EP2603337B1 - Verfahren zum herstellen von walzgut mittels einer giesswalzverbundanlage, steuer- und/oder regeleinrichtung für eine giesswalzverbundanlage und giesswalzverbundanlage - Google Patents

Verfahren zum herstellen von walzgut mittels einer giesswalzverbundanlage, steuer- und/oder regeleinrichtung für eine giesswalzverbundanlage und giesswalzverbundanlage Download PDF

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EP2603337B1
EP2603337B1 EP11741174.4A EP11741174A EP2603337B1 EP 2603337 B1 EP2603337 B1 EP 2603337B1 EP 11741174 A EP11741174 A EP 11741174A EP 2603337 B1 EP2603337 B1 EP 2603337B1
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EP
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thickness
rolling
roll
casting
train
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Günther Winter
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Primetals Technologies Germany GmbH
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Siemens AG
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Publication date
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
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    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24—Automatic variation of thickness according to a predetermined programme
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the invention relates to a method for producing in its longitudinal direction thick profiled metal strip by means of a G demierzverbundstrom, comprising a casting device for casting metal to rolling and at least one rolling stand comprehensive rolling mill for hot working of the metal, wherein the G demierzverbundstrom is operated such that the rolling between the casting device and the rolling train extends continuously, wherein the rolling mill is continuously fed to rolling, wherein the rolling train a desired thickness profile is predetermined, according to which the rolling mill rolls the rolling stock.
  • the invention relates to the technical field of rolling of rolling stock, in particular of metal strip, in particular so-called "tailored blanks", i. Walzgut with desired thickness profile in the longitudinal direction of the rolling stock.
  • the rolling stock is a metal strip, such a metal strip is also referred to as a longitudinally profiled metal strip.
  • the associated process is also known as flexible rolling. Flexible rolling is now used only in the cold rolling area for various reasons explained below. The products produced by these methods are used, for example, in the automotive industry to increase the safety of the vehicle occupants while minimizing the weight of the automobile.
  • the US 2009/0139290 A1 discloses a cast-rolling composite plant comprising a casting plant and a hot rolling plant for producing a metal strip in a certain desired thickness.
  • a method for producing a metal strip which is intended to roll in the longitudinal direction to at least two different nominal thicknesses, the D1 is not apparent. Furthermore, it can not be deduced from D1 that casting of the metal (by means of the casting installation) takes place with a thickness profile in the longitudinal direction, so that the rolling stock already has varying thicknesses in the longitudinal direction when entering the rolling line, whereby this thickness pre-profile produced by the casting device is subsequently separated from the latter at least one rolling stand of the rolling train is rolled in such a way that the desired thickness profile is obtained in the longitudinal direction.
  • the WO 00/21695 A1 describes a method for producing a metal strip having regions of different thicknesses.
  • a rolling mill is fed with a uniformly thick metal strip which has differently tempered regions in the direction of its strip longitudinal direction in order to produce a strip having different thicknesses in the longitudinal direction during rolling.
  • the D2 thus shows no method for producing a thickness-profiled in its longitudinal metal strip by means of a G manwalzverbundstrom.
  • the object of the present invention is to provide a method by means of which longitudinally profiled rolling stock can be produced significantly more favorably than with conventional processes.
  • the procedural part is achieved by a method for producing thickness-profiled metal strip in its longitudinal direction, by means of a G demwalzverbundstrom comprising a casting device for casting metal to rolling and at least one rolling stand comprehensive rolling mill for hot working of the rolling stock, wherein the G manwalzverbundstrom is operated such that the rolling stock extends continuously between the casting device and the rolling train, rolling stock being fed continuously to the rolling train, the rolling train being given a desired thickness profile according to which the rolling train rolls the rolling stock, the target thickness profile being at least two different target values.
  • Thicknesses for different sections in the longitudinal direction of the thick-profiled metal strip and that the desired thickness profile is formed such that the first and / or the second target thickness is set at least twice, wherein the G manwalzverbundanl age is further operated such that an inlet speed of the rolling stock in the rolling stand is set smaller than 7 meters / second, in particular less than 5 meters / second.
  • a casting of the metal is carried out with a thickness profile in the longitudinal direction, so that the rolling stock already has varying thicknesses in the longitudinal direction when entering the rolling train, said thickness pre-profile produced by the casting device is then rolled by the at least one rolling stand of the rolling train such that the target Thickness profile is obtained in the longitudinal direction.
  • rolling stock Under rolling material is in this case understood in particular a metal strip, but the rolling stock can alternatively be a long product such as wire, steel bars or profiles made of steel or from a Be non-ferrous metal such as aluminum or magnesium.
  • metal strip and hot strip are further used in the text as synonyms for "rolling stock", so that the subject invention is not limited only to band-shaped products.
  • the thickness range required for "tailored blanks" can be easily covered, in particular in thin strip casting or thin slab casting.
  • Casting devices which can be used are any casting installations which are suitable for casting roll composite systems.
  • any thickness profiles can be specified, depending on what is desired by the customers of the product produced.
  • periodic Thickness profiles in the longitudinal direction can be produced very efficiently in this way.
  • associated setpoint rolling forces and / or setpoint roll gap openings are predetermined. As a result, the accuracy for the production of a longitudinally profiled rolling stock is further increased.
  • the thickness profile comprises repetitive, in particular periodically repeating, changes in thickness in the longitudinal direction of the thickness-profiled metal strip.
  • a strip store in particular a belt loop, is present between the casting device and the rolling train, with which mass flow fluctuations caused by the predetermined course of thickness are compensated in the cast roll composite system.
  • This is particularly easy and effective in Dünnbandg discernwalzverbundanlagen possible.
  • the cast strip already has sufficient deformability, which allows, for example, between the rolling stand and casting device formed by a gravity belt loop. This can be used as a strip storage between casting and rolling mill.
  • a strip accumulator is therefore very advantageous since the mass flow fluctuations in the casting rolling mill, in particular in the rolling mill, can be compensated for as a result of the changes in thickness in the longitudinal direction of the metal strip. This in turn makes it possible, for example, to avoid ligament tears.
  • the tape storage can be designed in particular as a tape storage device which is operated such that caused by the predetermined thickness curve mass flow fluctuations in the Gellowalzverbundstrom be compensated.
  • the casting device is operated in such a way that by means of the casting device a predetermined actual thickness profile of the rolling stock coordinated with the desired thickness profile is produced, which the rolling stock has before entering the rolling train.
  • the at least one roll stand is supported in the longitudinal profiling of the rolling stock by the casting device.
  • high rolling forces can thereby be avoided and unwanted processing speed deviations between casting device and rolling train can be reduced.
  • the corresponding division of the setting of the thickness profile of the casting device and rolling train it is possible that the rolling stand is always operated so that it does not encounter plant technical limits or technological limits in the setting of the desired thickness course.
  • Plant engineering limits are, for example, the setting position and / or setting speed of the work rolls, technological limits are, for example, thickness decreases, which would indeed be required to set the desired thickness profile, but to intolerable deviations, for. lead in the flatness of the rolling stock. This can be avoided if the longitudinal profiling of the rolling stock is divided between the casting device and the rolling train.
  • the rolling mill is followed by a thickness measuring device in the mass flow direction, by means of which the rolled thickness of the thick-profiled metal strip is detected, wherein at least one actuator for the rolling train is adjusted as a function of the detected thickness and the predetermined thickness profile thick profiled metal strip.
  • the rolling mill in the mass flow direction is a flatness measuring device downstream, by means of which the flatness of the thickness profiled metal strip is detected, wherein at least one actuator, in particular a bending cylinder is set for the rolling train in dependence on the detected flatness and a predetermined thickness profile.
