EP4594028A1 - Verfahren zum betrieb einer warmbandproduktionsanlage computerprogrammprodukt und warmbandproduktionsanlage zur herstellung eines warmbandes - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer warmbandproduktionsanlage computerprogrammprodukt und warmbandproduktionsanlage zur herstellung eines warmbandes

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EP4594028A1
EP4594028A1 EP24829483.7A EP24829483A EP4594028A1 EP 4594028 A1 EP4594028 A1 EP 4594028A1 EP 24829483 A EP24829483 A EP 24829483A EP 4594028 A1 EP4594028 A1 EP 4594028A1
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EP
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hot
hot strip
strip
temperature
equal
Prior art date
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EP24829483.7A
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EP4594028B1 (de
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Thomas Daube
Christoph Hassel
Ulrich Sommers
Kai GRYBEL
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SMS Group GmbH
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Publication date
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    • C21D8/0221—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling

Definitions

  • Hot strip production plants known in the prior art heat a metallic hot-rolled stock, in particular a slab, using a gas-fired furnace, in particular a walking beam furnace. After hot rolling into a hot strip, the hot strip is cooled using a cooling device, in particular a laminar cooling device, and wound into a coil.
  • a cooling device in particular a laminar cooling device
  • the objective of known hot strip production plants is to produce a hot strip which, before being wound into a coil, has a temperature that is as constant as possible in the length direction, in the width direction and in the thickness direction.
  • this objective can only be achieved to a limited extent because, among other things, when heating the metallic hot-rolled stock in the furnace, local temperature inhomogeneity can occur due to the contact surfaces of the slabs within the furnace.
  • the reason for the above-described objective of achieving the most constant temperature possible for the hot strip before winding is that this also aims to achieve the most homogeneous material properties of the hot strip before winding.
  • hot-rolled strip is further processed in a downstream strip treatment plant into cold-rolled strip and/or coated strip, wherein the strip undergoes heat treatment, particularly depending on the respective metal composition.
  • a treatment plant can be a continuous galvanizing line (CGL).
  • the invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.
  • the object is achieved by a method for operating a hot strip production plant for producing a hot strip, wherein the hot strip production plant has a hot rolling device for hot rolling the hot strip from the metallic hot rolling stock; a reel for winding the hot strip onto a coil; and at least one dynamic temperature control element; wherein the method has the following method steps:
  • the hot strip production plant may comprise a heating device for heating and/or homogenizing the metallic hot rolled stock, wherein the method may comprise the preferred method step:
  • Heating and/or homogenizing the metallic hot-rolled stock with the heating device Heating and/or homogenizing the metallic hot-rolled stock with the heating device.
  • the material properties of a metallic product depend not only on the material composition but also on the microstructure of the metal, particularly if the metal contains an iron and a carbon content and can therefore also be referred to as steel.
  • the course of the phase transformation of steel influences the microstructure of steel, in particular the ferrite content and/or the pearlite content and/or the bainite content and/or the martensite content and/or the austenite content of the steel microstructure.
  • the microstructure of steel influences the properties of steel.
  • a locally deviating cooling curve of steel leads to correspondingly locally different material properties.
  • a low pearlite content can be achieved by rapid cooling and leads to a lower hardness and/or a better formability.
  • Cooling leads to greater hardness.
  • the hot-rolled strip is generally coiled at a temperature at which the structural transformation of the metal is not yet complete.
  • the temperature at which the hot-rolled strip is typically coiled is between 300°C and 750°C.
  • the above temperature range is merely an example and is intended to clarify the usual temperature range.
  • the exact temperature at which the hot-rolled strip is coiled depends on the alloy and/or the quality of the hot-rolled strip.
  • Temporing is understood to mean the adjustment of the temperature of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip by means of at least one dynamic temperature control element, in particular the adjustment of the temperature of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip in the longitudinal direction of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip, in particular the adjustment of the temperature of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip as a function of a coordinate in the longitudinal direction of the metallic stock.
  • the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip can be tempered in such a way that a temperature varying in the longitudinal direction of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip is set in the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip. In this way, a different temperature that is variable over the length of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip can be set.
  • a “dynamic temperature control element” is understood to mean a device which is designed to generate a varying temperature profile which corresponds to a varying temperature profile of the hot strip in front of the coiler per 1 m length of the hot strip and per 1 mm thickness of the hot strip of greater or equal to 0.1 K/(m*mm) (Kelvin per 1 m length of the hot strip and per 1 mm thickness of the hot strip), preferably greater than or equal to 0.2 K/(m*mm) or greater than or equal to 0.4 K/(m*mm) and particularly preferably greater than or equal to 0.8 K/(m*mm).
  • the dynamic temperature control element can achieve the above values for the varying temperature profile by heating and/or cooling.
  • Tempering makes it possible to set different and/or variable temperatures over the length of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip.
  • tempering can take place before hot rolling, i.e., in conjunction with a metallic hot-rolled stock, and/or between two rolling stands and/or after hot rolling, i.e., in conjunction with a hot strip. Since the result of tempering is always retained in the hot-rolled hot strip, tempering of a hot strip in the context of this application can be understood as tempering before hot rolling, during hot rolling, and/or after hot rolling.
  • Tempering can be understood as a partial or complete cooling of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip and/or a partial maintenance of the temperature of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip and/or a partial or complete heating of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip.
  • a "varying temperature profile” is understood to mean a temperature profile which cannot be achieved by aiming for the most homogeneous temperature profile possible, as this would result in inhomogeneity in the material properties.
  • a planned varying temperature profile has a continuous connection between at least one maximum value and one minimum value for a designated temperature and/or a high point and a low point for a designated temperature of the hot strip before coiling.
  • the precipitation behavior and/or the grain growth and/or different phase proportions of the hot strip can be changed locally in such a way that this targeted change, together with another unavoidable or deliberately induced local change in the precipitation behavior and/or the grain growth and/or the phase proportions as a result of inhomogeneous temperature control, can lead to overall homogeneous material properties up to the cooled hot strip or up to the cooled further processed strip, in particular cold strip, or up to the finished product.
  • material properties can be understood as one, two, three, four or more than four of the following parameters: yield strength, tensile strength, elongation at break, r value, n value, brittle fracture transition temperature, phase fractions (austenite, ferrite, pearlite, bainite, martensite), electrical properties and/or core losses or the like.
  • yield strength tensile strength
  • elongation at break r value
  • n value brittle fracture transition temperature
  • phase fractions austenite, ferrite, pearlite, bainite, martensite
  • electrical properties and/or core losses or the like can be understood as one, two, three, four or more than four of the following parameters: yield strength, tensile strength, elongation at break, r value, n value, brittle fracture transition temperature, phase fractions (austenite, ferrite, pearlite, bainite, martensite), electrical properties and/or core losses or the like.
  • a “heating device” is understood to mean a device which is designed to heat and/or homogenise and/or anneal and/or maintain the temperature of a metallic hot-rolled stock.
  • a heating device can be designed to condition and/or prepare a metallic hot-rolled stock for processing by means of a hot-rolling device. In this way, the temperature in a metallic hot-rolled stock can be adjusted for hot rolling by means of a heating device.
  • a heating device can thus be understood as a link between an upstream process step and a hot-rolling device.
  • a heating device can be designed as an inductor. Furthermore, a heating device can also be gas-fired, in particular using hydrogen and/or a fossil fuel.
  • a metallic hot-rolled stock can be heated by a heating device starting at a low temperature or room temperature to a hot-rolling temperature.
  • a metallic hot-rolled product can be transferred directly with first heat from a casting device for metallic hot-rolled products into a heating device and heated there to a hot-rolling temperature.
  • a metallic hot-rolled product can be annealed by a heating device at a constant temperature.
  • a temperature distribution in a metallic rolling stock can be homogenized using a heating device.
  • a temperature distribution in a metallic hot-rolled stock can be equalized within a heating device.
  • heating devices can also be used to heat the metallic hot-rolled stock without departing from the present aspect of the invention.
  • the process proposed here can be carried out on a Steckei mill. Therefore, the term "hot strip production plant” can also be understood to mean a Steckei mill.
  • a varying temperature profile is preferably provided, the maximum temperature of which in the longitudinal direction of the hot strip is at least 1% higher than the minimum temperature of the temperature profile in the longitudinal direction of the hot strip. Furthermore, the maximum temperature is preferably greater than or equal to 2% higher than the minimum temperature, preferably greater than or equal to 3% and particularly preferably greater than or equal to 5%. Preferably, the maximum temperature is greater than or equal to 4% higher than the minimum temperature, preferably greater than or equal to 6% and particularly preferably greater than or equal to 7%.
  • the maximum temperature is less than or equal to 11% higher than the minimum temperature, preferably less than or equal to 9% and particularly preferably less than or equal to 7%.
  • a temperature profile can be provided whose maximum temperature is greater than or equal to 5 ° C higher than the minimum temperature, preferably greater than or equal to 10 ° C and particularly preferably greater than or equal to 25 ° C.
  • the maximum temperature is greater than or equal to 15 ° C higher than the minimum temperature, preferably greater than or equal to 20 ° C and particularly preferably greater than or equal to 30 ° C.
  • the maximum temperature is less than or equal to 45 ° C higher than the minimum temperature, preferably less than or equal to 40 ° C and particularly preferably less than or equal to 35 ° C .
  • a dynamic temperature actuator is required, wherein a higher temperature dynamic can be achieved with the dynamic temperature actuator than with a heating device of the hot strip production plant, in particular with a gas-fired heating device of the hot strip production plant. It is understood that a plurality of dynamic temperature actuators can also be used to achieve the object, in particular a cooling device and an inductive heating device.
  • a control system can comprise a continuous linear controller, in particular a PD controller or a PID controller.
  • a dynamic temperature controller can have a cooling device, in particular a laminar cooling device and/or a transfer bar cooling system (also TBC for transfer bar cooling) and/or a compact cooling system having coolant nozzles for allowing a coolant to escape and/or an inter-stand cooling system.
  • a cooling device can be arranged between the hot rolling device and the coiler. Cooling devices are known to have a cooling rate of 50 K/s, so that the hot strip can be cooled by means of such a cooling device from a thickness-average temperature of 1,150 K to a thickness-average temperature of 650 K in a cooling time of 10 s.
  • This cooling rate or in other words the rate at which the temperature profile in the hot strip can be changed, is particularly fast compared to a gas-fired heating device and can - as has been shown - sufficiently influence the precipitation behavior and/or grain growth and/or different phase proportions corresponding to the overall objective.
