EP2416900B2 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von warmwalzgut - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von warmwalzgut Download PDF

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EP2416900B2
EP2416900B2 EP10711199.9A EP10711199A EP2416900B2 EP 2416900 B2 EP2416900 B2 EP 2416900B2 EP 10711199 A EP10711199 A EP 10711199A EP 2416900 B2 EP2416900 B2 EP 2416900B2
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EP
European Patent Office
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rolling stock
rolling
rotor
temperature
induction furnace
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EP2416900A1 (de
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Reinhard Karl
Gerald Hohenbichler
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Application granted granted Critical
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B45/06—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 for de-scaling, e.g. by brushing of strip material

Definitions

  • Devices for implementing the method for processing rolling stock prior to forming in at least one roll stand or a roll stand essentially comprise an induction furnace, subsequently a descaling device and at least one roll stand or a roll stand.
  • a cast strand cast in a continuous casting process is descaled, heated to rolling temperature and finished rolled in a multi-stand hot strip rolling mill, with the cast strand after exiting a strand guide, before entering a heat equalization furnace and / or after exiting a heat equalization furnace and entering the hot strip rolling line is freed from scale and / or casting powder on one or both strand surfaces by several rotating nozzles from which hydraulic fluid is sprayed.
  • the rolling stock can be, for example, a thin or thick slab or a finite or endless hot strand (e.g. from an ESP Endless Strip Production, CSP Compact Strip Production or similar systems). Furthermore, it does not matter whether the rolling in the rolling stand or the rolling series is preliminary, intermediate or final rolling.
  • the heated rolling stock is heated by at least one rotating water or liquid jet from at least one rotor of the rotary descaling device (the person skilled in the art is familiar with rotary descaling devices, so refer to the patent application for a basic description WO97 / 27955 A1 the applicant is referred), whereby the rolling stock is only slightly cooled at high descaling performance.
  • At least one actual temperature of the rolling stock is recorded by means of the temperature measuring device, for example a pyrometer or a thermography camera, and fed to the controller.
  • the analog or digital controller determines with the aid of a linear or preferably non-linear control law and taking into account a target temperature, at least one manipulated variable, which is fed to a control element, with at least one inductor of the induction furnace being controlled so that the temperature of the descaled whale material is the target Temperature as close as possible.
  • the method according to the invention ensures that the rolling stock is optimally prepared for a subsequent rolling process, the rolling stock being heated very energy-efficiently and then descaled with the lowest possible temperature drop and high descaling performance.
  • the regulation of the temperature of the rolling stock as it enters the first roll stand or rolling series also ensures that the rolling stock has the correct temperature for the subsequent thermomechanical forming, which ensures a high quality of the rolled product.
  • a temperature profile i.e. the discrete or continuous temperature distribution depending on the width direction
  • the width direction is that direction which is orthogonal to the transport direction and to the thickness direction of the rolling stock.
  • the controller determines several manipulated variables that are fed to several regulating organs, whereby several inductors of the induction furnace are controlled in such a way that the temperature profile of the descaled whale material corresponds as closely as possible to the target temperature profile.
  • the rolling stock is heated in the induction furnace by means of at least one inductor with longitudinal field or transverse field heating, the inductor being controlled with variable power and possibly variable frequency as a function of the manipulated variable.
  • inductors are known to the person skilled in the art, e.g. from the textbook
  • rolling stock with a thickness of ⁇ 6 mm, preferably by means of transverse field heating;
  • a particularly energy-efficient descaling and a particularly low water consumption of the rotary descaling device is possible if the rotating water jet acting on the rolling stock is interrupted, i.e. a water jet from a nozzle does not act permanently on the rolling stock when a rotor of the descaling device rotates 360 °. Alternatively, it is of course also possible for the water jet to act permanently on the rolling stock.
  • a particularly high descaling performance can be achieved if the scale layer of the heated rolling stock is cooled considerably by water jets from a pre-cooling device, so that cracks are initiated in the scale layer.
