EP4122616A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines metallischen bandes - Google Patents

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EP4122616A1
EP4122616A1 EP22184465.7A EP22184465A EP4122616A1 EP 4122616 A1 EP4122616 A1 EP 4122616A1 EP 22184465 A EP22184465 A EP 22184465A EP 4122616 A1 EP4122616 A1 EP 4122616A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slab
rolling
temperature
train
induction heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22184465.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Norman Jepsen
Joachim Ohlert
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 EP4122616A1 publication Critical patent/EP4122616A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • 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
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    • B21B2261/20—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/20—Temperature
    • B21B2261/21—Temperature profile
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    • B21B2273/12—End of product
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    • B21B2273/20—Track of product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • 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
    • B21B45/004—Heating the product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal strip, wherein the strip is 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, in which the two partial slabs are joined. Furthermore, the invention relates to a device for producing a metallic strip.
  • the strip to be finish-rolled can be composed of several sub-strips that are provided as coils.
  • 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.
  • the invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the beginning and providing a corresponding device with which it is possible to reduce process-related temperature non-uniformities over the strip length (ie in the rolling direction) as a result of the process of joining the partial slabs or even out completely. This is intended to increase the quality of the tape produced.
  • the solution to this problem provided by the invention is characterized in that after the partial slabs have been joined, the course of the temperature of the slab is measured in the rolling direction and that induction heating for heating the slab is arranged downstream of the slab joining device, with the induction heating being based on the measured temperature profile is activated in such a way that a more uniform temperature profile results in the rolling direction in the slab.
  • the induction heating can be activated according to a predetermined course as soon as the point on the slab at which the temperature has dropped passes the location of the induction heating. It can be provided that the predetermined curve for activating the induction heating is a gradual or continuous increase in the current (or the power) in the induction heating with a subsequent gradual or continuous drop in the current (or the power).
  • the slab joining device may be provided between a tunnel furnace following a caster and the first stand of a finishing train in a cast-rolling plant.
  • the slab joining device may also be provided between the last stand of a roughing train and the first stand of a finishing train in a hot rolling mill.
  • the slab connecting device can also be provided between a coil box and the rolling train.
  • At least one further induction heater is arranged between two rolling stands of the rolling train.
  • the rolling in the rolling train preferably takes place in a continuous process.
  • the device for producing a metallic strip in a rolling train using a number of roll stands for rolling out a slab, with a slab connecting device being provided with which the slab to be rolled can be assembled from individual partial slabs, is characterized according to the invention by an induction heating system following the slab connecting device in the rolling direction , with which the slab can be heated according to a predetermined intensity profile.
  • Measuring means for measuring the course of the temperature of the slab in the rolling direction can be arranged in the area of the slab joining device and in the rolling direction before the induction heating.
  • a controller is arranged, which is connected to the measuring means, the controller being designed to activate the induction heating according to a predetermined course if the temperature of the slab drops at the point of measurement, as soon as the point of the Slab where the temperature has dropped passes the location of induction heating.
  • the distance between the measuring means and the induction heating is preferably between 3 m and 20 m, in particular between 5 m and 15 m.
  • At least one further induction heater can be arranged between two roll stands of the rolling train.
  • an endless rolling method is thus made possible during (finish) rolling, in which a slab joining device is used, with improved homogeneous product properties being able to be achieved in the finished strip through the proposed procedure. Namely, thermal deviations occurring through the process of joining two slabs in the slab joining device can be compensated.
  • the process can be used in conventional hot strip mills or in continuous casting plants (CSP plants).
  • 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.
  • the induction heating provided behind the slab joining device acts as an actuator for setting optimal product properties during endless rolling.
  • pre-strips or (thin) slabs can be combined with additional heating before and during rolling.
  • the pre-strips or thin slabs can be connected with the slab connecting device in order to be rolled endlessly.
  • the slab joining machine is located in the hot rolling mill between the last roughing stand and the first stand of the finishing train.
  • the slab connecting device is placed between the tunnel furnace and the first stand of the finishing train.
  • inductive heaters can be located between two or more finishing stands. These interstand heaters heat the strip between two forming operations. In addition to the interstand heaters, an inductive heater can also be used between the slab joining device and the first finishing stand.
  • the combination of the proposed measures achieves an improvement in the endless rolling process.