  • a control or regulation system can be coupled to a cooling device and the cooling device can be adjusted accordingly with the objective of the varying temperature profile proposed here.
  • a dynamic temperature control element may comprise a heating device, in particular an inductive heating device.
  • An inductive heating device may preferably be arranged upstream of the coiler.
  • Such a heating device can have a nominal power density in
  • a heating device can be arranged in function as a component of a dynamic temperature control element between the hot rolling device and the coiler, in particular before or after a cooling device.
  • a heating device functioning as a component of a dynamic temperature control element can preferably be arranged between the heating device and an outlet end of the hot rolling device, in particular in front of one of the rolling stands of the hot rolling device.
  • a heating device functioning as a component of a dynamic temperature control element can be arranged between two rolling stands of the hot rolling device.
  • a dynamic temperature control element cannot be understood as a reel heating device which is designed to temper a coil, such as a reel heating device known from a Steckei Mill.
  • An “outlet end” is understood to be the side of a hot rolling device at which the hot strip is designated to run out of the hot rolling device. In other words, this means the end of the hot rolling device which, with regard to a designated material flow of the hot strip on the
  • the tempering of the metallic hot-rolled stock and/or the hot-rolled strip takes place over a length of greater than or equal to 95% of the metallic hot-rolled stock and/or the hot-rolled strip, preferably over a length of greater than or equal to 97.5% or over a length of greater than or equal to 99% and particularly preferably over the entire length.
  • Particularly homogeneous material properties for the finished product and/or for the cooled, further processed strip, in particular cold-rolled strip, and/or for the cooled hot-rolled strip can be achieved if the varying temperature profile has a continuous profile, in particular a continuous profile over a length of greater than or equal to 50% of the metallic hot-rolled stock and/or the hot-rolled strip, preferably over a length of greater than or equal to 95% or over a length of greater than or equal to 98% and particularly preferably over the entire length of the metallic hot-rolled stock and/or the hot-rolled strip.
  • continuous progression means a continuous progression in the mathematical sense.
  • the tempering of the metallic hot-rolled stock and/or the hot-rolled strip is carried out by means of the dynamic temperature control element over a length of greater than or equal to 95% of the metallic hot-rolled stock and/or the hot- strip, preferably over a length of greater than or equal to 97.5% or over a length of greater than or equal to 99% and particularly preferably over the entire length of the metallic hot-rolled stock and/or the hot strip.
  • the varying temperature profile has, at least in some regions, a temperature difference per 1 m length of the hot strip and per 1 mm thickness of the hot strip of greater than or equal to 0.1 K/(m * mm) (Kelvin per 1 m length of the hot strip and per 1 mm thickness of the hot strip), preferably of greater than or equal to 0.2 K/(m * mm) or of greater than or equal to 0.4 K/(m * mm) and particularly preferably of greater than or equal to 0.8 K/(m * mm).
  • the above values correspond to a varying temperature profile of the hot strip in front of the coiler, regardless of the arrangement of the dynamic temperature control element within the hot strip production plant.
  • a maximum temperature at one end of the hot strip and a minimum temperature in a middle area of the hot strip can be provided for the varying temperature profile.
  • End of the hot strip a maximum temperature and a minimum temperature temperature in a middle area of the hot strip.
  • a minimum temperature and a maximum temperature in a central region of the hot strip can be provided at each end of the hot strip.
  • the varying, continuous temperature profile can have a bathtub function, the profile of which is designed analogously to a wall profile of a bathtub in cross section, with the maximum temperatures being found at the respective end of the profile and the minimum temperature in the middle area.
  • the middle area is arranged between the ends of the hot strip in the longitudinal direction of the hot strip.
  • At least two or at least three high points away from the ends of the hot strip are optionally provided for the varying temperature profile.
  • the contact surfaces of the metallic hot-rolled stock may locally lower the temperature of the metallic hot-rolled stock and, after hot rolling, also of the hot strip. This can lead to locally inhomogeneous precipitation behavior and/or grain growth and/or phase fractions, an associated locally deviating microstructure, and thus also to different material properties throughout the entire temperature control process until the hot strip is coiled or until the hot strip has completely cooled to ambient temperature.
  • Some strip processing plants operate continuously, with a plurality of wound hot strips being joined together at the input side and continuously processed by the strip processing plant.
  • a varying temperature profile is proposed here, which provides a maximum temperature and a minimum temperature at opposite ends of the hot strip.
  • this makes it possible to trim the precipitation in the hot strip and/or the grain growth and/or the formation of different phase fractions in such a way that, when the hot strip is further processed in a strip processing plant at successive different annealing temperatures of successively treated material grades, a strip with largely homogeneous material properties can be produced.
  • data in particular data of at least one material property, of a hot strip already produced can be used to control and/or regulate the dynamic temperature control element for a hot strip still to be produced. optimize.
  • the measured data obtained in this way can be compared with the desired target data. If differences are identified, a change to a control and/or regulation specification can be derived, in particular in such a way that an existing deviation in at least one mechanical property is reduced to a minimum or avoided.
  • the dynamic temperature actuator is controlled or regulated using a process model, in particular using a non-linear process model.
  • the dynamic temperature actuator can be controlled using a model-based controller, in particular using a model-based controller based on a non-linear process model.
  • Precise and reliable control or regulation can be advantageous in improving the dynamic behavior of thermal processes.
  • mechanisms influencing the precipitation behavior and/or dynamic grain growth and/or the dynamic formation of different phase fractions can be used to construct a process model, which can be used as a substitute system within the framework of control or regulation.
  • Such a process model can contain linear or non-linear model components and be supported by data, in particular by measurement data.
  • a process model can be modeled continuously in time using differential equations to reproduce the dynamics. Regardless of whether the process model is used for open-loop or closed-loop control, it can represent the precipitation process considered here and/or the grain size formation process and/or the formation process of different phase fractions with greater accuracy than is possible with linear control or using a continuous linear controller, in particular a P controller, a PD controller or a PID controller.
  • the process model when directly compared to a continuous linear controller, can enable cross-coupling of various variables as well as explicit compliance with process-related boundary conditions, since continuous linear controllers are determined solely by a conservative choice of setting parameters that is suitable in the optimal case.
  • the use of a process model allows the control or regulation of the tempering of the metallic rolling stock and/or the hot strip in the direction of an advantageous varying temperature profile.
  • a process model in the context of controlling the temperature of the metallic rolling stock and/or the hot strip also allows for model-predictive control, as the process model can also be used as a prediction model. In this way, with appropriate modeling of the precipitation behavior and/or grain growth and/or the dynamic formation of different phase fractions, it is possible to control the varying temperature profile such that the cooled hot strip exhibits homogeneous material properties.
  • the process model can also include the further treatment of the hot strip in a downstream strip processing plant, so that the model-predictive control of the varying temperature profile is possible in such a way that the hot strip further processed into a strip in a strip processing plant has the desired, most homogeneous material properties. properties after it has completely cooled down to ambient temperature.
  • the process model can also include logistical relationships between the hot strip and the strip processing plant as well as the process planning of the strip processing plant.
  • homogeneous material properties can also be achieved if the process model includes a physical and/or chemical model, in particular a metallurgical model.
  • data from a database can be used to control or regulate the dynamic temperature actuator, in particular data comprising metallurgical information and/or process planning information.
  • the link to a database can also simplify the control or regulation of the dynamic temperature actuator, so that, among other things, a behavior dependent on the composition of the metal can be taken into account using data from a database and/or an improvement in the homogeneity of the target material properties can be achieved.
  • a semi-empirical process model can be considered, which can use data from a database as well as a model on a physical and/or chemical basis, in particular on a metallurgical basis.
  • Data can refer to data from the current process, a previous process and/or a downstream processing process.
  • values of at least one measured variable can be used to control or regulate the dynamic temperature control element, in particular a temperature measured variable, a metallurgical measured variable, a microstructure component variable, a material property variable, a metal structure variable, a process variable and/or a geometric variable, in particular a casting thickness.
  • a process variable can be understood as, among other things, the casting speed and/or an operating condition of the hot strip production plant and/or a strip treatment plant.
  • the use of a measured value allows, among other things, an adjustment of the varying temperature profile for the next hot strip to be produced depending on an actual value of a previously produced hot strip.
  • measured variables allows the consideration of cross-coupling between measured variables within the process model.
  • Consideration of measured variables within a process model can also be used to improve the modeling of the process model, especially when using a self-learning process model, especially when using a neural network.
  • a particularly advantageous empirical or semi-empirical process model can be achieved if the process model is a self-learning one, in particular using machine learning, which allows the mapping quality and model depth of the process model to be continuously developed in a comparatively simple way.
  • setpoints can also be used to control or regulate the dynamic temperature actuator, in particular for a thickness reduction of the hot strip in a rolling stand, a final rolling temperature, a coiler temperature, a cooling strategy, an intermediate strip thickness, a cold forming degree, an annealing temperature and/or a cooling stop temperature after annealing.
  • a determination of material values in the laboratory can also be regarded as a measured value of a measurand, provided that this is fed into the database and/or otherwise returned to the process model.
  • the hot-rolled strip can be divided in the longitudinal direction into at least three segments, preferably at least five segments, and particularly preferably at least seven segments, wherein target values for the material properties can be specified at least implicitly for each segment.
  • Each segment can have different target values.
  • a continuous or a continuous and differentiable modeling for a target value can take place.
  • a loss of hot strip in the form of scrap at the head end and/or foot end can be taken into account.
  • the material quality in the longitudinal direction of the hot strip does not leave a defined tolerance range, whereby the hot strip is finally released after examination of a material sample.
  • this traditional process would lead to an undesirable devaluation of the hot strip.
  • a measuring technology e.g. Impulse Magnetic Process Online Controller (IMPOC)
  • IMPOC Impulse Magnetic Process Online Controller
  • a computer program product comprising program code means suitable for carrying out the steps of a method according to the first aspect of the invention when the computer program product is executed on a computing device.
  • a hot strip production plant for producing a hot strip, comprising: a hot rolling device for hot rolling the hot strip from a metallic hot-rolled stock; at least one dynamic temperature actuator; a reel for winding the hot strip onto a coil; and a control device which is data-coupled to the dynamic temperature actuator for transmitting control signals; wherein the control device is designed to carry out a method according to the first aspect of the invention.
  • the invention can extend directly to a hot strip production plant for producing a hot strip comprising a control device suitable for carrying out a method according to the first aspect of the invention.
  • the hot strip production plant comprises a heating device for heating and/or homogenizing the metallic hot rolled stock.
  • the hot strip production plant has a measuring device for recording a measured variable, wherein the measuring device is data-coupled to the control device, in particular an IMPOC (Impulse Magnetic Process Online Controller).
