EP4594538A1 - Verfahren zum betrieb einer wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen wärmebehandeln von metallischen vorprodukten - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen wärmebehandeln von metallischen vorprodukten

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EP4594538A1
EP4594538A1 EP23776917.9A EP23776917A EP4594538A1 EP 4594538 A1 EP4594538 A1 EP 4594538A1 EP 23776917 A EP23776917 A EP 23776917A EP 4594538 A1 EP4594538 A1 EP 4594538A1
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EP
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metallic
heat treatment
transport
heating device
bed
Prior art date
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Pending
Application number
EP23776917.9A
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French (fr)
Inventor
Waldemar VOGEL
Thomans MASSMANN
Elmar Guenter Krieg
Helmuit KRAMMER
Markus LANGEJÜRGEN
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heat treatment line for the flexible heat treatment of metallic precursors, a heat treatment line, set up and suitable for carrying out the method, and a casting-rolling plant and a method for operating a casting-rolling plant comprising a heat treatment line according to the invention.
  • the input material in rolling mills is conventionally brought to process temperature by gas-operated reheating furnaces.
  • the previously formed feedstock for example coming from continuous casting, is cooled on cooling beds and fed to a cold storage facility.
  • the cold feedstock is then removed from storage and fed to a gas-powered reheating oven. This process route is referred to as cold charging.
  • hot charging An alternative to this is the so-called hot charging.
  • the preformed feedstock, coming from continuous casting, is fed to the reheating furnace with only a slight cooling by roller conveyors, cranes and/or other conveyors and heated to process temperature.
  • roller conveyors, cranes and/or other conveyors are used to increase the temperature to the required rolling temperature.
  • continuous induction furnaces are used to increase the temperature to the required rolling temperature.
  • the gas-powered preheating oven has the disadvantage that it causes undesirable emissions, such as CO, CO2, NO A preheating furnace still cannot be easily switched on and off, but must be slowly ramped up and down, causing additional gas consumption and emissions.
  • the regular startup and shutdown causes a reduction in the life of the lining, which in turn results in unwanted downtime and increases the maintenance costs of the furnace.
  • the heating process is limited to one or a few heating routes and is only partially flexible in order to react to any disruptions.
  • the object of the invention is to further develop a known heat treatment line, a known casting and rolling plant with a heat treatment line and the known methods for operating the two devices in such a way that they can be operated more flexibly and at the same time emissions and production costs are reduced.
  • the object of the invention is achieved with a method for operating a heat treatment section with the features of claim 1, a heat treatment section with the features of claim 8, a casting and rolling plant having a heat treatment section according to the invention with the features of claim 15 and a method for operating a casting and rolling plant with the features of claim 16.
  • a flexible heat treatment section has at least one loading bed for introducing hot or cold metallic precursors into the heat treatment section; an unloading bed for removing hot or cold metallic precursors from the heat treatment section; at least one first heating device for heat treating the metallic precursor; at least one second heating device for heat treating the metallic precursor product, in particular for heating the metallic precursor product to a forming temperature; at least three transport devices for transporting and/or temporarily storing the metallic preliminary product and at least two transfer points for transferring the metallic preliminary product between the transport devices, the first transport device connecting the loading bed at least to the first heating device and the first transfer point; and the second transport device connects the first heating device and the first transfer point to the second heating device and the second transfer point; and the third transport device connects the second heating device and the second transfer point to the unloading bed.
  • Page 3 Intermediate storage and / or transport of the metallic preliminary product by means of the first transport device from the loading bed to the first transfer point or the first heating device;
  • a hot metallic precursor is transported from the loading bed to the unloading bed by means of the at least three transport devices without heat treatment.
  • a hot or cold metallic precursor is transported to the second heating device by means of the first two transport devices and the metallic precursor undergoes a heat treatment in the second heating device.
  • a hot or cold metallic precursor is transported to the first heating device by means of the first transport device and the metallic precursor undergoes a heat treatment in the first heating device.
  • the metallic preliminary product is transported to the second heating device and the metallic preliminary product undergoes a heat treatment in the second heating device.
  • the metallic preliminary product is transported from the second heating device to the unloading bed.
  • a hot or cold metallic precursor is transported to the first heating device by means of the first transport device and the metallic precursor undergoes a heat treatment in the first heating device.
  • the metallic preliminary product is transported from the first heating device to the unloading bed.
  • a hot metallic precursor in the sense of the invention has a temperature above 200°C, preferably above 500°C, even more preferably above the material-specific austenitizing temperature.
  • the temperature is considered to be the average temperature of the metallic precursor. This can differ from the surface temperature of the metallic precursor and can either be derived from the expert's experience based on the surface temperature or can be determined using appropriate process models.
  • a cold metallic precursor has a temperature of less than 200°C.
  • the temperature of a cold metallic precursor usually corresponds to the ambient temperature.
  • Heat treatment in the sense of the invention is all process steps that specifically change, maintain or even out the temperature of the metallic precursor product.
  • this includes process steps that equalize the temperature of the core and surface or process steps in which a structure of the preliminary product is specifically adjusted.
  • a control selects the operating modes depending on process parameters, in particular on the parameters of material, material flow, temperature of the metallic preliminary product on the loading bed, target temperature of the metallic preliminary product on the unloading bed, energy availability and / or energy costs. By selecting an operating mode for each metallic preliminary product, the control optimizes at least the total energy consumption of the heat treatment section.
  • the loading and unloading devices are designed as interfaces in the sense of the invention and are suitable for enabling material exchange with preceding or following systems. These are freely dimensioned as interfaces, provided that the interface function of the device according to the invention is fulfilled.
  • a cold metallic pre-product when fed in or out, it can interact with external transport means, for example a crane or industrial truck.
