EP4469220A1 - Verfahren zum querteilen eines metallbandes sowie walzanlage mit einer schere zum querteilen eines metallbandes - Google Patents

Verfahren zum querteilen eines metallbandes sowie walzanlage mit einer schere zum querteilen eines metallbandes

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EP4469220A1
EP4469220A1 EP23700781.0A EP23700781A EP4469220A1 EP 4469220 A1 EP4469220 A1 EP 4469220A1 EP 23700781 A EP23700781 A EP 23700781A EP 4469220 A1 EP4469220 A1 EP 4469220A1
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EP
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metal strip
cutting
shear strength
rolling
length
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Björn Kintscher
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Original Assignee
SMS Group GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for transversely dividing a metal strip using at least one pair of shears in a rolling mill.
  • the invention also relates to a rolling plant comprising means for cutting to length and rolling a metal strip in at least one rolling line with at least one rolling device, at least one shear designed to cut the metal strip into sections of a predetermined length, and at least one higher-level process control for automating the plant.
  • the rolling plant is designed in particular as a so-called CSP® plant (Compact Strip Production) for the quasi-continuous casting and rolling of slabs.
  • the CSP® process developed by the applicant is a process in which liquid steel is cast into so-called slabs in a continuous casting machine.
  • the cast strand is cut into slabs with shears and homogenized in a furnace to rolling temperature and, if necessary, heated, and then rolled in a hot rolling mill.
  • the shears, which cut individual slabs from the strand continuously emerging from the machine are designed in such a way that the warm strand can also be cut under demanding process conditions, i.e. at a low temperature level, when processing high-strength material and with large cutting widths.
  • the scissors can be subject to increased wear. Under the most unfavorable conditions, the scissors can be damaged, leading to failure.
  • a method for transversely dividing a metal strip is also known, for example, from EP 3 177 412 B1.
  • the method also relates to the setting of a specific temperature profile at the strip head and strip foot before a metal strip is cut to length.
  • the invention is based on the object of providing a method for transversely dividing a metal strip of the type mentioned at the outset, which also contributes to improving the wear behavior of the shears.
  • the invention is also based on the object of providing a rolling installation which is designed in such a way that low-wear operation of the shears is ensured.
  • One aspect of the invention relates to a method of transversely dividing a Metal strip by means of at least one pair of shears in a rolling mill, comprising the following process steps:
  • the scissors used in the method can be designed as pendulum scissors, crank scissors, drum scissors or the like.
  • a metal strip in the context of the invention is understood to mean a flat metal product which is fed continuously or discontinuously to a rolling mill as a semi-finished product in the form of slabs, blocks, billets and which is to be cut before and/or during processing in a rolling mill.
  • the term "metal strip” also includes intermediate products and preliminary products, such as hot strip or cast strands, which emerge from the outlet of a continuous casting machine connected to the rolling plant and are cut into slabs in the rolling plant and then rolled into strip.
  • the process relates in particular to the cross-cutting of metal strips with a temperature of more than 300 degrees C.
  • the rolling mill according to the present invention is preferably one for producing strip having a final thickness of 0.6 to 25.4 mm from cast slabs having, for example, a thickness of 40 to 180 mm, preferably 50 to 150 mm and a width of 800 to 2500 mm can have.
  • An essential aspect of the invention is the machine protection of the shears through a preferably continuous calculation of the hot shear strength of the metal strip at the cutting point. If the shear strength of the metal strip is greater than a defined shear strength limit at the cutting point at a set point in time, the cut of the scissors is blocked according to the invention, preferably until the shear strength of the metal strip is less than or equal to a shear strength limit given for the scissors is.
  • the method can be carried out based on models and rules.
  • the temperature profile before the metal strip is cut to length is not influenced, but the shear strength of the metal strip is calculated continuously, with the shear strength being a function of the temperature, the material composition of the metal strip, its thickness and its width.
  • a new target cutting time is defined if the cut is blocked because the shear strength limit of the metal strip has been exceeded.
  • the shear strength of the metal strip at the cutting location at the desired cutting time can be determined as a function of a temperature of the metal strip at the cutting location at the desired cutting time.
  • the temperature at the cutting location at the desired cutting time is continuously determined on the basis of a measured temperature and/or a calculated temperature curve over at least a partial length of the metal strip.
  • the target cutting time can be implemented by means of at least one computer Algorithm for cutting length optimization are calculated, which is part of a higher-level process control, for example.
