EP2428288A1 - Verfahren zum Herstellen von Stahlbändern durch Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Stahlbändern durch Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen Download PDF

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EP2428288A1
EP2428288A1 EP10175759A EP10175759A EP2428288A1 EP 2428288 A1 EP2428288 A1 EP 2428288A1 EP 10175759 A EP10175759 A EP 10175759A EP 10175759 A EP10175759 A EP 10175759A EP 2428288 A1 EP2428288 A1 EP 2428288A1
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EP
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rolling
strip
furnace
finishing train
temperature
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EP10175759A
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Gerald Dr. Hohenbichler
Alois Seilinger
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing steel strips by endless rolls or semi-endless rolls, wherein first in a casting plant, a slab is poured, the slab is rolled in a roughing mill to a pre-strip, the pre-strip is heated in an oven and the heated pre-strip in one Finishing mill is rolled to a predetermined final thickness and a predetermined Endwalztemperatur finish.
  • the emerging from the casting slab is usually descaled, pre-rolled, the resulting pre-strip is heated in an oven and rolled finished in the finishing train.
  • the finishing train usually hot rolled, that is, the rolling stock during rolling a Temperature above its recrystallization temperature. For steel, this is the range above about 720 ° C, usually is rolled at temperatures up to 1200 ° C warm.
  • the metal is usually in the austenitic state, where the iron atoms are arranged cubic face centered.
  • the austenite area of a steel depends on the steel composition, but is usually above 800 ° C.
  • a correspondingly high final rolling temperature is usually specified in the pass plans.
  • the continuous rolling or semi-continuous rolling of steel strips is well known from the prior art, as are the disadvantages that result from it: in particular in continuous rolling transmits each fluctuation in the casting process to the rolling process by the direct coupling of casting and rolling.
  • continuous rolling transmits each fluctuation in the casting process to the rolling process by the direct coupling of casting and rolling.
  • fluctuations in the speed and the temperature of the preliminary strip can occur, which in turn has an effect on the finish rolling of the steel strip and can lead to quality fluctuations.
  • the mass or volume flow of the Vorbands may change and / or the temperature of the Vorbands.
  • the mass or volume flow changes z. B. if, with the same thickness and width of the Vorbandes the speed of the Vorbandes changes or if the thickness changes with the same width and speed of the Vorbandes.
  • the width-specific volume flow is often used in the rolling technique, ie as a volume flow per unit width (1 m), which can be represented as a product of the thickness of a belt and belt speed, in particular if the width of the belt plays no special role for the process in question. This often applies when the width is at least seven to ten times the thickness.
  • the (broad specific) mass flow is known to be obtained by multiplying the (specific volume) volume flow by the density of the belt.
  • the microstructure of the steel strip may deviate from the desired microstructure, such as an austenitic microstructure. But it can also come to deviations from the desired thickness or the desired profile of the steel strip. But the quality of the finished steel strip can also be so bad that it has to be treated as scrap.
  • the usually overlong slab is separated from the strand of the casting plant, a newly incoming slab can be braked to the pass schedule of the finishing train due to changes in properties (temperature, width, thickness, speed of the slab or Vorbands) or because of the Recalculation of a new final thickness.
  • the DE 10 2007 058 709 A1 on the other hand, to determine a functional relationship between casting speed or mass flow on the one hand and final rolling temperature on the other hand for a certain number of active rolling stands and different final thicknesses, to determine the optimum number of active rolling stands on specification of a certain casting speed or mass flow, with which a desired final rolling temperature is achieved and optionally a number of rolling stands drive so that only the optimum number of rolling stands is active.
  • Such a method is also applicable in the case of start-up of the endless compound system, when the broadly specific mass flow or volume flow of the pre-strip increases slowly.
  • a change in the inlet temperature of the pre-strip when entering the finishing train by more than 1 K / second or the inlet mass flow of more than 0.2% / second corresponds to the conditions when starting the G transparentwalz composite system and provides a constant or slow change of inlet temperature and Inlet mass flow.
  • the values of more than 5 K / second or more than 1.5% / second correspond to the values of a disturbance of the cast roll compound system and represent a significant and mostly also suddenly occurring change of inlet temperature and inlet mass flow.
  • Energy can also be saved if the inlet temperature is lowered, ie the temperature with which exits the subband from the oven and enters the finishing train. This will be possible in particular if the number of active rolling stands of the finishing train is reduced by one and in the remaining active rolling stands thickness reductions of the steel strip close to the maximum possible reduction degrees (relative change in thickness of the steel strip after and in front of the rolling stand), because thereby per rolling stand more dissipative forming heat is generated, which additionally heats the steel strip.
  • the maximum possible reduction rates are determined on the one hand by the material properties of the steel strip itself, on the other hand by the roll stand, which can muster only a finite rolling force.
  • the originally desired final thickness may be sought only if this is possible within the applicable limit values for the finishing train, in particular the maximum allowable rolling and bending forces , This will usually be possible if the inlet temperature or the inlet mass flow increase and an additional rolling mill is switched on.
  • the originally desired final thickness can, however, possibly not be maintained if the inlet temperature or the inlet mass flow sink and a rolling stand is driven up because in some cases the rolling and bending forces of the finishing train needed to maintain the final thickness would exceed the corresponding limit values. It must therefore be allowed a greater final thickness, which must not be a disadvantage if later in the rolling program anyway a larger final thickness is to be rolled.
  • the rolling stock ie the steel strip
  • the rolling stock is described at any time during the rolling process and thus also in the stitch plan at least by the following variables: speed, thickness, temperature and relative profile (thickness of the strip in the middle relative to the edge).
  • Each roll stand is characterized - also in the pass chart - at least by the following variables, which simultaneously represent the manipulated variables of the roll stand: peripheral speed of the work rolls, rolling force and bending force.
  • the new stitch plan is determined during the ongoing rolling process.
  • the new pass schedule can be recalculated with the aid of the current measurement data of the rolling process and therefore particularly accurate.
  • this procedure will lead to comparatively worse results than the calculation of the new pass schedule during the rolling process ( online calculation).
  • the new stitch plan according to the invention is best created by means of a mathematical process model that simulates the rolling process of at least all rolling mills of the finishing train. During the rolling process, the rolling process in the finishing train can be recalculated several times per minute due to the process model.
  • the final rolling temperature, the final thickness, the rolling and bending forces required per framework and the energy requirements of the finishing wharf and the furnace can be calculated. Then the distribution of the rolling force on the individual rolling stands and also the number of active rolling stands is varied and thereby determined whether an active rolling mill would be less energetically advantageous in compliance with plant limits and operational limits.
  • a so-called objective function can be formed, which is a mathematical optimization, such.
  • B. an extreme value formation, is subjected, and the determined in this way function values of the objective function are used to create a stitch plan.
  • the function values of the objective function determined by the optimization can be used directly as parameters of the stitch plan.
  • the objective function is a function of state variables of the rolling stock, such as speed, thickness, temperature, relative profile, and / or control variables, such as peripheral speed, rolling force, bending force.
