WO2025185877A1 - Giesswalzverbundanlage mit verbesserter produktivität - Google Patents

Giesswalzverbundanlage mit verbesserter produktivität

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WO2025185877A1
WO2025185877A1 PCT/EP2025/051641 EP2025051641W WO2025185877A1 WO 2025185877 A1 WO2025185877 A1 WO 2025185877A1 EP 2025051641 W EP2025051641 W EP 2025051641W WO 2025185877 A1 WO2025185877 A1 WO 2025185877A1
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WO
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strand
metal strand
cast metal
continuous casting
section
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Simon Grosseiber
Lukas Preuler
Gero Schwarz
Josef Watzinger
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
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    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

Definitions

  • the present invention is based on an operating method for a combined casting and rolling plant, wherein in normal operation of the combined casting and rolling plant
  • the continuous casting mould is cooled by means of a primary cooling system of the continuous casting plant
  • the cast metal strand is withdrawn downwards from the continuous casting mould at a normal withdrawal speed by means of a strand guide of the continuous casting plant arranged downstream of the continuous casting mould and is gradually deflected into the horizontal position by means of the strand guide,
  • the cast metal strand is cooled during passage through the strand guide by means of a secondary cooling system of the continuous casting plant with a normal cooling intensity
  • the cast metal strand after leaving the strand guide of the continuous casting plant, first passes a separating device of the combined casting and rolling plant and is then rolled into a metal strip with a normal strip thickness in a rear section of a rolling mill of the combined casting and rolling plant comprising at least one rolling stand,
  • the normal cooling intensity is determined in such a way that the cast metal strand is completely solidified before reaching the separating device
  • the metal strip is separated from the cast metal strand only after passing through the rear section of the rolling mill, whereby the pouring of the liquid metal into the continuous casting mould is terminated at a final point in time, so that the final point in time represents the transition of the operation of the combined casting and rolling mill from normal operation to special operation.
  • continuous rolling process should not be understood as meaning that a metal strand is cast for an indefinite length of time, which is then immediately rolled out of the casting heat and without prior separation into sections in the rolling mill. Rather, the casting process must be interrupted from time to time.
  • the main reasons for such interruptions are planned interruptions, for example, for maintenance or changing equipment such as the tundish and pouring tube, and unplanned interruptions due to disruptions, for example, in the upstream production of liquid metal.
  • the casting-rolling plant is operated in a special mode.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the productivity of the casting-rolling composite plant can be increased.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that in the special operation of the casting-rolling plant
  • the cast metal strand continues to be drawn downwards from the continuous casting mould by means of the strand guide and is gradually deflected into the horizontal position by means of the strand guide, but the drawing off takes place at a special drawing-off speed which is lower than the normal drawing-off speed, at least during a special period following the completion time,
  • the continuous casting mould is cooled by means of primary cooling at least as long as a part of the cast metal strand is still in the continuous casting mould,
  • the cast metal strand after leaving the strand guide of the continuous casting plant, initially continues to pass the separating device and is rolled by the rear section of the rolling mill into the metal strip with the normal strip thickness as specified at the time of completion, - by means of the separating device, the cast metal strand is separated at a separation point related to the cast metal strand at a separation time after the completion time, and
  • the section of the cast metal strand which lies before the cutting point is rolled into the metal strip with the normal strip thickness as specified at the time of completion.
  • Normal operation is generally known and entirely conventional. Due to the cooling of the liquid metal by primary cooling, the liquid metal solidifies on the walls of the continuous casting mold to form a metal strand with a strand shell and a still-liquid core. Due to the cooling of the metal strand by secondary cooling, the strand shell gradually thickens, so that the liquid core of the metal strand gradually solidifies.
  • the slump tip i.e. the point of the metal strand where the metal strand has just completely solidified, is still within the continuous casting plant and thus always in front of the separating device. If a front section of the rolling mill, which includes at least one rolling stand, is located between the continuous casting plant and the separating device, the slump tip is usually also in front of the front section of the rolling mill.
  • the metal strand Due to the fact that the metal strip is separated from the metal strand only after it has passed through the rolling mill, the metal strand provides a direct connection between the continuous casting plant and the rolling mill, in particular with the rear section of the rolling mill.
  • Strip gauge is the thickness of the metal strip after rolling in the rear rolling stands of the rolling mill. Although it can change from time to time, it remains constant for an extended period of time after a change.
  • the metal that is cast into the metal strand and later rolled into the metal strip is often steel. However, it can also be another metal, such as aluminum, copper, or brass.
  • the speed at which the metal strand can be withdrawn from the continuous casting mold is considerably lower than the speed at which the cast metal strand could be rolled in the rolling mill.
  • the normal withdrawal speed is therefore the limiting factor for the throughput of the combined casting and rolling plant. For this reason, the normal withdrawal speed is generally selected to be as high as possible. A withdrawal speed below the maximum possible speed is also possible, but only within certain limits. If a certain minimum speed is not met, coupled operation of the continuous casting plant and the rolling mill is no longer possible. In this case, the cast metal strand must be divided into individual slabs before rolling the cast metal strand. This division is avoided in combined operation, in which the continuous casting plant and the rolling mill are directly coupled.
  • the cooling of the continuous casting mold is maintained, at least initially, i.e., as long as there is still metal in the mold.
  • the withdrawal of the cast metal strand is also maintained. However, the withdrawal of the cast metal strand takes place at a lower withdrawal speed. Rolling initially continues to the normal strip thickness, i.e., the same strip thickness to which the cast metal strand will be rolled at the final stage.
  • cooling intensity is coordinated with the withdrawal speed. This applies equally to normal cooling intensity, special cooling intensity, and further special cooling intensity. Coordination with the withdrawal speed means that, at the same cooling intensity, the amount of heat removed from a specific section of the cast metal strand in the strand guide by secondary cooling is independent of the withdrawal speed at which the section passes through the strand guide. This is explained below using an example.
  • a metal strand is cast at a specific casting speed of, for example, 5 m/min.
  • a section of the cast metal strand of a predetermined length has a thermal energy content of X.
  • the secondary cooling is operated with a specific coolant quantity per unit of time, which is related only to the time. This coolant quantity defines a specific cooling intensity.
  • the casting speed is increased from 5 m/min to 5.5 m/min.
  • the section of the cast metal strand still has the thermal energy content X. Due to the higher withdrawal speed, the section of the cast metal strand passes through the strand guide in a shorter period of time. At the end of the strand guide, the strand should still have the thermal energy content Z. Consequently, the amount of thermal energy Y must still be extracted from the section of the cast metal strand.
  • the secondary cooling must therefore be operated with a certain larger amount of coolant per unit of time, which is only related to time. The cooling intensity, however, remains unchanged, since the amount of thermal energy Y is still extracted from the section of the cast metal strand in the strand guide.
  • the additional cooling intensity is usually determined to be equal to the normal cooling intensity. It may be slightly reduced because the longer residence time of a cast section of the metal strand in the strand guide may result in greater heat radiation. Due to the cooling of the early section of the cast metal strand with the additional special cooling intensity, the temperature at which the early section is conveyed out of the strand guide remains unchanged, or at least almost unchanged, compared to the temperature at which a comparable section is conveyed out of the strand guide during normal operation. However, due to the more intensive cooling of the late section of the cast metal strand, a type of lid forms relatively quickly at the upper end of the cast metal strand, which encloses the liquid core. The complete solidification of the cast metal strand also occurs somewhat earlier. Thus, the liquid core cannot escape from the cast metal strand even if the cast metal strand is deflected into the horizontal position.
  • the length of the special period can be determined as needed. It will usually be in the range of several minutes.
  • the withdrawal speed can either be maintained at the (smaller) value of the special withdrawal speed or increased again, either to the normal withdrawal speed or to a value between the special and normal withdrawal speed.
  • the procedure according to the invention makes it possible to continue producing the (correct) metal strip in the rolling mill initially – i.e., until the cutting point – by increasing the productivity of the combined casting and rolling mill.
  • the direct coupling between the continuous casting plant and the rear section of the rolling mill is also eliminated.
  • This makes it possible to roll the remaining section of the cast metal strand, which has already passed the cutting device at the time of cutting, to the strip thickness. Any reduction in the temperature of the remaining section can be counteracted by increasing the rolling speed. This increase in rolling speed is possible because, from the cutting point onwards, there is no longer any direct coupling with the continuous casting plant. Downstream of the rear section of the rolling mill, the metal strip (rolled to the normal strip thickness) can continue to be cut as required.
  • the procedure according to the invention thus ensures that only the remaining section of the cast metal strand, which essentially consists of the last section of the cast metal strand and a (short) adjoining section of the cast metal strand, can no longer be rolled to the strip thickness and therefore accrues as scrap.
  • the inventive procedure thus enables a significantly higher material yield. Depending on the specific case, 15 to 80 tons more material can be rolled into the metal strip. Furthermore, correspondingly less scrap is generated, thus reducing the energy required for subsequent remelting.
  • the cutting device itself can be of a conventional nature.
  • the cutting device can be designed as a standard pendulum shear.
  • the separation point is not related to the combined casting and rolling plant and its components, but to the cast metal strand. It therefore moves along with the metal strand as it is conveyed.
  • the cast metal strand it is possible for the cast metal strand to be rolled exclusively after passing the cutting device. In this case, only the rear section of the rolling mill is available. However, it is also possible for the cast metal strand to be rolled into a preliminary strip with a standard intermediate thickness in a front section of the rolling mill comprising at least one roll stand before passing the cutting device. In this case, the front section of the rolling mill generally represents a so-called roughing mill, and the rear section a finishing mill. If the rolling mill is divided into a front section and a rear section, with the cutting device located between these two sections, in special operation, the section of the cast metal strand that lies before the cutting point is preferably rolled into the preliminary strip with the standard intermediate thickness by means of the front section of the rolling mill.
  • the section of the cast metal strand that lies after the cutting point is at least partially rolled to a special intermediate thickness that is greater than the intermediate thickness by means of the front section of the rolling mill. If necessary, the latter section of the cast metal strand can also pass through the front section of the rolling mill without rolling in special operation.
  • the section of the cast metal strand located before the cut is rolled to the normal intermediate thickness.
  • the thickness of the remaining section is greater than the normal intermediate thickness.
  • the section behind the cut continues to be scrap, but no longer.
  • the distance of the separation point from the end of the last section of the metal strand should be kept as short as possible. It is therefore envisaged that the distance of the separation point from the end of the last section of the metal strand is 50% of a metallurgical length or less, preferably 40% of the metallurgical length or less, and in particular 30% of the metallurgical length or less. On the other hand, the distance of the separation point from the end of the last section of the metal strand cannot be arbitrarily reduced. It is therefore envisaged that the distance of the separation point from the end of the last section of the metal strand is 10% of the metallurgical length or more, preferably 15% of the metallurgical length or more, and in particular 20% of the metallurgical length or more.
  • the metallurgical length refers to normal operation. The term is well known and familiar to experts. It is the length of the liquid core of the cast metal strand, viewed in the strand direction, i.e., the distance between the melt tip and the casting level.