  • the shear strength of the metal strip at the desired cutting time at the cutting location is preferably determined as a function of the temperature of the metal strip and its thickness and/or its width and as a function of the material composition of the metal strip.
  • An online process model can calculate the temperature profile of the metal strip. In a CSP® plant, for example, the online process model can calculate the temperature curve from a casting machine to the inlet into a downstream furnace or a downstream heating device.
  • the material composition can be taken from the analysis of the rolling stock and stored in the process control or process automation.
  • Shear strength is to be understood as meaning the shear strength of the metal strip in kN/mm 2 , in particular at elevated temperature, shear strength being understood as meaning the resistance which a solid body opposes, in particular, tangential shear forces.
  • the automation for the critical areas of the rolling process or any other upstream process step can lock the shears so that they are not damaged. These critical areas can also be made visible in a level 1 or level 2 automation and the operator can issue appropriate warnings.
  • the originally planned target cut can be repositioned in such a way that the process is disrupted as little as possible.
  • a rolling plant which comprises means for cutting to length and rolling a metal strip in at least one rolling line with at least one rolling device, with at least one shear preferably being arranged directly behind a continuous casting plant, the shears for separating the metal strip into sections predetermined length is formed, wherein the rolling mill comprises a higher-level process control for automation, wherein the process control comprises means for controlling the at least one pair of shears according to the method described above.
  • the shears can be arranged directly behind a continuous casting plant and in front of one of the at least one upstream rolling device furnace.
  • the oven can be designed as a tunnel oven, for example.
  • the rolling installation according to the invention can in particular have a process controller which has means for calculating a temperature profile and/or a temperature profile of the metal strip between the continuous casting installation and a heating device which is upstream of a first rolling device.
  • the process control can include means for at least approximately determining the shear strength of the metal strip as a function of the temperature, the thickness and/or the width of the metal strip and/or its material composition at an inlet of the metal strip in a cutting area of the scissors, as well as means for blocking the scissors if a shear-specific limit shear strength of the metal strip is exceeded.
  • the process control preferably includes a device for optimizing the cutting length of the metal strip, which is designed to determine a changed target cutting time for the scissors if cutting initiation is blocked.
  • the cut length optimization is preferably model-based.
  • the model can be based on machine learning methods, in particular on artificial neural networks and the like.
  • Figure 1 shows a casting and rolling plant according to the invention
  • Figure 2 shows a hot rolling mill according to the invention.
  • FIG. 1 a part of a rolling plant according to the invention, which is designed as a casting and rolling plant 1, is shown schematically.
  • the casting and rolling plant 1 comprises a continuous casting plant 2, shears arranged behind the continuous casting plant 2 in the form of pendulum shears 3, a heating device arranged behind the pendulum shears 3 in the form of a tunnel furnace 4 and rolling stands (not shown) which are arranged in at least one rolling train.
  • the continuous casting plant 2 comprises a casting ladle, not shown, and a mold 5.
  • the cast strand 6 emerging from the mold 5 is deflected via a strand guide 7 and cut to length into slabs behind the strand guide 7 with the pendulum shears 3 in front of the tunnel furnace 4, with the slabs or the Casting strand 6 before the pendulum shears 3 can have a thickness of 40-180 mm and a width of 800-2500 mm.
  • the average temperature of the cast strand 6 at the inlet to the pendulum shears 3 should be around 1000° C., i. H. around 900 °C on the outside and around 1200 °C in the core.
  • the cast strand 6 is preferably fed to the pendulum shears 3 at a speed of 2-7 m/s.
  • the pendulum shears 3 are controlled by a control and regulating device 8, which triggers a cut at a set cutting time depending on a set length of the slabs.
  • the method according to the invention comprises a continuous calculation of the shear strength of the cast strand 6 or the metal strip to be separated as a function of the temperature of the cast strand, the material composition of the cast strand and the thickness and width of the cast strand.
  • the shearing strength or hot shearing strength of the cast strand 6 is decisive for which shearing or cutting force the pendulum shears 3 parallel to the cutting surface have to raise.
  • the pendulum shears 3 are designed for a specific shearing or cutting force, so it can be assumed that if a limit shear strength of the cast strand 6 is exceeded, the pendulum shears 3 will be damaged or subject to increased wear.