  • the objective function will be the energy supplied to the furnace and / or the finishing train so that, for example, a very low energy pass schedule is calculated. Because at least one condition imposed on the pass schedule in the form of a limit value is taken into account as a secondary condition during the optimization, plant technology or technological limit values are included in the optimization in a simple manner. Furthermore, at least one condition that specifies a fixed value for a control or state variable is considered as a constraint in the optimization. As a result, defined values, just the desired final thickness and the final rolling temperature, can be incorporated into the optimization.
  • the stitch plan may be used for which, under given constraints, the solution with the smallest violation of the constraints occurs. For example, a deviation from the desired final thickness may be allowed if such a product had to be manufactured anyway at a later date according to the production plan. But at least a final rolling temperature can be achieved, where the metal is in the austenitic state.
  • the process model of the stitch plan at least the final rolling temperature of the steel strip, the final thickness of the steel strip, and the combined energy demand of the finishing train and the furnace is calculated, the number of rolling stands varies and the associated energy for the rolling stands and the Furnace is determined, and if, in accordance with predetermined limits for the settings of the rolling stands and the furnace, a variation in a reduction of the common energy requirement results, this is based on the new pass schedule.
  • Another way to minimize the energy required for the furnace is to increase the thickness of the pre-strip is changed.
  • the rolling stands of the rough rolling mill must also be included in the new pass schedule to be recalculated.
  • the thinner the pre-band is, the lower the energy required to heat the pre-band in the oven.
  • the aim here is to select the pre-strip thickness at given values for intake mass flow, end strip thickness and final rolling temperature so high that the active rolling stands of the finishing train are as close as possible to the maximum possible reduction levels to replace the energy saved at the furnace by the dissipative forming heat.
  • the temperature of the steel strip as it exits the furnace should generally not exceed 1250 ° C, more preferably be less than 1220 ° C. However, if the reduction levels in the rolling mills of the finishing train are increased, the temperature of the steel strip as it exits the furnace may be lowered to, for example, about 1090 ° C.
  • the method according to the invention can be used both for endless rolling or semi-endless rolling.
  • it can be used for startup and startup of a cast roll compound plant after a casting-rolling break, ie the daily restart of the plant and not only after a plant shutdown due to an error.
  • it is used for semi-endless rolling, then there are basically two possibilities when the stitch plan change takes place and thus, when a rolling stand for the implementation of the new stitch plan is switched on or driven.
  • the pre-strip to be rolled may already be in the finishing train when a rolling stand is brought into rolling engagement or out of rolling engagement.
  • Semi-continuous rolling produces several pre-bands from the split slabs, which run into the finishing train relatively just one behind the other, usually only with a time interval of less than 20 seconds, preferably less than 10 Seconds, especially less than five seconds.
  • the connection or driving of a rolling mill is carried out regardless of whether a steel strip is in the finishing train or not. Therefore, it is likely to take place when there is just a steel strip in the relevant rolling stand.
  • the pre-strip to be rolled during semi-endless rolling only enters the finishing train when a rolling stand has been opened or closed in accordance with the new pass schedule. That is, it must be arranged in front of the finishing train a pair of scissors, which cuts through the opening band, so that that part which is already in the finishing train, can be accelerated out of the finishing train, while not yet in the finishing train part enters the finishing train (or at least not in the rolling mill to be adjusted) until the corresponding rolling mill has been adjusted according to the new stitch plan.
  • the cutting of the pre-strip is not a disadvantage, because a finished strip is usually too long for a bunch and therefore anyway must be cut after the finishing train at least once to wind it up to at least two coils. So you can perform the cut of the steel strip instead of after the finishing mill before the finishing mill and thus simultaneously create a break for the necessary conversion to the new stitch plan.
  • the roll gap per second can be increased or reduced by about 5 mm.
  • the method according to the invention can be carried out with the aid of a computer program product which, when loaded and executed on a computer, determines a pass schedule according to one of the method claims.
  • Either the total energy consumption of the furnace plus the finishing train or only the energy consumption of the furnace can be minimized, in particular with a constant or slowly changing input state (inlet temperature and mass flow).
  • the inventive method requires only a small control effort in the actuators for the strip temperature (oven, cooling).
  • the inventive method allows a very early start of finish rolling after casting start, even if the inlet mass flow is still relatively low.
  • the strip thickness can be gradually reduced as the inlet mass flow and / or the heating power of the furnace are gradually increased.
  • the invention will be explained by way of example with reference to a schematic figure.
  • the figure shows the side view of a cast roll compound system.
  • FIG. 1 an embodiment of a cast-roll composite plant is sketched on which the inventive method for producing steel strips 1 can be performed.
  • a vertical caster 2 available in the slabs 3 are cast, for example, 70 mm thickness.
  • cutting could be carried out to a desired slab length during semi-endless rolling.
  • a first oven 6, in which the slab 3 is brought to about 1000 to 1200 ° C rough rolling temperature T1 and in which there is a certain temperature compensation in the width direction.
  • the oven 6 can also be omitted.
  • a rough rolling 4 which may consist of a - as here - or of several stands and in which the slab 3 is rolled to an intermediate thickness or Vorbanddicke.
  • a rough rolling 4 which may consist of a - as here - or of several stands and in which the slab 3 is rolled to an intermediate thickness or Vorbanddicke.
  • the transformation of cast structure into the fine-grained rolling structure takes place. It is also possible to dispense with the use of a scale washer 13 or another system for descaling upstream of the rough rolling mill 4.
  • the furnace 7 may preferably be designed as an induction furnace, but also as a conventional furnace or as a high-temperature furnace with flame treatment.
  • the pre-strip 3 ' is brought relatively uniformly over the cross section to the desired inlet temperature T2 for the inlet to the finishing train 5, wherein the inlet temperature T2 usually depending on the steel grade and subsequent rolling in the finishing train 5 between 1090 ° C and 1250 ° C. lies.
  • the inlet mass flow of the Vorbandes 3 'in the finishing train 5 is still relatively low ( ⁇ 70% of the intake mass flow during normal operation), is rolled only with the first three rolling stands 51-53. If now the inlet mass flow increases continuously, in order to achieve the desired final thickness and final rolling temperature, first the fourth rolling stand 54, then in a further step, the fifth rolling stand 55 and possibly also the sixth rolling stand 56 closed, so active. Before connecting a further roll stand, the temperature in the furnace 7 and thus the inlet temperature T2 of the pre-strip 3 ' would decrease with increasing inlet mass flow. As soon as another scaffold is switched on or closed, the inlet temperature must be raised significantly, typically between 35 and 55 K, for reasons of economy or product quality 1250 ° C, more preferably 1220 ° C surface temperature should not be exceeded.
  • one additional rolling stand 51-56 is opened or closed to achieve the desired final thickness and finish rolling temperature.
