DE102008020412A1

DE102008020412A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen

Info

Publication number: DE102008020412A1
Application number: DE102008020412A
Authority: DE
Inventors: Christoph Klein; Dieter Rosenthal; Stephan Krämer; Jürgen Seidel; Wolfgang-Dietmar Hackenberg
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-02-26
Also published as: CN101848780A; MX2010002048A; US8011418B2; WO2009027045A1; TW200916217A; EP2183065A1; AU2008291362A1; RU2429923C1; US20100147484A1; AR068018A1; KR20100057073A; JP2010536577A; CA2693205A1; AU2008291362B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Dünnbramme (3) gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße (4, 5) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, wobei in einer ersten Betriebsart durch direkte Kopplung der Gießmaschine (2) mit der mindestens einen Walzstraße (4, 5) eine kontinuierliche Herstellung des Metallbandes (1) erfolgen kann (Endloswalzen) und wobei in einer zweiten Betriebsart durch Entkopplung der Gießmaschine (2) von der mindestens einen Walzstraße (4, 5) eine diskontinuierliche Herstellung des Metallbandes (1) erfolgen kann (Batch-Betrieb). Um die Flexibilität der Anlage zu erhöhen, sieht die Erfindung verfahrensgemäß vor, dass in Bandförderrichtung (F) hinter der Gießmaschine (2) gegossene Brammen (3) oder Vorbänder (3') aus der Haupttransportlinie (6) beim Fahren der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) herausgenommen, gespeichert und später wieder in die Haupttransportlinie (6) transportiert werden, wobei die herausgenommenen Brammen (3) oder Vorbänder (3') vor dem Zurücktransport in die Haupttransportlinie (6) auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Dünnbramme gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, wobei in einer ersten Betriebsart durch direkte Kopplung der Gießmaschine mit der mindestens einen Walzstraße eine kontinuierliche Herstellung des Metallbandes erfolgen kann (Endloswalzen) und wobei in einer zweiten Betriebsart durch Entkopplung der Gießmaschine von der mindestens einen Walzstraße eine diskontinuierliche Herstellung des Metallbandes erfolgen kann (Batch-Betrieb). Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen.
Anlagen dieser Art sind als Dünnbrammen-Dünnband-Gießwalzanlagen unter der Bezeichnung CSP-Anlagen bekannt. Das Endloswalzen aus der Gießhitze heraus ist seit langem bekannt, es hat sich jedoch noch nicht am Markt durchgesetzt. Die starre Verbindung von Stranggussanlage und Walzstraße sowie die Temperaturführung durch die Gesamtanlage haben sich als schwer beherrschbar erwiesen.
Aus der EP 0 286 862 A1 und aus der EP 0 771 596 B1 ist das Endloswalzen aus der Gießhitze heraus bekannt. Hier sind der Gieß- und der Walzprozess direkt gekoppelt. Ein Trennen des Endlosbandes mit einer Schere erfolgt kurz vor dem Haspel.
Ähnliche Verfahren für das kontinuierliche Herstellen von Bandstahl bei der Kopplung von Gieß- und Walzanlage offenbaren die EP 0 415 987 B2 und die EP 0 889 762 B1 . Zum Überwinden der Temperaturprobleme bei der relativ niedrigen Transportgeschwindigkeit sind dort induktive Heizungen vor und innerhalb der Walzstraße vorgesehen.
Eine alternative Technologie hierzu ist das Walzen von Einzelbrammen bzw. Einzelbändern. Bei dem diskontinuierlichen Walzen von Bändern werden das Gießen und Walzen entkoppelt. Die Gießgeschwindigkeit ist in der Regel sehr niedrig und die Walzgeschwindigkeit erfolgt unabhängig davon auf hohem Niveau in der Art, dass die Temperatur für die letzte Umformung oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Derartige Anlagen, die auch als CSP-Anlagen bezeichnet werden, sind beispielsweise in der EP 0 266 564 B1 beschrieben, wo eine Hochumformung in der Dünnbrammenanlage durchgeführt wird.
Eine ähnliche Dünnbrammenanlage zeigt auch die EP 0 666 122 A1 , wo diskontinuierlich Bänder unter Verwendung von induktiver Erwärmung zwischen den ersten Fertiggerüsten gewalzt werden.
Die Vorteile des diskontinuierlichen Walzens sind, dass die Gieß- und die Walzgeschwindigkeit unabhängig voneinander eingestellt werden können. Bei Dünnbandwalzung lassen sich z. B. flexibel höhere Walzgeschwindigkeiten einstellen, auch wenn die Gießanlage mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet oder die Geschwindigkeit dort gerade verändert wird.
