EP4122613A1 - Verfahren zum herstellen eines metallischen bandes - Google Patents

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EP4122613A1
EP4122613A1 EP22184467.3A EP22184467A EP4122613A1 EP 4122613 A1 EP4122613 A1 EP 4122613A1 EP 22184467 A EP22184467 A EP 22184467A EP 4122613 A1 EP4122613 A1 EP 4122613A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slab
rolling
volume flow
slabs
endless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22184467.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Norman Jepsen
Joachim Ohlert
Christian Klinkenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4122613A1 publication Critical patent/EP4122613A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/466—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a non-continuous process, i.e. the cast being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0085—Joining ends of material to continuous strip, bar or sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metallic strip, the strip being rolled out of a slab in a rolling train by means of a number of roll stands, the slab to be rolled being assembled from individual partial slabs, the individual partial slabs being assembled in a slab connecting device.
  • this also includes pre-strips, which are connected to one another accordingly in order to be able to roll them out in a continuously operating rolling process.
  • a high finish rolling temperature i.e., the temperature at the exit of the strip from the mill
  • Such high temperatures sometimes cannot be reached with conventional procedures, such as in particular continuous casting and rolling (e.g. ESP processes).
  • the invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset in such a way that it is possible on the one hand to enable an endless rolling process with the known advantages such as increased uniformity, reproducibility and stability and on the other hand to achieve final rolling temperatures that are higher than those which can be achieved when rolling thin strips in batch mode and when rolling any strips in the combined endless casting-rolling processes, so that the desired and specified product properties can be set reliably and reproducibly.
  • the solution to this problem provided by the invention is characterized in that the slab is fed to the rolling mill at a volume flow of at least 630 mm ⁇ m/min, based on the width of the slab, and that the slab leaves the rolling mill at a temperature of at least 855°C.
  • the slab is preferably fed to the rolling mill at a volume flow rate of at least 690 mm ⁇ m/min, preferably at least 710 mm ⁇ m/min, based on the width of the slab.
  • the volume flow is calculated accordingly from the product of the rolling speed in m/min and the thickness of the slab in mm.
  • the determined value therefore gives the volume flow related to the width of the slab, which is Density of the material multiplied to give the corresponding mass flow through the mill.
  • the slab preferably leaves the rolling mill at a temperature of at least 860 °C.
  • Rolling in the rolling mill is preferably carried out in a continuous process.
  • the particularly preferred process provides that the partial slabs are continuously cast in at least two casting machines.
  • the partial slabs are then preferably guided and heated downstream of the casting machine and upstream of the slab joining device through a furnace, in particular through a tunnel furnace.
  • the partial slabs are preferably heated in the furnace to a temperature between 1,000°C and 1,250°C.
  • the final temperature of the strip can be influenced by appropriate selection of the temperature in the furnace in combination with the volume flow with which the slab is fed into the rolling train.
  • the slab is made of soft steel, it is fed into the rolling mill at a volume flow of between 630 and 860 mm ⁇ m/min, based on the width of the slab, with the slab leaving the rolling mill at a temperature of at least 860 °C.
  • the slab consists of structural steel, it is fed into the rolling train with a volume flow of between 690 and 950 mm x m/min, with the slab leaving the rolling mill at a temperature of at least 860 °C.
  • the slab is made of carbon steel, it is fed into the rolling mill at a volume flow of between 710 and 970 mm x m/min, based on the width of the slab, with the slab leaving the rolling mill at a temperature of at least 860 °C.
  • a particularly preferred embodiment of the proposed method is characterized in that the partial slabs provided by the at least two casting machines are provided with a total volume flow that is smaller than the volume flow that is supplied to the rolling train, with the rolling for a period of at least 15 minutes continuously, using a buffer of partial slabs located between the at least two casting machines and the slab joining device (and in particular in the furnaces).
  • the period of time mentioned is preferably even at least 30 minutes and particularly preferably at least 45 minutes.
  • the buffer of partial slabs is preferably located in at least one furnace (tunnel furnace).
  • the logistics for this are preferably controlled electronically. Accordingly, provision is made for the provision of partial slabs by a control system is initiated, in which preferably a process model is numerically simulated or which is supplied by a process model with the information relevant to the decision.
  • At least one cutting device in particular shears, can be arranged between the rolling train and a coiler that follows in the direction of rolling, with the at least one cutting device cutting off sections of the rolled strip that are scrap or that contain material that does not meet a predetermined specification.
  • a cut can be made in front of the coiler, with which waste can be minimized or material that is not according to specification can be removed.
  • an endless rolling method is thus made possible in which a slab joining device is used, it being possible to achieve homogeneous product properties in the finished strip through the proposed procedure.
  • An advantageous embodiment of the proposed method is an operating mode in which the slab volume flow that is fed to the rolling train is independent of that for a certain period of time Volume flow is chosen leaving the casting machines.
  • suitable or optimized values for the volume flow can be determined, which can be carried out in particular by using (calculation) models.
  • friction welding devices are used as the slab joining device, as in the above-mentioned WO 2017/140886 A1 are described.
