DE102007058709A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus Stahl - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes (1) aus Stahl, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (3) gegossen wird, wobei die Bramme (3) die Gießmaschine (2) mit einer Gießgeschwindigkeit (v) bei gegebener Brammendicke (H) verlässt, wobei die Bramme (3) anschließend in mindestens einer Walzstraße (4, 5) mit einer Anzahl Walzgerüste (6, 7) zum Band (1) gewalzt wird und wobei das Band (1) hinter dem letzten Walzgerüst (6, 7) eine Enddicke (d<SUB>E</SUB>) aufweist. Um optimale Verarbeitungsbedingungen aufrechtzuerhalten bzw. auf unerwartete Ereignisse reagieren zu können, sieht die Erfindung die Verfahrensschritte vor: a) Hinterlegen eines funktionalen Zusammenhangs in einer Maschinensteuerung (8) zwischen der Gießgeschwindigkeit (v) oder dem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke (v x H) oder als Produkt aus Bandgeschwindigkeit und Banddicke und der Bandtemperatur (T) hinter dem letzten Walzgerüst (7), das das Band (1) walzt, für eine unterschiedliche Anzahl (n) aktiver Walzgerüste (7) und unterschiedlichen Enddicken; b) Ermitteln oder Vorgeben der Gießgeschwindigkeit (v) oder des Massenflusses (v x H) und Zuführen des ermittelten Wertes in die Maschinensteuerung (8); c) Ermittlung der optimalen Anzahl aktiver Walzgerüste (7) und der damit walzbaren Enddicken und Dickenabnahmen in der Walzstraße anhand der gemäß Schritt a) gespeicherten funktionalen Verläufe in der Maschinensteuerung (8), um bei der gegebenen ...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus Stahl, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Bramme gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße zum Band gewalzt wird und wobei die Walzstraße eine Anzahl Walzgerüste aufweist.
- Bei der Herstellung eines Stahlbandes ist das Endloswalzen aus der Gießhitze heraus bekannt. Das Verfahren ist dabei umso interessanter, je größer die Gießgeschwindigkeit ist. Bekannt ist das Verfahren beispielsweise aus der
EP 0 889 762 B1 , derWO 2006/106376 A1 WO2007/073841 A1 - Stahlbänder werden dabei für die verschiedensten Anwendungsfälle in verschiedenen Dicken benötigt.
- Die Vorteile dieses Verfahrens des Endlos-Gieß-Walzens liegen in einer relativ kurzen Baulänge der Anlage und damit verbundenen geringeren Investitionskosten. Weiterhin kann Energie bei der Bandherstellung eingespart werden. Bei niedriger Walzgeschwindigkeit liegt auch eine geringere Umformfestigkeit des Bandes vor. Es ist möglich, schwierig zu walzende Produkte zu fertigen, beispielsweise sehr dünne Bänder (Dicke von z. B. 0,8 mm), hochfeste Sondermaterialien zu verarbeiten und breite und dünne Bänder kombiniert herzustellen. Ferner können Bandendenverwalzungen und damit Walzenbeschädigungen besser vermieden werden. Die Störrate ist schließlich gering, insbesondere gibt es weniger „Hochgeher".
- In der genannten
EP 0 889 762 B1 sowie derWO2007/073841 A1 - Die genannte Technologie wird auch als CSP-Technologie bezeichnet. Darunter ist das Fertigen eines Stahlbandes in einer Dünnbrammen-Dünnband-Gießwalzanlage zu verstehen, die eine effiziente Produktion von Warmband ermöglicht, wenn die starre Verbindung von Stranggussanlage und Walzstraße und deren Temperaturführung durch die Gesamtanlage beherrscht wird.
- Hierbei sind also die Walzgerüste direkt hinter der Gießmaschine angeordnet. Nach einigen (z. B. zwei oder drei) Vorgerüsten erfolgt eine Zwischenerwärmung auf eine definierte Zwischentemperatur an einem Referenzpunkt bzw. einer Referenzposition vor einer n-gerüstigen Fertigstraße. Anschließend erfolgt eine weitere Verformung auf die Enddicke des Bandes in Folgegerüsten. Vor den Fertiggerüsten können Scheren zum Entsorgen des Kaltstranges oder zum Häckseln des Bandes (unter bestimmten Betriebsbedingungen) angeordnet sein. Für die Sicherstellung des Endlosbetriebes können Scheren hinter den Walzgerüsten bzw. vor einer Haspelgruppe zum Schneiden auf ein gewünschtes Bundgewicht erforderlich sein. Eine Schere direkt vor dem Haspel wird für dünne und eine andere Schere für das Schneiden dickerer Bänder eingesetzt. Ferner erfolgt eine Kühlung des Bandes auf eine gewünschte Wickeltemperatur auf einem Auslaufrollgang.