  • the temperature profile of the strip and thus the properties of the end product can be positively influenced by compensating for the temperature fluctuations or temperature deviations that occur as a result of the process of connecting the partial slabs.
  • the mass flows of the casting machine and the rolling train can be better coordinated to enable a longer endless rolling process.
  • the inductive heating in front of the first stand is used to compensate for temperature differences over the length of the strip (i.e. in the direction of rolling) and thus to keep the rolling conditions constant.
  • a temperature deviation due to incorrect or precise setups when connecting the partial slabs can be compensated for, which is possible by combining the measuring method with subsequent inductive heating of the slab.
  • Temperature deviations or temperature fluctuations as a result of process deviations or process disturbances can be compensated for (e.g. with regard to the oven temperature and the residence time in the oven). Furthermore, such a compensation is also possible with a view to other process deviations (for example with regard to the chemical composition and the geometry).
  • Suitable measuring devices for detecting the temperature of the slab for example pyrometers and cameras
  • pyrometers and cameras are well known and do not need to be described in more detail here. Elements of this type are sometimes already present in a slab joining device (for monitoring the welding process) and can therefore be used.
  • the at least one provided induction heating provides an actuator for reaching the required final rolling temperature as a substitute for the rolling speed actuator (faster and more effective, but constant conditions in the cooling section and during winding).
  • this provides an actuator for the profile and the flatness as well as the rolling stability when rolling very thin strips.
  • figure 1 a system is shown schematically with which a steel strip can be produced.
  • a slab of a certain length is produced in each of two casting machines 7 .
  • the slabs enter a tunnel furnace 6, 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 .
  • the aim is for the strip to be produced to have as homogeneous a property as possible, both over its length, its width and its thickness.
  • Constant process conditions during hot rolling and thus constant properties after hot rolling are characteristic features of continuous processes and generally lead to increased process stability in the subsequent processing steps and to higher product quality afterwards. This applies to geometry, surface quality and material properties, among other things. All of these properties are almost constant over the tape length, tape width and tape thickness, which also means that the usual large deviations at the tape head and tape end are avoided.
  • induction heater 5 between the third and fourth roll stand 2 and three further induction heaters 9 between the roll stands 4, 5, 6 and 7.
  • FIG 2 A similar system is shown, but here the induction heating 5 follows directly behind the slab connecting device 4 .
  • Two more induction heaters 9 are provided in the rolling train 1 between the last three roll stands 2 .
  • a conventional hot rolling mill is provided, in which, as in figure 2 , the induction heater 5 is located directly behind the slab joining device 4 .
  • the pre-strip is first rolled with the roughing stand 12. The strip is then wound into a coil and stored in the coil box 8. The end of the strip of the coil processed first and the beginning of the strip of the following coil are then connected to one another in the slab connecting device 4 .
  • the coil box 8 results in a temperature difference from the end of a pre-strip to the head of the next pre-strip.
  • the induction heating 5 in front of the first stand can be used to minimize this temperature difference through a suitable mode of operation and thus to keep the rolling conditions as constant as possible.
  • the two other induction heaters enable the rolling of thinner final gauges for high-strength steel grades.
  • the strip temperature can therefore be increased.
  • this also applies to the induction heating 5.
  • the slab 3 is assembled from two partial slabs 3a and 3b and fed to the rolling train 1 .
  • a suitable slab joining device 4 is in the one mentioned above WO 2017/140886 A1 described.
  • a measuring device 10 for measuring the temperature T is arranged behind the welding point in the rolling direction R.
  • the measuring device 10 is connected to the controller 11, which records the measured temperature T.
  • the controller 11 provides control data to the induction heater 5 (in the form of the current I with which the induction heater 5 is activated).
  • the induction heater is 5 in a distance a from the measuring device 10 (location of the measuring device 10: x 1 ; location of the induction heating 5: x 2 , see figure 4 ).
  • the controller 10 also has data from which the movement of the slab 3 over time can be calculated.
  • the slab speed is thus known or can be detected by a corresponding measurement.
  • the distance a between the location of the measuring means 10 and the location of the induction heating 5 is known. It can thus be determined in a simple manner in the controller 11 when the point on the slab at which the drop in temperature was registered passes the point of the induction heating 5 .
  • the controller 11 causes the current I in the induction heater 5 to be increased at the corresponding point in time, as is indicated in the partial figure.