  • pre-strips or thin slabs can thus be joined and then rolled together.
  • figure 1 a system is shown schematically with which a steel strip can be produced.
  • a (partial) slab 3a or 3b is cast in two casting machines 6 and 7 (see figure 2 ) made, which has a certain length.
  • the slabs each enter a tunnel furnace 7 or 8, in which they are kept at a defined temperature.
  • Downstream in the rolling direction R is a rolling train 1 which has a number of rolling stands 2 .
  • a slab connecting device 4 is located between the end of the tunnel furnaces 7, 8 and the rolling train 2. This serves to connect the (partial) slabs 3a, 3b from the tunnel furnaces 7, 8 to one another and to guide them into the rolling train 1 so that a continuous rolling process can take place in the rolling train, which is generally advantageous in terms of process stability and the quality of the strip to be produced.
  • figure 2 1 shows how the rear end of the front part slab 3a in the rolling direction R is connected to the front end of the rear part slab 3b in the rolling direction R by means of the slab connection device 4 . It is not illustrated in more detail that the ends to be joined are previously subjected to a cut for this purpose.
  • pre-strips or, in particular, thin slabs can be connected and then rolled together.
  • batch mode can be used (single slab rolling, individual slabs from one or more casting machines).
  • the rolling of welded slabs is referred to as an endless rolling mode.
  • endless rolling mode the rolling of welded slabs.
  • the length of the endless sequence changes. This is all the longer, the more the absolute value of the quotient of the total casting speed and the rolling speed approaches the value "1".
  • High final rolling temperatures (at the exit than mill train 1) above the start of a phase transformation are usually a prerequisite for achieving specified product properties.
  • high final rolling temperatures above a phase transformation are in many cases a necessary prerequisite for easy processing and also for achieving the specified product properties in the subsequent process stages. Examples of this are the material properties when skin-passing hot strip and the material properties when galvanizing hot strip.
  • the same high final rolling temperatures can be achieved as with conventional rolling in batch mode, and even higher when rolling thin strips because higher rolling speeds can be used. If required, higher final rolling temperatures can also be achieved than with continuous casting rolling systems. Additional inductive heating of the strip is not required.
  • the mass or volume throughput through rolling mill 1 is responsible for the fact that the rolling temperatures reached are sufficiently high and in particular above the phase transformation temperatures and that process stability and product quality can be guaranteed as a result. Sometimes the terms mass flow or mass flow are also used for the volume flow or volume flow (without multiplying the volume of slab per time, usually related to the width of the slab, by the density of the material).
  • the volume flow in the endless rolling process presented here with several casting machines is generally higher than in endless casting and rolling processes with only one casting strand.
  • the slab 3 is fed to the rolling train 1 with a volume flow of at least 630 mm ⁇ m/min, based on the width of the slab 1.
  • the slab 3 should leave the rolling mill 1 at a temperature T of at least 855°C.
  • the consideration of the volume flow (mass flow) is reduced to the parameters casting speed and slab thickness; If identical casting speeds are also assumed (actually, due to the greater slab thickness, the casting speed is generally lower for endless casting and rolling than for endless rolling), the volume flows (mass flows) for endless casting rolls and endless rolling can be compared using the slab thickness.
  • Typical values for continuous cast rolling are 90 to 110 mm and for continuous rolling 65 to 75 mm.
  • first table The result of the procedure according to the invention (first table) and that according to the prior art (second table) are shown below in two tables.
  • the tables show that the desired final rolling temperatures for setting the product properties for selected representatives of three important groups of steel grades and for the final thicknesses customary in the field of endless processes are achieved with the endless rolling process, but not with the endless cast-rolling process.
  • the reasons for this are the different volume flows (mass flows) due to the different capacities of the casting machines and in particular due to the semi-discontinuous process of endless rolling compared to the fully continuous process of endless cast-rolling.
  • the following table shows the final rolling temperatures (target and actual) and volume flows (mass flows) based on a slab width of 1 m for selected steel groups when using the method of endless rolling according to the invention when using the usual final thicknesses: steel grade final thickness [mm] Target value final rolling temperature [°C] Actual value final rolling temperature [°C] Volume flow [mm*m/min] soft steel 1.2 860 860 630 - 860 Structural steel 1.6 860 860 690 - 950 carbon steel 1.8 860 860 710-970
  • Cutting means in front of the coiler, which divides the finished strip into individual pieces after endless rolling in rolling train 1 and thus initiates a discontinuous process again, can be used in such a way that the area of the strip that, as a result of the welding process, shows the greatest deviations from the required properties, is located in that part of the coil which is later removed and not used, ie usually the outer turns.
  • material that does not meet the respective requirements or cannot be used sensibly in the subsequent processes can be removed by these as well as by the shears arranged further forward.
  • the rolling speed can be increased or decreased if this is necessary to achieve the required product properties. Endless rolling is also possible if the rolling speed is higher or lower than the cumulative casting speed.
