EP2357051A1 - Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage, Gießwalzverbundanlage und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage, Gießwalzverbundanlage und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage Download PDF

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EP2357051A1
EP2357051A1 EP10150850A EP10150850A EP2357051A1 EP 2357051 A1 EP2357051 A1 EP 2357051A1 EP 10150850 A EP10150850 A EP 10150850A EP 10150850 A EP10150850 A EP 10150850A EP 2357051 A1 EP2357051 A1 EP 2357051A1
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EP
European Patent Office
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casting
heating
temperature
heated
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10150850A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ansgar GRÜSS
Thomas Matschullat
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
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    • B22D11/0682—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting wheel
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    • B22D11/161—Controlling or regulating processes or operations for automatic starting the casting process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a G tellwalzverbundstrom, wherein the liquid metal is cast by means of two oppositely rotating casting rolls to a metal strip, preferably with a thickness of less than 3 millimeters, wherein the casting rolls each having a surface which during casting at least partially to contacted by pouring metal. Furthermore, the invention relates to a G manufactoring factor, with a designed as Zweirolleng tellmaschine casting unit, with a heater for heating a surface of the casting rolls, and with a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the casting process. Moreover, the invention relates to a control and / or regulating device for a G manwalzverbundstrom.
  • Two-roll casting processes are used for casting near-net-shape metal strip. These are therefore referred to as near-net-shape casting, since they can usually dissipate metal strips of less than 3mm directly from the casting unit. Such thicknesses are already relatively close to the desired final dimensions of the metal strip.
  • the thicknesses of the rolling stock are in the centimeter range, which firstly usually often a roughing mill for rough rolling of the metal strip is required and secondly a multi-stand, often four- or five-stand, rolling mill for final rolling of the metal strip.
  • In Zweirolleng is from a ladle via a distributor liquid metal between the casting rolls, also called casting rolls introduced. This is usually done by means of a dip tube. It forms between the casting rolls a so-called casting pool of liquid metal, also referred to as the bottom.
  • the liquid metal is fed to the casting bath usually with a plurality of feed channels.
  • these feed channels are distributed over the length of the casting rolls, which is also called bale width.
  • the casting rolls rotate during the casting of the metal in the opposite direction, that a solidified metal strip emerges from the casting gap formed by the two casting rolls.
  • the liquid metal disposed between the casting rolls solidifies on contact with the casting roll surface. It grows a band shell on the casting roll surface.
  • the two strand shells grown on the respective casting rolls are brought together, whereby a solidified metal strip is formed.
  • a plant of this kind is, for example, shown in the published patent application KR2006074643-A , Here, a temperature control for the casting bath and the casting roll surface is also disclosed.
  • the liquid metal is first distributed over the casting rolls per casting process, there is generally an unstable casting process state. This causes a deteriorated product quality of the metal strip.
  • the cast thickness or temperature profile of the metal strip does not correspond to a desired nominal profile.
  • unwanted gas or air inclusions in the metal strip may occur.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device by means of which the product quality of the cast strip is increased, in particular at the start of casting, and the stationary casting conditions are reached more quickly.
  • the procedural part of the object is achieved in a generic method of the type mentioned in that prior to the start of casting at least a portion of the intended for contact with the metal to be cast casting roll surface is heated to a predetermined temperature.
  • the portion may be a part of the lateral surface of the casting roll, which is smaller than that intended for the contact with the metal to be cast G cumrollenober Design.
  • all of the casting roll surface provided for contact with the metal to be cast may also be provided as the area to be heated. It is also conceivable that the heated area is greater than that provided for the contact with the metal to be cast G cumrollenober construction. The latter may, for example, be useful for technical reasons, since this is relatively easy to implement.
  • the time to reach the steady state casting conditions is reduced since the temperature difference between temperature of the region of the casting roll surface in the stationary Casting and temperature of this area is reduced at the start of casting.
  • the temperature profiles of the casting bath are evened out even at the start of casting, which helps to a more stable casting process.
  • the stationary casting conditions are achieved at an earlier date than in a previous operation of generic G manwalzverbundanlagen. Reaching the equilibrium state of the casting process or stationary casting conditions may take several minutes in prior art systems. Within this period, the metal strip may have significant quality defects. The invention makes it possible to reduce these quality deficiencies and possibly completely avoided.
  • the predetermined temperature is higher than 400 Kelvin.
  • the thermal equilibrium of the casting process at the start of casting is achieved particularly quickly. It is also advantageous to set a temperature less than 650 Kelvin.
  • the casting roll surface is not unnecessarily heated, and especially at the start of casting, which is usually associated with the beginning of cooling of the casting rolls, only little excess energy has to be dissipated, which was provided by heating the casting roll surface before pouring.
  • the predetermined temperature is substantially equal to the operating temperature of this area during the stationary casting operation.
  • the operating temperature of the surface depends on the system layout. The respective plant operator, however, this is always known. In this case, the thermal equilibrium of the casting process approaches the energy flow between the metal to be cast and the casting roll surface instantaneously, which can basically be poured from the start of casting a flawless tape.
  • An advantageous development is to specify and set a predetermined temperature distribution for the area to be heated.
  • a spatially resolved temperature distribution over the bale length can be realized, for example, from the beginning to set desired temperature profiles and / or thickness profiles of the cast strip.
  • the heating device is accordingly to be embodied such that the casting roll surface, for example segment-wise in the longitudinal direction of the casting roll, can be heated.
  • the individual segments preferably extend in the circumferential direction of the casting roll and are thus formed as disks.
  • the spatial resolution of the casting roll heating can be adjusted in the longitudinal direction of the casting roll.
  • the heating is performed so as to heat at least that portion of the casting roll surface intended for contact with the metal to be cast.
  • the predetermined temperature or predetermined temperature distribution for this area can be adjusted. Since the entire area intended for contact with the metal to be cast has an influence on the metal strip, a particularly good result for the metal strip at the start of casting can thereby be achieved.
  • the casting of the liquid metal is started during or after reaching the predetermined temperature.
  • a high product quality of the metal strip is already provided at the start of casting.
  • the casting start in the desired manner, in particular time-optimal are related to the preheating process.
  • an actual temperature or actual temperature distribution of the region of the casting roll surface to be heated is preferably detected in order to be able to determine the time of casting start.
  • the time of the start of casting is determined as a function of a temperature of the heated or to be heated region, preferably the actual temperature and / or actual temperature distribution of the region.
  • potting is started as soon as a predetermined threshold value for the actual temperature or actual temperature distribution is exceeded.
  • a model in particular a predictive model can be used to determine the time of casting start. This can be advantageously used in the context of a model-predictive controller for heating the casting roll surface before casting.
  • a corresponding temperature detection device which is preferably operatively connected to the control and / or regulating device.
  • the temperature detection device an actual temperature is detected.
  • the control and / or regulating device the heating process for the area and the time of the casting start are preferably controlled and / or regulated.
  • a closed loop control can be provided, which ensures at least the heating of the casting roll surface to a predetermined temperature or temperature distribution and thus a high-quality casting start.
  • the operating personnel can manually influence, in particular control, the heating process.
  • the heating is effected inductively.
  • Inductive heating can be done with high spatial resolution.
  • the energy input into the casting roll hereby can be precisely controlled, for example, by means of the casting roll surface fed by the induction coil Energy, adjustable eg. About the frequency of the heating generating magnetic field and the electric power of the induction coil.
  • care must be taken that the energy input does not lead to damage to the casting roll surface, eg due to melting, caused by excessively high local energy density.
  • the induction heating device may in particular be designed to be movable and / or pivotable. Thus, it can be arranged relatively close to the casting rolls during preheating of the casting rolls in an operating position and can be moved into a parked position after pouring.
  • the parking position is preferably selected such that it is spaced apart from both the casting bath and from the casting rolls in such a way that damage to the induction heating device due to the casting operation can essentially be ruled out.
  • the heating is effected by means of a resistance heater.
  • a resistance heater This can be used as an alternative or in addition to induction heating.
  • the desired area of the casting roll surface is heated, for example, by heating wires arranged near the surface in the casting roll.
  • the heating is effected by means of a heated medium supplied to the casting rolls, in particular heated water or heated thermal oil.
  • a liquid medium can be used.
  • the casting rolls typically have a cooling water supply to cool the surface of the casting rolls during the casting operation. Therefore, for heating the area of the casting roll surface prior to casting, it is preferable to use the same channel system in the casting roll that is used during the casting operation to cool the casting roll. This saves costs.
  • the medium should ideally have a high heat capacity and a good thermal conductivity.
  • the casting rolls are fed, before the start of casting, to a liquid medium which has a heating effect on the casting roll surface, and after the start of pouring, a liquid medium acting on the casting roll surfaces is supplied.
  • a liquid medium acting on the casting roll surfaces is supplied.
  • the same channel system is used within the casting roll.
  • the switching point for switching from a heating effect to a cooling effect as close to the, if necessary, also disposed within the casting rolls.
  • the switching point is arranged on the casting rolls, that when switching from a heating medium acting on a cooling medium, the cooling medium for less than 5 seconds, preferably less than 1 second, required to enter the channel system at least one of the two casting rolls enter.
  • the switching time of a heating effect on a cooling effect on the casting roll surface can be kept as low as possible, whereby the quality of the process is further improved.
  • the device-related part of the object is achieved by a G manwalzverbundstrom with a designed as Zweirolleng manmaschine casting unit, with a device for heating a surface of the casting rolls, with a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the Casting process, wherein the control and / or regulating device is operatively connected to the heating device, wherein the control and / or regulating device has a machine-readable program code which comprises control commands which the control and / or regulating device for carrying out the method according to one of claims 1 to induce until 12.