  • the size of the "pulse" of the current I depends on the temperature drop at location x 1 and is dimensioned in such a way that the temperature of the slab 3 is increased locally at location x 2 in such a way that the temperature drop at location x 1 is ideally completely compensated.
  • 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 train. 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.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

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, in der die beiden Teilbrammen (3a, 3b) zusammengefügt werden. Um verfahrensbedingte Temperaturungleichmäßigkeiten über der Bandlänge (d. h. in Walzrichtung) infolge des Prozesses des Verbindens der Teilbrammen zu reduzieren oder ganz auszugleichen, sieht die Erfindung vor, dass nach dem Zusammenfügen der Teilbrammen (3a, 3b) der Verlauf der Temperatur (T) der Bramme (3) in Walzrichtung (R) gemessen wird und dass in Walzrichtung (R) hinter der Brammenverbindungsvorrichtung (4) eine Induktionsheizung (5) zur Erwärmung der Bramme (3) angeordnet ist, wobei die Induktionsheizung (5) auf der Basis des gemessenen Temperaturverlaufs so aktiviert wird, dass sich ein gleichmäßigerer Temperaturverlauf in Walzrichtung (R) in der Bramme (3) ergibt. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes.

Description

    Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes
  • 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, in der die beiden Teilbrammen zusammengefügt werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes.
  • 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.
  • Analoges gilt, wenn beispielsweise in einem Warmwalzwerk ein Band gewalzt wird. Auch hier kann das fertigzuwalzende Band aus mehreren Teilbändern zusammengesetzt werden, die als Coils bereitgestellt 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.
  • Beim Walzen eines Bandes kommt es generell stets darauf an, dass definierte Prozessbedingungen aufrechterhalten werden, wobei dies insbesondere die Temperatur in Längsrichtung des Bandes betrifft. Diese sollte möglichst gleichmäßig sein. Probleme können insofern entstehen, wenn in der Brammenverbindungsvorrichtung die Verbindung zweier (Dünn-)Brammen bzw. Vorbänder erfolgt, da bei dem Verbindungsprozess beispielsweise die miteinander zu verbindenden Bandenden mittels Halteklammern bzw. Klemmvorrichtungen gehalten werden müssen und diese dem Band Wärme entziehen. Darüber hinaus können beispielsweise auch das Entzundern der Oberfläche, eine ungleichmäßige Zunderbildung sowie eine ungleichmäßige Wärmedämmung negative Einflüsse haben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, verfahrensbedingte Temperaturungleichmäßigkeiten über der Bandlänge (d. h. in Walzrichtung) infolge des Prozesses des Verbindens der Teilbrammen zu reduzieren oder ganz auszugleichen. Damit soll die Qualität des hergestellten Bandes erhöht werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammenfügen der Teilbrammen der Verlauf der Temperatur der Bramme in Walzrichtung gemessen wird und dass in Walzrichtung hinter der Brammenverbindungsvorrichtung eine Induktionsheizung zur Erwärmung der Bramme angeordnet ist, wobei die Induktionsheizung auf der Basis des gemessenen Temperaturverlaufs so aktiviert wird, dass sich ein gleichmäßigerer Temperaturverlauf in Walzrichtung in der Bramme ergibt.
  • Insbesondere kann bei Abfall der Temperatur der Bramme am Ort der Messung die Induktionsheizung entsprechend einem vorgegebenen Verlauf aktiviert werden, sobald die Stelle der Bramme, an der die Temperatur abgefallen ist, den Ort der Induktionsheizung passiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass der vorgegebene Verlauf für die Aktivierung der Induktionsheizung eine stufenweise oder stufenlose Erhöhung des Stroms (bzw. der Leistung) in der Induktionsheizung mit anschließendem stufenweisen oder stufenlosen Abfall des Stroms (bzw. der Leistung) ist.
  • Zwischen dem Ort der Messung und dem Ort der Induktionsheizung ist bevorzugt ein Abstand zwischen 3 m und 20 m vorgesehen, besonders bevorzugt zwischen 5 m und 15 m. Dabei kann jede vorgesehene Induktionsheizung die angestrebte Temperaturhomogenisierung begünstigen bzw. herbeiführen, wobei der genannte Abstand besonders vorteilhaft ist. Allerdings können Induktionsheizungen auch zwischen den Walzgerüsten vorgesehen werden.
