EP2032283A2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines metallbandes durch stranggiessen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines metallbandes durch stranggiessen

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Publication number
EP2032283A2
EP2032283A2 EP07725460A EP07725460A EP2032283A2 EP 2032283 A2 EP2032283 A2 EP 2032283A2 EP 07725460 A EP07725460 A EP 07725460A EP 07725460 A EP07725460 A EP 07725460A EP 2032283 A2 EP2032283 A2 EP 2032283A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slab
milling
casting
behind
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07725460A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Seidel
Peter Sudau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP2032283A2 publication Critical patent/EP2032283A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—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
    • B21B1/02—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 heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
    • B21B1/026—Rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—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
    • B21B1/46—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 metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—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 metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal strip by continuous casting, wherein first in a casting a slab, preferably a thin slab, is poured, which is deflected from a vertical orientation in a horizontal orientation, wherein in the conveying direction of the slab behind the casting machine, the slab of a Milling operation is performed in a milling machine, in which at least one surface of the slab, preferably two opposing surfaces, is milled. Furthermore, the invention relates to an apparatus for producing a metal strip by continuous casting.
  • Continuous casting of slabs in a continuous casting plant may result in surface defects such as oscillation marks, casting powder defects or longitudinal and transverse surface cracks. These occur in conventional and thin slab casters. Depending on the intended use of the finished strip, therefore, the conventional slabs are partially flamed. Some slabs are generally flamed on customer request. The demands on the surface quality of thin slab plants are continuously increasing.
  • flaming for surface treatment, flaming, grinding or milling are suitable.
  • the flame has the disadvantage that the melted material can not be melted down again without treatment due to the high oxygen content.
  • metal splinters mix with the grinding wheel dust, so that the abrasion must be disposed of. Both methods are difficult to adapt to the given transport speed. It is therefore primarily a surface treatment by milling on.
  • the hot milling shavings are collected and can be packaged and smelted without processing without problems and thus added back into the production process. Furthermore, the milling cutter speed can easily be adjusted to the transport speed (casting speed, finishing line
  • the inventive method and the associated device are therefore primarily on the milling.
  • a further embodiment of a surface milling machine is shown in DE 197 17 200 A1.
  • JP 1031 4908 A describes the flames of the continuously cast strip behind the casting machine.
  • the surface treatment and associated facilities are not limited to thin slabs, but can also be used in-line behind a conventional slab caster and in slabs cast to a thickness of more than 120 mm up to 300 mm.
  • the inline milling machine is generally not used for all products of a rolling program, but only for those where higher surface requirements are required. This is advantageous for application reasons and reduces the Fräsmaschinenabpart and is therefore useful.
  • the present invention is therefore the object of a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that can be achieved that with high efficiency, an improved manufacturing process or processing process can take place.
  • an optimization with regard to the required introduction of heat into the casting strand or into the production process should take place, also and in particular, as far as the subsequent rolling process after casting.
  • the solution of this problem by the invention according to the method is characterized in that the milling of the slab is carried out as the first mechanical processing step after the deflection of the slab in the horizontal orientation, wherein the casting of the slab is at a thickness of at least 50 mm and wherein the casting of the Slab with a mass flow as a product of casting speed and slab thickness of at least 350 m / min x mm done.
  • the casting of the slab is carried out with a mass flow as the product of casting speed and slab thickness of at least 280 m / min x mm, the material of the slab high-strength material having a carbon content of C> 0.3%, silicon steel or is microalloyed steel.
  • the mass flow is therefore 20% lower than mentioned above.
  • the milling of the slab is preferably carried out immediately after the deflection of the slab in the horizontal orientation.
  • the milling of the slab can also be done after the deflection of the slab in the horizontal orientation and their passage of a thermal compensating section and / or a furnace.
  • a measurement of at least one surface parameter of the slab can take place and the setting of the machining parameters during milling can be carried out as a function of the at least one measured surface parameter.
  • the milling feed preferably takes place.
  • a bend of at least one milling cutter of the milling machine takes place about a horizontal axis perpendicular to its longitudinal axis.
  • the slab can be cleaned before measuring the at least one surface parameter.
  • the milling of the slab in the milling machine is carried out according to an embodiment of the invention so that the slab top and the slab bottom are milled in the conveying direction in the same place. Alternatively, however, it can also be provided that the milling of the slab in the milling machine takes place in such a way that the upper side of the slab and the underside of the slab are milled off in the conveying direction at two successive locations.
  • the apparatus for producing a metal strip by continuous casting with a casting machine, in which a slab, preferably a thin slab, is poured, wherein in the conveying direction of the slab behind the casting machine at least one milling machine is arranged, in which at least one surface of the slab, preferably two themselves According to the invention, opposing surfaces can be milled, so that means are provided in the conveying direction upstream and / or downstream of the milling machine with which at least one surface parameter of the slab can be measured, with adjusting means being provided by which the at least one milling cutter the milling machine can be adjusted depending on the measured surface parameter.
  • This adjusting means can be designed to adjust the milling delivery of the milling cutter. It is also possible that the adjusting means for acting on the milling cutter are formed with a bending moment about a horizontal axis perpendicular to the milling cutter longitudinal axis. This results in the advantages explained in more detail later.
  • the means for measuring at least one surface parameter may include a camera for determining the depth of cracks on the slab surface. Furthermore, the means for measurement may allow the determination of the geometric shape of the slab across its width transversely to the conveying direction.
  • the means for measuring at least one surface parameter can be arranged directly behind the milling machine. They can also be arranged behind a finishing line located behind the milling machine in the conveying direction. It has also proven to be useful if the means for measuring are arranged behind a cooling section located behind the milling machine in the conveying direction.
  • a high quality of the slab results when the milling machine arranged behind the casting installation or, if appropriate, another ren surface processing machine by removing surface defects.
  • FIG. 1 shows schematically the side view of an apparatus for producing a metal strip by continuous casting, in which a milling machine, a roughing mill, a heating, a finishing train and a cooling section adjoin a casting machine,
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the invention to FIG. 1, in which the milling machine is arranged behind an oven and in front of a finishing train and a cooling section, FIG.
  • FIGS. 1 and 2 shows the front region of the device according to FIGS. 1 and 2 according to a further alternative embodiment of the invention
  • FIGS. 1 and 2 shows a part of the device according to FIGS. 1 and 2 according to a further alternative embodiment, wherein measuring means and adjusting means are provided with which the milling process can be influenced,
  • Fig. 6 shows an example of the course of the delivery of the milling cutter when milling the slab over the slab length or over time
  • Fig. 7 shows a cutter in the front view, which is acted upon by a bending moment.
  • Fig. 1 an apparatus for producing a metal strip 1 is shown by continuous casting.
  • the corresponding slab 3 is continuously cast in a casting machine 2 in a known manner.
  • the slab 3 is preferably a thin slab.
  • In the strand segments 11 of the cast strand is deflected in a known manner from its orientation in the vertical direction V in the horizontal H or bent.
  • a profile measurement and surface inspection can be carried out by means 8 for measurement.
  • the surface texture of the slab and its geometric design can be detected.