  • the G manwalzverbundstrom comprises at least one temperature detecting means for detecting a temperature of a surface of a casting roll, wherein the temperature detecting means is operatively connected to the control and / or regulating device.
  • a temperature detection device By means of such a temperature detection device, a closed control loop for temperature adjustment can be realized.
  • a time of casting start depending on the detected temperature of the casting roll surface can be determined or predicted and the pouring of the liquid metal can be caused by the control and / or regulating device.
  • the device has a closed liquid circuit, wherein the device can be used as a heating device and after the casting start as a cooling device for the casting roll surface before the casting start.
  • the above-mentioned advantages apply, such as easy retrofitting, usability of the same medium, etc.
  • the heaters or cooling devices operating with a liquid medium may advantageously be provided with heat recovery devices, e.g. Heat exchangers, operatively connected, whereby the energy balance of a G mannalzverbundstrom is further improved.
  • heat recovery devices e.g. Heat exchangers
  • the device-related part of the object is also achieved by a control and / or regulating device for a G manwalzverbundstrom, with a machine-readable program code, which includes control commands that the control and / or Control device for carrying out the method according to one of claims 1 to 12 cause.
  • FIG. 1 shows a section of a schematically illustrated, in-service G manwalzverbundstrom 1. This includes a trained as Zweirolleng tellmaschine casting unit.
  • the two-roll casting machine comprises two casting rolls 2, each having a casting roll surface 3.
  • liquid metal bearing 11 for example.
  • a ladle or other container liquid metal F in a region between the casting rolls 2. This is done, for example, by means of a dip tube 12th
  • the casting rolls 2 rotate oppositely such that a metal strip B made of solidified liquid metal F is removed from the casting gap formed by the casting rolls 3.
  • the metal strip B emerging from the twin roll caster is fed via a loop of belt into a rolling mill 13, which has a final rolling, i. a rolling to the desired target thickness of the metal strip B makes.
  • processing of the metal strip B for example, the adjustment of the structural properties by means of a cooling section.
  • the roll stand 13 is preceded by a set or pair of drive rollers 14 in the embodiment, which causes a Switzerlandentkopplung of roll stand 13 and the belt loop of the metal strip B.
  • induction heating devices 4 are arranged on the casting rolls, which are used to heat the casting roll surface before casting.
  • temperature detection means 10 are arranged, by means of which the temperature of the surface of the casting rolls, in particular contactless, can be detected.
  • the temperature detection devices 10 can be used in the stationary casting operation for determining the temperature of the casting roll surface 3, wherein the detected temperature can optionally be used to influence a cooling process for the casting rolls 2.
  • Both the temperature detection devices 10 and the induction heaters 4 are operatively connected to a control and / or regulating device 50.
  • the liquid metal memory 11, and the drives of the casting rolls 2 with the control and / or regulating device 50 operatively connected.
  • the control and / or regulating device 50 has machine-readable program code 41, which comprises control commands which cause the control and / or regulating device to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the control and / or regulating device 50 is preferably also used to control and / or regulate the stationary casting process.
  • the program code 41 is stored in a programmable manner on the control and / or regulating device 50.
  • the program code 41 is stored by means of a data carrier 40, e.g. a CD or a USB stick, transferred to the control and / or regulating device 50.
  • the deposit of the program code 41 can also be done by any other method, e.g. by means of a network.
  • the casting start is initiated by the control and / or regulating device 50 and liquid metal F is opened the rotating casting rolls 2 out.
  • the control and / or regulating device 50 then causes the liquid metal F is introduced by means of the dip tube 12 between the casting rolls 2.
  • FIG. 2 shows a representation of a Zweirolleng manmaschine with an induction heater 4 for preheating the surface 3 of the casting rolls.
  • the induction device 4 is arranged closer to the casting bath than the temperature detection device 10, which is arranged in the circumferential direction against the direction of rotation of the casting roll relative to the induction device.
  • the relative positions of the induction heater 4 and the temperature detector 10 may also be reversed.
  • the position of the temperature detection device 10 relative to the induction heater 4 is to be considered in the control and / or regulating devices 50, in particular if a time for a casting start is to be calculated in advance.
  • induction heater 4 and temperature detectors 10 are reversed since both configurations are possible.
  • the skilled person can choose his preferred embodiment.
  • the temperature of the surface 3 is determined by means of a corresponding model as a function of the energy supplied to the casting roll 2.
  • the contact temperature is determined.
  • the contact temperature during preheating of the casting rolls 2 is understood to mean the temperature of that portion of the casting roll surface 3 which, in steady-state operation, would contact the liquid metal F again.
  • the contact temperature is the temperature of a casting roll surface portion entering the bath of liquid metal F between the casting rolls 2, if present.
  • FIG. 3 shows a side view of a casting roll with the induction heating 4.
  • the induction heating 4 preferably comprises a plurality of induction coils, not shown, wherein these are arranged such that the casting roll surface is heatable in segments in the longitudinal direction or in the direction of the casting roll. Thereby, a desired temperature distribution can be adjusted along the G manrollenballenin.
  • the segments are disc-shaped here. Such a segmentation makes it possible to set a desired, locally-dependent temperature profile in the longitudinal direction of the casting roll 2.
  • FIG. 4 shows a section of a casting roll 2 in the longitudinal direction.
  • the copper jacket 16 forms the lateral surface of the casting roll 2 and surrounds the casting roll main body 15.
  • the copper jacket 16 serves to set the desired heat flow conditions between casting bath or liquid metal F and casting roll surface 3.
  • the copper sheath 16 comprises according to embodiment heating wires 17. These are incorporated in the embodiment shown in the copper sheath 16. The sum of the heating wires 17 forms the resistance heater 5, with which the casting roll surface 3 is heated.
  • the heating wires 17 a good thermal conductivity electrical insulation is provided, so that the current flowing in the heating wire 17 does not flow into the copper, but the heat of the heating wire is efficiently transferred to the casting roll 2, in particular the casting roll surface 3.
  • a usually provided in the copper jacket 16 channel for guiding a cooling medium is for reasons of clarity in FIG. 4 not shown.
  • FIG. 5 shows a rolled-down on a plane copper sheath 16 with a plurality of embedded in the copper sheath heating wires 17. These form in total the resistance heater. 5
  • the heating wires can be introduced, for example, equidistantly into the copper jacket 16, whereby a heating of the casting roll surface 3 over the entire lateral surface of the casting roll 2 is made possible.
  • FIG. 6 shows an example. With water or oil, especially thermal oil, operated heating circuit for heating the casting roll surface 3 to a predetermined temperature.
  • the circuit can be placed under appropriate pressure to prevent a phase transition of the medium from liquid to gaseous even at elevated temperatures.
  • the skilled person can use the relevant phase diagrams for this purpose.
  • This cycle can be used both for cooling the casting rolls 2 in the stationary casting operation, as well as for preheating the casting rolls 2 before starting casting.
  • this cycle can also be used with slight modification for heating the casting roll surfaces 3 before casting.
  • the casting rolls 2 generally have a channel system, which can be flowed through by the supplied medium. Depending on the temperature of the casting rolls and the medium, a cooling effect or a heating effect for the casting roll surface can thereby be realized.
  • the in FIG. 6 Circuit shown comprises a reservoir 24, for example. A cooling water reservoir.
  • the liquid medium is stored.
  • the circuit comprises a pump 21 which conveys the medium from the reservoir 24 to the casting rolls 2.
  • the medium passes through a heating device 20, by means of which the medium to be supplied to the casting rolls is heated.
  • the medium is preferably heated to a temperature higher than the predetermined temperature of the casting roll surface to be achieved. As a result, the predetermined temperature for the casting roll surface is achieved as quickly as possible.
  • the heating of the medium by means of the heater can, for example, thermally or electrically, for example.
  • the temperature of the medium may be regulated by means of the heater 20, i. There are temperature sensors and a control device for temperature adjustment available.
  • the heater 20 for heating the medium is only heated in the heating phase of the casting rolls 2, i. before pouring, used.
  • the casting process is started and substantially simultaneously the heating process of the casting roll surface 3 is suppressed and a cooling process for the casting roll surface 3 is initiated.
  • the heater 20 is put out of operation, so that the medium flowing through the heater 20 is no longer heated. Possibly. can be closed in the circulation valves 23 in the mass flow direction before and after the heater 20 so that the heater is no longer traversed by the now provided for the cooling of the casting rolls 2 medium.
  • the medium flows from the reservoir 24 now in a cool state in the casting rolls 2, and cools the casting roll surface 3 in the stationary casting operation.
  • the medium flowing through the casting rolls 2 heats up.
  • the heated medium is, for example, fed back to the reservoir 24, which is regulated to a constant temperature.
  • a heat removal device 25 can also be provided, which actively extracts energy, in particular thermal energy, from the heated medium, for example during the stay in the reservoir 24. If necessary, this extracted energy can be reused.
  • the cycle out FIG. 6 is preferably controlled and / or regulated by means of a control and / or regulating device 50 so that the change from the preheating of the casting rolls 2 prior to the start of casting to a cooling of the casting rolls 2 takes place automatically after the start of casting.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment in which a heating circuit is arranged parallel to a cooling circuit.
  • valves 23 of the heating circuit is decoupled operable by the cooling circuit and vice versa.
  • a reservoir for a cooling medium 20 is provided.
  • a heat removal device 25 is provided so that the energy absorbed by the cooling medium during the casting process can be dissipated again. As a result, a desired temperature of the cooling medium is maintained.