  • At least one transport device is preferably designed at least partially as a cooling section and/or cooling bed and the metallic precursor is preferably cooled in a targeted manner during transport by the transport device.
  • the second heating device is preferably designed as an induction furnace and preferably heats the metallic precursor inductively.
  • the first heating device is preferably designed as a gas-operated furnace and the metallic precursor is preferably heated by means of an exothermic gas conversion.
  • Gases that can be used include natural gas, hydrogen, biogas, coking gas or mixtures thereof. These can act directly via a burner flame or indirectly via radiant heating pipes.
  • a heating device preferably combines different heating methods, more preferably induction with combustion of gas, when heating a metallic precursor.
  • a separating device is preferably present in the heat treatment section and the metallic precursor is divided into smaller units by the separating device.
  • a connecting device is preferably present in the heat treatment section and the metallic precursor is connected to larger units by the connecting device.
  • the object of the invention is achieved by a heat treatment section for the flexible heat treatment of metallic precursors with the features of claim 8, which is set up and suitable for carrying out the method according to one of claims 1 to 7.
  • At least one transport device preferably has means, preferably driven rollers, conveyor chains and/or sliders, for moving the metallic pre-product in different directions on the transport bed, preferably lengthways and crossways to a main conveyor section.
  • the main conveyor section is the section that has the lowest energy loss in combination with the highest throughput. Energy loss is the energy that is required to heat the pre-product to a process temperature or to maintain it.
  • Page 7 A connecting device preferably a driven roller table, is preferably arranged in the heat treatment section for connecting the various loading and unloading devices, transport devices, heating devices and/or separating devices.
  • the connecting device is preferably designed to be at least partially insulated.
  • At least one transport device is preferably designed to be at least partially isolated.
  • the heat treatment section preferably has a cooling section and/or a cooling bed for the targeted cooling of a metallic precursor product and the cooling section and/or the cooling bed is connected to the transport devices, heating devices and/or the loading or unloading bed.
  • the object of the invention is further achieved by a casting and rolling system with the features of claim 15.
  • the casting-rolling plant has a series of units for casting and rolling a metallic preliminary product into a semi-finished product or finished product and a heat treatment section for the flexible heat treatment of metallic precursors according to one of claims 8 to 14, wherein the heat treatment section is arranged at least between a casting system and a first rolling stand is.
  • the casting rolling system has a higher-level control system for controlling the production process steps taking place on the units and the heat treatment section.
  • the object of the invention is further achieved by a method for operating a casting-rolling plant with the features of claim 16.
  • the higher-level control of the casting-rolling system monitors the material flow through the casting-rolling system and in the event of a planned or unplanned deviation from the mass flow through the
  • the higher-level control uses the heat treatment section as an intermediate storage for metallic preliminary products or transfers metallic preliminary products in or out. Planned or unplanned deviations can result, for example, from a system malfunction or material/dimension-related differences between the casting speed and the rolling speed.
  • the higher-level control system optimizes the material flow through the casting and rolling plant with regard to the availability of cold pre-products, emissions from the furnaces, costs, material yield and/or quality. Furthermore, the higher-level control system optimizes at least the casting speed, the cooling water quantity and the process parameters of the heat treatment section with regard to the total emissions of the casting and rolling plant and the total production costs.
  • Fig. 1 Possible process routes of the operating modes
  • Figure 1 shows the possible process routes within the heat treatment section as a flow chart.
  • a cold or a warm preliminary product can be fed to the heat treatment section.
  • a warm preliminary product comes from a continuous casting system 2.
  • preliminary products can also be supplied warm from the casting process, for example from an insulation hood or other devices for controlled cooling.
  • the preliminary product is fed to the heat treatment section by means of the loading bed 3.
  • the loading bed 3 can be connected to the continuous casting 2 via roller tables, for example.
  • the loading bed 3 is loaded using a crane, for example.
  • the loading bed 3 can also have devices that make it possible to separate or combine preliminary products.
  • the loading bed 3 is connected to a first transport bed 6 so that the preliminary product can be transported from the loading bed 3 to a first transfer point 18 or the first gas furnace 7.
  • the first gas furnace 7 can specifically heat treat the preliminary product, for example heating it up and holding it at a temperature at which the preliminary product has a substantially austenitic structure.
  • the first transfer point 18 connects the first transport bed 6 with the second transport bed 8. This allows the preliminary product to reach the second transport bed 8 without passing through the first gas furnace 7.
  • the second transport bed 8 can also take the preliminary product from the first gas furnace 7.
  • the second transport bed 8 is suitable for transporting the preliminary product to a second transfer point 19 or for transferring it to a second furnace 9, for example an induction furnace. In the second furnace 9, the surface of the preliminary product can be heated to the target temperature in a short time.
  • Both the second transfer point 19 and the second oven 9 can transfer the preliminary product to a third transport bed 10.
  • the third transport bed 10 has an integrated cooling section 11.
  • the preliminary product can be cooled in a targeted manner using the cooling section 11.
  • the cooling section 11 is not necessarily in operation during every transport process through the third transport bed 10.
  • the third transport bed 10 transfers the preliminary product to an unloading bed 12.
  • the unloading bed 12 can also be designed as a direct feed to a first rolling stand 14 or a scale washer 13. Furthermore, by means of the
  • a preliminary product can also be discharged from the unloading bed 12.
  • the unloading bed 12 can also contain means that make it possible to separate or combine preliminary products.
  • Figure 2 shows the schematic structure of a device according to the invention for carrying out the method.