  • slab is usually used for the material in front of the roughing stand, after which it is roughing strip. Belts are then spoken of in and after the finishing mill. Strips are made from thin slabs in a CSP plant. In the present case, the material before the finishing train is primarily meant. However, slabs in the actual sense can also be treated according to the invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes, wobei das Band in einer Walzstraße (1) mittels einer Anzahl an Walzgerüsten (2) aus einer Bramme (3) ausgewalzt wird, wobei die zu walzende Bramme (3) aus einzelnen Teilbrammen (3a, 3b) zusammengesetzt wird, wobei das Zusammensetzen der einzelnen Teilbrammen (3a, 3b) in einer Brammenverbindungsvorrichtung (4) erfolgt. Um einerseits einen Endloswalzprozess mit den bekannten Vorteilen wie erhöhter Gleichmäßigkeit, Reproduzierbarkeit und Stabilität zu ermöglichen und andererseits Endwalztemperaturen zu erzielen, die höher liegen als diejenigen, die beim Walzen dünner Bänder im Batch-Modus und die beim Walzen jeglicher Bänder bei den kombinierten Endlos-Gieß-Walz-Prozessen erreicht werden können, sieht die Erfindung vor, dass die Bramme (3) der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss von mindestens 660 mm x m/min zugeführt wird und dass die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 855 °C verlässt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes, wobei das Band in einer Walzstraße mittels einer Anzahl an Walzgerüsten aus einer Bramme ausgewalzt wird, wobei die zu walzende Bramme aus einzelnen Teilbrammen zusammengesetzt wird, wobei das Zusammensetzen der einzelnen Teilbrammen in einer Brammenverbindungsvorrichtung erfolgt.
  • Beispielsweise aus der WO 2017/140886 A1 ist es bekannt, in einer Gieß-Walz-Anlage Stahlbänder dadurch im Semi-Endlos-Walzbetrieb oder im Endlos-Walzbetrieb herzustellen, dass in einer oder in mehreren Gießmaschinen Brammen hergestellt werden, die vor der Walzstraße miteinander verbunden werden. In dem genannten Dokument wird hierzu eine Brammenverbindungsvorrichtung beschrieben, mit der zwei hintereinander angeordnete Brammen miteinander verbunden werden können. Dies erfolgt hier durch einen Reibschweißvorgang, bei dem die beiden zu verbindenden Brammen relativ zueinander oszillieren und dabei aneinander gepresst werden.
  • Wenn hier und nachfolgend von Brammen gesprochen wird, sind hierunter grundsätzlich auch Vorbänder zu verstehen, die entsprechend miteinander verbunden werden, um sie in einem kontinuierlich arbeitenden Walzprozess auswalzen zu können.
  • Bei manchen Anwendungsfällen ist das Erreichen einer hohen Endwalztemperatur (d. h. der Temperatur beim Auslauf des Bandes aus der Walzstraße) oberhalb des Beginns einer Phasenumwandlung von besonderer Bedeutung. Mit üblichen Verfahrensweisen, wie insbesondere dem kontinuierlichen Gieß-Walzen (z. B. ESP-Verfahren), können solche hohe Temperaturen mitunter nicht erreicht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, mit dem es möglich ist, einerseits einen Endloswalzprozess mit den bekannten Vorteilen wie erhöhter Gleichmäßigkeit, Reproduzierbarkeit und Stabilität zu ermöglichen und andererseits Endwalztemperaturen zu erzielen, die höher liegen als diejenigen, die beim Walzen dünner Bänder im Batch-Modus und die beim Walzen jeglicher Bänder bei den kombinierten Endlos-Gieß-Walz-Prozessen erreicht werden können, so dass die gewünschten und spezifizierten Produkteigenschaften sicher und reproduzierbar eingestellt werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme der Walzstraße mit einem auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss von mindestens 630 mm x m/min zugeführt wird und dass die Bramme die Walzstraße mit einer Temperatur von mindestens 855 °C verlässt.
  • Bevorzugt wird die Bramme der Walzstraße mit einem auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss von mindestens 690 mm x m/min, vorzugsweise von mindestens 710 mm x m/min, zugeführt.
  • Der Volumenfluss berechnet sich demgemäß aus dem Produkt aus Walzgeschwindigkeit in m/min und Dicke der Bramme in mm. Der ermittelte Wert ergibt also den auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss, der mit der Dichte des Materials multipliziert den entsprechenden Massenfluss durch die Walzstraße ergibt.
  • Die Bramme verlässt bevorzugt die Walzstraße mit einer Temperatur von mindestens 860 °C.
  • Das Walzen in der Walzstraße erfolgt bevorzugt in einem kontinuierlichen Prozess.
  • Der besonders bevorzugte Prozess sieht vor, dass die Teilbrammen in mindestens zwei Gießmaschinen stranggegossen werden. Die Teilbrammen werden dann bevorzugt hinter der Gießmaschine und vor der Brammenverbindungsvorrichtung durch einen Ofen, insbesondere durch einen Tunnelofen, geführt und erwärmt. Die Erwärmung der Teilbrammen im Ofen erfolgt dabei bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 1.000 °C und 1.250 °C. Durch entsprechende Wahl der Temperatur im Ofen kann in Kombination mit dem Volumenfluss, mit dem die Bramme in die Walzstraße eingeführt wird, die Endtemperatur des Bandes (am Ende der Walzstraße) beeinflusst werden.