  • Die Brammenverbindungsvorrichtung kann zwischen einem Tunnelofen, welcher einer Gießmaschine folgt, und dem ersten Walzgerüst einer Fertigstraße in einer Gießwalzanlage vorgesehen sein.
  • Die Brammenverbindungsvorrichtung kann auch zwischen dem letzten Walzgerüst einer Vorstraße und dem ersten Walzgerüst einer Fertigstraße in einem Warmwalzwerk vorgesehen sein.
  • Die Brammenverbindungsvorrichtung kann schließlich auch zwischen einer Coilbox und der Walzstraße vorgesehen sein.
  • Weiterhin kann vorgesehen werden, dass mindestens eine weitere Induktionsheizung zwischen zwei Walzgerüsten der Walzstraße angeordnet wird.
  • Das Walzen in der Walzstraße erfolgt dabei bevorzugt in einem kontinuierlichen Prozess.
  • Die Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes in einer Walzstraße mittels einer Anzahl an Walzgerüsten zum Auswalzen einer Bramme, wobei eine Brammenverbindungsvorrichtung vorgesehen ist, mit der die zu walzende Bramme aus einzelnen Teilbrammen zusammengesetzt werden kann, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine der Brammenverbindungsvorrichtung in Walzrichtung folgende Induktionsheizung, mit der die Bramme gemäß einem vorgegebenen Intensitätsverlauf erwärmt werden kann.
  • Dabei können im Bereich der Brammenverbindungsvorrichtung und in Walzrichtung vor der Induktionsheizung Messmittel zur Messung des Verlaufs der Temperatur der Bramme in Walzrichtung angeordnet sein. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Steuerung angeordnet ist, die mit den Messmitteln in Verbindung steht, wobei die Steuerung ausgebildet ist, bei Abfall der Temperatur der Bramme am Ort der Messung die Induktionsheizung entsprechend einem vorgegebenen Verlauf zu aktivieren, sobald die Stelle der Bramme, an der die Temperatur abgefallen ist, den Ort der Induktionsheizung passiert.
  • Wie bereits erwähnt, beträgt der Abstand zwischen den Messmitteln und der Induktionsheizung bevorzugt zwischen 3 m und 20 m, insbesondere zwischen 5 m und 15 m.
  • Mindestens eine weitere Induktionsheizung kann zwischen zwei Walzgerüsten der Walzstraße angeordnet sein.
  • Gemäß dem vorliegenden Vorschlag wird also ein Endlos-Walz-Verfahren beim (Fertig-)Walzen ermöglicht, bei dem eine Brammenverbindungsvorrichtung zum Einsatz kommt, wobei durch die vorgeschlagene Vorgehensweise verbessert homogene Produkteigenschaften im fertigen Band erzielt werden können. Namentlich können thermische Abweichungen ausgeglichen werden, die durch den Prozess der Verbindung zweier Brammen in der Brammenverbindungsvorrichtung auftreten.
  • Das Verfahren kann in konventionellen Warmbandstraßen oder in Gießwalzanlagen (CSP-Anlagen) angewendet werden.
  • 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 Gießwalzanlage können also Vorbänder oder Dünnbrammen verbunden und anschließend gemeinsam gewalzt werden.
  • Die vorgesehene Induktionsheizung hinter der Brammenverbindungsvorrichtung fungiert als Stellglied zur Einstellung optimaler Produkteigenschaften beim Endlos-Walzen.
  • Das Verbinden von Vorbändern bzw. (Dünn-)Brammen kann mit einem zusätzlichen Heizen vor und während des Walzens kombiniert werden.
  • Somit wird ein Endlos-Walz-Prozess ermöglicht, bei dem durch das zusätzliche Heizen bei niedrigen Gießgeschwindigkeiten höhere Endwalztemperaturen oder bei höherfesten Stahlgüten kleinere Endwalzdicken eingestellt werden können. Ferner wird eine Homogenisierung der Temperatur über der Bandlänge erreicht. Die vorgeschlagene Kombination einer Brammenverbindungsvorrichtung mit einer oder mehreren induktiven Heizungen erlaubt es, verfahrensbedingte Temperaturungleichmäßigkeiten über der Bandlänge, die nicht unmittelbar aus dem Schweißprozess resultieren, aber eine direkte Folge dessen sind (beispielsweise kalte Stellen im Bereich von Einspannungen/Klammern) zu reduzieren oder ganz auszugleichen. Des weiteren ist generell eine homogenere Temperaturverteilung im Band erreichbar.