Beide Verfahren – also auf der einen Seite das kontinuierliche Gießwalzen und auf der anderen Seite das diskontinuierliche Gießwalzen – sind aufgrund der oben erläuterten Umstände nur schwer zu kombinieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden bzw. eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, die Flexibilität des Verfahrens und der Vorrichtung zu erhöhen. Es soll insbesondere bei Störungen bzw. erforderlichen kurzzeitigen Wartungen bzw. bei anderen Walzunterbrechungen nicht mehr nötig sein, den Gießprozess zu unterbrechen, was wesentliche wirtschaftliche und verfahrenstechnische Vorteile aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in Bandförderrichtung hinter der Gießmaschine gegossene Brammen oder Vorbänder aus der Haupttransportlinie beim Fahren der diskontinuierlichen Herstellung (d. h. Walzung) des Metallbandes herausgenommen, gespeichert und später wieder in die Haupttransportlinie transportiert werden, wobei die herausgenommenen Brammen oder Vorbänder vor dem Zurücktransport in die Haupttransportlinie auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden.
Dabei wird bevorzugt ein spezielles Fährensystem bestehend aus zwei oder mehreren Teilsystemen hintereinander eingesetzt.
Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass während eines Walzenwechsels in der Walzstraße bei stetigem Betrieb der Gießmaschine gegossene Brammen aus der Haupttransportlinie herausgenommen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die Haupttransportlinie transportiert werden. Dadurch ist es möglich, ei nen Walzenwechsel durchzuführen, ohne auf den kontinuierlichen Betrieb der Gießmaschine verzichten zu müssen.
Eine vorgeschlagene Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes durch Gießwalzen weist eine Gießmaschine auf, in der zunächst eine Dünnbramme gegossen wird, und mindestens eine der Gießmaschine nachgeschaltete Walzstraße, in der die Dünnbramme unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in Bandförderrichtung hinter der Gießmaschine ein Fährensystem angeordnet ist, das zum Herausfahren und Hereinfahren gegossener Brammen aus der bzw. in die Haupttransportlinie geeignet ist. An dem oder in dem Fährensystem sind bevorzugt Heizmittel angeordnet, mit denen Brammen auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden können.
Diese Heizmittel sind mit Vorteil als Induktivheizung und/oder als mit Brennmitteln (z. B. Gas, Öl) beheizter Ofen ausgebildet. Das Fährensystem kann Förderelemente umfassen, mit der Brammen quer zur Bandförderrichtung bewegt werden können. Diese Förderelemente können verfahrbare Wagen umfassen. Es ist alternativ auch möglich, dass die Förderelemente Hubbalkenförderelemente sind.
Das Fährensystem besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aus zwei oder mehreren (z. B. 3 oder 4) in Bandförderrichtung hintereinander angeordneten Teilsystemen. Diese Teilsysteme können gemeinsam oder unabhängig voneinander quer zur Bandförderrichtung verfahren werden. Innerhalb der Teilsysteme des Fährensystems ist ein Längstransport in Bandförderrichtung oder entgegen derselben (d. h. vorwärt oder rückwärts) von dem einen zum anderen Teilsystem möglich.
Das Fährensystem ist vorzugsweise zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße angeordnet. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass das Fährensystem zwischen einer Vorwalzstraße oder einem Vorwalzgerüst und einer Fertigwalzstraße angeordnet ist.
Das Fährensystem kann weiterhin mit einem Rollgang zum Speichern von Brammen in Verbindung gebracht werden. Der Rollgang kann dabei mit einer Wärmedämmung versehen sein. Zwischen dem Rollgang und dem Fährensystem können Heizmittel angeordnet sein.
Neben dem Rollgang kann mindestens ein Zusatzspeicher, z. B. in Form einer Warmhaltegrube oder eine ähnliche Einrichtung, zum Speichern von Brammen oder Vorbändern angeordnet sein. Hiermit wird die Speicherkapazität erweitert oder eine längere Lagerzeit zur Gefügebeeinflussung ermöglicht. Dies kann also aus metallurgischen Gründen vorteilhaft sein, wenn nämlich längere Lagerzeiten in der als Speicher fungierenden Warmhaltegrube realisiert werden sollen.
In Bandförderrichtung vor dem Fährensystem kann eine Brammen- oder Vorbandschere angeordnet sein.
Die Vorteile der Endlostechnik, d. h. des kontinuierlichen Betriebs der vorgeschlagenen Gieß- und Walz-Anlage, im Zusammenhang mit der CSP-Technologie liegen in folgenden Merkmalen: Es ergibt sich eine kurze Baulänge der Anlage und damit geringere Investitionskosten. Es ist eine Energieeinsparung infolge des konsequenten Direkteinsatzes möglich. Weiter ergibt sich eine geringere Umformfestigkeit infolge der niedrigeren Walzgeschwindigkeit. Die Möglichkeit wird geschaffen, schwierig zu walzende Produkte und z. B. sehr dünne (ultra dünne) Bänder (Banddicke von ca. 0,8 mm) in hohen Produktionsmengen herzustellen. Es können Sondermaterialien (hochfeste Materialien) verarbeitet werden. Es kann eine Kombination von breiten und dünnen Bändern verarbeitet werden. Bandendenverwalzungen und damit Walzenbeschädigungen können vermieden bzw. vermin dert werden. Die Störrate der Anlage kann verringert und Hochgeher können vermieden werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
1 schematisch die Seitenansicht einer Gießwalzanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 die zu 1 zugehörige Draufsicht,
3 in der Darstellung nach 1 eine Gießwalzanlage gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung,
4 die zu 3 zugehörige Draufsicht,
5 in der Darstellung nach 1 eine Gießwalzanlage gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung,
6 die zu 5 zugehörige Draufsicht,
7 in der Darstellung nach 1 eine Gießwalzanlage gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung,
8 die zu 7 zugehörige Draufsicht,
9 den Bereich eines Fährensystems als Ausschnitt aus der Draufsicht auf eine Gießwalzanlage,
10 in der Darstellung gemäß 9 eine alternative Ausgestaltung des Fährensystems und
11 in der Darstellung gemäß 9 eine weitere alternative Ausgestaltung des Fährensystems.
