EP4228835A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von warmgewalzten metallbändern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von warmgewalzten metallbändern

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EP4228835A1
EP4228835A1 EP21794326.5A EP21794326A EP4228835A1 EP 4228835 A1 EP4228835 A1 EP 4228835A1 EP 21794326 A EP21794326 A EP 21794326A EP 4228835 A1 EP4228835 A1 EP 4228835A1
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EP
European Patent Office
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slabs
temperature
slab
transport
casting machine
Prior art date
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EP21794326.5A
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English (en)
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EP4228835B1 (de
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Björn Kintscher
Kerstin SPILL
Christoph Klein
Erarslan GOKHAN
Jens KREIKEMEIER
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
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    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing rolled metal strips, preferably hot-rolled metal strips.
  • the technical structure and the requirements for casting/rolling plants differ depending on whether they are used to produce so-called “thin slabs” in a thickness range of around 40 to 110 mm, “medium slabs” in a thickness range of around 110 to 200 mm or “thick slabs”. are designed with greater thicknesses.
  • a plant for the continuous casting and further treatment of thin slabs can be found, for example, in EP 0 808 672 A1.
  • the systems are typically designed for a production focus and are therefore not or only slightly flexible for alternative products.
  • the casting thickness i.e. the alloy-specific production of a thin slab or medium slab, is related to an alloy-specific casting speed, with not all alloys being suitable for the production of a thin slab.
  • the target thickness and the process control vary depending on the intended use of the product. For example, the temperature controls before the start of the rolling process, between different rolling processes and after finish rolling, essential process steps for adjusting material properties. In the case of coupled casting/rolling processes, the available assemblies determine the possible process steps.
  • the rolling stock is not formed from the casting heat, but rather that it is completely or partially cooled in a slab store, which means that there is a technological separation between the casting and further processing, in particular rolling, of the slabs.
  • One object of the invention is to provide an improved device and an improved method for producing rolled metal strips, preferably hot-rolled metal strips, in particular to increase the range of products that can be processed without technological separation between casting and rolling.
  • the device according to the invention serves to produce rolled, in particular hot-rolled, metal strips.
  • products made of a metal, in particular a metal alloy, preferably steel are cast and processed.
  • the device is preferably designed for the production and further processing of medium slabs with a thickness in the range from 90 to 250 mm, preferably 110 to 200 mm.
  • the device has a casting machine that is set up to produce slabs and to transport them in a transport line of the casting machine.
  • the casting machine is preferably implemented as a vertical bending system, also referred to as a "bow caster". However, it can also be implemented in another way, as long as it provides a cast strand that can subsequently be divided into slabs and further processed.
  • the device also has a rolling mill which is set up to convert the slabs into corresponding metal strips by rolling while they are being transported along a transport line of the rolling mill.
  • the two transport lines - transport line of the casting machine and transport line of the rolling plant - can coincide or differ, whereby in the latter case the slabs have to be transported crosswise on the way from the casting machine to the rolling plant.
  • the rolling mill comprises, in the usual way, one or more roll stands, preferably each in a four-high design, each with two work rolls and two back-up rolls, and can be operated in reverse or in tandem.
  • the rolling mill can include a roughing train and/or a finishing train or can be designed as such.
  • the rolling mill is particularly preferably a hot rolling mill in which the slabs are formed at least partially from the casting heat, i.e. in this case the slabs do not cool down completely after casting on the way to the rolling mill.
  • the device also has a combined transport and temperature influencing device (here also abbreviated as "KTT”), which is arranged between the casting machine and the rolling mill and set up to transport the slabs to or along the transport line of the rolling mill, to the rolling mill and adjusting the temperature of the slabs to a (suitable) rolling temperature.
  • KTT transport and temperature influencing device
  • the KTT is primarily used for the logistical delivery of the slabs to the rolling mill at the required temperature, which generally depends on process parameters such as the alloy.
  • temperature not only includes absolute temperatures, such as the surface and core temperature, but also temperature distribution(s).
  • the KTT as defined above, it contains the information, for example, that a slab produced by the casting machine is transported through the KTT and then through the rolling mill for forming into the desired metal strip.
  • the device also has a surface device which is arranged between the casting machine and the KTT and is set up to machine and/or treat and/or inspect at least one of the surfaces of the slabs.
  • the surface device can include a material-removing surface treatment, which is used, for example, to produce products with special surface requirements. Such special demands on the product surfaces are made, for example, for use as an automobile outer skin, electrical steel or for optical applications.
  • the surface device can be set up to correct any surface defects resulting from the casting process, so that they are removed before further process steps such as rolling take place. This means that in this case it is a matter of surface treatment that goes beyond pure scale removal.
  • the surface device can include an inspection device that is set up to detect surface properties of the slabs by means of contact or without contact.
  • the device also has a temperature influencing device, which is arranged and set up between the casting machine and the KTT to modify the temperature of the slabs.
  • the temperature influencing device is used in particular in the production of crack-sensitive products, such as micro-alloyed steels. If such alloys were fed into the KTT immediately after the casting process, microalloys could be separated out in the layers near the edges, which could lead to cracking or other quality defects in subsequent steps.
  • the slabs do not have to go through each of the stations mentioned between the casting machine and the KTT. Rather, the stations can be integrated into the manufacturing process or removed from it depending on the product or application. Thus, slabs may pass through either the surface facility or the temperature affecting facility, or neither. In this case, the two stations do not have to be arranged in series in the same line, but they can be installed in parallel with a route decision made for the slabs accordingly, or they can be retractable into the line as needed. A parallel or in-line arrangement can alternatively be provided as required.
  • the above-described device for the production of metal strips, in particular hot-rolled metal strips, can be used in a highly flexible manner with regard to the product range and at the same time makes do with a minimum use of energy.
  • the device thus eliminates conventional limitations of the product range without interrupting the manufacturing process.
  • the device is able to process both micro-alloyed steels and very soft material grades or material grades intended for special surface qualities in a fully fledged, uninterrupted manner and without technological limitations. Depending on the system layout, very compact arrangements and/or production modes can be implemented.
  • the temperature influencing device comprises a combined heating and cooling device with a heating device and a cooling device, so that the slabs are selectively heated or heated by the temperature influencing device can be cooled.
  • the heating device preferably comprises one or more inductive heating devices.
  • the cooling device can be designed for rapid cooling of the slabs by applying a coolant, preferably cooling water.
  • the heater and cooler may be installed in series or in parallel, preferably forming a common assembly.
  • a temperature influencing device constructed in this way makes it possible to bring the surface temperature of the slabs to be treated quickly into a desired temperature window or out of a disadvantageous temperature window in a compact and flexible manner without intermediate storage and complete cooling in a slab store being necessary.
  • the core heat can be retained at least partially and later used for rolling.
  • the surface device is preferably set up to process at least one surface of the slab(s) by grinding and/or milling and/or scarfing.
  • the surface machining takes place on at least one surface of the slab to be machined, with both the top and bottom of the slab and the longitudinal edges preferably being machined.
  • the material removal per surface is, for example, in the range from 0 to 10 mm, preferably in the range from 1 to 3 mm.
  • the surface treatment preferably takes place at a slab surface temperature of more than 600°C, particularly preferably more than 900°C.
  • the KTT can exist in a variety of possible configurations. It preferably comprises: one or more roller tables; and/or one or more thermal insulation devices; and/or one or more inductive heating elements; and/or one or more ovens; and/or one or more slab discharge devices for discharging slabs from the transport line of the casting machine and/or transport line of the rolling mill; and/or one or more slab feeding devices for feeding slabs into the transport line of the casting machine and/or transport line of the rolling mill.
  • the structure of the KTT is preferably variable with a view to the type of temperature influence and the logistics.
  • the KTT includes a roller hearth furnace, which both equalizes the temperature and transports the slab.
  • the KTT comprises a roller table as a transport element, preferably with a thermal insulation device, in combination with at least one, preferably several, inductive heating elements.
  • the KTT can have several walking beam furnaces arranged one behind the other, as a result of which a very compact structure can be achieved.
  • the KTT can act as an interface between the technologically separate casting machine and rolling plant.
  • technical means rollers, slab shuttles, walking beams, etc.
  • This flexible arrangement also makes it possible to feed slabs from other sources into the corresponding transport line or to divert them from the transport line.
  • the transport line of the caster and the transport line of the rolling mill are identical.
  • the transport line of the casting machine and the transport line of the rolling plant differ, and they preferably run parallel, as a result of which the plant can be implemented in a particularly compact manner.
  • the surface device, temperature influencing device and at least parts, up to the entire KTT can be positioned one behind the other in one and the same transport line.
  • a number of routes are preferably provided, which implement different process lines for the slabs, at least in sections.
  • the surface facility can be arranged in a first route and the temperature influencing device in a second route and arranged so that the slabs pass through either the surface facility or the temperature influencing device, but not both.
  • It can a third route can also be provided here, which acts as a bypass in that the slabs bypass both the surface device and the temperature influencing device, ie leave them out, and can be introduced into the combined transport and temperature influencing device immediately after casting.
  • the routing decision can be made by batch, product or slab individually, depending on process parameters such as the alloy or temperature of the slabs or depending on quality requirements that result, for example, from the intended application of the rolled products.
  • the rolling mill is preferably a hot rolling mill which is set up to at least partially deform the slabs from the casting heat of the casting machine.
  • the device as a whole is designed in such a way that the slabs do not cool down completely after casting on the way to the rolling mill.
  • the slabs are not transferred to a slab store.
  • the slab is largely continuously “in motion”.
  • the production process is determined by the production cycles of the casting machine.
  • the device can be implemented in a particularly compact and energy-saving manner, without the flexibility suffering as a result.
  • the control device described below is preferably set up to feed the slabs cast by the casting machine to the rolling mill without intermediate storage in a slab store.
  • Intermediate storage in a slab store is understood to mean any interruption in the process control of the slab(s) that leads to a substantially complete cooling of the slab(s), including the slab core, before rolling.
  • Temperature reductions as part of the process control, such as in thermomechanical rolling, are not understood as intermediate storage.
  • the device preferably has a control device which is set up to control the process control of the slabs as a function of measured and/or calculated process parameters, preferably comprising the alloy and / or temperature of the cast slabs to control.
  • the control device is connected in terms of signals to the components of the device to be controlled and/or read out, thus in particular to the casting machine, the surface device, the temperature influencing device, the KTT and the rolling plant.
  • the communication between the control device and the system components to be controlled and/or read can be wired or wireless, digital or analog.
  • the control device can correspondingly receive and/or transmit signals (control signals, data, etc.), with signal transport in one direction as well as in both directions falling under the term “communication” in this context.
  • the control device does not necessarily have to be realized by a central computing device or electronic regulation, but decentralized and/or multi-stage systems, regulation networks, cloud systems and the like are included.
  • the controller can also be an integral part of a higher-level system controller or communicate with one.
  • the control device preferably includes one or more process models or at least one interface to one or more process models.
  • the control device can communicate with a process model of the casting machine and a process model of the rolling installation.
  • the control device is preferably set up to map the process management and the process parameters from the casting machine to the rolling mill. Relevant data, such as the slab temperature or final rolling temperature, are communicated to the control device from the process model of the casting machine and the process model of the rolling mill. In this way, data can be obtained which determine the manufacturing steps and influence the corresponding settings of the stations.
  • the control device is preferably set up to slabs (in particular an alloy susceptible to cracking) by means of the temperature influencing device to heat or cool in such a way that the slab surface temperature before entering the combined transport and temperature influencing device is outside a critical temperature range, defined by a lower threshold value of preferably 600°C and an upper threshold value of preferably 850°C.
  • the temperature influencing device optionally heats or cools the slab passing through it, so that it is ensured that the slab surface temperature lies outside the critical temperature range. This preferably takes place as a function of a measured or otherwise determined slab surface temperature upstream of the temperature influencing device.
  • control device determines, possibly in cooperation with a corresponding temperature sensor or calculation model, that the slab surface temperature at the inlet of the temperature influencing device is above the upper threshold value or below the lower threshold value, no temperature influencing by the temperature influencing device is necessary. If the slab surface temperature is within the critical temperature window, the slab is either heated or cooled by the temperature influencing device, depending on the direction in which the slab can be brought out of the temperature window. If both directions are possible, heating of the slab by the temperature influencing device is preferred.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for producing rolled metal strips, preferably hot-rolled metal strips, the method being carried out using a device according to one of the embodiment variants presented above.