  • at least one actuator in particular a bending cylinder is set for the rolling train in dependence on the detected flatness and a predetermined thickness profile.
  • the course of thickness is set with a rolling train which comprises a rolling stand which has a set of work rolls having a diameter of less than 800 millimeters, in particular 200 millimeters to 600 millimeters.
  • the entry speed is set in such a way and the rolling stand is designed such that a ratio of an entry speed of the rolling stock into the rolling stand to a maximum setting speed of the work rolls of the rolling stand for influencing the thickness of the rolling stock is less than 3500, in particular less than 2000, in particular between 200 and 1500, is.
  • the above ratio is maintained for all operated rolling mills of a rolling train, as long as the rolling train comprises more than a single stand.
  • the entry speed can be influenced or controlled by means of the casting speed.
  • the inventive method can be used particularly advantageously for cast roll mills in which a two-roll caster or a belt caster, also referred to as direct strip casting, is used. Because these casting facilities are Dünnbandg fabric featureden.
  • the rolling stock produced by the casting device, in particular metal strip is usually already relatively thin, in particular this has a thickness of less than 3 mm. On the one hand, this makes it possible to produce final thicknesses in the range of 0.7 mm and below, while simultaneously producing comparatively low entry speeds into the rolling train.
  • two-roll casting devices can be considered as casting devices, in which the two rolls are arranged in a vertical plane, ie the metal is cast horizontally.
  • control and / or regulating device for a G demierzverbundstrom for producing longitudinally thick profiled rolling stock, with a machine-readable program code, which comprises control commands, which the control and / or regulating device for performing the method according to one of claims 1 to 11 cause.
  • the control and / or regulating device may comprise a plurality of modules, which are designed to implement the individual method steps of the embodiments of the method according to the invention in a machine-readable manner for the control and / or regulating device, so that these are controlled by the control and / or Control device can be arranged.
  • a G manufactorinlage be provided for producing longitudinally profiled in thickness rolling stock, wherein the rolling stock in the stationary operation of the G manwalzverbundstrom continuously from the casting device to a rolling mill comprising at least one rolling mill, with said control means, wherein the control means with the at least one rolling mill is actively connected.
  • the mill train may comprise a mill stand comprising a set of work rolls having a diameter of less than 800 millimeters, in particular 200 millimeters to 600 millimeters, the mill stand being designed and operated in such a way that a ratio of an entry speed of the rolling stock to a rolling mill is Anstell aus of the work rolls of the rolling stand for thickness control of the rolling stock is less than 3500, in particular less than 2000, in particular between 200 and 1500, is. If the G manwalzverbundstrom has a rolling train with more than one rolling mill, then the above ratio is preferably maintained for each rolling mill. As a result, a device is provided, by means of which almost all of Customer desired thickness profiles can be realized during hot rolling, since corresponding Dickengradienten are rollable.
  • the casting device is operatively connected to the control and / or regulating device.
  • This makes it possible to divide the thickness profile and thus the load of the individual units for producing the desired target thickness for a section in expediently between the casting device and rolling train.
  • About a Walzgut- or tape tracking then cast in accordance with the specifications of the control and / or regulating device section time and place correctly processed by the mill train such that the portion after the rolling line has the desired desired thickness as possible.
  • the casting device is designed as Zweirollengate immunity or as Umlaufbandgit arthritis.
  • FIG. 1 shows a G manufactorundstrom comprising a Umlaufbandg screen Skown 1 'and a "direct strip casting” device, with which liquid metal M is cast on a revolving cast strip.
  • the metal solidifies and there is a thin metal strip B as rolling, which is judgeverarbeitbar in the G intelligentwalzverbundstrom.
  • the continuous rolling system further comprises a rolling mill 2.
  • the rolling mill 2 may have a rolling stand or even several rolling stands.
  • the rolling train 2 is used for hot forming of the metal strip B. In particular, by means of this, the metal strip B is rolled to its final thickness.
  • the metal strip B extends continuously from the Umlaufbandgitice owned 1 'to the rolling line 2.
  • the metal strip B are usually, i. in stationary operation of the G manwalzverbundstrom, all units of the G manwalzverbundstrom coupled to each other via the metal strip B.
  • the tape storage S' is formed as a pair of S-rollers. The rotation of the pair of rollers about a pivot point located between the rollers, the tape length, which is guided over the rollers change. This can provide a tape storage volume.
  • a thickness measuring device 3 and a flatness measuring device 4 are provided downstream of the rolling train 2 in the mass flow direction. These can be configured as desired. Corresponding devices are sufficiently known to the person skilled in the art. Possibly. These may also be arranged in the direction of mass flow in front of the rolling train 2, so that the at least one rolling stand of the rolling train 2 can be operated in a pilot-controlled manner, ie the measured portion, as well Band section called, still passes through the rolling mill. As a result, this band section can still be influenced in the desired manner.
  • the flatness measuring device 4 and the thickness measuring device 3 are operatively connected to a control and / or regulating device 10 which controls or regulates the rolling train 2 such that the desired thickness profile is generated in the longitudinal direction of the metal strip B.
  • the recorded data for flatness and thickness are fed to the control and / or regulating device 10. Based on these data and on the basis of the predetermined desired thickness profile, the rolling train 2 is operated.
  • the control and / or regulating device 10 is upgraded by means of machine-readable program codes 12 to operate the rolling train 2 according to an embodiment of the method according to the invention.
  • the machine-readable program code 12 is stored, for example, by means of a storage medium 11 on the control and / or regulating device 10. Furthermore, by means of the control and / or regulating device 10 to be rolled target thickness profiles for the metal strip B can be specified.
  • the lead-in speed V of the metal strip B is set in the rolling stand such that the entry speed of the metal strip B of 5 meters / second is not exceeded for any of the rolling stands covered by the rolling line 2. This can be achieved by a corresponding adjustment of the casting speed.
  • work rolls are used which have a diameter D of 500 millimeters. Due to the reduced diameter D of the work rolls compared to the commonly used work rolls during hot rolling - these often have a diameter of about 1000mm -, the rolling forces can be increased to the metal strip B, whereby higher thickness decreases can be achieved. At the same time be rolled higher density gradients.
  • the work rolls can be set to influence the thickness at a setting speed of at most 4 millimeters / second.
  • FIG. 2 shows a G intelligentnalzverbundstrom comprising a Zweiroll Casting 1 for the vertical casting of liquid metal M.
  • the casting rolling mill comprises a rolling mill 2, in which the cast metal is rolled to its final thickness.
  • the rolling train may comprise a rolling stand or a plurality of rolling stands.
  • the metal strip B cast by the twin roll caster 1 forms a loop S due to gravity and then enters a rolling train 2 comprising at least one rolling stand.
  • a flatness measuring device 4 is also arranged downstream of the rolling train 2 in the direction of mass flow.
  • the thickness measuring device 3 and the flatness measuring device 4 are with a control and / or regulating device 10 operatively connected to which the detected data are supplied.
  • control and / or regulating device 10 is in accordance with the in FIG. 1 made statements to induce an embodiment of the method according to the invention.
  • the control and / or regulating device 10 is operatively connected to the rolling train 2 on the one hand and to the casting device 1 on the other hand.
  • the control and / or regulating device 10 controls the setting of the desired thickness profile in the longitudinal direction for the metal strip B across, that is. the control and / or regulating device 10 already causes a casting of the liquid metal M with a corresponding thickness profile in the longitudinal direction based on the desired desired thickness profile, so that the metal strip B already has varying thicknesses in the longitudinal direction when entering the rolling train 2.