  • the strand guide has several segments.
  • the segments are preferably advanced in special operation while the last section of the cast metal strand passes through the respective segment. This increases the thickness of the cast metal strand for the last section of the cast metal strand.
  • the casting level drops slightly compared to the upper end of the already solidified strand shell. This reliably prevents any sloshing out of still-molten metal.
  • the time at which the separation point is within the effective range of the separation device is determined by means of path tracking, and this time is defined as the separation time.
  • the separation point is determined in advance, and then, by means of path tracking, it is determined when the separation point reaches the separation device. This time is the separation time.
  • the last section of the cast metal strand is cooled on its top side in addition to its side surfaces, at least after it emerges from the continuous casting mold.
  • This procedure can improve and accelerate the formation of the "lid.” This makes the deflection of the last section of the cast metal strand to the horizontal less critical.
  • FIG 1 a casting-rolling compound plant
  • FIG 3 a timing diagram
  • FIG 4 a timing diagram
  • FIG 5 a timing diagram
  • FIG 6 Cooling intensities
  • FIG 7 a timing diagram
  • FIG 8 a timeline
  • FIG 9 a section of a strand guide and a metal strand
  • FIG 10 shows a strip thickness as a function of the location on the metal strand
  • FIG 11 an intermediate thickness as a function of location on the metal strand.
  • FIG. 1 shows a combined casting and rolling plant in normal operation.
  • liquid metal 1 is poured into a continuous casting mold 2, usually from a tundish (not shown). This creates a liquid level 3 in the continuous casting mold 2.
  • the continuous casting mold 2 is cooled by a primary cooling system of the continuous casting plant, as indicated by the symbol "H2O.”
  • the cast metal strand 4 is withdrawn downwards from the continuous casting mold 2 by means of a strand guide 5 at a withdrawal speed v.
  • the strand guide 5 has a plurality of rollers by means of which the cast metal strand 4 is supported on both sides. Only a few of the rollers are shown in FIG. 1 at the beginning and end of the strand guide 5. At least some of the rollers are driven. Due to the structural design of the strand guide 5, the strand guide 5 gradually deflects the metal strand 4 into the horizontal position. While passing through the strand guide 5, the metal strand 4 is cooled by means of a secondary cooling system 6 with a cooling intensity K (see later FIGS. 6 and 7). The cooling- The casting is often carried out using an atomized water-air mixture. Upon exiting the strand guide 5, the metal strand 4 has a casting thickness d1.
  • the metal strand 4 After emerging from the strand guide 5, the metal strand 4 passes a cutting device 7.
  • the cutting device 7 - for example a conventional pendulum shear - is not active during normal operation.
  • the metal strand 4 therefore passes the cutting device 7 without being cut by the cutting device 7.
  • the metal strand 4 can be rolled into a preliminary strip with an intermediate thickness d2 in a front section 8 of a rolling mill before passing the cutting device 7.
  • the front section 8 does not have to be present. If it is present, it comprises at least one rolling stand 9. Of the rolling stands 9, only the work rolls are shown in FIG. 1.
  • the number of two rolling stands 9 shown in FIG. 1 is purely exemplary.
  • the metal strand 4 After passing through the separating device 7, the metal strand 4 is rolled into a metal strip with a strip thickness d3 in a rear section 10 of the rolling mill.
  • the rear section 10 is always present. It also comprises at least one rolling stand 11. Of the rolling stands 11, only the work rolls are shown in FIG. 1. The number of three rolling stands 11 shown in FIG. 1 is purely exemplary.
  • the metal strand 4 extends continuously from the continuous casting mold 2 to behind the rear section 10 of the rolling mill.
  • Additional devices such as a cooling section (not shown), can be arranged between the rear section 10 of the rolling mill and the rear separating device 12 as required.
  • Other units can also be present.
  • a cooling device, a descaling device, and/or a continuous furnace can be arranged upstream of the front section 8 of the rolling mill and/or between the front and rear sections 8, 10 of the rolling mill.
  • These devices can optionally be arranged upstream or downstream of the separating device 7.
  • a coiling device is also typically arranged downstream of the rear separating device 12.
  • FIG. 2 shows - very schematically - the continuous casting mold 2 and the cast metal strand 4.
  • the strand guide 5 is not shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the metal strand 4 initially has only a strand shell 13. Inside, i.e. within the strand shell 13, a core 14 of the metal strand 4 is still liquid. The thickness of the strand shell 13 increases with increasing distance from the continuous casting mold 2 until the metal strand 4 is completely solidified.
  • the point 15 immediately before the point at which the metal- The point at which the metal strand 4 has completely solidified for the first time is usually referred to as the melt tip 15.
  • the distance L of the melt tip 15 from the casting level 3 is usually referred to as the metallurgical length L of the cast metal strand 4.
  • the metallurgical length L is often in the range between 12 m and 25 m.
  • the sump tip 15 is located in a region of the cast metal strand 4 that has only slightly deflected from the vertical to the horizontal. In practice, however, the sump tip 15 is located in a region where the deflection to the horizontal is already complete or at least essentially complete.
  • the sump tip 15 is located within the strand guide 5 and thus in particular (significantly) in front of the separating device 7.
  • the cooling intensity K is thus determined such that the metal strand 4 is completely solidified before reaching the separating device 7. If the front section 8 of the rolling mill is present, the metal strand 4 is generally also completely solidified before reaching the front section 8. Furthermore, the exact position of the sump tip 15 is of secondary importance within the scope of the present invention.
  • Normal operation is carried out according to FIG 3 until a termination time t1.
  • the pouring of the liquid metal 1 into the continuous casting mold 2 is terminated.
  • the termination time t1 represents the transition of the operation of the combined casting and rolling plant from normal operation to special operation. During times after the termination time t1, the combined casting and rolling plant is therefore operated in special operation.
  • the cast metal strand 4 continues to be drawn downwards out of the continuous casting mold 2 by means of the strand guide 5.
  • the metal strand 4 is also gradually deflected horizontally by means of the strand guide 5.
  • the withdrawal speed v is reduced from the normal value v1 to a lower value v2, hereinafter also referred to as the special withdrawal speed v2, at least during a special period 16 following the final time t1.
  • the withdrawal speed v can be increased again. The increase can be continued as needed up to the normal withdrawal speed v1, to a value, which is still below the normal trigger speed v1, or to a value above the normal trigger speed v1.
  • the primary cooling of the continuous casting mold 2 is therefore initially maintained as shown in FIG 5. However, since no more liquid metal 1 is poured into the continuous casting mold 2, the meniscus 3 sinks as the metal strand 4 is withdrawn.
  • the primary cooling can be switched off. However, it can also be maintained for a while, for example, to cool the continuous casting mold 2. The primary cooling is switched off at a end time t2 as shown in FIG 5.
  • the cooling intensity K As the individual sections of the cast metal strand 4 pass through the strand guide 5, they are cooled with the cooling intensity K.
  • the sections of the metal strand are cooled with a cooling intensity K1, hereinafter referred to as normal cooling intensity K1.
  • a section 17 of the cast metal strand 4 passes through the strand guide 5, the section 17 is also cooled by means of the secondary cooling 6.
  • the corresponding cooling intensity K2 is hereinafter referred to as special cooling intensity K2.
  • the special cooling intensity K2 is thus greater than the normal cooling intensity K1.
  • the section 17 in question is, as shown in FIG 2, the section of the metal strand 4 which, at the completion time t1, is located in the continuous casting mold 2 and an upper region of the strand guide 5 adjoining the continuous casting mold 2.
  • This section 17 is hereinafter referred to as the last section 17 of the cast metal strand 4. If, however, a section 18 of the cast metal strand 4, which is also in the strand guide 5 at the completion time t1, but adjoins the last section 17 as shown in FIG 2, passes through the strand guide 5 (more precisely: the remaining part of the strand guide 5), the section 18 is also cooled by means of the secondary cooling 6.
  • the associated cooling intensity K3 can - see FIG 6 on the right - be as great as the normal cooling intensity K1.
  • the further special cooling intensity K3 can be smaller than the normal cooling intensity K1. This is indicated by the lower dashed line on the right in FIG 6.
  • the corresponding section 18 is hereinafter referred to as the early section 18 of the cast metal strand 4.
  • the separating device 7 is only activated at a separating time t5 (see FIG. 8).
  • the separating time t5 occurs after the completion time t1.
  • the cast metal strand 4 is only separated by the separating device 7 at the separating time t5.
  • the cast metal strand 4 continues to pass through the separating device 7 without being separated. If present, the cast metal strand 4 also passes through the front section 8 of the rolling mill beforehand.
  • the metal strand 4 extends continuously from the end 19 of the cast metal strand 4 (see FIG. 9) to at least the rear separating device 12.
  • the point 20 at which the metal strand 4 is separated by the separating device 7 is referred to below as the separating point 20.
  • the separating point 20 relates to the cast metal strand 4.
  • FIG. 10 shows the strip thickness d3 as a function of the location x on the cast metal strand 4.
  • the location x refers to the still unrolled metal strand 4.
  • FIG. 10 therefore shows the strip thickness d3 to which a respective location x of the cast, still unrolled metal strand 4 is rolled.
  • the metal strand 4 is first rolled in a section 21 to a value d3N, hereinafter referred to as the normal strip thickness d3N. Section 21 is rolled while the casting-rolling mill is in normal operation.
  • the rolling of the metal strand 4 to the normal strip thickness d3N is also maintained for a section 22, which is rolled in the rear section 10 of the rolling mill after the metal strand 4 has been separated by the separating device 7.
  • Section 22 is therefore located, relative to the metal strand 4, in front of the separating device 20.
  • Section 22 is also rolled to the normal strip thickness d3N by means of the rear section 10 of the rolling mill.
  • the rolling to the normal strip thickness d3N applies to the entire section 22, i.e. both to the area of the metal strand 4 that is rolled in the rear section 10 of the rolling mill before the metal strand 4 is cut by means of the cutting device 7, and to the area of the metal strand 4 that is rolled in the rear section 10 of the rolling mill after the metal strand 4 has been cut by means of the cutting device 7.
  • the entire section 22 of the metal strand 4 which lies in front of the separation point 20, is rolled into the metal strip with the normal strip thickness d3N.
  • FIG. 11 shows the intermediate thickness d2 as a function of the location x on the cast metal strand 4.
  • the location x relates to the cast, still unrolled metal strand 4.
  • FIG. 11 therefore shows the intermediate thickness d2 to which a respective location x of the unrolled metal strand 4 is rolled.
  • the metal strand 4 is rolled in section 21 to a value d2N, hereinafter referred to as the normal intermediate thickness d2N.
  • Section 21 is the same section 21 as explained above in connection with FIG. 10.
  • Section 22 is the same section 22 as explained above in connection with FIG. 10.
  • the rolling to the normal intermediate thickness d2N applies to the entire section 22, i.e., the entire area of the metal strand 4 that lies before the cutting point 20.