  • the means 8 a milling machine 4, in which the slab 3 can be milled off at its top and bottom.
  • the milling of the slab 3 takes place as a first mechanical processing step after the deflection of the slab 3 into the horizontal orientation H at a high casting speed. Specifically, it is provided here that the milling of the slab 3 takes place immediately after the deflection thereof into the horizontal orientation H.
  • a roughing train 12 at. This is followed by a furnace 13, which is designed here as inductive heating. After a descaling 14, the slab then enters a finishing train 9. Behind this, a cooling section 10 is arranged in the conveying direction F.
  • the plant shown in Fig. 1 is particularly well suited for the continuous rolling of the slab 3.
  • the coupling of casting and rolling results in high casting speed, an economical process and a favorable heat balance in the plant.
  • the alternative plant shown in Fig. 2 is similarly constructed and particularly well suited for a combined endless or alternatively discontinuous rolling.
  • a profile measurement and surface inspection with the means 8 are provided. This is followed by a holding furnace or a roller shutter encapsulation 15. This is followed by the furnace 13, which is designed as an inductive heating.
  • a milling machine 4 is placed in front of the finishing train 9 for the purpose of temperature optimization, wherein inductive heaters 16 can be arranged between the individual rolling stands.
  • the cooling section 10 follows again.
  • the solution according to FIG. 3 differs from the one according to FIGS. 1 and 2 in that after the deflection of the cast slab 3 - apart from the measuring means 8, which are also provided here again - the milling machine 4 does not immediately follow, but that the slab 3 is first passed through a thermal equalization section 5 or temperature maintenance route in the form of a roller-skated encapsulation.
  • the two cutters 6 of the milling machine 4 are arranged one above the other and work on the slab 3 at the same time on the top and bottom, with the aid of driver rollers 21 and guide plates 22 in front of and behind the cutter by appropriate vertical adjustment of the two elements a division of the milling removal the top and bottom of the slab takes place.
  • the plant outlined in FIG. 3 is particularly suitable for producing thicker slabs by means of high-speed casting, although the use for thin slabs is by no means ruled out. It is arranged as close as possible behind the casting machine 2 and before the milling machine 4, the insulation of the roller table.
  • the slab 3 from a furnace 13 in the milling machine 4, wherein before the milling machine means 8 are arranged for measuring, with which a profile measurement or a surface inspection can be made.
  • the slab 3 is also processed again at its top and bottom, ie milled, although the processing at the top and at the bottom at two slightly spaced locations - in the conveying direction F - takes place.
  • the cutters 6 cooperate with support rollers 17. Behind the milling machine 4, in turn, means 8 for measuring are arranged.
  • the slab 3 passes after the surface treatment with high Temperature in a finishing train 9, wherein behind this again means 8 are arranged for measuring.
  • the means 8 can have measuring elements for the optical determination of the band shape (ski), which is indicated for the foremost means 8 with the reference numeral 8 'in the conveying direction. They can also have flame profile and temperature measuring elements.
  • control / regulating means 18 which receive the measured values of the measuring means 8 as input variables in addition to the set values for the milling amounts for the top and bottom of the slab. They control or regulate the milling process, which is carried out in the milling machine 4, in accordance with stored algorithms.
  • the derivation of the Fräsbetrag takes place from the surface inspection of the slab, with cracks and the geometric shape are considerable. This may result in a different decrease (delivery) over the slab length.
  • the calculated cutter wear is also taken into account in a cutter wear model that determines the wear depending on the wear path, milling volume, milling speed, material strength, etc.
  • the surface result can be checked and, if necessary, readjustment can take place if the measured values are still unsatisfactory.
  • Fig. 5 For the background of the proposed procedure, reference is first made to Fig. 5 reference.
  • the range of the casting speed reaching up to the dashed line is the typical field of application of thin slabs, the slab thickness being, for example, 60 mm.
  • the casting errors increase sharply as the casting speed or the product of casting thickness and speed further increase.
  • FIG. 6 shows schematically the milling removal or milling cutter delivery s over the time t or slab length.
  • the solid line applies to the top of the slab, the dashed line applies to the bottom of the slab.
  • the milling removal, d. H. the delivery s depends on the detected errors. It can be seen that different values can be specified for the upper side and the lower side of the slab.
  • FIG. 7 illustrates how, in a particularly advantageous manner in milling operation, the milling result can be influenced as a function of measured values.
  • the milling contour which is correspondingly reproduced by the milling process on the slab 3, can be influenced by a Bending moment M is introduced into the cutter 6.
  • the bending moment M rotates about a horizontal axis which is perpendicular to the cutter longitudinal axis 7.
  • the torque M can be generated by double forces F F , which can be introduced into the end-side shaft journal of the milling cutter 6. While the line 7 marks the cutter longitudinal axis in the undeformed state, the bending curve 20 results when the forces FF are introduced. Then the cutter 6 bends as shown. Since the bending behavior of the milling cutter 6 is known as a function of the forces F F, it is thus possible to influence the milling result in a targeted manner if certain crowns are measured over the width of the slab, which influence the bending moment M specifically by acting on the milling cutter 6, ie can be eliminated.
  • the reference numerals 7 and 20 the neutral fibers of the milling cutter 6 are illustrated for the two load conditions.
  • the milling removal, d. H. the infeed can be set differently over the slab width or adapted to the incoming slab shape. Actuators for the adjustment over the width are the cutter bends.
  • the invention offers to design a casting machine with high casting speed.
  • a 1-strand CSP plant with a high-speed casting machine is an alternative.
  • a high casting speed is also particularly necessary in coupled casting and rolling (casting-rolling plant), so that the belt outlet temperatures from the finishing train are acceptable.
  • the milling machine should be arranged as close as possible behind the continuous casting plant or the area between leaving the casting plants (last segmented roll) and the milling machine should be provided with a roller encapsulation, so that the milling process with high casting speed can take place as high as possible with a high slab temperature.
  • the milling process can be dispensed with - for the purpose of protection against damage to the milling cutter.
  • a unfavorable surface shape crossbow, ski or other bumps
  • the milling amount, the beginning of the milling and the milling end as well as the cutter profile setting are optionally made dependent on it.
  • the milling cutter arrangement forms a "milling radius" across the width (analogous to the "roll crown”).
  • the illustrated milling-roll-pin bend as shown in FIG. 7 is provided.
  • the slab speed v Bra mm e is given by either the caster or the rolling mill depending on the milling machine arrangement. Ie. the feed can not be influenced by the milling machine.
  • the cutter speed n cutter r is according to the equation
  • the milling speed is controlled by the milling model shown in FIG. 4, which monitors the milling result by means of the surface sensors.
  • a respective milling drum can be seen on the top and bottom.
  • two milling units one behind the other on the top and bottom sides.
  • milling cutters As an alternative to the use of milling cutters, it is also possible to use other milling cutters, such as face milling cutters, or grinding tools or other surface removal tools (such as scarfing machines) at the intended locations.
  • a cutting material for the cutting plates of the milling cutter can be provided in particular: HSS; uncoated or preferably coated hard metals; ceramics; polycrystalline cutting materials.