  • Für besondere Einsatzfälle haben sich folgende bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben:
    Sofern die Bramme aus weichem Stahl besteht, wird sie der Walzstraße mit einem auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss zwischen 630 und 860 mm x m/min zugeführt, wobei die Bramme die Walzstraße mit einer Temperatur von mindestens 860 °C verlässt.
  • Sofern die Bramme aus Baustahl besteht, wird sie der Walzstraße mit einem auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss zwischen 690 und 950 mm x m/min zugeführt wird, wobei die Bramme die Walzstraße mit einer Temperatur von mindestens 860 °C verlässt.
  • Sofern die Bramme aus Kohlenstoffstahl besteht, wird sie der Walzstraße mit einem auf die Breite der Bramme bezogenen Volumenfluss zwischen 710 und 970 mm x m/min zugeführt wird, wobei die Bramme die Walzstraße mit einer Temperatur von mindestens 860 °C verlässt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die von den mindestens zwei Gießmaschinen bereitgestellten Teilbrammen mit einem gesamten aufsummierten Volumenfluss bereitgestellt werden, der kleiner ist als der Volumenfluss, der der Walzstraße zugeführt wird, wobei das Walzen für einen Zeitraum von mindestens 15 Minuten kontinuierlich durchgeführt wird, indem auf einen Puffer an Teilbrammen zurückgegriffen wird, der sich zwischen den mindestens zwei Gießmaschinen und der Brammenverbindungsvorrichtung (und insbesondere in den Öfen) befindet. Der genannte Zeitraum beträgt dabei vorzugsweise sogar mindestens 30 Minuten und besonders bevorzugt mindestens 45 Minuten.
  • Bei dieser Vorgehensweise wird demgemäß vor dem Start des Walzens in der Walzstraße durch entsprechenden Betrieb der Gießmaschinen für einen Puffer an Teilbrammen gesorgt, so dass dann das Walzen mit einem Volumenfluss an Brammenmaterial erfolgen kann, der größer als die Summe des Volumenflusses ist, der von allen Gießmaschinen kommt.
  • Der Puffer an Teilbrammen befindet sich dabei bevorzugt in mindestens einem Ofen (Tunnelofen).
  • Die Logistik hierfür wird bevorzugt elektronisch gesteuert. Demgemäß ist vorgesehen, dass die Bereitstellung von Teilbrammen von einem Steuerungssystem veranlasst wird, in dem vorzugsweise ein Prozessmodell numerisch simuliert wird bzw. das von einem Prozessmodell mit den entscheidungsrelevanten Informationen versorgt wird.
  • Zwischen der Walzstraße und einem in Walzrichtung nachfolgenden Haspel kann mindestens eine Schneidvorrichtung, insbesondere eine Schere, angeordnet sein, wobei mit der mindestens einen Schneidvorrichtung solche Abschnitte des gewalzten Bandes abgeschnitten werden, die Ausschuss sind oder die Material enthalten, welches nicht einer vorgegebenen Spezifikation genügt. Mit der genannten Schneidvorrichtung (Schere) kann vor dem Haspel ein Schnitt vorgenommen werden, mit dem Ausschuss minimiert bzw. nicht spezifikationsgemäßes Material entfernt werden kann.
  • Gemäß dem vorliegenden Vorschlag wird also ein Endlos-Walzverfahren ermöglicht, bei dem eine Brammenverbindungsvorrichtung zum Einsatz kommt, wobei durch die vorgeschlagene Vorgehensweise homogene Produkteigenschaften im fertigen Band erzielt werden können.
  • Hierbei wird es möglich, einerseits einen Endlos-Walzprozess mit den bekannten Vorteilen (wie erhöhter Gleichmäßigkeit, Reproduzierbarkeit und Stabilität) zu gewährleisten und andererseits mittels Messungen und sich anschließenden Berechnungen, Steuerungen bzw. Regelungen auf Prozessstörungen zu reagieren, so dass durch gezielte Prozessänderungen die gewünschten und spezifizierten Produkteigenschaften trotz Abweichungen während der zurückliegenden Prozessstufen sicher und reproduzierbar eingestellt oder übertroffen werden können.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens kommt eine Betriebsweise infrage, bei der der Brammen-Volumenfluss, der der Walzstraße zugeführt wird, für einen gewissen Zeitraum unabhängig von demjenigen Volumenfluss gewählt wird, der die Gießmaschinen verlässt. Dabei können geeignete bzw. optimierte Werte für den Volumenfluss bestimmt werden, was insbesondere durch den Einsatz von (Rechen-)Modellen vorgenommen werden kann.
  • Als Brammenverbindungsvorrichtung kommen insbesondere Reibschweißvorrichtungen zum Einsatz, wie sie in der oben genannten WO 2017/140886 A1 beschrieben sind.