  • the rolling of the last part of section 22 takes place—as does the rolling of the metal strand 4 in general—before the metal strand 4 is cut by means of the cutting device 7.
  • the remainder of the cast metal strand i.e. the area between the separation point 20 and the end 19 of the metal strand 4, also passes through the front section 8 of the rolling mill.
  • This section - hereinafter referred to as the remaining section 23 - is therefore located after the separation point 20.
  • the remaining section 23 can, as shown in FIG. 11, be rolled by the front section 8 of the rolling mill to an intermediate thickness d2 that is (at least partially) greater than the normal intermediate thickness d2N.
  • the increase to the larger intermediate thickness d2 - hereinafter referred to as the special intermediate thickness - can alternatively occur abruptly or in a ramp-like manner. It is even possible for the remaining section 23 to pass through the front section 8 of the rolling mill without rolling, i.e. continue to have the casting thickness d1.
  • the remaining section 23 comprises the last section 17 of the cast metal strand 4 explained above in connection with FIG. 2. It may also comprise a small section of the early section 18 of the cast metal strand 4. In any case, however, the distance a of the separation point 20 from the end 19 of the metal strand 4 (which is identical to the end of the last section 17 of the metal strand 4) is significantly smaller than the metallurgical length L, which is shown in FIG. 11 for comparison purposes.
  • the distance a is generally 50% of the metallurgical length L or less. For example, it may be 40% of the metallurgical length L or less. It is particularly preferred if the distance a is 30% of the metallurgical length L or less. The distance a may but not too small.
  • the distance a is 10% of the metallurgical length L or more.
  • it can be 15% of the metallurgical length L or more.
  • the distance a is 20% of the metallurgical length L or more.
  • a range between 20% and 30% of the metallurgical length L is therefore particularly preferred.
  • the strand guide 5 has a plurality of segments 24.
  • the segments 24 each have a plurality of rollers with which the segments 24 are positioned against the metal strand 4.
  • the number of roller pairs is usually in the upper single-digit or low double-digit range.
  • the clear width of the segments 24 can be adjusted using appropriate adjustment devices (usually hydraulic cylinder units, not shown).
  • the segments 24 are moved up a little while while the last section 17 of the metal strand 4 passes through the respective segment 24. Since the metal strand 4 is still quite soft, at least initially, the casting thickness d1 increases slightly. This causes the casting level 3 to sink slightly below the end 19 of the metal strand 4. This reliably prevents any still-molten metal from spilling out of the end 19 of the metal strand 4.
  • the last section 17 of the metal strand 4, at least after it has exited the continuous casting mold 2, can be cooled not only on its sides but also on its top side. This is indicated in FIG. 9 by the arrows labeled "H2O.” This allows the thickness of a forming cap 25 to be increased more quickly.
  • the combined casting and rolling mill is controlled by a control device (not shown).
  • the control device preferably comprises various models known to those skilled in the art. Using the models, the control device can initially determine—still during normal operation and possibly even before normal operation—the special withdrawal speed v2, the special cooling intensity K2, the further special cooling intensity K3, and the position of the separation point 20 on the metal strand 4. The position of the separation point 20 is generally determined indirectly by the distance a from the end 19 of the metal strand 4. The control device can make this determination, particularly taking into account the performance limits of the rolling mill and the changes in the metallurgical properties of the metal strip resulting from the reduction of the special withdrawal speed v2 compared to the normal withdrawal speed v1 and the change in the cooling of the cast metal strand 4.
  • the control device usually implements, among other things, a path tracking function. This allows the control device to determine the time at which the separation occurred at a time prior to the separation time using the path tracking function.
  • point 20 is located within the effective range of the isolating device 7.
  • the determination time can be any time between the time at which the control device becomes aware of the termination time t1 and the isolating time t5. From the determination of the isolating time t5, the control device, as far as the isolating device 7 is concerned, only needs to wait for the isolating time t5 and then control the isolating device 7 accordingly.
  • the present invention offers many advantages.
  • a significant reduction in rejects/scrap can be achieved, resulting in a significantly improved metal strip yield.
  • the operating method can easily be retrofitted to existing combined casting and rolling plants by appropriately adapting the control software.

Landscapes

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

Abstract

Eine Gießwalzverbundanlage wird zunächst in bekannter Art und Weise im Endlos-Betrieb betrieben, so dass die Stranggießanlage und die Walzanlage durch den gegossenen Metallstrang (4) miteinander gekoppelt sind. Relevant ist vorliegend ein Sonderbetrieb, der beginnt, wenn das Gießen des flüssigen Metalls (1) in die Stranggießkokille (2) beendet wird. Dann wird zwar weiterhin der Metallstrang (4) aus der Stranggießkokille (2) abgezogen wird, jedoch zumindest zu Beginn des Sonderbetriebs mit einer kleineren Abzugsgeschwindigkeit (v2). Weiterhin wird ein letzter Abschnitt (17) des Metallstrangs (4), der sich beim Übergang in den Sonderbetrieb in der Stranggießkokille (2) und einem sich daran anschließenden oberen Bereich der Strangführung (5) befindet, in der Strangführung (5) stärker gekühlt. Ein sich daran anschließender früher Abschnitt (18) des Metallstrangs (4) wird so wie zuvor oder etwas schwächer gekühlt. Das Trennen des Metallstrangs (4) erfolgt erst nach dem Abschlusszeitpunkt (t1). Der Trennzeitpunkt (t5) ist derart gewählt, dass der verbleibende Restabschnitt (23) den stärker gekühlten letzten Abschnitt (17) und eventuell einen kleinen Teil des unmittelbar vorhergehenden Abschnitts (18) des Metallstrangs 4) umfasst. Der gesamte vor der Trennstelle (20) liegende Teil des Metallstrangs (4) wird zu dem Metallband mit der normalen Banddicke (d3N) gewalzt.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Gießwalzverbundanlage mit verbesserter Produktivität
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Gießwalzverbundanlage, wobei in einem Normalbetrieb der Gießwalzverbundanlage
- flüssiges Metall in eine Stranggießkokille einer Stranggießanlage der Gießwalzverbundanlage gegossen wird,
- die Stranggießkokille mittels einer Primärkühlung der Stranggießanlage gekühlt wird,
- der gegossene Metallstrang mittels einer der Stranggießkokille nachgeordneten Strangführung der Stranggießanlage mit einer normalen Abzugsgeschwindigkeit nach unten aus der Stranggießkokille abgezogen wird und mittels der Strangführung nach und nach in die Horizontale umgelenkt wird,
- der gegossene Metallstrang während des Durchlaufens der Strangführung mittels einer Sekundärkühlung der Stranggießanlage mit einer normalen Kühlintensität gekühlt wird,
- der gegossene Metallstrang nach dem Austreten aus der Strangführung der Stranggießanlage zunächst eine Trenneinrichtung der Gießwalzverbundanlage passiert und sodann in einem mindestens ein Walzgerüst umfassenden hinteren Abschnitt einer Walzanlage der Gießwalzverbundanlage zu einem Metallband mit einer normalen Banddicke gewalzt wird,
- die normale Kühlintensität derart bestimmt ist, dass der gegossene Metallstrang vor dem Erreichen der Trenneinrichtung durcherstarrt ist, und
- das Metallband erst nach dem Durchlaufen des hinteren Abschnitts der Walzanlage von dem gegossenen Metallstrang getrennt wird, wobei zu einem Abschlusszeitpunkt das Gießen des flüssigen Metalls in die Stranggießkokille beendet wird, so dass der Abschlusszeitpunkt den Übergang des Betriebs der Gießwalzverbundanlage vom Normalbetrieb in einen Sonderbetrieb darstellt.
Stand der Technik
Derartige Betriebsverfahren sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft kann diesbezüglich auf die WO 2009/141 207 A1 verwiesen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Historisch gesehen waren das Stranggießen und das Walzen eines gegossenen Metallstrangs voneinander getrennte Prozesse. In der Stranggießanlage wurde kontinuierlich ein Metallstrang gegossen. Am Ende der Stranggießanlage wurden von dem gegossenen Metallstrang Abschnitte (Brammen) abgetrennt und die abgetrennten Abschnitte gewalzt. Das Walzen erfolgte erst nach einem Abkühlen und späteren wieder Aufheizen der jeweiligen Bramme. Dieser Betrieb, bei dem einzelne Brammen gewalzt werden, wird als Batch-Betrieb bezeichnet.
Seit mehreren Jahren wird mehr und mehr zu Gießwalzverbundanlagen übergegangen, in denen die Brammen direkt aus der Gießhitze heraus gewalzt werden. In manchen Fällen erfolgt das Abtrennen des gegossenen Metallstrangs vor dem Walzen. Dieser Betrieb, bei dem einzelne Brammen aus der Gießhitze heraus gewalzt werden, wird bei Gießwalzverbundanlagen als Batch-Betrieb bezeichnet. Es ist jedoch auch ein Verbundbetrieb bekannt, bei dem das Stranggießen und das Walzen erfolgen, während die Stranggießanlage und die Walzanlage durch den (ungeteilten) Metallstrang miteinander verbunden und gekoppelt sind. Jede Änderung der Gießgeschwindigkeit hat daher beim Walzen in den Walzgerüsten der Walzanlage eine korrespondierende Änderung der Walzgeschwindigkeit zur Folge.
Um einen derartigen Endlos-Walzprozess aufrechterhalten zu können, muss ein gewisser Mindestmassenfluss aufrechterhalten werden. Nur dadurch können erforderliche Prozesstemperaturen in der Walzanlage eingehalten werden, so dass die Walzanlage aufgrund ihrer Leistungsgrenzen (begrenzte Walzkraft, begrenztes Walzmoment usw.) mehr in der Lage ist, das gewünschte Endprodukt (Metallband mit der normalen Banddicke) herzustellen. Auch metallurgische Eigenschaften können nicht mehr eingehalten werden, wenn der Massenfluss eine bestimmte Schwelle unterschreitet. Wird der Mindestmassenfluss unterschritten, muss in den Batch-Betrieb übergegangen werden.
Der Begriff „Endlos-Walzprozess“ ist nicht in dem Sinne zu verstehen, dass beliebig lange ein Metallstrang gegossen wird, der dann sofort aus der Gießhitze heraus und ohne vorheriges Trennen in Abschnitte in der Walzanlage gewalzt wird. Von Zeit zu Zeit muss der Gießprozess vielmehr unterbrochen werden. Vorwiegende Gründe für derartige Unterbrechungen sind geplante Unterbrechungen, beispielsweise um Wartungen oder einen Wechsel von Einrichtungen wie beispielsweise Tundish und Gießrohr vornehmen zu können, und ungeplante Unterbrechungen aufgrund von Störungen beispielsweise bei der vorgelagerten Produktion von flüssigem Metall.
Wenn der Gießprozess nicht mehr fortgesetzt wird, wird das Gießen des flüssigen Metalls in die Stranggießkokille beendet. Mit diesem Zeitpunkt - nachfolgend Abschlusszeitpunkt genannt - wird die Gießwalzanlage in einem Sonderbetrieb betrieben.