  • IMPOC Impulse Magnetic Process Online Controller
  • Figure 1 schematically shows temperature profiles (a), (c) and a corresponding material property (b), (d) for a hot strip according to a first embodiment
  • Figure 2 schematically shows temperature profiles (a), (c) and a corresponding material property (b), (d) for a hot-rolled strip according to a second embodiment
  • Figure 3 schematic temperature curves (a), (c) and a corresponding material property (b), (d) for a hot strip according to a third embodiment.
  • a hot strip 10 (not explicitly shown) has a longitudinal extension 12, a longitudinal extension direction 14 and two ends 16 each.
  • Figs. 1 to 3 each show, in a schematic illustration, two temperature profiles 30, 31, 33 in the figure sections (a) and (c) as well as the figure sections (b) and (d) in a schematic illustration a material property 50, 55 corresponding to the respective temperature profile 30, 31, 33, in particular a tensile strength of the hot strip 10.
  • a hot strip production plant has the objective of maintaining a temperature 30 that is as constant as possible over the longitudinal extent 12 of the hot strip 10.
  • the hot strip 10 After coiling, however, the hot strip 10 cools at different speeds along its longitudinal extension 12. While the outer and inner coils cool comparatively quickly, the heat accumulates inside the coil, so that cooling inside the bundle progresses more slowly.
  • the varying temperature profile 33 has the shape of a bathtub function, with a minimum temperature 40 being found in a central region and a maximum temperature 42 at the ends 16 of the hot strip 10.
  • the second embodiment according to Fig. 2 shows an inhomogeneity of a material property 55 as a result of a temperature profile 31 when a metallic hot-rolled stock, which is later hot-rolled to form a hot strip 10, runs out of the heating device. Since this temperature distribution 31 only stretches in length during hot rolling, In the figure section ( a ) the temperature profile 31 has already been transferred to a hot strip 10 .
  • the temperature distribution 31 has three low points which correspond to the beams of a walking beam heating device, by means of which the metallic hot-rolled stock in the heating device has not been heated homogeneously.
  • the varying temperature profile 33 has three high points 44 corresponding to the low points of the temperature profile 31.
  • the third embodiment according to Fig. 3 shows an inhomogeneity of a material property 55 after the strip 20 leaves a continuous strip processing plant. During the production of the hot strip 10, this was produced according to the temperature profile 30 in the hot strip production plant before coiling.
  • the temperature control of the heating device of the strip treatment plant leads in the present case to the course 55 of the material property after the strip 20 has left the strip treatment plant, since the heating device of the treatment plant at one end of the strip is used to adjust to a different temperature required for a quality of an adjacent strip.
  • the dynamics of this temperature change in the continuously operated strip processing plant can be seen in the course of material property 55.
  • the varying temperature profile 33 has a minimum temperature 40 at one end 16 of the hot strip 10 and a maximum temperature 42 at the opposite end 16 of the hot strip 10, wherein the temperature profile in the central region of the hot strip 10 corresponds to the dynamics of the heating device of the downstream continuous strip processing plant.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes (10), aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: • - Warmwalzen des Warmbandes (10) aus einem metallischen Warmwalzgut mit einer Warmwalzvorrichtung; • - Temperieren des Warmbandes (10); und • - Aufwickeln des Warmbandes zu einem Bund; wobei das Temperieren des Warmbandes (10) mittels einem dynamischen Temperaturstellglied derart gesteuert oder geregelt wird, dass das Warmband (10) vor dem Aufwickeln in einer Längserstreckungsrichtung des Warmbandes einen variierenden Temperaturverlauf (33) aufweist.

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER WARMBANDPRODUKTIONSANLAGE COMPUTERPROGRAMMPRODUKT UND WARMBANDPRODUKTIONSANLAGE ZUR HERSTELLUNG EINES WARMBANDES
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes . Ferner betri f ft die vorliegende Erfindung eine Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes .
Im Stand der Technik bekannte Warmbandproduktionsanlagen erwärmen ein metallisches Warmwal zgut , insbesondere eine Bramme , mit einem gasbefeuerten Ofen, insbesondere einem Hubbalkenofen . Nach dem Warmwal zen zu einem Warmband wird das Warmband mit einer Kühlvorrichtung, insbesondere einer Laminarkühlvorrichtung, abgekühlt und zu einem Bund auf gewickelt .
Zielsetzung bekannter Warmbandproduktionsanlagen ist die Herstellung eines Warmbandes , welches vor dem Aufwickeln zu einem Bund eine möglichst konstante Temperatur in Längenrichtung, in Breitenrichtung und in Dickenrichtung aufweist .
Diese Zielsetzung kann j edoch nur bedingt erreicht werden, da es unter anderem bei der Erwärmung des metallischen Warmwal zgutes in dem Ofen aufgrund der Auflageflächen der Brammen innerhalb des Ofens zu einer lokalen Inhomogenität der Temperatur kommen kann . Der Grund für die vorbeschriebene Zielsetzung einer möglichst konstanten Temperatur des Warmbandes vor dem Aufwickeln ist , dass hierdurch auch möglichst homogene Materialeigenschaften des Warmbandes vor dem Aufwickeln erreicht werden sollen .
Weiterhin ist bekannt , dass Warmband in einer nachgeschalteten Bandbehandlungsanlage zu einem Kaltband und/oder zu einem beschichteten Band weiterverarbeitet wird, wobei das Band eine Wärmebehandlung erfährt , insbesondere in Abhängigkeit der j eweiligen Metall zusammensetzung erfährt . Insbesondere kann eine Behandlungsanlage eine kontinuierliche Verzinkungslinie sein ( auch : continuous galvani zing line ( CGL ) ) .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen .
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes , wobei die Warmbandproduktionsanlage eine Warmwal zvorrichtung zum Warmwal zen des Warmbandes aus dem metallischen Warmwal zgut ; einen Haspel zum Aufwickeln des Warmbandes auf einen Bund; und zumindest ein dynamisches Temperaturstellglied aufweist ; wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist :
Warmwal zen des Warmbandes aus dem metallischen Warmwal zgut mit der Warmwal zvorrichtung;
Temperieren des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes mit dem dynamischen Temperaturstellglied; und Aufwickeln des Warmbandes zu dem Bund; wobei das Temperieren des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes mittels dem dynamischen Temperaturstellglied derart gesteuert oder geregelt wird, dass das Warmband vor dem Aufwickeln des Warmbandes in einer Längserstreckungsrichtung einen variierenden Temperaturverlauf aufweist , wobei der variierende Temperaturverlauf eine Minimaltemperatur und eine Maximaltemperatur aufweist .
Es versteht sich, dass die Reihenfolge der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte auch in anderer Reihenfolge auftreten kann, ohne den hier beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen .
Vorzugsweise kann die Warmbandproduktionsanlage eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwal zgutes aufweisen, wobei das Verfahren den vorzugsweisen Verfahrensschritt aufweisen kann :
Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwal zgutes mit der Erwärmungsvorrichtung .
Die Materialeigenschaften eines metallischen Produktes , insbesondere eines Warmbandes und/oder eines Kaltbandes , sind neben der stof flichen Zusammensetzung auch von der Gefügestruktur des Metalls abhängig, insbesondere wenn das Metall einen Eisenanteil und einen Kohlenstof f anteil aufweist und damit auch als Stahl bezeichnet werden kann .
Der Verlauf der Phasenumwandlung von Stahl hat einen Einfluss auf die Gefügezusammensetzung von Stahl , insbesondere den Ferritanteil und/oder den Perlitanteil und/oder den Bainitanteil und/oder den Martensitanteil und/oder den Austenitanteil des Stahlgefüges . Die Gefügezusammensetzung von Stahl hat wiederum einen Einfluss auf die Eigenschaften von Stahl . In der Regel führt eine lokal abweichende Abkühlkurve von Stahl zu korrespondierend lokal unterschiedlichen Materialeigenschaften .
So kann ein geringer Perlitanteil durch ein schnelles Abkühlen erreicht werden und zu einer geringeren Härte und/oder einer besseren Umformbarkeit führen . Alternativ kann ein langsameres
Abkühlen zu einer größeren Härte führen .
Mit anderen Worten besteht ein Wirkzusammenhang zwischen den Eigenschaften eines metallischen Bandes und der Temperaturfüh- rung während seiner Herstellung .
Das Warmband wird in der Regel bei einer Temperatur auf gewickelt , bei welcher die Gefügeumwandlung des Metalls noch nicht abgeschlossen ist . Die Temperatur mit der Warmband auf gewickelt wird liegt typischerweise im Bereich zwischen 300 ° C und 750 ° C . Der vorstehende Temperaturbereich ist dabei lediglich exemplarisch zu verstehen und soll verdeutlichen welcher Temperaturbereich üblich ist . Die genaue Temperatur bei welcher das Warmband aufgewickelt wird, hängt von der Legierung und/oder der Güte des Warmbandes ab .
Es hat sich gezeigt , dass die Herstellung von Warmband mit im Stand der Technik bekannten Warmbandproduktionsanlagen zu einer Inhomogenität der Materialeigenschaften führt . So resultiert unter anderem aus der Abkühlung des Warmbandes im Bund eine Änderung der Materialeigenschaften des Warmbandes , insbesondre in Längserstreckungsrichtung des Warmbandes , da die Außen- und Innenwindungen des Bundes schneller abkühlen, als die mittleren Windungen des Bundes . Diese Inhomogenität der Materialeigenschaften tritt auch dann auf , wenn die Temperatur des Warmbandes vor dem Aufwickeln desselbigen so konstant wie technisch möglich ist .
Auch eine nachgelagerte Weiterbehandlung des zunächst aufgewickelten Warmbandes in einer Bandbehandlungsanlage , insbesondere mit einer kontinuierlichen Verzinkungslinie , führt selbst bei einer Glühung des Bandes in der Bandbehandlungsanlage zu einem weiterbehandelten Band mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, welche - wie nun erkannt wurde - unter anderem auf das inhomogene Abkühlverhalten des Warmbandes im Bund und damit das die Gefügestruktur beeinflussende Ausscheidungsverhalten und/oder das die Gefügestruktur beeinflussende Kornwachstum und/oder die die Gefügestruktur beeinflussenden Phasenanteile zurückgeführt werden können .
Abweichend zu der vorbekannten Zielsetzung des Aufwickelns des hergestellten Warmbandes mit einer möglichst konstanten Temperatur wird hier nun konkret vorgeschlagen, das Warmband während seiner Herstellung vor dem Aufwickeln zu einem Bund derart zu temperieren, dass das Warmband vor dem Aufwickeln einen variierenden Temperaturverlauf aufweist .