  • Generell ist ein Ausgleich von Temperaturschwankungen bedingt durch das Schweißen aber auch durch sonstige Einflüsse möglich. Beeinflusst werden können weiterhin insbesondere die Temperatur des Bandes und somit die Produkteigenschaften einschließlich der Dicke des Bandes sowie die Geschwindigkeit und der Massenfluss des Bandes.
  • Dabei sind verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung möglich:
    Vor einem Warmwalzwerk können die Vorbänder oder Dünnbrammen mit der Brammenverbindungsvorrichtung verbunden werden, um endlos gewalzt werden zu können. Die Brammenverbindungsmaschine ist im Warmwalzwerk zwischen dem letzten Vorgerüst und dem ersten Gerüst der Fertigstraße angeordnet. In einer Gießwalzanlage ist die Brammenverbindungsvorrichtung zwischen dem Tunnelofen und dem ersten Gerüst der Fertigstraße platziert.
  • Weiterhin können sich induktive Heizungen zwischen zwei oder mehreren Fertiggerüsten befinden. Diese Zwischengerüstheizungen heizen das Band zwischen zwei Umformungen auf. Zusätzlich kann zu den Zwischengerüstheizungen noch eine induktive Heizung zwischen der Brammenverbindungsvorrichtung und dem ersten Fertiggerüst eingesetzt werden.
  • Erreicht wird durch die Kombination der vorgeschlagenen Maßnahmen eine Verbesserung des Endlos-Walz-Prozesses. Dabei können über die Kompensation der infolge des Prozesses des Verbindens der Teilbrammen auftretenden Temperaturschwankungen bzw. Temperaturabweichungen hinaus der Temperaturverlauf des Bandes und damit die Eigenschaften des Endprodukts positiv beeinflusst werden.
  • Es können höhere Endwalztemperaturen bei gleicher Walzgeschwindigkeit erreicht werden.
  • Es ist eine Einstellung niedrigerer Walzgeschwindigkeiten bei gleicher Endwalztemperatur möglich.
  • Es kann eine bessere Abstimmung der Massenflüsse von Gießmaschine und Walzstraße vorgenommen werden, um einen längeren Endlos-Walz-Prozess zu ermöglichen.
  • Es ist ein Walzen dünnerer Enddicken bei hochfesten Stahlgüten möglich.
  • Insbesondere die induktive Heizung vor dem ersten Gerüst wird dazu verwendet, Temperaturunterschiede über die Bandlänge (d. h. in Walzrichtung) auszugleichen und damit die Walzbedingungen verbessert konstant zu halten.
  • Es kann ein Ausgleich einer Temperaturabweichung infolge nicht korrekten bzw. genauen Setups beim Verbinden der Teilbrammen erfolgen, was durch die Kombination des Messverfahrens mit nachfolgender induktiver Erwärmung der Bramme möglich ist.
  • Es kann ein Ausgleich von Temperaturabweichungen bzw. Temperaturschwankungen infolge Prozessabweichungen oder Prozessstörungen erfolgen (beispielsweise hinsichtlich der Ofentemperatur und der Verweildauer im Ofen). Ferner ist ein solcher Ausgleich auch mit Blick auf sonstige Prozessabweichungen möglich (beispielsweise hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung und der Geometrie).
  • Geeignete Messeinrichtungen zur Erfassung der Temperatur der Bramme (beispielsweise Pyrometer und Kameras) sind hinlänglich bekannt und müssen hier nicht näher beschrieben werden. Derartige Elemente sind teilweise (zur Überwachung des Schweißprozesses) ohnehin bei einer Brammenverbindungsvorrichtung vorhanden und können daher genutzt werden.
  • Es kann ein Ausgleich regelmäßiger oder sporadischer Temperaturdiskontinuitäten erfolgen, die aus vorgelagerten Prozessschritten resultieren (durch die Einspannung in der Brammenverbindungsvorrichtung, beim Schneiden und Schweißen oder durch Auflagebereiche im Hubbalkenofen).
  • Über die mindestens eine vorgesehene Induktionsheizung ist ein Stellglied zum Erreichen der geforderten Endwalztemperatur gegeben, als Ersatz des Stellglieds Walzgeschwindigkeit (schneller und effektiver, dennoch konstante Bedingungen in der Kühlstrecke und beim Wickeln).