  • This thickness pre-profile produced by the casting device 1 is subsequently rolled by the at least one rolling stand of the rolling train 2 such that the desired nominal thickness profile is obtained in the longitudinal direction. In this way, the required load for the desired thickness profiling between the units can be divided so that the rolling train 2 does not approach the plant limits in rolling the longitudinal profile of the metal strip B.
  • the casting speed of the two-roll caster 1 is controlled such that the ratio of the lead-in speed V of the metal strip B to the rolling stand and the setting speed of the work rolls to influence the thickness of the rolling stand is less than 2,000.
  • a rolling mill is used, which has a pitch of 3 millimeters / second and a casting speed of 2 meters / second set. This results in a ratio of about 670, with which it is possible, without reaching plant engineering limits, desired thickness profiles in the longitudinal direction in the desired Way to produce. Particularly advantageous this can be combined with work rolls with diameters smaller than 800 millimeters.
  • FIG. 3 shows a G intelligentnalzverbundstrom comprising a Zweiroll Casting 1 for horizontal casting of liquid metal M.
  • the casting rolls are arranged here so that the metal can be cast horizontally and not vertically.
  • forms in the system according to FIG. 3 usually no belt loop of the potted metal, so that - as in FIG. 1 -
  • a strip storage device between the casting device 1 and rolling mill 2 is provided.
  • FIG. 2 made statements essentially analogous to FIG. 3 , In particular, there are no substantial differences from the embodiment for the rolling train, the flatness measuring device or the thickness measuring device FIG. 2 in front. The statements too FIG. 2 can easily go up for these parts FIG. 3 be transmitted.
  • the rolling operation is usually independent of whether the metal is cast horizontally or vertically. It is only on the possibly present changed casting speeds, material strengths, etc. take into account and adjust the rolling operation accordingly.
  • FIG. 4 shows an exemplary flowchart for an embodiment of the method according to the invention.
  • the G manwalzverbundstrom is in a steady state operation, wherein as casting a Zweirolleng go thanks according to FIG. 2 is used.
  • a desired thickness profile in the longitudinal direction of the metal strip B is specified for the hot strip to be rolled. This gives, for example, a repetitive periodic thickness profile for the metal strip.
  • a manipulated variable for the caster and the rolling train is determined based on the predetermined thickness profile from method step 101.
  • a thickness profile to be provided by the casting device is determined.
  • this thickness curve significantly simplifies the machining of the metal strip B with regard to the provision of the desired thickness profile.
  • a thickness profile is determined for the rolling train, which results in that the metal strip B emerges from the rolling train with an actual thickness profile in the longitudinal direction, which substantially corresponds to the desired nominal thickness profile in the longitudinal direction of the metal strip B.
  • the casting rolls of the casting device are controlled or regulated in such a way by means of the control and / or regulating device that the predetermined course of thickness is present before entry into the rolling train.
  • the casting device is controlled by means of the control and / or regulating device in dependence on the maximum setting speed of the roll stand such that the entry speed is in the rolling mill below a corresponding threshold, for example. 3 meters / second. This will ensure that the ratio of belt entry speed into the rolling stand and setting speed of the work rolls for influencing the metal strip thickness is such that the desired thickness profile can also be produced. This is usually possible if the ratio of belt entry speed and setting speed for each rolling stand of the rolling train is less than 3500, in particular between 200 and 1500.
  • a plurality of operating points are provided, which are to be traversed by the rolling stand for a particular band section. These operating points give, for example, in addition to the desired thickness, a desired rolling force and a desired rolling gap for the rolling stand. These operating points are preferably determined by means of a process model.
  • a method step 103 the corresponding strip section is cast in accordance with the thickness profile predetermined for the casting device.
  • the corresponding strip section enters the rolling train and is rolled according to the predetermined course of thickness in a method step 104 in such a way that the strip section has an actual thickness profile which substantially corresponds to the intended target thickness profile for this strip section.
  • the thickness of the metal strip B is preferably controlled, in particular with the aid of detected setting positions for the work rolls, detected rolling forces, detected thicknesses and / or detected profiles of the metal strip B.
  • a thickness measurement and a flatness measurement are carried out.
  • the data obtained from the measurement are supplied to the control and / or regulating device, which influences the actuators of the roll stand based on this data such that the subsequently rolled strip sections the actual thickness of the desired thickness and the actual flatness of the desired flatness is further approximated.
  • a query is made as to whether the method should be aborted. If not, the procedure is executed until terminated.
  • the method can also be used for cast roll composite systems at correspondingly low rolling speeds, which, for example, uses a mold as a casting device.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von in seiner Längsrichtung dickenprofiliertem Metallband mittels einer Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Gießeinrichtung zum Vergießen von Metall zu Walzgut und eine wenigstens ein Walzgerüst umfassende Walzstraße zur Warmumformung des Metalls, wobei die Gießwalzverbundanlage derart betrieben wird, dass sich das Walzgut zwischen der Gießeinrichtung und der Walzstraße durchgehend erstreckt, wobei der Walzstraße kontinuierlich Walzgut zugeführt wird, wobei der Walzstraße ein Soll-Dickenverlauf vorgegeben wird, gemäß welcher die Walzstraße das Walzgut walzt.
  • Die Erfindung betrifft das technische Gebiet des Walzens von Walzgut, insbesondere von Metallband, insbesondere von sogenannten "Tailored Blanks", d.h. Walzgut mit gewünschtem Dickenprofil in Längsrichtung des Walzgutes. Wenn das Walzgut ein Metallband ist, wird ein derartiges Metallband auch als längsprofiliertes Metallband bezeichnet. Der zugehörige Prozess ist auch als flexibles Walzen bekannt. Flexibles Walzen wird aus verschiedenen unten erläuterten Gründen heute nur im Kaltwalzbereich eingesetzt. Die mit diesen Verfahren hergestellten Produkte werden bspw. im Automobilbau eingesetzt, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht des Automobils zu erhöhen.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE10041280A1 ist ein Verfahren zum flexiblen Kaltwalzen von Metallband bekannt.
  • Aus der WO 00/13820 ist ein Verfahren zum Herstellen von Metallbändern mittels eines Warmwalzverfahrens bekannt, deren Dicke sich stetig in Längsrichtung ändern. Diese variable Dicke wird mittels eines variablen Gießrollenspalts sowie der Kühlung der Gießrollen eingestellt. Nachteil dieser Lösung ist es, dass Dickeneinstellungen mittels der Gießrollen ungenau und schwer steuerbar sind. Ferner sind nur bestimmte Dickenverläufe herstellbar. Hierdurch ist die Flexibilität der Anlage eingeschränkt.
  • Mit konventionellen Warmwalzstraßen findet heute keine Herstellung von "tailored blanks" statt. Denn die erreichbaren minimalen Warmband-Dicken liegen in der Regel im Bereich von 1,2 bis 1,5 Millimeter, was für tailored blanks, welche häufig minimale Dicken von 0,6 mm benötigen, nicht ausreichend ist. Daher kann der erforderliche Dickenbereich mittels herkömmlicher Warmwalzstraßen für tailored blanks nur unzureichend abgedeckt werden.