  • commercially available indexable inserts can be used.
  • a surface inspection (camera, crack test, roughness test) in front of and / or behind the furnace or in front of the milling machine is recommended.
  • the measured signals are used for optimum use of the milling removal. From this it can be deduced whether one-sided or multi-sided or only partial length ranges are to be milled and which removal is to be set.
  • descaling or cleaning of the slab prior to the inspection is preferably preceded.
  • the benefit of an in-line slab inspection is also in the monitoring of the effect of the casting plant: monitoring the effect of the electromagnetic brake; Optimization of the mold oscillation curves; Surface monitoring at high speed; Detecting cracks, casting powder defects and other early-stage casting defects.
  • the use of the milling cutter or the milling machine can be provided at various locations. It is possible behind the caster, inside the furnace or in front of the rolling mill. It is preferably used immediately before forming, instead of a scale washer, in order, in particular in the case of endless Casting to achieve a high strip temperature in the rolling mill, which is particularly advantageous.
  • the control of the milling removal, the beginning of the milling and the milling end and the setting of the cutter speed is preferably carried out by means of a Fräsmodells.
  • the milling model considers: setpoint values, measured values of the measuring equipment, calculated cutting edge wear, empirical values of previous milling amounts (adaptation).
  • face milling cutters can also be used.
  • other erosive methods can be used, for.
  • grinding tools or other mechanical or melting removal tools such as, for example, scarfing machines.
  • the flames are interesting for high-speed continuous casting.
  • the inventively addressed first mechanical processing step which is intended to represent the milling, is to be understood so that it does not come to any mechanical processing before milling, which is typically used in continuous casting. If, for example, prior to milling a slight mechanical processing should take place which is of the order of magnitude not in the typical range of the process (eg slight rolling with a thickness decrease of a few millimeters in a small framework or in a driver, which is typically present anyway ), this is not to be understood as the first mechanical processing in the sense of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, wobei zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (3), vorzugsweise eine Dünnbramme, gegossen wird, die aus einer vertikalen Orientierung (V) in eine horizontale Orientierung (H) umgelenkt wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) die Bramme (3) einer Fräsoperation in einer Fräsmaschine (4) unterzogen wird, bei der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst wird. Um eine höhere Wirtschaftlichkeit und verbesserte Bearbeitungsparameter beim Walzen des Bandes zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass das Fräsen der Bramme (3) als erster mechanischer Bearbeitungsschritt nach der Umlenkung der Bramme (3) in die horizontale Orientierung (H) erfolgt, wobei das Gießen der Bramme (3) mit einer Dicke (d) von mindestens 50 mm erfolgt und wobei das Gießen der Bramme (3) mit einem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke (v x d) von mindestens 350 m/min x mm erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch
Stranggießen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen, wobei zunächst in einer Gießmaschine eine Bramme, vorzugsweise eine Dünnbramme, gegossen wird, die aus einer vertikalen Orientierung in eine horizontale Orientierung umgelenkt wird, wobei in Förderrichtung der Bramme hinter der Gießmaschine die Bramme einer Fräsoperation in einer Fräsmaschine unterzogen wird, bei der zumindest eine Oberfläche der Bramme, vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen.
Beim kontinuierlichen Gießen von Brammen in einer Stranggussanlage können Oberflächenfehler, wie beispielsweise Oszillationsmarkierungen, Gießpulverfehler oder längs und quer verlaufende Oberflächenrisse, entstehen. Diese treten bei konventionellen und Dünnbrammen-Gießmaschinen auf. Je nach Einsatzzweck des Fertigbandes werden deshalb die konventionellen Brammen zum Teil geflammt. Manche Brammen werden auf Kundenwunsch generell geflammt. Die Ansprüche an die Oberflächenqualität von Dünnbrammenanlagen nehmen dabei kontinuierlich zu.
Für die Oberflächenbearbeitung bieten sich das Flammen, Schleifen oder das Fräsen an.
Das Flammen hat den Nachteil, dass das abgeschmolzene Material infolge des hohen Sauerstoffgehaltes nicht wieder ohne Aufbereitung eingeschmolzen werden kann. Beim Schleifen mischen sich Metallsplitter mit dem Schleifscheiben- staub, so dass der Abrieb entsorgt werden muss. Beide Verfahren sind schwierig an die gegebene Transportgeschwindigkeit anpassbar. Es bietet sich deshalb vorrangig eine Oberflächenbearbeitung durch Fräsen an. Die heißen Frässpäne werden dabei gesammelt und lassen sich paketieren und ohne Aufbereitung wieder problemlos einschmelzen und so dem Produktions- prozess wieder hinzufügen. Weiterhin kann die Fräserdrehzahl leicht auf die Transportgeschwindigkeit (Gießgeschwindigkeit, Fertigstraßen-
Einzugsgeschwindigkeit) eingestellt werden. Das erfindungsgegenständliche Verfahren und die zugehörige Vorrichtung stellen daher primär auf das Fräsen ab.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Fräsoperation bzw. einer Fräsmaschine, die hinter einer Stranggussanlage stattfindet bzw. angeordnet ist, ist bekannt. Es wird hierzu auf die CH 584 085 und auf die DE 199 50 886 A1 verwiesen.
Eine ähnliche Lösung ist auch in der DE 71 11 221 U1 offenbart. Dieses Dokument zeigt die Bearbeitung von Aluminiumbändern unter Ausnutzung der Gießhitze, bei dem die Maschine mit der Gießanlage verbunden ist.
Auch eine Inline-Abtragung von der Oberfläche einer Dünnbramme (Flammen, Fräsen, etc.) kurz vor einer Walzstraße an Ober- und Unterseite oder nur einseitig wurde bereits vorgeschlagen, wozu auf die EP 1 093 866 A2 hingewiesen wird.
Eine weitere Ausgestaltung einer Oberflächenfräsmaschine zeigt die DE 197 17 200 A1. Hier wird u. a. die Veränderbarkeit der Fräskontur der Fräseinrichtung, die hinter der Stranggussanlage oder vor einer Walzstraße angeordnet ist, beschrieben.
Eine andere Anordnung einer Inline-Fräsmaschine in einer konventionellen Warmbandstraße zur Bearbeitung eines Vorbandes und deren Ausgestaltung schlagen die EP 0 790 093 B1 , die EP 1 213 076 B1 und die EP 1 213 077 B1 vor.
Die JP 1031 4908 A beschreibt hingegen das Flammen des stranggegossenen Bandes hinter der Gießmaschine.
Bei der DE 199 53 252 A1 wird der in einer Gießmaschine gegossene Strang zunächst durch eine Querteileinrichtung und dann durch verschiedene Öfen geführt, bevor er einer Walzoperation unterzogen wird.
Bei der Oberflächenbearbeitung der Dünnbrammen in einer sog. CSP-Anlage sollen in der Bearbeitungslinie („inline") abhängig von den detektierten Oberflächenfehlern ein- oder beidseitig ca. 0,1 - 2,5 mm von der warmen Brammenoberfläche entfernt werden. Um die Ausbringung nicht zu stark zu mindern, ist eine möglichst dicke Dünnbramme empfehlenswert (H = 60 - 120 mm).
