EP2416900B1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von warmwalzgut - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von warmwalzgut Download PDF

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EP2416900B1
EP2416900B1 EP10711199.9A EP10711199A EP2416900B1 EP 2416900 B1 EP2416900 B1 EP 2416900B1 EP 10711199 A EP10711199 A EP 10711199A EP 2416900 B1 EP2416900 B1 EP 2416900B1
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EP
European Patent Office
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rolling stock
rolling
rotor
temperature
induction furnace
Prior art date
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EP2416900A1 (de
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Reinhard Karl
Gerald Hohenbichler
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for processing hot rolled stock prior to forming in at least one rolling stand or a rolling scale.
  • Devices for implementing the method for processing rolling stock before forming in at least one rolling stand or a rolling scale essentially comprise an induction furnace, followed by a descaling device and at least one rolling stand or a rolling scale.
  • a cast strand cast in a continuous casting process is descaled, heated to rolling temperature and finish rolled in a multi-stand hot strip rolling train, the casting strand after emerging from a strand guide, before entering a heat balance furnace and / or after exiting a heat balance furnace and entering the hot strip mill train is freed of scale and / or Giesspulver on one or both strand surfaces by a plurality of rotating nozzles from which printing fluid is injected.
  • the object of the invention is to provide a method and an apparatus for processing hot rolled material prior to forming in a rolling stand or a rolling scale, which has a high energy efficiency and a high Entzu substantials antique, the associated device having compact dimensions.
  • the rolling stock may be, for example, a thin or thick slab or a finite or endless hot strand (eg from an ESP Endless Strip Production, CSP Compact Strip Production or similar installations). Furthermore, it does not matter whether the rolling in the roll stand or the rolling scale is a preliminary, intermediate or finish rolling.
  • the warmed rolling stock is characterized by at least one rotating jet of water or liquid from at least one rotor of the rotary descaling device (rotation descaling devices are known to those skilled in the art, for which reason a basic description of the patent application W097 / 27955 A1 the applicant) is descaled, whereby the rolling stock is cooled only slightly at high Entzu permitteds antique.
  • At least one actual temperature of the rolling stock is detected by means of the temperature measuring device, eg a pyrometer or a thermographic camera, and fed to the controller.
  • the analog or digital controller determines with the aid of a linear or preferably nonlinear control law and taking into account a target temperature at least one manipulated variable which is fed to a control element, wherein at least one inductor of the induction furnace is controlled so that the temperature of the descaled Walguts the target Temperature corresponds as possible.
  • the inventive method ensures that the rolling stock is optimally prepared for a subsequent rolling process, wherein the rolling stock is heated very energy efficient and then descaled with the lowest possible temperature drop and high Entzu substantials antique.
  • the control of the temperature of the rolling stock when entering the first rolling stand or the rolling scale also ensures that the rolling stock has the correct temperature for the subsequent thermo-mechanical forming, whereby a high quality of the rolled product is ensured.
  • a temperature profile that is, the discrete or continuous temperature distribution as a function of the width direction, of the descaled rolling stock detected by means of a temperature profile measuring device and fed to a controller.
  • the width direction is the direction which is orthogonal to the transport direction and to the thickness direction of the rolling stock.
  • the controller determines, with the aid of a control law and taking into account a desired temperature profile, several control variables that are supplied to a plurality of control elements, wherein a plurality of inductors of the induction furnace are controlled so that the temperature profile of the descaled Walguts the setpoint temperature profile corresponds as possible.
  • the rolling stock is heated in the induction furnace by means of at least one inductor with Lekssfeld- or transverse field heating, wherein the inductor is driven in dependence of the manipulated variable with variable power and optionally variable frequency.
  • inductors are known to those skilled in the art e.g. from the textbook
  • an inductor with longitudinal field heating essentially generates a magnetic field H or a magnetic flux B in the transport direction of the rolling stock; in contrast, an inductor with transverse field heating essentially generates a magnetic field H or a magnetic flux B in the thickness direction of the rolling stock.
  • an inductor with transverse field heating essentially generates a magnetic field H or a magnetic flux B in the thickness direction of the rolling stock.
  • the heating of the rolling stock in the induction furnace either exclusively by means of multiple inductors with longitudinal field or transverse field heating or a mixture of inductors with L Lucassfeld- and transverse field heating.
  • rolling stock with a thickness ⁇ 6 mm preferably by transverse field heating
  • rolling stock with a thickness> 12 mm preferably by longitudinal field heating to heat.
  • a particularly energy-efficient descaling and a particularly low water consumption of the rotary descaling device is possible when the rotating water jet acting on the rolling stock is interrupted, i. a water jet from a nozzle does not permanently act on the rolling stock during a 360 ° rotation of a rotor of the descaling device. Alternatively, it is of course also possible that the water jet acts permanently on the rolling stock.