Unter „Temperieren" wird dabei das Einstellen der Temperatur des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes mittels zumindest einem dynamischen Temperaturstellglied verstanden, insbesondere das Einstellen der Temperatur des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes in Längserstreckungsrich- tung des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes , insbesondere das Einstellen der Temperatur des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes in Abhängigkeit einer Koordinate in Längserstreckungsrichtung des metallischen Gutes . Mit anderen Worten kann das metallische Warmwal zgut und/oder des Warmband derart temperiert werden, dass eine in Längserstreckungsrichtung des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmband variierende Temperatur in dem metallischen Warmwal zgut und/oder des Warmband eingestellt wird . So kann eine über die Länge des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes variable unterschiedliche Temperatur eingestellt werden .
Unter einem „dynamischen Temperaturstellglied" wird eine Vorrichtung verstanden, die dazu eingerichtet ist , einen variierenden Temperaurverlauf zu erzeugen, der mit einem variierenden Temperaurverlauf des Warmbandes vor dem Haspel pro 1 m Länge des Warmbandes und pro 1 mm Dicke des Warmbandes von größer oder gleich 0 , 1 K/ (m * mm) (Kelvin pro 1 m Länge des Warmbandes und pro 1 mm Dicke des Warmbandes ) korrespondiert , bevorzugt von größer oder gleich 0 , 2 K/ (m * mm) oder von größer oder gleich 0 , 4 K/ (m * mm) und besonders bevorzugt von größer oder gleich 0 , 8 K/ (m * mm) . Insbesondere kann das dynamische Temperaturstellglied die vorstehenden Werte für den variierenden Temperaurverlauf durch Erwärmen und/oder durch Kühlen erreichen .
Ein Temperieren ermöglicht es , variabel über die Länge des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes unterschiedliche und/oder variable Temperaturen einzustellen .
Zur Erreichung einer variablen Temperaturverteilung in einem Warmband, kann das Temperieren noch vor dem Warmwal zen erfolgen, also in Wirkverbindung zu einem metallischen Warmwal zgut , und/oder zwischen zwei Wal zgerüsten und/oder nach dem Warmwalzen, also in Wirkverbindung zu einem Warmband . Da sich das Ergebnis einer Temperierung j edenfalls in dem warmgewal zte Warmband fortbesteht , kann im Rahmen dieser Anmeldung unter einem Temperieren eines Warmbandes eine Temperierung vor dem Warmwal zen, während dem Warmwal zen und/oder nach dem Warmwal zen verstanden werden .
Bei einem Temperieren kann an ein bereichsweises oder vollständiges Abkühlen des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes und/oder ein bereichsweises beibehalten der Temperatur des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes und/oder ein bereichsweises oder vollständiges Erwärmen des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes verstanden werden .
Hierdurch kann erreicht werden, dass die Gefügestruktur des Warmbandes und damit auch die Materialeigenschaft des Warmbandes nach dem Abkühlen des Bundes möglichst homogen ist . Im Ergebnis lässt sich auf diese Weise die Qualität des Warmbandes und auch des weiterbehandelten Bandes , insbesondere des Kaltbandes , steigern .
In diesem Kontext wird unter einem „variierenden Temperaturverlauf" also ein Temperaturverlauf verstanden, welcher nicht durch die Zielsetzung eines möglichst homogenen Temperaturverlaufs erreichbar ist , da dieser zu einer Inhomogenität der Materialeigenschaften führt . Mit anderen Worten weist ein vorgesehener variierender Temperaturverlauf eine stetige Verbindung zwischen zumindest einem Maximalwert und einem Minimalwert für eine designierte Temperatur und/oder einem Hochpunkt und einem Tiefpunkt für eine designierte Temperatur des Warmbandes vor dem Aufwickeln auf .
Es konnte gezeigt werden, dass mit einem variierenden Temperaturverlauf vor dem Aufwickeln des Warmbandes das Ausscheidungsverhalten und/oder das Kornwachstum und/oder unterschiedliche Phasenanteile des Warmbandes lokal derart verändert werden kann, dass diese gezielte Veränderung gemeinsam mit einer anderen unvermeidbaren oder gezielt herbeigeführten lokalen Veränderung des Ausscheidungsverhaltens und/oder des Kornwachstum und/oder der Phasenanteile infolge einer inhomogenen Temperaturführung bis hin zum abgekühlten Warmband oder bis hin zum abgekühlten weiterverarbeiteten Band, insbesondere Kaltband, oder bis hin zum fertigen Produkt zu insgesamt homogenen Materialeigenschaften führen kann .
Unter „Materialeigenschaften" können vorliegend einer, zwei drei , vier oder mehr als vier der folgenden Parameter verstanden werden : Streckgrenze , Zugfestigkeit , Bruchdehnung, r Wert , n Wert , Sprödbruch Ubergangstemperatur , Phasenanteile (Austenit , Ferrit , Perlit , Bainit , Martensit ) , elektrische Eigenschaften und/oder Ummagnetisierungsverluste oder dergleichen . Optional wird hier vorgeschlagenen, auch in Breitenerstreckungsrichtung des Warmbandes einen variierenden Temperaturverlauf einzustellen, da auch die Stirnflächen des Bundes schneller auskühlen als das Zentrum des Bundes .
Unter einer „Erwärmungsvorrichtung" wird eine Vorrichtung verstanden, welche zum Erwärmen und/oder Homogenisieren und/oder Glühen und/oder einer Temperaturhaltung eines metallischen Warmwal zgutes eingerichtet ist . Mit anderen Worten kann eine Erwärmungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, ein metallisches Warmwal zgut für die Bearbeitung mittels einer Warmwal zvorrichtung zu konditionieren und/oder vorzubereiten . Auf diese Weise kann die Temperatur in einem metallischen Warmwal zgut für das Warmwal zen mittels einer Erwärmungsvorrichtung eingestellt werden . Eine Erwärmungsvorrichtung kann so als Bindeglied zwischen einem vorgelagerten Verfahrensschritt und einer Warmwal zvorrichtung verstanden werden .
Eine Erwärmungsvorrichtung kann als Induktor ausgeführt sein . Weiterhin kann eine Erwärmungsvorrichtung auch gasbefeuert sein, insbesondere mittels Wasserstof f und/oder einem fossilen Energieträger .
Gemäß einer ersten Variante kann ein metallisches Warmwal zgut von einer Erwärmungsvorrichtung beginnend bei geringer Temperatur oder Raumtemperatur auf eine Warmwal ztemperatur erwärmt werden .
Gemäß einer zweiten Variante kann ein metallisches Warmwal zgut direkt mit erster Wärme von einer Gießvorrichtung für metallische Warmwal zgüter in eine Erwärmungsvorrichtung überführt werden und dort auf eine Warmwal ztemperatur erwärmt werden . Gemäß einer dritten Variante kann ein metallisches Warmwal zgut von einer Erwärmungsvorrichtung bei einer konstanten Temperatur geglüht werden .
Gemäß einer vierten Variante kann eine Temperaturverteilung unter Verwendung einer Erwärmungsvorrichtung in einem metallischen Wal zgut homogenisiert werden . Mit anderen Worten kann innerhalb einer Erwärmungsvorrichtung ein Ausgleich einer Temperaturverteilung in einem metallischen Warmwal zgut herbeigeführt werden .
Es sei ausdrücklich erwähnt , dass sich die vorstehenden Varianten nicht gegenseitig ausschließen müssen, sodass von einer einzelnen Erwärmungsvorrichtung j egliche oder zumindest eine Untermenge der vorstehenden Funktionen ausgeführt werden können .
Es versteht sich, dass auch eine Mehrzahl von Erwärmungsvorrichtungen zum Erwärmen des metallischen Warmwal zgutes verwendet werden können, ohne den vorliegenden Aspekt der Erfindung zu verlassen .
Vorzugsweise sei auch daran gedacht , dass das hier vorgeschlagene Verfahren auf einer Steckei Mill durchgeführt werden kann . Daher kann unter einer „Warmbandproduktionsanlage" vorliegend auch eine Steckei Mill verstanden werden .
Anders formuliert wird hier vorzugsweise ein variierender Temperaturverlauf vorgesehen, dessen Maximaltemperatur in Längser- streckungsrichtung des Warmbandes zumindest 1 % größer ist , als die Minimaltemperatur des Temperaturverlaufs in Längserstre- ckungsrichtung des Warmbandes . Weiterhin vorzugsweise ist die Maximaltemperatur größer oder gleich 2 % höher als die Minimaltemperatur vorgesehen, bevorzugt größer oder gleich 3 % und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 % . Vorzugsweise ist die Maximaltemperatur größer oder gleich 4 % höher als die Minimal- temperatur vorgesehen, bevorzugt größer oder gleich 6 % und besonders bevorzugt größer oder gleich 7 % .
Optional die Maximaltemperatur kleiner oder gleich 11 % höher als die Minimaltemperatur vorgesehen, bevorzugt kleiner oder gleich 9 % und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 7 % .
In absoluten Werten ausgedrückt kann ein Temperaturverlauf vorgesehen sein, dessen Maximaltemperatur größer oder gleich 5 ° C höher als die Minimaltemperatur ist , bevorzugt größer oder gleich 10 ° C und besonders bevorzugt größer oder gleich 25 ° C . Vorzugsweise ist die Maximaltemperatur größer oder gleich 15 ° C höher als die Minimaltemperatur , bevorzugt größer oder gleich 20 ° C und besonders bevorzugt größer oder gleich 30 ° C .
Optional ist die Maximaltemperatur kleiner oder gleich 45 ° C höher als die Minimaltemperatur vorgesehen, bevorzugt kleiner oder gleich 40 ° C und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 35 ° C .
Es hat sich gezeigt , dass zur Erreichung des hier vorgeschlagenen variierenden Temperaturverlaufs des Warmbandes in Längser- streckungsrichtung ein dynamisches Temperaturstellglied erforderlich ist , wobei mit dem dynamischen Temperaturstellglied eine höhere Temperaturdynamik erreichbar ist als mit einer Erwärmungsvorrichtung der Warmbandproduktionsanlage , insbesondere mit einer gasbefeuerten Erwärmungsvorrichtung der Warmbandproduktionsanlage . Es versteht sich, dass auch eine Mehrzahl von dynamischen Temperaturstellgliedern zur Lösung der Aufgabe verwendet werden können, insbesondere eine Kühlvorrichtung und eine induktive Hei zvorrichtung .