Die Oberflächenbearbeitung und die dazugehörigen Einrichtungen sind nicht auf Dünnbrammen beschränkt, sondern können auch hinter einer konventionellen Dickbrammengießanlage inline eingesetzt werden sowie bei Brammen, die mit einer Dicke von mehr als 120 mm bis zu 300 mm gegossen werden.
Die Inline-Fräsmaschine wird in der Regel nicht für alle Produkte eines Walzprogramms eingesetzt, sondern nur für die, bei denen höhere Oberflächenanforderungen gefordert werden. Dies ist aus Ausbringungsgründen vorteilhaft und vermindert die Fräsmaschinenabnutzung und ist deshalb sinnvoll.
Es besteht der Wunsch, die vorbekannte Technologie noch effizienter und da- mit kostengünstiger einzusetzen. Damit sollen vorzugsweise, jedoch nicht aus- schließlich, Dünnbrammen in hoher Qualität und bei hohem Massendurchsatz produziert werden können.
Zu den Betriebsparametern einer Stranggussanlage sei folgendes angemerkt:
Die Gießparameter für einige Parameter-Beispiele, die typischerweise für einfach zu gießende Stähle erreichbar sind, sind in folgender Tabelle zu sehen:
Hierbei handelt es sich um Geschwindigkeiten, die in der Regel am oberen En- de des Betriebsbereiches liegen. Bei höherfestem Material mit C > 0,3%, Siliziumstahl und mikrolegiertem Stahl liegen die Geschwindigkeiten typischerweise 20% niedriger, d. h. bei 350 m/min x mm - 20 % = 280 m/min x mm.
Als nachteilig hat sich erwiesen, dass bei hohem Massenfluss bzw. Gießge- schwindigkeit die Brammenoberflächenqualität leidet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass erreicht werden kann, dass bei hoher Wirtschaftlichkeit ein verbesserter Herstellprozess bzw. Bearbeitungsprozess stattfinden kann. Dabei soll insbesondere eine Optimierung mit Blick auf die benötigte Einbringung von Wärme in den Gießstrang bzw. in den Herstellungsprozess erfolgen, auch und insbesondere, was den sich nach dem Gießen anschließenden Walzprozess anbelangt. Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme als erster mechanischer Bearbeitungsschritt nach der Umlenkung der Bramme in die horizontale Orientierung erfolgt, wobei das Gießen der Bramme mit einer Dicke von mindestens 50 mm erfolgt und wobei das Gießen der Bramme mit einem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke von mindestens 350 m/min x mm erfolgt.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Gießen der Bramme mit einem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke von mindestens 280 m/min x mm erfolgt, wobei das Material der Bramme höherfestes Material mit einem Kohlenstoffanteil von C > 0,3 %, Siliziumstahl oder mikrolegierter Stahl ist. Bei diesen Materialien ist der Massenfluss also um 20 % geringer als oben erwähnt.
Das Fräsen der Bramme erfolgt bevorzugt unmittelbar nach der Umlenkung der Bramme in die horizontale Orientierung. Das Fräsen der Bramme kann auch nach der Umlenkung der Bramme in die horizontale Orientierung und deren Passieren einer thermischen Ausgleichsstrecke und/oder eines Ofens erfolgen.
Vor oder hinter der Fräsmaschine kann eine Messung mindestens eines Oberflächenparameters der Bramme erfolgen und die Einstellung der Bearbeitungsparameter beim Fräsen in Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters erfolgen. In Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters erfolgt bevorzugt die Fräszustellung. Ferner kann vorgesehen werden, dass in Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters eine Biegung mindestens eines Fräsers der Fräsmaschine um eine senkrecht zu seiner Längsachse stehende, horizontale Achse erfolgt.
Die Bramme kann vor der Messung des mindestens einen Oberflächenparameters gereinigt werden. Das Fräsen der Bramme in der Fräsmaschine erfolgt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung so, dass die Brammenoberseite und die Brammenunterseite in Förderrichtung am gleichen Ort abgefräst werden. Es kann alternativ aber auch vorgesehen werden, dass das Fräsen der Bramme in der Fräsma- schine so erfolgt, dass die Brammenoberseite und die Brammenunterseite in Förderrichtung an zwei aufeinander folgenden Orten abgefräst werden.
Die Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen, mit einer Gießmaschine, in der eine Bramme, vorzugsweise eine Dünnbramme, gegossen wird, wobei in Förderrichtung der Bramme hinter der Gießmaschine mindestens eine Fräsmaschine angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme, vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann, ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass in Förderichtung vor und/oder hinter der Fräsmaschine Mittel vorgesehen sind, mit denen min- destens ein Oberflächenparameter der Bramme gemessen werden kann, wobei Stellmittel vorhanden sind, mit denen der mindestens eine Fräser der Fräsmaschine in Abhängigkeit des gemessenen Oberflächenparameters verstellt werden kann.
Diese Stellmittel können zur Einstellung der Fräszustellung des Fräsers ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die Stellmittel zur Beaufschlagung des Fräsers mit einem Biegemoment um eine horizontale und senkrecht zur Fräserlängsachse stehende Achse ausgebildet sind. Dies hat die später noch näher erläuterten Vorteile zur Folge.
Die Mittel zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters können eine Kamera zur Ermittlung der Tiefe von Rissen auf der Brammenoberfläche umfassen. Ferner können die Mittel zur Messung die Ermittlung der geometrischen Form der Bramme über ihre Breite quer zur Förderrichtung erlauben. Die Mittel zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters können dabei unmittelbar hinter der Fräsmaschine angeordnet sein. Sie können auch hinter einer sich in Förderrichtung hinter der Fräsmaschine befindlichen Fertigstraße angeordnet sein. Es hat sich ferner bewährt, wenn die Mittel zur Messung hinter einer sich in Förderrichtung hinter der Fräsmaschine befindlichen Kühlstrecke angeordnet sind.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, eine hohe Gießgeschwindigkeit zu fahren und den sich direkt und gekoppelt anschließenden Walzprozess optimal zu betreiben. Insbesondere werden damit akzeptable Bandauslauftem- peraturen aus der Fertigstraße erreicht.
Dies führt zu einer qualitativ verbesserten Herstellung von Brammen, insbesondere von Dünnbrammen.
Es wird namentlich mittels der Erfindung möglich, die Gießgeschwindigkeit von dem bisherigen Niveau auf v x d > 350 m/min x mm bis auf ca. 480 - 650 m/min x mm, d. h. um ca. 30% bis 75% zu steigern. Damit ergibt sich in vorteilhafter Weise,
dass die Produktivität der Anlage erhöht werden kann,
dass eine ausreichend hohe Produktion auch mit einer Stranggussanlage mit niedrigen Investitionskosten ermöglicht wird und
dass besonders beim Endlos-Gießwalzen hohe Walztemperaturen gewährleistet sind, besonders dann, wenn statt einer Entzunderung ein Oberflächenfräsen vor dem Walzprozess stattfindet.