- Durch den Einsatz der genannten Gieß-Walz-Anlage ist ein gekoppelter, vollkontinuierlicher Gieß-Walz-Prozess (Endloswalzen) möglich. Durch die direkte Kopplung der beiden Prozesse Gießen und Walzen ist jedoch eine hohe Verfügbarkeit der Anlagenkomponenten notwendig. Es muss unter allen Umständen ein Gießabbruch vermieden werden.
- Kommt es hierbei zu Schwankungen im Prozess – z. B. beim Anguss, bei Störungen, bei Geschwindigkeitsschwankungen usw. – oder kann die gewünschte Gießgeschwindigkeit aus anderen Gründen nicht eingestellt werden, so hat dies erhebliche negative Konsequenzen auf die Fertigung des Bandes und dessen Qualität, so dass sich erhebliche wirtschaftliche Einbußen ergeben können.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass ein kontinuierlicher Fertigungsprozess beim Gieß-Walzen sichergestellt werden kann, so dass der Anteil an qualitativ geringwertigem Band bei hoher Anlagenverfügbarkeit möglichst gering bleibt.
- Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- a) Hinterlegen eines funktionalen Zusammenhangs in einer Maschinensteuerung zwischen der Gießgeschwindigkeit oder dem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke oder als Produkt aus Bandgeschwindigkeit und Banddicke und der Bandtemperatur hinter dem letzten Walzgerüst, welches an dem Verformungsprozess teilnimmt, für eine unterschiedliche Anzahl aktiver Walzgerüste und unterschiedlichen Erddicken;
- b) Ermitteln oder Vorgeben der Gießgeschwindigkeit oder des Massenflusses und Zuführen des ermittelten Wertes in die Maschinensteuerung;
- c) automatische Ermittlung der optimalen Anzahl aktiver Walzgerüste und der damit walzbaren Enddicken und Dickenabnahmen in der Walzstraße anhand der gemäß Schritt a) gespeicherten funktionalen Verläufe in der Maschinensteuerung, um bei der gegebenen Gießgeschwindigkeit bzw. bei dem gegebenen Massenfluss eine gewünschte Bandtemperatur hinter dem letzten aktiven Walzgerüst zu erreichen;
- d) gegebenenfalls Auffahren einer Anzahl Walzgerüste der Walzstraße, so dass nur die gemäß Schritt c) ermittelte Anzahl Walzgerüste aktiv ist.
- Der funktionale Zusammenhang gemäß Schritt a) wird dabei vorzugsweise durch ein Rechenmodell gewonnen. Dabei ist zu beachten, dass sich bei einer Änderung der Anzahl aktiver Walzgerüste die Endbanddicke ändert.
- Eine Fortbildung sieht vor, dass das zu walzende Band vor einer Fertigwalzstraße erwärmt wird, so dass es eine definierte Zwischentemperatur aufweist. Vorgesehen kann auch werden, dass das zu walzende Band zumindest zwischen zwei Walzgerüsten der Fertigwalzstraße gekühlt wird; hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass das Band zwischen den letzten Walzgerüsten der Fertigwalzstraße gekühlt wird.
- Die Temperatur des Bandes kann hinter dem letzten aktiven Walzgerüst gemessen und der gemessene Wert der Maschinensteuerung zugeführt werden. Damit liegt die effektive Endbandtemperatur der Maschinensteuerung vor, so dass gegebenenfalls auf diese im geschlossenen Regelkreis Einfluss genommen werden kann.
- Das Verfahren eignet sich auch, um besonderen Ereignissen beim Gießwalzen zu begegnen. Danach kann ein Walzgerüst aufgefahren werden, wenn an diesem für eine vorgegebene Zeit eine vorgegebene maximale Differenzwalzkraft überschritten wird, wobei jedes aufgefahrene Walzgerüst bei der obigen Vorgehensweise berücksichtigt wird. Es kann auch dann ein Walzgerüst aufgefahren werden, wenn an diesem ein vorgegebener Integralwert einer Differenzwalzkraft über der Zeit überschritten wird, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der obigen Vorgehensweise berücksichtigt wird.
- Ein Walzgerüst kann auch dann aufgefahren werden, wenn an dem Band an diesem Walzgerüst eine Unplanheit ermittelt wird, die ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei jedes aufgefahrene Walzgerüst bei der obigen Vorgehensweise berücksichtigt wird.