  • the method includes: casting a slab using the casting machine; transfer of the slab to the KTT; Hot rolling of the slab in the rolling mill to form a metal strip, with the slab not cooling down completely after casting on the way to the rolling mill, and preferably the slab temperature in its core does not fall below 600°C.
  • the slab is transported directly into the combined transport and temperature influencing device depending on one or more process parameters, or the temperature is influenced by the temperature influencing device and/or processing and/or treatment and/or inspection at least one surface of the slab by the surface facility.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for producing metal strips, in particular hot-rolled metal strips
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a casting machine
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a device for producing hot-rolled metal strips according to a further exemplary embodiment
  • FIGS. 4a to 4e show schematic representations of a combined transport and temperature influencing device according to different exemplary embodiments
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the configurations, communication and functioning of the control device 100 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows schematically the basic structure of a device 1 for the production of metal strips, in particular hot-rolled metal strips.
  • the device 1 includes a casting machine 10, which is preferably implemented as a vertical bending system, also referred to as a “bow caster”.
  • the casting machine 10 can also be implemented in a different way, as long as it provides a cast strand that can subsequently be divided into slabs and further processed.
  • a plurality of casting machines 10 can be provided for casting a plurality of strands in parallel, or the casting machine 10 can be set up for casting a plurality of parallel strands.
  • FIG. 2 schematically shows an exemplary casting machine 10.
  • the liquid metal to be cast is fed to a mold 11 of the casting machine 10, for example from a ladle.
  • the mold 11 brings the molten metal into the desired slab shape, while it gradually solidifies from the outside inwards through the cooled mold walls.
  • the mold 11 is preferably a mold made of copper plates (or plates of a copper alloy which can be coated), in the case of medium slabs with plane-parallel plates on the broad sides and narrow sides, which are suitable for a comparatively high casting thickness of, for example 140mm or more are customized.
  • the copper plates can have a funnel-shaped contour and/or be curved in a transport direction corresponding to the casting radius of a strand guide 12 .
  • the cast strand S which has not yet completely solidified, emerges downwards from the mold 11, is then initially guided further downwards in the transport direction along the strand guide 12 and then deflected into the horizontal in a bending region while it gradually cools.
  • the direction of transport in the casting machine 10 does not generally denote a constant directional vector, but can depend on the strand or slab position along the device 100 . After being deflected to the horizontal, the cast strand S is conveyed along a transport line of the casting machine CLC.
  • the strand guide 12 includes rollers 13, which transport the cast strand S and can be adjusted for thickness reduction according to LCR (“Liquid Core Reduction”) or DSR (“Dynamic Soft Reduction”) so that the transport gap in which the cast strand is transported along the transport direction transported, gradually narrows.
  • the strand guide 12 can be constructed in segments, for example by two or more structurally similar curved segments that form a bending area of the strand guide 12 .
  • the cast strand S is actively or passively cooled as part of secondary cooling, for example by spray water, as a result of which it gradually solidifies from the outside inwards.
  • a shaping of the cast strand S caused by the casting machine 10, in particular the strand guide 12, is referred to as “primary shaping”; in contrast to “forming”, which describes shaping by a forming unit such as a rolling mill.
  • rollers 13 are provided for guiding and transporting the cast strand S.
  • One or more of the rollers 13 are drive rollers and drive the cast strand S in the direction of transport, other rollers 13 are used to guide and align the cast strand S.
  • the rollers 13 form means for driving and bending the cast strand S. Downstream of the casting machine, further devices can be installed be arranged.
  • the device 1 also has a separating device 14 which is arranged in the transport line CLC behind the straightening area of the casting machine 10 .
  • the separating device 14 serves to cut or divide the cast strand S into slabs B. The cut is made along the slab thickness.
  • the “slab thickness” refers to that dimension of the slab B which is perpendicular to the longitudinal extension and perpendicular to the width (perpendicular to the plane of the paper in FIG. 2) of the slab B.
  • the separating device 14 is set up to the cast strand S during the promotion, d. H. to cut during the movement of the cast strand S along the transport line CLC.
  • the separating device 14 is preferably a pair of scissors, in particular pendulum scissors.
  • the shears are set up in such a way that the transport movement of the cast strand S is tracked during the cutting process and one or more cutting knives cut the strand in a movement vertical to the cast strand S.
  • shears have the advantage that the cutting time is less than 5 minutes, preferably less than one minute, and no softening of the slab head/foot is required.
  • the slabs B to be cast are preferably medium slabs, i. H. Slabs B with a thickness in the range of about 90 to 250 mm, preferably 110 to 200 mm.
  • the casting speed is preferably in the range from 0.5 to 7 m/min, particularly preferably in the range from 1 to 4.8 m/min.
  • a decoupler 15 can be provided upstream or downstream of the separating device 14, for example designed as a dummy leg rocker, which is set up in order to be able to decouple the cast strand S from the process line if required, for example when starting up the plant.
  • the device 1 can have one or more descaling devices 16 which, depending on the configuration, is/are arranged in front of and/or behind the separating device 14 .
  • One or more heating devices 17, preferably inductive, working with gas burners or electrically, can be installed at different positions in the process line. You can take over the task of the heating device 31 individually or in combination.
  • One or more heating devices 17 are preferably located essentially immediately upstream of the separating device 14 or of the decoupler 15, if present, and/or downstream of the separating device 14. Heating devices 17 of this type can contribute to shortening the cooling distance on the one hand, and on the other they simplify it slab logistics.
  • an inspection system 18 for checking the slab quality for example the surfaces of the slabs B, can be installed in close proximity, downstream of the casting machine 10 .
  • the device 1 also includes a rolling mill 50, which is preferably a hot rolling mill.
  • the rolling installation 50 has one or more roll stands, preferably each in a four-high design, each with two work rolls forming the roll gap and two back-up rolls, and can be operated reversibly or in tandem.
  • the rolling mill 50 can be designed as a roughing train and/or a finishing train.
  • the slabs B are transported through the rolling mill 50 along a transport line CLM, which can coincide with the transport line of the casting machine CLC (see FIGS. 3, 4a, 4b, 4c) or can differ from it (see FIGS. 4d and 4e). .
  • the casting machine 10 there is a combination of assemblies between the casting machine 10 and the rolling plant 50, comprising, according to the exemplary embodiment in FIG.
  • the nature and spatial arrangement of the assemblies can vary, as shown in the following exemplary embodiments.
  • the combination of the assemblies 20, 30, 40 is selected so that the device 1 allows the processing of different products, in particular both surface-sensitive products and temperature-sensitive products, along individual process steps, with the products directly following the casting process, ie in particular without intermediate storage of the products in a slab store are fed to the rolling process.
  • further assemblies can be arranged between the casting machine 10 and the rolling plant 50, for example further separating devices, emergency roller tables, additional heating/cooling elements, thermal insulation hoods, general transport roller tables and the like.
  • Such assemblies/devices are preferably arranged between the casting machine 10 and the KTT 40.
  • the surface device 20 and the temperature influencing device 30 are arranged in parallel and thus form alternative routes for the slabs B.
  • a third route is also provided, which acts as a bypass in that the slabs B pass both the surface device 20 and the temperature influencing device 30 bypass, i.e. leave out, and can be introduced into the KTT 40 immediately after casting.
  • FIG. 3 shows an alternative exemplary embodiment in which the surface device 20, the temperature influencing device 30 and the KTT 40 are arranged in one and the same transport line.
  • An additional heating device 60 preferably in the form of an inductive heating element, is provided immediately after the outlet of the casting machine 10. Especially for slowly cast slabs B, this results in an additional flexibility advantage for the temperature control.
  • the above-mentioned separating device 14 can be installed as an assembly of the casting machine 10 or separately in the process line.
  • a further separating device 70 can be installed for emergencies/breakdowns in order to further split up and convey out a cast strand S exiting the casting machine.
  • a control device 100 is provided, which communicates with the various assemblies 10, 20, 30, 40, 50, actuators, sensors and the like and is set up to control the process control as a function of process parameters, for example the alloy and the temperature of the cast product , to control.
  • a method for producing hot-rolled metal strips directly after the casting process, i.e. without intermediate storage of the slabs B in a slab store, can comprise the following steps: a) production of a slab B with a specified alloy and dimensions by means of the casting machine 10; b) transferring the slab B to the KTT 40; c) hot rolling the slab B in the rolling mill 50 into a strip.
  • the forming in the rolling mill 50 takes place at least partially from the casting heat, i.e. the slab B does not cool down completely after casting on the way to the rolling mill 50.
  • the above wording “immediately after the casting process” thus means that there is no logistical outsourcing of the slab B to a slab store and the temperature of the slab in its core preferably does not fall below 600°C.
  • the slab is largely continuously “in motion”.
  • the production process is determined by the production cycles of the casting machine.
  • a route decision can be made to route the slab(s) B through the surface facility 20 which To transport temperature influencing device 30 or bypassing the two immediately in the KTT 40.
  • the route decision can be made manually or automatically, for product batches or individually for each slab, for example depending on at least one measured or calculated process parameter.
  • the route decision implies different transport routes, at least in sections, while in the case of FIG. Alternatively or additionally, one or more of the assemblies 20, 30, 40 can be moved into or out of the process line as required.
  • the surface facility 20 is a facility for processing and/or treating and/or inspecting one or more surfaces of the slabs B.
  • the surface device 20 can include a material-removing surface treatment, which is used, for example, to treat products with special surface requirements. Such special demands on the product surfaces are made, for example, for use as an automobile outer skin, electrical steel or for optical applications.
  • the surface device 20 can be set up to correct any surface defects resulting from the casting process, so that they are removed before further process steps such as rolling take place. This means that in this case it is a matter of surface treatment that goes beyond pure scale removal.
  • the surface machining takes place on at least one surface of the slab B to be machined, with both the top and bottom of the slab B and the longitudinal edges preferably being machined.
  • the material removal per surface is preferably in the range from 0 to 10 mm, particularly preferably 1 to 3 mm.
  • the feed rate of the slab B can be in the range from 5 to 50 m/min.
  • the surface treatment takes place preferably at a Slab surface temperature of more than 600 ° C, more preferably more than 900 ° C instead, so that no storage and cooling of the slabs B in a slab store is required for the surface treatment.
  • the surface device 20 is preferably a scarfing device that is set up to machine the relevant surfaces of the slabs B by removing material.
  • the surface device 20 can comprise a grinding device or milling device for machining one or more slab surfaces.
  • the surface device 20 can comprise an inspection device that is set up to detect surface properties of the slabs B by means of contact or without contact. The surface information determined in this way can be used by the control device 100 for further process management.
  • the surface device 20 is implemented in terms of process technology without intermediate storage. With regard to the layout of the device 1, this can mean that the surface device 20 is arranged in the transport line of the casting machine CLC. Optionally, the surface facility 20 may be arranged to be removable from the process line when not in use. Alternatively, the surface device 20 can be arranged outside, but in the vicinity of the process line, so that the slab B is discharged from the process line for processing and then discharged back again. In this case, the slabs B are preferably returned at a slab surface temperature of more than 600.degree.
  • the temperature influencing device 30 preferably comprises a combined heating and cooling device with a heating device 31 and a cooling device 32.
  • the temperature influencing device 30 is used in particular in the production of crack-sensitive products, such as micro-alloyed steels. If such alloys are cast immediately after the casting process, ie in a entered the KTT 40 in a certain temperature range, micro-alloys can be separated out in the layers near the edges, which can lead to cracking or other quality defects in subsequent steps.
  • This critical temperature range relates to the surface temperature of the slab B and is referred to as Tcritical with a lower threshold value T u and an upper threshold value T o .
  • T u is around 600°C and T o around 850°C.
  • the temperature influencing device 30 optionally heats or cools the slabs B passing through it, so that it is ensured that the slab surface temperature lies outside the critical temperature range Tcritical.
  • the control device 100 controls either the heating device 31 or the cooling device 32 accordingly in such a way that the surface temperature of the slab B does not fall within the stated temperature window. This preferably takes place as a function of a measured or otherwise determined slab surface temperature. If the control device 100 determines, possibly in cooperation with a corresponding sensor, that the slab surface temperature at the inlet of the temperature influencing device 30 is above T o or below T u , no temperature influencing by the temperature influencing device 30 is necessary.