In vorteilhafter Weise ergibt sich eine hohe Qualität der Bramme bei hinter der Gießanlage angeordneter Fräsmaschine oder gegebenenfalls auch einer ande- ren Oberflächenbearbeitungsmaschine, indem Oberflächenfehler abgetragen werden.
Das Zusammenwirken einer Hochgeschwindigkeits-Gießanlage und der Oberflächenabtragung, insbesondere Fräsung, ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität, insbesondere der Oberflächenqualität des erzeugten Produkts.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Stranggießen, bei der sich an eine Gießmaschine eine Fräsmaschine, eine Vorstraße, eine Heizung, eine Fertigstraße und eine Kühlstrecke anschließt,
Fig. 2 eine zu Fig. 1 alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Fräsmaschine hinter einem Ofen und vor einer Fertigstraße und einer Kühlstrecke angeordnet ist,
Fig. 3 den vorderen Bereich der Vorrichtung gemäß der Figuren 1 bzw. 2 gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
Fig. 4 einen Teil der Vorrichtung gemäß der Figuren 1 bzw. 2 gemäß einer weiteren alternativen Ausführung, wobei Messmittel und Stellmittel vorgesehen sind, mit denen der Fräsprozess beeinflusst werden kann,
Fig. 5 schematisch den Verlauf der Gießfehler über der Gießgeschwindigkeit,
Fig. 6 ein Beispiel für den Verlauf der Zustellung des Fräsers beim Fräsen der Bramme über der Brammenlänge bzw. über der Zeit und Fig. 7 einen Fräser in der Vorderansicht, der mit einem Biegemoment beaufschlagt wird.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes 1 durch Stranggießen dargestellt. Die entsprechende Bramme 3 wird in einer Gießmaschine 2 in bekannter Weise stranggegossen. Bei der Bramme 3 handelt es sich bevorzugt um eine Dünnbramme. In den Strangsegmenten 11 wird der gegossene Strang in bekannter Weise von seiner Orientierung in vertikale Richtung V in die Horizontale H umgelenkt bzw. umgebogen. Unmittelbar nach der Umlenkung in die Horizontale H kann eine Profilmessung und Oberflächeninspektion durch Mittel 8 zur Messung erfolgen. Damit können die Oberflächenbeschaffenheit der Bramme sowie deren geometrische Ausbildung erfasst werden.
In Förderrichtung F schließt sich an die Mittel 8 eine Fräsmaschine 4 an, in der die Bramme 3 an ihrer Ober- und Unterseite abgefräst werden kann.
Wesentlich ist, dass das Fräsen der Bramme 3 als erster mechanischer Bearbeitungsschritt nach der Umlenkung der Bramme 3 in die horizontale Orientie- rung H bei hoher Gießgeschwindigkeit erfolgt. Speziell ist hier vorgesehen, dass das Fräsen der Bramme 3 unmittelbar nach der Umlenkung derselben in die horizontale Orientierung H erfolgt.
Bei der Herstellung von Brammen als Hochgeschwindigkeits-Dünnbrammen ergeben sich durch die spezifische direkte Nachordnung des Fräsprozesses an das Gießen technologische Vorteile, wie noch zu sehen sein wird. Die Gießfehler nehmen nämlich mit steigender Gießgeschwindigkeit derart zu, dass das unmittelbar nachgeschaltete Fräsen eine effiziente Vorbereitung der Bramme für die nachfolgenden Prozessschritte darstellt, so dass insgesamt ein sehr wirtschaftlicher Prozess möglich wird. Demgemäß wird angestrebt, dass das Gießen der Bramme 3 mit einer Dicke von mindestens 50 mm erfolgt. Als Massenfluss (ausgedrückt als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke) hat sich ein Wert von mindestens 350 m/min x mm bewährt. Das Zusammenwirken dieser Prozessparameter mit dem sehr weit vorne erfolgenden Fräsen der Bramme ergibt große Vorteile hinsicht- lieh der erreichbaren Brammenqualität und Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung.
Hinter der Fräsmaschine 4 schließt sich bei der Lösung gemäß Fig. 1 eine Vorstraße 12 an. Es folgt ein Ofen 13, der hier als induktive Heizung ausgeführt ist. Nach einer Entzunderung 14 gelangt die Bramme dann in eine Fertigstraße 9. Hinter dieser ist in Förderrichtung F eine Kühlstrecke 10 angeordnet.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage eignet sich besonders gut für das Endloswalzen der Bramme 3. Durch die Kopplung von Gießen und Walzen ergeben sich bei hoher Gießgeschwindigkeit ein wirtschaftlicher Prozess und ein günstiger Wärmehaushalt in der Anlage.
Die in Fig. 2 dargestellte alternative Anlage ist ähnlich aufgebaut und besonders gut für ein kombiniertes endloses oder alternativ diskontinuierliches Walzen geeignet.
In Übereinstimmung mit der Lösung gemäß Fig. 1 ist nach dem Umlenken des gegossenen Stranges in die Horizontale H eine Profilmessung und Oberflächeninspektion mit den Mitteln 8 vorgesehen. Dann folgt ein Halteofen bzw. eine Rollgangskapselung 15. Hieran schließt sich der Ofen 13 an, der als induk- tive Heizung ausgeführt ist.
Statt der Entzunderung 14 vor der Fertigstraße ist zwecks Temperaturoptimierung eine Fräsmaschine 4 vor der Fertigstraße 9 platziert, wobei zwischen den einzelnen Walzgerüsten induktive Heizungen 16 angeordnet sein können. Schließlich folgt in Förderrichtung F wieder die Kühlstrecke 10. Die Lösung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von denjenigen gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, dass sich nach der Umlenkung der gegossenen Bramme 3 - abgesehen von den Messmitteln 8, die auch hier wieder vorgesehen sind - nicht sofort die Fräsmaschine 4 anschließt, sondern dass die Bramme 3 erst noch durch eine thermische Ausgleichsstrecke 5 bzw. Temperaturhaltestrecke in Form einer Rollgangskapselung geführt wird. Die beiden Fräser 6 der Fräsmaschine 4 sind hier übereinander angeordnet und bearbeiten die Bramme 3 gleichzeitig an der Ober- und Unterseite, wobei mit Hilfe von Treiberrollen 21 und Leitplatten 22 vor und hinter dem Fräser durch entsprechende vertikale Anstellung der beiden Elemente eine Aufteilung der Fräsabnahme auf die Ober- und Unterseite der Bramme erfolgt.
Die in Fig. 3 skizzierte Anlage eignet sich besonders, um dickere Brammen mittels Hochgeschwindigkeitsgießen zu fertigen, wobei allerdings der Einsatz für Dünnbrammen keineswegs ausgeschlossen ist. Es wird so dicht wie möglich hinter der Gießmaschine 2 und vor der Fräsmaschine 4 die Dämmung des Rollgangs angeordnet.
Aus Fig. 4 geht hervor, dass der Fräsvorgang in der Fräsmaschine 4 im geschlossenen Regelkreis erfolgen kann, was die Fräsparameter anbelangt.