  • the cooling circuit comprises a pump 21 for conveying the coolant in the cooling circuit, analogous to FIG. 6 ,
  • FIG. 7 This is essentially different from FIG. 6 in that the heating device 20 or the reservoir 24 for the heating medium is arranged fluidically parallel to the cooling circuit.
  • the energy expenditure for heating the casting roll surface 3 is reduced, since the medium, in contrast to FIG. 6 not on the one hand actively cooled and on the other hand actively heated. Rather, the medium is only actively heated in the heating circuit and only actively cooled in the cooling circuit.
  • the heating circuit comprises a separate pump 21 and a heater 20 for the heating medium.
  • the heating circuit can be operated independently of the cooling circuit.
  • the cooling circuit comprises its own pump 21 and a heat removal device 25 for cooling the medium in the cooling circuit.
  • the heated medium flows through the casting rolls 2 and heats the surface 3 to the predetermined temperature.
  • the casting process Upon or after reaching the predetermined temperature value of the casting roll surface 3, the casting process is started.
  • control and / or regulating means 50 drive the respective valves 23, i. opened or closed to decouple the heating circuit of the casting rolls 2 and to couple the cooling circuit to the casting rolls 2.
  • a stationary cooling of the casting rolls can be done with the cooling circuit.
  • the heating circuit is out of operation.
  • the energy absorbed by the cooling medium during the cooling process can be dissipated by a heat removal device 25 and possibly reused.
  • Particularly suitable for the recovery of useful energy in the embodiments of the invention is the use of saturated steam temperature water both as a heating medium and as a cooling medium.
  • FIG. 8 One embodiment for using saturated steam temperature water is in FIG. 8 shown.
  • the casting rolls 2 can be supplied with water heated to saturated steam temperature before the start of casting.
  • the saturated steam temperature is set, for example, at an existing pressure of more than 50 bar. As a result, saturated steam temperatures above 470 K can be achieved for the water.
  • the medium emerging from the casting rolls 2 is heated again in order to compensate for the heat given off to the casting rolls and, if necessary, to adjust the saturated steam temperature again.
  • the steam drum 30 is not required for the preheating, since energy would be removed from the circulation here, which is still needed for heating the casting rolls 2 when the preheating process has not yet been completed. Therefore, the steam drum 30 is either flowed through only by the medium, without steam Stuck out of the medium, or completely bypassed fluidically.
  • a pump 21 and a heating device 20 is used, by means of which the saturated steam temperature of the medium can be set at a desired pressure.
  • valves 23 When or after reaching the predetermined casting roll temperature, the valves 23 are closed for the heating circuit and opened the valves for the cooling circuit.
  • a device 25 is provided after leakage of the medium from the casting rolls 2, with which the cooling circuit energy, especially thermal, can be withdrawn.
  • the leaked from the casting rolls 2 medium first passes into a relaxation device 27, in which the pressure is lowered. Due to the increased temperature of the medium by the votes of the casting rolls 2 energy and the reduced pressure, there is an increased transition of the medium in the gas phase.
  • the gas is withdrawn from the cooling circuit and possibly reused.
  • this separated gas phase of the cooling medium of a corresponding turbine such as a steam turbine, supplied, which converts the energy content of the gas into useful energy.
  • the expansion device 27 and the steam drum 30 may be formed as one and the same device, or as separate devices.
  • the loss of heating medium in this embodiment associated with the removal of heat is compensated by a fresh water supply 26, which preferably feeds exactly that amount of fresh water into the cooling circuit, which is lost to the circulation through the phase transition and vapor deposition in the steam drum 30.
  • the fresh water Before the fresh water is supplied to the casting rolls 2, this is heated with a heating device, preferably to saturated steam temperature. Possibly. Can the fresh water and the still in the cooling circuit water are also brought simultaneously with a heater 20 to saturated steam temperature.
  • the heated fresh water is compacted together with the not discharged through the steam drum from the circulation cooling medium and set again under increased pressure. This is done by means of a so-called compressor 28.
  • the same medium is used with a similar or the same parameter set for heating and cooling of the casting rolls 2.
  • the medium is used within the cycle at saturated steam temperature. This makes it particularly easy to realize an energy recovery.
  • FIG. 9 shows a schematic flow diagram for an embodiment of the method according to the invention.
  • the system is not in the casting operation.
  • a casting of metal is planned.
  • a method step 100 the heating of the casting roll surface is started.
  • all the above heaters be provided individually and / or in combination and also other heaters known to those skilled in the art.
  • a method step 101 the temperature of the casting roll surface is detected. This is preferably done with a non-contact temperature sensing device. The signals corresponding to the detected temperature are supplied to a control and / or regulating device.
  • a method step 102 it is checked whether the predetermined temperature which is to be reached by the casting roll surface has already been reached. This is usually done by means of the control and / or regulating device.
  • control signals for the heating device are determined if necessary, so that the predetermined temperature is reached. In a technically simple case, no control signals are determined, but it is only the heating mode maintained at constant parameters.
  • control signals are usually determined by means of the control and / or regulating device. Depending on the type of heater used, these are adjusted. If an induction heating device is used, then, for example, the induction current and / or the induction frequency are used as manipulated variables and influenced by the control and / or regulating device. When using heating media, such as water or thermal oil, for example, control signals for the heaters of the medium are determined. This takes place in a method step 103.
  • heating media such as water or thermal oil
  • a time is predicted from which the casting process can probably be started, ie liquid metal can be passed between the casting rolls. This is done in a method step 104.
  • This determined time is displayed to the operator, so that they are informed about the preheating of the casting rolls.
  • the display of this prediction result occurs in a method step 105.
  • a heating device for heating the casting rolls is defective.
  • a faulty preheating process can, for example, lead to a strongly fluctuating temperature profile over the length of the casting bales or to no heating at all of the casting rolls. Such a situation would be detected by the temperature detection device and can be detected by the control and / or regulating device. The operating personnel are informed accordingly.
  • the advantage here is that a faulty preheating process is detected at all, since no metal strip is cast during preheating, and therefore the faulty process is not reflected at this time on the product produced. Only when casting it would be apparent that the process is unstable due to the faulty preheating until after some time the equilibrium conditions of the casting process have stopped. However, until then faulty metal strip or poor quality metal strip is produced.
  • a method step 106 the casting process is initiated with or after reaching the predetermined temperature, i. Add liquid metal to the heated and rotating casting rolls.
  • the existing temperature detection device which had already been used in the preheating of the casting rolls, is now used to control the casting roll temperature in the context of the cooling process of the casting rolls. These detect the temperature in a method step 107.
  • the signals corresponding to the recorded casting roll temperatures are fed to the control and / or regulating device.
  • control signals for the cooling device e.g. a cooling circuit or other type of cooling device for the casting roll surface can determine. If the detected actual temperature of the casting roll surface deviates from the desired temperature in the stationary casting operation, then the control and / or regulating device can initiate a corresponding setting intervention for the cooling. This is done in a method step 108. This is done until no more control interventions for the cooling process are required, or the casting process is completed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießwalzverbundanlage, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage (1), wobei das Flüssigmetall (F) mittels zweier sich entgegengesetzt drehender Gießrollen (2) zu einem Metallband (B), vorzugsweise mit einer Dicke kleiner 3 Millimeter, vergossen wird, wobei die Gießrollen (2) jeweils eine Oberfläche (3) aufweisen, die während des Vergießens wenigstens teilweise das zu vergießende Metall kontaktiert. Indem vor dem Gießbeginn wenigstens ein Teilbereich der für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehenen Gießrollenoberfläche (3) auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wird, kann ein Verfahren und Vorrichtungen bereitgestellt werden, mit welchen die Produktqualität des gegossenen Bandes insbesondere zum Gießbeginn erhöht wird und die stationären Gießbedingungen schneller erreicht werden.

Description

  • Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage, Gießwalzverbundanlage und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage, wobei das Flüssigmetall mittels zweier sich entgegengesetzt drehender Gießrollen zu einem Metallband, vorzugsweise mit einer Dicke kleiner 3 Millimeter, vergossen wird, wobei die Gießrollen jeweils eine Oberfläche aufweisen, die während des Vergießens wenigstens teilweise das zu vergießende Metall kontaktiert. Ferner betrifft die Erfindung eine Gießwalzverbundanlage mit einem als Zweirollengießmaschine ausgebildetem Gießaggregat, mit einer Heizeinrichtung zum Beheizen einer Oberfläche der Gießrollen, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Gießprozesses. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage.
  • Zweirollengießverfahren werden zum endabmessungsnahen Gießen von Metallband verwendet. Diese werden deshalb als endabmessungsnahe Gießverfahren bezeichnet, da diese in der Regel Metallbänder von weniger als 3mm direkt aus dem Gießaggregat abführen können. Derartige Dicken liegen bereits relativ nah an den gewünschten Endabmessungen des Metallbands.
  • Dies hat erhebliche Vorteile für die Energiebilanz einer solchen Anlage und die Dimensionierung der dem Gießaggregat nachfolgenden Aggregate, z.B. eine Walzstraße.
  • Bei Stranggießanlagen liegen die Dicken des Walzguts im Zentimeterbereich, wodurch erstens in der Regel häufig eine Vorstraße zum Vorwalzen des Metallbands erforderlich ist und zweitens eine mehrgerüstige, häufig vier- oder fünfgerüstige, Walzstraße zum Endwalzen des Metallbands.
  • Zudem sind bei Gießwalz-Verfahren mit Stranggießanlagen in der Regel noch Zwischenheizschritte erforderlich sind, welche beim Zweirollengießen entfallen können.