  • a particularly high descaling performance can be achieved if the scale layer of the heated rolling stock is considerably cooled by water jets from a pre-cooling device, so that cracks in the scale layer are initiated.
  • the temperature measuring device is advantageous to carry out as a temperature profile measuring device for measuring a plurality of surface temperatures of the rolling stock, the latter being in communication with at least one control device.
  • the induction furnace either exclusively has inductors with longitudinal field or transverse field heating, or in each case has at least one inductor with Lekssfeld- and transverse field heating.
  • a particularly simple disassembly of the rotors is possible if the at least one rotor has a vertical axis of rotation and can be removed in the horizontal direction from the rotary descaling device.
  • a rotor has a breaker for generating an interrupted water jet.
  • resting control discs have proven themselves for this purpose.
  • a particularly low-maintenance construction can be achieved if in each case a rotor has 4 to 12 rotating nozzles.
  • the peripheral speed of the rotors can be kept low, which leads to a particularly low wear of the rotors.
  • a particularly favorable plant configuration can be achieved if, prior to the induction furnace, a cast roll composite, comprising a continuous casting plant and possibly a rough rolling mill, is arranged.
  • a gas-fired preheating furnace may be arranged in front of the induction furnace so that it preheats to a base temperature; However, the fine adjustment is made by a controlled induction furnace.
  • Fig. 1 there is shown a cast-rolling composite plant 1 for continuously producing a hot strip.
  • a molten steel in a continuous casting plant. 2 potted, whereby a continuous strand of a starting material 3 is formed.
  • the starting material is transported uncut by means of a roller table 4 to a roughing train 5, where it is subjected to a deformation in the two-stand rolling mill. Subsequently, the rolling stock 6 with a thickness of 9 mm passes through an induction furnace 7, in which it is heated.
  • the induction furnace 7 five inductors are mounted, wherein the reference numerals 8 and 9 each denote an inductor with longitudinal or transverse field heating.
  • FIG Fig. 2 The construction of an inductor with longitudinal field heating 8 is shown in FIG Fig. 2 shown.
  • a conductor 22 is traversed by a time-varying current I, whereby a magnetic field H and a magnetic flux B is initiated substantially in the longitudinal direction of the rolling stock 10.
  • the magnetic field H and the magnetic flux B are represented by arrows.
  • the magnetic field induces a stress in the rolling stock, whereby the rolling stock is heated by the resulting eddy currents.
  • the conductors 22 enclose the rolling stock 10; for clarity, only 3 windings have been shown, with the number of windings being higher in reality.
  • FIG. 3 The construction of an induction furnace with two inductors with transverse field heating 9 is in Fig. 3 shown.
  • an inductor is arranged above and below the rolling stock 10 parallel to the rolling stock. For clarity, only a few windings were shown at the top of the rolling stock.
  • the inductor consisting From conductors 22, a time-varying current I flows through, whereby a magnetic field H and a magnetic flux B is initiated substantially perpendicular to the surface of the rolling stock 10.
  • the magnetic field H and the magnetic flux B are represented by arrows.
  • the magnetic field induces a stress in the rolling stock, whereby the rolling stock is heated by the resulting eddy currents.
  • the scale layer thickness of the heated rolling stock 10 is determined by means of a scale layer recognition device 11.
  • the information about the actual scale layer thickness is used to adjust a pressure of the water acting on the rotating nozzles of the rotor descaling device.
  • the setting of a fluid pressure is known in the art, so only a few options are listed: For example, the speed and thus the pressure of a high-pressure centrifugal pump can be adjusted, or it is the speed of a positive displacement machine, such as a piston pump, adjusted, with a partial flow of water is driven through a shutter with constant or variable opening in a circuit to the tank.
  • the heated rolling stock 10 is subjected to preliminary cooling by means of a pre-cooler 12 with low pressure compared with the subsequent descaling in a rotary descaling device 13, whereby cracks in the scale layer of the rolling stock are initiated.
  • the rolling stock is descaled in a rotary descaling device.
  • FIG Fig. 4 Details of the rotary descaling device 13 are shown in FIG Fig. 4 shown.
  • the rolling stock 10 is descaled by 8 rotors 23, each having a vertical axis of rotation, wherein in each case 4 rotors are arranged on the top and the bottom of the rolling stock 10.
  • Each rotor carries 8 full jet nozzles, which intermittently - ie not permanently - act on the rolling stock 10.
  • the water pressure will - depending on occurring Scale layer thickness - set between 250 and 420 bar.
  • the speed of the rotors is 500 l / min.