Im Stand der Technik ist bekannt, mit dem Übergang vom Normalbetrieb in den Sonderbetrieb - also sofort beim Übergang in den Sonderbetrieb - das Abziehen des gegossenen Metallstrangs aus der Stranggießkokille für einige Zeit (meist wenige Minuten) zu unterbrechen, um eine si- chere Durcherstarrung des bereits gegossenen Metallstrangs zu erreichen. Gleichzeitig, d.h. zum Abschlusszeitpunkt, wird mittels der Trenneinrichtung der Metallstrang getrennt. Somit wird zu diesem Zeitpunkt auch der Endlos- Betrieb beendet. Der Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der die Trenneinrichtung bereits passiert hat, wird (mit oder ohne Beschleunigung des hinteren Abschnitts der Walzanlage) auf die normale Banddicke gewalzt. Der Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der die Trenneinrichtung noch nicht passiert hat, stellt Schrott dar, der nicht weiter verwertet werden kann, sondern wieder eingeschmolzen werden muss. Diese Vorgehensweise führt daher zu erheblichen Materialverlusten und somit einer verringerten Produktivität.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Produktivität der Gießwalzverbundanlage vergrößert werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass im Sonderbetrieb der Gießwalzverbundanlage
- der gegossene Metallstrang mittels der Strangführung weiterhin nach unten aus der Stranggießkokille abgezogen wird und mittels der Strangführung nach und nach in die Horizontale umgelenkt wird, das Abziehen jedoch zumindest während eines sich an den Abschlusszeitpunkt anschließenden Sonderzeitraums mit einer besonderen Abzugsgeschwindigkeit erfolgt, die kleiner als die normale Abzugsgeschwindigkeit ist,
- die Stranggießkokille mittels der Primärkühlung zumindest so lange gekühlt wird, wie sich noch ein Teil des gegossenen Metallstrangs in der Stranggießkokille befindet,
- ein letzter Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der sich zum Abschlusszeitpunkt in der Stranggießkokille und einem sich an die Stranggießkokille anschließenden oberen Bereich der Strangführung befindet, während des Durchlaufens der Strangführung mittels der Sekundärkühlung mit einer besonderen Kühlintensität gekühlt wird und ein sich daran anschließender verbleibender früher Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der sich zum Abschlusszeitpunkt in einem verbleibenden unteren Bereich der Strangführung befindet, während des Durchlaufens der Strangführung mit einer weiteren besonderen Kühlintensität gekühlt wird, wobei die besondere Kühlintensität größer als die normale Kühlintensität ist und die weitere besondere Kühlintensität so groß wie oder kleiner als die normale Kühlintensität ist,
- der gegossene Metallstrang nach dem Austreten aus der Strangführung der Stranggießanlage zunächst weiterhin die Trenneinrichtung passiert und mittels des hinteren Abschnitts der Walzanlage zu dem Metallband mit der normalen Banddicke gewalzt wird, wie sie zum Abschlusszeitpunkt vorgegeben ist, - mittels der Trenneinrichtung der gegossene Metallstrang zu einem nach dem Abschlusszeitpunkt liegenden Trennzeitpunkt an einer auf den gegossenen Metallstrang bezogenen Trennstelle getrennt wird und
- mittels des hinteren Abschnitts der Walzanlage derjenige Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der vor der Trennstelle liegt, zu dem Metallband mit der normalen Banddicke gewalzt wird, wie sie zum Abschlusszeitpunkt vorgegeben ist.
Der Normalbetrieb ist, wie bereits erwähnt, allgemein bekannt und völlig konventioneller Natur. Aufgrund des Kühlens des flüssigen Metalls mittels der Primärkühlung erstarrt das flüssige Metall an den Wänden der Stranggießkokille zu einem Metallstrang mit einer Strangschale und einem noch flüssigen Kern. Aufgrund des Kühlens des Metallstrangs mittels der Sekundärkühlung wird die Strangschale allmählich dicker, so dass der flüssige Kern des Metallstrangs nach und nach erstarrt. Die Sumpfspitze, also der Ort des Metallstrangs, an dem der Metallstrang gerade durcherstarrt ist, liegt noch innerhalb der Stranggießanlage und damit in jedem Fall vor der Trenneinrichtung. Falls zwischen der Stranggießanlage und der Trenneinrichtung ein vorderer Abschnitt der Walzanlage angeordnet ist, der mindestens ein Walzgerüst umfasst, liegt die Sumpfspitze meistens auch vor dem vorderen Abschnitt der Walzanlage. Aufgrund des Umstands, dass das Trennen des Metallbandes von dem Metallstrang erst nach dem Durchlaufen der Walzanlage erfolgt, ist durch den Metallstrang eine direkte Kopplung der Stranggießanlage und der Walzanlage gegeben, insbesondere auch mit dem hinteren Abschnitt der Walzanlage. Die Banddicke ist die Dicke des Metallbandes nach dem Walzen in den hinteren Walzgerüsten der Walzanlage. Sie kann sich zwar von Zeit zu Zeit ändern, bleibt nach einer Änderung aber für einen längeren Zeitraum konstant. Das Metall, das zu dem Metallstrang gegossen und später zu dem Metallband gewalzt wird, ist oftmals Stahl. Es kann sich aber auch um ein anderes Metall handeln, beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Messing.
Die Geschwindigkeit, mit welcher der Metallstrang aus der Stranggießkokille abgezogen werden kann, ist erheblich kleiner als die Geschwindigkeit, mit welcher der gegossene Metallstrang in der Walzanlage gewalzt werden könnte. Die normale Abzugsgeschwindigkeit ist daher der limitierende Faktor für den Durchsatz der Gießwalzverbundanlage. Aus diesem Grund wird die normale Abzugsgeschwindigkeit in der Regel so groß wie möglich gewählt. Eine Abzugsgeschwindigkeit unterhalb der maximal möglichen Geschwindigkeit ist zwar ebenfalls möglich, aber nur innerhalb gewisser Grenzen. Wird eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit unterschritten, ist ein gekoppelter Betrieb der Stranggießanlage und der Walzanlage nicht mehr möglich. In diesem Fall muss vor dem Walzen des gegossenen Metallstrangs eine Unterteilung des gegossenen Metallstrangs in einzelne Brammen erfolgen. Diese Unterteilung wird beim Verbundbetrieb, in dem die direkte Kopplung der Stranggießanlage und der Walzanlage gegeben sind, vermieden. Im Sonderbetrieb wird die Kühlung der Stranggießkokille zumindest anfangs, das heißt solange sich noch Metall in der Stranggießkokille befindet, beibehalten. Auch das Abziehen des gegossenen Metallstrangs wird beibehalten. Allerdings erfolgt das Abziehen des gegossenen Metallstrangs mit einer geringeren Abzugsgeschwindigkeit. Das Walzen erfolgt zunächst weiterhin auf die normale Banddicke, also die gleiche Banddicke, auf die der gegossene Metallstrang zum Abschlusszeitpunkt gewalzt wird.
Der Begriff „Kühlintensität“ ist auf die Abzugsgeschwindigkeit abgestimmt. Dies gilt gleichermaßen für die normale Kühlintensität, die besondere Kühlintensität und die weitere besondere Kühlintensität. Mit der Abstimmung auf die Abzugsgeschwindigkeit ist gemeint, dass bei gleicher Kühlintensität die Wärmemenge, die einem bestimmten Abschnitt des gegossenen Metallstrangs in der Strangführung durch die Sekundärkühlung entzogen wird, unabhängig von der Abzugsgeschwindigkeit ist, mit welcher der Abschnitt die Strangführung durchläuft. Dies wird nachstehend anhand eines Beispiels erläutert.
Man nehme an, ein Metallstrang wird mit einer bestimmten Gießgeschwindigkeit von beispielsweise 5 m/min gegossen. Beim Austreten aus der Stranggießkokille weist ein Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der eine vorbestimmte Länge aufweist, den thermischen Energieinhalt X auf. Auf dem Weg durch die Strangführung wird dem Abschnitt durch Kühlen mittels der Sekundärkühlung die thermische Energiemenge Y entzogen, so dass der Metallstrang am Ende der Strangführung noch den thermischen Energieinhalt Z = X - Y aufweist. Zum Kühlen wird die Sekundärkühlung pro Zeiteinheit mit einer bestimmten nur auf die Zeit bezogenen Kühlmittelmenge betrieben. Diese Kühlmittelmenge definiert eine bestimmte Kühlintensität.
Man nehme nun weiterhin an, die Gießgeschwindigkeit werde von 5 m/min auf 5,5 m/min erhöht. Beim Austreten aus der Stranggießkokille weist der Abschnitt des gegossenen Metallstrangs weiterhin den thermischen Energieinhalt X auf. Auf Aufgrund der höheren Abzugsgeschwindigkeit durchläuft der Abschnitt des gegossenen Metallstrangs die Strangführung in einer kürzeren Zeitspanne. Am Ende der Strangführung soll der Strang weiterhin den thermischen Energieinhalt Z aufweisen. Demzufolge muss dem Abschnitt des gegossenen Metallstrangs weiterhin die thermische Energiemenge Y entzogen werden. Zum Kühlen muss demzufolge die Sekundärkühlung pro Zeiteinheit mit einer bestimmten nur auf die Zeit bezogenen größeren Kühlmittelmenge betrieben werden. Die Kühlintensität ist hingegen unverändert geblieben, da dem Abschnitt des gegossenen Metallstrangs in der Strangführung weiterhin die thermische Energiemenge Y entzogen wird.
Die weitere besondere Kühlintensität ist in der Regel derart bestimmt, dass sie so groß wie die normale Kühlintensität ist. Eventuell wird sie geringfügig verringert, da aufgrund der längeren Verweildauer eines gegossenen Abschnitts des Metallstrangs in der Strangführung eine größere Abstrahlung von Wärme auftreten kann. Aufgrund der Kühlung des frühen Abschnitts des gegossenen Metallstrangs mit der weiteren besonderen Kühlintensität bleibt die Temperatur, mit welcher der frühe Abschnitt aus der Strangführung ausgefördert wird, gegenüber der Temperatur, mit der ein vergleichbarer Abschnitt im Normalbetrieb aus der Strangführung ausgefördert wird, unverändert oder zumindest nahezu unverändert. Aufgrund der intensiveren Kühlung des späten Abschnitts des gegossenen Metallstrangs bildet sich am oberen Ende des gegossenen Metallstrangs jedoch vergleichsweise rasch eine Art Deckel aus, welcher den flüssigen Kern umschließt. Auch das vollständige Erstarren des gegossenen Metallstrangs erfolgt etwas früher. Somit kann der flüssige Kern auch dann nicht aus dem gegossenen Metallstrang austreten, wenn der gegossene Metallstrang in die Horizontale umgelenkt wird.