- Weiterhin kann ein Walzgerüst dann aufgefahren werden, wenn an dem Band an diesem Walzgerüst eine Oberflächenmarkierung ermittelt wird, die ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei jedes aufgefahrene Walzgerüst bei der obigen Vorgehensweise berücksichtigt wird.
- Eine Variation des erfindungsgemäßen Vorschlags sieht vor, dass an einem aufgefahrenen Walzgerüst ein Walzenwechsel während laufender Produktion vorgenommen werden kann.
- Schließlich ist es möglich, dass beim Ausfall eines Walzgerüsts dieses aufgefahren wird, wobei jedes aufgefahrene Walzgerüst bei der obigen Vorgehensweise berücksichtigt wird.
- Die Erfindung sieht also vor, dass ein automatisches Öffnen von Walzgerüsten (insbesondere der Fertigwalzgerüste, hinter dem Punkt Pref) erfolgt, und zwar in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit bzw. vom Massenfluss, um eine ausreichend hohe Endwalztemperatur sicherzustellen, damit auch die geforderten Eigenschaften des Materials erhalten bleiben und somit die Bänder eine ausreichend hohe Qualität aufweisen. Es wird also nicht hin zu einer gewünschten Endbanddicke gearbeitet, sondern eine höhere Ausweichdicke vorgegeben, wobei dann die hohe Qualität des Bandes sichergestellt ist und insbesondere kein Prozessabbruch zu befürchten ist. Die sich ergebende Banddicke ergibt sich aus der Anzahl der aktiv-geschalteten (Fertigstraßen-)Walzgerüste. Die höhere minimale Enddicke wird abhängig von der Gesetzmäßigkeit des Verlaufs der Banddicke über der Anzahl der aktivierten Walzgerüste gewählt oder eine andere oberhalb dieser Kurve liegende Dicke entsprechend des Bedarfs an Band eingestellt.
- Beim Endloswalzen bestimmt das Niveau der Gießgeschwindigkeit den Temperaturverlauf durch die gesamte Anlage. Bei zu niedriger Gießgeschwindigkeit können die gewünschten Fertigwalztemperaturen und damit die Materialeigenschaften nicht eingehalten werden. Demgemäß schlägt die Erfindung eine Möglichkeit vor, wie die Randbedingungen an die Prozessbedingungen – insbesondere an die Gießgeschwindigkeiten – angepasst werden können.
- Die anzuwendenden Regeln, d. h. die funktionalen Verläufe, werden dabei in einem Rechenmodell abgelegt, das für die Steuerung bzw. Regelung des Prozesses herangezogen wird.
- Unterschreitet die Gießgeschwindigkeit bzw. der Massenfluss einen bestimmten vorgegebenen Sollwert, z. B. bei Problemen in der Gießanlage, bei schwierig zu gießenden Materialien, beim Anfahrvorgang oder wenn die Gießmaschine ihre vorgegebene Geschwindigkeit nicht erreicht, werden (Fertigwalz-)Gerüste geöffnet und eine andere Zieldicke des Bandes eingestellt. Ferner kann dann die Heizeinrichtung in bestimmten Grenzen auf ein angepasstes Niveau eingestellt werden, so dass die notwendige Endwalztemperatur erzielt wird.
- Nicht nur bei niedrigen Gießgeschwindigkeiten kann mit offenen Gerüsten gewalzt werden, um eine Ziel-Endwalztemperatur zu erreichen, sondern auch, wenn bestimmte Ereignisse in der Fertigstraße stattfinden. Hierzu sein insbesondere folgendes genannt:
Ein möglicher Fall, auf den erfindungsgemäß reagiert werden kann, ist das Verlaufen des Bandes aus der Gerüstmitte. Überschreitet die Differenzwalzkraft einen einstellbaren Schwellwert (z. B. 2.000 kN) und hält diese eine ebenfalls parametriebare kritische Zeit (z. B. 1 sec) an, so ist die Wahrscheinlichkeit groß dass ein Walzunfall droht. Dieser muss vermieden werden, damit es nicht zu einem Gießabbruch kommt. Nach dem Auffahren des problematischen Gerüsts erfolgt eine entsprechende Anhebung der Banddicke in den Folgegerüsten. Die Änderung der Parameter erfolgt nach den Gesetzmäßigkeiten, wie sie unten in4 und5 beschrieben werden. Hat sich der Bandlauf beruhigt bzw. das Band wieder zentriert, werden die Arbeitswalzen online aufgesetzt und das Gerüst wird erneut in den Walzprozess eingebunden. Alternativ kann auch allgemein ein Integral aus dem Produkt der Differenzwalzkraft und der kritischen Zeit für eine Entscheidung herangezogen werden. - Ein weiterer möglicher Fall ist die Beobachtung oder Messung größerer Unplanheiten des Bandes. Analog zu obiger Vorgehensweise wird hiernach bei großer beidseitiger oder einseitiger Unplanheit verfahren, wenn die Unplanheit nicht durch andere schnelle Maßnahmen – wie beispielsweise das Schwenken oder Einsetzen der Arbeitswalzen-Biegung – zu verbessern ist.
- Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Idee betrifft Oberflächenmarkierungen auf dem Band oder den Arbeitswalzen. Sind Oberflächenmarkierungen auf dem Band nicht mehr zu akzeptieren, so kann das Gerüst, dessen Walzen den Fehler verursachen bzw. die beschädigt sind, aufgefahren werden. D. h. insbesondere sobald ein neues Band beginnt, wird das entsprechende Gerüst aufgefahren, die Folgegerüste werden bezüglich ihrer Dicke angepasst und eine entsprechende andere Fertigdicke für das Band gewählt und weiter produziert.
- Weiterhin kann auch ein Walzenwechsel während der Produktion durch die vorgeschlagene Vorgehensweise vorgenommen werden. Ist ein Walzenwechsel unabdingbar, kann vorgesehen werden, den Walzspalt weit zu öffnen und einen Walzenwechsel durchzuführen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Nach dem Walzenwechsel werden die Arbeitswalzen an geeigneter Bandstelle aufgesetzt und wieder in den Abnahmeprozess eingebunden sowie die Endwalzdicke, die Endwalzgeschwindigkeit und die Temperaturführung entsprechend angepasst.
- Genutzt kann das vorgeschlagene Verfahren ferner werden, wenn es zu einem Ausfall eines Gerüsts kommt. Fällt beispielsweise der Motor eines Gerüsts aus, so kann wie oben beschreiben verfahren werden; das entsprechende Gerüst wird dann aufgefahren, so dass die Beschädigung des Gerüsts keine gravierenden nachteiligen Wirkungen hat; sie äußert sich vielmehr lediglich in einer Änderung der Banddicke, wobei das Band jedoch nach wie vor in einwandfreier Qualität gefertigt wird.
- Entsprechendes gilt im Falle eines kurzzeitigen Ausfalls oder einer Störung in der Walzstraße. Lässt sich eine Walzunterbrechung trotz aller Vorsichtsmaßnahmen nicht vermeiden, so kann automatisch auf Häckselbetrieb umgestellt werden, bis die Störung beseitigt ist. D. h. Scheren vor der Fertigstraße häckseln das Band in der Störzeit in kleine Stücke oder in Platten definierter Länge, bis das Problem beseitigt ist.
- Durch ein beliebiges Umschalten bzw. Einstellen der Parameter ist ein hohes Maß an Prozesssicherheit gegeben, so dass ein Gießabbruch vermieden werden kann. Dies gilt insbesondere bei der Inbetriebnahme der Produktionsanlage und beim Walzen kritischer Produkte und Abmessungen.
- Das vorgeschlagene Verfahren schafft daher wesentliche Vorteile bei Gießgeschwindigkeitsänderungen zwecks Erhaltung der gewünschten bzw. benötigten Endwalztemperatur.
- Bei unerwarteten Störungen in der Walzstraße kann mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise ein Gießabbruch vermieden werden.
- Genutzt wird hierbei der Zusammenhang zwischen der Gießgeschwindigkeit bzw. des Massenflusses, Endwalztemperatur und der verwendeten Gerüstanzahl.
- Die Kühlung des Bandes innerhalb der Fertigstraße bei offenen Fertiggerüsten schafft vorteilhaft eine erweiterte Kühlstrecke.