  • the method according to the invention provides for the shear strength of the cast strand 6 to be calculated continuously on the basis of a temperature profile of the cast strand 6 up to the point at which it enters the tunnel furnace 4 .
  • the method includes determining a target cutting time for the pendulum shears 3 as a function of a predetermined target length of the cast strand 6 .
  • the control and regulating device 8 receives a control pulse from the monitoring of the hot shear strength of the cast strand 6, which is derived from a comparison of the shear strength of the cast strand 6 with the specified limit shear strength.
  • the process controller 9 causes the open-loop and closed-loop control device 8 to place a new slab cut.
  • FIG. 2 part of a hot rolling mill 10 according to a second exemplary embodiment of the invention is shown schematically.
  • This hot rolling plant 10 does not necessarily have to be preceded by a continuous casting plant 2 .
  • Identical components are provided with the same reference symbols in this exemplary embodiment.
  • the hot rolling mill 10, to which a hot strip 12 is fed continuously or discontinuously comprises several heating devices, namely an induction heating device 13 and two tunnel furnaces 4, two rolling mills with roll stands 12, and several shears 14, which are designed for different strip thicknesses.
  • further known components are not shown or listed. More or fewer shears can be arranged in the rolling mill, and the position in the mill can also be changed vary.
  • the hot strip 12 is fed to one of the drum shears 14 .
  • the drum shears 14 are each controlled by a control and regulating device 8, which triggers a cut at a desired cutting time depending on a desired length of the strip.
  • the method according to the invention includes a continuous calculation of the shear strength of the hot strip 12 or the cast strand 6 to be separated (see Figure 1) as a function of the temperature of the material, the material composition, and the thickness and width of the hot strip 12 or the cast strand 6.
  • the shearing strength or hot shearing strength of the metal strip is decisive for the shearing or cutting force that the respective scissors must apply parallel to the cut surface.
  • the scissors are each designed for a specific shearing or cutting force, so it can be assumed that when a limit shear strength of the hot strip 12 is exceeded, the relevant scissors will be damaged or subject to increased wear.
  • the method according to the invention provides for the shear strength of the hot strip 12 to be calculated continuously on the basis of a temperature profile of the hot strip 12 . This can be limited to a partial area of the hot rolling mill 10 or can cover the entire hot rolling mill 10 .
  • the method includes determining a target cutting time for the respective shears as a function of a predetermined target length of the hot strip 12.
  • the target length of the hot strip 12 to be cut is specified by a process controller 9.
  • the control and regulating device 8 receives a control pulse from the monitoring of the hot shear strength of the hot strip 12, which is derived from a comparison of the shear strength of the hot strip 12 with the specified limit shear strength.
  • the process controller 9 causes the control and regulation device 8 to place a new cut.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes mittels wenigstens einer Schere in einer Walzanlage (1) folgende Verfahrensschritte umfassend: A) Ermitteln wenigstens eines Soll-Schnittzeitpunkts an einem Schnittort der Walzanlage in Abhängigkeit einer Soll-Länge des Metallbandes, B) Ermitteln der Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt, C) Auslösen eines Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zu einem Soll-Schnittzeitpunkt kleiner oder gleich einer für die Schere gegebenen Grenz-Scherfestigkeit des Metallbandes ist oder D) Blockieren des Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes zum Soll-Schnittzeitpunkt am Schnittort größer als die Grenz-Scherfestigkeit ist.

Description

Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes sowie Walzanlage mit einer Schere zum Querteilen eines Metallbandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes mittels wenigstens einer Schere in einer Walzanlage.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Walzanlage umfassend Mittel zum, Ablängen und Walzen eines Metallbandes in wenigstens einer Walzlinie mit wenigstens einer Walzeinrichtung, wenigstens einer Schere, die zum Trennen des Metallbandes in Abschnitte vorgegebener Länge ausgebildet ist, und wenigstens einer übergeordneten Prozesssteuerung zur Automatisierung der Anlage.
Die Walzanlage ist insbesondere als sogenannte CSP® Anlage (Compact Strip Production) zum quasi kontinuierlichen Gießen und Walzen von Brammen ausgebildet.