  • the pre-strip thickness is to be selected so high that at the lowest possible inlet temperature, eg 1090 ° C, the three, four or five currently still active rolling stands with maximum reduction ratios, ie at the technical limits of the rolling stands, the desired steel strip just can still produce ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stahlbändern (1) durch Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen, wobei zuerst in einer Gießanlage (2) eine Bramme (3) gegossen wird, die Bramme (3) in einer Vorwalzstraße (4) zu einem Vorband (3') gewalzt wird, das Vorband (3') in einem Ofen (7) erhitzt wird und das Vorband (3') in einer Fertigwalzstraße (5) auf eine vorgegebene Enddicke und eine vorgegebene Endwalztemperatur fertig gewalzt wird. Um die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur des Stahlbandes sicherzustellen, wird vorgesehen, dass bei Änderung der Einlauftemperatur (T2) und/oder des Einlaufmassenstroms des Vorbandes (3') ein neuer Stichplan ausgewählt wird, mit dem - wenn innerhalb anlagentechnischer Grenzwerte möglich - die gewünschte Enddicke und - jedenfalls - die gewünschte Endwalztemperatur erzielt wird, wobei das letzte in Eingriff befindliche Walzgerüst der Fertigwalzstraße (5) aus dem Walzeingriff gebracht wird oder ein Walzgerüst der Fertigwalzstraße in Walzeingriff gebracht wird, das dem letzten in Eingriff befindlichen Walzgerüst nachgeschaltet ist, und mit dem zusätzlich eine Minimierung der Energie, die dem Ofen (7) und/oder der Fertigwalzstraße (5) zugeführt wird, erreicht wird.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stahlbändern durch Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen, wobei zuerst in einer Gießanlage eine Bramme gegossen wird, die Bramme in einer Vorwalzstraße zu einem Vorband gewalzt wird, das Vorband in einem Ofen erwärmt wird und das erwärmte Vorband in einer Fertigwalzstraße auf eine vorgegebene Enddicke und eine vorgegebene Endwalztemperatur fertig gewalzt wird.
  • Man spricht von "Endloswalzen", wenn eine Gießanlage so mit einer Walzanlage verbunden ist, dass die in der Gießanlage gegossene Bramme direkt - ohne Abtrennung vom gerade gegossenen Brammenteil und ohne Zwischenlagerung - in eine Walzanlage geführt und dort auf die Enddicke gewalzt wird. Der Beginn der Bramme kann also schon zu einem Stahlband auf die Enddicke fertig gewalzt sein, während die Gießanlage weiterhin an der gleichen Bramme gießt, also gar kein Ende der Bramme existiert. Man spricht auch von direkt gekoppeltem Betrieb oder Endlos-Betrieb der Gieß- und Walzanlage.
  • Beim sogenannten "Semi-Endloswalzen" werden die gegossenen Brammen nach dem Gießen geteilt und die abgeteilten Brammen ohne Zwischenlagerung und Abkühlung auf Umgebungstemperatur der Walzanlage zugeführt.
  • Die aus der Gießanlage austretende Bramme wird in der Regel entzundert, vorgewalzt, das dabei entstehende Vorband wird in einem Ofen erwärmt und in der Fertigwalzstraße fertig gewalzt. In der Fertigwalzstraße wird in der Regel warm gewalzt, das heißt, dass das Walzgut beim Walzen eine Temperatur oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur aufweist. Bei Stahl ist dies der Bereich oberhalb von etwa 720°C, üblicherweise wird bei Temperaturen bis zu 1200°C warm gewalzt.
  • Beim Warmwalzen von Stahl befindet sich das Metall meist im austenitischen Zustand, wo die Eisenatome kubisch flächenzentriert angeordnet sind. Man spricht dann von Walzen im austenitischen Zustand, wenn sowohl die Anfangs- als auch die Endwalztemperatur im Austenitgebiet des jeweiligen Stahls liegen. Das Austenitgebiet eines Stahls ist abhängig von der Stahlzusammensetzung, liegt aber in der Regel über 800°C. Um während des gesamten Prozesses des Fertigwalzens sicher im austenitischen Zustand zu walzen, wird in der Regel in den Stichplänen eine entsprechend hohe Endwalztemperatur vorgegeben.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus dem Stand der Technik ist das Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen von Stahlbändern hinlänglich bekannt, ebenso die Nachteile, die sich daraus ergeben: insbesondere beim Endloswalzen überträgt sich durch die direkte Kopplung von Gießanlage und Walzanlage jede Schwankung im Gießprozess auf den Walzprozess. Beim Anguss, bei schwankender Gießgeschwindigkeit und bei Störungen der Gießanlage kann es zu Schwankungen in der Geschwindigkeit und der Temperatur des Vorbandes kommen, was wiederum Auswirkungen auf das Fertigwalzen des Stahlbandes hat und zu Qualitätsschwankungen führen kann. Insbesondere kann sich der Massen- bzw. Volumenstrom des Vorbands ändern und/oder die Temperatur des Vorbands. Der Massen- bzw. Volumenstrom ändert sich z. B. dann, wenn sich bei gleichbleibender Dicke und Breite des Vorbandes die Geschwindigkeit des Vorbandes ändert oder wenn sich bei gleichbleibender Breite und Geschwindigkeit des Vorbandes die Dicke ändert. Anstelle des Volumenstroms wird in der Walztechnik oft der breitenspezifische Volumenstrom herangezogen, also als Volumenstrom pro Einheitsbreite (1 m), der als Produkt aus Dicke eines Bandes und Bandgeschwindigkeit dargestellt werden kann, insbesondere dann, wenn für den betrachteten Prozess die Breite des Bandes keine besondere Rolle spielt. Dies gilt häufig dann, wenn die Breite zumindest das Sieben- bis Zehnfache der Dicke beträgt. Den (breitenspezifischen) Massenstrom erhält man bekanntlich durch Multiplikation des (breitenspezifischen) Volumenstroms mit der Dichte des Bandes.
  • Schwankungen in der Temperatur und/oder dem breitenspezifischen Massen- bzw. Volumenstrom können dazu führen, dass die tatsächliche Endwalztemperatur, also die Temperatur des Stahlbands nach dem letzten Walzgerüst der Fertigwalzstraße, von der gewünschten Endwalztemperatur abweicht, was mit Qualitätseinbußen verbunden sein kann. So kann als wesentliche Produkteigenschaft die Mikrostruktur des Stahlbandes von der gewünschten Mikrostruktur, etwa einer austenitischen Mikrostruktur, abweichen. Es kann aber auch zu Abweichungen von der gewünschten Dicke oder vom gewünschten Profil des Stahlbandes kommen. Die Qualität des fertigen Stahlbandes kann aber auch so schlecht sein, dass es als Ausschuss zu behandeln ist.
  • Beim herkömmlichen Warmwalzen von Brammen oder Vorbändern, die vom Gießstrang abgetrennt sind, wird üblicher Weise eine Änderung der Enddicke des Stahlbandes nur von einer Bramme bzw. einem Vorband zur nächsten Bramme bzw. zum nächsten Vorband zugelassen. Ebenso werden der zeitliche Einlauftemperaturverlauf des Vorbandes in die Fertigwalzstraße sowie der Volumenstromverlauf (Dickenänderung, Breitenänderung) und insbesondere eine fixe Fertigwalztemperatur (am letzten Walzgerüst) für eine Bramme bzw. ein Vorband immer im Vorhinein festgelegt. Während des Walzens der selben Bramme bzw. des selben Vorbands werden Abweichungen von diesen beabsichtigten bzw. erwarteten Verläufen in der Regel nicht zugelassen. Langsam abnehmende Einlauftemperaturen des Vorbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße werden über eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Vorbandes (Speed-up) kompensiert, sodass die Stichabnahmeverteilung auf die einzelnen Walzgerüste und die Endwalztemperatur dennoch annähernd gehalten werden können. Änderungen des Stichplans, also einer Verteilung der Stichabnahmen auf die einzelnen Walzgerüste, werden in der Leerlaufzeit zwischen Auslaufen eines fertigen Stahlbandes und dem Einlaufen des nächsten Vorbandes, durchgeführt. Hierbei ergeben sich keine kritischen Betriebszustände in der Fertigwalzstraße, weil die grundlegende Walzwerksregelung schon vorab für jeden Vorstreifen ermittelt wurde. Plötzliche Änderungen der Einlauftemperatur des Vorbandes in die Fertigwalzstraße führen zu vermehrtem Ausschuss, plötzliche Änderungen des Volumenstroms beim Einlauf des Vorbandes in die Fertigwalzstraße sind dabei ausgeschlossen.