  • the temperature profile of the descaled rolling stock 14 is determined by means of a temperature profile measuring device 15, wherein the temperature profile is understood to mean the temperature profile over the width direction of the rolling stock.
  • the surface temperatures of the 1400 mm wide descaled rolling stock 14 are determined at intervals of 100 mm, so that a total of 15 discrete temperature values are present.
  • This temperature profile 19 is transmitted to a control device 18, which determines five manipulated variables 21, taking into account a desired temperature profile 18 and a non-linear control law.
  • the manipulated variables 21 are used to control the inductors 8 and 9 of the induction furnace 7, so that the measured temperature profile 19 with the target temperature profile 20 matches as possible.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Warmwalzgut vor einer Umformung in wenigstens einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel.
  • Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbereiten von Walzgut vor einer Umformung in wenigstens einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel, das die folgenden Schritte beinhaltet
    • Erwärmen des Walzguts in einem Induktionsofen;
    • Entzundern des erwärmten Walzguts;
    • Walzen des entzunderten Walzguts in einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel.
  • Vorrichtungen zur Umsetzung des Verfahrens zum Aufbereiten von Walzgut vor einer Umformung in wenigstens einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel umfassen im Wesentlichen einen Induktionsofen, nachfolgend eine Entzunderungseinrichtung und wenigstens ein Walzgerüst oder eine Walzstaffel.
  • Aus Dokument WO-A 2007/087886 sind ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Herstellen von warmgewalztem Metallband bekannt. Ein im Stranggiessverfahren gegossener Giessstrang wird entzundert, auf Walztemperatur erwärmt und in einer mehrgerüstigen Warmband- Walzstrasse fertig gewalzt, wobei der Giessstrang nach Austreten aus einer Strangführung, vor Eintreten in einen Wärmeausgleichsofen und/ oder nach Austreten aus einem Wärmeausgleichsofen und Einlaufen in die Warmband- Walzstrasse an einer oder beiden Strangoberflächen durch mehrere rotierende Düsen, aus denen Druckflüssigkeit gespritzt wird, von Zunder und / oder Giesspulver befreit wird.
  • Aus der unveröffentlichten österreichischen Patentanmeldung A533/2008 ist bekannt, in einer Gieß-Walz-Verbundanlage ein Warmwalzgut in einem Induktionsofen zu erwärmen und anschließend das erwärmte Walzgut in einer Entzunderungsvorrichtung zu entzundern, bevor es einer Umformung in einer Walzstaffel zugeführt wird. Obwohl durch den Induktionsofen eine energieeffiziente Erwärmung mit hohem Wirkungsgrad des Warmwalzguts gegeben ist, wird durch die Entzunderung des Walzguts mittels einer konventionellen Entzunderungseinrichtung das Walzgut stark abgekühlt, sodass das Walzgut gegenüber der Austrittstemperatur nach dem Induktionsofen mit einer deutlich reduzierten Temperatur in die Walzstaffel eintritt, wodurch die Energieeffizienz des Herstellverfahrens und die Qualität des Walzprodukts negativ beeinflusst wird.
  • Aus der Patentanmeldung W097/27955 A1 ist bekannt, ein Warmwalzgut mittels einer Rotations-Entzunderungseinrichtung zu entzundern, wodurch sich ein geringerer Wasserverbrauch und eine geringere Abkühlung bei gleicher Entzunderungsleistung des Walzguts als bei konventionellen Entzunderungsvorrichtungen erzielen lässt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Warmwalzgut vor einer Umformung in einem Walzgerüst bzw. einer Walzstaffel zu schaffen, die eine hohe Energieeffizienz und eine hohe Entzunderungsleistung aufweist, wobei die dazugehörige Vorrichtung kompakte Abmessungen aufweist. Außerdem soll es durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich sein, Walzgut mit gleichmäßig hoher Qualität herzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Walzgut in einem Induktionsofen erwärmt und anschließend entzundert wird, bevor das Walzgut in einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel gewalzt wird, wobei
    • das erwärmte Walzgut durch wenigstens einen rotierenden Wasserstrahl aus einem Rotor einer Rotations-Entzunderungseinrichtung entzundert wird; anschließend
    • wenigstens jeweils eine Temperatur des entzunderten Walzguts mittels einer Temperaturmesseinrichtung erfasst und einem Regler zugeführt wird; und
    • der Regler unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung einer Soll-Temperatur wenigstens eine Stellgröße ermittelt und einem Regelorgan zuführt, wobei wenigstens ein Induktor des Induktionsofens so angesteuert wird, dass die Temperatur des entzunderten Walguts der Soll-Temperatur möglichst entspricht.