- Beim Anguss oder bei der Herausnahme von Bandpartitionen ungleicher Dicke können Scheren eingesetzt werden.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 schematisch eine Gießwalzanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit Gießmaschine, Vorstraße und Fertigstraße, -
2 eine zu1 alternative Ausgestaltung der Gießwalzanlage, -
3 eine weitere zu1 alternative kompaktere Ausgestaltung der Gießwalzanlage, -
4 einen in einer Maschinensteuerung hinterlegten funktionalen Verlauf der Band-Endtemperatur als Funktion der Gießgeschwindigkeit bzw. des Massenflusses für verschiedene Anzahlen aktiver Fertigwalzgerüste, -
5 den Verlauf der Bandenddicke in Abhängigkeit der Anzahl aktiver Fertigwalzgerüste und -
6 den Verlauf der Bandenddicke in Abhängigkeit der Anzahl aktiver Fertigwalzgerüste bei stärkerer Belastung der Fertigwalzgerüste. - In
1 ist eine Gieß-Walz-Anlage skizziert, mit der ein Band1 hergestellt wird. Die Anlage umfasst eine Gießmaschine2 , mit der eine Bramme3 stranggegossen wird. Die Bramme3 tritt vertikal nach unten aus einer Kokille9 aus und wird in bekannter Weise in die Horizontale umgelenkt. Hier ist eine erste Walzstraße4 mit zwei Walzgerüsten6 angeordnet. Es schließt sich eine erste Schere10 , eine Heizung11 in Form einer induktiven Heizung oder eines Rollenherdofens sowie eine zweite Schere12 an. - Hinter der zweiten Schere
12 beginnt eine Fertigwalzstraße5 , die eine Anzahl n Fertigwalzgerüste7 aufweist. Hinter der Fertigwalzstraße5 befindet sich eine Kühlstrecke13 , wobei vor und hinter dieser Scheren14 und15 angeordnet sind. Zum Ende der Anlage folgen in bekannter Weise Haspeln16 . - Maßgeblicher Parameter des Prozesses ist einmal die Gießgeschwindigkeit v, mit der der Gießstrang die Stranggießmaschine
2 verlässt. Ferner ist der Massenfluss ausgedrückt als Produkt der Gießgeschwindigkeit v mit der Brammendicke H relevantes Kriterium (die Breite und Dichte des Produkts wird in guter Näherung als konstant gesetzt). Am Ende der Anlage ist die Bramme3 zu dem Band1 mit der Enddicke dE gewalzt. - Nicht dargestellt sind Pyrometer, mit denen die Temperatur T hinter den einzelnen Fertiggerüsten
7 gemessen werden kann. Zwischen einigen der Walzgerüste7 sind separate Kühleinrichtungen18 angeordnet. - Die in
2 dargestellte Anlage unterscheidet sich von derjenigen gemäß1 nur durch die Anzahl der Walzgerüste6 der Vorstraße4 . Bei der Lösung gemäß3 ist die Walzstraße sehr kompakt und die Heizstrecke11 kürzer und als Induktionsheizung ausgebildet. Vor der kompakten Fertigstraße entsprechend3 kann auch alternativ ein konventioneller Ausgleichs- oder Heizofen angeordnet sein. - In allen drei Fällen ist eine Referenzposition Pref definiert, die unmittelbar vor der Fertigstraße
5 liegt. Bei mehr als fünf Gerüsten hinter der Referenzposition Pref gilt die gleiche Vorgehensweise. Zusätzliche Gerüste erfordern jedoch einen höheren Massenfluss. - Eine Maschinensteuerung
8 – wie in1 zu sehen – erfasst die Gießgeschwindigkeit v bzw. den Massenfluss v × H und die Temperaturen T am Auslauf der Fertigwalzgerüste7 der Fertigstraße5 bzw. gibt diese Daten vor. Die Maschinensteuerung8 kann Einfluss auf die Anstellung der einzelnen Walzgerüste6 ,7 nehmen und insbesondere die hinteren Walzgerüste7 der Fertigstraße5 öffnen, sofern dies technologisch sinnvoll ist. - Wie bereits erläutert, werden die anzuwendenden Regeln, d. h. die funktionalen Verläufe, in der Maschinensteuerung
8 in einem Rechenmodell abgelegt, das für die Steuerung bzw. Regelung des Prozesses herangezogen wird. Die anzuwendenden Gesetzmäßigkeiten insbesondere für den Zusammenhang zwischen Gießgeschwindigkeit v bzw. Massenfluss v × H (als Produkt von Gießgeschwindigkeit v mit der Brammendicke H) und der Fertigstraßen-Auslauftemperatur T ergeben sich dabei wie in4 zu sehen für verschiedene Gerüstanzahlen. Die Darstellung in4 gibt also die Abhängigkeit zwischen der Gießgeschwindigkeit bzw. dem Massenfluss und der erreichbaren Temperatur hinter dem letzten aktiven Gerüst wieder, wobei dies für verschiedene Anzahlen aktiver Walzgerüste dargestellt ist. - Es sei erwähnt, dass die Darstellung gemäß