  • Beim Semi-Endloswalzen ist die meist überlange Bramme vom Strang der Gießanlage getrennt, eine neu einlaufende Bramme kann abgebremst werden, um den Stichplan der Fertigwalzstraße wegen Änderungen der Eigenschaften (Temperatur, Breite, Dicke, Geschwindigkeit der Bramme bzw. des Vorbands) oder wegen der Einstellung einer neuen Enddicke neu zu berechnen.
  • Beim vollkontinuierlichen Endloswalzen entfallen die Leerlaufzeiten zwischen den einzelnen Metallbändern bzw. Brammen und alle Änderungen des Betriebszustandes der Verbundanlage müssen im Lastbetrieb erfolgen, also während ein Stahlband in der Fertigwalzstraße gewalzt wird.
  • Um für einschlägige Verfahren eine ausreichend hohe Endwalztemperatur sicherzustellen, schlägt die DE 10 2007 058 709 A1 vor, einen funktionalen Zusammenhang von Gießgeschwindigkeit oder Massenfluss einerseits und Endwalztemperatur andererseits für eine bestimmte Anzahl von aktiven Walzgerüsten und unterschiedliche Enddicken zu bestimmen, die optimale Anzahl aktiver Walzgerüste bei Vorgabe einer bestimmten Gießgeschwindigkeit bzw. Massenfluss zu bestimmen, mit denen eine gewünschte Endwalztemperatur erreicht wird und gegebenenfalls eine Anzahl von Walzgerüsten aufzufahren, sodass nur die optimale Anzahl von Walzgerüsten aktiv ist.
  • Aber allein durch das Erreichen einer gewünschten Endwalztemperatur kann nicht sichergestellt werden, dass auch eine bestimmte Enddicke des Stahlbandes erreicht wird. Gemäß DE 10 2007 058 709 A1 , Absatz 20, wird dies auch gar nicht angestrebt.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das bei Schwankungen des Massen- bzw. Volumenstroms und/oder der Geschwindigkeit des Vorbandes - wenn technisch möglich - das Erreichen der gewünschten Enddicke und - jedenfalls - dass Erreichen der gewünschten Endwalztemperatur des Stahlbandes sicherstellt, also das Erreichen jener Enddicke bzw. jener Endwalztemperatur, die ohne die genannten Schwankungen im ungestörten Betrieb der Endlos-Verbundanlage gewünscht und erreichbar ist. Ein solches Verfahren ist auch im Fall des Hochfahrens der Endlos-Verbundanlage anwendbar, wenn der breitenspezifische Massen- bzw. Volumenstrom des Vorbandes erst langsam ansteigt.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
    • bei Änderung der Einlauftemperatur des Vorbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße um mehr als 1 K/Sekunde, insbesondere um mehr als 5 K/Sekunde, und/oder
    • bei Änderung des Einlaufmassenstroms des Vorbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße um mehr als 0,2 %/Sekunde, insbesondere um mehr als 1,5 %/Sekunde,
    ein neuer Stichplan ausgewählt wird, mit dem - wenn innerhalb anlagentechnischer Grenzwerte möglich - die gewünschte Enddicke und - jedenfalls - die gewünschte Endwalztemperatur erzielt wird, wobei das letzte in Eingriff befindliche Walzgerüst der Fertigwalzstraße aus dem Walzeingriff gebracht wird oder ein Walzgerüst der Fertigwalzstraße in Walzeingriff gebracht wird, das dem letzten in Eingriff befindlichen Walzgerüst nachgeschaltet ist, unter der - wesentlichen - Nebenbedingung, dass eine Minimierung der Energie, die dem Ofen und/oder der Fertigwalzstraße zugeführt wird, erreicht wird,
    und dass die Einlauftemperatur des Vorbandes durch Regelung des Ofens und die Walzgerüste entsprechend dem neuen Stichplan eingestellt werden.
  • Veränderungen der Einlauftemperatur bzw. des Einlaufmassenstroms werden über Messgeräte erfasst, wobei zur Absicherung der Gültigkeit und Genauigkeit der Signale die üblichen Maßnahmen getroffen werden, die mitunter bereits in den Messgeräten integriert sind, oder bei der Messwertaufbereitung auf statistischer Basis durchgeführt werden. Insbesondere werden dabei sogenannte Filterungsmethoden angewendet, damit nur statistisch signifikante und vom üblichen Signalrauschen befreite Messwerte zur Beurteilung der aktuellen Konstanz oder Veränderlichkeit von Einlaufmassenstrom bzw. Einlauftemperatur herangezogen werden.
  • Wenn also eine signifikante Änderung des Massenstromes und/oder der Temperatur des Vorbandes bei Einlaufen in die Fertigwalzstraße auftritt, dann muss ein neuer Stichplan verwendet werden, um weiterhin die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur des Stahlbandes zu erzielen. Eine Änderung der Einlauftemperatur des Vorbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße um mehr als 1 K/Sekunde bzw. des Einlaufmassenstroms um mehr als 0,2%/Sekunde entspricht den Verhältnissen beim Hochfahren der Gießwalz-Verbundanlage und stellt eine konstante oder langsame Änderung von Einlauftemperatur und Einlaufmassenstrom dar. Die Werte von mehr als 5 K/Sekunde bzw. mehr als 1,5 %/Sekunde entsprechen den Werten einer Störung der Gießwalz-Verbundanlage und stellen eine erhebliche und meist auch plötzlich auftretende Veränderung von Einlauftemperatur und Einlaufmassenstrom dar. Bei der Ermittlung des neuen Stichplans wird versucht, die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur des Stahlbandes unter Minimierung der im Ofen und/oder in der Fertigwalzstraße dafür aufgewendeten Energie zu erreichen.
  • Energie kann gespart werden, wenn ein nicht unbedingt benötigtes Walzgerüst aufgefahren wird, welches sich dann also nicht mehr in Eingriff mit dem Stahlband befindet und wo das Stahlband ohne Dickenänderung durch dieses Walzgerüst durchtritt. Dabei wird aber bei einer Stichplanänderung immer nur ein Walzgerüst aufgefahren und auch immer nur jenes, welches zuvor als letztes in Eingriff mit dem Stahlband war. Wenn also zuvor von sechs Walzgerüsten der Fertigwalzstraße nur die ersten fünf in Eingriff mit dem Stahlband, also "aktiv", waren, so kann erfindungsgemäß nur das fünfte Walzgerüst gegebenenfalls aufgefahren werden, und nicht etwa das vierte.