  • Dabei kann es sich beim Walzgut beispielsweise um eine dünne oder dicke Bramme oder um einen endlichen oder endlosen Warmstrang (z.B. aus einer ESP Endless Strip Production, CSP Compact Strip Production oder ähnlichen Anlagen) handeln. Es spielt weiters keine Rolle, ob es sich beim Walzen im Walzgerüst oder der Walzstaffel um ein Vor-, Zwischen- oder Fertigwalzen handelt. Das erwärmte Walzgut wird durch wenigstens einen rotierenden Wasser- oder Flüssigkeitsstrahl aus wenigstens einem Rotor der Rotations-Entzunderungseinrichtung (dem Fachmann sind Rotations-Entzunderungseinrichtungen bekannt, weshalb für eine grundlegende Beschreibung auf die Patentanmeldung W097/27955 A1 der Anmelderin verwiesen wird) entzundert, wodurch das Walzgut bei hoher Entzunderungsleistung nur geringfügig abgekühlt wird. Nach dem Entzundern und bevorzugt unmittelbar vor dem ersten nachfolgenden Walzvorgang wird wenigstens eine Ist-Temperatur des Walzguts mittels der Temperaturmesseinrichtung, z.B. ein Pyrometer oder eine Thermographie-Kamera, erfasst und dem Regler zugeführt. Der analoge oder digitale Regler ermittelt unter Zuhilfenahme eines linearen oder bevorzugt nichtlinearen Regelgesetzes und unter Berücksichtigung einer Soll-Temperatur wenigstens eine Stellgröße, die einem Regelorgan zugeführt wird, wobei wenigstens ein Induktor des Induktionsofens so angesteuert wird, dass die Temperatur des entzunderten Walguts der Soll-Temperatur möglichst entspricht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass das Walzgut in optimaler Weise für einen nachfolgenden Walzvorgang aufbereitet wird, wobei das Walzgut sehr energieeffizient erwärmt und anschließend mit möglichst geringem Temperaturabfall und hoher Entzunderungsleistung entzundert wird. Die Regelung der Temperatur des Walzguts beim Eintritt in das erste Walzgerüst bzw. die Walzstaffel stellt außerdem sicher, dass das Walzgut die richtige Temperatur für die nachfolgende thermomechanische Umformung aufweist, wodurch eine hohe Qualität des Walzprodukts gewährleistet wird.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird nicht nur eine einzelne Temperatur sondern ein Temperaturprofil, d.h. die diskrete oder kontinuierliche Temperaturvereilung in Abhängigkeit der Breitenrichtung, des entzunderten Walzguts mittels einer Temperaturprofilmesseinrichtung erfasst und einem Regler zugeführt. Dabei ist die Breitenrichtung jene Richtung, welche orthogonal zur Transportrichtung und zur Dickenrichtung des Walzguts liegt. Der Regler ermittelt unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Soll-Temperaturprofils mehrere Stellgrößen, die mehreren Regelorganen zuführt werden, wobei mehrere Induktoren des Induktionsofens so angesteuert werden, dass das Temperaturprofil des entzunderten Walguts dem Soll-Temperaturprofil möglichst entspricht. Mittels dieser Ausführungsform ist es möglich, das Temperaturprofil des Walzguts über die Breitenrichtung ganz gezielt zu beeinflussen, was sich wiederum sehr vorteilhaft auf die Qualität des resultierenden Walzguts, insbesondere in den Kanten- bzw. Randbereichen, auswirkt.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird das Walzgut im Induktionsofen mittels wenigstens eines Induktors mit Längsfeld- oder Querfelderwärmung erwärmt, wobei der Induktor in Abhängigkeit der Stellgröße mit variabler Leistung und gegebenenfalls variabler Frequenz angesteuert wird. Derartige Induktoren sind dem Fachmann z.B. aus dem Fachbuch
  • Praxishandbuch Thermoprozesstechnik 1: Grundlagen, Verfahren. Carl Kramer und Alfred Mühlbauer, Vulkan Verlag, 2002. bekannt. Dabei erzeugt ein Induktor mit Längsfelderwärmung im Wesentlichen ein magnetisches Feld H bzw. einen magnetischen Fluss B in der Transportrichtung des Walzguts; im Gegensatz dazu erzeugt ein Induktor mit Querfelderwärmung im Wesentlichen ein magnetisches Feld H bzw. einen magnetischen Fluss B in der Dickenrichtung des Walzguts. Bei der Ansteuerung der Induktoren mit Querfelderwärmung mit variabler Frequenz ist es möglich, gezielt auf die Erwärmung des Walzguts in Dickenrichtung Einfluss zu nehmen. Wird ein derartiger Induktor mit niedriger Frequenz betrieben, so ist eine gleichmäßige Erwärmung in Dickenrichtung gegeben; im Gegensatz dazu, werden bei einem Betrieb mit höherer Frequenz gezielt nur die Randschichten des Walzguts in Dickenrichtung erwärmt. Je nach den spezifischen Temperaturanforderungen an das Walzgut ist es möglich, die Erwärmung des Walzguts im Induktionsofen entweder ausschließlich mittels mehrerer Induktoren mit Längsfeld- oder Querfelderwärmung oder einer Mischung von Induktoren mit Längsfeld- und Querfelderwärmung durchzuführen.