  • Ferner ist hierdurch ein Stellglied für das Profil und die Planheit sowie die Walzstabilität beim Walzen sehr dünner Bänder gegeben.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine Gießwalzanlage zur Herstellung eines metallischen Bandes, wobei hinter zweier Tunnelöfen eine Brammenverbindungsvorrichtung angeordnet ist sowie hinter derselben eine Walzstraße,
    Fig. 2
    schematisch in Variation zu Figur 1 eine Gießwalzanlage zur Herstellung eines metallischen Bandes, wobei hinter zweier Tunnelöfen eine Brammenverbindungsvorrichtung angeordnet ist sowie hinter derselben eine Walzstraße,
    Fig. 3
    schematisch ein Warmwalzwerk zur Herstellung eines metallischen Bandes, bei dem hinter einem Vorgerüst eine Brammenverbindungsvorrichtung angeordnet ist sowie hinter derselben eine Fertigstraße,
    Fig. 4
    schematisch eine Brammenverbindungsvorrichtung, in der zwei Teilbrammen miteinander verbunden werden, wobei an der verbundenen Bramme ein Messvorgang und eine sich in Walzrichtung anschließende Erwärmung mittels eine Induktionsheizung angedeutet ist, und
    Fig. 5
    schematisch den Verlauf der Temperatur über der Walzrichtung, aufgezeichnet am Ort der Messung in der Brammenverbindungsvorrichtung, und den Verlauf des Stroms in der Induktionsheizung über der Walzrichtung.
  • In Figur 1 ist eine Anlage schematisch dargestellt, mit der ein Stahlband produziert werden kann.
  • Zunächst wird in zwei Gießmaschinen 7 jeweils eine Bramme hergestellt, die eine gewisse Länge aufweist. Die Brammen gelangen in einen Tunnelofen 6, 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 des Tunnelofens 6 und der Walzstraße 1 befindet sich eine Brammenverbindungsvorrichtung 4. Diese dient dazu, die Brammen aus den Tunnelöfen 6 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.
  • Angestrebt wird generell eine möglichst homogene Eigenschaft des herzustellenden Bandes, sowohl über dessen Länge, dessen Breite und dessen Dicke.
  • Konstante Prozessbedingungen beim Warmwalzen und dadurch konstante Eigenschaften nach dem Warmwalzen sind charakteristische Merkmale von Endlosprozessen und führen grundsätzlich zu erhöhter Prozessstabilität in den darauffolgenden Verarbeitungsschritten und zu höherer Produktqualität danach. Das betrifft u.a. Geometrie, Oberflächenqualität und Materialeigenschaften. Alle diese Eigenschaften sind über Bandlänge, Bandbreite und Banddicke nahezu konstant, was auch beinhaltet, dass die sonst üblichen großen Abweichungen an Bandkopf und Bandende vermieden werden.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 befindet sich zwischen dem dritten und vierten Walzgerüst 2 eine Induktionsheizung 5 sowie zwischen den Walzgerüsten 4, 5, 6 und 7 noch weitere drei Induktionsheizungen 9.
  • In Figur 2 ist eine ähnliche Anlage dargestellt, wobei hier allerdings hinter der Brammenverbindungsvorrichtung 4 unmittelbar die Induktionsheizung 5 folgt. In der Walzstraße 1 sind zwischen den drei letzten Walzgerüsten 2 noch zwei weitere Induktionsheizungen 9 vorgesehen.
  • In Figur 3 ist ein konventionelles Warmwalzwerk vorgesehen, bei dem sich, wie in Figur 2, direkt hinter der Brammenverbindungsvorrichtung 4 die Induktionsheizung 5 befindet. Auch hier sind zwischen den drei letzten Walzgerüsten 2 noch zwei weitere Induktionsheizungen 9 vorgesehen. Bei dem Konzept gemäß Figur 3 wird das Vorband zunächst mit dem Vorgerüst 12 gewalzt. Das Band wird dann zum Coil gewickelt und in der Coilbox 8 gelagert. Das Bandende des zunächst verarbeiteten Coils und der Bandanfang des nachfolgenden Coils werden dann in der Brammenverbindungsvorrichtung 4 miteinander verbunden.