  • Es kann aber auch notwendig sein, ein Walzgerüst zuzuschalten, weil sonst die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur nicht erreicht werden kann, auch wenn dies zu einem Anstieg in der benötigten Energie führt. Dabei wird pro Änderung des Stichplans immer nur ein Walzgerüst zugeschaltet und auch immer nur jenes, das dem zuletzt in Eingriff befindlichen Walzgerüst direkt nachgeschaltet ist. Waren also von den sechs Walzgerüsten der Fertigwalzstraße zuletzt - also vor der Stichplanänderung - nur die ersten vier in Eingriff mit dem Stahlband ("aktiv"), so kann nur das fünfte Walzgerüst zugeschaltet werden, und nicht etwa das sechste, welches in diesem Fall das letzte Walzgerüst der Fertigwalzstraße ist. Bei der Minimierung der Energie ist daher immer darauf Bedacht zu nehmen, etwa durch Formulierung einer entsprechenden Randbedingung in einem mathematischen Prozessmodell, dass die gewünschte Endwalzdicke unverändert erreicht wird.
  • Energie kann aber auch gespart werden, wenn die Einlauftemperatur abgesenkt wird, also jene Temperatur, mit welcher das Vorband aus dem Ofen austritt und in die Fertigwalzstraße einläuft. Dies wird insbesondere dann möglich sein, wenn die Anzahl der aktiven Walzgerüste der Fertigwalzstraße um eines reduziert wird und in den verbleibenden aktiven Walzgerüsten Dickenreduktionen des Stahlbandes nahe den maximal möglichen Reduktionsgraden (relative Dickenänderung des Stahlbandes nach und vor dem Walzgerüst) erfolgen, weil dadurch pro Walzgerüst mehr dissipative Umformwärme entsteht, die das Stahlband zusätzlich erwärmt. Die maximal möglichen Reduktionsgrade werden einerseits durch die Materialeigenschaften des Stahlbandes selbst bestimmt, andererseits durch das Walzgerüst, das nur eine endliche Walzkraft aufbringen kann.
  • Es braucht nicht eigens erwähnt werden, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren nur Einstellungen der Walzgerüste innerhalb vorgegebener Grenzwerte sinnvoll sind, um die Verbundanlage und insbesondere die Fertigwalzstraße nicht zu schädigen. So sind etwa für Walzgerüste maximal zulässige Walz- und Biegekräfte vorgegeben, deren Überschreitung zu einer Beschädigung der Walzgerüste oder zu Walzenbruch führen kann. Weiters gibt es Grenzwerte für die maximal mögliche Geschwindigkeit des Stahlbandes, welche sowohl durch den Antrieb der Walzgerüste und/oder der Haspeln festgelegt sein können als auch durch die Eigenschaften des Stahlbandes, etwa um eine Beschädigung desselben zu verhindern.
  • Wenn aber die einzelnen aktiven Walzgerüste der Fertigwalzstraße noch nicht an den Grenzwerten angelangt sind, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei zunehmendem Massenstrom des Vorbandes das letzte aktive Walzgerüst aufzufahren und die Stichabnahmen auf die dann verbleibenden aktiven Walzgerüste zu verteilen. Dadurch kann Energie für den Ofen gespart werden, weil durch die nun höheren Dickenänderungen pro Walzgerüst mehr Energie in Form von Umwandlungswärme in das Stahlband eingebracht wird und sich das Stahlband dadurch erwärmt.
  • Unter dem Begriff "wenn innerhalb anlagentechnischer Grenzwerte möglich" in Anspruch 1 ist folglich zu verstehen, dass die ursprünglich gewünschte Enddicke nur dann angestrebt werden darf, wenn dies innerhalb der für die Fertigwalzstraße geltenden Grenzwerte, insbesondere der maximal zulässigen Walz- und Biegekräfte, möglich ist. Dies wird in der Regel dann möglich sein, wenn die Einlauftemperatur bzw. der Einlaufmassenstrom ansteigen und ein zusätzliches Walzgerüst zugeschaltet wird. Die ursprünglich gewünschte Enddicke kann aber möglicher Weise dann nicht gehalten werden, wenn die Einlauftemperatur bzw. der Einlaufmassenstrom sinken und ein Walzgerüst aufgefahren wird, weil dann in manchem Fällen die zur Einhaltung der Enddicke notwendigen Walz- und Biegekräfte der Fertigstraße die entsprechenden Grenzwerte überschreiten würden. Es muss dann also eine größere Enddicke zugelassen werden, was nicht von Nachteil sein muss, wenn im Walzprogramm später ohnehin eine größere Enddicke zu walzen ist.
  • Wenn ein Walzgerüst zugefahren oder aufgefahren wird, dann müssen jedenfalls die Stichabnahmen, also die Dickenänderungen pro Walzgerüst, auf die einzelnen dann aktiven Walzgerüste neu verteilt werden. Die Verteilung der Stichabnahmen auf die einzelnen Walzgerüste ist das, was der Fachmann mit "Stichplan" bezeichnet. Ein Stichplan enthält aber darüber hinaus weitere Informationen zum Walzvorgang, wie dem Fachmann hinlänglich bekannt ist.
  • Das Walzgut, also das Stahlband, wird zu jedem Zeitpunkt des Walzvorgangs und damit auch im Stichplan zumindest durch die folgenden Größen beschrieben: Geschwindigkeit, Dicke, Temperatur und relatives Profil (Dicke des Bandes in der Mitte relativ zum Rand). Jedes Walzgerüst ist - auch im Stichplan - zumindest durch die folgenden Größen, die gleichzeitig die Stellgrößen des Walzgerüsts darstellen, gekennzeichnet: Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen, Walzkraft und Biegekraft.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der neue Stichplan während des laufenden Walzvorgangs ermittelt wird. Dabei kann der neue Stichplan anhand der aktuellen Messdaten des Walzvorgangs neu und daher besonders genau berechnet werden. Selbstverständlich wäre es auch möglich, verschiedene Stichpläne mit verschiedenen Daten des Walzvorgangs vor dem Walzvorgang vorauszuberechnen und in einer Datenbank abzuspeichern, sodass dann bei einer signifikanten Änderung der Einlauftemperatur und/oder des Einlaufmassenstroms ein passender neuer Stichplan aus den abgespeicherten Stichplänen ausgewählt werden kann. Da aber immer nur eine endliche Anzahl von Stichplänen vorausberechnet und in einer Datenbank abgespeichert werden kann, und diese dann für den gegebenen Walzvorgang nicht gänzlich passend sein werden, wird diese Vorgangsweise zu vergleichsweise schlechteren Ergebnissen führen als die Berechnung des neuen Stichplans während des laufenden Walzvorgangs (online-Berechnung).
  • Am besten wird der erfindungsgemäße neue Stichplan mittels eines mathematischen Prozessmodells erstellt, das den Walzvorgang zumindest aller Walzgerüste der Fertigwalzstraße nachbildet. Während des laufenden Walzvorgangs kann der Walzvorgang in der Fertigwalzstraße aufgrund des Prozessmodells mehrmals pro Minute neu berechnet werden.