  • the slab B is either heated or cooled by the temperature influencing device 30, depending on the direction in which the slab B can be brought out of the temperature window Tcritical. If both directions are possible, heating of the slab B by the temperature influencing device 30 is preferred.
  • the heating device 31 is preferably an inductive heating device, as a result of which the heating power can be set quickly and individually with a compact design.
  • a gas-powered or electric-powered continuous furnace can also be used.
  • the cooling device 32 is preferably set up to realize rapid cooling of the slabs B by applying a coolant, preferably cooling water.
  • the amount of cooling water applied is preferably more than 500 m 3 /h/m 2 , particularly preferably more than 650 m 3 /h/m 2 , applied over a cooling section length of preferably 3 to 10 m, particularly preferably 4 to 6 m, so that at different slab speeds, a near-surface temperature reduction to a temperature below T u takes place.
  • “near the surface” means a penetration depth of up to 15 mm from the slab surface.
  • the exposure time of the cooling water is preferably less than 3 minutes.
  • laminar cooling or other cooling equipment can be installed.
  • An advantage of the near-surface cooling is that the core temperature of the slab B is not or only slightly affected, whereas the surface temperature drops to a temperature at which cracking due to micro-precipitations is avoided.
  • the core temperature which is not lowered or only slightly lowered, facilitates the subsequent reheating of the slab B to the desired hot rolling temperature, with the required heating power and heating time being able to be minimized in comparison to heating a completely cooled slab B from a slab store. This leads to significant energy savings.
  • the heater 31 of the temperature influencing device 30 is also advantageous for the production of Si steel because the overall temperature can be maintained at a desired level and the temperature setting before hot rolling to be set to secure a finish rolling temperature is less variable.
  • the aluminum nitrides precipitated on the surface when the slab B solidifies are redissolved and held there so that they can be selectively precipitated again during hot rolling.
  • the expenditure of time that is necessary for dissolving the aluminum nitrides can thus be distributed over different units, namely the temperature influencing device 30 and the KTT 40 described below, so that a more flexible process control, a shorter plant layout and shorter residence times in the KTT 40 can be implemented.
  • the combined transport and temperature influencing device 40 is used for the logistical supply of the slabs B to the rolling mill 50 with the alloy-dependent, process-related necessary or desired temperature and temperature distribution.
  • the temperature control of the slabs B and the logistical transport take place at the same time.
  • the slab B is conveyed directly from the casting machine 10 into the KTT 40 or intermediate process steps such as surface treatment and/or temperature influence have taken place, there is an individual inlet temperature in the KTT 40.
  • the heating output and/or residence time of the Slab B in the KTT 40 preferably adjustable in order to maintain a temperature in the outlet of the KTT 40, which ensures the appropriate rolling temperature in the inlet of the rolling mill 50.
  • the KTT 40 is controlled by the control device 100, which takes into account any process steps that may have been carried out beforehand.
  • the structure of the KTT 40 is preferably variable with regard to the type of temperature influence and the logistics. This is explained below using exemplary embodiments.
  • the KTT 40 comprises a roller hearth furnace, which carries out both temperature equalization and transport of the slab B.
  • the use of a roller hearth furnace can cause surface defects and/or running marks in the product due to accumulated scale on the furnace rollers, which is why it can make sense to consider alternative designs for the KTT 40, especially with regard to products that are sensitive to cracks and/or products with a sensitive surface.
  • FIG. 4a shows such an alternative variant, in which the KTT 40 comprises a roller table 41 as a transport element, preferably with a thermal insulation device, in combination with at least one, preferably several, inductive heating elements 45.
  • the heating elements 45 can be integrated into the entire roller table section. The arrangement of a large number of inductive heating elements 45 makes it particularly easy to set the temperature individually.
  • the mechanically simple variant according to FIG. 4a enables a compact structure which is particularly suitable for a plant configuration in which the transport line of the casting machine CLC and the transport line of the rolling plant CLM are the same. If the transport lines CLC, CLM of the casting machine 10 and the rolling plant 50 are identical, individual slabs B or an endless rolling stock can be conveyed into the rolling plant 50 .
  • FIG. 4b shows a further variant in which the KTT 40 comprises one or more walking beam furnaces 42 arranged one behind the other.
  • Such a sequence of walking beam furnaces 42 enables a very compact construction, preferably for plant configurations in which the transport lines CLC, CLM of the casting machine 10 and the rolling plant 50 are the same. If the transport lines CLC, CLM are identical, individual slabs B or an endless rolling stock can be conveyed into the rolling mill 50.
  • FIG. 4c shows a further variant in which, based on the design of FIG. 4a, one or more slab discharge device(s) and/or slab input device(s) are installed transversely to the transport line CLC, CLM.
  • This increases plant flexibility in that not only can slabs B be fed to the rolling plant 50 directly after the casting process, but also slabs B can be discharged to another station, for example a slab store, or from another station, for example a slab store, to the transport line CLC, CLM can be entered.
  • an emergency discharge can be carried out in this way, for example in the event of an accident in the casting machine 10 or the rolling plant 50 .
  • the slab transport across the The conveying direction can take place, for example, via a slab ferry 43 and/or a corresponding roller table element 44 .
  • a slab ferry 43 and/or a corresponding roller table element 44 Such a possibility of introducing and/or removing slabs B transversely to the transport line CLC, CLM is not only possible based on the basic structure of FIG. 4a, but can generally be implemented for any design of the KTT 40, for example based on the design of FIG. 4b.
  • the transport lines CLC, CLM of the casting machine 10 and the rolling plant 50 are not identical, but are spaced apart and arranged in parallel, as shown in the exemplary embodiments of FIGS. 4d and 4e. This enables a particularly compact design.
  • the slabs B are transported in the respective transport lines CLC, CLM via a plurality of roller tables 41, possibly with a thermal insulation device.
  • Transport across the transport lines CLC and CLM can be carried out via one or more walking beam furnaces 46 .
  • the walking beam furnaces 46 may be electric and/or gas fired.
  • a walking beam furnace 46 can simultaneously transport and influence the temperature.
  • the furnaces can vary in the working ranges of their temperature levels and/or cycle times. The residence time of the slabs B in the walking beam furnaces 46 can thus be controlled individually.
  • the slabs B are transported and heated in the transport lines CLC and/or CLM via roller tables 41 with integrated heating elements 45, which are preferably inductive heating elements.
  • the slabs B are transported across the transport lines CLC, CLM using one or more slab ferries 43.
  • the possible combinations of transport elements and heating elements in the KTT can be further combined as desired.
  • an emergency discharge can be carried out in this way, for example in the event of an accident in the casting machine 10 or the rolling plant 50 .
  • the slabs can be transported transversely to the conveying direction, for example via a slab ferry 43 and/or a corresponding roller table element 44 .
  • control device 100 An exemplary configuration of the control device 100 is described below with reference to FIG.
  • the control device 100 is signal-connected to the components of the device 1 to be controlled and/or read out, thus in particular to the casting machine 10, the surface device 20, the temperature influencing device 30, the KTT 40 and the rolling mill 50.
  • the communication between the control device 100 and the The system components to be controlled and/or read can be wired or wireless, digital or analog.
  • the control device 100 can correspondingly receive and/or transmit signals (control signals, data, etc.), with signal transport in one direction as well as in both directions falling under the term “communication” in this context.
  • the control device 100 does not necessarily have to be realized by a central computing device or electronic regulation, but decentralized and/or multi-level systems, regulation networks, cloud systems and the like are included.
  • the controller can also be an integral part of a higher-level system controller or communicate with one.
  • the control device 100 preferably includes one or more process models or at least one interface to one or more process models. For communication with the devices to be controlled or read out, it is irrelevant whether the necessary calculations take place in a process model connected to the control device 100 and the calculations are communicated to the control device 100 or whether the control device 100 includes the process model itself.
  • the control device 100 communicates with a process model of the casting machine PMC and a process model of the rolling installation PMM.
  • the process models PMC, PMM can include overlapping partial models, which preferably cover the area between the casting machine 10 and the rolling plant 50 that is relevant for the control device 100 . Alternatively, only one of the areas mentioned can cover the relevant area, or an independent sub-model can be implemented.
  • the control device 100 can communicate with system controls of lower levels, i.e. controls assigned to the corresponding devices.
  • the control device 100 is set up to map the process control and the process parameters from the casting machine 10 to the rolling plant 50 . Relevant data, such as the slab temperature or the final rolling temperature, are communicated to the control device 100 from the process model of the casting machine PMC and the process model of the rolling mill PMM.
  • a data exchange with a production planning system or process control planning can facilitate the work of the control device 100 and automate the process control, the necessary calculations and the forwarding of the control signals.
  • control device 100 obtains a data record of a product to be manufactured from a process control plan, for example a so-called "Level 3 system", and thus receives information about the planned production steps and the final specifications of the finished product. Data are now available in the control device 100, which define the production steps and influence the corresponding settings of the devices 10, 20, 30, 40, 50.
  • a process control plan for example a so-called "Level 3 system”
  • the settings of the casting machine 10 and the rolling plant 50 can be based on extensive technological-physical model calculations, so that information about the slab alloy, slab geometry, slab temperature, slab speed and/or slab surface is available at the output of the casting machine 10 .
  • the information can be determined by calculation and/or measurement (e.g. temperature measurement, surface inspection, etc.).
  • the corresponding values/information are made available in control device 100 .
  • the control device 100 now determines, taking into account the information provided by the casting machine 10, the parameters required for further process control, in particular the slab speed downstream of the casting machine 10, and sets these on the relevant components.
  • the controller 100 determines whether the slab B is to be subjected to processing and/or inspection in the surface facility 20 and initiates this process if necessary.
  • the control device 100 calculates whether the temperature influencing the temperature in the temperature influencing device 30 is necessary for the present alloy. If such a temperature influencing is necessary, the control device 100 calculates the setting of a corresponding cooling capacity or heating capacity of the temperature influencing device 30 from the required heat flow.
  • the control device 100 calculates the slab temperature to be maintained at the end of the KTT 40 and associated parameters such as Slab speed, minimum residence time in the KTT 40, if necessary the heating power to be set based on the geometric dimensions, in particular the thickness and length of the slab B, and the like. If required, it may be necessary to feed further data from intermediate steps into control device 100 as a basis for calculation, as illustrated by arrows in FIG.
  • the device 1 presented here for the production of metal strips, in particular hot-rolled metal strips, can be used in a highly flexible manner with regard to the product range and at the same time makes do with a minimum use of energy.

Landscapes

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Abstract

Vorrichtung (1) und Verfahren zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metallbändern, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: eine Gießmaschine (10), die eingerichtet ist, um Brammen (B) zu erzeugen und in einer Transportlinie der Gießmaschine (CLC) zu transportieren; eine Walzanlage (50), die eingerichtet ist, um die Brammen (B) während eines Transports entlang einer Transportlinie der Walzanlage (CLM) durch Walzen in entsprechende Metallbänder umzuformen; eine kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40), die zwischen der Gießmaschine (10) und der Walzanlage (50) angeordnet und eingerichtet ist, um die Brammen (B) zumindest entlang der Transportlinie der Walzanlage (CLM) zu transportieren, der Walzanlage (50) zuzuführen und die Temperatur der Brammen (B) auf eine Walztemperatur einzustellen; eine Oberflächeneinrichtung (20), die zwischen der Gießmaschine (10) und der kombinierten Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) angeordnet und eingerichtet ist, um zumindest eine der Oberflächen der Brammen (B) zu bearbeiten und/oder zu behandeln und/oder zu inspizieren; und eine Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30), die zwischen der Gießmaschine (10) und der kombinierten Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) angeordnet und eingerichtet ist, um die Temperatur der Brammen (B) zu modifizieren.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Metall bändern
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metallbändern.
Hintergrund der Erfindung
Beim Stranggießen, einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung von Halbzeugen wie Brammen aus Eisen- und Nichteisenlegierungen, wird das Metall durch eine zumeist gekühlte Kokille gegossen und mit erstarrter Schale und noch flüssigem Kem nach unten, seitwärts oder in einem Bogen abtransportiert. Anschließend, üblicherweise nach Abkühlung in einem Brammenlager, werden die Brammen in ein Walzwerk eingesetzt, in dem sie zu Metallbändern umgeformt werden.