  • Bezüglich der Erwärmung von Walzgut im Induktionsofen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Walzgut mit einer Dicke < 6 mm bevorzugt durch Querfelderwärmung; Walzgut mit einer Dicke zwischen 6 und 12 mm durch jeweils mindestens einen Induktor mit Querfeld- und Längsfelderwärmung; und Walzgut mit einer Dicke > 12 mm bevorzugt durch Längsfelderwärmung zu erwärmen.
  • Eine besonders energieeffiziente Entzunderung und ein besonders niedriger Wasserverbrauch der Rotations-Entzunderungseinrichtung ist möglich, wenn der das Walzgut beaufschlagende rotierende Wasserstrahl unterbrochen, d.h. ein Wasserstrahl aus einer Düse nicht permanent bei einer 360° Drehung eines Rotors der Entzunderungseinrichtung auf das Walzgut einwirkt. Alternativ ist es natürlich ebenfalls möglich, dass der Wasserstrahl permanent auf das Walzgut einwirkt.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die das Walzgut beaufschlagenden Wasserstrahlen durch wenigstens einen Rotor mit jeweils einer, bevorzugt 4 bis 12, rotierende Düsen zu erzeugen, wobei das dem Rotor zugeführte Wasser einen Druck von 100 bis 450 bar, bevorzugt 250 bis 420 bar, aufweist. Dadurch ist es möglich, eine gleichmäßige Entzunderung des Walzguts bei relativ niedrigen Drehzahlen des Rotors zu erzielen, wodurch der Rotor einem niedrigen Verschleiß unterliegt.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich weiters herausgestellt, die Dicke einer Zunderschicht des erwärmten Walzguts mittels einer Zunderdickenerkennungseinrichtung (vgl. die Patentschrift AT 409464 B der Anmelderin, auf welche Bezug genommen wird) zu ermitteln und in Abhängigkeit dessen, entweder
    • den Druck des dem Rotor zugeführten Wassers; oder
    • die Drehzahl des Rotors
    gesteuert oder geregelt einzustellen. Dadurch ist es möglich, die Entzunderungsleistung auf das die tatsächlich auftretende Zunderdicke abzustimmen, wodurch die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht wird.
  • Eine besonders hohe Entzunderungsleistung lässt sich erzielen, wenn die Zunderschicht des erwärmten Walzguts durch Wasserstrahlen aus einer Vorkühleinrichtung erheblich abgekühlt wird, sodass Risse in der Zunderschicht initiiert werden.
  • Um eine möglichst unmittelbare Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, welches die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe löst, ist es vorteilhaft,
    • dass die Entzunderungseinrichtung als Rotations-Entzunderungseinrichtung ausgeführt ist und wenigstens einen Rotor mit jeweils wenigstens einer mit Wasser beaufschlagbaren rotierenden Düse aufweist;
    • dass vor einem ersten Walzgerüst eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur des Walzguts angeordnet ist; und
    • dass die Vorrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung der Temperatur des Walzguts aufweist, wobei die Regeleinrichtung mit der Temperaturmesseinrichtung und mindestens einem Induktor des Induktionsofens verbunden ist.
  • Mit dieser Ausführungsform kann eine besonders kompakte Anlage bei niedrigen Anschaffungskosten realisiert werden.
  • Es ist vorteilhaft, die Temperaturmesseinrichtung als Temperaturprofilmesseinrichtung zur Messung mehrerer Oberflächentemperaturen des Walzguts auszuführen, wobei letztere mit wenigstens einer Regeleinrichtung in Verbindung steht.
  • Für verschiedene Walzgutdicken ist es vorteilhaft, dass der Induktionsofen entweder ausschließlich Induktoren mit Längsfeld- oder Querfelderwärmung aufweist, oder jeweils mindestens einen Induktor mit Längsfeld- und Querfelderwärmung aufweist.
  • Eine besonders einfache Demontage der Rotoren ist möglich, wenn der wenigstens eine Rotor eine vertikale Drehachse aufweist und in horizontaler Richtung aus der Rotations-Entzunderungseinrichtung entnehmbar ist.
  • Zur Erzielung eines unterbrochenen Wasserstrahls zur Entzunderung eines Walzguts ist es zweckmäßig, dass jeweils ein Rotor einen Unterbrecher zur Erzeugung eines unterbrochenen Wasserstrahls aufweist. In besonderer Weise haben sich hierfür stillstehende Steuerscheiben bewährt.