  • Dabei können in jedem Berechnungsschritt etwa die Endwalztemperatur, die Enddicke, die pro Gerüst erforderlichen Walz- und Biegekräfte sowie der Energiebedarf der Fertigwalstraße und des Ofens berechnet werden. Dann wird die Verteilung der Walzkraft auf die einzelnen Walzgerüste und auch die Anzahl der aktiven Walzgerüste variiert und dadurch bestimmt, ob ein aktives Walzgerüst weniger unter Einhaltung von Anlagengrenzen und betrieblichen Grenzen energetisch vorteilhafter wäre.
  • Dem Fachmann sind solche mathematischen Prozessmodelle bekannt, einige Beispiele dafür sind etwa in der Veröffentlichung EP 1 014 239 A1 genannt, wobei meist mehrere Teilmodelle verwendet werden: Walzkraftmodelle, Geschwindigkeitsmodelle, Temperaturmodelle und Profilmodelle.
  • Um eine Minimierung der Energie, die dem Ofen und/oder der Fertigwalzstraße zugeführt wird, zu erreichen, kann eine sogenannte Zielfunktion gebildet werden, die einer mathematischen Optimierung, wie z. B. einer Extremwertbildung, unterworfen wird, und die auf diese Art bestimmten Funktionswerte der Zielfunktion zur Erstellung eines Stichplans verwendet werden.
  • Die durch die Optimierung bestimmten Funktionswerte der Zielfunktion können beispielsweise direkt als Parameter des Stichplans verwendet werden. Eine mögliche Ausgestaltung besteht darin, dass die Zielfunktion eine Funktion von Zustandsvariablen des Walzguts, wie Geschwindigkeit, Dicke, Temperatur, relatives Profil, und/oder von Kontrollvariablen, wie Umfangsgeschwindigkeit, Walzkraft, Biegekraft ist.
  • Bei der gegenständlichen Erfindung wird die Zielfunktion die Energie sein, die dem Ofen und/oder der Fertigwalzstraße zugeführt wird, sodass beispielsweise ein Stichplan mit besonders niedriger Energie errechnet wird. Dadurch, dass zumindest eine an den Stichplan in Form eines Grenzwerts gestellte Bedingung bei der Optimierung als Nebenbedingung berücksichtigt wird, werden auf einfache Weise anlagentechnische oder technologische Grenzwerte in die Optimierung einbezogen. Weiters wird zumindest eine Bedingung, die einen fixierten Wert für eine Kontroll- oder Zustandsvariable angibt, bei der Optimierung als Nebenbedingung berücksichtigt wird. Dadurch können festgelegte Werte, eben die gewünschte Enddicke und die Endwalztemperatur, in die Optimierung eingebunden werden.
  • Welche mathematischen Verfahren nun zur Optimierung konkret verwendet werden, bleibt dem Fachmann überlassen und wird hier nicht näher ausgeführt. Einige anwendbare Verfahren sind in der bereits erwähnten EP 1 014 239 A1 angeführt.
  • Wenn das Auffinden eines neuen Stichplans mit der gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur nicht möglich ist, so kann jener Stichplan verwendet werden, für den unter vorgegebenen Nebenbedingungen die Lösung mit der kleinsten Verletzung der Nebenbedingungen auftritt. Etwa kann eine Abweichung von der gewünschten Enddicke zugelassen werden, wenn ein solches Produkt zu einem späteren Zeitpunkt laut Produktionsplan ohnehin hätte hergestellt werden müssen. Zumindest kann aber eine Endwalztemperatur erreicht werden, wo sich das Metall im austenitischen Zustand befindet.
  • Konkret kann vorgesehen sein, dass mit dem Prozessmodell des Stichplans zumindest auch die Endwalztemperatur des Stahlbandes, die Enddicke des Stahlbandes, sowie der gemeinsame Energiebedarf der Fertigwalzstraße und des Ofens berechnet wird, wobei die Anzahl der Walzgerüste variiert und die zugehörige Energie für die Walzgerüste und den Ofen ermittelt wird, und falls sich unter Einhaltung vorgegebener Grenzwerte für die Einstellungen der Walzgerüste und des Ofens bei einer Variation eine Verringerung des gemeinsamen Energiebedarfs ergibt, diese dem neuen Stichplan zugrunde gelegt wird.
  • Es kann aber auch nur eine Minimierung der Ofenenergie angestrebt werden, entsprechend ist dann vorgesehen, dass mit dem Prozessmodell des Stichplans zumindest auch die Endwalztemperatur des Stahlbandes, die Enddicke des Stahlbandes, sowie der Energiebedarf des Ofens berechnet wird, wobei die Anzahl der Walzgerüste variiert und die zugehörige Energie für den Ofen ermittelt wird, und falls sich unter Einhaltung vorgegebener Grenzwerte für die Einstellungen der Walzgerüste und des Ofens bei einer Variation eine Verringerung der Energie für den Ofen ergibt, diese dem neuen Stichplan zugrunde gelegt wird.
  • Eine weitere Möglichkeit, die für den Ofen benötigte Energie zu minimieren, besteht darin, dass die Dicke des Vorbandes verändert wird. Hierbei sind auch die Walzgerüste der Vorwalzstraße in den neu zu berechnenden Stichplan mit einzubeziehen. Zwar gilt, je dünner das Vorband ist, desto geringer ist die Energie für das Aufheizen des Vorbandes im Ofen. Allerdings wird hier darauf abgezielt, bei vorgegebenen Werten für Einlaufmassenstrom, Endbanddicke und Endwalztemperatur die Vorbanddicke so hoch zu wählen, dass die aktiven Walzgerüste der Fertigwalzstraße möglichst nahe den maximal möglichen Reduktionsgraden arbeiten, um die beim Ofen eingesparte Energie durch die dissipative Umformwärme zu ersetzen. Die Temperatur des Stahlbands beim Austritt aus dem Ofen, welche der dem Ofen zugeführten Energie proportional ist, sollte generell 1250°C nicht überschreiten, noch besser unter 1220°C liegen. Wenn die Reduktionsgrade in den Walzgerüsten der Fertigwalzstraße aber erhöht werden, kann die Temperatur des Stahlbands beim Austritt aus dem Ofen auf beispielsweise etwa 1090°C abgesenkt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zum Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen verwendet werden. Insbesondere kann es zum An- und Hochfahren einer Gießwalz-Verbundanlage nach einer Gieß-Walz-Pause verwendet werden, also beim täglichen Neustart der Anlage und nicht nur nach einem Anlagenstillstand aufgrund eines Fehlers. Wird es zum Semi-Endloswalzen verwendet, dann gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten, wann der Stichplanwechsel stattfindet und damit, wann ein Walzgerüst zur Durchführung des neuen Stichplans zugeschaltet oder aufgefahren wird.
  • Das zu walzende Vorband kann sich bereits in der Fertigwalzstraße befinden, wenn ein Walzgerüst in Walzeingriff oder aus dem Walzeingriff gebracht wird. Dies entspricht dem Verfahren beim Endloswalzen, wo das endlose Stahlband durch alle Walzgerüste läuft. Beim Semi-Endloswalzen entstehen aus den geteilten Brammen mehrere Vorbänder, die relativ knapp hintereinander in die Fertigwalzstraße einlaufen, meist nur mit einem zeitlichen Abstand von weniger als 20 Sekunden, bevorzugt weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als fünf Sekunden. Bei dieser ersten Variante wird das Zuschalten oder Auffahren eines Walzgerüsts ohne Rücksicht darauf durchgeführt, ob sich ein Stahlband in der Fertigwalzstraße befindet oder nicht. Daher wird es mit großer Wahrscheinlichkeit dann stattfinden, wenn sich gerade ein Stahlband in dem betreffenden Walzgerüst befindet.