  • Mit der Brammenverbindungsvorrichtung in einer konventionellen Warmbandstraße oder einer Gieß-Walz-Anlage können also Vorbänder oder Dünnbrammen verbunden und anschließend gemeinsam gewalzt werden.
  • Sehr vorteilhaft ist, dass beim Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens eine ausreichend hohe Endwalztemperatur aufrechterhalten werden kann, so dass die Produkteigenschaften des Bandes verbessert werden können.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine Anlage zur Herstellung eines metallischen Bandes, wobei hinter zweier Tunnelöfen eine Brammenverbindungsvorrichtung angeordnet ist sowie hinter derselben eine Walzstraße, und
    Fig. 2
    schematisch zwei Teilbrammen, die sich in der Brammenverbindungsvorrichtung befinden und die in dieser miteinander verbunden werden.
  • In Figur 1 ist eine Anlage schematisch dargestellt, mit der ein Stahlband produziert werden kann.
  • Zunächst wird in zwei Gießmaschinen 6 und 7 eine (Teil)Bramme 3a bzw. 3b (s. Figur 2) hergestellt, die eine gewisse Länge aufweist. Die Brammen gelangen in jeweils einen Tunnelofen 7 bzw. 8, in dem sie auf einer definierten Temperatur gehalten werden. In Walzrichtung R nachgelagert ist eine Walzstraße 1, die eine Anzahl Walzgerüste 2 aufweist. Zwischen dem Ende der Tunnelöfen 7, 8 und der Walzstraße 2 befindet sich eine Brammenverbindungsvorrichtung 4. Diese dient dazu, die (Teil)Brammen 3a, 3b aus den Tunnelöfen 7, 8 miteinander zu verbinden und sie in die Walzstraße 1 zu leiten, so dass in der Walzstraße ein kontinuierlicher Walzprozess stattfinden kann, der generell vorteilhaft mit Blick auf die Prozessstabilität und die Qualität des herzustellenden Bandes ist.
  • In Figur 2 ist illustriert, wie das hinten liegende Ende der in Walzrichtung R vorne liegenden Teilbramme 3a mit dem vorne liegenden Ende der in Walzrichtung R hinten liegenden Teilbramme 3b mittels der Brammenverbindungsvorrichtung 4 verbunden wird. Nicht näher illustriert ist, dass dafür die zusammenzufügenden Enden vorher einem Schnitt unterzogen werden.
  • Unter Einsatz der Brammenverbindungsvorrichtung 4 in einer konventionellen Warmbandstraße oder einer Gießwalzanlage können also Vorbänder oder insbesondere Dünnbrammen verbunden und anschließend gemeinsam gewalzt werden.
  • Generell gilt, dass beim Einsatz der Brammenverbindungsvorrichtung folgende drei Produktionsmodi ermöglicht sind:
    Zunächst kann im Batch-Modus gefahren werden (Einzelbrammenwalzen, einzelne Brammen aus einer oder mehreren Gießmaschinen).
  • Weiterhin kann im Semi-Endlos-Modus gefahren werden (Mehrfachbrammenwalzen, Mehrfach-Brammen aus einer oder mehreren Gießmaschinen). Schließlich kann im Modus des Endlos-Walzens gefahren werden (verschweißte Brammen aus zwei oder mehreren Gießmaschinen).
  • Unabhängig vom Verhältnis Summengeschwindigkeit der vorhandenen Stränge und Walzgeschwindigkeit spricht man beim Walzen von verschweißten Brammen von einem Endlos-Walzmodus. Es ändert sich je nach Anzahl der verschweißten Bänder oder Brammen lediglich die Länge der Endlos-Sequenz. Diese ist umso länger, je mehr der Betrag des Quotienten aus Summengießgeschwindigkeit und Walzgeschwindigkeit sich dem Wert "1" nähert.
  • Hier kann die Massenflussbedingung herangezogen werden: i ENDLOS = i MAX − i MIN 1 − i G v G v W
    Figure imgb0001
     mit:
    • iENDLOS:
    Anzahl der möglichen Brammen in einer Sequenz beim Endlos-Walzen
    iMAX:
    Maximale Anzahl von Brammen im Tunnelofen (Start der Endlos-Walzsequenz)
    iMIN:
    Minimale Anzahl von Brammen im Tunnelofen (Ende der Endlos-Walzsequenz)
    iG:
    Anzahl der Gießmaschinen
    vG:
    Gießgeschwindigkeit
    vw:
    Walzgeschwindigkeit
  • In Abgrenzung zu den Endlos-Gieß-Walz-Konzepten besteht also beim Endlos-Walzen keine feste Kopplung zwischen den Prozessstufen Gießen und Walzen. Es kann somit endlos gewalzt werden, ohne dass ein darüberhinausgehender Endlos-Prozess existiert, bei dem das gewalzte Band mit der Bramme der Gießmaschine verbunden ist.
  • Aus Sicht der gesamten Gieß-Walz-Anlage sind also nur zwei Betriebsmodi in Gebrauch, nämlich der Batch-Modus und der Semi-Endlos-Modus.