  • Die US 2009/0139290 A1 offenbart eine Gieß-Walz-Verbundanlage umfassend eine Gießanlage und eine Warmwalzanlage zur Herstellung eines Metallbands in einer bestimmten Solldicke. Ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbands, das bestimmungsgemäß in Längsrichtung auf mindestens zwei unterschiedliche Soll-Dicken gewalzt wird, ist der D1 nicht zu entnehmen. Ferner ist der D1 nicht zu entnehmen, dass ein Vergießen des Metalls (mittels der Gießanlage) mit einem Dickenprofil in Längsrichtung erfolgt, sodass das Walzgut bereits bei Einlaufen in die Walzstraße variierende Dicken in Längsrichtung aufweist, wobei dieses von der Gießeinrichtung erzeugte Dickenvorprofil anschließend von dem wenigstens einen Walzgerüst der Walzstraße derart überwalzt wird, dass das Soll-Dickenprofil in Längsrichtung erhalten wird.
  • Die WO 00/21695 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbands mit Bereichen unterschiedlicher Dicke. Dabei wird einem Walzgerüst ein gleichmäßig dickes Metallband zugeführt, das in Richtung seiner Bandlängsrichtung unterschiedlich temperierte Bereiche aufweist, um beim Walzen ein Band mit in Längsrichtung unterschiedlich dicken Bereichen herzustellen. Die D2 zeigt also gar kein Verfahren zum Herstellen eines in seiner Längsrichtung dickenprofilierten Metallbands mittels einer Gießwalzverbundanlage.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem längsprofiliertes Walzgut deutlich günstiger hergestellt werden kann als mit herkömmlichen Prozessen.
  • Der verfahrensmäßige Teil wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von in seiner Längsrichtung dickenprofiliertem Metallband, mittels einer Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Gießeinrichtung zum Vergießen von Metall zu Walzgut und eine wenigstens ein Walzgerüst umfassende Walzstraße zur Warmumformung des Walzgutes, wobei die Gießwalzverbundanlage derart betrieben wird, dass sich das Walzgut zwischen der Gießeinrichtung und der Walzstraße durchgehend erstreckt, wobei der Walzstraße kontinuierlich Walzgut zugeführt wird, wobei der Walzstraße ein Soll-Dicken-verlauf vorgegeben wird, gemäß welchem die Walzstraße das Walzgut walzt, wobei der Soll-Dickenverlauf wenigstens zwei unterschiedliche Soll-Dicken für unterschiedliche Abschnitte in Längsrichtung des dickenprofilierten Metallbands aufweist, und dass der Soll-Dickenverlauf derart ausgebildet ist, dass die erste und/oder die zweite Soll-Dicke wenigstens zweimal eingestellt wird, wobei die Gießwalzverbundanlage weiterhin derart betrieben wird, dass eine Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes in das Walzgerüst kleiner als 7 Meter/Sekunde, insbesondere kleiner als 5 Meter/Sekunde, eingestellt ist.
  • Ein Vergießen des Metalls erfolgt mit einem Dickenprofil in Längsrichtung, so dass das Walzgut bereits bei Einlaufen in die Walzstraße variierende Dicken in Längsrichtung aufweist, wobei dieses von der Gießeinrichtung erzeugte Dickenvorprofil anschließend von dem wenigstens einen Walzgerüst der Walzstraße derart überwalzt wird, dass das Soll-Dickenprofil in Längsrichtung erhalten wird.
  • Unter Walzgut wird hierbei insbesondere ein Metallband verstanden, das Walzgut kann jedoch alternativ ein Langprodukt wie z.B. Draht, Stabstahl oder Profile aus Stahl oder aus einem Nichteisenmetall wie Aluminium oder Magnesium sein. Die Begriffe "Metallband" und "Warmband" werden weiter im Text als Synonyme für "Walzgut" verwendet, so dass der Gegenstand der Erfindung nicht nur auf bandförmige Produkte eingeschränkt ist.
  • Die Verwendung einer Gießwalzverbundanlage, deren Aggregate durch das einteilig ausgebildete Walzgut gekoppelt sind, erlaubt eine Herstellung von längsprofiliertem Warmband bereits beim Warmwalzen. Denn aufgrund des Gießwalzverbunds wird in der Regel die Geschwindigkeit des Bandes am Ausgang der Warmwalzstraße wesentlich durch die Gießgeschwindigkeit und die mittels der Anlage vorgenommene Dickenabnahme bestimmt. Aufgrund dieser Kopplung werden in der Walzstraße maximale Bandgeschwindigkeiten erreicht, welche signifikant unterhalb der üblichen Bandgeschwindigkeiten von 10 bis 20 Meter/Sekunde bei herkömmlichen, nicht im gekoppelten Betrieb arbeitenden Warmwalzwerken liegen.
  • Darüber hinaus ist insbesondere beim Dünnbandgießen oder Dünnbrammengießen der für "tailored blanks" erforderliche Dickenbereich gut abdeckbar.
  • Als Gießeinrichtungen können beliebige Gießwalzverbundanlagen geeignete Gießeinrichtungen verwendet werden.
  • Somit wird es möglich, mittels eines Walzgerüsts ein Längsprofil in das Warmband in wirtschaftlicher Weise einzubringen.
    Dadurch kann ein flexibler Kaltwalzschritt vollumfänglich entfallen. Damit kann ein gesamter Anlagenteil, nämlich das Kaltwalzwerk zur Herstellung von längsprofiliertem Walzgut, entfallen. Dies führt zu erheblichen Einsparungen bei Investitionskosten und Betriebskosten.
  • Als Dickenverlauf in Längsrichtung können beliebige Dickenverläufe vorgegeben werden, je nachdem was von den Abnehmern des hergestellten Produkts gewünscht wird. Insbesondere periodische Dickenprofile in Längsrichtung sind auf diese Weise sehr effizient herstellbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden zusätzlich zu den wenigstens zwei unterschiedlichen Soll-Dicken zugehörige Soll-Walzkräfte und/oder Soll-Walzspaltöffnungen vorgegeben. Hierdurch wird die Genauigkeit für die Herstellung eines längsprofilierten Walzgutes weiter erhöht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Dickenverlauf sich wiederholende, insbesondere sich periodisch wiederholende, Dickenänderungen in Längsrichtung des dickenprofilierten Metallbands. Hierdurch können effektiv große Stückzahlen an in Längsrichtung profilierten Metallblechen erzeugt werden, welche bspw. nach dem Walzen direkt aus dem Walzgut geschnitten werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zwischen der Gießeinrichtung und der Walzstraße ein Bandspeicher, insbesondere eine Bandschlinge, vorhanden, mit welchem durch den vorgegebenen Dickenverlauf verursachte Massenflussschwankungen in der Gießwalzverbundanlage ausgeglichen werden. Dies ist besonderes einfach und effektiv bei Dünnbandgießwalzverbundanlagen möglich. Denn aufgrund des geringen Durchmessers des gegossenen Metallbands beim Dünnbandgießen weist das gegossene Band bereits eine ausreichende Verformbarkeit auf, welche es erlaubt, dass sich zwischen Walzgerüst und Gießeinrichtung bspw. eine durch die Schwerkraft bedingte Bandschlinge ausbildet. Diese ist als Bandspeicher zwischen Gießeinrichtung und Walzstraße nutzbar. Ein Bandspeicher ist deshalb sehr vorteilhaft, da die Massenflussschwankungen in der Gießwalzanlage, insbesondere in der Walzstraße, - verursacht durch die Dickenänderungen in Längsrichtung des Metallbands - hierdurch kompensiert werden können. Dies wiederum erlaubt es, bspw. Bandrisse zu vermeiden.