  • Bei der zweiten Variante ist vorgesehen, dass das zu walzende Vorband beim Semi-Endloswalzen erst dann in die Fertigwalzstraße einläuft, wenn ein Walzgerüst entsprechend dem neuen Stichplan zu- oder aufgefahren worden ist. Das heißt, das dafür vor der Fertigwalzstraße eine Schere angeordnet werden muss, die das Vorband durchtrennt, damit jener Teil, der sich bereits in der Fertigwalzstraße befindet, beschleunigt aus der Fertigwalzstraße geführt werden kann, während der noch nicht in der Fertigwalzstraße befindliche Teil solange nicht in die Fertigwalzstraße (oder zumindest nicht in das zu verstellende Walzgerüst) einläuft, bis das entsprechende Walzgerüst entsprechend dem neuen Stichplan eingestellt worden ist. Das Durchtrennen des Vorbandes stellt keinen Nachteil dar, weil ein Fertigband in der Regel zu lange für einen Bund ist und daher nach der Fertigwalzstraße ohnehin zumindest einmal abgeschnitten werden muss, um es zu zumindest zwei Bunden aufzuwickeln. Man kann also den Schnitt des Stahlbandes statt nach dem Fertigwalzgerüst bereits vor dem Fertigwalzgerüst durchführen und damit gleichzeitig eine Pause für die nötige Umstellung auf den neuen Stichplan schaffen.
  • Beim Auffahren oder Zuschalten eines Walzgerüsts kann der Walzspalt pro Sekunde um etwa 5 mm vergrößert bzw. verkleinert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe eines Computerprogrammprodukts ausgeführt werden, das bei seinem Laden und Durchführen auf einem Computer einen Stichplan nach einem der Verfahrensansprüche ermittelt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sichergestellt werden, dass das Fertigwalzen trotz erheblicher oder plötzlicher Reduktion von Einlauftemperatur und/oder breitenspezifischem Einlaufmassenstrom, etwa aufgrund von Störungen im Ofen, der Entzunderung oder der Gießanlage, mit höchstmöglicher Betriebssicherheit erfolgen kann.
  • Es kann entweder der Gesamtenergieverbrauch des Ofens plus Fertigwalzstraße oder nur der Energieverbrauch des Ofens insbesondere bei konstantem oder langsam veränderlichem Eingangszustand (Einlauftemperatur und -massenstrom) minimiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bedingt nur einen geringen Regelaufwand bei den Aktuatoren für die Bandtemperatur (Ofen, Kühlung).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt einen sehr frühen Beginn des Fertigwalzens nach Gießstart, auch wenn der Einlaufmassenstrom noch relativ gering ist. Durch das Zuschalten von einem Walzgerüst nach dem anderen in der Fertigwalzstraße kann die Banddicke allmählich reduziert werden, wenn der Einlaufmassenstrom und/oder die Heizleistung des Ofens allmählich erhöht werden.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird anhand einer schematischen Figur beispielhaft erläutert. Die Figur zeigt die Seitenansicht einer Gießwalz-Verbundanlage.
    • WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In der Figur ist eine Ausgestaltung einer Gießwalz-Verbundanlage skizziert, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Stahlbändern 1 durchgeführt werden kann. Es ist eine vertikale Gießanlage 2 vorhanden, in der Brammen 3 von beispielsweise 70 mm Dicke gegossen werden. An einer Schere 12 könnte beim Semi-Endloswalzen das Schneiden auf eine gewünschte Brammenlänge erfolgen. Es schließt sich ein erster Ofen 6 an, in dem die Bramme 3 auf ca. 1000 bis 1200°C Vorwalztemperatur T1 gebracht wird und in dem sich ein gewisser Temperaturausgleich in Breitenrichtung ergibt. Der Ofen 6 kann aber auch weggelassen werden.
  • Dann erfolgt die Vorwalzung in einer Vorwalzstrasse 4, die aus einem - wie hier - oder aus mehreren Gerüsten bestehen kann und in der die Bramme 3 auf eine Zwischendicke oder Vorbanddicke gewalzt wird. Beim Vorwalzen findet die Umwandlung von Gussgefüge in das feinkörnigere Walzgefüge statt. Auf die Verwendung eines Zunderwäschers 13 oder eine anderen Anlage zur Entzunderung vor der Vorwalzstraße 4 kann auch verzichtet werden.
  • Hinter dem Gerüst der Vorwalzstrasse 4 ist ein weiterer Ofen 7 für das Vorband 3' angeordnet. Der Ofen 7 kann vorzugsweise als Induktionsofen, aber auch als konventioneller Ofen oder als Hochtemperaturofen mit Flammenbeaufschlagung ausgeführt sein. Darin wird das Vorband 3' relativ gleichmäßig über den Querschnitt auf die gewünschte Einlauftemperatur T2 für den Einlauf in die Fertigwalzstraße 5 gebracht, wobei die Einlauftemperatur T2 in der Regel je nach Stahlsorte und nachfolgendem Walzvorgang in der Fertigwalzstraße 5 zwischen 1090°C und 1250°C liegt.
  • Hinter der Erwärmung im Ofen 7 erfolgt die Fertigwalzung in der mehrgerüstigen Fertigwalzstraße 5 auf die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur und anschließend die Bandkühlung in einer Kühlstrecke 14 sowie letztlich das Aufwickeln mittels Haspel 15. Auf die Zunderwäscher 13 vor und/oder zwischen den Walzgerüsten 51-56 kann auch verzichtet werden.
  • Wenn nun beim Hochfahren der Gießwalz-Verbundanlage, etwa nach einer Betriebspause, der Einlaufmassenstrom des Vorbandes 3' in die Fertigwalzstraße 5 noch relativ gering ist (< 70% des Einlaufmassenstroms bei Normalbetrieb), wird nur mit den ersten drei Walzgerüsten 51-53 gewalzt. Wenn nun der Einlaufmassenstrom kontinuierlich zunimmt, wird, um die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur erreichen zu können, zuerst das vierte Walzgerüst 54, dann in einem weiteren Schritt das fünfte Walzgerüst 55 und gegebenenfalls auch noch das sechste Walzgerüst 56 zugefahren, also aktiv. Vor dem Zuschalten eines weiteren Walzgerüsts würde mit zunehmendem Einlaufmassenstrom die Temperatur im Ofen 7 und damit die Einlauftemperatur T2 des Vorbands 3' abnehmen. Sobald ein weiteres Gerüst zugeschaltet bzw. zugefahren wird, muss die Einlauftemperatur deutlich angehoben werden, typischer Weise zwischen 35 und 55 K, wobei aus Gründen der Wirtschaftlichkeit bzw. der Produktqualität 1250°C, noch besser 1220°C Oberflächentemperatur nicht überschritten werden sollen.