4 freilich stets für einen konkreten Anwendungsfall gegeben ist; für andere Anwendungsfälle ergeben sich andere Kurvenverläufe. Im Ausführungsbeispiel gemäß4 handelt es sich um einen weichen Kohlenstoffstahl, der eine mittlere Temperatur vor den Fertiggerüsten (an der Referenzposition Pref) von 1.200°C hat und der bei einer Gießdicke hinter der Stranggussanlage von 70 mm eine Zwischendicke von 8 bis 18 mm aufweist. Die maximale Bandbreite dieser Anlage liegt bei ca. 1600 mm. Unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Verarbeitungstechnologie wird für diesen Stahl z. B. eine Ziel-Fertigwalz-Temperatur von 850°C angestrebt, was durch die horizontale gestrichelte Linie angegeben ist. Für eine gegebene Gießgeschwindigkeit oder für einen gegebenen Massenfluss (v × H) lässt sich auf dem Niveau der Zieltempera tur (horizontale Linie Tziel) die Anzahl der verwendeten Gerüste ablesen. Abhängig vom Material variiert die Ziel-Fertigwalz-Temperatur. - Die in
4 dargestellten quantitativen Zusammenhänge können mit einer Massenflussstreubreite v × H von +–20%, einer Zwischentemperatur von < 1300°C am Punkt Pref, einer Zwischendicke von 8–18 mm, einer Brammendicke zwischen 50–100 mm gelten und die Endwalztemperatur Tziel kann abhängig vom Material Variieren. - Die sich beim Einsatz einer definierten Anzahl n von Fertiggerüsten
7 ergebende erreichbare minimale Enddicke dE des Bandes1 ist aus5 ersichtlich. Auch die hier zu sehende Graphik ist für einen Einzelfall relevant und zeigt vorliegend wiederum den weichen Kohlenstoffstahl mit den bei der Erläuterung von4 genannten technologischen Daten. - Dabei können die Fertiggerüste einer stärkeren Belastung unterzogen werden, so dass mit gegebener Anzahl n an aktiven Walzgerüsten auch eine geringere Banddicke dE erreichbar ist. Dieser Sachverhalt ist in
6 illustriert: Werden die Walzgerüste einer stärkeren Belastung unterzogen, wird die obere Kurve in6 in Richtung auf die untere Kurve gedrückt, was durch den Pfeil angedeutet ist. Bei höherer Materialfestigkeit oder breiterem Band verschiebt sich die Kurve in Richtung höherer Enddicken, um die Belastung in zulässigen Grenzen zu halten. - Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt, dass ausgehend von einer Gießdicke von 70 mm eine Zwischendicke erzeugt wird, die vor der Fertigstraße je nach verwendeter Vorgerüstanzahl und gewählter Dickenverteilung ca. 8 bis 18 mm beträgt. Die Restabnahme erfolgt in der Fertigstraße auf die Fertig-Banddicke dE, die abhängig ist von der eingesetzten Gerüstzahl hinter der Referenzposition Pref. Auch hier variiert die erzeugbare minimale Enddicke abhängig von der Dimensionierung der Gerüste und Antriebe oder von den Prozess und Anlagengrenzen.
- Es kann technologisch vorteilhaft sein, wenn das zu walzende Band einer Zwischenerwärmung unterzogen wird. Veränderungen in den dargestellten Kurvenverläufen können dann entsprechend im Rechenmodell berücksichtigt werden.
- Das hinterlegte Rechenmodell ist lernfähig; die Parameter können abhängig von der gemessenen Fertigwalztemperatur und anderer Prozessparameter adaptiert werden. Weiterhin ergibt sich, dass der Verlauf der Kurven variiert, abhängig von beispielsweise der verwendeten Kühlwassermenge, Entzunderungswassermenge, vom Gerüstabstand, vom Durchmesser der Arbeitswalzen und der Walzentemperaturen oder aber auch von der Materialfertigkeit.
- Die Gießanlage
2 versorgt die dahinter angeordnete Walzstraße4 ,5 kontinuierlich mit Material. Für den Angussvorgang sowie für den normalen Produktionsbetrieb erfolgt abhängig von der einstellbaren Gießgeschwindigkeit bzw. dem Massenfluss (Produkt von Dicke der Bramme und der Geschwindigkeit) die Bestimmung der Prozessparameter. - Für einen weichen Kohlenstoffstahl sieht dabei der von der Maschinensteuerung
8 veranlasste Betrieb beispielsweise wie folgt aus (die Gießdicke kann hierbei ungleich der obig erwähnten 70 mm sein): - • bei einem Massenfluss von H × v kleiner als 280 mm m/min: Unbrauchbarer Betrieb, d. h. Häckseln des Bandes oder Schneiden von Platten an den Scheren vor der Fertigstraße.