Der technische Aufbau und die Anforderungen an Gieß-/Walzanlagen unterscheiden sich, je nachdem ob sie zur Herstellung sogenannter „Dünnbrammen“ in einem Dickenbereich von etwa 40 bis 110 mm, „Mediumbrammen“ in einem Dickenbereich von etwa 110 bis 200 mm oder „Dickbrammen“ mit größeren Dicken ausgelegt sind. Eine Anlage zum Stranggießen und Weiterbehandeln von Dünnbrammen geht beispielsweise aus der EP 0 808 672 A1 hervor.
Die Anlagen sind typischerweise auf einen Produktionsschwerpunkt ausgelegt und dadurch nicht oder nur wenig flexibel für alternative Produkte. So steht die Gießdicke, also die legierungsspezifische Herstellung einer Dünnbramme oder Mediumbramme, mit einer legierungsspezifischen Gießgeschwindigkeit in Verbindung, wobei sich nicht alle Legierungen für die Herstellung einer Dünnbramme eignen. Je nach späterem Verwendungszweck des Produktes variieren die Zieldicke und die Prozessführung. Beispielsweise sind die Temperaturführungen vor Beginn des Walzvorganges, zwischen verschiedenen Walzvorgängen sowie nach dem Fertigwalzen wesentliche Prozessschritte zur Einstellung von Materialeigenschaften. Bei gekoppelten Gieß- /Walzprozessen legen die verfügbaren Baugruppen die möglichen Prozessschritte fest.
Um das Produktspektrum in herkömmlichen Warmbreitbandstraßen zu erhöhen, ist es bekannt, das Walzgut nicht aus der Gießhitze heraus umzuformen, sondern in einem Brammenlager vollständig oder teilweise abzukühlen, wodurch eine technologische Trennung zwischen dem Gießen und Weiterverarbeiten, insbesondere Walzen, der Brammen stattfindet. Daraus ergeben sich jedoch maschinenbauliche, energetische sowie logistische Nachteile.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metallbändern, bereitzustellen, insbesondere das verarbeitbare Produktspektrum ohne technologische Trennung zwischen dem Gießen und Walzen zu erhöhen.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Herstellung von gewalzten, insbesondere warmgewalzten Metallbändern. Gegossen und verarbeitet werden hierbei Produkte aus einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, vorzugsweise Stahl. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Herstellung und Weiterbehandlung von Mediumbrammen ausgelegt, mit einer Dicke im Bereich von 90 bis 250 mm, vorzugsweise 110 bis 200 mm. Die Vorrichtung weist eine Gießmaschine auf, die eingerichtet ist, um Brammen zu erzeugen und in einer Transportlinie der Gießmaschine zu transportieren. Die Gießmaschine ist vorzugsweise als Senkrecht-Abbiegeanlage, auch als „Bogencaster“ bezeichnet, implementiert. Sie kann jedoch auch auf andere Weise realisiert sein, solange sie einen Gießstrang bereitstellt, der nachfolgend in Brammen zerteilt und weiterverarbeitet werden kann.
Die Vorrichtung weist ferner eine Walzanlage auf, die eingerichtet ist, um die Brammen während eines Transports entlang einer Transportlinie der Walzanlage durch Walzen in entsprechende Metall bänder umzuformen. Die beiden Transportlinien - Transportlinie der Gießmaschine und Transportlinie der Walzanlage - können zusammenfallen oder sich unterscheiden, wobei im letzteren Fall auf dem Weg von der Gießmaschine zur Walzanlage entsprechende Quertransporte der Brammen durchzuführen sind. Die Walzanlage umfasst auf übliche Weise ein oder mehrere Walzgerüste, vorzugsweise jeweils in Quartoausführung mit je zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen, und kann reversierend oder im Tandem betrieben werden. Die Walzanlage kann eine Vorstraße und/oder Fertigstraße umfassen oder als eine solche konzipiert sein. Besonders bevorzugt ist die Walzanlage eine Warmwalzanlage, in der die Umformung der Brammen zumindest teilweise aus der Gießhitze heraus erfolgt, d.h. es findet in diesem Fall keine vollständige Abkühlung der Brammen nach dem Gießen auf dem Weg in die Walzanlage statt.
Die Vorrichtung weist ferner eine kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (hierin auch als „KTT“ abgekürzt) auf, die zwischen der Gießmaschine und der Walzanlage angeordnet und eingerichtet ist, um die Brammen zur oder entlang der T ransportlinie der Walzanlage zu transportieren, der Walzanlage zuzuführen und die Temperatur der Brammen auf eine (geeignete) Walztemperatur einzustellen. Die KTT dient in erster Linie der logistischen Zuführung der Brammen zur Walzanlage mit der notwendigen Temperatur, die im Allgemeinen von Prozessparametern wie etwa der Legierung abhängt. Die Bezeichnung „Temperatur“ umfasst in diesem Zusammenhang nicht nur absolute Temperaturen, wie etwa die Oberflächen- und Kerntemperatur, sondern auch T emperaturverteilung(en).
Es sei darauf hingewiesen, dass Bezeichnungen räumlicher Beziehungen, beispielsweise „zwischen“, „vertikal“, „horizontal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „vor“, „hinter“ usw., durch den Aufbau und bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung sowie die Transportrichtung des Gießstrangs bzw. der Brammen eindeutig definiert sind. Wenn die KTT, wie oben definiert, zwischen der Gießmaschine und der Walzanlage angeordnet ist, so ist darin beispielsweise die Information enthalten, dass eine durch die Gießmaschine hergestellte Bramme durch die KTT und danach zur Umformung in das gewünschte Metallband durch die Walzanlage transportiert wird.
Die Vorrichtung weist ferner eine Oberflächeneinrichtung auf, die zwischen der Gießmaschine und der KTT angeordnet und eingerichtet ist, um zumindest eine der Oberflächen der Brammen zu bearbeiten und/oder zu behandeln und/oder zu inspizieren. So kann die Oberflächeneinrichtung eine materialabtragende Oberflächenbearbeitung umfassen, die beispielsweise dazu dient, Produkte mit besonderen Oberflächenanforderungen herzustellen. Solche besonderen Anforderungen an die Produktoberflächen werden beispielsweise für den Einsatz als Automobilaußenhaut, Elektroband oder für optische Anwendungen gestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächeneinrichtung eingerichtet sein, um etwaige Oberflächenfehler, resultierend aus dem Gießprozess, zu beheben, so dass diese entfernt werden, ehe weitere Prozessschritte wie etwa das Walzen erfolgen. Dies bedeutet, dass es sich in diesem Fall um eine Oberflächenbearbeitung handelt, die über eine reine Zunderentfernung hinausgeht. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächeneinrichtung eine Inspektionseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um mittels Kontakt oder kontaktlos Oberflächeneigenschaften der Brammen zu detektieren.
Die Vorrichtung weist ferner eine Temperaturbeeinflussungseinrichtung auf, die zwischen der Gießmaschine und der KTT angeordnet und eingerichtet ist, um die Temperatur der Brammen zu modifizieren. Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung wird insbesondere bei der Herstellung von rissempfindlichen Produkten, beispielsweise mikrolegierten Stählen, angewendet. Würden solche Legierungen unmittelbar nach dem Gießprozess in die KTT eingefahren, so könnte es zu einem unerwünschten Ausscheiden von Mikrolegierungen in den randnahen Schichten kommen, die in Folgeschritten zur Rissbildung oder anderen Qualitätsfehlern führen.
Nicht jede der genannten Stationen zwischen der Gießmaschine und der KTT muss von den Brammen durchlaufen werden. Vielmehr können die Stationen produkt- oder anwendungsbezogen in den Herstellungsprozess integriert oder daraus entfernt werden. So kann es sein, dass Brammen entweder die Oberflächeneinrichtung oder die Temperaturbeeinflussungseinrichtung oder keine der beiden durchlaufen. In diesem Fall müssen die beiden Stationen nicht hintereinander in ein und derselben Linie angeordnet sein, sondern sie können parallel installiert sein, wobei für die Brammen eine entsprechende Routenentscheidung getroffen wird, oder sie können bedarfsweise in die Linie einfahrbar sein. Es kann je nach Bedarf alternativ eine parallele oder Inline-Anordnung vorgesehen sein.
Die vorstehend dargelegte Vorrichtung zur Herstellung von Metallbändern, insbesondere warmgewalzten Metallbändern, ist hinsichtlich des Produktspektrums hochgradig flexibel anwendbar und kommt gleichzeitig mit einem minimalen Energieeinsatz aus. Damit hebt die Vorrichtung herkömmliche Limitierungen des Produktspektrums auf, ohne dass es zu Unterbrechungen des Herstellungsprozesses kommt. Die Vorrichtung ist in der Lage, vollwertig, unterbrechungsfrei und ohne technologische Einschränkung gleichermaßen sowohl mikrolegierte Stähle zu verarbeiten, als auch sehr weiche Materialgüten oder Materialgüten, die für besondere Oberflächenqualitäten vorgesehen sind. Je nach Anlagenlayout können sehr kompakte Anordnungen und/oder Produktionsmodi realisiert werden.
Vorzugsweise umfasst die Temperaturbeeinflussungseinrichtung eine kombinierte Heiz- und Kühleinrichtung mit einer Heizeinrichtung und Kühleinrichtung, so dass die Brammen durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung selektiv geheizt oder gekühlt werden können. Hierbei umfasst die Heizeinrichtung vorzugsweise eine oder mehrere induktive Heizeinrichtungen. Die Kühleinrichtung kann für eine Schnellabkühlung der Brammen durch Beaufschlagen eines Kühlmittels, vorzugsweise Kühlwasser, konzipiert sein. Die Heizeinrichtung und Kühleinrichtung können hintereinander oder parallel installiert sein, wobei sie vorzugsweise eine gemeinsame Baugruppe bilden. Eine so aufgebaute Temperaturbeeinflussungseinrichtung ermöglicht es, auf kompakte und flexible Weise, die Oberflächentemperatur der zu behandelnden Brammen schnell in ein gewünschtes Temperaturfenster oder aus einem nachteiligen Temperaturfenster zu bringen, ohne dass eine Zwischenlagerung und vollständige Abkühlung in einem Brammenlager erforderlich ist. Die Kernhitze kann zumindest teilweise beibehalten werden und später für das Walzen genutzt werden.
Vorzugsweise ist die Oberflächeneinrichtung eingerichtet, um zumindest eine Oberfläche der Bramme(n) durch schleifen und/oder fräsen und/oder flämmen zu bearbeiten. Die Oberflächenbearbeitung erfolgt an zumindest einer Oberfläche der zu bearbeitenden Bramme, wobei bevorzugt sowohl die Ober- und Unterseite der Bramme als auch die Längskanten bearbeitet werden. Der Materialabtrag je Oberfläche liegt beispielsweise im Bereich von 0 bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 mm. Die Oberflächenbearbeitung findet vorzugsweise bei einer Brammenoberflächentemperatur von mehr als 600°C, besonders bevorzugt mehr als 900°C statt.
Die KTT kann in einer Vielzahl möglicher Konfigurationen vorliegen. Sie umfasst vorzugsweise: einen oder mehrere Rollgänge; und/oder eine oder mehrere Wärmedämmeinrichtungen; und/oder ein oder mehrere induktive Heizelemente; und/oder einen oder mehrere Öfen; und/oder eine oder mehrere Brammenaustragevorrichtungen zum Austragen von Brammen aus der Transportlinie der Gießmaschine und/oder T ransportlinie der Walzanlage; und/oder eine oder mehrere Brammeneintragevorrichtungen zum Einträgen von Brammen in die Transportlinie der Gießmaschine und/oder Transportlinie der Walzanlage. Der Aufbau der KTT ist vorzugsweise variabel mit Blick auf die Art der Temperaturbeeinflussung und die Logistik. In einer einfachen Variante umfasst die KTT einen Rollenherdofen, der sowohl einen Temperaturausgleich als auch einen Transport der Bramme vornimmt. In einer alternativen Variante umfasst die KTT einen Rollgang als Transportelement, bevorzugt mit Wärmedämmeinrichtung, in Kombination mit mindestens einem, bevorzugt mehreren induktiven Heizelementen. Alternativ oder zusätzlich kann die KTT mehrere hintereinander angeordnete Hubbalkenöfen aufweisen, wodurch ein sehr kompakter Aufbau erzielbar ist. Ferner kann die KTT als Schnittstelle zwischen der technologisch getrennten Gießmaschine und Walzanlage fungieren. Zu diesem Zweck können technische Mittel (Rollgänge, Brammenfähren, Hubbalken usw.) installiert sein, um die Brammen von der Transportlinie der Gießmaschine in die Transportlinie der Walzanlage zu überführen. Brammen von anderen Quellen in die entsprechende Transportlinie einzufahren oder aus der Transportlinie auszuleiten wird durch diese flexible Anordnung ebenfalls ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Transportlinie der Gießmaschine und die Transportlinie der Walzanlage identisch.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Transportlinie der Gießmaschine und die Transportlinie der Walzanlage, wobei sie vorzugsweise parallel verlaufen, wodurch die Anlage besonders kompakt realisierbar ist.