Die Länge des Sonderzeitraums kann nach Bedarf bemessen sein. Meist wird sie im Bereich von mehreren Minuten liegen. Nach dem Ende des Sonderzeitraums kann die Abzugsgeschwindigkeit entweder auf dem (kleineren) Wert der besonderen Abzugsgeschwindigkeit gehalten werden oder wieder vergrößert werden, sei es bis zur normalen Abzugsgeschwindigkeit, sei es auf einen Wert zwischen der besonderen und der normalen Abzugsgeschwindigkeit.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich die Möglichkeit, in der Walzanlage zunächst - d.h. bis zum Trennzeitpunkt - weiterhin das (ordnungsgemäße) Metallband zu produzieren. Bereits dadurch wird die Produktivität der Gießwalzverbundanlage erhöht. Durch das Trennen des gegossenen Metallstrangs an der Trennstelle wird weiterhin die direkte Kopplung der Stranggießanlage und des hinteren Abschnitts der Walzanlage aufgehoben. Dadurch ist es möglich, auch den verbleibenden Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der zum Trennzeitpunkt die Trenneinrichtung bereits passiert hat, auf die Banddicke zu walzen. Einer etwaigen Verringerung der Temperatur des verbleibenden Abschnitts kann durch eine Erhöhung der Walzgeschwindigkeit entgegengewirkt werden. Diese Erhöhung der Walzgeschwindigkeit ist möglich, weil ab dem Trennen keine direkte Kopplung mit der Stranggießanlage mehr besteht. Hinter dem hinteren Abschnitt der Walzanlage kann nach Belieben und nach Bedarf weiterhin ein Trennen des (auf die normale Banddicke gewalzten) Metallbandes erfolgen.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird somit erreicht, dass nur der restliche Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der im Wesentlichen aus dem letzten Abschnitt des gegossenen Metallstrangs und einem (kurzen) sich daran anschließenden Abschnitt des gegossenen Metallstrangs besteht, nicht mehr auf die Banddicke gewalzt werden kann und daher als Schrott anfällt.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist somit eine erheblich größere Materialausbringung möglich. Je nach Lage des Einzelfalls können 15 t bis 80 t mehr Material zu dem Metallband gewalzt werden. Weiterhin fällt somit auch entsprechend weniger Schrott an, so dass auch die zum späteren erneuten Einschmelzen benötigte Energie entsprechend reduziert wird. Die Trenneinrichtung als solche kann konventioneller Natur sein. Beispielsweise kann die Trenneinrichtung als übliche Pendelschere ausgebildet sein.
Die Trennstelle ist nicht auf die Gießwalzverbundanlage und deren Bestandteile bezogen, sondern auf den gegossenen Metallstrang. Sie wandert also beim Fördern des Metallstrangs mit.
Es ist möglich, dass das Walzen des gegossenen Metallstrangs ausschließlich nach dem Passieren der Trenneinrichtung erfolgt. In diesem Fall ist ausschließlich der hintere Abschnitt der Walzanlage vorhanden. Es ist jedoch auch möglich, dass im Normalbetrieb der gegossene Metallstrang vor dem Passieren der Trenneinrichtung in einem mindestens ein Walzgerüst umfassenden vorderen Abschnitt der Walzanlage zu einem Vorband mit einer normalen Zwischendicke gewalzt wird. Der vordere Abschnitt der Walzanlage stellt in diesem Fall in der Regel eine sogenannte Vorstraße dar, der hintere Abschnitt eine Fertigstraße. Wenn eine derartige Aufteilung der Walzanlage in einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt gegeben ist, wobei zwischen diesen beiden Abschnitten die Trenneinrichtung angeordnet ist, wird im Sonderbetrieb vorzugsweise derjenige Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der vor der Trennstelle liegt, mittels des vorderen Abschnitts der Walzanlage zu dem Vorband mit der normalen Zwischendicke gewalzt. Derjenige Abschnitt des gegossenen Metallstrangs, der nach der Trennstelle liegt, wird im Sonderbetrieb jedoch mittels des vorderen Abschnitts der Walzanlage zumindest teilweise auf eine besondere Zwischendicke gewalzt, die größer als die Zwischendicke ist. Gegebenenfalls kann der letztgenannte Abschnitt des gegossenen Metallstrangs im Sonderbetrieb den vorderen Abschnitt der Walzanlage auch ohne Walzung durchlaufen.
Analog zum Walzen auf die Banddicke erfolgt das Walzen des Abschnitts des gegossenen Metallstrangs, der vor der Trennstelle liegt, auf die normale Zwischendicke. Die Dicke des restlichen Abschnitts ist hingegen größer als die normale Zwischendicke. Somit fällt zwar weiterhin der Abschnitt hinter der Trennstelle als Schrott an, aber nicht mehr.
Um die Produktivität zu optimieren, sollte der Abstand der Trennstelle vom Ende des letzten Abschnitts des Metallstrangs möglichst gering gehalten werden. Es ist daher vorgesehen, dass der Abstand der Trennstelle vom Ende des letzten Abschnitts des Metallstrangs bei 50 % einer metallurgischen Länge oder weniger liegt, vorzugsweise bei 40 % der metallurgischen Länge oder weniger und insbesondere bei 30 % der metallurgischen Länge oder weniger. Andererseits kann der Abstand der Trennstelle vom Ende des letzten Abschnitts des Metallstrangs nicht beliebig verringert werden. Es ist daher vorgesehen, dass der Abstand der Trennstelle vom Ende des letzten Abschnitts des Metallstrangs bei 10 % der metallurgischen Länge oder mehr liegt, vorzugsweise bei 15 % der metallurgischen Länge oder mehr und insbesondere bei 20 % der metallurgischen Länge oder mehr. Die metallurgische Länge ist auf den Normalbetrieb bezogen. Der Begriff ist Fachleuten allgemein bekannt und geläufig. Es handelt sich in Strangrichtung gesehen um die Länge des flüssigen Kerns des gegossenen Metallstrangs, also den Abstand, den die Sumpfspitze vom Gießspiegel aufweist.
Üblicherweise weist die Strangführung mehrere Segmente auf. In diesem Fall werden die Segmente im Sonderbetrieb vorzugsweise aufgefahren, während der letzte Abschnitt des gegossenen Metallstrangs das jeweilige Segment durchläuft. Dadurch wird die Dicke des gegossenen Metallstrangs für den letzten Abschnitt des gegossenen Metallstrangs vergrößert. Durch die Vergrößerung der Dicke des gegossenen Metallstrangs wird erreicht, dass der Gießspiegel gegenüber dem oberen Ende der bereits erstarrten Strangschale ein Stück absinkt. Dadurch kann ein Herausschwappen von noch flüssigem Metall zuverlässig vermieden werden.
Der Aufbau einer Strangführung aus mehreren Segmenten (oftmals auch als Rollensegmente bezeichnet) ist Fachleuten allgemein bekannt. Auch das Verstellen derartiger Segmente, insbesondere mittels Hydraulikzylindereinheiten, ist Fachleuten allgemein bekannt. Diese Sachverhalte müssen daher nicht näher erläutert werden. Die Vergrößerung der Dicke des gegossenen Metallstrangs ist möglich, weil der Metallstrang unmittelbar nach dem Gießen noch sehr weich ist, so dass er dem Auffahren der Segmente folgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zu einem Ermittlungszeitpunkt, der vor dem Trennzeitpunkt liegt, mittels einer Wegverfolgung der Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem sich die Trennstelle in einem Wirkbereich der Trenneinrichtung befindet, und dieser Zeitpunkt als Trennzeitpunkt festgelegt wird. Es wird also im Ergebnis vorab die Trennstelle bestimmt und sodann durch eine Wegverfolgung ermittelt, wann die Trennstelle die Trenneinrichtung erreicht. Dieser Zeitpunkt ist der Trennzeitpunkt.
Vorzugsweise wird der letzte Abschnitt des gegossenen Metallstrangs zumindest nach dem Austreten des letzten Abschnitts des gegossenen Metallstrangs aus der Stranggießkokille zusätzlich zu einer Kühlung an den Seitenflächen auch an seiner Oberseite gekühlt. Durch diese Vorgehensweise kann die Bildung des „Deckels“ verbessert und beschleunigt werden. Dadurch ist insbesondere das Umlenken des letzten Abschnitts des gegossenen Metallstrangs in die Horizontale unkritischer.
Vorzugsweise werden die besondere Abzugsgeschwindigkeit, die besondere Kühlintensität, die weitere besondere Kühlintensität und die Lage der Trennstelle auf dem gegossenen Metallstrang unter Berücksichtigung der Leistungsgrenzen der Walzanlage und der durch die Verringerung der besonderen Abzugsgeschwindigkeit gegenüber der normalen Abzugsgeschwindigkeit und der Änderung der Kühlung des gegossenen Metallstrangs ergebenden Änderungen der metallurgischen Eigenschaften des Metallbandes bestimmt. Dadurch kann eine optimale Ab- Stimmung auf die gegebenen Möglichkeiten erreicht werden. Entsprechende Modelle, mittels derer die sich ergebenden Auswirkungen der Kühlung und der Abzugsgeschwindigkeit auf beispielsweise die Temperatur und die metallurgischen Eigenschaften des gegossenen Metallstrangs und des gewalzten Metallbandes ermittelt werden können, sind Fachleuten bekannt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
FIG 1 eine Gießwalzverbundanlage,
FIG 2 eine Stranggießkokille und einen Teil eines Metallstrangs,
FIG 3 ein Zeitdiagramm,
FIG 4 ein Zeitdiagramm,
FIG 5 ein Zeitdiagramm,
FIG 6 Kühlintensitäten,
FIG 7 ein Zeitdiagramm,
FIG 8 einen Zeitstrahl,
FIG 9 einen Abschnitt einer Strangführung und eines Metallstrangs,
FIG 10 eine Banddicke als Funktion des Ortes auf dem Metallstrang und
FIG 11 eine Zwischendicke als Funktion des Ortes auf dem Metallstrang.
Beschreibung der Ausführungsformen
FIG 1 zeigt eine Gießwalzverbundanlage in einem Normalbetrieb. Gemäß FIG 1 wird im Normalbetrieb - üblicherweise aus einem Verteilergefäß (Tundish, nicht dargestellt) flüssiges Metall 1 in eine Stranggießkokille 2 gegossen. Dadurch bildet sich in der Stranggießkokille 2 ein Gießspiegel 3 aus. Die Stranggießkokille 2 wird, wie durch die Angabe „H2O“ angedeutet ist, mittels einer Primärkühlung der Stranggießanlage gekühlt.