In 1 und 2 ist eine Gießwalzanlage zu sehen, in der ein Metallband 1 hergestellt wird. Hierfür wird zunächst in einer an sich bekannten Gießmaschine 2 eine Dünnbramme 3 gegossen, die dann einer Walzstraße 4, 5 zugeführt wird, die vorliegend aus einer Vorstraße 4 (bestehend aus einem oder mehreren Gerüsten) und einer Fertigstraße 5 besteht. Die Gießmaschine 2 weist eine Strangkühlung auf, die mit einer engen Kühlzonenteilung für eine Temperaturzonenregelung über der Breite versehen ist, um eine homogene Austrittstemperatur aus der Stranggussanlage einstellen zu können.
Die Gießwalzanlage weist noch diverse weitere Elemente auf, die an sich bei derartigen Anlagen bekannt sind. In Bandförderrichtung F hinter der Gießmaschine 2 ist ein Zunderwäscher 12 zur Brammenreinigung angeordnet. Hinter der Vorstraße 4 folgt eine Bandschere 11. Die Schere wird benutzt zum Abtrennen des Kaltstrangs beim Anguss, zum Trennen der Brammen (in der Regel Einzelbrammen bzw. halbe Brammen) und zum Häckseln des Bandes bei Störungen.
Es schließt sich ein Fährensystem 7 an, das nachfolgend näher beschrieben wird.
Hinter dem Fährensystem 7 ist ein Ofen 13 angeordnet, der bevorzugt als Induktionsofen ausgebildet ist; es kann sich aber hier auch um einen Rollenherdofen handeln. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die dargestellte Induktionsheizung aufzuteilen. Eine Anordnung einer Induktionsheizung vor und hinter dem Fährensystem wäre also auch denkbar. Dahinter sind eine weitere Bandschere 14 und ein weiterer Zunderwäscher 15 angeordnet. Die Schere 14 dient als Notschere oder zur Profilierung der Brammenendenform.
Hinter der Fertigstraße 5 ist eine Kühlstrecke 16 angeordnet. Dahinter befinden sich die Haspel 17. Die Fertigstraße 5 hat oft drei bis acht Gerüste, bevorzugt sechs Gerüste. Das Vorband wird hier auf eine Enddicke von beispielsweise ca. 0,8 bis 16 mm heruntergewalzt.
Zum Fährensystem 7 sei folgendes angemerkt: Es handelt sich bei der Lösung gemäß 1 und 2 – wie in 2 gesehen werden kann – um beheizbare Fähren oder Ofenteile, die als zusätzlicher kurzer Brammenspeicher dienen, beispielsweise für die Zeit des Walzenwechsels in der Fertigstraße, in denen Brammen 3 oder geteilte Brammen bzw. Vorbänder 3' aus der Haupttransportlinie 6 zwecks Speicherung heraus genommen und später wieder in diese eingeschleust werden können. Die Fährenelemente sind hier als Wagen angedeutet, die quer zur Bandförderrichtung F beweglich angeordnet sind, um den Heraus- bzw. Hereintransport von Brammen aus der bzw. in die Haupttransportlinie 6 vornehmen zu können. Alternativ ist es auch möglich, statt eines Fähren-Wagens einen Hubbalkenförderer neben der Haupttransportlinie 6 einzusetzen. Beim Transport durch die Fähre bzw. den Ofen wird in der Regel die Brammentemperatur gehalten. Bei niedrigen Gießgeschwindigkeiten ist auch eine Brammenerwärmung vorgesehen, um flexibel nahezu gleich bleibende Eingangstemperaturen für die nachfolgenden Prozesse einstellen zu können.
Wie weiter zu sehen ist, sind zwei in Bandförderrichtung F aufeinander folgende Fähren-Teilsysteme 7' und 7'' vorgesehen. Diese können vorteilhafter Weise in Summe die Länge einer Bramme mit maximalem Ringgewicht zuzüglich etwas Spielraum zum Pendeln haben. Somit ist der Fähren- bzw. Ofenbereich relativ kurz ausgeführt.
In den 3 und 4, 5 und 6 bzw. 7 und 8 sind Variationen der Lösung gemäß 1 und 2 zu sehen. Bei der Lösung gemäß 3 und 4 sind weitere Fähren 7 vorgesehen, wobei auch ein Brammentransport innerhalb der Fähren und außerhalb der Haupttransportlinie 6 in oder entgegen der Bandförderrichtung F erfolgen kann (s. Doppelpfeile in Bandförderrichtung F in 4).