  • a main conveying direction 15 allows the preliminary products to pass through the shortest route from the continuous casting 2 to a scale washer 13 and the first rolling stand 14 and to undergo heat treatment only in the second furnace 9. This enables a continuous casting-rolling process with a minimal use of additional energy through a furnace.
  • a connecting device 4 is arranged between the loading bed 3 and the first transport bed 6.
  • This connecting device 4 can be designed, for example, as an insulated roller table. As a result, the distance between the continuous casting 2 and the separating device 5 can be bridged without any major loss of temperature.
  • the separating device 5 can separate the previously continuous strand from the continuous casting 2 into individual sections.
  • a further conveying direction 16 is arranged parallel to this main conveying direction 15. This connects the cold storage 1 with the scale washer 13 and the first roll stand 14 via the shortest route. In this way, the first furnace 7 will pass through and an integrated cooling section 11 arranged in the third transport bed 10 will be used, if necessary.
  • the transport beds 6, 8, 10 can each carry out a parallel displacement between these two conveying directions 15, 16 or discharge the preliminary product (17).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten, eine Wärmebehandlungsstrecke, eingerichtet und geeignet zum Ausführen des Verfahrens, und eine Gießwalzanlag und ein Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzanlage aufweisend eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungsstrecke. Gegenüber bisherigen Wärmebehandlungsstrecken und deren Verfahren zum Betrieb ermöglicht die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsstrecke einen flexiblen Betrieb. Dadurch werden Emissionen und Produktionskosten im Verfahren gesenkt.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten
Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten, eine Wärmebehandlungsstrecke, eingerichtet und geeignet zum Ausführen des Verfahrens, und eine Gießwalzanlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzanlage aufweisend eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungsstrecke.
Stand der Technik:
Das Einsatzmaterial in Walzwerken wird konventionell von gasbetriebenen Wedererwärmungsöfen auf Prozesstemperatur gebracht. Dabei wird in der Regel das zuvor Urgeformte Einsatzmaterial, beispielsweise kommend vom Strangguss, auf Kühlbetten abgekühlt und einem Kaltlager zugeführt. Anschließend wird das kalte Einsatzmaterial vom Lager entnommen und einem gasbetriebenem Wedererwärmungsöfen zugeführt. Diese Prozessroute wird als Kalteinsatz (Cold Charging) bezeichnet.
Eine Alternative dazu wird der sogenannte Warmeinsatz (Hot Charging) verwendet. Beim Warmeinsatz wird das urgeformte Einsatzmaterial, kommend vom Strangguss, per Rollgängen, Kran und/oder sonstigen Fördereinrichtungen dem Wedererwärmungsöfen mit nur einer geringen Abkühlung zugeführt und auf Prozesstemperatur erwärmt. Für kleinformatiges Vormaterial, sogenannte Knüppel, werden Durchlauf-Induktionsöfen zum Erhöhen der Temperatur auf die erforderliche Walztemperatur eingesetzt.
Seite 1 Dieses Erwärmungsverfahren mittels Induktionsöfen ist allerdings auf kleine quadratische, rechteckige oder runde Einsatzmaterialien beschränkt und wird teilweise in Verbindung mit einem Verbrennungsofen als hybrides Erwärmen (Hybrid Heating) eingesetzt.
Der gasbetriebene Vorwärmofen hat den Nachteil, dass er ungewünschte Emissionen verursacht, wie zum Beispiel CO, CO2, NOX etc. Bei Einsatz von Erdgas kommt noch der Ressourcenverbrauch von fossilen Energieträgern hinzu, sowie die hohen Betriebskosten, die stark vom Gaspreis abhängen. Ein Vorwärmofen kann weiterhin nicht einfach zu- und abgeschaltet werden, sondern muss langsam hoch- und heruntergefahren werden, was zusätzlichen Gasverbrauch und Emissionen verursacht. Das regelmäßige Hoch- und Herunterfahren verursacht eine Verringerung der Lebensdauer der Ausmauerung, was wiederum ungewünschte Stillstandzeiten zur Folge hat und die Wartungskosten des Ofens erhöht.
Der Einsatz von reinen Induktionsöfen zum Aufheizen auf Walztemperatur ist auf die o.g. kleinen Formate beschränkt und ein Aufheizen von Umgebungstemperatur auf Walztemperatur ist nicht oder nur mit zu geringem Durchsatz möglich (z.B. im sogenannten Pendelbetrieb). Bei einer Störung im Walzwerk oder des Induktionsofens könnte das warme Einsatzmaterial dem Walzwerk nicht mehr zugeführt werden, so dass es abgekühlt werden muss, um dann im Stahlwerk als Schrott verarbeitet zu werden.
Der Erwärmungsprozess ist auf eine bis wenige Erwärmungsrouten eingeschränkt und nur bedingt flexibel, um auf etwaige Störungen zu reagieren.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bekannte Wärmebehandlungsstrecke, eine bekannte Gießwalzanlage mit einer Wärmebehandlungsstrecke und die bekannten Verfahren zum Betrieb der beiden Vorrichtungen dahingehend weiterzubilden, dass diese flexibler betrieben werden können und gleichzeitig Emissionen und Produktionskosten gesenkt werden.
Seite 2 Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke mit den Merkmalen des Anspruch 1 , einer Wärmebehandlungsstrecke mit den Merkmalen des Anspruch 8, einer Gießwalzanlage aufweisend eine erfindungsgemäße Wärmeberhandlungsstrecke mit den Merkmalen des Anspruch 15 und einem Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzanlage mit den Merkmalen des Anspruch 16 gelöst.