  • Eine besonders wartungsarme Konstruktion kann erzielt werden, wenn jeweils ein Rotor 4 bis 12 rotierende Düsen aufweist. Durch diese Wahl kann die Umfangsgeschwindigkeit der Rotoren niedrig gehalten werden, was zu einem besonders niedrigen Verschleiß der Rotoren führt. Bzgl. der Ausführungsform der rotierenden Düsen ist es vorteilhaft, die Düsen entweder als Voll-, Hohl-, oder Flachstrahldüse auszuführen.
  • Bei der Abstimmung der Entzunderungsleistung an das tatsächliche Zunderaufkommen ist es zweckmäßig, dem Induktionsofen eine Zunderdickenerkennungseinrichtung nachzuordnen, wobei letztere mit entweder
    • einer Druckstelleinrichtung zur Einstellung des den Rotor beaufschlagenden Wassers; oder
    • einer Drehzahlstelleinrichtung zur Einstellung der Drehzahl des Rotors
    in Verbindung steht.
  • Es ist weiters vorteilhaft, der Rotations-Entzunderungseinrichtung eine Vorkühleinrichtung vorzuordnen.
  • Eine besonders günstige Anlagenkonfiguration kann erzielt werden, wenn vor dem Induktionsofen ein Gießwalzverbund, aufweisend eine Stranggießanlage und gegebenenfalls eine Vorwalzstraße, angeordnet ist. Bei der nicht-kontinuierlichen Produktion von Walzgut, z.B. für Brammen, kann vor dem Induktionsofen ein gasbefeuerten Vorwärmofen angeordnet sein, sodass dieser eine Vorwärmung auf eine Basistemperatur vornimmt; die Feineinstellung wird jedoch von einem geregelten Induktionsofen vorgenommen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Warmwalzgut
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Induktionsofens mit einem Induktor mit Längsfelderwärmung
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Induktionsofens mit einem Induktor mit Querfelderwärmung
    • Fig. 4 ein Aufriss einer Rotations-Entzunderungseinrichtung
  • In Fig. 1 ist eine Gieß-Walz-Verbundanlage 1 zum kontinuierlichen Herstellen eines Warmbands dargestellt. Hierbei wird eine Stahlschmelze in einer Stranggießanlage 2 vergossen, wodurch ein kontinuierlicher Strang eines Vormaterials 3 entsteht.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren nicht kontinuierlich zu betreiben, beispielsweise indem vor dem Induktionsofen ein gasbefeuerten Vorwärmofen angeordnet ist, der zum Vorwärmen von Brammen verwendet wird (nicht in Fig. 1 dargestellt).
  • Das Vormaterial wird ungeschnitten mittels eines Rollgangs 4 zu einer Vorwalzstraße 5 transportiert, wo es einer Umformung in der zweigerüstigen Vorwalzstraße unterzogen wird. Anschließend durchläuft das Walzgut 6 mit einer Dicke von 9 mm einen Induktionsofen 7, in welchem es erwärmt wird. Im Induktionsofen 7 sind fünf Induktoren angebracht, wobei die Bezugszeichen 8 und 9 jeweils einen Induktor mit Längs- bzw. Querfelderwärmung bezeichnen.
  • Der Aufbau eines Induktors mit Längsfelderwärmung 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei wird ein Leiter 22 durch einen sich zeitlich ändernden Strom I durchflossen, wodurch ein magnetisches Feld H und ein magnetischer Fluss B im Wesentlichen in Längsrichtung des Walzguts 10 initiiert wird. Das magnetische Feld H bzw. der magnetische Fluss B werden durch Pfeile dargestellt. Durch das magnetische Feld wird eine Spannung im Walzgut induziert, wodurch das Walzgut durch die sich ergebenden Wirbelströme erwärmt wird. Wie eingezeichnet umschließen die Leiter 22 das Walzgut 10; aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nur 3 Wicklungen dargestellt, wobei die Anzahl der Wicklungen in Realität höher ist.