Hier gelangt die Bramme 3 aus einem Ofen 13 in die Fräsmaschine 4, wobei vor der Fräsmaschine Mittel 8 zum Messen angeordnet sind, mit denen eine Profilmessung bzw. eine Oberflächeninspektion vorgenommen werden kann.
Hier wird in der Fräsmaschine 4 die Bramme 3 auch wieder an ihrer Ober- und Unterseite bearbeitet, d. h. gefräst, wobei allerdings die Bearbeitung an der Oberseite und die an der Unterseite an zwei etwas beabstandeten Orten - in Förderrichtung F betrachtet - erfolgt. Die Fräser 6 wirken mit Stützrollen 17 zusammen. Hinter der Fräsmaschine 4 sind wiederum Mittel 8 zum Messen ange- ordnet. Die Bramme 3 gelangt nach der Oberflächenbearbeitung mit hoher Temperatur in eine Fertigstraße 9, wobei hinter dieser nochmals Mittel 8 zum Messen angeordnet sind.
Die Mittel 8 können Messelemente zur optischen Bestimmung der Bandform (Ski) aufweisen, was für die in Förderrichtung vordersten Mittel 8 mit der Be- zugsziffer 8' angedeutet ist. Sie können auch Bramenprofil- und Temperaturmesselemente aufweisen.
In Fig. 4 angedeutet sind Steuer-/Regelmittel 18, die als Eingangsgrößen neben den Sollwerten für die Fräsbeträge für die Ober- und Unterseite der Bramme die Messwerte der Messmittel 8 empfangen. Sie steuern bzw. regeln gemäß abgespeicherter Algorithmen den Fräsprozess, der in der Fräsmaschine 4 vorgenommen wird.
Primär ist dabei an den Fräsbetrag gedacht, d. h. an die Zustellung der walzen- förmigen Fräser 6, die die Menge des zu zerspanenden Materials der Bramme 3 definiert. Dies kann für die Ober- und die Unterseite separat und unterschiedlich erfolgen - in Abhängigkeit der gemessenen Werte.
Die Ableitung des Fräsbetrags erfolgt aus der Oberflächeninspektion der Bramme, wobei Risse und die geometrische Form beachtlich sind. Hieraus kann sich eine unterschiedliche Abnahme (Zustellung) über der Brammenlänge ergeben.
Berücksichtigt wird bei der Bestimmung der Fräserzustellung auch der errech- nete Fräserschneiden-Verschleiß in einem Schneidenverschleißmodell, das den Verschleiß abhängig vom Verschleißweg, Fräsvolumen, Fräsgeschwindigkeit, Materialfestigkeit etc. ermittelt.
Es kann auch anhand der gemessenen Werte ein fester Fräsbetrag festgelegt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Anpassung der Fräserform und -biegung in Abhängigkeit des gemessenen Profils (s. hierzu Fig. 7).
Hinter der Fräsmaschine 4 kann das Oberflächenergebnis überprüft werden und gegebenenfalls eine Nachregelung erfolgen, wenn die gemessenen Werte noch nicht befriedigend sind.
Zu den Hintergründen der vorgeschlagenen Verfahrensweise wird zunächst auf Fig. 5 Bezug genommen. Hier ist der Verlauf der Gießfehler E und insbesondere deren Häufigkeit über der Gießgeschwindigkeit v aufgetragen. Der bis zu der gestrichelten Linie reichende Bereich der Gießgeschwindigkeit ist das typische Einsatzgebiet von Dünnbrammen, wobei die Brammendicke beispielsweise 60 mm beträgt. Das ebenfalls wichtige Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Gieß- Dicke beträgt an der gestrichelten Linie v x d = 360 m/min x mm.
Die Gießfehler steigen stark an, wenn die Gießgeschwindigkeit oder das Produkt aus Gießdicke und Geschwindigkeit weiter zunehmen.
Fig. 6 zeigt schematisch die Fräsabnahme bzw. Fräser-Zustellung s über der Zeit t bzw. Brammenlänge. Die ausgezogene Linie gilt für die Oberseite der Brammen, die gestrichelte Linie gilt für die Unterseite der Bramme. Die Fräsabnahme, d. h. die Zustellung s, ist abhängig von den detektierten Fehlern. Dabei ist zu sehen, dass für die Oberseite und die Unterseite der Bramme unterschiedliche Werte vorgegeben werden können.
In Fig. 7 ist illustriert, wie in einer besonders vorteilhaften Weise im Fräsbetrieb auf das Fräsergebnis in Abhängigkeit gemessener Werte Einfluss genommen werden kann.
Dargestellt ist ein walzenförmiger Fräser 6 mit seinen schematisch angedeute- ten Schneiden 19. Die Fräserkontur, die sich entsprechend durch den Fräsvorgang auf der Bramme 3 abbildet, kann dadurch beeinflusst werden, dass ein Biegemoment M in den Fräser 6 eingeleitet wird. Das Biegemoment M dreht um eine horizontale Achse, die senkrecht auf der Fräser-Längsachse 7 steht.
Erzeugt werden kann das Moment M durch Doppel-Kräfte FF, die in den endsei- tigen Wellenzapfen des Fräsers 6 eingeleitet werden können. Während die Li- nie 7 die Fräser-Längsachse im nicht verformten Zustand markiert, ergibt sich der Biegeverlauf 20, wenn die Kräfte FF eingeleitet werden. Dann biegt sich der Fräser 6 wie dargestellt durch. Da das Biegeverhalten des Fräsers 6 in Abhängigkeit der Kräfte FF bekannt ist, kann somit gezielt Einfluss auf das Fräsergebnis genommen werden, wenn über die Brammen-Breite bestimmte Balligkeiten gemessen werden, die durch Beaufschlagung des Fräsers 6 mit dem Biegemoment M gezielt beeinflusst, d. h. eliminiert werden können.
Damit kann ebenfalls eine dynamische Anpassung des Fräsprozesses an das gemessene Brammenprofil bzw. an die gemessene Brammenform erfolgen.
Mit den Bezugsziffern 7 bzw. 20 sind die neutralen Fasern des Fräsers 6 für die beiden Lastzustände illustriert.
Die Fräsabnahme, d. h. die Zustellung, kann über der Brammenbreite unter- schiedlich eingestellt werden bzw. sich an die einlaufende Brammenform anpassen. Als Stellglieder für die Einstellung über der Breite dient die Fräserbiegung.
Man kann zusammenfassend den Vorschlag wie folgt fassen:
Da die Produktion einer CSP-Anlage durch die Gießmaschine bestimmt wird, bietet die Erfindung an, eine Gießmaschine mit hoher Gießgeschwindigkeit zu konzipieren. Bei extremer Steigerung der Gießgeschwindigkeit ist statt einer CSP-Anlage mit zwei Strängen mit konventionellen Gießanlagen alternativ eine 1-Strang-CSP-Anlage mit Hochgeschwindigkeits-Gießmaschine von Vorteil. Eine hohe Gießgeschwindigkeit ist auch besonders notwendig beim gekoppelten Gießen und Walzen (Gieß-Walz-Anlage), damit die Bandauslauftemperaturen aus der Fertigstraße akzeptabel sind.