Eine flexible Wärmebehandlungsstrecke weist zumindest ein Beladebett zum Einschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten in die Wärmebehandlungsstrecke; ein Entladebett zum Ausschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten aus der Wärmebehandlungsstrecke; zumindest eine erste Erwärmungseinrichtung zum Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes; zumindest eine zweite Erwärmungseinrichtung zum Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes, insbesondere zum Erwärmen auf eine Umformtemperatur des metallischen Vorproduktes; zumindest drei Transporteinrichtungen zum Transport und / oder Zwischenspeichern des metallischen Vorproduktes und zumindest zwei Übergabepunkte zum Übergeben des metallischen Vorproduktes zwischen den Transporteinrichtungen auf, wobei die erste Transporteinrichtung das Beladebett zumindest mit der ersten Erwärmungseinrichtung und dem ersten Übergabepunkt verbindet; und die zweite Transporteinrichtung die erste Erwärmungseinrichtung und den ersten Übergabepunkt mit der zweiten Erwärmungseinrichtung und dem zweiten Übergabepunkt verbindet; und die dritte Transporteinrichtung die zweite Erwärmungseinrichtung und den zweiten Übergabepunkt mit dem Entladebett verbindet.
Bei dem Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten können zumindest die Arbeitsschritte ausgeführt werden:
- Einschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten in die Wärmebehandlungsstrecke;
Seite 3 - Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der ersten Transporteinrichtung vom Beladebett zum ersten Übergabepunkt oder der ersten Erwärmungseinrichtung;
- Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes in der ersten Erwärmungseinrichtung, wobei nach der Wärmebehandlung des metallischen Vorproduktes in der ersten Erwärmungseinrichtung das metallische Vorprodukt an die zweite Transporteinrichtung übergeben wird oder Übergeben des metallischen Vorproduktes von der ersten Transporteinrichtung an die zweite Transporteinrichtung;
- Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der zweiten Transporteinrichtung zum zweiten Übergabepunkt oder der zweiten Erwärmungseinrichtung;
- Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes in der zweiten Erwärmungseinrichtung, wobei nach der Wärmebehandlung des metallischen Vorproduktes in der zweiten Erwärmungseinrichtung das metallische Vorprodukt an die dritte Transporteinrichtung übergeben wird oder Übergeben des metallischen Vorproduktes von der zweiten Transporteinrichtung an die dritte Transporteinrichtung;
- Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der dritten Transporteinrichtung zum Entladebett;
- Ausschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten aus der Wärmebehandlungsstrecke.
In einem ersten Betriebsmodus wird ein heißes metallisches Vorprodukt mittels der zumindest drei Transporteinrichtungen vom Beladebett zum Entladebett ohne eine Wärmebehandlung transportiert.
In einem zweiten Betriebsmodus wird ein heißes oder kaltes metallisches Vorprodukt mittels der ersten beiden Transporteinrichtungen zu der zweiten Erwärmungseinrichtung transportiert und in der zweiten Erwärmungseinrichtung erfährt das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung. Mittels der dritten
Seite 4 Transporteinrichtung wird das metallische Vorprodukt von der zweiten Erwärmungseinrichtung transportiert zum Entladebett.
In einem dritten Betriebsmodus wird ein heißes oder kaltes metallisches Vorprodukt mittels der ersten Transporteinrichtung zu der ersten Erwärmungseinrichtung transportiert und in der ersten Erwärmungseinrichtung erfährt das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung. Mittels der zweiten Transporteinrichtung wird das metallische Vorprodukt zu der zweiten Erwärmungseinrichtung transportiert und in der zweiten Erwärmungseinrichtung erfährt das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung. Mittels der dritten Transporteinrichtung wird das metallische Vorprodukt von der zweiten Erwärmungseinrichtung zum Entladebett transportiert.
In einem vierten Betriebsmodus wird ein heißes oder kaltes metallisches Vorprodukt mittels der ersten Transporteinrichtung zu der ersten Erwärmungseinrichtung transportiert wird und in der ersten Erwärmungseinrichtung erfährt das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung. Mittels der zweiten und dritten Transporteinrichtung wird das metallische Vorprodukt von der ersten Erwärmungseinrichtung zum Entladebett transportiert.
Ein heißes metallisches Vorprodukt im erfindungsgemäßen Sinne weist eine Temperatur oberhalb 200°C, vorzugsweise oberhalb 500°C, noch mehr bevorzugt oberhalb der werkstoffspezifischen Austenitisierungstemperatur, auf. Als Temperatur wird die mittlere Temperatur des metallischen Vorproduktes angesehen. Diese kann abweichend von der Oberflächentemperatur des metallischen Vorproduktes sein und ist entweder über Erfahrungswerte des Fachmannes auf Basis der Oberflächentemperatur abzuleiten oder kann durch entsprechende Prozessmodelle ermittelt werden.
Ein kaltes metallisches Vorprodukt weist eine Temperatur kleiner 200°C auf. Üblicherweise entspricht die Temperatur eines kalten metallischen Vorproduktes der Umgebungstemperatur.
Seite 5 Wärmebehandlung im erfindungsgemäßen Sinne sind alle Verfahrensschritte, die die Temperatur des metallischen Vorproduktes gezielt ändern, halten oder vergleichmäßigen. Insbesondere sind Verfahrensschritte davon umfasst die die Temperatur von Kern und Oberfläche ausgleichen oder Verfahrensschritte bei denen ein Gefüge des Vorproduktes gezielt eingestellt wird.
Eine Steuerung wählt die Betriebsmodi in Abhängigkeit von Prozessparametern, insbesondere von den Parametern Werkstoff, Stofffluss, Temperatur des metallischen Vorproduktes auf dem Beladebett, Zieltemperatur des metallischen Vorproduktes auf dem Entladebett, Energieverfügbarkeit und / oder Energiekosten, die Betriebsmodi aus. Die Steuerung optimiert durch die Auswahl eines Betriebsmodus für jedes metallische Vorprodukt zumindest den Gesamtenergieverbrauch der Wärmebehandlungsstrecke.