  • Bei Zweirollengießverfahren wird aus einer Gießpfanne über einen Verteiler Flüssigmetall zwischen die Gießrollen, auch Gießwalzen genannt, eingebracht. Dies erfolgt in der Regel mittels eines Tauchrohrs. Es bildet sich zwischen die Gießrollen ein sogenanntes Gießbad aus Flüssigmetall, auch als Sumpf bezeichnet.
  • Das Flüssigmetall wird dem Gießbad in der Regel mit einer Mehrzahl an Zuführkanälen zugeführt. Insbesondere verteilen sich diese Zuführkanäle über die Länge der Gießrollen, welche auch Ballenbreite genannt wird.
  • Die Gießrollen rotieren beim Vergießen des Metalls derart in entgegengesetzter Richtung, dass ein verfestigtes Metallband aus dem von den zwei Gießrollen gebildeten Gießspalt austritt. Das zwischen den Gießrollen angeordnete Flüssigmetall verfestigt sich bei Kontakt mit der Gießrollenoberfläche. Es wächst eine Bandschale auf der Gießrollenoberfläche auf.
  • Im Gießspalt, d.h. am Ort des kleinsten Abstands längs der Gießrollen, werden die zwei auf den jeweiligen Gießrollen aufgewachsenen Strangschalen zusammengeführt, wodurch ein verfestigtes Metallband entsteht.
  • Eine Anlage dieser Art ist bspw. gezeigt in der Offenlegungsschrift KR2006074643-A . Hier wird auch eine Temperatursteuerung für das Gießbad und die Gießrollenoberfläche offenbart.
  • Um Flüssigmetall auf diese Weise vergießen zu können, ist es erforderlich, dass sich das kontinuierlich in das Gießbad eingeleitete Flüssigmetall über die Länge der Gießrollen verteilt.
  • Bei Gießbeginn, d.h. bei erstmaliger Verteilung des Flüssigmetalls über die Gießrollen pro Gießprozess, liegt in der Regel ein instabiler Gießprozesszustand vor. Dieser bedingt eine verschlechterte Produktqualität des Metallbands. Insbesondere entspricht bspw. das gegossene Dicken- oder Temperaturprofil des Metallbands nicht einem gewünschten Soll-Profil. Ferner kann es aufgrund der undefinierten und ungleichmäßigen Gießbedingungen zu unerwünschten Gas bzw. Lufteinschlüssen im Metallband kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer die Produktqualität des gegossenen Bandes insbesondere zum Gießbeginn erhöht wird und die stationären Gießbedingungen schneller erreicht werden.
  • Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass vor dem Gießbeginn wenigstens ein Teilbereich der für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehenen Gießrollenoberfläche auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wird.
  • Der Teilbereich kann ein Teil der Mantelfläche der Gießrolle sein, der kleiner ist, als die für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehene Gießrollenoberfläche. Es kann jedoch auch die gesamte für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehene Gießrollenoberfläche als zu erhitzender Bereich vorgesehen werden. Ebenfalls ist denkbar, dass der erhitzte Bereich größer ist, als die für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehene Gießrollenoberfläche. Letzteres kann bspw. aus technischen Gründen sinnvoll sein, da dies vergleichsweise einfach umsetzbar ist.
  • Durch Erhitzen eines solchen Bereichs der Gießrollenoberfläche wird die Zeit bis zum Erreichen der stationären Gießbedingungen verringert, da die Temperaturdifferenz zwischen Temperatur des Bereichs der Gießrollenoberfläche im stationären Gießbetrieb und Temperatur dieses Bereichs bei Gießbeginn verringert wird. Insbesondere werden die Temperaturverläufe des Gießbades bereits beim Gießbeginn vergleichmäßigt, was zu einem stabileren Gießprozess verhilft.
  • Somit werden die stationären Gießbedingungen zu einem früheren Zeitpunkt erreicht, als bei einem bisherigen Betrieb von gattungsgemäßen Gießwalzverbundanlagen. Das Erreichen des Gleichgewichtszustands des Gießprozesses bzw. der stationären Gießbedingungen kann bei Anlagen gemäß dem Stand der Technik einige Minuten dauern. Innerhalb dieses Zeitraums kann das Metallband erhebliche Qualitätsmängel aufweisen. Die Erfindung erlaubt es, diese Qualitätsmängel zu reduzieren und ggf. ganz zu vermeiden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vorgegebene Temperatur höher als 400 Kelvin. Durch eine Erhitzung des erhitzten Bereichs der Gießrollenoberfläche vor Gießbeginn auf eine Temperatur von mehr 400, vorzugsweise ein Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 450 Kelvin und 500 Kelvin, wird das thermische Gleichgewicht des Gießprozesses bei Gießbeginn besonders schnell erreicht. Vorteilhaft ist auch, eine Temperatur kleiner als 650 Kelvin einzustellen. Dadurch wird die Gießrollenoberfläche nicht unnötig erhitzt, und insbesondere bei Gießbeginn, welcher in der Regel mit dem Beginn einer Kühlung der Gießrollen verbunden ist, muss nur wenig überschüssige Energie abgeführt werden, welche durch Erhitzen der Gießrollenoberfläche vor Gießbeginn bereitgestellt wurde.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die vorgegebene Temperatur im Wesentlich gleich der Betriebstemperatur dieses Bereichs während des stationären Gießbetriebs ist. Die Betriebstemperatur der Oberfläche hängt vom Anlagenlayout ab. Dem jeweiligen Anlagenbetreiber ist diese jedoch stets bekannt. In diesem Fall stellt sich das thermische Gleichgewicht des Gießprozesses im Hinblick auf den Energiefluss zwischen zu vergießendem Metall und Gießrollenoberfläche nahezu instantan ein, wodurch im Grunde ab Gießbeginn ein fehlerfreies Band gegossen werden kann.
  • Eine vorteilhafte Fortbildung ist es, eine vorgegebene Temperaturverteilung für den zu erhitzenden Bereich vorzugeben und einzustellen. Hierdurch kann bspw. eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung über die Ballenlänge realisiert werden, bspw. von Beginn an gewünschte Temperaturprofile und/oder Dickenprofile des gegossenen Bandes einzustellen. In diesem Fall ist die Heizeinrichtung dementsprechend auszubilden, dass die Gießrollenoberfläche, bspw. segmentweise in Längsrichtung der Gießrolle, beheizbar ist. Die einzelne Segmente erstrecken sich vorzugsweise in Umfangsrichtung der Gießrolle und sind somit als Scheiben ausgebildet. Durch Änderung der Scheibenbreite kann die Ortsauflösung der Gießrollenerhitzung in Längsrichtung der Gießrolle eingestellt werden.
  • Vorzugsweise wird die Erhitzung derart durchgeführt, dass wenigstens derjenige Bereich der Gießrollenoberfläche erhitzt wird, der für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehen ist. Durch die Erhitzung des gesamten Bereichs, welcher während des Vergießens in Kontakt mit dem zu vergießenden Metall tritt, kann die vorgegebene Temperatur bzw. vorgegebene Temperaturverteilung für diesen Bereich eingestellt werden. Da der gesamte für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehene Bereich Einfluss auf das Metallband nimmt, kann hierdurch ein qualitativ besonders gutes Ergebnis für das Metallband bei Gießbeginn erzielt werden.
  • Vorteilhaft ist es ebenfalls, dass bei oder nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur das Vergießen des Flüssigmetalls begonnen wird. Hierdurch kann einerseits eine hohe Produktqualität des Metallbands bereits zu Gießbeginn bereitgestellt. Andererseits kann, insbesondere bei Start des Vergießens bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur bzw. Temperaturverteilung, der Gießbeginn in gewünschter Weise, insbesondere zeitoptimal, zum Vorheizprozess in Beziehung gesetzt werden.
  • Vorzugsweise wird hierzu eine Ist-Temperatur bzw. Ist-Temperaturverteilung des zu erhitzenden Bereichs der Gießrollenoberfläche erfasst, um den Zeitpunkt des Gießbeginns bestimmen zu können.
  • Vorteilhafterweise wird der Zeitpunkt des Gießbeginns in Abhängigkeit von einer Temperatur des erhitzten bzw. zu erhitzenden Bereichs, vorzugsweise der Ist-Temperatur und/oder Ist-Temperaturverteilung des Bereichs, bestimmt. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass mit dem Vergießen begonnen wird, sobald ein vorgegebener Schwellwert für die Ist-Temperatur bzw. Ist-Temperatur-verteilung überschritten wird. Hierzu kann ein Modell, insbesondere ein prädiktives Modell verwendet werden, um den Zeitpunkt des Gießbeginns zu ermitteln. Dieses kann vorteilhaft im Rahmen eines modellprädiktiven Reglers für das Erhitzen der Gießrollenoberfläche vor Gießbeginn eingesetzt werden.
  • Vorteilhaft ist es auch, eine entsprechende Temperaturerfassungseinrichtung vorzusehen, welche vorzugsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden ist. Mittels der Temperaturerfassungseinrichtung wird eine Ist-Temperatur erfasst. Mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wird vorzugsweise der Heizprozess für den Bereichs sowie der Zeitpunkt des Gießbeginns gesteuert und/oder geregelt. Durch ein derartiges Vorgehen kann ein geschlossener Regelkreislauf bereitgestellt werden, der zumindest das Erhitzen der Gießrollenoberfläche auf eine vorgegebene Temperatur bzw. Temperaturverteilung und damit einen qualitativ hochwertigen Gießbeginn sicherstellt. Alternativ kann mittels der erfassten Temperatur das Bedienpersonal den Heizprozess manuell beeinflussen, insbesondere steuern.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Erhitzung induktiv bewirkt. Ein induktives Erhitzen kann mit hoher Ortsauflösung erfolgen. Insbesondere kann der Energieeintrag in die Gießrolle hiermit genau gesteuert werden, z.B. durch die der Gießrollenoberfläche mittel der Induktionsspule zugeführte Energie, einstellbar bspw. Über die Frequenz des die Erhitzung erzeugenden Magnetfeldes und die elektrische Leistung der Induktionsspule. Insbesondere ist darauf zu achten, dass der Energieeintrag nicht zu einer Beschädigung der Gießrollenoberfläche führt, z.B. durch Aufschmelzen, verursacht durch zu hohe lokale Energiedichte.