Der gegossene Metallstrang 4 wird mittels einer Strangführung 5 mit einer Abzugsgeschwindigkeit v nach unten aus der Stranggießkokille 2 abgezogen. Die Strangführung 5 weist eine Vielzahl von Rollen auf, mittels derer der gegossene Metallstrang 4 beidseitig gestützt wird. Von den Rollen sind in FIG 1 nur einige wenige am Anfang und am Ende der Strangführung 5 dargestellt. Mindestens einige der Rollen sind angetrieben. Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Strangführung 5 lenkt die Strangführung 5 den Metallstrang 4 nach und nach in die Horizontale um. Während des Durchlaufens der Strangführung 5 wird der Metallstrang 4 mittels einer Sekundärkühlung 6 mit einer Kühlintensität K (siehe später FIG 6 und 7) gekühlt. Die Küh- lung erfolgt oftmals mittels eines zerstäubten Wasser-Luft-Gemischs. Beim Austreten aus der Strangführung 5 weist der Metallstrang 4 eine Gießdicke d1 auf.
Nach dem Austreten aus der Strangführung 5 passiert der Metallstrang 4 eine Trenneinrichtung 7. Die Trenneinrichtung 7 - beispielsweise eine übliche Pendelschere - ist im Normalbetrieb jedoch nicht aktiv. Der Metallstrang 4 passiert die Trenneinrichtung 7 also, ohne mittels der Trenneinrichtung 7 getrennt zu werden. Gegebenenfalls kann der Metallstrang 4 vor dem Passieren der Trenneinrichtung 7 in einem vorderen Abschnitt 8 einer Walzanlage zu einem Vorband mit einer Zwischendicke d2 gewalzt werden. Der vordere Abschnitt 8 muss nicht vorhanden sein. Wenn er vorhanden ist, umfasst er mindestens ein Walzgerüst 9. Von den Walzgerüsten 9 sind in FIG 1 nur die Arbeitswalzen dargestellt. Die in FIG 1 dargestellte Anzahl von zwei Walzgerüsten 9 ist rein beispielhaft.
Nach dem Passieren der Trenneinrichtung 7 wird der Metallstrang 4 in einem hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage zu einem Metallband mit einer Banddicke d3 gewalzt. Der hintere Abschnitt 10 ist stets vorhanden. Er umfasst ebenfalls mindestens ein Walzgerüst 11. Von den Walzgerüsten 11 sind in FIG 1 nur die Arbeitswalzen dargestellt. Die in FIG 1 dargestellte Anzahl von drei Walzgerüsten 11 ist rein beispielhaft.
Erst nach dem Durchlaufen des hinteren Abschnitts 10 der Walzanlage wird das gewalzte Metallband von dem gegossenen Metallstrang 4 getrennt. Zu diesem Zweck ist nach dem hinteren Abschnitt 10 eine (hintere) Trenneinrichtung 12 angeordnet. Somit erstreckt sich der Metallstrang 4 durchgehend von der Stranggießkokille 2 bis hinter den hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage.
Zwischen dem hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage und der hinteren Trenneinrichtung 12 können nach Bedarf weitere Einrichtungen angeordnet sein, beispielsweise eine Kühlstrecke (nicht dargestellt). Ebenso können auch im übrigen weitere Einheiten vorhanden sein. Beispielsweise können vor dem vorderen Abschnitt 8 der Walzanlage und/oder zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 8, 10 der Walzanlage eine Kühleinrichtung, eine Entzunderungseinrichtung und/oder ein Durchlaufofen angeordnet sein. Die genannten Einrichtungen können gegebenenfalls vor oder nach der Trenneinrichtung 7 angeordnet sein. Auch ist hinter der hinteren Trenneinrichtung 12 üblicherweise eine Haspelvorrichtung angeordnet.
FIG 2 zeigt - sehr schematisch - die Stranggießkokille 2 und den gegossenen Metallstrang 4. Die Strangführung 5 ist in FIG 2 der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt. Gemäß FIG 2 weist der Metallstrang 4 zunächst nur eine Strangschale 13 auf. Im Inneren, also innerhalb der Strangschale 13, ist ein Kern 14 des Metallstrangs 4 noch flüssig. Die Dicke der Strangschale 13 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Stranggießkokille 2 immer weiter zu, bis der Metallstrang 4 völlig durcherstarrt ist. Die Stelle 15 unmittelbar vor der Stelle, an welcher der Me- tallstrang 4 erstmals völlig durcherstarrt ist, wird üblicherweise als Sumpfspitze 15 bezeichnet. Der Abstand L der Sumpfspitze 15 vom Gießspiegel 3 wird üblicherweise als metallurgische Länge L des gegossenen Metallstrangs 4 bezeichnet. Die metallurgische Länge L liegt oftmals im Bereich zwischen 12 m und 25 m.
In der Darstellung von FIG 2 liegt die Sumpfspitze 15 in einem Bereich des gegossenen Metallstrangs 4, der erst geringfügig von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt ist. In der Praxis liegt die Sumpfspitze 15 hingegen in einem Bereich, in dem das Umlenken in die Horizontale bereits vollständig oder zumindest im Wesentlichen abgeschlossen ist.
Ersichtlich - siehe ergänzend FIG 1 - liegt die Sumpfspitze 15 innerhalb der Strangführung 5 und damit insbesondere (deutlich) vor der Trenneinrichtung 7. Die Kühlintensität K ist somit derart bestimmt, dass der Metallstrang 4 vor dem Erreichen der Trenneinrichtung 7 durcherstarrt ist. Falls der vordere Abschnitt 8 der Walzanlage vorhanden ist, ist der Metallstrang 4 in der Regel auch vor dem Erreichen des vorderen Abschnitts 8 durcherstarrt. Im Übrigen ist die genaue Lage der Sumpfspitze 15 im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung.
Im Normalbetrieb wird, wie bereits erwähnt, kontinuierlich flüssiges Metall 1 in die eine Stranggießkokille 2 gegossen. Ein zu diesem Zweck üblicherweise verwendetes Tauchrohr ist in den FIG nicht dargestellt. FIG 3 zeigt als Funktion der Zeit t die Menge M an flüssigem Metall 1 , die pro Zeiteinheit in die Stranggießkokille 2 gegossen wird. Die Abzugsgeschwindigkeit v liegt gemäß FIG 4 im Normalbetrieb bei einem Normalwert v1 , nachstehend auch als normale Abzugsgeschwindigkeit v1 bezeichnet.
Der Normalbetrieb wird gemäß FIG 3 bis zu einem Abschlusszeitpunkt t1 ausgeführt. Zum Abschlusszeitpunkt t1 wird das Gießen des flüssigen Metalls 1 in die Stranggießkokille 2 beendet. Der Abschlusszeitpunkt t1 stellt den Übergang des Betriebs der Gießwalzverbundanlage vom Normalbetrieb in einen Sonderbetrieb dar. Während Zeitpunkten, die nach dem Abschlusszeitpunkt t1 liegen, wird die Gießwalzverbundanlage also im Sonderbetrieb betrieben.
Gemäß FIG 4 wird auch im Sonderbetrieb der gegossene Metallstrang 4 mittels der Strangführung 5 weiterhin nach unten aus der Stranggießkokille 2 abgezogen. Auch wird der Metallstrang 4 mittels der Strangführung 5 weiterhin nach und nach in die Horizontale umgelenkt. Jedoch wird die Abzugsgeschwindigkeit v zumindest während eines sich an den Abschlusszeitpunkt t1 anschließenden Sonderzeitraums 16 von dem Normalwert v1 auf einen niedrigeren Wert v2 verringert, nachfolgend auch als besondere Abzugsgeschwindigkeit v2 bezeichnet. Mit dem Ende des Sonderzeitraums 16 kann die Abzugsgeschwindigkeit v wieder vergrößert werden. Das Vergrößern kann nach Bedarf bis zur normalen Abzugsgeschwindigkeit v1 , auf einen Wert, der noch unterhalb der normalen Abzugsgeschwindigkeit v1 liegt, oder auf einen Wert oberhalb der normalen Abzugsgeschwindigkeit v1 erfolgen.
Zum Abschlusszeitpunkt t1 befindet sich in der Stranggießkokille 2 noch ein Teil des gegossenen Metallstrangs 4. Die Primärkühlung der Stranggießkokille 2 wird daher gemäß FIG 5 zunächst noch aufrechterhalten. Da jedoch kein flüssiges Metall 1 mehr in die Stranggießkokille 2 gegossen wird, sinkt der Gießspiegel 3 mit dem Abziehen des Metallstrangs 4 nach unten. Mit dem Leerläufen der Stranggießkokille 2 oder kurz nach, wenn sich also kein Teil des gegossenen Metallstrangs 4 mehr in der Stranggießkokille 2 befindet, kann die Primärkühlung abgeschaltet werden. Sie kann aber auch noch eine Zeit lang aufrechterhalten werden, beispielsweise um die Stranggießkokille 2 abzukühlen. Das Abschalten der Primärkühlung erfolgt gemäß FIG 5 zu einem Beendigungszeitpunkt t2.
Während die einzelnen Abschnitte des gegossenen Metallstrangs 4 die Strangführung 5 durchlaufen, werden sie mit der Kühlintensität K gekühlt. Während des Normalbetriebs - siehe in FIG 6 links - erfolgt die Kühlung der Abschnitte des Metallstrangs mit einer Kühlintensität K1 , nachstehend als normale Kühlintensität K1 bezeichnet. Wenn hingegen ein Abschnitt 17 des gegossenen Metallstrangs 4 die Strangführung 5 durchläuft, wird der Abschnitt 17 zwar ebenfalls mittels der Sekundärkühlung 6 gekühlt. Das Kühlen ist jedoch - siehe in FIG 6 Mitte - ersichtlich stärker als das Kühlen von Abschnitten des Metallstrangs 4 im Normalbetrieb. Die entsprechende Kühlintensität K2 wird nachstehend als besondere Kühlintensität K2 bezeichnet. Die besondere Kühlintensität K2 ist somit größer als die normale Kühlintensität K1 . Der betreffende Abschnitt 17 ist entsprechend der Darstellung in FIG 2 derjenige Abschnitt des Metallstrangs 4, der sich zum Abschlusszeitpunkt t1 in der Stranggießkokille 2 und einem sich an die Stranggießkokille 2 anschließenden oberen Bereich der Strangführung 5 befindet. Dieser Abschnitt 17 wird nachfolgend als letzter Abschnitt 17 des gegossenen Metallstrangs 4 bezeichnet. Wenn hingegen ein Abschnitt 18 des gegossenen Metallstrangs 4, der sich zum Abschlusszeitpunkt t1 ebenfalls in der Strangführung 5 befindet, aber entsprechend der Darstellung in FIG 2 an den letzten Abschnitt 17 anschließt, die Strangführung 5 (genauer: den verbleibenden Teil der Strangführung 5) durchläuft, wird auch der Abschnitt 18 mittels der Sekundärkühlung 6 gekühlt. Die zugehörige Kühlintensität K3 kann - siehe in FIG 6 rechts - so groß wie die normale Kühlintensität K1 sein. Hierfür steht in FIG 6 rechts die obere gestrichelte Linie. Alternativ kann die weitere besondere Kühlintensität K3 kleiner als die normale Kühlintensität K1 sein. Hierfür steht in FIG 6 rechts die untere gestrichelte Linie. Der entsprechende Abschnitt 18 wird nachfolgend als früher Abschnitt 18 des gegossenen Metallstrangs 4 bezeichnet.