  • Für den Bandspeicher kann insbesondere als Bandspeichervorrichtung ausgebildet sein, welche derart betrieben wird, dass durch den vorgegebenen Dickenverlauf verursachte Massenflussschwankungen in der Gießwalzverbundanlage ausgeglichen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Gießeinrichtung derart betrieben, dass mittels der Gießeinrichtung ein vorgegebener, mit dem Soll-Dickenverlauf abgestimmter Ist-Dickenverlauf des Walzgutes hergestellt wird, welchen das Walzgut vor Eintreten in die Walzstraße aufweist. Hierdurch wird das wenigstens eine Walzgerüst bei der Längsprofilierung des Walzgutes durch die Gießeinrichtung unterstützt. Insbesondere lassen sich hierdurch hohe Walzkräfte vermeiden und unerwünschte Verarbeitungsgeschwindigkeitsabweichungen zwischen Gießeinrichtung und Walzstraße reduzieren. Dadurch die entsprechende Aufteilung der Einstellung des Dickenverlaufs an Gießeinrichtung und Walzstraße ist es möglich, dass das Walzgerüst stets derart betrieben wird, dass es bei der Einstellung des Soll-Dickenverlaufs nicht an anlagentechnische Grenzen oder technologische Grenzen stößt. Anlagentechnische Grenzen sind bspw. die Stellposition und/oder Stellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen, technologische Grenzen sind bspw. Dickenabnahmen, welche zwar zur Einstellung des Soll-Dickenverlaufs erforderlich wären, aber zu nicht mehr tolerierbaren Abweichungen z.B. bei der Planheit des Walzgutes führen. Dies kann vermieden werden, wenn die Längsprofilierung des Walzgutes zwischen Gießeinrichtung und Walzstraße aufgeteilt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Walzstraße in Massenflussrichtung eine Dickenmesseinrichtung nachgeordnet, mittels welcher die gewalzte Dicke des dickenprofilierten Metallbands erfasst wird, wobei wenigstens ein Stellglied für die Walzstraße in Abhängigkeit von der erfassten Dicke und dem vorgegebenen Dickenverlauf dickenprofilierten Metallbands eingestellt wird. Hierdurch lässt sich ein Vergleich zwischen der gewünschten Soll-Dicke für einen Abschnitt hinter dem Walzgerüst und der tatsächlich vorliegenden Ist-Dicke für diesen Abschnitt anstellen. Ausgehend davon kann eine verbesserte Einstellung der Stellglieder und/oder eine Modelladaption vorgenommen werden, welche für zukünftig zu walzende Abschnitte die tatsächliche Ist-Dicke hinter dem Walzgerüst der gewünschten Soll-Dicke hinter dem Walzgerüst weiter annähert.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass der Walzstraße in Massenflussrichtung eine Planheitsmesseinrichtung nachgeordnet ist, mittels welcher die Planheit des dickenprofilierten Metallbands erfasst wird, wobei wenigstens ein Stellglied, insbesondere ein Biegezylinder, für die Walzstraße in Abhängigkeit von der erfassten Planheit und eines vorgegebenen Dickenverlaufs eingestellt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass einerseits der gewünschte Dickenverlauf eingestellt wird und andererseits die Anforderungen an das Walzgut hinsichtlich Planheit erfüllt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Dickenverlauf mit einer Walzstraße eingestellt, welche ein Walzgerüst umfasst, welches einen Satz Arbeitswalzen aufweist, die einen Durchmesser kleiner 800 Millimeter, insbesondere 200 Millimeter bis 600 Millimeter aufweisen.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Einlaufgeschwindigkeit derart eingestellt und das Walzgerüst derart ausgelegt ist, dass ein Verhältnis einer Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes in das Walzgerüst zu einer maximalen Anstellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Walzgerüsts zur Dickenbeeinflussung des Walzgutes kleiner als 3500, insbesondere kleiner als 2000, insbesondere zwischen 200 und 1500, ist. Vorzugsweise wird das obige Verhältnis für alle betriebenen Walzgerüste einer Walzstraße eingehalten, sofern die Walzstraße mehr als ein einziges Walzgerüst umfasst. Die Einlaufgeschwindigkeit ist in der Regel mittels der Gießgeschwindigkeit beeinflussbar bzw. steuerbar. Durch die Verwendung der Arbeitwalzen mit einem Durchmesser von weniger als 800mm in Kombination mit dem genannten Verhältnis von Einlaufgeschwindigkeit zu maximaler Anstellgeschwindigkeit des Walzgerüsts können Dickenverläufe einstellt werden, welche im Wesentlichen alle erforderlichen Dickengradienten für die Herstellung von längsprofiliertem Walzgut ermöglichen. Dies erlaubt es nahezu alle von Kundenseite gewünschten Dickenprofile während des Warmwalzens zu realisieren. Insbesondere ist bei Einhaltung des obigen Verhältnisses von Einlaufgeschwindigkeit zu maximaler Anstellgeschwindigkeit eine ausreichende Dynamik für das Walzgerüst zur Bearbeitung des Walzgutes in gewünschter Weise vorhanden. Unter Dickengradient wird die Änderung der Dicke pro Längeneinheit des Walzgutes, d.h. in Längsrichtung des Walzgutes, verstanden. Unter Anstellgeschwindigkeit wird die hydraulische Anstellgeschwindigkeit zur Anstellung der Arbeitswalzen unter Last verstanden.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen für Gießwalzanlagen, in welchen eine Zweirollengießeinrichtung oder eine Umlaufbandgießeinrichtung, auch als Direct Strip Casting bezeichnet, zum Einsatz kommt. Denn bei diesen Gießeinrichtungen handelt es sich um Dünnbandgießeinrichtungen. Das von der Gießeinrichtung produzierte Walzgut, insbesondere Metallband, ist in der Regel bereits relativ dünn, insbesondere weist dies eine Dicke auf von weniger als 3 mm. Dieses erlaubt es einerseits Enddicken im Bereich von 0,7 mm und darunter bei gleichzeitig vergleichsweise geringen Einlaufgeschwindigkeiten in die Walzstraße zu produzieren. Insbesondere kommen als Gießeinrichtungen Zweirollengießeinrichtungen in Betracht, bei welchen die zwei Rollen in einer vertikalen Ebene angeordnet sind, d.h. das Metall wird horizontal vergossen. Diese Anlagen können bspw. für Aluminium, Magnesium, Zink usw. eingesetzt werden, d.h. für "weiche" Metalle. Ferner können auch Zweirollengießeinrichtungen verwendet werden, bei welchen die Rollen in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, d.h. das Metall wird vertikal vergossen. Dies ist z.B. üblich für Carbon-Stähle und andere Stähle.
  • Es kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gießwalzverbundanlage zum Herstellen von in Längsrichtung dickenprofiliertem Walzgut bereitgestellt werden, mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 veranlassen. Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine Mehrzahl an Modulen umfassen, welche dazu ausgebildet sind, die einzelnen Verfahrensschritte der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens maschinenlesbar für die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu implementieren, so dass diese durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung veranlasst werden können.
  • Ferner kann eine Gießwalzverbundlage zum Herstellen von in seiner Längsrichtung dickenprofiliertem Walzgut bereitgestellt werden, wobei sich das Walzgut im stationären Betrieb der Gießwalzverbundanlage durchgehend von der Gießeinrichtung zu einer wenigstens ein Walzgerüst umfassenden Walzstraße erstreckt, mit der besagten Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung mit dem wenigstens einen Walzgerüst wirkverbunden ist. Hierdurch wird eine Vorrichtung bereitgestellt, mit welcher längsprofiliertes Walzgut während des Warmwalzens hergestellt werden kann.