  • Die Induktionsheizeinrichtung kann insbesondere verfahrbar und/oder schwenkbar ausgebildet sein. So ist diese während des Vorheizens der Gießrollen in einer Betriebsposition relativ nah an den Gießrollen anordenbar und nach Gießbeginn in eine Parkposition bewegbar. Die Parkposition ist vorzugsweise derart gewählt, dass diese sowohl vom Gießbad als auch von den Gießrollen derart beabstandet ist, dass Beschädigungen der Induktionsheizeinrichtung aufgrund des Gießbetriebs im Wesentlichen ausgeschlossen werden können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erhitzung mittels einer Widerstandsheizeinrichtung bewirkt. Diese kann alternativ oder zusätzlich zur Induktionsheizung eingesetzt werden. In diesem Fall wird bspw. durch in der Gießrolle oberflächennah angeordnete Heizdrähte der gewünschte Bereich der Gießrollenoberfläche erhitzt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erhitzung mittels eines den Gießrollen zugeführten erhitzten Mediums, insbesondere erhitztes Wasser oder erhitztes Thermoöl, bewirkt. Vorteilhaft kann ein flüssiges Medium verwendet werden. Dies ist dahingehend besonders vorteilhaft, da die Gießrollen in der Regel eine Kühlwasserversorgung haben, um die Oberfläche der Gießrollen während des Gießbetriebs zu kühlen. Für das Erhitzen des Bereichs der Gießrollenoberfläche vor Gießbeginn kann daher vorzugsweise dasselbe Kanalsystem in der Gießrolle verwendet werden, das während des Gießbetriebs für die Kühlung der Gießrolle verwendet wird. Hierdurch werden Kosten gespart. Das Medium sollte idealerweise eine hohe Wärmekapazität und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, nach Gießbeginn das gleiche flüssige Medium zur Kühlung der Gießrollenoberfläche zu verwenden, welches zuvor zum Erhitzen verwendet wurde. Hierdurch werden Emulsionen und Flüssigkeitsmischungen vermieden, die ggf. im Hinblick auf entstehende Turbulenzen und Wärmeübertragungsverhalten nicht gut kontrollierbar sind.
  • Vorteilhafterweise wird den Gießrollen vor Gießbeginn ein auf die Gießrollenoberfläche erhitzend wirkendes flüssiges Medium zugeführt und nach Gießbeginn ein auf die Gießrollenoberflächen kühlend wirkendes flüssiges Medium zugeführt. Vorzugsweise kann zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium umgeschaltet werden, wobei die Umschaltung bei Gießbeginn oder kurz nach Gießbeginn erfolgt.
  • Zum Kühlen und Erhitzen wird vorzugsweise dasselbe Kanalsystem innerhalb der Gießrolle genutzt. Vorzugsweise ist die Schaltstelle zum Umschalten von einer Heizwirkung auf eine Kühlwirkung möglichst nahe an den, ggf. auch innerhalb der, Gießrollen angeordnet. Vorzugsweise ist die Schaltstelle derart an den Gießrollen angeordnet, dass bei einer Umschaltung von einem erhitzend wirkenden Medium auf ein kühlend wirkendes Medium das kühlend wirkende Medium weniger als 5 Sekunden, vorzugsweise weniger als 1 Sekunde, benötigt, um in das Kanalsystem wenigstens einer der beiden Gießrollen einzutreten. Dadurch kann die Umschaltzeit von einer Heizwirkung auf eine Kühlwirkung auf die Gießrollenüberfläche möglichst gering gehalten werden, wodurch die Qualität des Prozesses weiter verbessert wird. Durch ein derartiges Vorgehen wird der technische Aufwand für eine Heizeinrichtung vergleichsweise gering gehalten und die erfindungsgemäße Lösung kann einfach für bestehende Gießwalzverbundanlagen nachgerüstet werden.
  • Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Gießwalzverbundanlage mit einem als Zweirollengießmaschine ausgebildeten Gießaggregat, mit einer Einrichtung zum Beheizen einer Oberfläche der Gießrollen, mit einer Steuer-und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Gießprozesses, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit der Heizeinrichtung wirkverbunden ist, wobei die Steuer-und/oder Regeleinrichtung einen maschinenlesbaren Programmcode aufweist, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen.
  • Vorzugsweise umfasst die Gießwalzverbundanlage wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Temperatur einer Oberfläche einer Gießrolle, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden ist. Durch eine derartige Temperaturerfassungseinrichtung kann eine geschlossene Regelschleife zur Temperatureinstellung realisiert werden. Insbesondere kann in diesem Fall ein Zeitpunkt des Gießbeginns in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Gießrollenoberfläche bestimmt bzw. vorausgesagt und das Vergießen des Flüssigmetalls durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung veranlasst werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf aufweist, wobei die Einrichtung vor dem Gießbeginn als Heizeinrichtung und nach dem Gießbeginn als Kühleinrichtung für die Gießrollenoberfläche einsetzbar ist. Es gelten hierzu die oben erwähnten Vorteile, wie etwa leichte Nachrüstbarkeit, Verwendbarkeit des gleichen Mediums, usw..
  • Insbesondere die mit einem flüssigen Medium arbeitenden Heizeinrichtungen bzw. Kühleinrichtungen können vorteilhaft mit Wärmerückgewinnungseinrichtungen, z.B. Wärmetauschern, wirkverbunden werden, wodurch die Energiebilanz einer Gießwalzverbundanlage weiter verbessert wird.
  • Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird auch gelöst durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage, mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, welche anhand schematischer Zeichnungen genauer erläutert werden. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Ansicht einer Gießwalzverbundanlage in Betrieb,
    FIG 2
    eine Vorderansicht des Gießaggregats mit Induktionsheizung,
    FIG 3
    eine Seitenansicht des Gießaggreggats mit Induktionsheizung,
    FIG 4
    eine Schnittansicht der Gießrolle mit Widerstandsheizung,
    FIG 5
    eine Darstellung eines auf einer Ebene abgerollten Kupfermantels einer Gießrolle mit eingelagerten Heizdrähten,
    FIG 6
    einen kombinierte Heiz- und Kühlkreislauf für Heißwasser oder Thermoöl,
    FIG 7
    einen kaskadierten Heiz- und Kühlkreislauf zum Heizen bzw. Kühlen der Gießrollenoberfläche,
    FIG 8
    einen kombinierten Heiz- und Kühlkreislauf für eine sattdampfbetriebene Erhitzung der Gießrollenoberfläche,
    FIG 9
    ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • FIG 1 zeigt einen Ausschnitt einer schematisch dargestellten, im Betrieb befindliche Gießwalzverbundanlage 1. Diese umfasst ein als Zweirollengießmaschine ausgebildetes Gießaggregat. Die Zweirollengießmaschine umfasst zwei Gießrollen 2, die jeweils eine Gießrollenoberfläche 3 aufweisen.
  • Von einem relativ zu den Gießrollen 2 erhöhten Niveau wird aus einem Flüssigmetalllager 11, bspw. einer Gießpfanne oder einem anderen Behältnis, Flüssigmetall F in einen Bereich zwischen die Gießrollen 2 gegeben. Dies erfolgt bspw. mittels eines Tauchrohres 12.
  • Die Gießrollen 2 drehen sich dabei entgegengesetzt derart, dass ein Metallband B aus erstarrtem Flüssigmetall F aus dem von den Gießrollen 3 gebildeten Gießspalt abgeführt wird.
  • Das aus der Zweirollengießmaschine austretende Metallband B wird über eine Bandschlaufe in ein Walzgerüst 13 eingeführt, welches eine Endwalzung, d.h. eine Walzung auf die gewünschte Zieldicke, des Metallbands B vornimmt.
  • In der Regel erfolgt anschließend eine weitere in FIG 1 nicht dargestellte Bearbeitung des Metallbands B, beispielsweise die Einstellung der Gefügeeigenschaften mittels einer Kühlstrecke.
  • Dem Walzgerüst 13 ist im Ausführungsbeispiel ein Satz bzw. Paar von Treiberrollen 14 vorgeordnet, welcher eine Zugentkopplung von Walzgerüst 13 und der Bandschlaufe des Metallbands B bewirkt.
  • In der dargestellten Ausführung des Gießaggregats sind an den Gießrollen Induktionsheizeinrichtungen 4 angeordnet, welche vor Gießbeginn zum Beheizen der Gießrollenoberfläche verwendet werden.
  • Ferner sind nahe der Oberfläche der Gießrollen Temperaturerfassungseinrichtungen 10 angeordnet, mittels derer die Temperatur der Oberfläche der Gießrollen, insbesondere kontaktlos, erfasst werden kann.
  • Die Temperaturerfassungseinrichtungen 10 können im stationären Gießbetrieb zur Bestimmung der Temperatur der Gießrollenoberfläche 3 eingesetzt werden, wobei die erfasste Temperatur ggf. herangezogen werden kann, um Einfluss auf einen Kühlprozess für die Gießrollen 2 zu nehmen.