Der vorstehend erläuterte Sachverhalt wird nachstehend in Verbindung mit FIG 7 nochmals anhand eines bestimmten Abschnitts der Strangführung 5 als Funktion der Zeit t erläutert. Hierbei wird angenommen, dass sich in dem Abschnitt der Strangführung 5 ein Teil des frühen Abschnitts 18 des Metallstrangs 4 befindet. Zunächst - im Normalbetrieb - wird der Abschnitt der Strangführung 5 mit der normalen Kühlintensität K1 betrieben. Ab dem Abschlusszeitpunkt t1 wird der frühe Abschnitt 18 des Metallstrangs 4 gekühlt. Die zugehörige Kühlintensität K2 kann im Vergleich zur Kühlintensität K1 beibehalten oder - wie in FIG 7 dargestellt - geringfügig verringert werden. Zu einem Eintrittszeitpunkt t3 tritt der letzte Abschnitt 17 des Metallstrangs 4 in den entsprechenden Abschnitt der Strangführung 5 ein. Nunmehr wird die Kühlintensität K auf den Wert K3 angehoben. Die besondere Kühlintensität K3 wird beibehalten, bis der letzte Abschnitt 17 des Metallstrangs 4 zu einem Austrittszeitpunkt t4 aus dem entsprechenden Abschnitt der Strangführung 5 austritt.
Die Trenneinrichtung 7 wird erst zu einem Trennzeitpunkt t5 (siehe FIG 8) angesteuert. Der Trennzeitpunkt t5 liegt nach dem Abschlusszeitpunkt t1. Erst zum Trennzeitpunkt t5 wird der gegossene Metallstrang 4 mittels der Trenneinrichtung 7 getrennt. Bis zum Trennzeitpunkt t5 passiert der gegossene Metallstrang 4 weiterhin die Trenneinrichtung 7, ohne getrennt zu werden. Falls vorhanden, durchläuft der gegossene Metallstrang 4 zuvor auch den vorderen Abschnitt 8 der Walzanlage. Somit erstreckt sich der Metallstrang 4 bis zum Trennzeitpunkt t5 durchgehend vom Ende 19 des gegossenen Metallstrangs 4 (siehe FIG 9) bis zumindest zur hinteren Trenneinrichtung 12. Die Stelle 20, an welcher der Metallstrang 4 mittels der Trenneinrichtung 7 getrennt wird, wird nachstehend als Trennstelle 20 bezeichnet. Die Trennstelle 20 ist auf den gegossenen Metallstrang 4 bezogen.
FIG 10 zeigt die Banddicke d3 als Funktion des Ortes x auf dem gegossenen Metallstrang 4. Der Ort x ist in der Darstellung von FIG 10 auf den noch ungewalzten Metallstrang 4 bezogen. FIG 10 zeigt also, auf welche Banddicke d3 ein jeweiliger Ort x des gegossenen, noch ungewalzten Metallstrangs 4 gewalzt wird. Gemäß FIG 10 erfolgt das Walzen des Metallstrangs 4 zunächst in einem Abschnitt 21 auf einen Wert d3N, nachfolgend als normale Banddicke d3N bezeichnet. Der Abschnitt 21 wird gewalzt, während sich die Gießwalzanlage im Normalbetrieb befindet.
Das Walzen des Metallstrangs 4 auf die normale Banddicke d3N wird gemäß FIG 10 auch für einen Abschnitt 22 beibehalten, der in dem hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage nach dem Trennen des Metallstrangs 4 mittels der Trenneinrichtung 7 gewalzt wird. Der Abschnitt 22 liegt also, bezogen auf den Metallstrang 4, vor der T rennsteile 20. Auch der Abschnitt 22 wird also mittels des hinteren Abschnitts 10 der Walzanlage auf die normale Banddicke d3N gewalzt.
Das Walzen auf die normale Banddicke d3N gilt für den gesamten Abschnitt 22, also sowohl für den Bereich des Metallstrangs 4, der in dem hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage gewalzt wird, bevor das Trennen des Metallstrangs 4 mittels der Trenneinrichtung 7 erfolgt, als auch für den Bereich des Metallstrangs 4, der in dem hinteren Abschnitt 10 der Walzanlage gewalzt wird, nachdem das Trennen des Metallstrangs 4 mittels der Trenneinrichtung 7 erfolgt ist. Somit wird mittels des hinteren Abschnitts 10 der Walzanlage der gesamte Abschnitt 22 des Metallstrangs 4, der vor der Trennstelle 20 liegt, zu dem Metallband mit der normalen Banddicke d3N gewalzt.
Falls der vordere Abschnitt 8 der Walzanlage vorhanden ist, wird der gegossene Metallstrang 4 in dem vorderen Abschnitt 8 der Walzanlage zu einem Vorband mit der Zwischendicke d2 gewalzt. FIG 11 zeigt die Zwischendicke d2 als Funktion des Ortes x auf dem gegossenen Metallstrang 4. Der Ort x ist in der Darstellung von FIG 11 - analog zur Darstellung in FIG 10 - auf den gegossenen, noch ungewalzten Metallstrang 4 bezogen. FIG 11 zeigt also, auf welche Zwischendicke d2 ein jeweiliger Ort x des ungewalzten Metallstrangs 4 gewalzt wird. Gemäß FIG 11 erfolgt das Walzen des Metallstrangs 4 in dem Abschnitt 21 auf einen Wert d2N, nachfolgend als normale Zwischendicke d2N bezeichnet. Der Abschnitt 21 ist der gleiche Abschnitt 21 wie vorstehend in Verbindung mit FIG 10 erläutert.
Das Walzen des Metallstrangs 4 auf die normale Zwischendicke d2N wird gemäß FIG 11 auch für den Abschnitt 22 beibehalten. Der Abschnitt 22 ist der gleiche Abschnitt 22 wie vorstehend in Verbindung mit FIG 10 erläutert. Das Walzen auf die normale Zwischendicke d2N gilt für den gesamten Abschnitt 22, also den gesamten Bereich des Metallstrangs 4, der vor der Trennstelle 20 liegt. Das Walzen des letzten Teils des Abschnitts 22 erfolgt - wie auch das Walzen des Metallstrangs 4 im Übrigen - bevor das Trennen des Metallstrangs 4 mittels der Trenneinrichtung 7 erfolgt.
Der Rest des gegossenen Metallstrangs, also der Bereich zwischen der Trennstelle 20 und dem Ende 19 des Metallstrangs 4, durchläuft ebenfalls den vorderen Abschnitt 8 der Walzanlage. Dieser Abschnitt - nachfolgend als Restabschnitt 23 bezeichnet - liegt also nach der T rennstel- le 20. Der Restabschnitt 23 kann entsprechend der Darstellung in FIG 11 mittels des vorderen Abschnitts 8 der Walzanlage auf eine Zwischendicke d2 gewalzt werden, die (zumindest teilweise) größer als die normale Zwischendicke d2N ist. Der Anstieg auf die größere Zwischendicke d2 - nachfolgend als besondere Zwischendicke bezeichnet - kann alternativ sprungartig oder rampenartig erfolgen. Es ist sogar möglich, dass der Restabschnitt 23 den vorderen Abschnitt 8 der Walzanlage ohne Walzung durchläuft, also weiterhin die Gießdicke d1 aufweist.
Der Restabschnitt 23 umfasst den vorstehend in Verbindung mit FIG 2 erläuterten letzten Abschnitt 17 des gegossenen Metallstrangs 4. Er kann auch noch eine geringe Strecke des frühen Abschnitts 18 des gegossenen Metallstrangs 4 umfassen. In jedem Fall aber ist der Abstand a der Trennstelle 20 vom Ende 19 des Metallstrangs 4 (das mit dem Ende des letzten Abschnitts 17 des Metallstrangs 4 identisch ist) in nennenswertem Umfang kleiner als die metallurgische Länge L, die in FIG 11 zu Vergleichszwecken mit eingezeichnet ist. Insbesondere liegt der Abstand a in aller Regel bei 50 % der metallurgischen Länge L oder weniger. Beispielsweise kann er bei 40 % der metallurgischen Länge L oder weniger liegen. Besonders bevorzugt ist, wenn der Abstand a bei 30 % der metallurgischen Länge L oder weniger liegt. Der Abstand a darf aber nicht zu klein sein. In der Regel liegt der Abstand a bei 10 % der metallurgischen Länge L oder mehr. Beispielsweise kann er bei 15 % der metallurgischen Länge L oder mehr liegen. Besonders bevorzugt ist, wenn der Abstand a bei 20 % der metallurgischen Länge L oder mehr liegt. Besonders bevorzugt ist somit ein Bereich zwischen 20 % und 30 % der metallurgischen Länge L.
Entsprechend der Darstellung in FIG 9 weist die Strangführung 5 mehrere Segmente 24 auf. Die Segmente 24 weisen jeweils mehrere Rollen auf, mit denen die Segmente 24 an den Metallstrang 4 angestellt sind. Meist liegt die Anzahl an Rollenpaaren im oberen einstelligen oder im niedrigen zweistelligen Bereich. Die Segmente 24 können mittels entsprechender Verstelleinrichtungen (meistens Hydraulikzylindereinheiten, nicht dargestellt) in ihrer lichten Weite verstellt werden. Entsprechend der Darstellung in FIG 9 werden im Sonderbetrieb die Segmente 24 während des Zeitraums, während dessen der letzte Abschnitt 17 des Metallstrangs 4 das jeweilige Segment 24 durchläuft, ein Stück aufgefahren. Da der Metallstrang 4 zumindest am Anfang noch ziemlich weich ist, vergrößert sich die Gießdicke d1 etwas. Dies hat zur Folge, dass der Gießspiegel 3 etwas unter das Ende 19 des Metallstrangs 4 absinkt. Dadurch kann ein Herausschwappen noch flüssigen Metalls am Ende 19 des Metallstrangs 4 zuverlässig vermieden werden.
Weiterhin kann der letzte Abschnitt 17 des Metallstrangs 4, zumindest nachdem er aus der Stranggießkokille 2 ausgetreten ist, nicht nur an seinen Seiten, sondern zusätzlich auch an seiner Oberseite gekühlt werden. Dies ist in FIG 9 durch die mit „H2O“ bezeichneten Pfeile angedeutet. Dadurch kann die Dicke eines sich bildenden Deckels 25 schneller vergrößert werden.
Die Gießwalzverbundanlage wird von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) gesteuert. Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung verschiedene Modelle, die Fachleuten als solche bekannt sind. Mittels der Modelle kann die Steuereinrichtung zunächst - noch während des Normalbetriebs und eventuell sogar vor dem Normalbetrieb - die besondere Abzugsgeschwindigkeit v2, die besondere Kühlintensität K2, die weitere besondere Kühlintensität K3 und die Lage der Trennstelle 20 auf dem Metallstrang 4 bestimmen. Die Lage der Trennstelle 20 ist in der Regel indirekt durch den Abstand a vom Ende 19 des Metallstrangs 4 bestimmt. Die Steuereinrichtung kann die Bestimmung insbesondere unter Berücksichtigung der Leistungsgrenzen der Walzanlage und der durch die Verringerung der besonderen Abzugsgeschwindigkeit v2 gegenüber der normalen Abzugsgeschwindigkeit v1 und der Änderung der Kühlung des gegossenen Metallstrangs 4 ergebenden Änderungen der metallurgischen Eigenschaften des Metallbandes bestimmt werden.