  • Die Walzstraße kann ein Walzgerüst umfassen, welches einen Satz Arbeitswalzen aufweist, welche einen Durchmesser kleiner 800 Millimeter, insbesondere 200 Millimeter bis 600 Millimeter aufweisen, wobei das Walzgerüst derart ausgelegt und derart betrieben ist, dass ein Verhältnis einer Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes in Walzgerüst zu einer maximalen Anstellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Walzgerüsts zur Dickenbeeinflussung des Walzgutes kleiner als 3500, insbesondere kleiner als 2000, insbesondere zwischen 200 und 1500, ist. Weist die Gießwalzverbundanlage eine Walzstraße mit mehr als einem Walzgerüst auf, so wird vorzugsweise für jedes Walzgerüst obiges Verhältnis eingehalten. Hierdurch ist eine Vorrichtung bereitgestellt, mittels welcher nahezu alle vom Kunden gewünschten Dickenprofile während des Warmwalzens realisierbar sind, da entsprechende Dickengradienten walzbar sind.
  • Von Vorteil ist ebenfalls, dass zusätzlich die Gießeinrichtung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wirkverbunden ist. Hierdurch wird es ermöglicht, den Dickenverlauf und damit die Last der einzelnen Aggregate zur Herstellung der gewünschten Soll-Dicke für einen Abschnitt in zweckmäßigerweise zwischen Gießeinrichtung und Walzstraße aufzuteilen. Über eine Walzgut- oder Bandverfolgung wird dann der gemäß der Vorgaben der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gegossene Abschnitt zeit- und ortsrichtig durch die Walzstraße derart bearbeitet, dass der Abschnitt nach der Walzstraße möglichst die gewünschte Soll-Dicke aufweist. Hierdurch wird vermieden, dass bspw. einzelne Stellglieder der Walzstraße zur Herstellung des gewünschten Dickenverlaufs an ihre Grenzen laufen oder technologische Probleme, wie Planheitsfehler, aufgrund bspw. zu hoher Dickenabnahmen im Walzgerüst, auftreten.
  • Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass die Gießeinrichtung als Zweirollengießeinrichtung oder als Umlaufbandgießeinrichtung ausgebildet ist. Die Vorteile ergeben sich gemäß obiger Ausführungen zum korrespondierenden Verfahrensanspruch.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche anhand der nachfolgenden, schematischen Zeichnungen genauer erläutert werden. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer Gießwalzverbundanlage mit einer Umlaufbandgießeinrichtung,
    FIG 2
    eine schematische Darstellung einer Gießwalzverbundanlage mit einer vertikal gießenden Zweirollengießeinrichtung,
    FIG 3
    eine schematische Darstellung einer Gießwalzverbundanlage mit einer horizontal gießenden Zweirollengießeinrichtung,
    FIG 4
    ein Ablaufdiagramm zur schematischen Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.
  • FIG 1 zeigt eine Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Umlaufbandgießeinrichtung 1' bzw. eine "Direct Strip Casting"-Einrichtung, mit welcher flüssiges Metall M auf ein umlaufendes Gieß-Band vergossen wird. Hierbei verfestigt sich das Metall und es entsteht ein dünnes Metallband B als Walzgut, welches in der Gießwalzverbundanlage weiterverarbeitbar ist.
  • Die Gießwalzverbundanlage umfasst ferner eine Walzstraße 2. Die Walzstraße 2 kann ein Walzgerüst aufweisen oder auch mehrere Walzgerüste. Die Walzstraße 2 dient zur Warmumformung des Metallbands B. Insbesondere wird mittels dieser das Metallband B auf seine Enddicke gewalzt.
  • Das Metallband B erstreckt sich durchgehend von der Umlaufbandgießeinrichtung 1' bis zur Walzstraße 2. Durch das Metallband B sind in der Regel, d.h. im stationären Betrieb der Gießwalzverbundanlage, alle Aggregate der Gießwalzverbundanlage miteinander über das Metallband B gekoppelt.
  • Zwischen der Walzstraße 2 und der Umlaufbandgießeinrichtung 1' ist ein Bandspeicher S' angeordnet. Der Bandspeicher S' ist als ein Paar S-Rollen ausgebildet. Durch die Drehung des Rollenpaares um einen zwischen den Rollen liegenden Drehpunkt, lässt sich die Bandlänge, welche über die Rollen geführt wird, verändern. Hierdurch kann ein Bandspeichervolumen bereitgestellt werden.
  • In Massenflussrichtung der Walzstraße 2 nachgeordnet ist eine Dickenmesseinrichtung 3 und eine Planheitsmesseinrichtung 4 vorgesehen. Diese können beliebig ausgestaltet werden. Entsprechende Einrichtungen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Ggf. können diese auch in Massenflussrichtung vor der Walzstraße 2 angeordnet sein, so dass das wenigstens eine Walzgerüst der Walzstraße 2 in vorgesteuerter Weise betrieben werden kann, d.h. der vermessene Abschnitt, weiterhin als Bandabschnitt bezeichnet, durchläuft noch das Walzgerüst. Dadurch kann dieser Bandabschnitt noch in gewünschter Weise beeinflusst werden.
  • Die Planheitsmesseinrichtung 4 und die Dickenmesseinrichtung 3 sind mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 wirkverbunden, welche die Walzstraße 2 derart steuert bzw. regelt, dass der gewünschte Dickenverlauf in Längsrichtung des Metallbands B erzeugt wird.
  • Die erfassten Daten zur Planheit und zur Dicke werden der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 zugeführt. Anhand dieser Daten sowie anhand des vorgegebenen Soll-Dickenverlaufs wird die Walzstraße 2 betrieben.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 wird mittels maschinenlesbaren Programmcodes 12 ertüchtigt, die Walzstraße 2 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben. Der maschinenlesbare Programmcode 12 wird bspw. mittels eines Speichermediums 11 auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 hinterlegt. Ferner sind mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 zu walzende Soll-Dickenverläufe für das Metallband B vorgebbar.
  • Im Betrieb wird die Einlaufgeschwindigkeit V des Metallbands B in das Walzgerüst derart eingestellt, dass die Einlaufgeschwindigkeit des Metallbands B von 5 Meter/Sekunde für keines der von der Walzstraße 2 umfassten Walzgerüste überschritten wird. Dies kann durch eine entsprechende Einstellung der Gießgeschwindigkeit erreicht werden.
    Ferner werden zur Herstellung der Dickenverläufe in Längsrichtung des Metallbands B Arbeitswalzen eingesetzt, welche einen Durchmesser D von 500 Millimetern aufweisen. Durch die verringerten Durchmesser D der Arbeitswalzen im Vergleich zu den üblicherweise genutzten Arbeitswalzen beim Warmwalzen - diese weisen häufig eine Durchmesser von etwa 1000mm auf -, können die Walzkräfte auf das Metallband B erhöht werden, wodurch höhere Dickenabnahmen erzielbar sind. Gleichzeitig können höhere Dickengradienten gewalzt werden. Ferner sind die Arbeitswalzen zur Dickenbeeinflussung mit einer Anstellgeschwindigkeit von maximal 4 Millimeter/Sekunde anstellbar.
  • Hierdurch wird ein beispielhaftes maximales Verhältnis von Einlaufgeschwindigkeit V zu Anstellgeschwindigkeit von 1250 erzielt, welches für eine Dickenprofilierung des Metallbands B in Längsrichtung sehr gut geeignet ist.
  • Aufgrund der Dickenprofilierung in Längsrichtung des Metallbands B kommt es in der Regel zu Schwankungen der Einlaufgeschwindigkeit V des Metallbands B in die Walzstraße bzw. in ein Walzgerüst. Diese Schwankungen werden mittels des Bandspeichers S' kompensiert, so dass möglichst ein konstanter Zug für das Metallband B während des flexiblen Warmwalzens realisiert wird.
