwerkstoff-Strang
2 dünnes Warmband
3 Warmband-Fertigwalzstraße 3a...3n Walzgerüste
4 Arbeitswalze 4a Arbeitswalzenkern
4b Arbeitswalzenoberfläche
5 Anfangstemperatur
6 Zielwalztemperatur
7 online-Rechenmodell 8 Erwärmungseinrichtung
8a Induktionsfeld
9 Arbeitswalzen-Temperaturmodell
10 Arbeitswalzen-Oberflächentemperatur
11 Stichplan-Parameter 12 Walzkraft
13 Ein- und Auslaufdicke
14 Walzgeschwindigkeit
15 Bandtemperatur
16 Zunderschichtdicke 17 Bandwerkstoff
18 Arbeitswalzenkühlung
19 mittlere Oberflächentemperatur
19a erhöhte mittlere Oberflächentemperatur
20 Kerntemperatur 21 konventionelle Arbeitswalzenkühlung
22 reduzierte Arbeitswalzenkühlung anfängliche Temperaturdifferenz maximal zulässige Spannungswerte in der Arbeitswalze Zunderwäscher Verlauf der Arbeitswalzen-Kühlwassermenge

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Gieß- Walzen mit erhöhter Gießgeschwindigkeit und daran anschließendem Warmwalzen von relativ dünnem Metall-, insbesondere Stahlwerkstoff-Strängen (1 ) mit relativ niedriger Bandgeschwindigkeit zu dünnem Warmband (2) in einer mehrgerüstigen Warmband- Fertigwalzstraße (3) unter Regeln der Temperaturen der Arbeitswalzen (4), dadurch gekennzeichnet, dass bei Gießgeschwindigkeiten von ca. 4 m / min bis 12 m / min und bei Berücksichtigung relativ dünner Gießdicken des Gießstrangs die Walzgeschwindigkeiten angepasst werden, wobei die Temperaturen der Arbeits- walzen (4) ausgehend von einer niedrigen Anfangstemperatur (5) mit vorgegebener Steigerungsrate erhöht werden und die Bandtemperatur (15) innerhalb der Warmband-Fertigwalzstraße (3) auf eine Zielwalztemperatur (6) des Warmbandes (2) und / oder durch Regeln oder Steuern der Intensität der Walzenkühlung (18) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei gegebenen Stichplandaten eine Zieltemperatur (6) eingestellt wird, die unter der Anlasstemperatur des Walzenwerkstoffes der Arbeits- walzen (4) liegt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aufbringen einer vorgegebenen Kühlwassermenge (26) auf die Arbeitswalzen (4) eine maximale Walzentemperatur und die Bandge- schwindigkeit eingestellt werden, durch die die vorgegebene Bandzieltemperatur (6) erreicht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitswalzenkern (4a) und der Arbeitswalzenoberfläche (4b) der Arbeitswalze (4) derart eingestellt wird, dass die zulässigen Spannungen in der Arbeitswalze (4) nicht überschritten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsüberwachung innerhalb der Arbeitswalze sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufgrund eines errechneten Temperatur- und Spannungsfeldes durchgeführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsüberwachung über ein online-Rechenmodell (7) gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalze (4) vor ihrem Einsatz auf eine Anfangstemperatur (5) vorgewärmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (4) mit gegenüber dem vorgesehenen Temperaturniveau überhöhten Bandtemperaturen betrieben werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalze (4) in einem Induktionsfeld (8a) unter Rotation vorgewärmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Erwärmung der Arbeitswalzenoberfläche (4b) auf der Einlaufseite eines Walzgerüstes (3a...3n) vorgenommen wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Erwärmung einer Arbeitswalze (4) über die Ballenlänge unterschiedlich vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalze (4) in dem Induktionsfeld (8a) innerhalb der Warmband-Fertigwalzstraße (3) oder vor dem Einbau neben der Warmband- Fertigwalz-straße (3) vorgewärmt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Anfahrprozesses neben der Intensität der Walzenkühlung und / oder der induktiven Erwärmung der Walzprogrammaufbau als Regelgröße eingesetzt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehene Zunderwäscher (25) mit minimaler Wassermenge, insbesondere einreihig, betrieben werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlintensität der Arbeitswalzenkühlung (18) durch fein dosiertes Kühlmittel und / oder Sprühnebel geregelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der Walzgerüste (3a...3n) der Warmband- Fertigwalzstraße (3) mit erhöhten Temperaturen der jeweiligen Arbeitswalzen (4) betrieben wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss einer höheren Walzentemperatur und der Einfluss der Ausdehnung der Arbeitswalzen (4) durch Wärme von den Arbeitswalzen (4) auf die Bandform im Bereich der Bandkante durch mechanische und / oder thermische Profil-Stellglieder kompensiert wird.
18. Gieß-Walz-Einrichtung mit einer Stranggießvorrichtung und einer Warmband-Fertigwalzstraße (3), einer Erwärmungseinrichtung (8) und jedem Walzgerüst (3a...3n ) zugeordneter Kühleinrichtung für die Arbeitswalzen (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Arbeitswalzen (4) auf einen Temperaturanstieg abgestimmt ist und dass die Arbeitswalzenlager gekühlt und an eine Ölumlauf- schmierung angeschlossen oder über Spezialfett geschmiert sind.
19. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen (4) im warmen Zustand geschliffen sind.
20. Gieß-Walz-Einrichtung nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für die Arbeitswalzen (4) hitzebeständige und ver- schleißresistente Werkstoffe vorgesehen sind.
21. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass für die Walzgerüste (3a...3n) der Warmband-Fertigwalzstraße (3) sog. HIP-Walzen (hot isostatic pressing) vorgesehen sind.
22. Gieß-Walz-Einrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem online-Rechenmodell (7) ein Arbeitswalzen-
Temperaturmodell (9) basierend auf den gemessenen Arbeitswalzen- Oberflächentemperaturen (10), der Anfangstemperatur (5) der Arbeitswalze (4) und den physikalischen Eigenschaften der Arbeitswalze (4) mit inbegriffen ist.
23. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Arbeitswalzen-Temperaturmodell (9) die maximale mittlere Walzen-Oberflächentemperatur (19), die maximal zulässige Temperatur- differenz (23) zwischen Arbeitswalzenkern (4a) und Arbeitswalzenoberfläche (4b) und die maximal zulässige Spannung (24) in der Arbeitswalze (4) berücksichtigt sind.
24. Gieß-Walz-Einrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Walzgerüsten (3a...3n) Rollgangsabdeckungen eingebaut sind.
25. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den vorderen Walzgerüsten (3a...3n) unter den Rollgangsabdeckungen Inertgaszuführungen vorgesehen sind.
26. Gieß-Walz-Einrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Stichplan-Parametern (11 ) zumindest die Walzkraft (12) , die Ein- und Auslaufdicke (13) , die Walzgeschwindigkeit (14) , die Bandtemperatur (15), die Zunderschichtdicke (16) und der Bandwerkstoff (17) berücksichtigt sind.
27. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenabnahme im Stichplan in den hinteren Bereich der Warmband-Fertigwalzstraße (3) verlagert ist.
28. Gieß-Walz-Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Auslaufdicke (13) auf einen Festwert limitiert ist.
29. Gieß-Walz-Einrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warmband-Fertigwalzstraße (3) mit ca. sieben Walzgerüsten (F1 bis F7) für eine Gießstrangdicke von H = 50 bis 90 mm und eine minimale Auslaufdicke (13) von 0,6 bis 1 ,2 mm vorgesehen ist.
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