Die Belade und Entladeeinrichtung sind im erfindungsgemäßen Sinne als Schnittstellen eingerichtet und geeignet, um einen Materialaustausch mit vorhergehenden oder nachfolgenden Anlagen zu ermöglichen. Diese sind als Schnittstellen in der Dimensionierung frei, soweit die erfindungsgemäße Schnittstellenfunktion der Einrichtung erfüllt ist. Insbesondere bei dem Ein- bzw. Ausschleusen von einem kalten metallischen Vorprodukt könne diese mit externen Transportmitteln, beispielsweise einem Kran oder Flurföderfahrzeug Zusammenwirken.
Weitere vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 aufgeführt. Zumindest eine Transporteinrichtung ist bevorzugt zumindest teilweise als Kühlstrecke und / oder Kühlbett ausgebildet und das metallische Vorprodukt wird vorzugsweise bei dem Transport durch die Transporteinrichtung gezielt abgekühlt.
Die zweite Erwärmungseinrichtung ist vorzugsweise als Induktionsofen ausgebildet erwärmt vorzugsweise das metallische Vorprodukt induktiv.
Seite 6 Die erste Erwärmungseinrichtung ist vorzugsweise als gasbetriebener Ofen ausgebildet und das metallische Vorprodukt wird bevorzugt mittels einer exothermen Gasumsetzung erwärmt. Als Gase können beispielsweise Erdgas, Wasserstoff, Biogas, Kokerei-Gas oder Mischungen davon verwendet werden. Diese können direkt über eine Brennerflamme oder auch indirekt mittels Strahlheizrohren wirken.
Eine Erwärmungseinrichtung kombiniert vorzugsweise verschiedene Erwärmungsmethoden, mehr bevorzugt Induktion mit Verbrennung von Gas, bei der Erwärmung eines metallischen Vorproduktes.
Eine Trenneinrichtung ist bevorzugt in der Wärmebehandlungsstrecke vorhanden ist und das metallische Vorprodukt wird durch die Trenneinrichtung in kleinere Einheiten aufgeteilt.
Eine Verbindungseinrichtung ist bevorzugt in der Wärmebehandlungsstrecke vorhanden und das metallische Vorprodukt wird durch die Verbindungseinrichtung zu größeren Einheiten verbunden.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten mit den Merkmalen des Anspruchs 8, die eingerichtet und geeignet ist zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Wärmebehandlungsstrecke sind in den abhängigen Ansprüchen 9 bis 14 aufgeführt. Zumindest eine Transporteinrichtung weist bevorzugt Mittel, vorzugsweise angetriebene Rollen, Förderketten und / oder Schieber, zum Bewegen des metallischen Vorproduktes in unterschiedliche Richtungen auf dem Transportbett, vorzugsweise längs und quer zu einer Hauptförderstrecke, aufweist. Hauptförderstrecke ist im erfindungsgemäßen Sinne die Strecke, die den geringsten Energieverlust in Kombination mit dem höchsten Durchsatz aufweist. Energieverlust ist die Energie, die benötigt wird, das Vorprodukt auf eine Prozesstemperatur aufzuheizen bzw. zu halten.
Seite 7 Eine Verbindungseinrichtung, vorzugsweise ein angetriebener Rollgang, ist vorzugsweise in der Wärmebehandlungsstrecke zum Verbinden von den verschiedenen Be- und Entladeeinrichtung, Transporteinrichtungen, Erwärmungseinrichtung und / oder Trenneinrichtungen angeordnet.
Die Verbindungseinrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise isoliert ausgebildet.
Zumindest eine Transporteinrichtung ist bevorzugt zumindest teilweise isoliert ausgebildet.
Die Wärmebehandlungsstrecke weist bevorzugt eine Kühlstrecke und / oder ein Kühlbett zum gezielten Abkühlen eines metallischen Vorproduktes auf und die Kühlstrecke und / oder das Kühlbett ist mit den Transporteinrichtungen, Erwärmungseinrichtungen und / oder den Be- oder Entladebett verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Gießwalzanlage mit den Merkmalen des Anspruch 15 gelöst. Die Gießwalzanlage weist eine Reihe von Aggregaten zum Gießen und Walzen von einem metallischen Vorprodukt zu einem Halbzeug oder Fertigprodukt und einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 auf, wobei die Wärmebehandlungsstrecke zumindest zwischen einer Gießanlage und einem ersten Walzgerüst angeordnet ist. Weiterhin weist die Gießwalzanlage eine übergeordnete Steuerung zur Steuerung der ablaufenden Produktionsverfahrensschritte auf den Aggregaten und der Wärmebehandlungsstrecke auf.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betrieb Gießwalzanlage mit den Merkmalen des Anspruch 16 gelöst. In dem Verfahren zum Betrieb einer Gießwalzanlage gemäß Anspruch 15 überwacht die übergeordnete Steuerung der Gießwalzanlage den Materialfluss durch die Gießwalzanlage und bei einer geplanten oder ungeplanten Abweichung von dem Massenstrom durch die
Seite 8 Gießanlage zu dem Massenstrom durch die Walzstraße nutzt die übergeordnete Steuerung die Wärmebehandlungsstrecke als Zwischenspeicher für metallische Vorprodukte oder schleust metallische Vorprodukte ein oder aus. Geplante oder ungeplante Abweichungen können beispielsweise resultieren aus einer Anlagenstörung oder Werkstoff- / abmessungsbedingte Differenzen von Gießgeschwindigkeit zu Walzgeschwindigkeit.