Die Temperierung des Warmbandes vor dem Aufwickeln erfolgt dabei unter Verwendung einer Steuerung oder einer Regelung, welche mit dem dynamischen Temperaturstellglied datengekoppelt ist . Eine Regelung kann einen stetigen linearen Regler aufweisen, insbesondere einen PD-Regler oder einen PID-Regler .
Ein dynamisches Temperaturstellglied kann eine Kühlvorrichtung aufweisen, insbesondere eine Laminarkühlvorrichtung und/oder eine Trans ferbarkühlung ( auch TBC für Trans fer Bar Cooling) und/oder eine Kompaktkühlung aufweisend Kühlmitteldüsen zum Austretenlassen eines Kühlmittels und/oder eine Zwischengerüstkühlung . Eine Kühlvorrichtung kann zwischen der Warmwal zvorrichtung und dem Haspel angeordnet sein . Für Kühlvorrichtungen ist bekannt , dass diese eine Kühlrate aufweisen können, welche 50 K/ s beträgt , sodass das Warmband mittels einer derartigen Kühlvorrichtung in einer Kühl zeit von 10 s von einer dickengemittelten Temperatur von 1 . 150 K auf eine dickengemittelte Temperatur von 650 K gekühlt werden kann .
Diese Kühlrate oder anders gesagt die Rate , mit der der Temperaturverlauf in dem Warmband verändert werden kann, ist im Vergleich zu einer gasbefeuerten Erwärmungsvorrichtung besonders schnell und kann - wie gezeigt werden konnte - das Ausscheidungsverhalten und/oder das Kornwachstum und/oder unterschiedliche Phasenanteile korrespondierend zu der Gesamt Zielsetzung ausreichend beeinflussen . Insofern kann eine Steuerung oder eine Regelung mit einer Kühlvorrichtung gekoppelt werden und die Kühlvorrichtung mit Zielsetzung auf den hier vorgeschlagenen variierenden Temperaturverlaufs entsprechend vertrimmen .
Optional kann ein dynamisches Temperaturstellglied eine Hei zvorrichtung aufweisen, insbesondre eine induktive Hei zvorrichtung . Eine induktive Hei zvorrichtung kann vorzugsweise vor dem Haspel angeordnet sein .
Eine solche Hei zvorrichtung kann eine Nennleistungsdichte in
Wirkverbindung zu dem Warmband von größer oder gleich 2 - 105 W/m2 aufweisen, bevorzugt von größer oder gleich 5 - 105 W/m2 und besonders von größer oder gleich 1 - 106 W/m2 . Es konnte gezeigt werden, dass das Ausscheidungsverhalten und/oder das Kornwachstum und/oder unterschiedliche Phasenanteile korrespondierend zu der Gesamt Zielsetzung mit den vorstehend vorgeschlagenen Nennleistungsdichten für eine Hei zvorrichtung ausreichend beeinflussen werden kann .
Eine Hei zvorrichtung kann in Funktion als Bestandteil eines dynamischen Temperaturstellgliedes zwischen der Warmwal zvorrichtung und dem Haspel angeordnet sein, insbesondere vor oder hinter einer Kühlvorrichtung .
Weiterhin bevorzugt kann eine Hei zvorrichtung in Funktion als Bestandteil eines dynamischen Temperaturstellgliedes zwischen der Erwärmungsvorrichtung und einem Auslaufende der Warmwal zvorrichtung angeordnet sein, insbesondere vor einem der Wal zgerüste der Warmwal zvorrichtung .
Ebenfalls bevorzugt kann eine Hei zvorrichtung in Funktion als Bestandteil eines dynamischen Temperaturstellgliedes zwischen zwei Wal zgerüsten der Warmwal zvorrichtung angeordnet sein .
Es versteht sich, dass unter einem dynamischen Temperaturstellglied keine Haspelerwärmungsvorrichtung verstanden werden kann, welche zur Temperierung eines Bundes eingerichtet ist , etwa eine Haspelerwärmungsvorrichtung bekannt aus einer Steckei Mill .
Unter einem „Auslaufende" wird dabei die Seite einer Warmwal zvorrichtung verstanden, an welcher das Warmband designiert aus der Warmwal zvorrichtung ausläuft . Mit anderen Worten ist hier das Ende der Warmwal zvorrichtung gemeint , welches im Hinblick auf einen designierten Material fluss des Warmbandes auf der
Seite des Haspels angeordnet ist . Optional erfolgt das Temperieren des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes über eine Länge von größer oder gleich 95 % des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes , bevorzugt über eine Länge von größer oder gleich 97 , 5 % oder über eine Länge von größer oder gleich 99 % und besonders bevorzugt über die gesamte Länge .
Hier wird vorgeschlagen auch wesentlicher Bereiche eines Bandkopfes eines Warmbandes und/oder eines Bandendes eines Warmbandes zu Temperieren, insbesondere mittels einer stetigen Variation der Temperatur in dem Warmband zu temperieren . Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass auch ein Bandkopf und/oder ein Bandende in den vorliegenden Aspekt auf genommen werden können, sodass sich die hier beschriebenen Vorteile auch auf Bandkopf und/oder Bandende erstrecken können .
Besonders homogene Materialeigenschaften für das fertige Produkt und/oder für das abgekühlte weiterverarbeitete Band, insbesondere Kaltband, und/oder für das abgekühlten Warmband können erreicht werden, wenn der variierende Temperaturverlauf einen stetigen Verlauf aufweist , insbesondere einen stetigen Verlauf über eine Länge von größer oder gleich 50 % des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes , bevorzugt über eine Länge von größer oder gleich 95 % oder über eine Länge von größer oder gleich 98 % und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes .
Mit „stetigem Verlauf" ist vorliegend ein stetiger Verlauf im mathematischen Sinne gemeint .
Weiterhin können besonders homogene Materialeigenschaften im vorbeschriebenen Sinne erreicht werden, wenn das Temperieren des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes mittels dem dynamischen Temperaturstellglied über eine Länge von größer oder gleich 95 % des metal lischen Warmwal zgutes und/oder des Warm- bandes erfolgt , bevorzugt über eine Länge von größer oder gleich 97 , 5 % oder über eine Länge von größer oder gleich 99 % und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes .
Besonders bevorzugt weist der variierende Temperaturverlauf zumindest bereichsweise einen Temperaturunterschied pro 1 m Länge des Warmbandes und pro 1 mm Dicke des Warmbandes von größer oder gleich 0 , 1 K/ (m * mm) (Kelvin pro 1 m Länge des Warmbandes und pro 1 mm Dicke des Warmbandes ) aufweist , bevorzugt von größer oder gleich 0 , 2 K/ (m * mm) oder von größer oder gleich 0 , 4 K/ (m * mm) und besonders bevorzugt von größer oder gleich 0 , 8 K/ (m * mm) . Insbesondere korrespondieren die vorstehenden Werte mit einem variierenden Temperaturverlauf des Warmbandes vor dem Haspel , unabhängig von der Anordnung des dynamischen Temperaturstellgliedes innerhalb der Warmbandproduktionsanlage .
Durch die vorstehenden Werte für die Variation des variierenden Temperaturverlaufs unter Verwendung des dynamischen Temperaturstellglieds können im vorstehenden Sinne besonders vorteilhafte Temperaturgradienten erreicht werden, welche in Kombination mit dem Abkühlverhalten des Warmbandes und/oder Ausgleichend Temperaturunterschiede durch Lagerung des metallischen Warmwal zgutes in einer Erwärmungsvorrichtung und/oder der nachgelagerten Bearbeitung des Kaltbandes zu besonders vorteilhaften Materialeigenschaften führen, insbesondere im vorstehend beschriebenen Sinn .
Optional kann für den variierenden Temperaturverlauf eine Maximaltemperatur an einem Ende des Warmbandes und eine Minimaltemperatur in einem mittleren Bereich des Warmbandes vorgesehen sein .
Bevorzugt kann für den variierenden Temperaturverlauf an j edem
Ende des Warmbandes eine Maximaltemperatur und eine Minimaltem- peratur in einem mittleren Bereich des Warmbandes vorgesehen sein .
Weiterhin bevorzugt kann für den variierenden Temperaturverlauf an j edem Ende des Warmbandes eine Minimaltemperatur und eine Maximaltemperatur in einem mittleren Bereich des Warmbandes vorgesehen sein .
Der variierende stetige Temperaturverlauf kann dabei eine Badewannenfunktion aufweisen, deren Verlauf analog zu einem Wandprofil einer Badewanne im Querschnitt gestaltet ist , wobei die Maximaltemperaturen am j eweiligen Ende des Verlaufs und die Minimaltemperatur im mittleren Bereich auf zufinden ist .
Der mittlere Bereich ist dabei zwischen den Enden des Warmbandes in Längserstreckungsrichtung des Warmbandes angeordnet .
Es hat sich gezeigt , dass ein auf gewickeltes Warmband insbesondere an seinen äußeren Windungen schneller abkühlt als in einem mittleren Bereich, wobei auch die inneren Windungen schneller abkühlen als der innere Bereich .
Es wurde herausgefunden, dass der hier vorgeschlagene variierende Temperaturverlauf des Warmbandes vor dem Aufwickeln zu einem Ausscheidungsverhalten und/oder einem Kornwachstum und/oder zu Phasenanteilen des Warmbandes führt , welches bis zum vollständigen Abkühlen des Warmbandes auf dem Bund zu einer weitestgehend homogenen Gefügestruktur und damit zu weitestgehend homogenen Materialeigenschaften des Warmbandes beitragen kann .
Weiterhin optional sind für den variierenden Temperaturverlauf zumindest zwei oder zumindest drei Hochpunkte abseits der Enden des Warmbandes , also im mittleren Bereich des Warmbandes , vorgesehen . Beim Erwärmen des metallischen Warmwal zgutes mit der Erwärmungsvorrichtung, insbesondere mit einer HubbalkenErwärmungsvorrich- tung, kann es aufgrund der Auflageflächen des metallischen Warmwal zgutes lokal zu einer geringeren Temperatur des metallischen Wal zgutes und nach dem Warmwal zen auch des Warmbandes kommen . Dies kann während der gesamten Temperaturführung bis zum Aufwickeln des Warmbandes oder bis zum vollständigen Abkühlen des Warmbandes auf Umgebungstemperatur zu einem lokal inhomogenen Ausscheidungsverhalten und/oder Kornwachstum und/oder Phasenanteilen, einer damit in Verbindung stehenden lokal abweichenden Gefügestruktur und damit auch zu unterschiedlichen Materialeigenschaften führen .