  • Im Unterschied zum Semi-Endlos-Modus, wie er von CSP-Anlagen bekannt ist, kommt es beim Endlos-Walzen nach Verschweißen der Brammen allerdings nicht zu einer Minderung der Produktionsmenge, weil beide Gießstränge mit hoher bzw. unverändert hoher Gießgeschwindigkeit betrieben werden können.
  • Hohe Endwalztemperaturen (beim Auslauf als der Walzstraße 1) oberhalb des Beginns einer Phasenumwandlung sind in der Regel Voraussetzung für das Erreichen spezifizierter Produkteigenschaften.
  • Weiterhin sind hohe Endwalztemperaturen oberhalb einer Phasenumwandlung in vielen Fällen notwendige Voraussetzung für eine einfache Verarbeitbarkeit und auch für das Erreichen der spezifizierten Produkteigenschaften in den folgenden Prozessstufen. Beispiele hierfür sind die Materialeigenschaften beim Dressieren von Warmband und die Materialeigenschaften beim Verzinken von Warmband.
  • Ebenfalls führen hohe Endwalztemperaturen zu größerer Prozessstabilität in den darauffolgenden Verarbeitungsschritten und zu höherer Produktqualität danach, weil sich unvermeidbare Temperaturschwankungen im Bereich hoher Temperaturen (d. h. ausreichend großer Abstand zu den Umwandlungstemperaturen) weniger stark auf die Eigenschaften des gewalzten Bandes auswirken. Werkstoffkennwerte sowie Profil und Planheit schwanken beim Warmwalzen stärker bei niedrigen Endwalztemperaturen im Bereich der Phasenumwandlung, die Schwankungen können sich bei nachfolgenden Verfahrensschritten wie Kühlen und Aufwickeln verstärken und schließlich beim Kaltwalzen zu Prozessinstabilitäten und unerwünschten Eigenschaftsschwankungen und -verschlechterungen führen. Besonders sporadische und asymmetrische Effekte können durch Regelsysteme und Stellglieder nicht mehr beseitigt bzw. kompensiert werden. Das gilt umso mehr, wenn die Stellglieder bereits in ihrem Grenzbereich betrieben werden. Analog ist die Situation beim Glühen und Verzinken.
  • Schließlich führen konstante Prozessbedingungen beim Warmwalzen und dadurch konstante Eigenschaften nach dem Warmwalzen grundsätzlich zu erhöhter Prozessstabilität in den darauffolgenden Verarbeitungsschritten und zu höherer Produktqualität danach. Das betrifft unter anderem die Geometrie, die Oberflächenqualität und die Materialeigenschaften.
  • Beim Endloswalzen mittels der Brammenverbindungsvorrichtung 4 lassen sich genauso hohe Endwalztemperaturen wie beim konventionellen Walzen im Batch-Modus erreichen, beim Walzen dünner Bänder sogar höhere, weil höhere Walzgeschwindigkeiten zur Anwendung kommen können. Bei Bedarf können ebenfalls höhere Endwalztemperaturen als bei Endlosgießwalzanlagen erreicht werden. Eine zusätzliche induktive Beheizung des Bandes ist nicht erforderlich.
  • Verantwortlich dafür, dass die erreichten Walztemperaturen ausreichend hoch und insbesondere oberhalb der Phasenumwandlungstemperaturen liegen und dass in der Folge Prozessstabilität und Produktqualität gewährleistet werden können, ist unter anderem der Massen- bzw. Volumendurchsatz durch die Walzstraße 1. Mitunter werden für den Volumenfluss bzw. Volumenstrom auch die Begriffe Massenstrom oder Massenfluss verwendet (ohne also das Volumen an Bramme pro Zeit, in der Regel bezogen auf die Breite der Bramme, mit der Dichte des Materials zu multiplizieren). Der Volumenfluss ist beim hier vorgestellten Verfahren des Endloswalzens mit mehreren Gießmaschinen in der Regel höher als bei Endlos-Gieß-Walz-Prozessen mit lediglich einem Gießstrang.
  • Wesentlich ist, dass die Bramme 3 der Walzstraße 1 mit einem auf die Breite der Bramme 1 bezogenen Volumenfluss von mindestens 630 mm x m/min zugeführt wird. Dabei soll die Bramme 3 die Walzstraße 1 mit einer Temperatur T von mindestens 855 °C verlassen.
  • Dem Prozess liegt die Volumenflussbedingung bzw. Massenflussbedingung zu Grunde: MF ENDLOS = i G ∗ v G ∗ d ∗ b
    Figure imgb0002
     mit:
    • MFENDLOS:
    Volumenfluss (Massenfluss) in einer Sequenz bei Endlosgießwalzen oder Endloswalzen
    iG:
    Anzahl der Gießmaschinen 5, 6
    vG:
    Gießgeschwindigkeit (in m/min)
    d:
    Brammendicke (in mm)
    b:
    Brammenbreite (in mm), ggf. hier auch die Standardbreite von üblicherweise 1 m
  • Bei gleicher oder normierter Brammenbreite reduziert sich die Betrachtung des Volumenflusses (Massenflusses) auf die Größen Gießgeschwindigkeit und Brammendicke; werden zudem identische Gießgeschwindigkeiten angenommen (tatsächlich liegt die Gießgeschwindigkeit aufgrund der größeren Brammendicke beim Endlos-Gieß-Walzen in der Regel niedriger als beim Endloswalzen), so können die Volumenflüsse (Massenflüsse) bei Endlosgießwalzen und Endloswalzen anhand der Brammendicke verglichen werden. Typische Werte für das Endlosgießwalzen liegen bei 90 bis 110 mm und für das Endloswalzen bei 65 bis 75 mm.