Die übergeordnete Steuerung optimiert dabei den Materialfluss durch die Gießwalzanlage hinsichtlich der Verfügbarkeit von kalten Vorprodukten, der Emissionen der Öfen, der Kosten, dem Materialausbringen und / oder Qualität. Weiterhin optimiert die übergeordnete Steuerung zumindest die Gießgeschwindigkeit, die Kühlwassermenge und die Prozessparameter der Wärmebehandlungsstrecke in Bezug auf die Gesamtemissionen der Gießwalzanlage und den Gesamtproduktionskosten.
Der Beschreibung der Erfindung sind die folgenden zwei Figuren beigefügt:
Fig. 1 : Mögliche Verfahrensrouten der Betriebsmodi der
Wärmebehandlungsstrecke
Fig. 2: Materialfluss durch die Wärmebehandlungsstrecke
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt als Flussdiagramm die möglichen Verfahrensrouten innerhalb der Wärmebehandlungsstrecke. Als Einsatz kann ein kaltes oder ein warmes Vorprodukt der Wärmebehandlungsstrecke zugeführt werden. Ein warmes Vorprodukt entstammt in dem hier dargestellten Fall einer Stanggussanlage 2. Alternativ dazu können auch Vorprodukte aus beispielsweise einer Isolationshaube oder anderen Einrichtungen zum geregelten Abkühlen aus dem Gießprozess warm zugeführt werden.
Seite 9 Das Zuführen des Vorproduktes zu der Wärmebehandlungsstrecke erfolgt mittels des Beladebettes 3. Das Beladebett 3 kann dazu beispielsweise über Rollgänge mit dem Strangguss 2 verbunden sein. Für den Kalteinsatz aus einem Kaltlager 1 wird das Beladebett 3 beispielsweise mit einem Kran beladen. Das Beladebett 3 kann zusätzlich dazu Einrichtungen aufweisen, die es ermöglichen, Vorprodukte zu vereinzeln oder zusammenzufassen.
Das Beladebett 3 ist mit einem ersten Transportbett 6 verbunden, so dass das Vorprodukt vom Beladebett 3 zu einem ersten Übergabepunkt 18 oder dem ersten Gasofen 7 transportiert werden kann. Der erste Gasofen 7 kann das Vorprodukt gezielt Wärmebehandeln, beispielsweise das Aufheizen und Halten auf einer Temperatur, bei der das Vorprodukt ein im wesentlichen austenitisches Gefüge aufweist.
Der erste Übergabepunkt 18 verbindet das erste Transportbett 6 mit dem zweiten Transportbett 8. Dadurch kann das Vorprodukt ohne ein Durchlaufen des ersten Gasofens 7 zum zweiten Transportbett 8 gelangen. Das zweite Transportbett 8 kann ebenfalls das Vorprodukt aus dem ersten Gasofen 7 übernehmen. Das zweite Transportbett 8 ist dazu geeignet, das Vorprodukt an einen zweiten Übergabepunkt 19 zu transportieren oder an einen zweiten Ofen 9, beispielsweise einen Induktionsofen, zu übergeben. Im zweiten Ofen 9 kann in kurzer Zeit die Oberfläche des Vorproduktes auf die Zieltemperatur aufgeheizt werden.
Sowohl der zweite Übergabepunkt 19 als auch der zweiten Ofen 9 können das Vorprodukt an ein drittes Transportbett 10 übergeben. Das dritte Transportbett 10 weist eine integrierte Kühlstrecke 11 auf. Mittels der Kühlstrecke 11 kann das Vorprodukt gezielt abgekühlt werden. Die Kühlstrecke 11 ist dabei nicht zwingend bei jedem Transportvorgang durch das dritte Transportbett 10 in Betrieb.
Das dritte Transportbett 10 übergibt das Vorprodukt an ein Entladebett 12. Das Entladebett 12 kann hier auch unmittelbar als Zuführung zu einem ersten Walzgerüst 14 oder einem Zunderwäscher 13 ausgebildet sein. Weiterhin kann mittels des
Seite 10 Entladebettes 12 auch ein Vorprodukt ausgeschleust werden. Das Entladebett 12 kann darüber hinaus Mittel enthalten, die es ermöglichen, Vorprodukte zu vereinzeln oder zusammenzufassen.
Figur 2 stellt den Schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens dar. Eine Hauptförderrichtung 15 erlaubt es, dass die Vorprodukte auf dem kürzesten Weg vom Strangguss 2 zu einem Zunderwäscher 13 und dem ersten Walzgerüst 14 durchlaufen und dabei nur im zweiten Ofen 9 eine Wärmebehandlung erfahren. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Gieß-Walz- Prozess mit einem minimalen Einsatz von zusätzlicher Energie durch einen Ofen.
Zwischen dem Beladebett 3 und dem ersten Transportbett 6 ist eine Verbindungseinrichtung 4 angeordnet. Diese Verbindungseinrichtung 4 kann beispielsweise als ein isolierter Rollgang ausgebildet sein. Dadurch kann ohne größeren Temperaturverlust die Strecke zwischen dem Strangguss 2 und der Trenneinrichtung 5 überbrückt werden. Die Trenneinrichtung 5 kann den bis dahin kontinuierlichen Strang aus dem Strangguss 2 in einzelne Abschnitte auftrennen.
Parallel zu dieser Hauptförderrichtung 15 ist eine weitere Förderrichtung 16 angeordnet. Diese verbindet auf dem kürzesten Weg das Kaltlager 1 mit dem Zunderwäscher 13 und dem ersten Walzgerüst 14. Auf diesem Weg wird der erste Ofen 7 durchlaufen und eine im dritten Transportbett 10 angeordnete integrierte Kühlstrecke 11 , sofern notwendig, verwendet werden. Die Transportbetten 6, 8, 10 können, neben der Transportfunktion, jeweils eine Parallelverschiebung zwischen diesen beiden Förderrichtung 15, 16 vornehmen oder das Vorprodukt ausschleusen (17).