Das von der Anmelderin entwickelte CSP® Verfahren ist ein Verfahren, bei dem flüssiger Stahl in einer Stranggießmaschine zu sogenannten Brammen vergossen wird. Der Gießstrang wird mit einer Schere zu Brammen getrennt und in einem Ofen auf Walztemperatur homogenisiert und gegebenenfalls erwärmt sowie anschließend in einer Warmwalzstraße gewalzt. Die Schere, die aus dem kontinuierlich aus der Maschine austretenden Strang einzelne Brammen schneidet, ist so ausgelegt, dass der warme Strang auch unter anspruchsvollen Prozessbedingungen, d.h. bei einem niedrigen Temperaturniveau, bei Verarbeitung von höherfestem Material und bei großen Schnittbreiten getrennt werden kann. Je nach Schnittbedingungen kann die Schere einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Unter ungünstigsten Bedingungen kann die Schere Schaden nehmen, der zu einem Ausfall führt.
Im Stand der Technik ist es bekannt, durch die Führung des Verfahrens eine Verbesserung des Verschleißverhaltens von Anlagenkomponenten zu erwirken. Ein solches Verfahren zur Verbesserung des Verschleißverhaltens von Anlagenkomponenten bei der Weiterverarbeitung von hoch legierten Stählen sowie eine Anlage zur Verarbeitung dieser hochlegierten Stähle ist beispielsweise aus der DE 10 2016 109 489 A1 bekannt. Das aus dieser Druckschrift bekannte Verfahren sieht vor, die Kühlung des Gussprodukts derart zu steuern, dass die höchste Temperatur im Querschnitt des Gussprodukts die Nullzähigkeitstemperatur am Ende der Gießmaschine und vor dem ersten Umformschritt, aber mindestens vor einem mechanischen Ablängen des Gussprodukts mittels einer Schere zumindest temporär für den jeweiligen Bearbeitungsschritt unterschritten wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sekundärkühlung des Metallbandes gezielt gesteuert wird, sodass der Strang während des Scherenschnitts nicht im Bereich der Nullzähigkeitstemperatur liegt. Dadurch wird insbesondere die Schere vor einem vorzeitigen Verschleiß geschützt.
Ein Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes ist beispielsweise auch aus der EP 3 177 412 B1 bekannt. Das Verfahren betrifft ebenfalls die Einstellung eines gezielten Temperaturprofils am Bandkopf und Bandfuß vor dem Querteilen eines Metallbandes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes der eingangs genannten Art bereitzustellen, das ebenfalls zur Verbesserung des Verschleißverhaltens der Schere beiträgt.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Walzanlage bereitzustellen, die so ausgebildet ist, dass ein verschleißarmer Betrieb der Schere gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Bereitstellung einer Walzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Querteilen eines Metallbandes mittels wenigstens einer Schere in einer Walzanlage, folgende Verfahrensschritte umfassend:
A) Ermitteln wenigstens eines Soll-Schnittzeitpunkts an einem Schnittort der Walzanlage in Abhängigkeit einer Soll-Länge des Metallbandes,
B) Ermitteln der Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt,
C) Auslösen eines Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zu einem Soll- Schnittzeitpunkt kleiner oder gleich einer für die Schere gegebenen Grenz-Scherfestigkeit des Metallbandes ist oder
D) Blockieren des Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes zum Soll-Schnittzeitpunkt am Schnittort größer als die Grenz-Scherfestigkeit ist.
Die Schere, die bei dem Verfahren Anwendung findet, kann als Pendelschere, Kurbelschere, Trommelschere oder dergleichen ausgebildet sein.
Unter einem Metallband im Sinne der Erfindung wird ein flaches Metallprodukt verstanden, das als Halbzeug in Form von Brammen, Blöcken, Knüppeln kontinuierlich oder diskontinuierlich einer Walzanlage zugeführt wird und das vor und/oder während einer Verarbeitung in einer Walzanlage geschnitten werden soll. Der Begriff „Metallband“ umfasst auch Zwischenprodukte und Vorprodukte, wie beispielsweise Warmband oder Gießstränge, die aus dem Auslauf einer mit der Walzanlage verbundenen Stranggießmaschine austreten und in der Walzanlage zu Brammen geschnitten werden und zu Band weiter gewalzt werden.