  • FIG 2 zeigt eine Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Zweirollengießanlage 1 zum vertikalen Vergießen von Flüssigmetall M. Ferner umfasst die Gießwalzanlage eine Walzstraße 2, in welcher das vergossene Metall auf seine Enddicke gewalzt wird. Analog zu FIG 1 kann die Walzstraße ein Walzgerüst oder mehrere Walzgerüste umfassen.
  • Das von der Zweirollengießmaschine 1 vergossene Metallband B bildet eine durch Schwerkraft bedingte Schlinge S aus und tritt dann in eine Walzstraße 2 ein, umfassend wenigstens ein Walzgerüst.
  • In Massenflussrichtung hinter der Walzstraße 2 bzw. dem Walzgerüst ist analog zu der unter FIG 1 beschriebenen Gießwalzverbundanlage eine Dickenmesseinrichtung zur Messung der Dicke des aus der Walzstraße 2 austretenden Metallbands B angeordnet.
  • Ferner ist ebenfalls in Massenflussrichtung hinter der Walzstraße 2 eine Planheitsmesseinrichtung 4 angeordnet. Die Dickenmesseinrichtung 3 und die Planheitsmesseinrichtung 4 sind mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 wirkverbunden, welcher die erfassten Daten zugeführt werden.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 ist gemäß den in FIG 1 gemachten Ausführungen ertüchtigt, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu veranlassen. Im vorliegenden Fall ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 hierzu mit der Walzstraße 2 einerseits und mit der Gießeinrichtung 1 andererseits wirkverbunden.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 steuert die Einstellung des gewünschten Dickenverlaufs in Längsrichtung für das Metallband B übergreifend, d.h. die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 10 veranlasst auf Grundlage des gewünschten Soll-Dickenverlaufs bereits ein Vergießen des Flüssigmetalls M mit entsprechendem Dickenprofil in Längsrichtung, so dass das Metallband B bereits bei Einlaufen in die Walzstraße 2 variierende Dicken in Längsrichtung aufweist. Dieses von der Gießeinrichtung 1 erzeugte Dickenvorprofil wird anschließend von dem wenigstens einen Walzgerüst der Walzstraße 2 derart überwalzt, dass das gewünschte Soll-Dickenprofil in Längsrichtung erhalten wird. Hierdurch kann die erforderliche Last für die gewünschte Dickenprofilierung zwischen den Aggregaten aufgeteilt werden, so dass die Walzstraße 2 beim Walzen des Längsprofils des Metallbands B nicht an anlagentechnische Grenzen heranläuft.
  • Ferner wird neben dem Dickenvorprofil die Gießgeschwindigkeit der Zweirollengießeinrichtung 1 derart gesteuert, dass das Verhältnis der Einlaufgeschwindigkeit V des Metallbands B in das Walzgerüst und die Anstellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen zur Dickenbeeinflussung des Walzgerüsts kleiner als 2000 ist. Hierzu wird ein Walzgerüst verwendet, welches eine Anstellgeschwindigkeit von 3 Millimeter/Sekunde aufweist und eine Gießgeschwindigkeit von 2 Metern/Sekunde eingestellt. Hieraus ergibt sich ein Verhältnis von ca. 670, mit welchem es möglich ist, ohne an anlagentechnische Grenzen zu gelangen, gewünschte Dickenprofile in Längsrichtung in gewünschter Weise herzustellen. Besonders vorteilhaft kann dies mit Arbeitswalzen mit Durchmessern kleiner 800 Millimetern kombiniert werden.
  • FIG 3 zeigt eine Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Zweirollengießanlage 1 zum horizontalen Vergießen von Flüssigmetall M. Im Gegensatz zu FIG 2 sind die Gießrollen hier derart angeordnet, dass das Metall horizontal vergossen werden kann und nicht vertikal. Ferner bildet sich bei der Anlage gemäß FIG 3, in der Regel keine Bandschlaufe des vergossenen Metalls aus, so dass - wie in FIG 1 - vorzugsweise eine Bandspeichereinrichtung zwischen Gießeinrichtung 1 und Walzstraße 2 vorgesehen wird.
  • Ein Grund, weshalb horizontal und nicht vertikal vergossen wird, liegt in der Zugfestigkeit des zu vergießenden Metalls. Während in einer Anlage gemäß FIG 2 es zu einer Ausbildung einer Schlinge kommt, deren Eigengewicht durch das Band getragen werden muss, kann diese Belastung des Bandes in einer Anlage gemäß FIG 3 vermieden werden. Diese ist daher in der Regel für das Vergießen derartiger Metall und Legierungen zu verwenden, deren Zugfestigkeit zu gering ist, um das Eigengewicht einer Schlinge, wie in FIG 2 gezeigt, zu tragen. Beispiele für derartige Metalle sind etwa Magnesium, Zink oder Aluminium.
  • Im Weiteren gelten die für FIG 2 gemachten Aussagen im Wesentlichen analog für FIG 3. Insbesondere liegen für die Walzstraße, die Planheitsmesseinrichtung oder die Dickenmesseinrichtung keine substantiellen Unterschiede zur Ausführungsform gemäß FIG 2 vor. Die Aussagen zu FIG 2 können für diese Teile ohne weiteres auf FIG 3 übertragen werden.
  • Insbesondere ist der Walzbetrieb in der Regel unabhängig davon, ob das Metall horizontal oder vertikal vergossen wird. Es ist lediglich auf die ggf. vorliegenden geänderten Gießgeschwindigkeiten, Materialfestigkeiten, usw. Rücksicht zu nehmen und der Walzbetrieb entsprechend anzupassen.
  • FIG 4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem Ablaufdiagramm wird davon ausgegangen, dass sich die Gießwalzverbundanlage in einem stationären Betrieb befindet, wobei als Gießeinrichtung eine Zweirollengießeinrichtung gemäß FIG 2 verwendet wird.
  • In einem Verfahrensschritt 101 wird für das zu walzende Warmband ein Soll-Dickenverlauf in Längsrichtung des Metallbands B vorgegeben. Dieser gibt bspw. einen sich wiederholenden periodischen Dickenverlauf für das Metallband vor.
  • In einem Verfahrensschritt 102 wird eine anhand des vorgegebenen Dickenprofils aus Verfahrensschritt 101 Stellgrößen für die Gießeinrichtung und die Walzstraße ermittelt. Insbesondere wird ein von der Gießeinrichtung bereitzustellender Dickenverlauf ermittelt. Dieser weicht in der Regel von dem durch Walzstraße bereitzustellenden Dickenverlauf in Längsrichtung ab, da die Gießwalzen nur einen vergleichsweise ungenauen Dickenverlauf liefern können. Jedoch vereinfacht dieser Dickenverlauf die Bearbeitung des Metallbands B im Hinblick auf die Bereitstellung des Soll-Dickenverlaufs signifikant. Ferner wird für die Walzstraße ein Dickenverlauf ermittelt, welcher dazu führt, dass das Metallband B mit einem Ist-Dickenverlauf in Längsrichtung aus der Walzstraße austritt, der im Wesentlichen dem gewünschten Soll-Dickenverlauf in Längsrichtung des Metallbands B entspricht.
  • Die Gießwalzen der Gießeinrichtung werden derart mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt, dass der vorgegebene Dickenverlauf vor Eintritt in die Walzstraße vorliegt. Darüber hinaus wird die Gießeinrichtung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der maximalen Anstellgeschwindigkeit des Walzgerüsts derart angesteuert, dass die Einlaufgeschwindigkeit in die Walzstraße unterhalb eines entsprechenden Schwellwerts liegt, bspw. 3 Meter/Sekunde. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Verhältnis von Bandeinlaufgeschwindigkeit in das Walzgerüst und Anstellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen zur Beeinflussung der Metallbanddicke derart ist, dass das gewünschte Dickenprofil auch herstellbar ist. Dies ist der Regel dann möglich, wenn das Verhältnis von Bandeinlaufgeschwindigkeit und Anstellgeschwindigkeit für jedes Walzgerüst der Walzstraße kleiner als 3500, insbesondere zwischen 200 und 1500, ist.