- • bei einem Massenfluss von H × v zwischen 280 und 380 mm m/min: Gutes Band fertigbar mit 2 Fertiggerüsten (hinter Pref) und Einstellung der Heizleistung (Induktionsheizung, Ofen) vor der Fertigstraße bzw. Zwischenerwär mung, so dass die gewünschte Endwalztemperatur von hier 850°C eingestellt werden kann.
- • bei einem Massenfluss von H × v zwischen 380 und 450 mm m/min: Gutes Band fertigbar mit 3 Fertiggerüsten (hinter Pref) und Einstellung auf Endwalztemperatur durch geeignete Zwischenerwärmung.
- • bei einem Massenfluss von H × v zwischen 450 und 560 mm m/min: Gutes Band fertigbar mit 4 Fertiggerüsten (hinter Pref) und Einstellung auf Endwalztemperatur durch geeignete Zwischenerwärmung.
- • bei einem Massenfluss von H × v größer als 560 mm m/min: Gutes Band fertigbar mit 5 Fertiggerüsten (hinter Pref) und Einstellung auf Endwalztemperatur von hier 850° durch geeignete Zwischenerwärmung.
- Zur Einhaltung der gewünschten Bandoberflächenqualität wurde hierbei von einer maximalen Referenztemperatur an der Position Pref von 1200° ausgegangen.
- Um die Kühlung des Fertigbandes vor allem bei mehreren offenen Gerüsten zu optimieren und ein möglichst frühes Kühlen des Fertigbandes zu gewährleisten, sind Zwischengerüstkühlungen
18 zwischen den letzten Gerüsten vorgesehen. Diese werden zur Verbesserung der Produkteigenschaften eingesetzt. Die gewünschte jeweilige Endwalztemperatur des Fertigbandes wird hinter dem jeweils letzten aktiven Walzgerüst mit Pyrometern überwacht. - Soll eine höhere Endwalztemperatur erzeugt werden als beispielsweise 850°C (wie im Ausführungsbeispiel angestrebt), so ist entsprechend der Darstellung in
4 der Effekt des Temperaturgewinns durch Öffnen eines Gerüsts möglich; es wird dann also mit einem Gerüst weniger fertiggewalzt. Der „Temperatursprung" ergibt sich aus4 durch Hochloten bei einer gegebenen Gießgeschwindigkeit bzw. bei einem gegebenen Massenfluss von einer Kurve auf die folgende Kurve, die den Verlauf mit einem Gerüst weniger wiedergibt. - In der Regel ist die optimale oder maximale Gießgeschwindigkeit für verschiedene Materialien durch Versuche bekannt, so dass von vorne herein die richtige Vorgabe gewählt werden kann. Bei beispielsweise einer erreichbaren Gießgeschwindigkeit von ca. 6,5 m/min und einer Gießdicke von 70 mm wird das letzte Gerüst der Fertigstraße aufgefahren, um der Ziel-Fertigstraßentemperatur nahe zu kommen. D. h. es wird mit den Vorgerüsten auf eine Zwischendicke von 8 bis 18 mm vorgewalzt, und danach erfolgt als Regelfall eine Fertigwalzung mit nur 4 Fertiggerüsten.
- Dieses Vorgehen ist im Vorfeld planbar. Bei Problemen in der Stranggussanlage und einer damit verbundenen Gießgeschwindigkeitsverminderung erfolgt jedoch eine Dickenänderung innerhalb eines Bandes. Hat sich der Gießprozess wieder stabilisiert und übersteigt die Gießgeschwindigkeit den vorgegebenen Mindestwert, erfolgt wieder die Einstellung entsprechend
4 sobald die Walzung eines neuen Bandes begonnen wird. Der Bandbereich mit der „falschen" Dicke wird gespeichert, um diesen Teil des Bandes später herausschneiden zu können. - Unter Auffahren eines Walzgerüsts wird hier verstanden, dass die Arbeitswalzen des Gerüsts so voneinander entfernt werden, dass in diesem Walzgerüst keine Walzung der Bramme bzw. des Bandes stattfindet.