Mit zunehmender Gießgeschwindigkeit nehmen jedoch die Oberflächenfehler (z. B. Schalen etc.) überproportional zu (siehe Fig. 5). Bei Wahl einer hohen Gießgeschwindigkeit muss deshalb die schlechter werdende Dünnbrammen- Oberflächenqualität durch eine Oberflächenbearbeitungsmaschine kompensiert werden, wozu die Erfindung den Fräsprozess vorsieht. D. h. Dünnbrammen- Hochgeschwindigkeitsgießen wird sinnvoll bei gleichzeitigem Einsatz einer Dünnbrammen-Oberflächenbearbeitungsmaschine, damit eine hohe bzw. akzeptable Bandoberflächenqualität sichergestellt werden kann.
Es wird insbesondere vorgeschlagen, bei Dünnbrammen oberhalb einer Dicke von 50 mm und/oder oberhalb des Massenflusses (Geschwindigkeit x Dicke) von 350 m/min x mm eine Dünnbrammenoberflächenbearbeitung durchzuführen, die in der Linie hinter der Gießanlage, innerhalb des Ofens oder vor der Walzstraße angeordnet ist. Die z. B. anzustrebende Dünnbrammendicke ist ca. 60-110 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 6-9 m/min. Der bislang typische Massenfluss ist niedriger.
Nicht nur für Dünnbrammenanlagen ist eine Erhöhung der Gießgeschwindigkeit sinnvoll. Es ist auch eine vorteilhafte Anwendung für Dickbrammenanlagen (H>110mm) denkbar. Hier ist die Fräsmaschine so dicht wie möglich hinter der Stranggussanlage anzuordnen bzw. der Bereich zwischen Verlassen der Gieß- anläge (letzte Segmentrolle) bis zur Fräsmaschine mit einer Rollgangskapselung zu versehen, damit möglichst mit hoher Brammentemperatur der Fräsprozess bei hoher Gießgeschwindigkeit stattfinden kann.
Am Brammenkopf und/oder am Brammenende kann bei Bedarf auf den Fräs- Vorgang - zwecks Schutz vor Fräserbeschädigung - verzichtet werden. Wird eine unvorteilhafte Oberflächenform (Crossbow, Ski oder andere Unebenheiten) optisch detektiert, so werden optional davon der Fräsbetrag, der Fräsbeginn und das Fräsende sowie die Fräserprofileinstellung abhängig gemacht.
Um den Fräsabtrag zu minimieren und sich dem Brammeneingangsprofil anzupassen, bildet die Fräserschneidenanordnung über der Breite einen „Fräserc- rown" (analog zum „Walzencrown"). Zwecks dynamischer Anpassung an die Brammenform ist die erläuterte Fräswalzen-Zapfenbiegung gemäß Fig. 7 vorgesehen.
Beim Inline-Fräsen der Oberfläche ist die Brammengeschwindigkeit vBramme je nach Fräsmaschinenanordnung entweder von der Gießmaschine oder der Walzstraße vorgegeben. D. h. der Vorschub ist durch die Fräsmaschine nicht beeinflussbar. Um immer die optimalen Fräsbedingungen einzustellen, wird vorzugsweise die Fräserdrehzahl nFräser entsprechend der Gleichung
nFräser = K X Veramme
angepasst, mit K als empirisch ermitteltem, materialabhängigem Faktor.
Gesteuert wird die Fräserdrehzahl mit dem Fräsmodell, das in Fig. 4 dargestellt ist, welches das Fräsergebnis mit Hilfe der Oberflächensensoren überwacht.
In den dargestellten Ausführungsformen ist an der Oberseite und Unterseite jeweils eine Fräswalze zu sehen. Bei hohen erforderlichen Fräsabnahmen pro Seite bzw. bei sehr harten Materialien ist es denkbar, zwei Fräseinheiten hin- tereinander je an Ober- und Unterseite anzuordnen.
Alternativ zum Einsatz von Walzenfräsern ist an den vorgesehenen Stellen auch der Einsatz von anderen Fräsern, wie Stirnfräsern, oder auch von Schleifwerkzeugen oder andere Oberflächen-Abtragswerkzeugen (wie Flämm- Maschinen) möglich. Als Schneidwerkstoff für die Schneidplatten der Fräser können insbesondere vorgesehen sein: HSS; unbeschichtete oder bevorzugt beschichtete Hartmetalle; Keramik; polykristalline Schneidstoffe. In der Regel können handelsübliche Wendeschneidplatten eingesetzt werden.
Wie erläutert, ist eine Oberflächeninspektion (Kamera, Rissprüfung, Rauhigkeitsprüfung) vor oder/und hinter dem Ofen bzw. vor der Fräsmaschine empfehlenswert. Die gemessenen Signale werden für den optimalen Einsatz des Fräsabtrages verwendet. Hieraus kann abgeleitet werden, ob ein- oder mehrseitig oder nur partielle Längenbereiche gefräst werden sollen und welcher Abtrag einzustellen ist. Um eine genaue bzw. sichere Oberflächenanalyse durchführen zu können, ist bevorzugt eine Entzunderung bzw. Reinigung der Bramme vor der Inspektion vorgeschaltet.
Der Nutzen einer In-Iine-Brammeninspektion liegt zusätzlich in der Überwa- chung der Wirkung der Gießanlage: Überwachung der Wirkung der elektromagnetischen Bremse; Optimierung der Kokillen-Oszillationskurven; Überwachung der Oberfläche bei hoher Geschwindigkeit; Detektieren von Rissen, Gießpulverfehler und andere Gießfehler im frühen Produktionsprozessstadium.
Zusätzlich ist eine Überprüfung des Fräsergebnisses bzw. des allgemeinen O- berflächenzustandes mit der Oberflächeninspektion direkt hinter der Fräsmaschine, hinter der Fertigstraße bzw. hinter der Kühlstrecke möglich. Das Ergebnis wird dort überwacht und adaptiv mittels eines Fräsmodells (Algorithmus) der Fräsbetrag optimiert bzw. minimiert und somit in das Gesamtsystem eingebun- den.
Der Einsatz des Fräsers bzw. der Fräsmaschine kann an verschiedenen Stellen vorgesehen werden. Er ist hinter der Gießanlage, innerhalb des Ofens oder vor der Walzstraße möglich. Bevorzugt kommt er unmittelbar vor der Umformung statt eines Zunderwäschers zum Einsatz, um besonders beim Endlos- Gießwalzen eine hohe Bandtemperatur in der Walzstraße zu erreichen, was besonders vorteilhaft ist.
Die Steuerung der Fräsabnahme, der Fräsbeginn und das Fräsende sowie die Einstellung der Fräserdrehzahl erfolgt bevorzugt mittels eines Fräsmodells. Das Fräsmodell berücksichtigt zur Bestimmung der Zustellung: Sollwerte, Messwerte der Messmittel, errechneten Schneidenverschleiß, Erfahrungswerte früherer Fräsbeträge (Adaption).