Das Verfahren betrifft insbesondere das Querteilen von Metallbändern mit einer Temperatur von mehr als 300 Grad C. Die Walzanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine solche zum Herstellen von Bändern einer Enddicke von 0,6 bis 25,4 mm aus gegossenen Brammen, die beispielsweise eine Dicke von 40-180 mm, bevorzugt 50 bis 150 mm und einer Breite von 800-2500 mm aufweisen können.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist der Maschinenschutz der Schere durch eine vorzugsweise kontinuierliche Berechnung der Warmscherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort. Ist die Scherfestigkeit des Metallbandes zu einem Soll- Schnittzeitpunkt am Schnittort größer als eine festgelegte Grenz-Scherfestigkeit, wird erfindungsgemäß der Schnitt der Schere blockiert, und zwar vorzugsweise so lange, bis die Scherfestigkeit des Metallbandes kleiner oder gleich einer für die Schere gegebenen Grenz-Scherfestigkeit ist.
Das Verfahren kann modell- und regelbasiert durchgeführt werden. Anders als bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren wird nicht das Temperaturprofil vor dem Querteilen des Metallbandes beeinflusst, sondern die Scherfestigkeit des Metallbandes wird kontinuierlich berechnet, wobei die Scherfestigkeit eine Funktion der Temperatur, der Materialzusammensetzung des Metallbandes, dessen Dicke und dessen Breite ist.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, einen neuen Soll- Schnittzeitpunkt festzulegen, wenn der Schnitt wegen einer Überschreitung der Grenz-Scherfestigkeit des Metallbandes blockiert wird.
Die Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt kann in Abhängigkeit einer Temperatur des Metallbandes am Schnittort zum Soll- Schnittzeitpunkt ermittelt werden.
Hierzu kann vorgesehen sein, die Temperatur am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt fortlaufend auf der Basis einer gemessenen Temperatur und/oder eines errechneten Temperaturverlaufs über wenigstens eine Teillänge des Metallbandes zu ermitteln.
Der Soll-Schnittzeitpunkt kann mittels wenigstens eines computerimplementierten Algorithmus zur Schnittlängenoptimierung berechnet werden, der beispielsweise Teil einer übergeordneten Prozesssteuerung ist.
Die Scherfestigkeit des Metallbandes zum Soll-Schnittzeitpunkt am Schnittort wird vorzugsweise in Abhängigkeit der Temperatur des Metallbandes und dessen Dicke und/oder dessen Breite sowie in Abhängigkeit der Materialzusammensetzung des Metallbandes ermittelt. Ein Online-Prozessmodell kann den Temperaturverlauf des Metallbandes berechnen. In einer CSP® Anlage kann das Online-Prozessmodell beispielsweise den Temperaturverlauf von einer Gießmaschine bis zum Einlauf in einen nachgelagerten Ofen oder eine nachgelagerte Heizeinrichtung berechnen. Die Materialzusammensetzung kann aus der Analyse des Walzgutes entnommen und in der Prozesssteuerung bzw. Prozessautomation hinterlegt sein.
Unter Scherfestigkeit ist die Scherfestigkeit des Metallbandes in kN/mm2 insbesondere bei erhöhter Temperatur zu verstehen, wobei unter Scherfestigkeit der Widerstand verstanden wird, den ein Festkörper insbesondere tangentialen Scherkräften entgegensetzt.
Führen ungünstige Prozessbedingungen zu einer hohen Warmscherfestigkeit des Metallbandes, kann die Automation für die kritischen Bereiche des Walzvorgangs oder eines eventuell vorgelagerten anderen Prozessschrittes die Schere verriegeln, sodass diese keinen Schaden nimmt. Diese kritischen Bereiche können auch in einer Level 1 oder Level 2 Automation sichtbar gemacht werden und dem Bediener entsprechende Warnungen ausgeben. Über eine modellbasierte Berechnung zur Schnittlängenoptimierung kann der ursprünglich geplante Soll-Schnitt neu platziert werden, derart, dass eine möglichst geringe Störung des Prozesses erfolgt.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Walzanlage bereitgestellt, die Mittel zum, Ablängen und Walzen eines Metallbandes in wenigstens einer Walzlinie mit wenigstens einer Walzeinrichtung umfasst, wobei wenigstens eine Schere vorzugsweise unmittelbar hinter einer Stranggießanlage angeordnet ist, wobei die Schere zum Trennen des Metallbandes in Abschnitte vorgegebener Länge ausgebildet ist, wobei die Walzanlage eine übergeordnete Prozesssteuerung zur Automatisierung umfasst, wobei die Prozesssteuerung Mittel zur Steuerung der wenigstens einen Schere nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren umfasst.
Die Schere kann unmittelbar hinter einer Stranggießanlage und vor einem der wenigstens einen Walzeinrichtung vorgelagerten Ofen angeordnet sein. Der Ofen kann beispielsweise als Tunnelofen ausgebildet sein.