In beiden Fällen können die Oberflächeneinrichtung, Temperaturbeeinflussungseinrichtung und zumindest Teile, bis zur gesamten KTT hintereinander in ein und derselben Transportlinie positioniert werden.
Vorzugsweise sind mehrere Routen vorgesehen, die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Prozesslinien für die Brammen implementieren. Hierbei können die Oberflächeneinrichtung in einer ersten Route und die Temperaturbeeinflussungseinrichtung in einer zweiten Route angeordnet und so eingerichtet sein, dass die Brammen entweder die Oberflächeneinrichtung oder die Temperaturbeeinflussungseinrichtung durchlaufen, jedoch nicht beide. Es kann hierbei noch eine dritte Route vorgesehen sein, die als Bypass fungiert, indem die Brammen sowohl die Oberflächeneinrichtung als auch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung umgehen, d.h. auslassen, und unmittelbar im Anschluss an das Gießen in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung einbringbar sind. Die Routenentscheidung kann chargenweise, produktweise oder brammenindividuell getroffen werden, in Abhängigkeit von Prozessparametern wie etwa der Legierung oder Temperatur der Brammen oder in Abhängigkeit von Qualitätsanforderungen, die sich beispielsweise aus der beabsichtigten Anwendung der gewalzten Produkte ergeben.
Vorzugsweise ist die Walzanlage eine Warmwalzanlage, die eingerichtet ist, um die Brammen zumindest teilweise aus der Gießhitze der Gießmaschine heraus umzuformen. In diesem Fall ist die Vorrichtung insgesamt so ausgelegt, dass keine vollständige Abkühlung der Brammen nach dem Gießen auf dem Weg in die Walzanlage stattfindet. Insbesondere erfolgt keine Auslagerung der Brammen in ein Brammenlager. Die Bramme ist weitgehend durchgängig „in Bewegung“. Der Produktionsablauf wird durch die Produktionszyklen der Gießmaschine vorgeben.
Die Vorrichtung ist in diesem Fall besonders kompakt und energiesparend realisierbar, ohne dass die Flexibilität darunter leidet. Aus diesem Grund ist die nachstehend beschriebene Steuereinrichtung vorzugsweise eingerichtet, um die von der Gießmaschine gegossenen Brammen ohne Zwischenlagerung in einem Brammenlager der Walzanlage zuzuführen. Als „Zwischenlagerung in einem Brammenlager“ wird hierbei jedwede Unterbrechung der Prozessführung der Bramme(n) verstanden, die zu einer im Wesentlichen vollständigen Abkühlung der Bramme(n), umfassend den Brammenkern, vor dem Walzen führt.
Temperatursenkungen im Rahmen der Prozessführung, wie beispielsweise beim thermomechanischen Walzen werden nicht als Zwischenlagerung verstanden.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Prozessführung der Brammen in Abhängigkeit von gemessenen und/oder gerechneten Prozessparametern, umfassend vorzugsweise die Legierung und/oder Temperatur der gegossenen Brammen, zu steuern.
Die Steuereinrichtung ist mit den zu steuernden und/oder auszulesenden Komponenten der Vorrichtung signaltechnisch verbunden, somit insbesondere mit der Gießmaschine, der Oberflächeneinrichtung, der Temperaturbeeinflussungseinrichtung, der KTT und der Walzanlage. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den zu steuernden und/oder auszulesenden Anlagenkomponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Steuereinrichtung kann entsprechend Signale (Steuersignale, Daten usw.) empfangen und/oder senden, wobei sowohl ein Signaltransport in einer Richtung als auch in beiden Richtungen in diesem Zusammenhang unter den Begriff „Kommunikation“ fällt. Die Steuereinrichtung muss hierbei nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren.
Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Prozessmodelle oder zumindest eine Schnittstelle zu einem oder mehreren Prozessmodellen. So kann die Steuereinrichtung beispielsweise mit einem Prozessmodell der Gießmaschine und einem Prozessmodell der Walzanlage kommunizieren. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, um die Prozessführung und die Prozessparameter von der Gießmaschine bis zur Walzanlage abzubilden. Hierbei werden relevante Daten, wie etwa die Brammentemperatur oder Endwalztemperatur aus dem Prozessmodell der Gießmaschine und dem Prozessmodell der Walzanlage an die Steuereinrichtung kommuniziert. Auf diese Weise können Daten bezogen werden, welche die Herstellschritte determinieren und die entsprechenden Einstellungen der Stationen beeinflussen.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um Brammen (insbesondere einer rissempfindlichen Legierung) mittels der Temperaturbeeinflussungseinrichtung so zu heizen oder zu kühlen, dass die Brammenoberflächentemperatur vor Einlauf in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung außerhalb eines kritischen Temperaturbereichs, definiert durch einen unteren Schwellwert von vorzugsweise 600°C und einen oberen Schwellwert von vorzugsweise 850°C, liegt. Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung heizt oder kühlt in einem solchen Fall die sie durchlaufende Bramme wahlweise, so dass sichergestellt wird, dass die Brammenoberflächentemperatur außerhalb des kritischen Temperaturbereichs liegt. Dies erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit einer gemessenen oder anderweitig ermittelten Brammenoberflächentemperatur vor der Temperaturbeeinflussungseinrichtung. Ermittelt die Steuereinrichtung, gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Temperatursensor oder Berechnungsmodell, dass die Brammenoberflächentemperatur am Einlauf der Temperaturbeeinflussungseinrichtung oberhalb des oberen Schwellwerts oder unterhalb des unteren Schwellwerts liegt, ist keine Temperaturbeeinflussung durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung notwendig. Liegt die Brammenoberflächentemperatur innerhalb des kritischen Temperaturfensters, so wird die Bramme durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung entweder aufgeheizt oder abgekühlt, je nachdem in welcher Richtung die Bramme aus dem Temperaturfenster gebracht werden kann. Sind beide Richtungen möglich, so ist eine Erhitzung der Bramme durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung bevorzugt.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metall bändern, gelöst, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungsvarianten durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst: Gießen einer Bramme mittels der Gießmaschine; Überleiten der Bramme in die KTT; Warmwalzen der Bramme in der Walzanlage zu einem Metallband, wobei keine vollständige Abkühlung der Bramme nach dem Gießen auf dem Weg in die Walzanlage stattfindet, vorzugsweise die Brammentemperatur in ihrem Kem nicht unter 600°C fällt.
Die technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsformen, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Anschluss an den Schritt a) die Bramme in Abhängigkeit eines oder mehrerer Prozessparameter unmittelbar in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung transportiert, öder es erfolgt eine Temperaturbeeinflussung durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung und/oder eine Bearbeitung und/oder Behandlung und/oder Inspektion zumindest einer Oberfläche der Bramme durch die Oberflächeneinrichtung.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, sofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Metallbändern, insbesondere warmgewalzten Metallbändern;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Gießmaschine;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von warmgewalzten Metallbändern gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figuren 4a bis 4e schematische Darstellungen einer kombinierten Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen; Figur 5 eine schematische Darstellung der Konfigurationen, Kommunikation und Funktionsweise der Steuereinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Die Figur 1 zeigt schematisch den Grundaufbau einer Vorrichtung 1 zur Herstellung von Metallbändern, insbesondere warmgewalzten Metallbändern.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Gießmaschine 10, die vorzugsweise als Senkrecht- Abbiegeanlage, auch als „Bogencaster“ bezeichnet, implementiert ist. Die Gießmaschine 10 kann jedoch auch auf andere Weise realisiert sein, solange sie einen Gießstrang bereitstellt, der nachfolgend in Brammen zerteilt und weiterverarbeitet werden kann. Ferner können mehrere Gießmaschinen 10 zum parallelen Gießen mehrerer Stränge vorgesehen sein, oder die Gießmaschine 10 kann zum Gießen mehrerer paralleler Stränge eingerichtet sein.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Gießmaschine 10. Das zu gießende flüssige Metall wird einer Kokille 11 der Gießmaschine 10 zugeführt, beispielsweise aus einer Gießpfanne. Die Kokille 11 bringt die Metallschmelze in die gewünschte Brammenform, während diese durch die gekühlten Kokillenwände allmählich von außen nach innen erstarrt. Die Kokille 11 ist vorzugsweise eine Kokille aus Kupferplatten (oder Platten einer Kupferlegierung, die beschichtet sein können), im Fall von Mediumbrammen mit planparallelen Platten auf den Breitseiten und Schmalseiten, die für eine vergleichsweise hohe Gießdicke von beispielsweise 140 mm oder mehr angepasst sind. Die Kupferplatten können, wenn die Gießdicke oder der Gießradius es erfordern, eine trichterförmige Kontur aufweisen und/oder in einer Transportrichtung entsprechend dem Gießradius einer Strangführung 12 gekrümmt sein.
Der noch nicht durcherstarrte Gießstrang S tritt nach unten aus der Kokille 11 aus, wird anschließend in Transportrichtung entlang der Strangführung 12 zunächst weiterhin nach unten geführt und anschließend in einem Biegebereich in die Horizontale umgelenkt, während er nach und nach abkühlt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Transportrichtung in der Gießmaschine 10 im Allgemeinen keinen konstanten Richtungsvektor bezeichnet, sondern von der Strang- bzw. Brammenposition entlang der Vorrichtung 100 abhängen kann. Nach der Umlenkung in die Horizontale wird der Gießstrang S entlang einer T ransportlinie der Gießmaschine CLC gefördert.
Die Strangführung 12 umfasst Rollen 13, die den Gießstrang S transportieren und für eine Dickenreduktion gemäß LCR („Liquid Core Reduction“) oder DSR („Dynamic Soft Reduction“) so angestellt sein können, dass der Transportspalt, in dem der Gießstrang entlang der Transportrichtung transportiert wird, sich allmählich verschmälert. Die Strangführung 12 kann segmentartig aufgebaut sein, beispielsweise durch zwei oder mehr bauähnliche gebogene Segmente, die einen Biegebereich der Strangführung 12 ausbilden. Während des Transports wird der Gießstrang S im Rahmen einer Sekundärkühlung aktiv oder passiv gekühlt, beispielsweise durch Spritzwasser, wodurch er allmählich von außen nach innen erstarrt.
Eine durch die Gießmaschine 10, insbesondere Strangführung 12, bedingte Formgebung des Gießstrangs S wird als „Urformung“ bezeichnet; im Unterschied zur „Umformung“, die eine Formgebung durch ein Umformaggregat wie beispielsweise eine Walzanlage bezeichnet.
An den Biegebereich der Gießmaschine 10 schließt sich ein Richtbereich an, in dem der Gießstrang S in die horizontale Ausrichtung gebracht wird. Auch hier sind weiterhin Rollen 13 zur Führung und für den Transport des Gießstrangs S vorgesehen. Eine oder mehrere der Rollen 13 sind Antriebsrollen und treiben den Gießstrang S in Transportrichtung vor, andere Rollen 13 dienen der Führung und Ausrichtung des Gießstrangs S. Insofern bilden die Rollen 13 Mittel zum Treiben und Biegen des Gießstrangs S. Stromabwärts der Gießmaschine, können weitere Einrichtungen angeordnet sein.
Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Trenneinrichtung 14 auf, die in der Transportlinie CLC hinter dem Richtbereich der Gießmaschine 10 angeordnet ist. Die Trenneinrichtung 14 dient dem Schneiden bzw. Teilen des Gießstrangs S in Brammen B. Der Schnitt wird entlang der Brammendicke ausgeführt. Als „Brammendicke“ sei jene Abmessung der Bramme B bezeichnet, die senkrecht auf der Längserstreckung und senkrecht auf der Breite (in der Figur 2 senkrecht zur Papierebene) der Bramme B steht. Hierbei ist die Trenneinrichtung 14 eingerichtet, um den Gießstrang S während der Förderung, d. h. während der Bewegung des Gießstrangs S entlang der Transportlinie CLC zu schneiden. Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung 14 eine Schere, insbesondere Pendelschere. In diesem Fall ist die Schere so eingerichtet, dass die Transportbewegung des Gießstrangs S während des Schneidvorgangs nachverfolgt wird und ein oder mehrere Schneidmesser den Strang in einer Bewegung vertikal zum Gießstrang S schneiden. Eine Schere hat im Gegensatz zu einem Brennscheider den Vorteil, dass die Schneiddauer unter 5 Minuten liegt, vorzugsweise unter einer Minute, und keine Enthärtung des BrammenkopfesAfußes erforderlich ist.
Die zu gießenden Brammen B sind vorzugsweise Mediumbrammen, d. h. Brammen B mit einer Dicke im Bereich von etwa 90 bis 250 mm, vorzugsweise 110 bis 200 mm. Die Gießgeschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 7 m/min, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 4,8 m/min.
Stromaufwärts oder stromabwärts der Trenneinrichtung 14 kann ein Entkoppler 15 vorgesehen sein, beispielsweise als Kaltstrangwippe ausgeführt, der eingerichtet ist, um den Gießstrang S bei Bedarf, etwa beim Anfahren der Anlage, aus der Prozesslinie auskoppeln zu können.
Die Vorrichtung 1 kann eine oder mehrere Entzunderungseinrichtungen 16 aufweisen, die je nach Konfiguration vor und/oder hinter der T renneinrichtung 14 angeordnet ist/sind.
Es können eine oder mehrere Heizvorrichtungen 17, vorzugsweise induktiv, mit Gasbrennern oder elektrisch arbeitend, an unterschiedlichen Positionen in der Prozesslinie installiert sein. Sie können einzeln oder in Kombination die Aufgabe der Heizeinrichtung 31 übernehmen. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere Heizvorrichtungen 17 im Wesentlichen unmittelbar stromaufwärts der Trenneinrichtung 14 bzw. des Entkopplers 15, sofern vorhanden, und/oder stromabwärts der Trenneinrichtung 14. Heizvorrichtungen 17 dieser Art können zum einen zur Verkürzung der Abkühlstrecke beitragen, zum anderen vereinfachen sie die Brammenlogistik.
In räumlicher Nähe, stromabwärts der Gießmaschine 10 kann ferner ein Inspektionssystem 18 zur Prüfung der Brammenqualität, beispielsweise der Oberflächen der Brammen B, installiert sein.
Zurückkommend auf die Figur 1 umfasst die Vorrichtung 1 ferner eine Walzanlage 50, die vorzugsweise eine Warmwalzanlage ist. Die Walzanlage 50 weist ein oder mehrere Walzgerüste auf, vorzugsweise jeweils in Quartoausführung mit je zwei den Walzspalt ausbildenden Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen, und kann reversierend oder im Tandem betrieben werden. Die Walzanlage 50 kann als Vorstraße und/oder Fertigstraße ausgeführt sein. Der Transportweg der Brammen B durch die Walzanlage 50 erfolgt entlang einer Transportlinie CLM, die mit der Transportlinie der Gießmaschine CLC zusammenfallen kann (vgl. Figuren 3, 4a, 4b, 4c) oder sich von dieser unterscheiden kann (vgl. Figuren 4d und 4e). Prozesstechnisch zwischen der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 befindet sich eine Kombination aus Baugruppen, umfassend gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine Oberflächeneinrichtung 20, eine Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 sowie eine kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung 40 (hierin auch als „KTT“ abgekürzt). Die Beschaffenheit und räumliche Anordnung der Baugruppen kann variieren, wie anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele gezeigt. Die Kombination der Baugruppen 20, 30, 40 ist so gewählt, dass die Vorrichtung 1 die Verarbeitung verschiedener Produkte, insbesondere sowohl oberflächensensitiver Produkte als auch temperatursensitiver Produkte, entlang individueller Prozessschritte ermöglicht, wobei die Produkte in direktem Anschluss an den Gießprozess, d.h. insbesondere ohne Zwischenlagerung der Produkte in einem Brammenlager, dem Walzprozess zugeführt werden.
Neben der Oberflächeneinrichtung 20, der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 und der KTT 40 können zwischen der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 weitere Baugruppen angeordnet sein, beispielsweise weitere Trenneinrichtungen, Notfallrollgänge, zusätzliche Heiz-/Kühlelemente, Wärmedämmhauben, allgemeine Transportrollgängen und dergleichen. Die Anordnung solcher Baugruppen/Einrichtungen erfolgt bevorzugt zwischen der Gießmaschine 10 und der KTT 40.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die Oberflächeneinrichtung 20 und die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 parallel angeordnet und bilden so alternative Routen für die Brammen B. Ferner ist eine dritte Route vorgesehen, die als Bypass fungiert, indem die Brammen B sowohl die Oberflächeneinrichtung 20 als auch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 umgehen, d.h. auslassen, und unmittelbar im Anschluss an das Gießen in die KTT 40 einbringbar sind.
Die Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Oberflächeneinrichtung 20, die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 und die KTT 40 in ein und derselben Transportlinie angeordnet sind. Ferner ist beispielhaft unmittelbar nach dem Auslauf der Gießmaschine 10 eine zusätzliche Heizeinrichtung 60, vorzugsweise in Form eines induktiven Heizelementes, vorgesehen. Dies ergibt speziell für langsam gegossene Brammen B einen zusätzlichen Flexibilitätsvorteil für die Temperaturführung. Ferner kann die oben genannte Trenneinrichtung 14 als Baugruppe der Gießmaschine 10 oder separat in der Prozesslinie installiert sein. Eine weitere Trenneinrichtung 70 kann für Notfälle/Havarien installiert sein, um einen aus der Gießmaschine austretenden Gießstrang S weiter zu zerteilen und auszufördern.
Eine Steuereinrichtung 100 ist vorgesehen, die mit den verschiedenen Baugruppen 10, 20, 30, 40, 50, Aktuatoren, Sensoren und dergleichen in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um die Prozessführung in Abhängigkeit von Prozessparametern, beispielsweise der Legierung und der Temperatur des gegossenen Produkts, zu steuern.
Ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Metallbändern in direktem Anschluss an den Gießprozess, d.h. ohne Zwischenlagerung der Brammen B in einem Brammenlager, kann die folgenden Schritte umfassen: a) Herstellen einer Bramme B mit vorgegebener Legierung und Abmessung mittels der Gießmaschine 10; b) Überleiten der Bramme B in die KTT 40; c) Warmwalzen der Bramme B in der Walzanlage 50 zu einem Band. Hierbei erfolgt die Umformung in der Walzanlage 50 zumindest teilweise aus der Gießhitze heraus, d.h. es findet keine vollständige Abkühlung der Bramme B nach dem Gießen auf dem Weg in die Walzanlage 50 statt. Die obige Formulierung „im direkten Anschluss an den Gießprozess“ bedeutet somit, dass keine logistische Auslagerung der Bramme B in ein Brammenlager erfolgt und die Brammentemperatur in ihrem Kem vorzugsweise nicht unter 600°C fällt. Die Bramme ist weitgehend durchgängig „in Bewegung“. Der Produktionsablauf wird durch die Produktionszyklen der Gießmaschine vorgeben.
Zwischen den Schritten a) und b) können nach Maßgabe eines Signals der Steuereinrichtung 100 weitere Bearbeitungsschritte eingeleitet werden. In anderen Worten, im Anschluss an den Gießprozess kann eine Routenentscheidung getroffen werden, um die Bramme(n) B durch die Oberflächeneinrichtung 20, die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 oder unter Umgehung der beiden sofort in die KTT 40 zu transportieren. Die Routenentscheidung kann manuell oder automatisch, für Produktchargen oder brammenindividuell, etwa in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße getroffen werden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 impliziert die Routenentscheidung zumindest abschnittsweise unterschiedliche Transportwege, während im Fall der Figur 3 die Routenentscheidung sich allein auf die selektive Bearbeitung der Brammen B oder Nicht-Bearbeitung durch die entsprechenden Baugruppen 20, 30, 40 usw. bezieht. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Baugruppen 20, 30, 40 je nach Bedarf in die Prozesslinie einfahrbar oder aus dieser ausfahrbar sein.
Bei der Oberflächeneinrichtung 20 handelt es sich um eine Einrichtung zur Bearbeitung und/oder Behandlung und/oder Inspektion einer oder mehrerer Oberflächen der Brammen B.
So kann die Oberflächeneinrichtung 20 eine materialabtragende Oberflächenbearbeitung umfassen, die beispielsweise dazu dient, Produkte mit besonderen Oberflächenanforderungen zu bearbeiten. Solche besonderen Anforderungen an die Produktoberflächen werden beispielsweise für den Einsatz als Automobilaußenhaut, Elektroband oder für optische Anwendungen gestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächeneinrichtung 20 eingerichtet sein, um etwaige Oberflächenfehler, resultierend aus dem Gießprozess, zu beheben, so dass diese entfernt werden, ehe weitere Prozessschritte wie etwa das Walzen erfolgen. Dies bedeutet, dass es sich in diesem Fall um eine Oberflächenbearbeitung handelt, die über eine reine Zunderentfernung hinausgeht.
Die Oberflächenbearbeitung erfolgt an zumindest einer Oberfläche der zu bearbeitenden Bramme B, wobei bevorzugt sowohl die Ober- und Unterseite der Bramme B als auch die Längskanten bearbeitet werden. Der Materialabtrag je Oberfläche liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 3 mm. Die Vorschubgeschwindigkeit der Bramme B kann hierbei im Bereich von 5 bis 50 m/min liegen. Die Oberflächenbearbeitung findet vorzugsweise bei einer Brammenoberflächentemperatur von mehr als 600°C, besonders bevorzugt mehr als 900°C statt, so dass für die Oberflächenbearbeitung keine Auslagerung und Abkühlung der Brammen B in einem Brammenlager erforderlich ist.
Die Oberflächeneinrichtung 20 ist vorzugsweise eine Flämmeinrichtung, die eingerichtet ist, um die betreffenden Oberflächen der Brammen B materialabtragend zu bearbeiten. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Oberflächeneinrichtung 20 eine Schleifeinrichtung oder Fräseinrichtung zur spanenden Bearbeitung einer oder mehrerer Brammenoberflächen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächeneinrichtung 20 eine Inspektionseinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um mittels Kontakt oder kontaktlos Oberflächeneigenschaften der Brammen B zu detektieren. Die so ermittelten Oberflächeninformationen können von der Steuereinrichtung 100 zur weiteren Prozessführung genutzt werden.
Die Oberflächeneinrichtung 20 ist prozesstechnisch ohne Zwischenlagerung implementiert. Mit Blick auf das Layout der Vorrichtung 1 kann dies bedeuten, dass die Oberflächeneinrichtung 20 in der Transportlinie der Gießmaschine CLC angeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Oberflächeneinrichtung 20 eingerichtet sein, um aus der Prozesslinie entfernbar zu sein, wenn sie nicht im Einsatz ist. Alternativ kann die Oberflächeneinrichtung 20 außerhalb, jedoch in der Nähe der Prozesslinie angeordnet sein, so dass die Bramme B zur Bearbeitung aus der Prozesslinie ausgeschleust und anschließend wieder zurückgeschleust wird. Bevorzugt werden die Brammen B in diesem Fall bei einer Brammenoberflächentemperatur von mehr als 600°C zurückgeschleust.
Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 umfasst vorzugsweise eine kombinierte Heiz- und Kühleinrichtung mit einer Heizeinrichtung 31 und Kühleinrichtung 32.
Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 wird insbesondere bei der Herstellung von rissempfindlichen Produkten, beispielsweise mikrolegierten Stählen, angewendet. Werden solche Legierungen unmittelbar nach dem Gießprozess, d.h. in einem bestimmten Temperaturbereich in die KTT 40 eingefahren, so kann es zu einem unerwünschten Ausscheiden von Mikrolegierungen in den randnahen Schichten kommen, die in Folgeschritten zur Rissbildung oder anderen Qualitätsfehlern führen können. Dieser kritische Temperaturbereich bezieht sich auf die Oberflächentemperatur der Bramme B und sei als Tkritisch mit einem unteren Schwellwert Tu und einem oberen Schwellwert To bezeichnet. Für einen Großteil rissempfindlicher Legierungen liegt Tu bei etwa 600°C und To bei etwa 850°C.
Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 heizt oder kühlt in einem solchen Fall rissempfindlicher Produkte die sie durchlaufenden Brammen B wahlweise, so dass sichergestellt wird, dass die Brammenoberflächentemperatur außerhalb des kritischen Temperaturbereichs Tkritisch liegt. Die Steuereinrichtung 100 steuert zu diesem Zweck entweder die Heizeinrichtung 31 oder die Kühleinrichtung 32 entsprechend so an, dass die Oberflächentemperatur der Bramme B nicht in das genannte Temperaturfenster fällt. Dies erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit einer gemessenen oder anderweitig ermittelten Brammenoberflächentemperatur. Ermittelt die Steuereinrichtung 100, gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Sensor, dass die Brammenoberflächentemperatur am Einlauf der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 oberhalb von To oder unterhalb von Tu liegt, ist keine Temperaturbeeinflussung durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 notwendig. Liegt die Brammenoberflächentemperatur innerhalb von Tkritisch, so wird die Bramme B durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 entweder aufgeheizt oder abgekühlt, je nachdem in welcher Richtung die Bramme B sinnvollerweise aus dem Temperaturfenster Tkritisch gebracht werden kann. Sind beide Richtungen möglich, so ist eine Erhitzung der Bramme B durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 bevorzugt.
Die Heizeinrichtung 31 ist vorzugsweise eine induktive Heizeinrichtung, wodurch eine schnelle und individuelle Einstellung der Heizleistung bei kompakter Bauweise ermöglicht wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein gas- oder elektrobetriebener Durchlaufofen angewendet werden. Die Kühleinrichtung 32 ist vorzugsweise eingerichtet, um eine Schnellabkühlung der Brammen B durch Beaufschlagen eines Kühlmittels, vorzugsweise Kühlwasser, zu realisieren. Die aufgebrachte Kühlwassermenge beträgt vorzugsweise mehr als 500 m3/h/m2, besonders bevorzugt mehr als 650 m3/h/m2, aufgebracht auf einer Kühlstreckenlänge von vorzugsweise 3 bis 10 m, besonders bevorzugt 4 bis 6 m, so dass bei unterschiedlichen Brammengeschwindigkeiten eine oberflächennahe Temperaturreduktion auf eine Temperatur unterhalb von Tu erfolgt. „Oberflächennah“ bedeutet in diesem Zusammenhang eine Eindringtiefe von bis zu 15 mm von der Brammenoberfläche. Die Einwirkzeit des Kühlwassers beträgt vorzugsweise weniger als 3 Minuten. Alternativ oder zusätzlich zur Schnellabkühlung kann eine Laminarkühlung oder andere Kühleinrichtung installiert sein.
Ein Vorteil der oberflächennahen Kühlung besteht darin, dass die Kerntemperatur der Bramme B nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird, wohingegen die Oberflächentemperatur auf eine Temperatur sinkt, bei der Rissbildungen aufgrund von Mikroausscheidungen vermieden werden. Die nicht oder nur geringfügig abgesenkte Kerntemperatur erleichtert das spätere Wiederaufheizen der Bramme B auf die gewünschte Warmwalztemperatur, wobei die erforderliche Aufheizleistung und Aufheizdauer im Vergleich zum Aufheizen einer vollständig abgekühlten Bramme B aus einem Brammenlager minimiert werden können. Dies führt zu einer deutlichen energetischen Einsparung.
Die Heizeinrichtung 31 der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 ist für die Herstellung von Si-Stahl ebenfalls von Vorteil, da die Gesamttemperatur auf einem gewünschten Niveau gehalten werden kann und die Temperatureinstellung vor dem Warmwalzen, die zur Sicherung einer Endwalztemperatur einzustellen ist, weniger Schwankungen unterliegt. Die beim Erstarren der Bramme B an der Oberfläche ausgeschiedenen Aluminiumnitride werden wieder in Lösung gebracht und dort gehalten, um sie beim Warmwalzen wiederum gezielt auszuscheiden. Der Zeitaufwand, der für das Lösen der Aluminiumnitride notwendig ist, kann somit auf verschiedene Aggregate, nämlich die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 und die nachstehend beschriebene KTT 40 verteilt werden, so dass eine flexiblere Prozessführung, ein kürzeres Anlagenlayout sowie kürzere Verweilzeiten in der KTT 40 realisierbar sind.
Die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung 40 dient der logistischen Zuführung der Brammen B zur Walzanlage 50 mit der legierungsabhängigen, prozesstechnisch notwendigen oder gewünschten Temperatur und Temperaturverteilung. Die Temperaturbeeinflussung der Brammen B und der logistische Transport finden zeitgleich statt.
Je nachdem ob die Bramme B direkt aus der Gießmaschine 10 in die KTT 40 gefördert wird oder prozesstechnische Zwischenschritte wie etwa eine Oberflächenbearbeitung und/oder Temperaturbeeinflussung erfolgt sind, ergibt sich eine individuelle Einlauftemperatur in die KTT 40. Somit ist die Heizleistung und/oder Verweildauer der Bramme B in der KTT 40 vorzugsweise anpassbar, um im Auslauf der KTT 40 eine Temperatur vorzuhalten, welche die geeignete Walztemperatur im Einlauf der Walzanlage 50 sicherstellt.
Die Steuerung der KTT 40 erfolgt durch die Steuereinrichtung 100, welche die gegebenenfalls vorab durchgeführten Prozessschritte berücksichtigt.
Der Aufbau der KTT 40 ist vorzugsweise variabel mit Blick auf die Art der Temperaturbeeinflussung und die Logistik. Dies wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen dargelegt.
In einer ersten, einfachen Variante umfasst die KTT 40 einen Rollenherdofen, der sowohl einen Temperaturausgleich als auch einen Transport der Bramme B vornimmt. Die Anwendung eines Rollenherdofens kann durch akkumulierten Zunder auf den Ofenrollen Oberflächenfehler und/oder Laufspuren im Produkt verursachen, weshalb es insbesondere im Hinblick auf rissempfindliche und/oder oberflächenempfindliche Produkte sinnvoll sein kann, alternative Bauformen für die KTT 40 in Betracht zu ziehen. Die Figur 4a zeigt eine solche alternative Variante, bei der die KTT 40 einen Rollgang 41 als Transportelement, bevorzugt mit Wärmedämmeinrichtung, in Kombination mit mindestens einem, bevorzugt mehreren induktiven Heizelementen 45 umfasst. Die Heizelemente 45 können in die gesamte Rollgangstrecke integriert sein. Durch die Anordnung einer Vielzahl von induktiven Heizelementen 45 lässt sich eine individuelle Einstellung der Temperatur besonders einfach vornehmen.
Die maschinenbaulich einfache Variante gemäß Figur 4a ermöglicht einen kompakten Aufbau, der insbesondere für eine Anlagenkonfiguration geeignet ist, bei der die Transportlinie der Gießmaschine CLC und die Transportlinie der Walzanlage CLM gleich sind. Sind die Transportlinien CLC, CLM der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 identisch, können einzelne Brammen B oder ein endloses Walzgut in die Walzanlage 50 gefördert werden.
Die Figur 4b zeigt eine weitere Variante, bei der die KTT 40 einen oder mehrere hintereinander angeordnete Hubbalkenöfen 42 umfasst. Eine solche Sequenz von Hubbalkenöfen 42 ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau, vorzugsweise für Anlagenkonfigurationen, bei denen die Transportlinien CLC, CLM der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 gleich sind. Sind die Transportlinien CLC, CLM identisch, können einzelne Brammen B oder ein endloses Walzgut in die Walzanlage 50 gefördert werden.
Die Figur 4c zeigt eine weitere Variante, bei der ausgehend von der Bauform der Figur 4a eine oder mehrere Brammenaustragevorrichtung(en) und/oder Brammeneintragevorrichtung(en) quer zur Transportlinie CLC, CLM installiert sind. Damit wird die Anlagenflexibilität insofern erhöht, dass nicht nur Brammen B in direktem Anschluss an den Gießprozess der Walzanlage 50 zugeführt werden können, sondern auch Brammen B in eine andere Station, beispielsweise Brammenlager, ausgetragen oder aus einer anderen Station, beispielsweise Brammenlager, in die Transportlinie CLC, CLM eingetragen werden können. Ferner kann auf diese Weise ein Notfallaustrag etwa im Fall einer Havarie der Gießmaschine 10 oder der Walzanlage 50 vorgenommen werden. Der Brammentransport quer zur Förderrichtung kann beispielweise über eine Brammenfähre 43 und/oder ein entsprechendes Rollgangelement 44 erfolgen. Eine solche Möglichkeit der Eintragung und/oder Austragung von Brammen B quer zur Transportlinie CLC, CLM ist nicht nur ausgehend von dem Grundaufbau der Figur 4a möglich, sondern ist generell für jede Bauform der KTT 40 implementierbar, beispielsweise ausgehend von der Bauform der Figur 4b.
Gemäß einer weiteren Variante der KTT 40 sind die Transportlinien CLC, CLM der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 nicht identisch, sondern beabstandet und parallel angeordnet, wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 4d und 4e gezeigt. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4d erfolgt der Transport der Brammen B in den jeweiligen T ransportlinien CLC, CLM über mehrere Rollgänge 41 , ggf. mit Wärmedämmeinrichtung. Der Transport quer zu den Transportlinien CLC und CLM kann über einen oder mehrere Hubbalkenöfen 46 durchgeführt werden. Die Hubbalkenöfen 46 können elektrisch und/oder gasbefeuert sein. Durch einen Hubbalkenofen 46 kann gleichzeitig ein Transport und eine Temperaturbeeinflussung stattfinden. Beim Einsatz von mehreren Hubbalkenöfen 46 können die Öfen in den Arbeitsbereichen ihrer Temperaturniveaus und/oder Taktzeiten variieren. Damit kann die Verweildauer der Brammen B in den Hubbalkenöfen 46 individuell gesteuert werden.
Gemäß der Variante der Figur 4e erfolgt der T ransport und das Heizen der Brammen B in den Transportlinien CLC und/oder CLM über Rollgänge 41 mit integrierten Heizelementen 45, die vorzugsweise induktive Heizelemente sind. Der Transport der Brammen B quer zu den Transportlinien CLC, CLM erfolgt mithilfe einer oder mehrerer Brammenfähren 43.
Die Kombinationsmöglichkeiten von Transportelementen und Heizelementen in der KTT lassen sich weiter beliebig kombinieren. Ausgehend von den Bauformen der Figuren 4d und 4e besteht die Möglichkeit, eine oder mehrere Brammenaustragevorrichtung(en) und/oder Brammeneintragevorrichtung(en) entlang der Transportlinien CLC, CLM zu installieren. Damit wird die Anlagenflexibilität insofern erweitert, dass nicht nur Brammen B in direktem Anschluss an den Gießprozess der Warmwalzanlage 50 zugeführt werden können, sondern auch Brammen B in eine andere Station, beispielsweise Brammenlager, ausgetragen oder aus einer anderen Station, beispielsweise Brammenlager, in die entsprechende Transportlinie CLC, CLM eingetragen werden können. Ferner kann so ein Notfallaustrag etwa im Fall einer Havarie der Gießmaschine 10 oder der Walzanlage 50 vorgenommen werden. Der Brammentransport quer zur Förderrichtung kann beispielweise über eine Brammenfähre 43 und/oder ein entsprechendes Rollgangelement 44 erfolgen.
Im Weiteren wird eine beispielhafte Konfiguration der Steuereinrichtung 100 mit Bezug auf die Figur 5 beschrieben.