  • the temperature measuring device is advantageous to design the temperature measuring device as a temperature profile measuring device for measuring several surface temperatures of the rolling stock, the latter being connected to at least one control device.
  • the induction furnace either exclusively has inductors with longitudinal field or transverse field heating, or has at least one inductor in each case with longitudinal field and transverse field heating.
  • each rotor has an interrupter for generating an interrupted water jet.
  • stationary control disks have proven themselves for this.
  • a particularly low-maintenance construction can be achieved if each rotor has 4 to 12 rotating nozzles. This choice enables the circumferential speed of the rotors to be kept low, which leads to particularly low wear on the rotors. With regard to the embodiment of the rotating nozzles, it is advantageous to design the nozzles either as full, hollow or flat jet nozzles.
  • a particularly favorable system configuration can be achieved if a casting and rolling assembly, comprising a continuous casting system and, if necessary, a roughing mill, is arranged in front of the induction furnace.
  • a gas-fired preheating furnace can be arranged in front of the induction furnace so that it preheats it to a base temperature; however, the fine adjustment is made by a regulated induction furnace.
  • Fig. 1 a composite casting and rolling system 1 for the continuous production of hot strip is shown.
  • a steel melt is cast in a continuous casting plant 2, whereby a continuous strand of a starting material 3 is produced.
  • the raw material is transported uncut by means of a roller table 4 to a roughing train 5, where it is subjected to deformation in the two-stand roughing train.
  • the rolling stock 6 with a thickness of 9 mm then passes through an induction furnace 7 in which it is heated.
  • Five inductors are installed in the induction furnace 7, the reference numerals 8 and 9 each designating an inductor with longitudinal or transverse field heating.
  • FIG. 2 The structure of an inductor with longitudinal field heating 8 is shown in Fig. 2 shown.
  • a conductor 22 is traversed by a current I that changes over time, as a result of which a magnetic field H and a magnetic flux B are essentially in the longitudinal direction of the Rolled stock 10 is initiated.
  • the magnetic field H and the magnetic flux B are represented by arrows.
  • the magnetic field induces a voltage in the rolling stock, as a result of which the rolling stock is heated by the resulting eddy currents.
  • the conductors 22 enclose the rolling stock 10; for the sake of clarity, only 3 windings have been shown, the number of windings being higher in reality.
  • the heated rolling stock 10 is pre-cooled by means of a pre-cooling device 12 with - compared to the subsequent descaling in a rotary descaling device 13 - subjected to low pressure, which initiates cracks in the scale layer of the rolling stock.
  • the rolling stock is then 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 with a vertical axis of rotation, with 4 rotors each being arranged on the top and bottom of the rolling stock 10.
  • Each rotor has 8 full jet nozzles, which intermittently - ie not permanently - act on the rolling stock 10.
  • the water pressure is set between 250 and 420 bar, depending on the thickness of the scale layer.
  • 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, the temperature profile being 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 a distance of 100 mm, so that a total of 15 discrete temperature values are available.
  • This temperature profile 19 is transmitted to a control device 18 which, taking into account a target temperature profile 18 and a non-linear control law, determines five manipulated variables 21.
  • 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 matches the set temperature profile 20 as closely as possible.

Landscapes

  • 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, aber hinter der Entzunderungseinrichtung 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 und den wenigstens einen Induktor so ansteuert, dass die Temperatur des entzunderten Walzguts einer Soll-Temperatur möglichst entspricht.
  • 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), wobei
    - 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 (18) 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 Walzguts (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 Zunderdickenerkennungseinrichtung (11) ermittelt wird und in Abhängigkeit dessen entweder
    - der Druck des dem Rotor (23) 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;
    - wobei vor einem ersten Walzgerüst, aber hinter der Entzunderungseinrichtung eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur des Walzguts (14) angeordnet ist; und
    - wobei 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 und den wenigstens einen Induktor (8, 9) so ansteuert, dass die Temperatur (T) des entzunderten Walzguts (14) einer Soll-Temperatur möglichst entspricht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (15) als Temperaturprofilmesseinrichtung 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 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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