  • Der Aufbau eines Induktionsofens mit zwei Induktoren mit Querfelderwärmung 9 ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist jeweils ein Induktor oberhalb und unterhalb des Walzguts 10 parallel zur Walzgutoberfläche angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nur wenige Wicklungen an der Oberseite des Walzguts dargestellt. Der Induktor, bestehend aus Leitern 22, wird von einem sich zeitlich ändernden Strom I durchflossen, wodurch ein magnetisches Feld H und ein magnetischer Fluss B im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Walzguts 10 initiiert wird. Das magnetische Feld H bzw. der magnetische Fluss B werden durch Pfeile dargestellt. Durch das magnetische Feld wird eine Spannung im Walzgut induziert, wodurch das Walzgut durch die sich ergebenden Wirbelströme erwärmt wird.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, wird die Zunderschichtdicke des erwärmten Walzguts 10 mittels einer Zunderschichterkennungseinrichtung 11 ermittelt. Die Information über die tatsächliche Zunderschichtdicke wird verwendet, einen Druck des die rotierenden Düsen der Rotor-Entzunderungseinrichtung beaufschlagenden Wassers einzustellen. Die Einstellung eines Flüssigkeitsdrucks ist dem Fachmann bekannt, weswegen nur einige Möglichkeiten aufgezählt werden: Beispielsweise kann die Drehzahl und somit der Druck einer Hochdruck-Kreiselpumpe verstellt werden, oder es wird die Drehzahl einer Verdrängermaschine, z.B. eine Kolbenpumpe, verstellt, wobei ein Teilstrom des Wassers durch eine Blende mit konstanter oder variabler Öffnung in einem Kreislauf zum Tank gefahren wird. In weiterer Folge wird das erwärmte Walzgut 10 einer Vorabkühlung mittels einer Vorkühleinrichtung 12 mit - verglichen mit der nachfolgenden Entzunderung in einer Rotations-Entzunderungseinrichtung 13 - niedrigem Druck unterzogen, wodurch Risse in der Zunderschicht des Walzguts initiiert werden. Anschließend wird das Walzgut in einer Rotations-Entzunderungseinrichtung entzundert.
  • Details der Rotations-Entzunderungseinrichtung 13 sind in Fig. 4 dargestellt. Das Walzgut 10 wird von 8 Rotoren 23 mit jeweils vertikaler Drehachse entzundert, wobei jeweils 4 Rotoren auf der Ober- und der Unterseite des Walzguts 10 angeordnet sind. Jeder Rotor trägt jeweils 8 Vollstrahldüsen, welche intermittierend - d.h. nicht permanent - das Walzgut 10 beaufschlagen. Der Wasserdruck wird - je nach auftretender Zunderschichtdicke - zwischen 250 und 420 bar eingestellt. Die Drehzahl der Rotoren beträgt 500 l/min.
  • In Fig. 1 werden weitere Details der Erfindung gezeigt. Nach der Entzunderung wird das Temperaturprofil des entzunderten Walzguts 14 mittels einer Temperaturprofilmesseinrichtung 15 ermittelt, wobei unter dem Temperaturprofil der Temperaturverlauf über der Breitenrichtung des Walzguts verstanden wird. Hierzu werden die Oberflächentemperaturen des 1400 mm breiten entzunderten Walzguts 14 im Abstand von 100 mm ermittelt, sodass insgesamt 15 diskrete Temperaturwerte vorliegen. Dieses Temperaturprofil 19 wird an eine Regeleinrichtung 18 übermittelt, welche unter Berücksichtigung eines Soll-Temperaturprofils 18 und eines nichtlinearen Regelgesetzes fünf Stellgrößen 21 ermittelt. Die Stellgrößen 21 werden zur Ansteuerung der Induktoren 8 und 9 des Induktionsofens 7 verwendet, sodass das gemessene Temperaturprofil 19 mit dem Soll-Temperaturprofil 20 möglichst übereinstimmt.