Die Steuereinrichtung 100 ist mit den zu steuernden und/oder auszulesenden Komponenten der Vorrichtung 1 signaltechnisch verbunden, somit insbesondere mit der Gießmaschine 10, der Oberflächeneinrichtung 20, der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30, der KTT 40 und der Walzanlage 50. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 100 und den zu steuernden und/oder auszulesenden Anlagenkomponenten kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Steuereinrichtung 100 kann entsprechend Signale (Steuersignale, Daten usw.) empfangen und/oder senden, wobei sowohl ein Signaltransport in einer Richtung als auch in beiden Richtungen in diesem Zusammenhang unter den Begriff „Kommunikation“ fällt. Die Steuereinrichtung 100 muss hierbei nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung realisiert sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren. Die Steuereinrichtung 100 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Prozessmodelle oder zumindest eine Schnittstelle zu einem oder mehreren Prozessmodellen. Für die Kommunikation mit den zu steuernden bzw. auszulesenden Einrichtungen ist es unerheblich, ob die erforderlichen Berechnungen in einem mit der Steuereinrichtung 100 verbundenen Prozessmodell erfolgt und die Berechnungen an die Steuereinrichtung 100 kommuniziert werden oder ob die Steuereinrichtung 100 das Prozessmodell selbst umfasst.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 kommuniziert die Steuereinrichtung 100 mit einem Prozessmodell der Gießmaschine PMC und einem Prozessmodell der Walzanlage PMM. Die Prozessmodelle PMC, PMM können überlappende Teilmodelle umfassen, die bevorzugt den für die Steuereinrichtung 100 relevanten Bereich zwischen Gießmaschine 10 und Walzanlage 50 abdecken. Alternativ kann auch nur einer der genannten Bereiche den relevanten Bereich abdecken oder ein eigenständiges Untermodell implementiert werden.
Die Steuereinrichtung 100 kann mit Anlagensteuerungen unterer Ebenen, d.h. den entsprechenden Einrichtungen zugeordneten Steuerungen kommunizieren.
Die Steuereinrichtung 100 ist eingerichtet, um die Prozessführung und die Prozessparameter von der Gießmaschine 10 bis zur Walzanlage 50 abzubilden. Hierbei werden relevante Daten, wie etwa die Brammentemperatur oder Endwalztemperatur aus dem Prozessmodell der Gießmaschine PMC und dem Prozessmodell der Walzanlage PMM an die Steuereinrichtung 100 kommuniziert.
Ein Datenaustausch mit einem Produktionsplanungssystem oder einer Prozessleitplanung kann die Arbeit der Steuereinrichtung 100 erleichtern und die Prozessführung, die erforderlichen Berechnungen und die Weitergabe der Stellsignale automatisieren.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 bezieht die Steuereinrichtung 100 einen Datensatz eines herzustellenden Produkts aus einer Prozessleitplanung, beispielsweise einem sogenannten „Level-3-System“, und erhält somit Informationen über die geplanten Produktionsschritte und die Endvorgaben des fertigen Produktes. Es liegen nun Daten in der Steuereinrichtung 100 vor, welche die Herstellschritte definieren und die entsprechenden Einstellungen der Einrichtungen 10, 20, 30, 40, 50 beeinflussen.
Die Einstellungen der Gießmaschine 10 und der Walzanlage 50 können auf umfangreichen technologisch-physikalischen Modellberechnungen basieren, so dass am Ausgang der Gießmaschine 10 Informationen beispielsweise über die Brammenlegierung, Brammengeometrie, Brammentemperatur, Brammengeschwindigkeit und/oder Brammenoberfläche vorliegen. Die Informationen können durch Berechnung und/oder Messung (beispielsweise Temperaturmessung, Oberflächeninspektion usw.) ermittelt werden. Die entsprechenden Werte/Informationen werden in der Steuereinrichtung 100 bereitgestellt.
Die Steuereinrichtung 100 ermittelt nun unter Berücksichtigung der von der Gießmaschine 10 bereitgestellten Informationen die für die weitere Prozessführung notwendigen Parameter, insbesondere die Brammengeschwindigkeit nach der Gießmaschine 10, und stellt diese an den betreffenden Komponenten ein.
Die Steuereinrichtung 100 legt fest, ob die Bramme B einer Bearbeitung und/oder Inspektion in der Oberflächeneinrichtung 20 zu unterziehen ist und leitet diesen Vorgang ein, sofern erforderlich.
Die Steuereinrichtung 100 berechnet aus der übermittelten Brammentemperatur, ob für die vorliegende Legierung eine Temperaturbeeinflussung in der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30 notwendig ist. Ist eine solche Temperaturbeeinflussung notwendig, berechnet die Steuereinrichtung 100 aus dem erforderlichen Wärmestrom die Einstellung einer entsprechenden Kühlleistung oder Heizleistung der Temperaturbeeinflussungseinrichtung 30.
Die Steuereinrichtung 100 berechnet die am Ende der KTT 40 vorzuhaltende Brammentemperatur und damit in Verbindung stehende Parameter wie etwa Brammengeschwindigkeit, Mindestverweilzeit in der KTT 40, ggf. die einzustellende Heizleistung auf Basis der geometrischen Abmessungen, insbesondere Dicke und Länge der Bramme B, und dergleichen. Bei Bedarf kann es notwendig sein, weitere Daten aus Zwischenschritten als Berechnungsgrundlage in die Steuereinrichtung 100 zu speisen, wie es mit Pfeilen in der Figur 5 illustriert ist.
Die hierin dargelegte Vorrichtung 1 zur Herstellung von Metallbändern, insbesondere warmgewalzten Metallbändern, ist hinsichtlich des Produktspektrums hochgradig flexibel anwendbar und kommt gleichzeitig mit einem minimalen Energieeinsatz aus.
Je nach Anlagenlayout können sehr kompakte Anordnungen und/oder Produktionsmodi realisiert werden. Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
I Vorrichtung zur Herstellung von Metall bändern
10 Gießmaschine
I I Kokille
12 Strangführung
13 Rolle
14 Trenneinrichtung
16 Entzunderungseinrichtung
17 Heizvorrichtung
18 I nspektionssystem
20 Oberflächeneinrichtung
30 T emperaturbeeinflussungseinrichtung
31 Heizeinrichtung
32 Kühleinrichtung
40 Kombinierte T ransport- und T emperaturbeeinflussungseinrichtung
41 Rollgang
42 Hubbalkenofen
43 Brammenfähre
44 Rollgangsegment
45 Heizelement
46 Hubbalkenofen
50 Walzanlage
60 Zusätzliche Heizeinrichtung
70 Weitere Trenneinrichtung
100 Steuereinrichtung
S Gießstrang
B Bramme
PMC Prozessmodell der Gießmaschine
PMM Prozessmodell der Walzanlage
CLC T ransportlinie der Gießmaschine
CLM T ransportlinie der Walzanlage

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1) zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metallbändern, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: eine Gießmaschine (10), die eingerichtet ist, um Brammen (B) zu erzeugen und in einer Transportlinie der Gießmaschine (CLC) zu transportieren; eine Walzanlage (50), die eingerichtet ist, um die Brammen (B) während eines Transports entlang einer Transportlinie der Walzanlage (CLM) durch Walzen in entsprechende Metallbänder umzuformen; eine kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40), die zwischen der Gießmaschine (10) und der Walzanlage (50) angeordnet und eingerichtet ist, um die Brammen (B) zur oder entlang der Transportlinie der Walzanlage (CLM) zu transportieren, der Walzanlage (50) zuzuführen und die Temperatur der Brammen (B) auf eine Walztemperatur einzustellen; eine Oberflächeneinrichtung (20), die zwischen der Gießmaschine (10) und der kombinierten Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) angeordnet und eingerichtet ist, um zumindest eine der Oberflächen der Brammen (B) zu bearbeiten und/oder zu behandeln und/oder zu inspizieren; und eine Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30), die zwischen der Gießmaschine (10) und der kombinierten Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) angeordnet und eingerichtet ist, um die Temperatur der Brammen (B) zu modifizieren.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) eine kombinierte Heiz- und Kühleinrichtung mit einer Heizeinrichtung (31) und Kühleinrichtung (32) umfasst, so dass die Brammen (B) durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) selektiv aufheizbar oder kühlbar sind, wobei die Heizeinrichtung (31) vorzugsweise eine induktive Heizeinrichtung umfasst und/oder die Kühleinrichtung (32) vorzugsweise eingerichtet ist, um eine Schnellabkühlung der Brammen (B) durch Beaufschlagen eines Kühlmittels zu realisieren. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächeneinrichtung (20) eingerichtet ist, um zumindest eine Oberfläche der Brammen (B) durch schleifen und/oder fräsen und/oder flämmen zu bearbeiten. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) umfasst: einen oder mehrere Rollgänge (41); und/oder eine oder mehrere Wärmedämmeinrichtungen; und/oder ein oder mehrere induktive Heizelemente (45); und/oder einen oder mehrere Ofen (42, 46); und/oder eine oder mehrere Brammenaustragevorrichtungen zum Austragen von Brammen (B) aus der Transportlinie der Gießmaschine (CLC) und/oder Transportlinie der Walzanlage (CLM); und/oder eine oder mehrere Brammeneintragevorrichtungen zum Einträgen von Brammen (B) in die Transportlinie der Gießmaschine (CLC) und/oder Transportlinie der Walzanlage (CLM). Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportlinie der Gießmaschine (CLC) und die Transportlinie der Walzanlage (CLM) zusammenfallen, wobei die Oberflächeneinrichtung (20), die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) und die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) vorzugsweise hintereinander in ein und derselben Transportlinie angeordnet sind. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Transportlinie der Gießmaschine (CLC) und die Transportlinie der Walzanlage (CLM) unterscheiden, vorzugsweise parallel verlaufen, wobei die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) vorzugsweise ferner eingerichtet ist, um den Transport der Brammen (B) von der Transportlinie der Gießmaschine (CLC) in die Transportlinie der Walzanlage (CLM) vorzunehmen. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Routen vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Prozesslinien für die Brammen (B) implementieren, wobei die Oberflächeneinrichtung (20) in einer ersten Route und die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) in einer zweiten Route angeordnet und so eingerichtet sind, dass die Brammen (B) entweder die Oberflächeneinrichtung (20) oder die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) durchlaufen, wobei vorzugsweise eine dritte Route vorgesehen ist, entlang der die Brammen (B) sowohl die Oberflächeneinrichtung (20) als auch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) auslassen und so unmittelbar in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) einbringbar sind. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzanlage (50) eine Warmwalzanlage ist und eingerichtet ist, um die Brammen (B) zumindest teilweise aus der Gießhitze der Gießmaschine (10) heraus umzuformen. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Steuereinrichtung (100) aufweist, die eingerichtet ist, um die Prozessführung der Brammen (B) in Abhängigkeit von gemessenen und/oder gerechneten Prozessparametern, umfassend vorzugsweise eine Legierung und/oder Temperatur der gegossenen Brammen (B), zu steuern.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, um Brammen (B), vorzugsweise einer rissempfindlichen Legierung, mittels der Temperaturbeeinflussungseinrichtung (30) so zu heizen oder zu kühlen, dass die Brammenoberflächentemperatur vor Einlauf in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) außerhalb eines kritischen Temperaturbereichs (Tkritisch), definiert durch einen unteren Schwellwert (Tu) von vorzugsweise 600°C und einen oberen Schwellwert (To) von vorzugsweise 850°C, liegt.
11 . Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, um die von der Gießmaschine (10) gegossenen Brammen (B) ohne Zwischenlagerung in einem Brammenlager der Walzanlage (50) zuzuführen.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießmaschine (10) zum Gießen von Mediumbrammen mit einer Dicke im Bereich von 90 bis 250 mm, vorzugsweise 110 bis 200 mm, eingerichtet ist.
13. Verfahren zur Herstellung von gewalzten Metallbändern, vorzugsweise warmgewalzten Metallbändern, mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: a) Gießen einer Bramme (B) mittels der Gießmaschine (10); b) Überleiten der Bramme (B) in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40); und c) Warmwalzen der Bramme (B) in der Walzanlage (50) zu einem Metallband, wobei keine vollständige Abkühlung der Bramme (B) nach dem Gießen auf dem Weg in die Walzanlage (50) stattfindet, vorzugsweise die Brammentemperatur in ihrem Kem nicht unter 600°C fällt. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Schritt a) in Abhängigkeit eines oder mehrerer Prozessparameter die Bramme (B) unmittelbar in die kombinierte Transport- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) transportiert wird, eine Temperaturbeeinflussung durch die Temperaturbeeinflussungseinrichtung (40) und/oder eine Bearbeitung und/oder Behandlung und/oder Inspektion zumindest einer Oberfläche der Bramme (B) durch die Oberflächeneinrichtung (20) durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bramme eine Mediumbrammen mit einer Dicke im Bereich von 90 bis 250 mm, vorzugsweise 110 bis 200 mm, ist.
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