Die Walzanlage gemäß der Erfindung kann insbesondere eine Prozesssteuerung aufweisen, die Mittel zur Berechnung eines Temperaturprofils und/oder eines Temperaturverlaufs des Metallbandes zwischen der Stranggießanlage und einer Heizeinrichtung aufweist, der einer ersten Walzeinrichtung vorgelagert ist.
Die Prozesssteuerung kann Mittel zur wenigstens näherungsweisen Bestimmung der Scherfestigkeit des Metallbandes in Abhängigkeit der Temperatur, der Dicke und/oder der Breite des Metallbandes und/oder dessen Materialzusammensetzung an einem Einlauf des Metallbandes in einen Schnittbereich der Schere sowie Mittel zum Blockieren der Schere umfassen, wenn eine scherenspezifische Grenz- Scherfestigkeit des Metallbandes überschritten ist.
Bevorzugt umfasst die Prozesssteuerung eine Einrichtung zur Schnittlängenoptimierung des Metallbandes, die dazu ausgebildet ist, einen veränderten Soll-Schnittzeitpunkt für die Schere zu bestimmen, wenn eine Schnittauslösung blockiert wird. Die Schnittlängenoptimierung ist vorzugsweise modellbasiert. Das Modell kann auf Methoden des maschinellen Lernens basieren, insbesondere auf künstlichen neuronalen Netzen und dergleichen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Gießwalzanlage gemäß der Erfindung und
Figur 2 eine Warmwalzanlage gemäß der Erfindung.
In Figur 1 ist ein Teil einer Walzanlage gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, die als Gießwalzanlage 1 ausgebildet ist. Die Gießwalzanlage 1 umfasst eine Stranggießanlage 2, eine hinter der Stranggießanlage 2 angeordnete Schere in Form einer Pendelschere 3, eine hinter der Pendelschere 3 angeordnete Heizeinrichtung in Form eines Tunnelofens 4 sowie nicht dargestellte Walzgerüste, die in wenigstens einer Walzstraße angeordnet sind.
Die Stranggießanlage 2 umfasst eine nicht dargestellte Gießpfanne sowie eine Kokille 5. Der aus der Kokille 5 austretende Gießstrang 6 wird über eine Strangführung 7 umgelenkt und hinter der Strangführung 7 mit der Pendelschere 3 vor dem Tunnelofen 4 zu Brammen abgelängt, wobei die Brammen bzw. der Gießstrang 6 vor der Pendelschere 3 eine Dicke von 40-180 mm sowie eine Breite von 800-2500 mm aufweisen kann. Die mittlere Temperatur des Gießstrangs 6 am Einlauf in die Pendelschere 3 sollte etwa 1000 °C betragen, d. h. außen etwa 900 °C und im Kern etwa 1200 °C. Der Gießstrang 6 wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 2-7 m/s der Pendelschere 3 zugeführt. Die Pendelschere 3 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 8 gesteuert, die zu einem Soll- Schnittzeitpunkt in Abhängigkeit einer Soll-Länge der Brammen einen Schnitt auslöst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst eine fortlaufende Berechnung der Scherfestigkeit des zu trennenden Gießstrangs 6 bzw. des Metal Ibandes als Funktion der Temperatur des Gießstrangs, der Materialzusammensetzung des Gießstrangs sowie der Dicke und Breite des Gießstrangs.