In der Ausführungsform gemäß der 5 und 6 ist das Fährensystem direkt hinter der Gießanlage – d. h. vor der Walzstraße – angeordnet. Weiterhin sind für den Endlosbetrieb weitere Induktionsheizungen 19 zwischen den Walzgerüsten der Fertigstraße 5 angeordnet.
In 7 ist eine Kaltstrangentsorgung 20 angedeutet, mit der der abgeschnittene Kaltstrang entfernt werden kann. Über einen „Galgen" bzw. eine Kette kann dieser nach oben oder seitlich über eine Verschiebeeinheit beim Anguss aus der Transportlinie genommen werden. Nach diesem Vorgang kann eine Rollgangsabdeckung 21 zur Reduzierung des Temperaturverlusts heruntergeschwenkt werden.
In 9 ist eine weitere Ausgestaltung der Ofen-Fähren-Anordnung 7/8 dargestellt. Hier besteht die Möglichkeit, bei einer längeren Störung Brammen 3 oder halbe Brammen auf einen Nebenrollgang 9 abzuschieben. Auch aus metallurgischen Gründen (Gefügeausbildung) ist eine längere Brammen- oder Vorband-Speicherzeit notwendig.
Diese können dann – wie 11 zeigt – optional in Warmhaltegruben 10 gespeichert und später wieder eingesetzt und ausgewalzt werden, wie es in 11 angedeutet ist. In 11 sind im übrigen mit den ganz unten mit gestrichelten Linien dargestellten Parkpositionen der Fähren und auch zwischen der Haupttransportlinie 6 und den ganz oben skizzierten Fähren mit gestrichelten Linien Speicherpositionen der Fähren skizziert. In der obersten Stellung der Fähren 7 erfolgt das Abschieben der Brammen 3 oder Vorbänder 3'.
Je nach Anlagenvariante kann mit oder ohne festem Ofenteil vor der Fähre 7 gearbeitet werden. Das gilt auch für die hinter der Fähre angeordnete Induktionsheizung bzw. den Rollenherdofen 13. Zwischen dem Rollgang 9 und den sich rechts neben diesem befindlichen Fähren 7 kann ein Pendeln der Bramme 3 erfolgen, um die Bramme 3 mittels der Induktionsheizung 8 zu erwärmen. Der Rollgang 9 kann zwecks Wärmeisolation gekapselt sein.
Die spätere Wiedererwärmung kann optional induktiv mit einem Heizmittel 8, z. B. einem gas- oder ölbeheizten Rollenherdofen, erfolgen.
In 10 ist zu erkennen, dass sich auch eine kurze Ausführungsform der Ofen-Fährenanordnung ergibt, wenn z. B. drei oder mehrere Fähren 7 nebeneinander vorgesehen werden.
Mit dem vorzugsweise als Induktionsheizung ausgebildeten Heizmittel 19 (in 9) bzw. Heizmittel 13 (in 2 oder 6) kann das Vorband individuell auf die gewünschte Fertigstraßeneinlauftemperatur gebracht werden. Dies ist beispielsweise deshalb angestrebt, um höhere Temperaturen (z. B. 1.350°C) bei der Walzung von kornorientiertem Silizium-Stahl (GO-Si-Steel) oder bei anderen Materialien einstellen zu können, um höhere Temperaturen bei der Dünnbandwalzung (H kleiner als 1,5 mm) einstellen zu können oder um die Temperaturen zu erhöhen, wenn die Dünnbrammentemperatur zu niedrig ist. Es kann natürlich auch vorgesehen werden, im Falle dessen, dass niedrige Temperaturen angestrebt werden, ohne bzw. mit geringem Energieeintrag zu arbeiten, wenn beispielsweise bei normalen Bändern Energie eingespart werden soll.
Weiterhin können mit den Heizmitteln 8, 13 bzw. 19 homogene Temperaturen über der Dünnbrammenlänge erzeugt und eventuelle Temperaturungleichmäßigkei ten durch unterschiedliche Energieeinbringung über der Länge ausgeglichen werden.
Wird die Anlage im Endlosmodus mit einer relativ niedrigen Gießgeschwindigkeit und damit Walzgeschwindigkeit in der Walzstraße betrieben, dann ist die Induktionsheizung zur Einstellung einer ausreichend hohen Walztemperatur notwendig. Unterstützt wird die Induktionsheizung vor der Fertigstraße optional auch durch Induktionsheizungen innerhalb der Fertigstraße. Die Induktionsheizung vor der Fertigstraße ist optional quer verschiebbar oder hochschwenkbar ausgeführt, so dass die Induktionsheizung durch eine Rollgangsabdeckung (passiv oder beheizt) oder ein konventionelles Ofenteil nach Bedarf ersetzt werden kann.
Die Bandschere 18 in 5 dient zum Schneiden der Bänder kurz vor dem Haspel 17, wenn die Anlage im Endlosmodus betrieben wird.