  • Durch die Coilbox 8 ergibt sich ein Temperaturunterschied vom Bandende eines Vorbandes zum Bandkopf des nächsten Vorbandes. Die Induktionsheizung 5 vor dem ersten Gerüst kann dazu verwendet werden, diesen Temperaturunterschied durch eine geeignete Fahrweise zu minimieren und damit die Walzbedingungen möglichst konstant zu halten. Die beiden weiteren Induktionsheizungen (Zwischengerüstheizungen) ermöglichen das Walzen dünnerer Enddicken bei hochfesten Stahlgüten.
  • Insbesondere mit den weiteren Induktionsheizungen 9 kann die Bandtemperatur also angehoben werden. Dies gilt allerdings auch für die Induktionsheizung 5.
  • Für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt das in den Figuren 4 und 5 dargestellte Prinzip.
  • Hiernach wird die Bramme 3 aus zwei Teilbrammen 3a und 3b zusammengefügt und der Walzstraße 1 zugeführt. Eine geeignete Brammenverbindungsvorrichtung 4 ist in der oben genannten WO 2017/140886 A1 beschrieben.
  • Hinter der Schweißstelle ist in Walzrichtung R ein Messmittel 10 für die Messung der Temperatur T angeordnet. Das Messmittel 10 steht mit der Steuerung 11 in Verbindung, die die gemessene Temperatur T erfasst. Die Steuerung 11 gibt an die Induktionsheizung 5 Steuerdaten vor (in Form des Stroms I, mit dem die Induktionsheizung 5 aktiviert wird). Dabei befindet sich die Induktionsheizung 5 in einem Abstand a vom Messmittel 10 (Ort des Messmittels 10: x1; Ort der Induktionsheizung 5: x2, s. Figur 4).
  • In Figur 5 ist im oberen Teilbild der Verlauf der Temperatur T, wie vom Messmittel 10 erfasst, über der Walzrichtung R aufgetragen. Zu erkennen ist, dass am Ort x1 die Temperatur einen Abfall erfahren hat, was darauf zurückzuführen ist, dass beim Verbinden der beiden Teilbrammen 3a und 3b die jeweiligen Bandenden mit einer Halterung (Klemmen) gehalten werden mussten und hierdurch abgekühlt sind. Die Messmittel 10 erfassen also diesen lokalen Temperaturabfall in der Bramme 3.
  • Die Steuerung 10 verfügt auch über Daten, aus denen sich die Bewegung der Bramme 3 über der Zeit berechnen lässt. So ist die Brammengeschwindigkeit bekannt bzw. durch eine entsprechende Messung erfassbar. Gleichermaßen ist der Abstand a zwischen dem Ort des Messmittels 10 und dem Ort der Induktionsheizung 5 bekannt. Somit kann in einfacher Weise in der Steuerung 11 ermittelt werden, wann die Stelle der Bramme, an der der Temperaturabfall registriert wurde, den Ort der Induktionsheizung 5 passiert.
  • Wie im unteren Teilbild in Figur 5 zu erkennen ist, veranlasst die Steuerung 11 zum entsprechenden Zeitpunkt, dass der Strom I in der Induktionsheizung 5 erhöht wird, wie es in der Teilfigur angedeutet ist. Die Größe des "Impulses" des Stroms I hängt vom Temperaturabfall am Ort x1 ab und wird so bemessen, dass die Temperatur der Bramme 3 lokal am Ort x2 so erhöht wird, dass der Temperaturabfall am Ort x1 idealerweise vollständig ausgeglichen wird.
  • Hierfür sind im Vorfeld der Anwendung des Verfahrens entsprechende empirische Ergebnisse zu berücksichtigen, die für einen gegebenen Abfall der Temperatur einen idealen Stromverlauf definieren, mit dem der Abfall ausgeglichen werden kann.
  • Dabei kann natürlich (in Abweichung von der Darstellung in Figur 5) auch vorgesehen werden, dass der Strom I der Induktionsheizung 5 ständig auf einem Wert ungleich Null liegt und somit die Bramme 3 ständig erwärmt. An der erläuterten Stelle wird der Strom dann um den dargestellten "Impuls" erhöht.
  • 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.
  • Hinsichtlich der Veränderung des Stroms I sei zur Klarstellung noch auf folgendes hingewiesen: Natürlich kann entsprechend auch die elektrische Leistung wie erläutert beeinflusst werden, da diese über das Ohmsche Gesetz über die anliegende Netzspannung mit dem Strom korreliert.