Hier wird vorgeschlagen, das metallische Warmwal zgut und/oder das Warmband an den mit der inhomogenen Temperatur durch die Erwärmungsvorrichtung korrespondierenden Stellen stärker zu erwärmen, sodass der variierende Temperaturverlauf korrespondierend angeordnete Hochpunkte aufweisen .
Es konnte gezeigt werden, dass auf diese Weise das Ausscheidungsverhalten und/oder das Kornwachstum und/oder unterschiedliche Phasenanteile , die Gefügestruktur und damit die Materialeigenschaften des Warmbandes derart verändert werden können, dass für das abgekühlte Warmband konstantere Materialeigenschaften erreicht werden können .
Einige Bandbehandlungsanlagen weisen eine kontinuierliche Arbeitsweise auf , wobei eine Mehrzahl von auf gewickelten Warmbändern eingangsseitig miteinander gefügt werden und kontinuierlich von der Bandbehandlungsanlage behandelt werden .
Aufgrund der Produktionsplanung kann es notwendig werden, dass hierbei Bänder unterschiedlicher Materialgüten benachbart angeordnet , miteinander gefügt und unmittelbar nacheinander bearbeitet werden . Dies kann dazu führen, dass ein Material A mit einer Glühtemperatur von 720 ° C direkt vor einem Material B mit einer Glühtemperatur von 750 ° C produziert werden muss . Da auch eine Erwärmungsvorrichtung einer Bandbehandlungsanlage eine Trägheit aufweist , kann im Übergang ein Bereich entstehen, der nicht mit der idealen Glühtemperatur behandelt werden kann .
Optional wird hier ein variierender Temperaturverlauf vorgeschlagen, welcher eine Maximaltemperatur und eine Minimaltempe- ratur an gegenüberliegenden Enden des Warmbandes vorsieht .
Hierdurch kann - wie gezeigt werden konnte - die Ausscheidung im Warmband und/oder das Kornwachstum und/oder die Entstehung unterschiedlicher Phasenanteile derart vertrimmt werden, dass bei einer Weiterbehandlung des Warmbandes in einer Bandbehandlungsanlage bei aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Glühtemperaturen hintereinander behandelter Materialgüten insgesamt ein Band mit weitestgehend homogenen Materialeigenschaften hergestellt werden kann .
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erreichen, wenn das Verfahren die nachfolgenden Schritte aufweist :
Erfassen einer mechanischen Eigenschaft des hergestellten Warmbandes , insbesondere mit einem IMPOC ( Impulse Magnetic Process Online Controller ) ; und
Ableiten einer notwendigen Steuer- oder Regelvorgabe für das dynamische Temperaturstellglied für ein nachfolgendes metallisches Warmwal zgut und/oder für ein nachfolgendes Warmband .
Hierdurch können Daten, insbesondere Daten zumindest einer Materialeigenschaft , eines bereits hergestellten Warmbandes genutzt werden, um die Steuerung und/oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes für ein noch herzustellendes Warmband zu optimieren . Insbesondere können so erreichte Messdaten mit angestrebten Zieldaten verglichen werden . Sofern hier Unterschiede festgestellt werden, kann eine Änderung einer Steuer- und/oder einer Regelvorgabe abgeleitet werden, insbesondere derart , dass eine bestehende Abweichung bei der zumindest einen mechanischen Eigenschaft auf ein Minimum reduziert wird oder vermieden wird .
Bevorzugt erfolgt die Steuerung oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes unter Verwendung eines Prozessmodells , insbesondere unter Verwendung eines nichtlinearen Prozessmodells . Die Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes kann unter Verwendung eines modellbasierten Reglers erfolgen, insbesondere unter Verwendung eines modellbasierten Reglers basierend auf einem nichtlinearen Prozessmodell .
Bei der Verbesserung des dynamischen Verhaltens von thermischen Prozessen kann eine genaue und zuverlässige Steuerung oder Regelung vorteilhaft sein . Auch hinsichtlich des temperaturabhängigen und stof f abhängigen dynamischen Ausscheidungsverhaltens und/oder dynamischen Kornwachstum und/oder einer dynamischen Entstehung unterschiedlicher Phasenanteile können das Ausscheidungsverhalten und/oder das dynamischen Kornwachstum und/oder die dynamischen Entstehung unterschiedlicher Phasenanteile beeinflussende Mechanismen zum Aufbau eines Prozessmodells genutzt werden, welches als Ersatzsystem im Rahmen einer Steuerung oder Regelung verwendet werden kann .
Ein solches Prozessmodell kann lineare oder nichtlineare Modellkomponenten enthalten und durch Daten gestützt sein, insbesondere durch Messdaten .
Ein Prozessmodell kann zeitkontinuierlich mittels Di f ferentialgleichungen zur Reproduktion der Dynamik modelliert werden . Unabhängig davon ob das Prozes smodell für die Steuerung oder die Regelung verwendet wird, kann es den hier betrachteten Ausscheidungsprozess und/oder den Korngrößenbildungsprozess und/oder den Entstehungsprozess unterschiedlicher Phasenanteile in einer besseren Genauigkeit abbilden, als dies mit einer linearen Steuerung oder unter Verwendung eines stetigen linearen Reglers , insbesondere einem P-Regler, einem PD-Regler oder einem PID- Regler möglich ist . Insbesondere kann das Prozessmodell im direkten Abgleich zu einem stetigen linearen Regler eine Querkopplung verschiedener Größen sowie die expli zite Einhaltung von prozessbedingten Randbedingungen ermöglichen, da stetige lineare Regler lediglich durch eine im optimalen Fall geeignete , konservative Wahl der Einstellparameter bestimmt werden .
Im Ergebnis erlaubt die Verwendung eines Prozessmodells daher die Steuerung oder Regelung der Temperierung des metallischen Wal zgutes und/oder des Warmbandes in Richtung eines vorteilhaften variierenden Temperaturverlaufs .
Die Verwendung eines Prozessmodells im Rahmen einer Regelung der Temperierung des metallischen Wal zgutes und/oder des Warmbandes erlaubt im Besonderen auch eine modellprädiktive Regelung, da das Prozessmodell auch als Vorhersagemodell verwendet werden kann . Auf diese Weise ist es bei geeigneter Modellierung des Ausscheidungsverhaltens und/oder des Kornwachstums und/oder der dynamischen Entstehung unterschiedlicher Phasenanteile möglich, den variierenden Temperaturverlauf derart zu regeln, dass das abgekühlte Warmband homogene Materialeigenschaften aufweist .
Besonders bevorzugt kann das Prozessmodell auch die Weiterbehandlung des Warmbandes in einer nachgelagerten Bandbearbeitungsanlage umfassen, sodass die modellprädiktive Regelung des variierenden Temperaturverlaufs dahingehend möglich ist , dass das mit einer Bandbearbeitungsanlage zu einem Band weiterbehandelte Warmband die gewünschten möglichst homogenen Materialei- genschaften nach seiner vollständigen Abkühlung auf die Umgebungstemperatur aufweisen kann .
In diesem Zusammenhang kann das Prozessmodell auch logistische Zusammenhänge zwischen dem Warmband und der Bandbearbeitungsanlage sowie die Prozessplanung der Bandbearbeitungsanlage umfassen .
Besonders vorteilhafte möglichst homogene Materialeigenschaften lassen sich ferner erreichen, wenn das Prozessmodell eine physikalische und/oder chemische Modellbildung aufweist , insbesondere eine metallurgische Modellbildung .
Optional können zur Steuerung oder Reglung des dynamischen Temperaturstellgliedes Daten aus einer Datenbank verwendet werden, insbesondere Daten aufweisend metallurgische Informationen und/ oder Prozessplanungsinformationen .
Hierdurch kann unter anderem ein vergleichbar einfach auf zubauendes und/oder anpassbares empirisches Prozessmodell erreicht werden .
Die Verknüpfung zu einer Datenbank kann auch eine Vereinfachung der Steuerung oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes ermöglichen, so kann unter anderem ein von der Zusammensetzung des Metalls abhängiges Verhalten mittels Daten einer Datenbank berücksichtigt werden und/oder eine Verbesserung der Homogenität der Zielmaterialeigenschaften erreicht werden .
Weiterhin kann an ein semiempirisches Prozessmodell gedacht werden, welches sowohl Daten aus einer Datenbank verwenden kann als auch ein Modell auf physikalischer und/oder chemischer Basis aufweisen kann, insbesondere auf metallurgischer Basis . Bei Daten kann an Daten des aktuellen Prozesses , eines vorhergehenden Prozesses und/oder eines nachgelagerten Bearbeitungsprozesses gedacht sein .
Besonders vorteilhaft können zur Steuerung oder Reglung des dynamischen Temperaturstellgliedes Werte zumindest einer Messgröße verwendet werden, insbesondere einer Temperaturmessgröße , einer metallurgischen Messgröße , einer Mikrostrukturkomponentengröße , einer Materialeigenschaftsgröße , einer Metallgefügegröße , einer Prozessgröße und/oder einer Geometriegröße , insbesondere eine Gießdicke .
Unter einer Prozessgröße kann unter anderem die Gießgeschwindigkeit und/oder eine Betriebsbedingung der Warmbandproduktionsanlage und/oder einer Bandbehandlungsanlage verstanden werden .
Die Verwendung einer Messgröße erlaubt unter anderem eine Anpassung des variierenden Temperaturverlaufs für das nächste herzustellende Warmband in Abhängigkeit von einem I stwert eines zuvor hergestellten Warmbandes .
Weiterhin erlaubt die Verwendung von Messgrößen die Berücksichtigung einer Querkopplung zwischen Messgrößen innerhalb des Prozessmodells .
Eine Berücksichtigung von Messgrößen innerhalb eines Prozessmodells kann auch dazu verwendet werden, die Modellbildung des Prozessmodells zu verbessern, insbesondere bei Verwendung eines selbstlernenden Prozessmodells , insbesondere bei Verwendung eines neuronalen Netzes .
Entsprechend kann ein besonders vorteilhaftes empirisches oder semiempirisches Prozessmodell erreicht werden, wenn das Prozessmodell ein selbstlernend ist , insbesondere unter Verwendung von maschinellem Lernen, wodurch die Abbildungsqualität und die Modelltiefe des Prozessmodells auf vergleichsweise einfache Weise stetig weiterentwickelt werden kann .
Für einige Größen können zur Steuerung oder Reglung des dynamischen Temperaturstellgliedes neben Messwerten dieser Größen auch Sollwerte verwendet werden, insbesondere für eine Dickenabnahme des Warmbandes in einem Wal zgerüst , eine Endwal ztemperatur, eine Haspeltemperatur , eine Kühlstrategie , eine Zwischenbanddicke , einen Kaltumformgrad, eine Glühtemperatur und/oder eine Kühlstopptemperatur nach dem Glühen .