  • Bei zwei Gießmaschinen ergibt sich dann beim Endloswalzen ein um etwa ein Drittel höherer Massenfluss im Vergleich zum Endlos-Gieß-Walzen, das verfahrensbedingt aus nur einem Gießstrang erfolgen muss.
  • Darüber hinaus ist es bei der vorgeschlagenen Vorgehensweise möglich, die Endwalztemperatur, die beim Endlos-Gieß-Walzen durch die Gießgeschwindigkeit bestimmt wird, zu erhöhen, indem die Prozesse Gießen und Walzen bewusst entkoppelt werden, und dann die Walzgeschwindigkeit den Anforderungen, d. h. den spezifizierten Produkteigenschaften, entsprechend anzupassen bzw. diese zu erhöhen.
  • Endloswalzen ist dann möglich, obwohl die Walzgeschwindigkeit höher liegt als die Summe der Gießgeschwindigkeiten der Gießmaschinen. Das kann z. B. beim Walzen bestimmter Abmessungen und insgesamt beim Walzen von höherfesten Stahlsorten sinnvoll bzw. notwendig sein. Um in diesen Fällen die jeweiligen Endlos-Sequenzen mit einer jeweils geeigneten Anzahl entsprechender Bänder zusammenstellen zu können, muss eine zu diesem Zweck geeignete intelligente Steuerung der Produktabfolge (d. h. Werkstoff, Dicke und Breite; Produktionsplanung und Ofenlogistik) mittels dafür maßgeschneiderter Modelle eingesetzt werden. Das darin in Form von Algorithmen enthaltene Wissen zum Zusammenhang von Prozessbedingungen, wie Walzgeschwindigkeit, Abnahmen, Walzkräften, etc., und den finalen Produkteigenschaften ist Voraussetzung für die Herstellung spezifikationsgemäßer Produkte im Rahmen des Endloswalzens bei diskontinuierlichem Gesamtprozess des Gieß-Walzens.
  • Nachfolgend ist in zwei Tabellen das Ergebnis der erfindungsgemäßen Vorgehensweise (erste Tabelle) sowie derjenige nach dem Stand der Technik (zweite Tabelle) wiedergegeben. Die Tabellen zeigen, dass die zur Einstellung der Produkteigenschaften angestrebten Endwalztemperaturen für ausgewählte Repräsentanten dreier wichtiger Gruppen von Stahlsorten und für im Bereich der Endlosverfahren übliche Enddicken mit dem Verfahren des Endloswalzens erreicht werden, mit dem Verfahren des Endlos-Gieß-Walzens hingegen nicht. Ursächlich dafür sind die unterschiedlichen Volumenflüsse (Massenflüsse) aufgrund der unterschiedlichen Kapazitäten der Gießmaschinen und insbesondere aufgrund des halb-diskontinuierlichen Prozesses des Endloswalzens im Vergleich zum voll-kontinuierlichen Prozesses des Endlos-Gieß-Walzens.
  • Die folgende Tabelle zeigt die Endwalztemperaturen (Soll und Ist) und Volumenflüsse (Massenflüsse) bezogen auf eine Brammen-Breite von 1 m für ausgewählte Stahlgruppen beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens des Endloswalzens bei Verwendung üblicher Enddicken:
    Stahlsorte Enddicke [mm] Sollwert Endwalz-temperatur [°C] Istwert Endwalz-temperatur [°C] Volumenfluss [mm*m/min]
    weicher Stahl 1,2 860 860 630 - 860
    Baustahl 1,6 860 860 690 - 950
    Kohlenstoffstahl 1,8 860 860 710-970
  • Indes zeigt die nachfolgende Tabelle Endwalztemperaturen (Soll und Ist) und Volumenflüsse (Massenflüsse) bezogen auf eine Brammen-Breite von 1 m für ausgewählte Stahlgruppen beim vorbekannten Einsatz des Endlosgießwalzens bei Verwendung üblicher Enddicken:
    Stahlsorte Enddicke [mm] Sollwert Endwalz-temperatur [°C] Istwert Endwalz-temperatur [°C] Volumenfluss [mm*m/min]
    weicher Stahl 1,2 860 < 850 480 - 660
    Baustahl 1,6 860 < 820 420 - 580
    Kohlenstoffstahl 1,8 860 < 780 360 - 490
  • Es ist zu erkennen, dass die Volumenflüsse beim vorbekannten Vorgehen deutlich geringer sind und auch die Endwalztemperaturen nicht die vorteilhaften hohen Werte erreichen.