  • 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
    Induktionsheizung
    6
    Tunnelofen
    7
    Gießmaschine
    8
    Coilbox
    9
    weitere Induktionsheizung
    10
    Messmittel für die Messung der Temperatur
    11
    Steuerung
    12
    Vorgerüst
    T
    Temperatur der Bramme
    R
    Walzrichtung
    I
    Strom in der Induktionsheizung 5
    a
    Abstand

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, in der die beiden Teilbrammen (3a, 3b) zusammengefügt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Zusammenfügen der Teilbrammen (3a, 3b) der Verlauf der Temperatur (T) der Bramme (3) in Walzrichtung (R) gemessen wird und dass in Walzrichtung (R) hinter der Brammenverbindungsvorrichtung (4) eine Induktionsheizung (5) zur Erwärmung der Bramme (3) angeordnet ist, wobei die Induktionsheizung (5) auf der Basis des gemessenen Temperaturverlaufs so aktiviert wird, dass sich ein gleichmäßigerer Temperaturverlauf in Walzrichtung (R) in der Bramme (3) ergibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abfall der Temperatur (T) der Bramme (3) am Ort der Messung die Induktionsheizung (5) entsprechend einem vorgegebenen Verlauf aktiviert wird, sobald die Stelle der Bramme (3), an der die Temperatur (T) abgefallen ist, den Ort der Induktionsheizung (5) passiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Verlauf für die Aktivierung der Induktionsheizung (5) eine stufenweise oder stufenlose Erhöhung des Stroms (I) oder der Leistung in der Induktionsheizung (5) mit anschließendem stufenweisen oder stufenlosen Abfall des Stroms oder der Leistung ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ort der Messung und dem Ort der Induktionsheizung (5) ein Abstand (a) zwischen 3 m und 20 m vorgesehen wird, insbesondere zwischen 5 m und 15 m.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brammenverbindungsvorrichtung (4) zwischen einem Tunnelofen (6), welcher einer Gießmaschine (7) folgt, und dem ersten Walzgerüst einer Fertigstraße (1) in einer Gießwalzanlage vorgesehen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brammenverbindungsvorrichtung (4) zwischen dem letzten Walzgerüst einer Vorstraße und dem ersten Walzgerüst einer Fertigstraße in einem Warmwalzwerk vorgesehen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brammenverbindungsvorrichtung (4) zwischen einer Coilbox (8) und der Walzstraße (1) vorgesehen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Induktionsheizung (9) zwischen zwei Walzgerüsten (2) der Walzstraße (1) vorgesehen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzen in der Walzstraße (1) in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt.
  10. Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes in einer Walzstraße (1) mittels einer Anzahl an Walzgerüsten (2) zum Auswalzen einer Bramme (3), wobei eine Brammenverbindungsvorrichtung (4) vorgesehen ist, mit der die zu walzende Bramme (3) aus einzelnen Teilbrammen (3a, 3b) zusammengesetzt werden kann,
    gekennzeichnet durch
    eine der Brammenverbindungsvorrichtung (4) in Walzrichtung (R) folgende Induktionsheizung (5), mit der die Bramme (3) gemäß einem vorgegebenen Intensitätsverlauf erwärmt werden kann.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Brammenverbindungsvorrichtung (4) und in Walzrichtung (R) vor der Induktionsheizung (5) Messmittel (10) zur Messung des Verlaufs der Temperatur (T) der Bramme (3) in Walzrichtung (R) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (11) angeordnet ist, die mit den Messmitteln (10) in Verbindung steht, wobei die Steuerung (11) ausgebildet ist, bei Abfall der Temperatur (T) der Bramme (3) am Ort der Messung die Induktionsheizung (5) entsprechend einem vorgegebenen Verlauf zu aktivieren, sobald die Stelle der Bramme (3), an der die Temperatur (T) abgefallen ist, den Ort der Induktionsheizung (5) passiert.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Messmitteln (10) und der Induktionsheizung (5) ein Abstand (a) zwischen 3 m und 20 m vorliegt, insbesondere zwischen 5 m und 15 m.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Induktionsheizung (9) zwischen zwei Walzgerüsten (2) der Walzstraße (1) angeordnet ist.
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