  • Sowohl die Temperaturerfassungseinrichtungen 10, als auch die Induktionsheizeinrichtungen 4 sind mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 wirkverbunden. Ebenso sind der Flüssigmetallspeicher 11, sowie die Antriebe der Gießrollen 2 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 wirkverbunden.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 weist maschinenlesbaren Programmcode 41 auf, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung einer Ausführungsführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 wird vorzugweise ebenfalls verwendet, um den stationären Gießprozess zu steuern und/oder zu regeln.
  • Vorzugsweise wird der Programmcode 41 speicherprogrammiert auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 hinterlegt. Bspw. wird der Programmcode 41 mittels eines Datenträgers 40, z.B. einer CD oder einem USB-Sticks, auf die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 übertragen. Die Hinterlegung des Programmcodes 41 kann jedoch auch durch beliebige andere Verfahren erfolgen, z.B. mittels eines Netzwerks.
  • Mittels einer derart hergerichteten Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 ist es nun möglich, den Gießbeginn in Abhängigkeit von der Temperatur der Gießrollenoberfläche 3 zu regeln bzw. zu steuern.
  • Sobald die Oberflächentemperatur der Gießrollenoberfläche 3, insbesondere der Anteil, welcher zum Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehen ist, eine vorgegebene Temperatur, insbesondere die stationäre Betriebstemperatur, aufweist, wird durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 der Gießbeginn veranlasst und Flüssigmetall F auf die rotierenden Gießrollen 2 geführt.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 veranlasst dann, dass das Flüssigmetall F mittels des Tauchrohrs 12 zwischen die Gießrollen 2 eingebracht wird.
  • FIG 2 zeigt eine Darstellung einer Zweirollengießmaschine mit einer Induktionsheizeinrichtung 4 zum Vorheizen der Oberfläche 3 der Gießrollen 2.
  • Gemäß FIG 2 ist die Induktionseinrichtung 4 näher am Gießbad angeordnet als die Temperaturerfassungseinrichtung 10, welche in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung der Gießrolle relativ zur Induktionseinrichtung angeordnet ist. Die relativen Positionen der Induktionsheizeinrichtung 4 und der Temperaturerfassungseinrichtung 10 können auch vertauscht sein.
  • Die Position der Temperaturerfassungseinrichtung 10 relativ zur Induktionsheizung 4 ist in der Steuer- und/oder Regeleinrichtungen 50 zu berücksichtigen, insbesondere wenn ein Zeitpunkt für einen Gießbeginn vorausberechnet werden soll.
  • In FIG 2 und FIG 1 sind die Positionen von Induktionsheizeinrichtung 4 und Temperaturerfassungseinrichtungen 10 vertauscht, da beide Konfigurationen möglich sind. Der Fachmann kann sich seine bevorzugte Ausführung wählen.
  • Vorzugsweise wird die Temperatur der Oberfläche 3 mittels eines entsprechenden Modells in Abhängigkeit der der Gießrolle 2 zugeführten Energie bestimmt. Vorzugsweise wird die Kontakttemperatur bestimmt. Durch die Verwendung eines Modells zur Bestimmung einer Kontakttemperatur der Gießrollenoberfläche 3, insbesondere in Richtung der Längsachse der Gießrolle 2, kann eine qualitativ hochwertige Vorheizung der Gießrollen 2 sichergestellt werden.
  • Als Kontakttemperatur beim Vorwärmen der Gießrollen 2 wird die Temperatur desjenigen Abschnitts der Gießrollenoberfläche 3 verstanden, welcher im stationären Betrieb das Flüssigmetall F neu kontaktieren würde. Mit anderen Worten ist also die Kontakttemperatur die Temperatur eines Gießrollenoberflächenabschnitts bei Eintritt in das Bad aus Flüssigmetall F zwischen den Gießrollen 2, wenn dieses vorliegen würde.
  • FIG 3 zeigt eine Seitenansicht einer Gießrolle mit der Induktionsheizvorrichtung 4. Die Induktionsheizvorrichtung 4 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Induktionsspulen, wobei diese derart angeordnet sind, dass die Gießrollenoberfläche segmentweise in Längsrichtung bzw. in Richtung der Gießrollenballenlänge beheizbar ist. Dadurch kann eine gewünschte Temperaturverteilung längs der Gießrollenballenlänge eingestellt werden. Die Segmente sind hier scheibenförmig ausgebildet. Eine derartige Segmentierung erlaubt es, einen gewünschten orstabhängigen Temperaturverlauf in Längsrichtung der Gießrolle 2 einzustellen.
  • FIG 4 zeigt einen Schnitt einer Gießrolle 2 in Längsrichtung. Dabei ist ein Gießrollengrundkörper 15 ersichtlich sowie ein Kupfermantel 16. Der Kupfermantel 16 bildet die Mantelfläche der Gießrolle 2 und umgibt den Gießrollengrundkörper 15. Der Kupfermantel 16 dient zur Einstellung der gewünschten Wärmeflussbedingungen zwischen Gießbad bzw. Flüssigmetall F und Gießrollenoberfläche 3.
  • Der Kupfermantel 16 umfasst gemäß Ausführungsbeispiel Heizdrähte 17. Diese sind im gezeigten Ausführungsbeispiel in den Kupfermantel 16 eingelagert. Die Summe der Heizdrähte 17 bildet die Widerstandsheizeinrichtung 5, mit der die Gießrollenoberfläche 3 beheizt wird.
  • Für die Heizdrähte 17 ist eine gut wärmeleitfähige elektrische Isolation vorzusehen, so dass der im Heizdraht 17 fließende Strom nicht in das Kupfer abfließt, jedoch die Wärme des Heizdrahts effizient auf die Gießrolle 2, insbesondere die Gießrollenoberfläche 3, übertragen wird.
  • Ein üblicherweise im Kupfermantel 16 vorgesehener Kanal zur Führung eines Kühlmediums ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in FIG 4 nicht dargestellt.
  • FIG 5 zeigt einen auf einer Ebene abgerollten Kupfermantel 16 mit einer Vielzahl an in den Kupfermantel eingebetteten Heizdrähten 17. Diese bilden in Summe die Widerstandsheizung 5.
  • Die Heizdrähte können bspw. äquidistant in den Kupfermantel 16 eingebracht sein, wodurch eine Heizung der Gießrollenoberfläche 3 über die gesamte Mantelfläche der Gießrolle 2 ermöglicht wird.
  • FIG 6 zeigt einen bspw. mit Wasser oder Öl, insbesondere Thermoöl, betrieben Heizkreislauf zum Erhitzen der Gießrollenoberfläche 3 auf eine vorgegebene Temperatur.
  • Um entsprechend hohe Temperaturen des Betriebsmediums zu erreichen, kann der Kreislauf unter entsprechenden Druck gesetzt werden, um einen Phasenübergang des Mediums von flüssig zu gasförmig auch bei erhöhten Temperaturen zu vermeiden. Der Fachmann kann hierzu die einschlägigen Phasendiagramme heranziehen.
  • Dieser Kreislauf kann sowohl zum Kühlen der Gießrollen 2 im stationären Gießbetrieb verwendet werden, als auch zum Vorwärmen der Gießrollen 2 vor Gießbeginn.
  • Da häufig eine Wasserkühlung für die Gießrollen 2 zu deren Kühlung im stationären Gießbetrieb vorhanden ist, kann dieser Kreislauf mit leichter Modifikation auch für das Erhitzen der Gießrollenoberflächen 3 vor Gießbeginn verwendet werden. Es ist lediglich noch eine Heizeinrichtung 20 in Flussrichtung des Mediums vor den Gießrollen im Kreislauf vorzusehen. Hierdurch lässt sich diese Ausführungsform einfach für bestehende Zweirollen-Gießanlagen nachrüsten.
  • Die Gießrollen 2 weisen in der Regel ein Kanalsystem auf, welches vom zugeführten Medium durchströmt werden kann. Abhängig von der Temperatur der Gießrollen und des Mediums kann hierdurch eine Kühlwirkung oder eine Heizwirkung für die Gießrollenoberfläche realisiert werden.
  • Der in FIG 6 gezeigte Kreislauf umfasst ein Reservoir 24, bspw. eine Kühlwasserreservoir. In diesem ist das flüssige Medium gelagert. Ferner umfasst der Kreislauf eine Pumpe 21, welche das Medium vom Reservoir 24 zu den Gießrollen 2 fördert. In Massenflussrichtung des Mediums vor Eintritt in die Gießrollen 2 durchläuft das Medium eine Heizeinrichtung 20, mittels der das den Gießrollen zuzuführende Medium erhitzt wird. Das Medium wird vorzugsweise auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist, als die vorgegebene Temperatur der Gießrollenoberfläche, welche erreicht werden soll. Dadurch wird die vorgegebene Temperatur für die Gießrollenoberfläche möglichst schnell erreicht.
  • Die Erwärmung des Mediums mittels der Heizeinrichtung kann bspw. thermisch oder elektrisch, bspw. mittels eins Durchlauferhitzers, erfolgen. Vorzugsweise kann die Temperatur des Mediums mittels der Heizeinrichtung 20 geregelt werden, d.h. es sind Temperatursensoren und eine Steuereinrichtung zur Temperatureinstellung vorhanden. Die Heizeinrichtung 20 zum Erhitzen des Mediums wird lediglich in der Erhitzungsphase der Gießrollen 2, d.h. vor Gießbeginn, verwendet.
  • Mit oder nach Erreichen der gewünschten Temperatur der Gießrollenoberfläche 3 wird der Gießprozess begonnen und im Wesentlichen gleichzeitig der Erwärmungsprozess der Gießrollenoberfläche 3 unterbunden und ein Kühlprozess für die Gießrollenoberfläche 3 eingeleitet. Hierzu wird die Heizeinrichtung 20 außer Betrieb gesetzt, so dass das die Heizeinrichtung 20 durchfließende Medium nicht mehr erhitzt wird. Ggf. können im Kreislauf Ventile 23 in Massenflussrichtung vor und nach der Heizeinrichtung 20 geschlossen werden, so dass die Heizeinrichtung nicht mehr vom nun für die Kühlung der Gießrollen 2 vorgesehenen Medium durchflossen wird.