Es ist auch eine Anordnung mehrerer Fräser pro Seite hintereinander bei höhe- rer Fräsabnahme möglich.
Alternativ zum Einsatz von Walzenfräsern könne auch Stirnfräser eingesetzt werden. Allerdings sind grundsätzlich auch andere abtragende Verfahren einsetzbar, z. B. der Einsatz von Schleifwerkzeugen oder anderer mechanischer oder schmelzender Abtragwerkzeuge (wie z. B. Flämm-Maschinen). Das Flammen ist gerade beim Hochgeschwindigkeits-Endlosgießen interessant.
Der erfindungsgemäß angesprochene erste mechanische Bearbeitungsschritt, den das Fräsen darstellen soll, ist so zu verstehen, dass es vor dem Fräsen jedenfalls zu keinem mechanischen Bearbeiten kommt, das beim Stranggießen typischerweise zum Einsatz kommt. Sofern beispielsweise vor dem Fräsen eine geringfügige mechanische Bearbeitung erfolgen sollte, die von der Größenordnung her nicht im verfahrenstypischen Bereich liegt (z. B. ein geringfügiges Walzen mit einer Dickenabnahme von wenigen Millimetern in einem kleinen Gerüst oder in einem Treiber, der ohnehin typischerweise vorhanden ist), ist dies nicht als die erste mechanische Bearbeitung im erfindungsgemäßen Sinne zu verstehen. Bezugszeichenliste:
1 Metallband
2 Gießmaschine
3 Bramme
4 Fräsmaschine
5 thermische Ausgleichsstrecke
6 Fräser
7 Fräser-Längsachse
8 Mittel zur Messung
8' Mittel zur Messung
9 Fertigstraße
10 Kühlstrecke
11 Strangsegmente
12 Vorstraße
13 Ofen
14 Entzunderung
15 Halteofen / Rollgangskapselung
16 induktive Heizung
17 Stützrolle
18 Steuer-/Regelmittel
19 Schneide
20 Biegeverlauf
21 Treiberrollen
22 Leitplatten
F Förderrichtung
V Vertikale H Horizontale d Dicke der Bramme
V Gießgeschwindigkeit v x d Massenfluss, ausgedrückt durch das
Produkt aus Geschwindigkeit und Dicke
M Biegemoment
FP Kraft

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, wobei zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (3), vorzugsweise eine Dünnbramme, gegossen wird, die aus einer vertikalen Orientierung (V) in eine horizontale Orientierung (H) umgelenkt wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) die Bramme (3) einer Fräsoperation in einer Fräsmaschine (4) unterzogen wird, bei der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) als erster mechanischer Bearbeitungs- schritt nach der Umlenkung der Bramme (3) in die horizontale Orientierung
(H) erfolgt, wobei das Gießen der Bramme (3) mit einer Dicke (d) von mindestens 50 mm erfolgt und wobei das Gießen der Bramme (3) mit einem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke (v x d) von mindestens 350 m/min x mm erfolgt.
2. Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, wobei zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (3), vorzugsweise eine Dünnbramme, gegossen wird, die aus einer vertikalen Orientierung (V) in eine horizontale Orientierung (H) umgelenkt wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) die Bramme (3) einer Fräsoperation in einer Fräsmaschine (4) unterzogen wird, bei der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) als erster mechanischer Bearbeitungsschritt nach der Umlenkung der Bramme (3) in die horizontale Orientierung (H) erfolgt, wobei das Gießen der Bramme (3) mit einer Dicke (d) von mindestens 50 mm erfolgt und wobei das Gießen der Bramme (3) mit einem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke (v x d) von mindestens 280 m/min x mm erfolgt, wobei das Material der
Bramme höherfestes Material mit einem Kohlenstoffanteil von C > 0,3 %, Siliziumstahl oder mikrolegierter Stahl ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) unmittelbar nach der Umlenkung der Bramme (3) in die horizontale Orientierung (H) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) nach der Umlenkung der Bramme (3) in die horizontale Orientierung (H) und deren Passieren einer thermischen Ausgleichsstrecke (5) und/oder eines Ofens (13) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter der Fräsmaschine (4) eine Messung mindestens eines Oberflächenparameters der Bramme (3) erfolgt und die Einstellung der Bearbeitungsparameter beim Fräsen in Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters die Fräszustellung erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des mindestens einen gemessenen Oberflächenparameters eine Biegung mindestens eines Fräsers (6) der Fräsmaschine (4) um eine senkrecht zu seiner Längsachse (7) stehende, horizontale Achse (M) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) vor der Messung des mindestens einen Oberflächenparameters gereinigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) in der Fräsmaschine (4) so erfolgt, dass die Brammenoberseite und die Brammenunterseite in Förderrichtung (F) am gleichen Ort abgefräst werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung der Fräsabnahme auf der Ober- und Unterseite der Bramme (3) mittels einer vertikalen Anstellung von Treiberrollen (21) und/oder Leitplatten (22) vor und hinter dem Fräser (6) oder der Fräsmaschine (4) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsen der Bramme (3) in der Fräsmaschine (4) so erfolgt, dass die Brammenoberseite und die Brammenunterseite in Förderrichtung (F) an zwei aufeinander folgenden Orten abgefräst werden.
12. Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Stranggießen, mit einer Gießmaschine (2), in der eine Bramme (3), vorzugsweise eine
Dünnbramme, gegossen wird, wobei in Förderrichtung (F) der Bramme (3) hinter der Gießmaschine (2) mindestens eine Fräsmaschine (4) angeordnet ist, in der zumindest eine Oberfläche der Bramme (3), vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, abgefräst werden kann, insbe- sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in Förderichtung (F) vor und/oder hinter der Fräsmaschine (4) Mittel (8) vorgesehen sind, mit denen mindestens ein Oberflächenparameter der Bramme (3) gemessen werden kann, wobei Stellmittel vorhanden sind, mit denen der mindestens eine Fräser (6) der Fräsmaschine (4) in Abhängigkeit des gemessenen Oberflächenparameters verstellt werden kann.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel zur Einstellung der Fräszustellung des Fräsers (6) ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel zur Beaufschlagung des Fräsers mit einem Biegemoment (M) um eine horizontale und senkrecht zur Fräserlängsachse (7) stehende Achse ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters eine Kamera zur Ermittlung der Tiefe von Rissen auf der Brammenober- fläche umfassen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters zur Ermittlung der Temperaturverteilung der Bramme (3) über der Brammenbreite ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters die Ermittlung der geometrischen Form der Bramme (3) über ihre Breite quer zur Förderrichtung (F) erlauben.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters unmittelbar hinter der Fräsmaschine (4) angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters hinter einer sich in Förderrichtung (F) hinter der Fräsmaschine (4) befindli- chen Fertigstraße (9) angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Messung mindestens eines Oberflächenparameters hinter einer sich in Förderrichtung (F) hinter der Fräsmaschine (4) befindlichen Kühlstrecke (10) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräsmaschine (4) unmittelbar vor einer Umformstufe für die Bramme (3) angeordnet ist.
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