Die Anordnung des Fährensystems 7 kann (wie in den 5 bis 8 dargestellt) direkt hinter der Gießmaschine 2 erfolgen. Es ist jedoch (wie in den 1 bis 4 dargestellt) auch möglich, zunächst hinter der Gießmaschine 2 eine Dickenreduktion an einem oder mehreren Gerüsten (s. Vorstraße 4) durchzuführen und dann das Fährensystem 7 einzubauen.
Der hinter der Gießanlage 2 angeordnete Halteofen 13 kann auch ein konventionell gasbefeuerter Ofen sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 weist die Vorstraße 4 ein Walzgerüst auf, während die Fertigstraße 5 sechs Walzgerüste hat. Zwischen der Vorstraße 4 und der Fertigstraße 5 ist der Ofen 13 als Induktionsofen angeordnet, um das Band nach dem Vorwalzen in der Vorstraße 4 auf die optimale Bandtemperatur vor dem Fertigwalzen in der Fertigstraße 5 aufzuheizen.
Die Bandschere 11 wird zum Trennen der Dünnbrammen 3 beim diskontinuierlichen Betrieb und die Bandschere 14 zum Trennen der Bänder beim Endloswalzen verwendet. Die Schere 11 dient insbesondere zum Schopfen des Bandkopfes oder Bandendes beim Anfahren oder Ausfördern im Endlosbetrieb oder im diskontinuierlichen Betrieb.
Durch Einsatz der vorgeschlagenen Anlagentypen ist ein gekoppelter voll-kontinuierlicher Gieß-Walz-Prozess (Endloswalzen) und wahlweise ein entkoppelter diskontinuierlicher Einsatz von Einzelbrammen (Batch-rolling) möglich.
Beim Endloswalzen bestimmt das Niveau der Gießgeschwindigkeit den Temperaturverlauf durch die gesamte Anlage. Abhängig von der Gießgeschwindigkeit steuert ein Rechenmodell dynamisch die Heizleistungen der Öfen vor und innerhalb der Walzstraße in der Art, dass die Walzstraßen-Auslauftemperatur die Zieltemperatur erreicht.
Unterschreitet die Gießgeschwindigkeit einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert (bei Problemen in der Gießanlage, bei schwierig zu gießenden Materialien, beim Anfahrvorgang etc.), so wird automatisch vom Endlosmodus zum diskontinuierlichen Walzen umgeschaltet. D. h. die Dünnbramme 3 wird mit der Schere 11 bzw. 14 getrennt und die Walzgeschwindigkeit so erhöht, dass die gewünschte Endwalztemperatur erreicht wird. Dabei werden die Brammen- bzw. Bandsegmente innerhalb der Straße 4, 5 verfolgt und dynamisch abhängig von der Temperaturverteilung die Transport- bzw. Walzgeschwindigkeit und induktiven Heizleistungen über der Bandlänge angepasst.
Hat sich der Gießprozess wieder stabilisiert und die Gießgeschwindigkeit übersteigt den vorgegebenen Mindestwert, dann wird analog vom diskontinuierlichen Betrieb wieder zurück in den Endlosmodus geschaltet.
Durch ein beliebiges Umschalten bzw. Einstellen von Endlosbetrieb oder diskontinuierlichem Betrieb ist ein hohes Maß an Flexibilität gegeben, die eine Erhöhung der Prozesssicherheit darstellt. Dies gilt insbesondere bei einer Inbetriebnahme einer Produktionsanlage.
Der Endlosmodus bei der Verarbeitung wird nicht generell eingesetzt werden; der Batch-Betrieb wird primär bei Gießgeschwindigkeitsproblemen oder beim Anfahrvorgang genutzt werden.
Zwecks Energieoptimierung kann vorgesehen werden, vornehmlich dünnere oder schwierig zu erzeugende Bänder im Endlosmodus und Bänder mit Dicken größer als eine kritische Dicke im Batch-Betrieb bei hoher Geschwindigkeit und dabei geringem Heizenergiebedarf zu walzen. Die richtige Kombination der Erzeugungsart optimiert die Energiebilanz der CSP-Endlos-Batch-Anlage für den gesamten Produktmix.
Durch den Einsatz der vorgeschlagenen Anlage ist ein gekoppelter vollkontinuierlicher Gieß-Walz-Prozess (Endloswalzen) und wahlweise ein entkoppelter diskontinuierlicher Einsatz einzelner Brammen im Batchmode möglich. Die Anlage ist sehr Platz sparend aufgebaut. Im Vergleich mit einer konventionellen CSP-Anlage ergibt sich nur etwa die halbe Anlagenlänge (ca. 250 m). Dennoch erlaubt die vorgeschlagene Anlage einen Arbeitswalzenwechsel, ohne den Gießvorgang abzubrechen.