  • Dadurch fließt das Medium aus dem Reservoir 24 nun in kühlem Zustand in die Gießrollen 2, und kühlt die Gießrollenoberfläche 3 im stationären Gießbetrieb.
  • Dadurch erwärmt sich das die Gießrollen 2 durchfließende Medium. Das erwärmte Medium wird bspw. dem Reservoir 24 wieder zugeführt, welches auf eine konstante Temperatur geregelt wird. Insbesondere kann auch eine Wärmeabfuhreinrichtung 25 vorgesehen werden, welche dem erwärmten Medium, bspw. während des Aufenthalts im Reservoir 24, aktiv Energie, insbesondere thermische Energie, entzieht. Diese entzogene Energie kann ggf. weiterverwertet werden.
  • Der Kreislauf aus FIG 6 wird vorzugsweise mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 50 gesteuert und/oder geregelt, so dass der Wechsel vom Vorwärmen der Gießrollen 2 vor Gießbeginn auf eine Kühlung der Gießrollen 2 nach Gießbeginn automatisiert erfolgt.
  • FIG 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der ein Heizkreislauf parallel zu einem Kühlkreislauf angeordnet ist. Durch Ventile 23 ist der Heizkreis vom Kühlkreis entkoppelt betreibbar und umgekehrt. Wie in FIG 6 ist ein Reservoir für ein Kühlmedium 20 vorgesehen. Vorzugsweise ist auch eine Wärmeabfuhreinrichtung 25 vorgesehen, so dass die während des Gießprozesses vom Kühlmedium aufgenommene Energie wieder abgeführt werden kann. Hierdurch wird eine gewünschte Temperatur des Kühlmediums gehalten. Ferner umfasst der Kühlkreislauf eine Pumpe 21 zur Förderung des Kühlmittels im Kühlkreislauf, analog zu FIG 6.
  • FIG 7 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von FIG 6, dass die Heizeinrichtung 20 bzw. das Reservoir 24 für das Heizmedium strömungstechnisch parallel zum Kühlkreislauf angeordnet ist.
  • Dadurch wird der Energieaufwand für das Erhitzen der Gießrollenoberfläche 3 verringert, da das Medium im Gegensatz zu FIG 6 nicht einerseits aktiv gekühlt und andererseits aktiv erhitzt wird. Vielmehr wird das Medium im Heizkreislauf nur aktiv erhitzt und im Kühlkreislauf nur aktiv gekühlt.
  • Der Heizkreislauf umfasst eine eigenen Pumpe 21 und eine Heizeinrichtung 20 für das Heizmedium. So kann der Heizkreislauf unabhängig vom Kühlkreislauf betrieben werden. Ebenso umfasst der Kühlkreislauf eine eigene Pumpe 21 und eine Wärmeabfuhreinrichtung 25 zur Kühlung des Mediums im Kühlkreislauf.
  • Beim Erhitzen der Gießrollenoberfläche 3 sind diejenigen Ventile 23 geschlossen, die verhindern, dass das Heizmedium vom Heizkreislauf in den Kühlkreislauf gelangt, und dadurch bspw. das Medium im Kühlkreislauf erwärmt.
  • Das erhitzte Medium strömt durch die Gießrollen 2 und erwärmt deren Oberfläche 3 auf die vorgegebene Temperatur.
  • Bei oder nach Erreichen des vorgegebenen Temperaturwertes der Gießrollenoberfläche 3 wird der Gießprozess gestartet.
  • Im Wesentlichen gleichzeitig oder später werden durch die Steuer -und/oder Regeleinrichtung 50 die entsprechenden Ventile 23 angesteuert, d.h. geöffnet bzw. geschlossen, um den Heizkreislauf von den Gießrollen 2 abzukoppeln und den Kühlkreislauf an die Gießrollen 2 anzukoppeln.
  • Nachdem dies erfolgt ist, kann eine stationäre Kühlung der Gießrollen mit dem Kühlkreislauf erfolgen. Der Heizkreislauf ist außer Betrieb.
  • Die Umschaltstelle 29, d.h. diejenigen Stelle, die den Gießrollen 2 in Fließrichtung vorgeordnet ist, und an der Heizkreislauf und Kühlkreislauf verbunden sind, ist vorzugsweise möglichst nah an den Gießrollen 2 anzuordnen.
  • Dadurch werden Totzeiten zwischen Abkopplung Heizkreislauf und Ankopplung Kühlkreislauf signifikant verringert, wodurch eine bessere Steuerung des Übergangs von Heizprozess der Gießrollen auf Kühlprozess der Gießrollen erfolgen kann. Hierdurch wird die Temperaturführung für die Gießrollenoberfläche 3 verbessert.
  • Auch bei diesem Konzept kann die während des Kühlprozesses vom Kühlmedium aufgenommene Energie durch eine Wärmeabführeinrichtung 25 abgeführt werden und ggf. weiterverwertet werden.
  • Besonders geeignete für die Rückgewinnung von Nutzenergie im Rahmen der Ausführungsformen der Erfindung ist die Verwendung von Wasser mit Sattdampftemperatur sowohl als Heizmedium als auch als Kühlmedium.
  • Eine Ausführungsform zur Verwendung von Wasser mit Sattdampftemperatur ist in FIG 8 gezeigt.
  • Mittels des dargestellten Kreislaufs kann den Gießrollen 2 vor Gießbeginn auf Sattdampftemperatur erhitztes Wasser zugeführt werden. Die Sattdampftemperatur wird bspw. bei einem vorliegenden Druck von mehr als 50bar eingestellt. Hierdurch können für das Wasser Sattdampftemperaturen über 470 K erreicht werden.
  • Das aus den Gießrollen 2 austretende Medium wird ggf. erneut erhitzt, um die an die Gießrollen abgegebene Wärme auszugleichen und ggf. erneut die Sattdampftemperatur einzustellen.
  • Hierbei wird die für die Kühlung der Gießrollen 2 im stationären Gießbetrieb vorgesehenen Entspannungseinrichtung 27 und der Verdichter 28 umgangen, da diese für den Vorwärmprozess der Gießrollen 2 nicht erforderlich sind.
  • Ferner wird für das Vorheizen die Dampftrommel 30 nicht benötigt, da hier Energie aus dem Kreislauf abgeführt würde, die bei noch nicht abgeschlossenem Vorwärmprozess noch zum Beheizen der Gießrollen 2 benötigt wird. Daher wird die Dampftrommel 30 entweder lediglich vom Medium durchströmt, ohne Dampf aus dem Medium herauszuseparieren, oder gänzlich strömungstechnisch umgangen.
  • Zur Förderung des Mediums zum Vorwärmen der Gießrollen 2 wird eine Pumpe 21 und eine Heizeinrichtung 20 herangezogen, mittels der die Sattdampftemperatur des Mediums bei einem gewünschten Druck einstellbar ist.
  • Indem das Wasser mit Sattdampftemperatur die Gießrollen 2 durchströmt, werden deren Oberflächen 3 auf die vorgegebene Temperatur erwärmt.
  • Bei oder nach Erreichen der vorgegebenen Gießrollentemperatur werden die Ventile 23 für den Heizkreislauf geschlossen und die Ventile für den Kühlkreislauf geöffnet.
  • Da nach Gießbeginn die Gießrollen 2 zu Kühlen sind, jedoch den Gießrollen 2 das Wasser weiterhin mit Sattdampftemperatur zugeführt wird, ist nach Austreten des Mediums aus den Gießrollen 2 eine Einrichtung 25 vorgesehen, mit welcher dem Kühlkreislauf Energie, insbesondere thermische, entzogen werden kann.
  • Hierzu gelangt das aus den Gießrollen 2 ausgetretene Medium zunächst in eine Entspannungseinrichtung 27, in welcher der Druck abgesenkt wird. Aufgrund der erhöhten Temperatur des Medium durch die von den Gießrollen 2 abgegebenen Energie und des reduzierten Drucks, kommt es zu einem verstärkten Übergang des Mediums in die Gasphase.
  • Mittels einer Dampftrommel 30 wird das Gas dem Kühlkreislauf entzogen und ggf. weiterverwertet. Z.B. kann diese abgetrennte Gasphase des Kühlmediums einer entsprechenden Turbine, z.B. einer Dampfturbine, zugeführt werden, welche den Energiegehalt des Gases in Nutzenergie wandelt.
  • Die Entspannungseinrichtung 27 und die Dampftrommel 30 können als ein und dieselbe Einrichtung ausgebildet sein, oder als separat Einrichtungen.
  • Der in dieser Ausführungsform mit der Wärmabfuhr einhergehende Verlust an Heizmedium, wird durch eine Frischwasserzufuhr 26 ausgeglichen, welche vorzugsweise genau diejenige Menge an Frischwasser in den Kühlkreislauf zuführt, welche durch den Phasenübergang und die Dampfabscheidung in der Dampftrommel 30 dem Kreislauf verloren geht.
  • Bevor das Frischwasser den Gießrollen 2 zugeführt wird, wird dieses mit einer Heizeinrichtung erhitzt, vorzugsweise auf Sattdampftemperatur. Ggf. Können das Frischwasser und das noch im Kühlkreislauf befindliche Wasser auch gleichzeitig mit einer Heizeinrichtung 20 auf Sattdampftemperatur gebracht werden.