Bei der Messung von Mikrostrukturkomponenten an dem Warmband, insbesondere vor dem Aufwickeln des Warmbandes zu einem Bund, insbesondere unter Verwendung eines Gefügesensors , sei insbesondere an die Messung eines Austenitanteils und/oder eines Ferritanteils gedacht . Hierdurch kann vorteilhaft eine Vorhersage der mechanischen Eigenschaften erreicht werden . Diese Vorhersage kann unter anderem für die Steuerung oder Regelung der Temperierung des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes genutzt werden .
Auch eine Bestimmung von Materialwerten im Labor kann vorliegend als Messwert einer Messgröße betrachtet werden, sofern dieser in die Datenbank eingespeist wird und/oder anderweitig an das Prozessmodell zurückgegeben wird .
Vorzugsweise kann das Warmband in Längserstreckungsrichtung in mindestens drei Segmente , bevorzugt mindestens fünf Segmente und besonders bevorzugt mindestens sieben Segmente aufgeteilt werden, wobei für j edes Segment Zielwerte für die Materialeigenschaften zumindest impli zit angegeben werden können . Jedes Segment kann dabei unterschiedliche Zielwerte aufweisen . Zwischen den Segmenten kann eine stetige oder eine stetige und di f ferenzierbare Modellierung für einen Zielwert erfolgen . Optional kann ein Verlust von Warmband in Form anfallenden Schrotts am Kopfende und/oder am Fußende berücksichtigt werden .
Für die Qualitäts freigabe des Warmbandes wird klassisch verlangt , dass die Materialqualität in Längserstreckungsrichtung des Warmbandes einen definierten Toleranzbereich nicht verlässt , wobei das Warmband nach Untersuchung einer Materialprobe final freigegeben wird . Bei dem hier vorgeschlagenen Herstellungsverfahren würde dieser klassische Prozess zu einer ungewünschten Abwertung des Warmbandes führen . Vorliegend wird daher für die Qualitäts freigabe abweichend vorgeschlagen, für die Freigabe entweder eine Messtechnik ( z . Bsp . : Impulse Magnetic Process Online Controller ( IMPOC ) ) zu verwenden, welche sensitiv auf die gewünschte Materialeigenschaft ist , oder einen modellierten Wert für die gewünschte Materialeigenschaft über der Bandlänge zu betrachten, der innerhalb der vorgegebenen Toleranz sein muss .
Aufgrund eines Materialwechsels in einer mit einer Gießmaschine verknüpften Warmbandproduktionsanlage ( Gießwal zanlage ) kann es vorkommen, dass innerhalb eines Warmbandes die chemische Analyse über der Längserstreckung des Warmbandes variiert . Dies führt bei klassischer homogener Prozessierung zu inhomogenen Materialeigenschaften . Hier wird nun vorgeschlagen, auch eine Stof fgröße des Warmbandes in Sektoren oder kontinuierlich in Längserstreckungsrichtung zu erfassen, sodass mit dem vorgeschlagenen Verfahren und bei Modellierung der Stof fgröße , insbesondere in dem Prozessmodell , homogenere Materialeigenschaften erzielt werden können .
Es versteht sich, dass die vorstehenden Bestandteile eines Prozessmodells auch vorteilhaft miteinander kombiniert werden kön- nen . Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode-Mittel geeignet zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird .
Es versteht sich, dass sich die vorstehend erläuterten Vorteile eines Verfahrens zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes nach dem ersten Aspekt der Erfindung unmittelbar auf ein Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode-Mittel geeignet zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken .
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes , aufweisend : eine Warmwal zvorrichtung zum Warmwal zen des Warmbandes aus einem metallischen Warmwal zgut ; zumindest ein dynamisches Temperaturstellglied; einen Haspel zum Aufwickeln des Warmbandes auf einen Bund; und eine Steuerungseinrichtung, die mit dem dynamischen Temperaturstellglied zur Übermittlung von Steuersignalen datengekoppelt ist ; wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist , ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung aus zuführen .
Es versteht sich, dass sich die vorstehend erläuterten Vorteile eines Verfahrens zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes nach dem ersten Aspekt der Erfin- dung unmittelbar auf eine Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes aufweisend eine Steuerungseinrichtung geeignet zur Durchführung eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken .
Bevorzugt weist die Warmbandproduktionsanlage eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwal zgutes auf .
Optional weist die Warmbandproduktionsanlage ein Messmittel zur Erfassung einer Messgröße auf , wobei das Messmittel mit der Steuerungseinrichtung datengekoppelt ist , insbesondere ein IMPOC ( Impulse Magnetic Process Online Controller ) .
Vorstehend wurde bereits erläutert , dass die Verwendung von Messgrößen zur Steuerung oder Regelung der Temperierung des metallischen Warmwal zgutes und/oder des Warmbandes vorteilhaft sein kann . Es versteht sich daher, dass sich diese Vorteile auch auf eine Warmbandproduktionsanlage erstrecken, welche zumindest ein Messmittel zur Erfassung ebendieser zumindest einen Messgröße aufweist , wobei das zumindest eine Messmittel zur Übertragung der Werte der Messgröße mit der Steuereinrichtung datengekoppelt ist .
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist , und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ .
Begri f flich sei Folgendes erläutert :
Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein" , „zwei" usw . im Regel fall als „mindestens"- Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein..." , „mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...", „genau zwei ..." usw. gemeint sein können.
Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere" immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar" und nicht als „nämlich" zu verstehen .
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1: schematisch Temperaturverläufe (a) , (c) und jeweils eine korrespondierende Materialeigenschaft (b) , (d) für ein Warmband gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2: schematisch Temperaturverläufe (a) , (c) und jeweils eine korrespondierende Materialeigenschaft (b) , (d) für ein Warmband gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 3: schematisch Temperaturverläufe (a) , (c) und jeweils eine korrespondierende Materialeigenschaft (b) , (d) für ein Warmband gemäß einer dritten Ausführungsform.
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Aus führungs form beschrieben wurden, auch separat in anderen Aus führungs formen verwendbar. Ein Warmband 10 (nicht explizit abgebildet) weist eine Längserstreckung 12, eine Längserstreckungsrichtung 14 und jeweils zwei Enden 16 auf.
Die Fig. 1 bis 3 weisen jeweils in schematischer Abbildung zwei Temperaturverläufe 30, 31, 33 in den Figurabschnitten (a) und (c) sowie den Figurabschnitten (b) und (d) in schematischer Darstellung eine zu dem jeweiligen Temperaturverlauf 30, 31, 33 korrespondierende Materialeigenschaft 50, 55 auf, insbesondere eine Zugfestigkeit des Warmbandes 10.
Korrespondierend sind dabei jeweils die Figurabschnitte (a) und
(b) , also die Materialeigenschaft 55 im Figurabschnitt (b) zu dem Temperaturverlauf 30, 31 im Figurabschnitt (a) , sowie die Figurabschnitte (c) und (d) , also die Materialeigenschaft 50 im Figurabschnitt (d) zu dem Temperaturverlauf 33 im Figurabschnitt
(c) .
Die Figurabschnitte (a) und (b) sind jeweils bekannt, während die Figurabschnitte (c) und (d) erfindungsgemäß sind.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen eins bis drei gemäß den Fig. 1 bis 3 auch beliebig kum- mulativ miteinander kombiniert werden können.
Für die erste Aus führungs form in Fig. 1 ist bekannt, dass eine Warmbandproduktionsanlage die Zielsetzung einer möglichst konstanten Temperatur 30 über der Längserstreckung 12 des Warmbandes 10 aufweist.
Nach dem Aufwickeln kühlt das Warmband 10 jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit über dessen Längserstreckung 12 ab. Während die Außenwindung und die Innenwindung vergleichsweise schnell abkühlen, staut sich die Wärme im Inneren des Bundes, sodass das Abkühlen im Inneren des Bundes langsamer voranschreitet .
Im Ergebnis , so wurde hier festgestel lt , kann dies zu einem unterschiedlichen Ausscheidungsverhalten und/oder Kornwachstum und/oder einer Entstehung unterschiedlicher Phasenanteile führen, sodass das Warmband 10 nach dem Auskühlen einen inhomogenen Verlauf einer Materialeigenschaft 55 aufweist .
Hier wird nun vorgeschlagen, die Temperierung des Warmbandes 10 vor dem Aufwickeln so aus zugestalten, dass sich in dem Warmband 10 ein variierender Temperaturverlauf 33 einstellt . Der variierende Temperaturverlauf 33 weist eine Form einer Badewannenfunktion auf , wobei eine Minimaltemperatur 40 in einem mittleren Bereich und eine Maximaltemperatur 42 an den Enden 16 des Warmbandes 10 vorzufinden ist .
Versuche haben gezeigt , dass ein derartiger vertrimmter variierender Temperaturverlauf 33 dazu führen kann, dass das Warmband 10 nach dem Abkühlen oder ein Band 20 (nicht dargestellt ) nach der Weiterbehandlung mittels einer Bandbehandlungsanlage , insbesondere einer Bandbehandlungsanlage aufweisend einen Verfahrensschritt in welchem das Band geglüht wird, einen homogenen Verlauf 50 einer Materialeigenschaft aufweisen kann, wobei der Verlauf 50 der Materialeigenschaft insbesondere im Vergleich zu dem bekannten Verlauf 55 der Materialeigenschaft eine verbesserte Homogenität aufweist .
Die zweite Aus führungs form gemäß Fig . 2 zeigt eine Inhomogenität einer Materialeigenschaft 55 in Folge von einem Temperaturverlauf 31 beim Auslaufen eines im späteren Verfahren zu einem Warmband 10 warmgewal zten metallischen Warmwal zgutes aus der Erwärmungsvorrichtung . Da sich ebendiese Temperaturverteilung 31 beim Warmwal zen lediglich in der Länge streckt , ist vorliegend im Figurabschnitt ( a ) bereits der Temperaturverlauf 31 auf ein Warmband 10 übertragen worden .
Die Temperaturverteilung 31 weist drei Tiefstellen auf , welche mit den Balken einer HubbalkenErwärmungsvorrichtung korrespondieren, durch welche das metallische Warmwal zgut in der Erwärmungsvorrichtung nicht homogen erwärmt worden ist .
Hier wird nun vorgeschlagen, die Temperierung des Warmbandes 10 vor dem Aufwickeln so aus zugestalten, dass sich in dem Warmband 10 ein variierender Temperaturverlauf 33 einstellt . Der variierende Temperaturverlauf 33 weist korrespondierend zu den Tiefstellen des Temperaturverlaufs 31 drei Hochpunkte 44 auf .