Zu den möglichen Betriebsweisen der vorgeschlagenen Anlage sei folgendes angemerkt:
1. Batch-Betrieb in der Walzstraße:
Bei Beginn des Gießprozesses, bei der Inbetriebnahme der Anlage, bei allgemeinen Gießproblemen oder bei schwierig zu gießenden Stählen wird die Gießgeschwindigkeit relativ niedrig eingestellt. Bei niedrigen Gießgeschwindigkeiten ist ein Endlos-Walzen mit diesem niedrigen Massenfluss von Gießanlage bis Fertigstraße aus Temperaturgründen nicht möglich oder unwirtschaftlich. Zur Reduktion der Energieverluste wird der Batch-Mode bevorzugt eingesetzt. Beim Batch-Betrieb sind der Gießprozess und die Fertig-Walzung jeweils entkoppelt und finden somit mit unterschiedlicher Geschwindigkeit (d. h. Massenfluss) statt. Nach dem Anguss wird zunächst der Kaltstrang entsorgt und im Brammenkopfbereich die Dünnbramme geschopft. Nach dem Erreichen des gewünschten Coilgewichts erfolgt für jede Bramme das wiederholende Schopfen an der Schere hinter der Stranggussanlage bzw. Vorstraße. Es folgt die Walzung in der Fertigstraße mit einer individuell einstellbaren Walzgeschwindigkeit und der Weitertransport durch die Kühlstrecke und letztlich das Aufwickeln.
2. Endlos-Betrieb (d. h. Gießmaschine und Walzstraße sind gekoppelt)
Mit zunehmender Gießgeschwindigkeit und abhängig von den zu walzenden Enddicken wird in den Endlosmode umgeschaltet. Bei diesem Betriebsmodus wird die Schere vor dem Haspel zum Trennen der Bänder verwendet. Bevor die Dünnbramme in die Fertigstraße einläuft, wird sie induktiv erwärmt, so dass sich eine ausreichend hohe Walztemperatur einstellt und die Walzung im austenitischen Bereich stattfindet. Beim anschließenden Endlos-Walzen werden in der Regel auch die induktiven Heizungen innerhalb der Fertigstraße eingesetzt und unterstützen die induktiven Heizungen vor der Fertigstraße. Beim diskontinuierlichen Betrieb oder beim Anfahrvorgang am Bandkopf stehen sie dagegen in sicherer Warteposition weit entfernt über oder neben dem Band.
3. Walzenwechsel in der Fertigstraße bei aktivem Gießvorgang
Beim Wechseln der Arbeitswalzen oder bei Störungen in den Walzstraßen sollte vorzugsweise der Gießprozess nicht unterbrochen oder gestört werden. Deshalb ist es sinnvoll, einen Puffer für die Brammen einzubauen. Hierzu ist ein kurzer Rollenherdofen hinter der Gießanlage bei einer Kompakt-CSP-Anlage vorgesehen, in dem verfahrensbedingt vier (bzw. sechs) Brammen Platz finden. Der Ofen ist in seiner Ausgestaltung in Form der vorgeschlagenen Fähren ausgebildet, wie es insbesondere aus den 9 bis 11 hervorgeht.
Wie aus den Figuren zu sehen ist, sind in Transportrichtung zwei Fährengruppen 7', 7'' hintereinander angeordnet, von denen beide unabhängig voneinander quer verfahren können. Alternativ ist auch die vordere Fährengruppe 7' hinter der Gießmaschine 2 bzw. Vorstraße 4 als Ofenteil fest eingebaut. In diesen beiden Fährengruppen finden in Summe beispielsweise vier ganze oder halbe Dünnbrammen Platz. Optional sind Speichermöglichkeiten in kurzen Ofenteilen vorgesehen. Die gestrichelten Felder in den 2, 4, 6 und 8 bis 11 sind Ausweichparkpositionen für die Fähren 7, 7', 7''. Es ist auch ein Transport von Brammen von Fähre zu Fähre neben der Walzlinie möglich, so dass individuell von der einen oder anderen Fähre ein Rücktransport von Brammen in die Walzlinie durchgeführt werden kann. Diese Anordnung erleichtert den flexiblen Rücktransport von Brammen nach einer Walzunterbrechung (d. h. insbesondere beim Walzenwechsel oder bei einer Störung). Als weitere alternative Ausgestaltung sind als zweite Fährengruppe auch mehr als zwei Fährenteile oder Hubbalkenofenteile (beispielsweise drei oder vier) nebeneinander denkbar, um die Speicherkapazität bei gleicher Gesamtanlagenlänge zu erhöhen.
In 4 ist in einer kurzen Gießwalzanlage eine Konstellation von Öfen und Fähren gewählt, wobei drei Öfen 8 nebeneinander angeordnet sind, die von einer Fähre 7 beschickt werden.
Sind die Fähren (Öfen) voll, z. B. weil die Walzunterbrechung länger dauert, so können die Brammen auf einem Rollgang 9 (s. 10 und 11) abgeschoben, gespeichert, wiedererwärmt und später wieder in die Haupttransportlinie 6 eingesetzt und gewalzt werden.
Das Speichern von halben Brammen (also Kompromiss während des Walzenwechselns) erleichtert bei kurzer Bauweise das Lücke Ziehen zwischen zwei Bändern, so dass Brammen mit einer Fähre leicht aus oder in die Transportlinie 6 gefahren werden können. Die Gesamtlänge der beiden Fähren erlaubt im Normalbetrieb hingegen eine gesamte Brammenlänge warm zu halten.