-
- 1
- Band
- 2
- Gießmaschine
- 3
- Bramme
- 4
- Walzstraße
- 5
- Walzstraße
- 6
- Walzgerüst
- 7
- Walzgerüst
- 8
- Maschinensteuerung
- 9
- Kokille
- 10
- Schere
- 11
- Heizung
- 12
- Schere
- 13
- Kühlstrecke
- 14
- Schere
- 15
- Schere
- 16
- Haspel
- 17
- Entzundereinrichtung
- 18
- Kühleinrichtung
- v
- Gießgeschwindigkeit
- H
- Brammendicke
- dE
- Enddicke des Bandes
- T
- Bandtemperatur
- n
- Anzahl aktiver Walzgerüste
- Ikrit
- kritische Zeit
- ΔFW
- Differenzwalzkraft
- Pref
- Referenzposition
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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Claims (14)
- Verfahren zum Herstellen eines Bandes (
1 ) aus Stahl, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2 ) eine Bramme (3 ) gegossen wird, wobei die Bramme (3 ) die Gießmaschine (2 ) mit einer Gießgeschwindigkeit (v) bei gegebener Brammendicke (H) verlässt, wobei die Bramme (3 ) anschließend in mindestens einer Walzstraße (4 ,5 ) mit einer Anzahl Walzgerüste (6 ,7 ) zum Band (1 ) gewalzt wird und das Band (1 ) hinter dem letzten Walzgerüst (6 ,7 ) eine Enddicke (dE) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Hinterlegen eines funktionalen Zusammenhangs in einer Maschinensteuerung (8 ) zwischen der Gießgeschwindigkeit (v) oder dem Massenfluss als Produkt aus Gießgeschwindigkeit und Brammendicke (v × H) oder als Produkt aus Bandgeschwindigkeit und Banddicke und der Bandtemperatur (T) hinter dem letzten Walzgerüst (7 ), das das Band (1 ) walzt, für eine unterschiedliche Anzahl (n) aktiver Walzgerüste (7 ) und unterschiedlichen Enddicken; b) Ermitteln oder Vorgegeben der Gießgeschwindigkeit (v) oder des Massenflusses (v × H) und Zuführen des ermittelten Wertes in die Maschinensteuerung (8 ); c) Ermittlung der optimalen Anzahl aktiver Walzgerüste (7 ) und der damit walzbaren Enddicken und Dickenabnahmen in der Walzstraße anhand der gemäß Schritt a) gespeicherten funktionalen Verläufe in der Maschinensteuerung (8 ), um bei der gegebenen Gießgeschwindigkeit (v) bzw. bei dem gegebenen Massenfluss (v× H) eine gewünschte Bandtemperatur (T) hinter dem letzten aktiven Walzgerüst (7 ) zu erreichen; d) gegebenenfalls Auffahren einer Anzahl Walzgerüste (7 ) der Walzstraße (5 ), so dass nur die gemäß Schritt c) ermittelte Anzahl Walzgerüste (7 ) aktiv ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionale Zusammenhang gemäß Schritt a) von Anspruch 1 durch ein Rechenmodell gewonnen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu walzende Band (
1 ) vor einer Fertigwalzstraße (5 ) oder einen Fertigstraßenteil erwärmt wird, so dass es eine definierte Zwischentemperatur an der Position Pref aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu walzende Band (
1 ) zumindest zwischen zwei Walzgerüsten (7 ) der Fertigwalzstraße (5 ) ein- oder beidseitig gekühlt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (
1 ) zwischen den letzten Walzgerüsten (7 ) der Fertigwalzstraße (5 ) gekühlt wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (
1 ) zwischen den letzten beiden Walzgerüsten (7 ) der Fertigwalzstraße (5 ) gekühlt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Bandes (
1 ) hinter dem letzten aktiven Walzgerüst (7 ) gemessen und der gemessene Wert der Maschinensteuerung (8 ) zugeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzgerüst (
7 ) aufgefahren wird, wenn an diesem für eine vorgegebene Zeit (tkrit) eine vorgegebene Differenzwalzkraft (ΔFW) gemessen wird, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzgerüst (
7 ) aufgefahren wird, wenn an diesem ein vorgegebener Integralwert einer Differenzwalzkraft (ΔFw) über der Zeiteinheit überschritten wird, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzgerüst (
7 ) aufgefahren wird, wenn an dem Band an diesem Walzgerüst eine Unplanheit ermittelt wird, die ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzgerüst (
7 ) aufgefahren wird, wenn an dem Band an diesem Walzgerüst eine Oberflächenmarkierung ermittelt wird, die ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem aufgefahrenen Walzgerüst (
7 ) ein Walzenwechsel während laufender Produktion vorgenommen wird, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausfall eines Walzgerüsts (
7 ) dieses aufgefahren wird, wobei das aufgefahrene Walzgerüst bei der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 berücksichtigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandpartitionen ungleicher Banddicke oder/und Temperatur von Scheren herausgeschnitten wurden.
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