Versuche haben gezeigt , dass ein derartiger mit einem dynamischen Temperaturstellglied vertrimmter variierender Temperaturverlauf 33 dazu führen kann, dass das Warmband 10 nach dem Abkühlen einen homogenen Verlauf 50 einer Materialeigenschaft aufweisen kann, wobei der Verlauf 50 der Materialeigenschaft insbesondere im Vergleich zu dem bekannten Verlauf 55 der Materialeigenschaft eine verbesserte Homogenität aufweist .
Die dritte Aus führungs form gemäß Fig . 3 zeigt eine Inhomogenität einer Materialeigenschaft 55 nach dem Auslaufen des Bandes 20 aus einer kontinuierlichen Bandbehandlungsanlage . Bei der Herstellung des Warmbandes 10 wurde dies gemäß dem Temperaturverlauf 30 in der Warmbandproduktionsanlage vor dem Aufwickeln hergestellt .
Die Temperaturführung der Erwärmungsvorrichtung der Bandbehandlungsanlage führt vorliegend j edoch zu dem Verlauf 55 der Materialeigenschaft nach dem Auslaufen des Bandes 20 aus der Bandbehandlungsanlage , da die Erwärmungsvorrichtung der Behandlungsanlage an einem Bandende zur Einstel lung auf ein für eine Güte eines benachbart angeordneten Bandes notwendige abweichende Temperatur umgestellt wurde . Die Dynamik dieser Temperaturumstellung bei der kontinuierlich betriebenen Bandbehandlungsanlage lässt sich in dem Verlauf der Materialeigenschaft 55 erkennen .
Hier wird nun vorgeschlagen, die Temperierung des Warmbandes 10 vor dem Aufwickeln so aus zugestalten, dass sich in dem Warmband 10 ein variierender Temperaturverlauf 33 einstellt . Der variierende Temperaturverlauf 33 weist dabei an einem Ende 16 des Warmbandes 10 eine Minimal temperatur 40 und an dem gegenüberliegenden Ende 16 des Warmbandes 10 eine Maximaltemperatur 42 auf , wobei der Temperaturverlauf im mittleren Bereich des Warmbandes 10 mit der Dynamik der Erwärmungsvorrichtung der nachgeschalteten kontinuierlichen Bandbehandlungsanlage korrespondiert .
Versuche haben gezeigt , dass ein derartiger vertrimmter variierender Temperaturverlauf 33 dazu führen kann, dass Band 20 nach der Weiterbehandlung mittels der Bandbehandlungsanlage einen homogenen Verlauf 50 einer Materialeigenschaft aufweisen kann, wobei der Verlauf 50 der Materialeigenschaft insbesondere im Vergleich zu dem bekannten Verlauf 55 der Materialeigenschaft eine verbesserte Homogenität aufweist .
Bezugszeichenliste
10 Warmband
12 Längserstreckung des Warmbandes 14 Längserstreckungsrichtung des Warmbandes
16 Enden des Warmbandes
20 Band
30 konstanter Temperaturverlauf vor dem Haspel
31 Temperaturverlauf beim Auslaufen aus der Erwärmungsvorrich- tung
33 variierender Temperaturverlauf
40 Minimaltemperatur
42 Maximaltemperatur
44 Hochpunkt 50 Mechanische Eigenschaft des Warmbandes oder Bandes
55 Mechanische Eigenschaft des Warmbandes oder Bandes

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes (10) , wobei die Warmbandproduktionsanlage eine Warmwalzvorrichtung zum Warmwalzen des Warmbandes (10) aus einem metallischen Warmwalzgut; einen Haspel zum Aufwickeln des Warmbandes (10) auf einen Bund; und zumindest ein dynamisches Temperaturstellglied aufweist; wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Warmwalzen des Warmbandes (10) aus dem metallischen Warmwalzgut mit der Warmwalzvorrichtung;
Temperieren des metallischen Warmwalzgutes und/oder des Warmbandes (10) mit dem dynamischen Temperaturstellglied; und Aufwickeln des Warmbandes (10) zu dem Bund; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Temperieren des metallischen Warmwalzgutes und/oder des Warmbandes (10) mittels dem dynamischen Temperaturstellglied derart gesteuert oder geregelt wird, dass das Warmband (10) vor dem Aufwickeln in einer Längserstreckungsrichtung (14) einen variierenden Temperaturverlauf (33) aufweist, wobei der variierende Temperaturverlauf (33) eine Minimaltemperatur (40) und eine Maximaltemperatur (42) aufweist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmbandproduktionsanlage eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwalzgutes aufweist, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt aufweist:
Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwalzgutes mit der Erwärmungsvorrichtung.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaltemperatur (42) größer oder gleich 1 % höher als die Minimaltemperatur (40) vorgesehen ist, bevorzugt größer oder gleich 2 % und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 %.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaltemperatur (42) größer oder gleich 5 °C höher als die Minimaltemperatur (40) vorgesehen ist, bevorzugt größer oder gleich 10 °C und besonders bevorzugt größer oder gleich 25 °C.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der variierende Temperaturverlauf (33) einen stetigen Verlauf aufweist, insbesondere einen stetigen Verlauf über eine Länge von größer oder gleich 50 % des metallischen Warmwalzgutes und/oder des Warmbandes (10) , bevorzugt über eine Länge von größer oder gleich 95 % oder über eine Länge von größer oder gleich 98 % und besonders bevorzugt über die gesamte Länge.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren des metallischen Warmwalzgutes und/oder des Warmbandes (10) über eine Länge von größer oder gleich 95 % des metallischen Warmwalzgutes und/oder des Warmbandes (10) erfolgt, bevorzugt über eine Länge von größer oder gleich 97,5 % oder über eine Länge von größer oder gleich 99 % und besonders bevorzugt über die gesamte Länge.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der variierende Temperaturverlauf (33) zumindest bereichsweise einen Temperaturunterschied pro 1 m Länge des Warmbandes (10) und pro 1 mm Dicke des Warmbandes (10) von größer oder gleich 0,1 K/ (m * mm) aufweist, bevorzugt von größer oder gleich 0,2 K/ (m * mm) oder von größer oder gleich 0,4 K/ (m * mm) und besonders bevorzugt von größer oder gleich 0,8 K/ (m * mm) .
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaltemperatur (42) an einem Ende des Warmbandes (10) und die Minimaltemperatur (40) in einem mittleren Bereich des Warmbandes (10) vorgesehen ist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Minimaltemperatur (40) an einem Ende des Warmbandes (10) und die Maximaltemperatur (42) in einem mittleren Bereich des Warmbandes (10) vorgesehen ist.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturverlauf (33) zumindest zwei oder zumindest drei Hochpunkte (44) abseits der Enden (16) des Warmbandes (10) aufweist.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximaltemperatur (42) und die Minimaltemperatur (40) an gegenüberliegenden Enden (16) des Warmbandes (10) vorgesehen sind.
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Temperaturstellglied eine Kühlvorrichtung aufweist, insbesondere eine Laminarkühlvorrichtung und/oder eine Transferbarkühlung und/oder eine Kompaktkühlung aufweisend Kühlmitteldüsen zum Austretenlassen eines Kühlmittels und/oder eine Zwischengerüstkühlung.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Temperaturstellglied eine Heizvorrichtung aufweist, insbesondere eine induktive Heizvorrichtung .
14. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Temperaturstellglied eine Nennleistungsdichte in Wirkverbindung zu dem Warmband (10) von größer oder gleich 2 -105 W/m2 aufweist, bevorzugt von größer oder gleich 5-105 W/m2 und besonders von größer oder gleich 1-106 W/m2.
15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamisches Temperaturstellglied zwischen der Warmwalzvorrichtung und dem Haspel angeordnet ist.
16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamisches Temperaturstellglied zwischen der Erwärmungsvorrichtung und einem Auslaufende der Warmwalzvorrichtung angeordnet ist.
17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:
Erfassen einer mechanischen Eigenschaft des hergestellten Warmbandes (10) , insbesondere mit einem IMPOC (Impulse Magnetic Process Online Controller) ; und
Ableiten einer notwendigen Steuer- oder Regelvorgabe für das dynamische Temperaturstellglied für ein nachfolgendes metallisches Warmwalzgut und/oder für ein nachfolgendes Warmband (10) .
18. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes unter Verwendung eines Prozessmodells erfolgt, insbesondere unter Verwendung eines nichtlinearen Prozessmodells .
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell eine physikalische und/oder chemische Modellbildung aufweist, insbesondere eine metallurgische Modellbildung .
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell ein selbstlernendes Prozessmodell aufweist.
21. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes Daten aus einer Datenbank verwenden werden können, insbesondere Daten aufweisend metallurgische Informationen und/oder Prozessplanungsinformationen, insbesondere Daten eines vorhergehenden Prozesses, des aktuellen Prozesses und/oder eines nachgelagerten Bearbeitungsprozesses.
22. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung des dynamischen Temperaturstellgliedes Werte einer Messgröße verwendet werden können, insbesondere einer Temperaturmessgröße, einer metallurgischen Messgröße, einer Mikrostrukturkomponentengröße, einer Materialeigenschaftsgröße, einer Metallgefügegröße, einer Prozessgröße und/oder einer Geometriegröße.
23. Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode-Mittel geeignet zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
24. Warmbandproduktionsanlage zur Herstellung eines Warmbandes (10) , aufweisend: eine Warmwalzvorrichtung zum Warmwalzen des Warmbandes (10) aus einem metallischen Warmwalzgut; zumindest ein dynamisches Temperaturstellglied; einen Haspel zum Aufwickeln des Warmbandes (10) auf einen Bund; und eine Steuerungseinrichtung, die mit dem dynamischen Temperaturstellglied zur Übermittlung von Steuersignalen datengekoppelt ist ; dadurch gekennzeichnet , dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist , ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 aus zuführen .
25 . Warmbandproduktionsanlage gemäß Anspruch 24 , dadurch gekennzeichnet , dass die Warmbandproduktionsanlage eine Erwär- mungsvorrichtung zum Erwärmen und/oder Homogenisieren des metallischen Warmwal zgutes aufweist .
26 . Warmbandproduktionsanlage gemäß einem der Ansprüche 24 oder
25 , dadurch gekennzeichnet , dass die Warmbandproduktionsanlage ein Messmittel zur Erfassung einer Messgröße aufweist , wobei das Messmittel mit der Steuerungseinrichtung datengekoppelt ist .
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