In der Zeit des Walzenwechsels wird optional die Gießgeschwindigkeit reduziert, um die Pufferzeit zu erhöhen.
Vorgesehen ist bevorzugt eine 1-Strang-Gießanlage mit Pendel- oder Querfähren, um eine Speicherung einer Dünnbramme bzw. verformter Dünnbramme z. B. während eines Walzenwechsels in einer Fähre und/oder parallel angeordneten Öfen zu ermöglichen.
Für den Walzenwechsel wird zuvor vom Endlosbetrieb in den Batchbetrieb umgeschaltet.
Innerhalb der Fähren, die neben der Haupttransportlinie 6 stehen, ist auch ein Längstransport von Brammen von einer zur anderen Fähre möglich (s. hierzu Doppelpfeil in Richtung der Bandförderrichtung F in 4).
Demgemäß ergibt sich durch den Erfindungsvorschlag, dass sowohl die Vorteile des Endlos-Gieß-Walzprozesses als auch diejenigen des Einzelband- Walzprozesses genutzt werden können. Insbesondere ergibt sich eine sehr vorteilhafte Lösung für den Walzenwechsel.
Die Umwandlungskosten (Walzenergie, Heizenergie) können gesenkt werden, und es ist eine Reduzierung der Baulänge der Anlage verglichen mit der CSP-Technologie um ca. 40% bis 50% möglich. Demgemäß werden auch die Investitionskosten und die Betriebskosten gesenkt.
Das Endloswalzen reduziert die Anzahl der Anstiche in der Fertigstraße, was insbesondere bei der Walzung dünner Enddicken vorteilhaft ist. Die gegossene Bramme durchläuft beispielsweise zwei Inline-Walzgerüste, in denen sie auf eine Vorbanddicke reduziert wird, die geeignet ist, mit einer möglichst geringen Anzahl Fertiggerüsten das Endprodukt zu erzeugen.
Die Vorbandtemperatur kann in einem Rollenherdofen auf dem Niveau der aus den Inline-Gerüsten austretenden Temperatur gehalten werden. Eine induktive Heizung vor und optional auch innerhalb der Fertigstraße erhöht diese auf die notwendige Walztemperatur.
Der Vorteil des Vorsehens induktiver Heizsysteme vor und in der Fertigstraße ergibt sich aus der Tatsache, dass im Endlosverfahren nur relativ niedrige Walzgeschwindigkeiten möglich sind. Hierbei wäre der Temperaturverlust ohne induktives Heizsystem größer, als bis zum Ende der Fertigstraße zur Einhaltung der Endwalztemperatur erlaubt.
Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt ebenfalls die von dem CSP-Prozess her bekannte Einzelbandwalzung. Hierfür wird das Vorband mit einer Pendelschere nach den Inline-Gerüsten in die gewünschte Länge unterteilt. Dies erlaubt die Herstellung einer Vielzahl von Stahlgüten, die aus metallurgischen Erfordernissen heraus mit niedrigeren Gießgeschwindigkeiten vergossen werden müssen. Bei diesen niedrigen Gießgeschwindigkeiten ist ein Endloswalzprozess nicht wirtschaftlich. Die erforderliche Nachheizleistung zur Einhaltung der Endwalztemperatur ist zu hoch. Außerdem entfallen bei den mit diesem Verfahren hergestellten Stahlgüten die Vorteile des Endloswalzens, da diese Produkte in üblichen Endbanddicken erzeugt werden.
Vorzugsweise soll beim Walzenwechsel in der Fertigstraße der kontinuierliche Gießbetrieb nicht gestört werden. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, das vorgeschlagene System zur Pufferung der Vorbänder einzubauen, das einerseits die erforderliche Pufferzeit herstellen kann, andererseits aber die Qualität des Vorbandes nicht beeinträchtigt. Die Gleichmäßigkeit der Vorbandtemperatur über Länge und Breite ist ein markantes Merkmal der CSP-Technologie und Voraussetzung für eine Vielzahl von Vorteilen bei dem nachgeordneten Fertigwalzprozess. Der Rollenherdofen ist hierfür eine geeignete Lösung. Vorliegend wird der Rollenherdofen im wesentlichen zur Aufnahme von ca. vier halben Vorbandlängen ausgelegt, die durch Querverfahren und Lagern der Vorbänder einen Puffer in der Länge der benötigten Walzenwechselzeit zur Verfügung stellt.
Das beschriebene Konzept ist ein Einstrangkonzept. Eine Erweiterung auf zwei Gießstränge ist möglich. Als Einstranganlage ausgelegt, wird die Kapazität der Anlagenkomponenten ausgenutzt. Dies führt generell zu günstigen Investitions- und Betriebskosten.
Typische Daten bei dem vorgeschlagenen Konzept sind Gießdicken zwischen 60 und 100 mm, Gießgeschwindigkeiten zwischen 4 m/min und 8 m/min, Vorbanddicken zwischen 25 mm und 60 mm und Endbanddicken zwischen 1,0 und 16 mm.