Im späteren Betrieb implementiert die Steuereinrichtung in der Regel unter anderem eine Wegverfolgung. Somit kann die Steuereinrichtung zu einem Ermittlungszeitpunkt, der vor dem Trennzeitpunkt liegt, mittels der Wegverfolgung den Zeitpunkt ermitteln, zu dem sich die Trenn- stelle 20 in einem Wirkbereich der Trenneinrichtung 7 befindet. Der Ermittlungszeitpunkt kann ein beliebiger Zeitpunkt zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Steuereinrichtung der Abschlusszeitpunkt t1 bekannt wird, und dem Trennzeitpunkt t5 sein. Ab der Ermittlung des Trennungszeitpunkts t5 muss die Steuereinrichtung somit, soweit es die Trenneinrichtung 7 betrifft, nur noch den Trennzeitpunkt t5 abwarten und dann die Trenneinrichtung 7 entsprechend ansteuern.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann im Fall eines (planmäßigen oder auch unplanmäßigen) Gießabbruchs eine deutliche Reduzierung des Ausschus- ses/des Schrottes und hiermit verbunden eine erheblich verbesserte Ausbringung an Metallband erfolgen. Das Betriebsverfahren kann durch entsprechende Anpassung der Steuerungssoftware ohne weiteres auch bei bestehenden Gießwalzverbundanlage nachgerüstet werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 flüssiges Metall
2 Stranggießkokille
3 Gießspiegel
4 Metallstrang
5 Strangführung
6 Sekundärkühlung
7, 12 T renneinrichtungen
8, 10 Abschnitte der Walzanlage
9, 11 Walzgerüste
13 Strangschale
14 Kern
15 Sumpfspitze
16 Sonderzeitraum
17, 18 Abschnitte des Metallstrangs
19 Ende des Metallstrangs
20 Trennstelle
21 , 22 Abschnitte des Metallstrangs
23 Restabschnitt
24 Segmente
25 Deckel a Abstand d1 Gießdicke d2, d2N Zwischendicken d3, d3N Banddicken
K, K1 , K2, Kühlintensitäten K3 L metallurgische Länge
M Menge an flüssigen Metall t Zeit t1 bis t5 Zeitpunkte v, v1 , v2 Abzugsgeschwindigkeiten x Ort auf dem Metallstrang

Claims

Ansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Gießwalzverbundanlage,
- wobei in einem Normalbetrieb der Gießwalzverbundanlage
-- flüssiges Metall (1) in eine Stranggießkokille (2) einer Stranggießanlage der Gießwalzverbundanlage gegossen wird,
-- die Stranggießkokille (2) mittels einer Primärkühlung der Stranggießanlage gekühlt wird,
-- der gegossene Metallstrang (4) mittels einer der Stranggießkokille (2) nachgeordneten Strangführung (5) der Stranggießanlage mit einer normalen Abzugsgeschwindigkeit (v1) nach unten aus der Stranggießkokille (2) abgezogen wird und mittels der Strangführung (5) nach und nach in die Horizontale umgelenkt wird,
-- der gegossene Metallstrang (4) während des Durchlaufens der Strangführung (5) mittels einer Sekundärkühlung (6) der Stranggießanlage mit einer normalen Kühlintensität (K1) gekühlt wird,
-- der gegossene Metallstrang (4) nach dem Austreten aus der Strangführung (5) der Stranggießanlage zunächst eine Trenneinrichtung (7) der Gießwalzverbundanlage passiert und sodann in einem mindestens ein Walzgerüst (11) umfassenden hinteren Abschnitt (10) einer Walzanlage der Gießwalzverbundanlage zu einem Metallband mit einer normalen Banddicke (d3) gewalzt wird,
- die normale Kühlintensität (K) derart bestimmt ist, dass der gegossene Metallstrang (4) vor dem Erreichen der Trenneinrichtung (7) durcherstarrt ist, und
-- das Metallband erst nach dem Durchlaufen des hinteren Abschnitts (10) der Walzanlage von dem gegossenen Metallstrang (4) getrennt wird,
- wobei zu einem Abschlusszeitpunkt (t1) das Gießen des flüssigen Metalls (1) in die Stranggießkokille (2) beendet wird, so dass der Abschlusszeitpunkt (t1) den Übergang des Betriebs der Gießwalzverbundanlage vom Normalbetrieb in einen Sonderbetrieb darstellt,
- wobei im Sonderbetrieb der Gießwalzverbundanlage
-- der gegossene Metallstrang (4) mittels der Strangführung (5) weiterhin nach unten aus der Stranggießkokille (2) abgezogen wird und mittels der Strangführung (5) nach und nach in die Horizontale umgelenkt wird, das Abziehen jedoch zumindest während eines sich an den Abschlusszeitpunkt (t) anschließenden Sonderzeitraums (16) mit einer besonderen Abzugsgeschwindigkeit (v2) erfolgt, die kleiner als die normale Abzugsgeschwindigkeit (v1) ist,
-- die Stranggießkokille (2) mittels der Primärkühlung zumindest so lange gekühlt wird, wie sich noch ein Teil des gegossenen Metallstrangs (4) in der Stranggießkokille (2) befindet,
-- ein letzter Abschnitt (17) des gegossenen Metallstrangs (4), der sich zum Abschlusszeitpunkt (t1) in der Stranggießkokille (2) und einem sich an die Stranggießkokille (2) anschließenden oberen Bereich der Strangführung (5) befindet, während des Durchlaufens der Strangführung (5) mittels der Sekundärkühlung (6) mit einer besonderen Kühlintensität (K2) gekühlt wird und ein sich daran anschließender verbleibender früher Abschnitt (18) des gegossenen Metallstrangs (4), der sich zum Abschlusszeitpunkt (t1) in einem verbleibenden unteren Bereich der Strangführung (5) befindet, während des Durchlaufens der Strangführung (5) mit einer weiteren besonderen Kühlintensität (K3) gekühlt wird, wobei die besondere Kühlintensität (K2) größer als die normale Kühlintensität (K1) ist und die weitere besondere Kühlintensität (K3) so groß wie oder kleiner als die normale Kühlintensität (K1) ist,
-- der gegossene Metallstrang (4) nach dem Austreten aus der Strangführung (5) der Stranggießanlage zunächst weiterhin die Trenneinrichtung (7) passiert und mittels des hinteren Abschnitts (10) der Walzanlage zu dem Metallband mit der normalen Banddicke (d3N) gewalzt wird, wie sie zum Abschlusszeitpunkt (t1) vorgegeben ist,
-- mittels der Trenneinrichtung (7) der gegossene Metallstrang (4) zu einem nach dem Abschlusszeitpunkt (t1) liegenden Trennzeitpunkt (t5) an einer auf den gegossenen Metallstrang (4) bezogenen Trennstelle (20) getrennt wird und
-- mittels des hinteren Abschnitts (10) der Walzanlage derjenige Abschnitt (22) des gegossenen Metallstrangs (4), der vor der Trennstelle (20) liegt, zu dem Metallband mit der normalen Banddicke (d3) gewalzt wird, wie sie zum Abschlusszeitpunkt (t1 vorgegeben ist.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass im Normalbetrieb der gegossene Metallstrang (4) vor dem Passieren der T renneinrich- tung (7) in einem mindestens ein Walzgerüst (9) umfassenden vorderen Abschnitt (8) der Walzanlage zu einem Vorband mit einer normalen Zwischendicke (d2N) gewalzt wird,
- dass im Sonderbetrieb derjenige Abschnitt (22) des gegossenen Metallstrangs (4), der vor der Trennstelle (20) liegt, mittels des vorderen Abschnitts (8) der Walzanlage zu dem Vorband mit der normalen Zwischendicke (d2N) gewalzt wird und
- dass im Sonderbetrieb derjenige Abschnitt (23) des gegossenen Metallstrangs (4), der nach der Trennstelle (20) liegt, mittels des vorderen Abschnitts (8) der Walzanlage zumindest teilweise auf eine besondere Zwischendicke (d2) gewalzt wird, die größer als die Zwischendicke (d2N) ist, oder den vorderen Abschnitt (8) der Walzanlage ohne Walzung durchläuft.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Normalbetrieb der gegossene Metallstrang (4) eine metallurgische Länge (L) aufweist und dass der Abstand (a) der Trennstelle (20) vom Ende (19) des letzten Abschnitts (17) des Metallstrangs (4) bei 50 % der metallurgischen Länge (L) oder weniger liegt, vorzugsweise bei 40 % der metallurgischen Länge (L) oder weniger und insbesondere bei 30 % der metallurgischen Länge (L) oder weniger.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Normalbetrieb der gegossene Metallstrang (4) eine metallurgische Länge (L) aufweist und dass der Abstand (a) der Trennstelle (20) vom Ende (19) des letzten Abschnitts (17) des Metallstrangs (4) bei 10 % der metallurgischen Länge (L) oder mehr liegt, vorzugsweise bei 15 % der metallurgischen Länge (L) oder mehr und insbesondere bei 20 % der metallurgischen Länge (L) oder mehr.
5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strangführung (5) mehrere Segmente (24) aufweist und dass im Sonderbetrieb die Segmente (24) aufgefahren werden, während der letzte Abschnitt (17) des gegossenen Metallstrangs (4) das jeweilige Segment (24) durchläuft.
6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zu einem Ermittlungszeitpunkt, der vor dem Trennzeitpunkt (t5) liegt, mittels einer Wegverfolgung der Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem sich die Trennstelle (20) in einem Wirkbereich der Trenneinrichtung (7) befindet, und dieser Zeitpunkt als Trennzeitpunkt (t3) festgelegt wird.
7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der letzte Abschnitt (17) des gegossenen Metallstrangs (4) zumindest nach dem Austreten des letzten Abschnitts (17) des gegossenen Metallstrangs (4) aus der Stranggießkokille (2) zusätzlich zu einer Kühlung an den Seitenflächen auch an seiner Oberseite gekühlt wird.
8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die besondere Abzugsgeschwindigkeit (v2), die besondere Kühlintensität (K2), die weitere besondere Kühlintensität (K3) und die Lage der Trennstelle (20) auf dem gegossenen Metallstrang (4) unter Berücksichtigung der Leistungsgrenzen der Walzanlage und der durch die Verringerung der besonderen Abzugsgeschwindigkeit (v) gegenüber der normalen Abzugsgeschwindigkeit (v1) und der Änderung der Kühlung des gegossenen Metallstrangs (4) ergebenden Änderungen der metallurgischen Eigenschaften des Metallbandes bestimmt werden.
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