  • Schneidmittel (Schere) vor dem Haspel, die nach dem Endlos-Walzen in der Walzstraße 1 das fertige Band in Einzelstücke teilt und so wieder einen diskontinuierlichen Prozess einleitet, können so eingesetzt werden, dass sich der Bereich des Bandes, der in Folge des Schweißprozesses die größten Abweichungen von den geforderten Eigenschaften aufweist, in demjenigen Teil des Coils befindet, der später entfernt und nicht verwendet wird, d.h. in der Regel die äußeren Windungen. Darüber hinaus kann Material durch diese wie auch durch die weiter vorne angeordneten Scheren entfernt werden, welches die jeweiligen Anforderungen nicht erfüllt bzw. in den Folgeprozessen nicht sinnvoll verwendet werden kann.
  • Nachdem das Gießen und Walzen bei dem vorliegenden Konzept nicht fest gekoppelt sind, kann die Walzgeschwindigkeit erhöht oder abgesenkt werden, falls dies zum Erreichen der geforderten Produkteigenschaften notwendig sein sollte. Endlos-Walzen ist also auch möglich, wenn die Walzgeschwindigkeit höher oder niedriger liegt als die Summengießgeschwindigkeit.
  • Zur Nomenklatur sei bezüglich des verwendeten Begriffs der Bramme noch folgendes angemerkt: Dieser Begriff ist hier allgemein zu verstehen.
  • Meist wird der Begriff "Bramme" für das Material vor dem Vorgerüst verwendet, danach sind es Vorbänder. In und nach der Fertigstraße wird dann von Bändern gesprochen. In einer CSP-Anlage werden aus Dünnbrammen Bänder. Im vorliegenden Falle ist vornehmlich das Material vor der Fertigstraße gemeint. Allerdings können auch Brammen im eigentlichen Sinne erfindungsgemäß behandelt werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Walzstraße
    2
    Walzgerüst
    3
    Bramme oder Vorband
    3a
    Teilbramme
    3b
    Teilbramme
    4
    Brammenverbindungsvorrichtung
    5
    Gießmaschine
    6
    Gießmaschine
    7
    Ofen (Tunnelofen)
    8
    Ofen (Tunnelofen)
    R
    Walzrichtung

Claims (14)

  1. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes, wobei das Band in einer Walzstraße (1) mittels einer Anzahl an Walzgerüsten (2) aus einer Bramme (3) ausgewalzt wird, wobei die zu walzende Bramme (3) aus einzelnen Teilbrammen (3a, 3b) zusammengesetzt wird, wobei das Zusammensetzen der einzelnen Teilbrammen (3a, 3b) in einer Brammenverbindungsvorrichtung (4) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bramme (3) der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss von mindestens 630 mm x m/min zugeführt wird und dass die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 855 °C verlässt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss von mindestens 690 mm x m/min, vorzugsweise von mindestens 710 mm × m/min, zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 860 °C verlässt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzen in der Walzstraße (1) in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbrammen (3a, 3b) in mindestens zwei Gießmaschinen (5, 6) stranggegossen werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbrammen (3a, 3b) hinter der Gießmaschine (5, 6) und vor der Brammenverbindungsvorrichtung (4) durch einen Ofen (7, 8), insbesondere durch einen Tunnelofen, geführt und erwärmt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Teilbrammen (3a, 3b) im Ofen (7, 8) auf eine Temperatur zwischen 1.000 °C und 1.250 °C erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) aus weichem Stahl besteht und der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss zwischen 630 und 860 mm x m/min zugeführt wird, wobei die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 860 °C verlässt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) aus Baustahl besteht und der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss zwischen 690 und 950 mm x m/min zugeführt wird, wobei die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 860 °C verlässt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (3) aus Kohlenstoffstahl besteht und der Walzstraße (1) mit einem auf die Breite der Bramme (1) bezogenen Volumenfluss zwischen 710 und 970 mm x m/min zugeführt wird, wobei die Bramme (3) die Walzstraße (1) mit einer Temperatur (T) von mindestens 860 °C verlässt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die von den mindestens zwei Gießmaschinen (5, 6) bereitgestellten Teilbrammen (3a, 3b) mit einem gesamten aufsummierten Volumenfluss bereitgestellt werden, der kleiner ist als der Volumenfluss, der der Walzstraße (1) zugeführt wird, wobei das Walzen für einen Zeitraum von mindestens 15 Minuten kontinuierlich durchgeführt wird, indem auf einen Puffer an Teilbrammen (3a, 3b) zurückgegriffen wird, der sich zwischen den mindestens zwei Gießmaschinen (5, 6) und der Brammenverbindungsvorrichtung (4) befindet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum mindestens 30 Minuten, vorzugsweise mindestens 45 Minuten, beträgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Puffer an Teilbrammen (3a, 3b) in mindestens einem Ofen (7, 8) befindet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung von Teilbrammen (3a, 3b) von einem Steuerungssystem veranlasst wird, in dem vorzugsweise ein Prozessmodell numerisch simuliert wird.
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