    • Bezugszeichenliste
  • 1 Gieß-Walz-Verbundanlage
    2 Stranggießanlage
    3 Vormaterial
    4 Rollgang
    5 Vorwalzstraße
    6 Walzgut
    7 Induktionsofen
    8 Induktor mit Längsfelderwärmung
    9 Induktor mit Querfelderwärmung
    10 Erwärmtes Walzgut
    11 Zunderdickenerkennungseinrichtung
    12 Vorkühleinrichtung
    13 Rotations-Entzunderungseinrichtung
    14 Entzundertes Walzgut
    15 Temperaturprofilmesseinrichtung
    16 Fertigwalzstraße
    17 Transportrichtung
    18 Regeleinrichtung
    19 Ist-Temperaturprofil
    20 Soll-Temperaturprofil
    21 Stellgröße
    22 Elektrischer Leiter
    23 Rotor

Claims (16)

  1. Verfahren zum Aufbereiten von Warmwalzgut (6), beinhaltend die Schritte
    - Erwärmen eines Walzguts (6) in einem Induktionsofen (7);
    - Entzundern des erwärmten Walzguts (10);
    - Walzen des entzunderten Walzguts (14) in einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel (16),
    - das erwärmte Walzgut (10) durch wenigstens einen rotierenden Wasserstrahl aus einem Rotor einer Rotations-Entzunderungseinrichtung (13) entzundert wird;
    - wenigstens jeweils eine Temperatur des entzunderten Walzguts (14), mittels einer Temperaturmesseinrichtung,erfasst und einem Regler (13) zugeführt wird;
    - der Regler (18) unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung einer Soll-Temperatur wenigstens eine Stellgröße ermittelt und einem Regelorgan zuführt, wobei wenigstens ein Induktor (8,9) des Induktionsofens (7) so angesteuert wird, dass die Temperatur des entzunderten Walguts (14) der Soll-Temperatur möglichst entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturprofil des entzunderten Walzguts (14) mittels einer Temperaturprofilmesseinrichtung (15) erfasst und einem Regler (18) zugeführt wird und dass der Regler (18) unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Soll-Temperaturprofils mehrere Stellgrößen ermittelt und mehreren Regelorganen zuführt, wobei mehrere Induktoren (8,9) des Induktionsofens (7) so angesteuert werden, dass das Temperaturprofil des entzunderten Walguts (14) dem Soll-Temperaturprofil möglichst entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgut (6) im Induktionsofen (7) mittels wenigstens eines Induktors (8,9) mit Längsfeld- oder Querfelderwärmung erwärmt wird, wobei der Induktor in Abhängigkeit der Stellgröße mit variabler Leistung und gegebenenfalls variabler Frequenz angesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Walzguts (6), im Induktionsofen (7) bei einer
    - Walzgutdicke < 6 mm: bevorzugt durch Querfelderwärmung;
    - 12 mm > Walzgutdicke > 6 mm: durch jeweils mindestens einen Induktor mit Querfeld- und Längsfelderwärmung;
    - Walzgutdicke > 12 mm: bevorzugt durch Längsfelderwärmung;
    erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Walzgut (10) beaufschlagende Wasserstrahl unterbrochen auf das Walzgut einwirkt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl durch wenigstens einen Rotor (23) mit jeweils einer, bevorzugt 4 bis 12, rotierenden Düse erzeugt wird, wobei das dem Rotor zugeführte Wasser einen Druck von 100 bis 450 bar, bevorzugt 250 bis 420 bar, aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer Zunderschicht des erwärmten Walzguts (10) mittels einer Zunderdickenerkennungs-einrichtung (11) ermittelt wird und in Abhängigkeit dessen entweder
    - der Druck des dem Rotor/zugeführten Wassers; oder
    - die Drehzahl des Rotors (23)
    gesteuert oder geregelt eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunderschicht des erwärmten Walzguts (10) durch Wasserstrahlen aus einer Vorkühleinrichtung (12) erheblich abgekühlt wird.
  9. Vorrichtung (1) zum Aufbereiten von Warmwalzgut vor einer Umformung in wenigstens einem Walzgerüst oder einer Walzstaffel (16), aufweisend einen Induktionsofen (7), nachfolgend eine Entzunderungseinrichtung und wenigstens ein Walzgerüst, wobei
    - die Entzunderungseinrichtung als Rotations-Entzunderungseinrichtung (13) ausgeführt ist und wenigstens einen Rotor (23) mit jeweils wenigstens einer mit Wasser beaufschlagbaren rotierenden Düse aufweist;
    - vor einem ersten Walzgerüst eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur des Walzguts (14) angeordnet ist; und
    - die Vorrichtung (1) eine Regeleinrichtung (18) zur Regelung der Temperatur des Walzguts aufweist, wobei die Regeleinrichtung (18) mit der Temperaturmesseinrichtung und mindestens einem Induktor des Induktionsofens verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung als Temperaturprofilmesseinrichtung (15) ausgeführt ist, wobei letztere mit wenigstens einer Regeleinrichtung (18) in Verbindung steht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsofen (7) entweder ausschließlich Induktoren (8,9) mit Längsfeld- oder Querfelderwärmung aufweist, oder jeweils mindestens einen Induktor mit Längsfeld- und Querfelderwärmung aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Anspruch Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Rotor (23) eine vertikale Drehachse aufweist und in horizontaler Richtung aus der Rotations-Entzunderungseinrichtung (13) entnehmbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Rotor (23) einen Unterbrecher zur Erzeugung eines unterbrochenen Wasserstrahls enthält.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Rotor (23) 4 bis 12 rotierende Düsen aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Induktionsofen (7) eine Zunderdickenerkennungseinrichtung (11) nachgeordnet ist, die mit entweder
    - einer Druckstelleinrichtung zur Einstellung des den Rotor (23) beaufschlagenden Wassers; oder
    - einer Drehzahlstelleinrichtung zur Einstellung der Drehzahl des Rotors (23)
    in Verbindung steht.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotations-Entzunderungseinrichtung (13) eine Vorkühleinrichtung (12) vorgeordnet ist.
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