Seite 11 Nummer Beschreibung
1 Kaltlager
2 Strangguss
3 Beladebett
4 Verbindungseinrichtung
5 Trenneinrichtung
6 Erstes T ransportbett
7 Erster Erwärmungseinrichtung / erster Ofen
8 Zweites T ransportbett
9 Zweiter Erwärmungseinrichtung / zweiter Ofen
10 Drittes T ransportbett
11 Kühlstrecke
12 Entladebett
13 Zunderwäscher
14 Erstes Walzgerüst
15 Hauptförderrichtung
16 Parallele Förderrichtung
17 Ausschleusen zum Kaltlager
18 Erster Übergabepunkt
19 Zweiter Übergabepunkt
20 Walzwerk
Seite 12

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten, wobei die Wärmebehandlungsstrecke zumindest
- ein Beladebett (3) zum Einschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten in die Wärmebehandlungsstrecke;
- ein Entladebett (12) zum Ausschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten aus der Wärmebehandlungsstrecke; - zumindest eine erste Erwärmungseinrichtung (7) zum Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes;
- zumindest eine zweite Erwärmungseinrichtung (9) zum Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes, insbesondere zum Erwärmen auf eine Umformtemperatur des metallischen Vorproduktes; - zumindest drei Transporteinrichtungen (6, 8, 10) zum Transport und / oder Zwischenspeichern des metallischen Vorproduktes und zumindest zwei Übergabepunkte (18, 19) zum Übergeben des metallischen Vorproduktes zwischen den Transporteinrichtungen (6, 8, 10) aufweist, wobei i. die erste Transporteinrichtung (6) das Beladebett (3) zumindest mit der ersten Erwärmungseinrichtung (7) und dem ersten Übergabepunkt (18) verbindet; und ii. die zweite Transporteinrichtung (8) die erste Erwärmungseinrichtung (7) und den ersten Übergabepunkt (18) mit der zweiten Erwärmungseinrichtung (9) und dem zweiten Übergabepunkt (19) verbindet; und iii. die dritte Transporteinrichtung (10) die zweite Erwärmungseinrichtung (9) und den zweiten Übergabepunkt (19) mit dem Entladebett (12) verbindet und
Seite 13 zumindest die Arbeitsschritte ausgeführt werden können:
- Einschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten in die Wärmebehandlungsstrecke;
- Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der ersten Transporteinrichtung (6) vom Beladebett (3) zum ersten Übergabepunkt (18) oder der ersten Erwärmungseinrichtung (7);
- Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes in der ersten Erwärmungseinrichtung (7), wobei nach der Wärmebehandlung des metallischen Vorproduktes in der ersten Erwärmungseinrichtung (7) das metallische Vorprodukt an die zweite Transporteinrichtung (8) übergeben wird oder Übergeben des metallischen Vorproduktes von der ersten Transporteinrichtung (6) an die zweite Transporteinrichtung (8);
- Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der zweiten Transporteinrichtung (8) zum zweiten Übergabepunkt (19) oder der zweiten Erwärmungseinrichtung (9);
- Wärmebehandeln des metallischen Vorproduktes in der zweiten Erwärmungseinrichtung (9), wobei nach der Wärmebehandlung des metallischen Vorproduktes in der zweiten Erwärmungseinrichtung (9) das metallische Vorprodukt an die dritte Transporteinrichtung (10) übergeben wird oder Übergeben des metallischen Vorproduktes von der zweiten Transporteinrichtung (8) an die dritte Transporteinrichtung (10);
- Zwischenspeichern und / oder T ransport des metallischen Vorproduktes mittels der dritten Transporteinrichtung (10) zum Entladebett (12);
- Ausschleusen von heißen oder kalten metallischen Vorprodukten aus der Wärmebehandlungsstrecke; dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Betriebsmodus ein heißes metallisches Vorprodukt mittels der zumindest drei Transporteinrichtungen (6, 8, 10) vom
Seite 14 Beladebett (3) zum Entladebett (12) ohne eine Wärmebehandlung transportiert wird; oder
- in einem zweiten Betriebsmodus ein heißes oder kaltes metallisches Vorprodukt mittels der ersten beiden Transporteinrichtungen zu der zweiten Erwärmungseinrichtung transportiert wird, in der zweiten Erwärmungseinrichtung das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung erfährt und mittels der dritten Transporteinrichtung das metallische Vorprodukt von der zweiten Erwärmungseinrichtung zum Entladebett transportiert wird; oder
- in einem dritten Betriebsmodus ein heißes oder kaltes metallisches
Vorprodukt mittels der ersten Transporteinrichtung (6) zu der ersten Erwärmungseinrichtung (7) transportiert wird, in der ersten
Erwärmungseinrichtung (7) das metallische Vorprodukt eine
Wärmebehandlung erfährt; mittels der zweiten Transporteinrichtung (8) das metallische Vorprodukt zu der zweiten Erwärmungseinrichtung (9) transportiert wird, in der zweiten Erwärmungseinrichtung (9) das metallische Vorprodukt eine Wärmebehandlung erfährt und mittels der dritten Transporteinrichtung (10) das metallische Vorprodukt von der zweiten Erwärmungseinrichtung (9) zum Entladebett (12) transportiert wird; oder
- in einem vierten Betriebsmodus ein heißes oder kaltes metallisches
Vorprodukt mittels der ersten Transporteinrichtung (6) zu der ersten Erwärmungseinrichtung (7) transportiert wird, in der ersten
Erwärmungseinrichtung (7) das metallische Vorprodukt eine
Wärmebehandlung erfährt und mittels der zweiten und dritten Transporteinrichtung (8, 10) das metallische Vorprodukt von der ersten Erwärmungseinrichtung (7) zum Entladebett (12) transportiert wird; und