  • Anschließend wird das erhitzte Frischwasser zusammen mit dem nicht durch die Dampftrommel aus dem Kreislauf ausgetragenen Kühlmedium verdichtet und wieder unter erhöhten Druck gesetzt. Dies geschieht mittels eines sogenannten Verdichters 28.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird zum Heizen und Kühlen der Gießrollen 2 das gleiche Medium mit einem ähnlichen bzw. gleichen Parametersatz genutzt. In beiden Fällen wird das Medium innerhalb des Kreislaufs bei Sattdampftemperatur verwendet. Hierdurch lässt sich besonders gut eine Energierückgewinnung realisieren.
  • FIG 9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei befindet sich die Anlage nicht im Gießbetrieb. Es ist jedoch ein Vergießen von Metall geplant.
  • In einem Verfahrensschritt 100 wird mit dem Heizen der Gießrollenoberfläche begonnen. Hierzu können alle obigen Heizeinrichtungen einzeln und/oder in Kombination vorgesehen werden und auch andere dem Fachmann geläufige Heizeinrichtungen.
  • In einem Verfahrensschritt 101 wird die Temperatur der Gießrollenoberfläche erfasst. Dies erfolgt vorzugsweise mit einer kontaktlos arbeitenden Temperaturerfassungseinrichtung. Die der erfassten Temperatur entsprechenden Signale werden einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt.
  • In einem Verfahrensschritt 102 wird überprüft, ob die vorgegebene Temperatur, welche von der Gießrollenoberfläche erreicht werden soll, bereits erreicht ist. Dies geschieht in der Regel mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
  • Ist die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht, werden ggf. Stellsignale für die Heizeinrichtung ermittelt, so dass die vorgegebene Temperatur erreicht wird. In einem technisch einfachen Fall, werden keine Stellsignale ermittelt, sondern es wird nur der Heizbetrieb bei konstanten Parametern beibehalten.
  • Falls Stellsignale ermittelt werden, werden diese in der Regel mittels der Steuer und/oder Regeleinrichtung ermittelt. Je nach Art der verwendeten Heizeinrichtung sind diese angepasst. Wird eine Induktionsheizeinrichtung verwendet, so werden als Stellgrößen bspw. der Induktionsstrom und/oder die Induktionsfrequenz verwendet und durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung beeinflusst. Bei der Verwendung von Heizmedien, wie Wasser oder Thermoöl werden bspw. Stellsignale für die Heizeinrichtungen des Mediums ermittelt. Diese geschieht in einem Verfahrensschritt 103.
  • Vorgeschaltet, nachgeschaltet oder parallel zur Ermittlung der Stellsignale wird ein Zeitpunkt vorausberechnet, ab dem der Gießprozess voraussichtlich gestartet werden kann, d.h. Flüssigmetall zwischen die Gießrollen geleitet werden kann. Dies geschieht in einem Verfahrensschritt 104.
  • Dieser ermittelte Zeitpunkt wird dem Bedienpersonal zur Anzeige gebracht, so dass diese über den Vorheizprozess der Gießrollen informiert sind. Das Anzeigen dieses Vorausberechnungsergebnisses geschieht in einem Verfahrensschritt 105.
  • Zudem ist es zweckmäßig in dieser Prozessphase eine Überprüfung durchzuführen, ob der Vorheizprozess korrekt arbeitet, d.h. ggf. eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Gießrollen defekt ist. Ein fehlerhafte Vorheizprozess kann bspw. zu einem stark schwankenden Temperaturprofil über die Länge der Gießballen führen oder zu überhaupt keiner Erwärmung der Gießrollen. Eine solche Situation würde durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfasst und kann durch die Steuer-und/oder Regeleinrichtung erkannt werden. Das Bedienpersonal wird entsprechend informiert. Vorteil hierbei ist es, dass ein fehlerhafter Vorheizprozess überhaupt erkannt wird, da beim Vorheizen noch kein Metallband vergossen wird und daher der fehlerhafte Prozess sich zu diesem Zeitpunkt nicht am hergestellten Produkt niederschlägt. Erst beim Angießen würde ersichtlich, dass der Prozess aufgrund der fehlerhaften Vorheizung instabil ist, bis sich nach einiger Zeit die Gleichgewichtsbedingungen des Gießprozesses eingestellt haben. Jedoch wird bis dahin fehlerhaftes Metallband bzw. qualitativ schlechtes Metallband erzeugt.
  • Obiger Prozess wird solange wiederholt, bis die vorgegebene Temperatur der Gießrollenoberfläche erreicht ist. In einem Verfahrensschritt 106 wird mit oder nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur der Gießprozess eingeleitet, d.h. Flüssigmetall auf die erhitzten und rotierenden Gießrollen gegeben.
  • Mit oder kurz nach Gießbeginn wird mit der Kühlung der Gießrollen begonnen, welche nun abschnittsweise das Flüssigmetall bzw. das zu vergießende Metall kontaktiert. Dadurch wird die Gießrollenoberfläche stark erhitzt und Bedarf der Kühlung.
  • Die vorhandene Temperaturerfassungseinrichtung, welche bereits im Rahmen des Vorheizens der Gießrollen genutzt wurden, wird nun zur Kontrolle der Gießrollentemperatur im Rahmen des Kühlprozesses der Gießrollen eingesetzt. Diese erfassen die Temperatur in einem Verfahrensschritt 107. Die den erfassten Gießrollentemperaturen entsprechenden Signale werden der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt.
  • Diese ist derart ausgebildet, dass diese Stellsignale für die Kühleinrichtung, z.B. einen Kühlkreislauf oder einer anderen Art von Kühleinrichtung für die Gießrollenoberfläche, ermitteln kann. Weicht die erfasste Ist-Temperatur der Gießrollenoberfläche im stationären Gießbetrieb von der Soll-Temperatur ab, so kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung einen entsprechenden Stelleingriff für die Kühlung veranlassen. Dies geschieht in einem Verfahrensschritt 108. Dies wird solange durchgeführt, bis keine Stelleingriffe für den Kühlprozess mehr erforderlich sind, oder der Gießprozess beendet ist.
  • Durch dieses Verfahren wird eine Möglichkeit bereitgestellt, die Qualität des erzeugten Metallbands, insbesondere bei Gießbeginn, signifikant zu erhöhen und den Gießprozess besser zu beherrschen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzverbundanlage (1), wobei das Flüssigmetall (F) mittels zweier sich entgegengesetzt drehender Gießrollen (2) zu einem Metallband (B), vorzugsweise mit einer Dicke kleiner 3 Millimeter, vergossen wird, wobei die Gießrollen (2) jeweils eine Oberfläche (3) aufweisen, die während des Vergießens wenigstens teilweise das zu vergießende Metall kontaktiert,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Gießbeginn wenigstens ein Teilbereich der für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall vorgesehenen Gießrollenoberfläche (3) auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur höher als 400 Kelvin ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur im Wesentlich gleich der Betriebstemperatur des zu erhitzenden Bereichs während des stationären Gießbetriebs ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Temperaturverteilung, insbesondere in Längsrichtung der Gießrollen, eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erhitzte Teilbereich wenigstens der gesamte Bereich der Gießrollenoberfläche ist, welcher für den Kontakt mit dem zu vergießenden Metall Bereich der Gießrollenoberfläche vorgesehen ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei oder nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur das Vergießen des Flüssigmetalls (F) begonnen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Gießbeginns in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer erfassten Temperatur, des zu erhitzenden und/oder erhitzten Bereichs der Gießrollenoberfläche (3) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung induktiv bewirkt wird.
  9. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung mittels einer Widerstandsheizeinrichtung bewirkt wird.
  10. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung mittels eines den Gießrollen (2) zugeführten erhitzten flüssigen Mediums (M), insbesondere erhitztes Wasser oder erhitztes Thermoöl, bewirkt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach Gießbeginn das gleiche flüssige Medium (M) zur Kühlung der Gießrollenoberfläche (3) verwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass den Gießrollen (2) vor Gießbeginn ein auf die Gießrollenoberfläche (3) erhitzend wirkendes flüssiges Medium (M) zugeführt wird und nach Gießbeginn ein auf die Gießrollenoberflächen (3) kühlend wirkendes flüssiges Medium (M) zugeführt wird.
  13. Gießwalzverbundanlage (1) mit einem als Zweirollengießmaschine ausgebildetem Gießaggregat, mit einer Einrichtung (4, 5, 6, 7, 8) zum Beheizen einer Oberfläche (3) der Gießrollen (2), mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (50) zum Steuern und/oder Regeln des Gießprozesses, wobei die Steuer-und/oder Regeleinrichtung mit der Heizeinrichtung (4, 5, 6, 7, 8) wirkverbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-und/oder Regeleinrichtung (50) einen maschinenlesbaren Programmcode (41) aufweist, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (50) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen.
  14. Gießwalzverbundanlage nach Anspruch 13,
    gekennzeichnet durch wenigstens eine Temperaturerfassungseinrichtung (10) zur Erfassung einer Temperatur der Oberfläche (3) einer Gießrolle (2), wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (10) mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (50) wirkverbunden ist.
  15. Gießwalzverbundanlage nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4, 5, 6, 7, 8) einen geschlossene Flüssigkeitskreislauf (6, 7, 8) aufweist, wobei die Einrichtung (4, 5, 6, 7, 8) vor dem Gießbeginn als Heizeinrichtung und nach dem Gießbeginn als Kühleinrichtung für die Gießrollenoberfläche (3) einsetzbar ist.
  16. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (50) für eine Gießwalzverbundanlage (1), mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (50) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen.
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