  • Für den Soll-Dickenverlauf wird eine Mehrzahl an Arbeitspunkten zur Verfügung gestellt, welche vom Walzgerüst für einen bestimmten Bandabschnitt durchfahren werden sollen. Diese Arbeitspunkte geben bspw. neben der Soll-Dicke eine Soll-Walzkraft und einen Soll-Walzspalt für das Walzgerüst vor. Diese Arbeitspunkte werden vorzugsweise mittels eines Prozessmodells ermittelt.
  • In einem Verfahrensschritt 103 wird der entsprechende Bandabschnitt gemäß des für die Gießeinrichtung vorgegebenen Dickenverlaufs gegossen.
  • Anschließend läuft der entsprechende Bandabschnitt in die Walzstraße ein und wird entsprechend des vorgegebenen Dickenverlaufs in einem Verfahrensschritt 104 derart gewalzt, dass der Bandabschnitt einen Ist-Dickenverlauf aufweist, der im Wesentlichen dem vorgesehenen Soll-Dickenverlauf für diesen Bandabschnitt entspricht.
  • Die Dicke des Metallbands B wird vorzugsweise geregelt, insbesondere unter Zuhilfenahme von erfassten Anstellpositionen für die Arbeitswalzen, erfasste Walzkräfte, erfasste Dicken und/oder erfasste Profile des Metallbands B.
  • Insbesondere wird in einem Verfahrensschritt 105 eine Dickenmessung sowie eine Planheitsmessung vorgenommen. Die aus der Messung erhaltenen Daten werden der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt, welche anhand dieser Daten die Stellglieder des Walzgerüsts derart beeinflusst, dass die für nachfolgend gewalzte Bandabschnitte die Ist-Dicke der Soll-Dicke sowie die Ist-Planheit der Soll-Planheit weiter angenähert wird.
  • In einem Verfahrensschritt 106 wird abgefragt, ob das Verfahren abgebrochen werden soll. Falls nicht, wird das Verfahren solange ausgeführt, bis ein Abbruch erfolgen soll.
  • Ein derartiger Verfahrensablauf ist für alle Anlagentypen gemäß FIG 1 bis FIG 3 realisierbar, jedoch weder auf den Ablauf als solchen noch auf die Anlagentypen gemäß FIG 1 bis FIG 3 beschränkt.
  • Das Verfahren kann bei entsprechend geringen Walzgeschwindigkeiten auch für Gießwalzverbundanlagen eingesetzt werden, welche bspw. eine Kokille als Gießeinrichtung verwendet.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen von in seiner Längsrichtung dickenprofiliertem Metallband, mittels einer Gießwalzverbundanlage, umfassend eine Gießeinrichtung (1, 1') zum Vergießen von Metall zu Walzgut (B) und eine wenigstens ein Walzgerüst umfassende Walzstraße (2) zur Warmumformung des Walzgutes (B), wobei die Gießwalzverbundanlage derart betrieben wird, dass sich das Walzgut (B) zwischen der Gießeinrichtung (1, 1') und der Walzstraße (2) durchgehend erstreckt, wobei der Walzstraße (2) kontinuierlich Walzgut (B) zugeführt wird, wobei der Walzstraße (2) ein Soll-Dickenverlauf vorgegeben wird, gemäß welchem die Walzstraße (2) das Walzgut (B) walzt, wobei der Soll-Dickenverlauf wenigstens zwei unterschiedliche Soll-Dicken für unterschiedliche Abschnitte in Längsrichtung des dickenprofilierten Metallbands aufweist, und der Soll-Dickenverlauf derart ausgebildet ist, dass die erste und/oder die zweite Soll-Dicke wenigstens zweimal eingestellt wird, wobei die Gießwalzverbundanlage weiterhin derart betrieben wird, dass eine Einlaufgeschwindigkeit (V) des Walzgutes (B) in das Walzgerüst kleiner als 7 Meter/Sekunde eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergießen des Metalls mit einem Dickenprofil in Längsrichtung erfolgt, so dass das Walzgut (B) bereits bei Einlaufen in die Walzstraße (2) variierende Dicken in Längsrichtung aufweist, wobei dieses von der Gießeinrichtung (1) erzeugte Dickenvorprofil anschließend von dem wenigstens einen Walzgerüst der Walzstraße (2) derart überwalzt wird, dass das Soll-Dickenprofil in Längsrichtung erhalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    zusätzlich zu den wenigstens zwei unterschiedlichen Soll-Dicken zugehörige Soll-Walzkräfte und/oder Soll-Walzspaltöffnungen vorgegeben werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei
    der Dickenverlauf sich wiederholende, insbesondere sich periodisch wiederholende, Dickenänderungen in Längsrichtung des dickenprofilierten Metallbands umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Gießeinrichtung (1, 1') und der Walzstraße (2) ein Bandspeicher (S, S'), insbesondere eine Bandschlinge (S), vorhanden ist, mit welchem durch den vorgegebenen Dickenverlauf verursachte Massenflussschwankungen ausgeglichen werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Einlaufgeschwindigkeit (V) des Walzgutes (B) in das Walzgerüst kleiner als 5 Meter/Sekunde, insbesondere zwischen 1 Meter/Sekunde und 4 Meter/Sekunde, eingestellt ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Walzstraße (2) in Massenflussrichtung eine Dickenmesseinrichtung (3) nachgeordnet ist, mittels welcher die gewalzte Dicke des dickenprofilierten Metallbands erfasst wird, wobei wenigstens ein Stellglied für die Walzstraße (2), insbesondere wenigstens eines Walzgerüsts, in Abhängigkeit von der erfassten Dicke und dem vorgegebenen Dickenverlauf des dickenprofilierten Metallbands eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Walzstraße (2) in Massenflussrichtung eine Planheitsmesseinrichtung (4) nachgeordnet ist, mittels welcher die Planheit des dickenprofilierten Metallbands erfasst wird, wobei wenigstens ein Stellglied, insbesondere ein Biegezylinder, für die Walzstraße (2) in Abhängigkeit von der erfassten Planheit und eines vorgegebenen Dickenverlaufs eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dickenverlauf mit einer Walzstraße (2) eingestellt wird, welche ein Walzgerüst umfasst, welches einen Satz Arbeitswalzen aufweist, die einen Durchmesser (D) kleiner 800 Millimeter, insbesondere 200 Millimeter bis 600 Millimeter, aufweisen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei
    die Einlaufgeschwindigkeit derart eingestellt und das Walzgerüst derart ausgelegt ist, dass ein Verhältnis einer Einlaufgeschwindigkeit (V) des Walzgutes (B) in das Walzgerüst zu einer maximalen Anstellgeschwindigkeit der Arbeitswalzen des Walzgerüsts zur Dickenbeeinflussung des Walzgutes (B) kleiner als 3500, insbesondere kleiner als 2000, insbesondere zwischen 200 und 1500, ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Gießeinrichtung (1, 1') eine Zweirollengießeinrichtung (1) oder eine Umlaufbandgießeinrichtung (1') verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das in seiner Längsrichtung dickenprofilierte Metallband mit einer minimalen Soll-Dicke von 0,7 mm hergestellt wird.
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