Die Scherfestigkeit bzw. Warmscherfestigkeit des Gießstrangs 6 ist entscheidend dafür, welche Scher- bzw. Schneidkraft die Pendelschere 3 parallel zur Schnittfläche aufbringen muss. Insbesondere, wenn die Temperatur des Gießstrangs 6 im Bereich des Einlaufs in die Pendelschere 3 ein bestimmtes Niveau unterschreitet, kann daraus eine erhöhte Warmscherfestigkeit resultieren. Die Pendelschere 3 ist für eine bestimmte Scher- bzw. Schneidkraft ausgelegt, sodass angenommen werden kann, dass bei Überschreiten einer Grenz-Scherfestigkeit des Gießstrangs 6 die Pendelschere 3 Schaden nimmt oder einem erhöhten Verschleiß unterliegt. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Scherfestigkeit des Gießstrangs 6 fortlaufend auf Basis eines Temperaturverlaufs des Gießstrangs 6 bis zum Einlauf in den Tunnelofen 4 zu berechnen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Soll- Schnittzeitpunkts für die Pendelschere 3 in Abhängigkeit einer vorbestimmten Soll- Länge des Gießstrangs 6. Die Soll-Länge des zu trennenden Metallbandes bzw. der zu trennenden Brammen wird von einer Prozesssteuerung 9 vorgegeben. Darüber hinaus erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 8 aus der Überwachung der Warmscherfestigkeit des Gießstrangs 6 einen Steuerimpuls, der abgeleitet ist aus einem Vergleich der Scherfestigkeit des Gießstrangs 6 mit der vorgegebenen Grenz- Scherfestigkeit. Ist die Scherfestigkeit des Gießstrangs 6 im Bereich des Einlaufs der Pendelschere 3 zum Zeitpunkt größer als die Grenz-Scherfestigkeit wird die Pendelschere 3 verriegelt bzw. blockiert. Aufgrund eines Modells zur Schnittlängenoptimierung veranlasst die Prozesssteuerung 9 die Steuer- und Regeleinrichtung 8 einen neuen Brammenschnitt zu platzieren.
In Figur 2 ist ein Teil einer Warmwalzanlage 10 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung schematisch dargestellt. Dieser Warmwalzanlage 10 muss nicht notwendigerweise eine Stranggießanlage 2 vorgeschaltet sein. Gleiche Bauteile sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Warmwalzanlage 10, der ein Warmband 12 kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird, umfasst mehrere Heizeinrichtungen, nämlich eine Induktionsheizeinrichtung 13 und zwei Tunnelöfen 4, zwei Walzstraßen mit Walzgerüsten 12, sowie mehrere Scheren 14, die für unterschiedliche Banddicken ausgelegt sind. Auf die Darstellung und Auflistung weiterer bekannter Bestandteile wird aus Gründen der Vereinfachung verzichtet. Es können mehr oder weniger Scheren in der Walzanlage angeordnet sein, auch die Position in der Anlage kann variieren.
Das Warmband 12 wird einer der Trommelscheren 14 zugeführt. Die Trommelscheren 14 werden jeweils von einer Steuer- und Regeleinrichtung 8 gesteuert, die zu einem Soll- Schnittzeitpunkt in Abhängigkeit einer Soll-Länge des Bandes einen Schnitt auslöst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst eine fortlaufende Berechnung der Scherfestigkeit des zu trennenden Warmbandes 12 oder des Gießstrangs 6 (siehe Figur 1) als Funktion der Temperatur des Materials, der Materialzusammensetzung, sowie der Dicke und Breite des Warmbandes 12 oder des Gießstrangs 6.
Die Scherfestigkeit bzw. Warmscherfestigkeit des Metallbandes ist entscheidend dafür, welche Scher- bzw. Schneidkraft die jeweilige Schere parallel zur Schnittfläche aufbringen muss. Insbesondere, wenn die Temperatur des Warmbandes 12 im Bereich des Einlaufs in die Schere ein bestimmtes Niveau unterschreitet, kann daraus eine erhöhte Warmscherfestigkeit resultieren. Die Scheren sind jeweils für eine bestimmte Scher- bzw. Schneidkraft ausgelegt, sodass angenommen werden kann, dass bei Überschreiten einer Grenz-Scherfestigkeit des Warmbandes 12 die betreffende Schere Schaden nimmt oder einem erhöhten Verschleiß unterliegt.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Scherfestigkeit des Warmbandes 12 fortlaufend auf Basis eines Temperaturverlaufs des Warmbandes 12 zu berechnen. Dies kann begrenzt auf einen Teilbereich der Warmwalzanlage 10 bezogen sein oder über die gesamte Warmwalzanlage 10 übergreifend. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Soll-Schnittzeitpunkts für die jeweilige Schere in Abhängigkeit einer vorbestimmten Soll-Länge des Warmbandes 12. Die Soll-Länge des zu trennenden Warmbandes 12 wird von einer Prozesssteuerung 9 vorgegeben. Darüber hinaus erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 8 aus der Überwachung der Warmscherfestigkeit des Warmbandes 12 einen Steuerimpuls, der abgeleitet ist aus einem Vergleich der Scherfestigkeit des Warmbandes 12 mit der vorgegebenen Grenz-Scherfestigkeit. Ist die Scherfestigkeit des Warmbandes 12 im Bereich des Einlaufs der jeweiligen Schere zum Soll- Schnittzeitpunkt größer als die Grenz- Scherfestigkeit wird die Schere verriegelt bzw. blockiert. Aufgrund eines Modells zur Schnittlängenoptimierung veranlasst die Prozesssteuerung 9 die Steuer- und Regeleinrichtung 8 einen neuen Schnitt zu platzieren.