Seite 15 - eine Steuerung die Betriebsmodi in Abhängigkeit von Prozessparametern, insbesondere Werkstoff, Stofffluss, Temperatur des metallischen Vorproduktes auf dem Beladebett (3), Zieltemperatur des metallischen Vorproduktes auf dem Entladebett (12), Energieverfügbarkeit, Energiekosten, die Betriebsmodi auswählt; und
- die Steuerung durch die Auswahl eines Betriebsmodus für jedes metallische Vorprodukt die zumindest den Gesamtenergieverbrauch des Verfahrens optimiert. fahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest eine Transporteinrichtung (6, 8, 10) zumindest teilweise als Kühlstrecke (11) und / oder Kühlbett ausgebildet ist; und
- das metallische Vorprodukt bei dem Transport durch die Transporteinrichtung (6, 8, 10) gezielt abgekühlt wird. fahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Erwärmungseinrichtung (9) als Induktionsofen ausgebildet ist; und
- das metallische Vorprodukt induktiv erwärmt wird. fahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Erwärmungseinrichtung (7) als gasbetriebener Ofen ausgebildet ist; und
- das metallische Vorprodukt mittels einer exothermen Gasumsetzung erwärmt wird. fahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Seite 16 eine Erwärmungseinrichtung (6, 7) verschiedene
Erwärmungsmethoden, vorzugsweise Induktion mit Verbrennung von Gas, kombiniert zur Erwärmung eines metallischen Vorproduktes benutzt.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Trenneinrichtung (5) in der Wärmebehandlungsstrecke vorhanden ist; und - das metallische Vorprodukt durch die Trenneinrichtung in kleinere
Einheiten aufgeteilt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Verbindungseinrichtung (6) in der Wärmebehandlungsstrecke vorhanden ist; und
- das metallische Vorprodukt durch die Verbindungseinrichtung zu größeren Einheiten verbunden wird. 8. Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen
Vorprodukten, eingerichtet und geeignet zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Wärmebehandlungsstrecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Transporteinrichtung (6, 8, 10) Mittel, vorzugsweise angetriebene Rollen, Förderketten und / oder Schieber, zum Bewegen des metallischen Vorproduktes in unterschiedliche Richtungen auf dem Transportbett, vorzugsweise längs und quer zu einer Hauptförderstrecke (15), aufweist.
10. Wärmebehandlungsstrecke nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
Seite 17 dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungseinrichtung (4), vorzugsweise ein angetriebener Rollgang in der Wärmebehandlungsstrecke zum Verbinden von den verschiedenen Be- und Entladebetten, Transporteinrichtungen, Erwärmungseinrichtung und / oder Trenneinrichtungen angeordnet ist. rmebehandlungsstrecke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (4) zumindest teilweise isoliert ausgebildet ist. rmebehandlungsstrecke nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Transporteinrichtung (6, 8, 10) zumindest teilweise isoliert ausgebildet ist rmebehandlungsstrecke nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wärmebehandlungsstrecke eine, bevorzugt integrierte, Kühlstrecke (11) und / oder ein. Bevorzugt integriertes, Kühlbett zum gezielten Abkühlen eines metallischen Vorproduktes aufweist; und
- die Kühlstrecke (11) und / oder das Kühlbett mit den Transporteinrichtungen (6, 8, 10), Erwärmungseinrichtungen (7, 9,) und / oder den Be- oder Entladebett (3, 12) verbunden ist. rmebehandlungsstrecke nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (6, 8, 10) eine Belade und / oder eine Entladeeinrichtung aufweist ßwalzanlage, aufweisend
Seite 18 - eine Reihe von Aggregaten zum Gießen und Walzen von einem metallischen Vorprodukt zu einem Halbzeug oder Fertigprodukt und einer Wärmebehandlungsstrecke zum flexiblen Wärmebehandeln von metallischen Vorprodukten gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei
- die Wärmebehandlungsstrecke zumindest zwischen einer Gießanlage (2) und einem ersten Walzgerüst (14) angeordnet ist; und
- eine übergeordnete Steuerung zur Steuerung der ablaufenden Produktionsverfahrensschritte auf den Aggregaten und der Wärmebehandlungsstrecke aufweist. fahren zum Betrieb einer Gießwalzanlage gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
- die übergeordnete Steuerung der Gießwalzanlage (2) den Materialfluss durch die Gießwalzanlage überwacht; und
- bei einer geplanten oder ungeplanten Abweichung von dem Massenstrom durch die Gießanlage (2) zu dem Massenstrom durch die Walzstraße die übergeordnete Steuerung die Wärmebehandlungsstrecke als Zwischenspeicher für metallische Vorprodukte nutzt oder metallische Vorprodukte ein oder ausschleust, wobei die übergeordnete Steuerung den Materialfluss durch die Gießwalzanlage hinsichtlich der Verfügbarkeit von kalten Vorprodukten, der Emissionen der Öfen, der Kosten, dem Materialausbringen und / oder Qualität optimiert; und
- die übergeordnete Steuerung zumindest die Gießgeschwindigkeit, die Kühlwassermenge und die Prozessparameter der Wärmebehandlungsstrecke in Bezug auf die Gesamtemissionen der Gießwalzanlage und den Gesamtproduktionskosten optimiert.
Seite 19
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