  • Genauso ist darauf zu achten, dass bei einer plötzlichen, nicht vorhersehbaren Änderung des Einlaufmassenstroms oder der Einlauftemperatur (z.B. teilweiser Ausfall des Ofens 7) jeweils ein weiteres Walzgerüst 51-56 zu- oder aufgefahren wird, um noch die gewünschte Enddicke und Endwalztemperatur zu erreichen.
  • Es ist aber erfindungsgemäß - sowohl bei kontinuierlichen Änderungen als auch bei plötzlichen Änderungen der Einlaufgrößen (Temperatur, Massenstrom) - darauf zu achten, immer nur die tatsächlich notwendige Anzahl an Walzgerüsten 51-56 zu verwenden. Dabei ist insbesondere die Vorbanddicke so hoch zu wählen, dass bei geringst möglicher Einlauftemperatur, z.B. 1090°C, die drei, vier oder fünf aktuell noch aktiven Walzgerüste mit maximalen Reduktionsgraden, also an den technischen Grenzen der Walzgerüste, das gewünschte Stahlband gerade noch herstellen können.
  • In der Folge ist Beispiel für ein 1570 mm breites Bandprodukt mit einer Fertigstraßen-Einlaufdicke von 15 mm und einem breitenspezifischem Einlaufmassenstrom von 440 mm m/min angeben. Zu sehen ist die Verringerung des Gesamtenergiebedarfes, sowie die Veränderungen der Walzkräfte der Walzgerüste, der Stichabnahmen und der erforderliche Ofen-Energie, wenn statt fünf nur vier Walzgerüste verwendet werden:
    Gerüste 51-55 Gerüste 51-aktiv 54 aktiv Einlauftemperatur 1069°C 992°C Vorband Einlaufdicke Vorband 15 mm 15 mm Einlaufmassenstrom 440 mm m/min 440 mm m/min Vorband Gesamtenergiebedarf 125 102 (Ofen + Fertigwalzstraße) [kWh/t] Energiebedarf Ofen 91,5 61,5 [kWh/t] Gerüste 51-55 aktiv Gerüste 51-54 aktiv Stich- Walz- Gesamt- Stich- Walz- Gesamtab- kraft Energie- abnahme kraft Energienahme [MN] bedarf [%] [MN] bedarf [%] [kWh/t] [kWh/t] Walzgerüst 43 22,5 33,5 53 33 40,5 51 Walzgerüst 41 25 49 33 52 Walzgerüst 36 22,5 37 23 53 Walzgerüst 30 21 20 14 54 Walzgerüst 20 14 0 0 0 55
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Stahlband
    2
    Gießanlage
    3
    Bramme
    3'
    Vorband
    4
    Vorwalzstrasse
    5
    Fertigwalzstrasse
    51
    erstes Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    52
    zweites Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    53
    drittes Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    54
    viertes Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    55
    fünftes Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    56
    sechstes Walzgerüst der Fertigwalzstraße
    6
    Ofen für Bramme
    7
    Ofen für Vorband
    12
    Schere
    13
    Zunderwäscher
    14
    Kühlstrecke
    15
    Haspel
    F
    Förderrichtung
    T1
    Vorwalztemperatur
    T2
    Einlauftemperatur des Stahlbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen von Stahlbändern (1) durch Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen, wobei zuerst in einer Gießanlage (2) eine Bramme (3) gegossen wird, die Bramme (3) in einer Vorwalzstraße (4) zu einem Vorband (3') gewalzt wird, das Vorband (3') in einem Ofen (7) erwärmt wird und das erwärmte Vorband (3') in einer Fertigwalzstraße (5) auf eine vorgegebene Enddicke und eine vorgegebene Endwalztemperatur fertig gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    - bei Änderung der Einlauftemperatur (T2) des Vorbandes (3') beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße (5) um mehr als 1 K/Sekunde, insbesondere um mehr als 5 K/Sekunde, und/oder
    - bei Änderung des Einlaufmassenstroms des Vorbandes beim Einlaufen in die Fertigwalzstraße um mehr als 0,2 %/Sekunde, insbesondere um mehr als 1,5 %/Sekunde,
    ein neuer Stichplan ausgewählt wird, mit dem - wenn innerhalb anlagentechnischer Grenzwerte möglich - die gewünschte Enddicke und - jedenfalls - die gewünschte Endwalztemperatur erzielt wird, wobei das letzte in Eingriff befindliche Walzgerüst der Fertigwalzstraße (5) aus dem Walzeingriff gebracht wird oder ein Walzgerüst der Fertigwalzstraße in Walzeingriff gebracht wird, das dem letzten in Eingriff befindlichen Walzgerüst nachgeschaltet ist, unter der Nebenbedingung, dass eine Minimierung der Energie, die dem Ofen (7) und/oder der Fertigwalzstraße (5) zugeführt wird, erreicht wird,
    und dass die Einlauftemperatur (T2) des Vorbandes (3') durch Regelung des Ofens (7) und die Walzgerüste (5) entsprechend dem neuen Stichplan eingestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Stichplan während des laufenden Walzvorgangs ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Stichplan mittels eines mathematischen Prozessmodells, das den Walzvorgang zumindest aller Walzgerüste (51-56) der Fertigwalzstraße (5) nachbildet, erstellt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Prozessmodell des Stichplans zumindest auch die Endwalztemperatur des Stahlbandes, die Enddicke des Stahlbandes, sowie der gemeinsame Energiebedarf der Fertigwalzstraße (5) und des Ofens (7) berechnet wird, wobei die Anzahl der Walzgerüste (51-56) variiert und die zugehörige Energie für die Walzgerüste und den Ofen ermittelt wird, und falls sich unter Einhaltung vorgegebener Grenzwerte für die Einstellungen der Walzgerüste und des Ofens bei einer Variation eine Verringerung des gemeinsamen Energiebedarfs ergibt, diese dem neuen Stichplan zugrunde gelegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Prozessmodell des Stichplans zumindest auch die Endwalztemperatur des Stahlbandes, die Enddicke des Stahlbandes, sowie der Energiebedarf des Ofens (7) berechnet wird, wobei die Anzahl der Walzgerüste (51-56) variiert und die zugehörige Energie für den Ofen ermittelt wird, und falls sich unter Einhaltung vorgegebener Grenzwerte für die Einstellungen der Walzgerüste und des Ofens bei einer Variation eine Verringerung der Energie für den Ofen ergibt, diese dem neuen Stichplan zugrunde gelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Vorbandes (3') zur Minimierung der für den Ofen (7) benötigten Energie verändert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es beim An- und Hochfahren einer Gießwalz-Verbundanlage nach einer Gieß-Walz-Pause zum Endloswalzen oder Semi-Endloswalzen zur Anwendung kommt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu walzende Vorband (3') sich beim Semi-Endloswalzen bereits in der Fertigwalzstraße (5) befindet, wenn ein Walzgerüst (51-56) in Walzeingriff oder aus dem Walzeingriff gebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu walzende Vorband (3') beim Semi-Endloswalzen erst dann in die Fertigwalzstraße (5) einläuft, wenn ein Walzgerüst (51-56) entsprechend dem neuen Stichplan zu- oder aufgefahren worden ist.
  10. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es bei seinem Laden und Durchführen auf einem Computer einen Stichplan nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelt.
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