1: Metallband
2: Gießmaschine
3: Dünnbramme
3': Vorband
4, 5: Walzstraße
4: Vorstraße
5: Fertigstraße
6: Haupttransportlinie
7: Fährensystem
7': Teilsystem
7'': Teilsystem
8: Heizmittel (Induktionsheizung oder Rollenherdofen)
9: Rollgang
10: Warmhaltegrube/Zusatzspeicher
11: Bandschere
12: Zunderwäscher
13: Ofen (Induktionsofen oder Rollenherdofen)
14: Bandschere
15: Zunderwäscher
16: Kühlstrecke
17: Haspel
18: Bandschere
19: Heizmittel (Induktionsheizung)
20: Kaltstrangentsorgung
21: Rollgangsabdeckung
F: Bandförderrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0286862 A1 [0003]
- EP 0771596 B1 [0003]
- EP 0415987 B2 [0004]
- EP 0889762 B1 [0004]
- EP 0266564 B1 [0005]
- EP 0666122 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Dünnbramme (3) gegossen wird, wobei diese anschließend in mindestens einer Walzstraße (4, 5) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, wobei in einer ersten Betriebsart durch direkte Kopplung der Gießmaschine (2) mit der mindestens einen Walzstraße (4, 5) eine kontinuierliche Herstellung des Metallbandes (1) erfolgen kann (Endloswalzen) und wobei in einer zweiten Betriebsart durch Entkopplung der Gießmaschine (2) von der mindestens einen Walzstraße (4, 5) eine diskontinuierliche Herstellung des Metallbandes (1) erfolgen kann (Batch-Betrieb), dadurch gekennzeichnet, dass in Bandförderrichtung (F) hinter der Gießmaschine (2) gegossene Brammen (3) oder Vorbänder (3') aus der Haupttransportlinie (6) beim Fahren der diskontinuierlichen Herstellung des Metallbandes (1) herausgenommen, gespeichert und später wieder in die Haupttransportlinie (6) transportiert werden, wobei die herausgenommenen Brammen (3) oder Vorbänder (3') vor dem Zurücktransport in die Haupttransportlinie (6) auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Walzenwechsels in der Walzstraße (4, 5) bei stetigem Betrieb der Gießmaschine (2) gegossene Brammen (3) oder Vorbänder (3') aus der Haupttransportlinie (6) herausgenommen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die Haupttransportlinie (6) zurücktransportiert werden.
Vorrichtung zum Herstellen eines Metallbandes (1) durch Gießwalzen, mit einer Gießmaschine (2), in der zunächst eine Dünnbramme (3) gegossen wird, und mindestens einer der Gießmaschine (2) nachgeschalteten Walzstraße (4, 5), in der die Dünnbramme (3) unter Nutzung der Primärhitze des Gießvorgangs gewalzt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Bandförderrichtung (F) hinter der Gießmaschine (2) oder Vorstraße (4) ein Fährensystem (7) angeordnet ist, das zum Herausfahren und Hereinfahren gegossener Brammen (3) aus der bzw. in die Haupttransportlinie (6) geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oder in dem Fährensystem (7) Heizmittel (8) angeordnet sind, mit denen Brammen (3) auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel (8) als Induktivheizung und/oder als beheizter Rollenherdofen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fährensystem (7) Förderelemente umfasst, mit der Brammen quer zur Bandförderrichtung (F) bewegt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente verfahrbare Wagen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente Hubbalkenförderelemente sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fährensystem (7) aus zwei oder mehreren in Bandförderrichtung (F) hintereinander angeordneten Teilsystemen (7', 7'') besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Teilsysteme (7', 7'') des Fährensystems (7) gemeinsam quer zur Bandförderrichtung (F) verfahren werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Teilsysteme (7', 7'') des Fährensystems (7) unabhängig voneinander quer zur Bandförderrichtung (F) verfahren werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fährensystem (7) zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (4, 5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fährensystem (7) zwischen einer Vorwalzstraße oder einem Vorwalzgerüst (4) und einer Fertigwalzstraße (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit denen innerhalb des Fährensystems (7) ein Längstransport der Brammen (3) oder Vorbänder (3') in Bandforderrichtung (F) oder entgegen derselben von einem Teilsystem (7', 7'') zum anderen erfolgen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fährensystem (7) mit einem Rollgang (9, 21) zum Speichern von Brammen (3) oder Vorbändern (3') in Verbindung gebracht werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollgang (9, 21) mit einer Wärmedämmung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rollgang (9) und dem Fährensystem (7) Heizmittel (8) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Rollgang (9) mindestens ein Zusatzspeicher zum Speichern von Brammen (3) oder Vorbändern (3') angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zusatzspeicher als Warmhaltegrube (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in Bandförderrichtung (F) vor dem Fährensystem (7) eine Bandschere (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Induktionsheizungen und/oder Rollenherdöfen (13) vor und hinter dem Fährensystem (7) angeordnet sind.