Bezugszeichenliste
1 Gießwalzanlage
2 Stranggießanlage 3 Pendelschere
4 Tunnelofen
5 Kokille
6 Gießstrang
7 Strangführung 8 Steuer- und Regeleinrichtung
9 Prozesssteuerung
10 Warmwalzanlage
11 Walzgerüste
12 Warmband 13 Induktionsheizeinrichtung
14 Scheren

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Querteilen eines Metal Ibandes mittels wenigstens einer Schere in einer Walzanlage (1) folgende Verfahrensschritte fassend:
A) Ermitteln wenigstens eines Soll-Schnittzeitpunkts an einem Schnittort der Walzanlage in Abhängigkeit einer Soll-Länge des Metallbandes,
B) Ermitteln der Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt,
C) Auslösen eines Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zu einem Soll- Schnittzeitpunkt kleiner oder gleich einer für die Schere gegebenen Grenz-Scherfestigkeit des Metallbandes ist oder
D) Blockieren des Schnitts zum Soll-Schnittzeitpunkt, wenn die Scherfestigkeit des Metallbandes zum Soll-Schnittzeitpunkt am Schnittort größer als die Grenz-Scherfestigkeit ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend den Verfahrensschritt:
E) Festlegen eines neuen Soll-Schnittzeitpunkts, wenn der Schnitt gemäß Verfahrensschritt D) blockiert wurde.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherfestigkeit des Metallbandes am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt in Abhängigkeit einer Temperatur des Metallbandes am Schnittort zum Soll- Schnittzeitpunkt ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Schnittort zum Soll-Schnittzeitpunkt fortlaufend auf der Basis einer gemessenen Temperatur und/oder eines errechneten Temperaturverlaufs über wenigstens eine Teillänge des Metallbandes ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Schnittzeitpunkt mittels wenigstens eines computerimplementierten Algorithmus zur Schnittlängenoptimierung berechnet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherfestigkeit des Metallbandes zum Soll-Schnittzeitpunkt am Schnittort in Abhängigkeit der Temperatur des Metallbandes und dessen Dicke und/oder dessen Breite sowie in Abhängigkeit dessen Materialzusammensetzung ermittelt wird. Walzanlage (1) umfassend Mittel zum, Ablängen und Walzen eines Metallbandes in wenigstens einer Walzlinie mit wenigstens einer Walzeinrichtung, wenigstens eine Schere, die vor und /oder hinter einer Walzenrichtung angeordnet ist, die zum Trennen des Metallbandes in Abschnitte vorgegebener Länge ausgebildet ist, und wenigstens eine übergeordnete Prozesssteuerung (9) zur Automatisierung der Walzanlage, wobei die Prozesssteuerung (9) Mittel zur Steuerung der wenigstens einen Schere nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5 umfasst. Walzanlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schere unmittelbar hinter einer Stranggießanlage (2) und unmittelbar vor einer wenigstens einer Walzeinrichtung vorgelagerten Heizeinrichtung angeordnet ist. Walzanlage (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuerung (9) Mittel zur Berechnung eines Temperaturprofils und/oder eines Temperaturverlaufs des Metallbandes zwischen der Stranggießanlage (2) und einem Heizeinrichtung aufweist, der einer ersten Walzeinrichtung vorgelagert ist. 10. Walzanlage (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuerung (9) Mittel zur wenigstens näherungsweisen Bestimmung der Scherfestigkeit des Metallbandes in Abhängigkeit der Temperatur, der Dicke und/oder der Breite des Metallbandes und/oder dessen Materialzusammensetzung an einem Einlauf des Metallbandes in einen Schnittbereich der Schere sowie zum Blockieren der Schere umfasst, wenn eine scherenspezifische Grenz-Scherfestigkeit des Metallbandes überschritten ist.
11. Walzanlage (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuerung (9) eine Einrichtung zur Schnittlängenoptimierung des Metallbandes umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen veränderten Soll- Schnittzeitpunkt für die Schere zu bestimmen, wenn eine Schnittauslösung blockiert wird.
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