WO2021058433A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung und weiterbehandlung von brammen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung und weiterbehandlung von brammen Download PDF

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WO2021058433A1
WO2021058433A1 PCT/EP2020/076298 EP2020076298W WO2021058433A1 WO 2021058433 A1 WO2021058433 A1 WO 2021058433A1 EP 2020076298 W EP2020076298 W EP 2020076298W WO 2021058433 A1 WO2021058433 A1 WO 2021058433A1
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slabs
slab
route
furnace
cutting
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PCT/EP2020/076298
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Luc Neumann
Frank Seuffert
Christoph Klein
Michael POGREBINSK
Björn Kintscher
Michael PANDER
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Sms Group Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the production and further treatment of slabs made of a metal, preferably steel.
  • the device comprises a continuous casting device for producing a cast strand and a cutting device for cutting the cast strand into slabs.
  • Casting machines for the production of medium slabs have molds with typically plane-parallel plates (from approx. 140 mm thickness) for primary shaping and primary cooling, which simplifies the casting of some types of steel compared to the funnel-shaped molds of thin slab casting machines.
  • These types of steel include peritectically transforming and other types of steel that are critical for cracking. These have the peculiarity that the strand shell, which has already solidified in the mold but is still thin, shows a jump in volume (shrinkage around about 0.5%) due to a phase transition (from delta ferrite to austenite). This creates tensile stresses that can lead to cracks and breakthroughs more frequently than with other types of steel. Peritectic or other types of steel that are susceptible to cracking are therefore difficult to cast reliably in terms of operation and quality on thin slab plants with a funnel mold.
  • the mold plates are usually made of copper.
  • the so-called metallurgical length of the casting machine is usually between 10 and 35 m.
  • the casting machine can be equipped with "Liquid Core Reduction” (LCR) or “Dynamic Soft Reduction” (DSR), ie techniques that utilize the still liquid core (included with LCR) or soft core (with DSR) and by adjusting strand guide elements outside of the mold, the cast strand can be reduced in thickness.
  • LCR Liquid Core Reduction
  • DSR Dynamic Soft Reduction
  • the casting machine can also be preceded by any steelworks for the provision and delivery of liquid steel, including, for example, an electric arc furnace for melting steel scrap ("Electric Are Furnace", EAF) or using an oxygen blowing furnace ("Basic Oxygen Furnace", BOF) with optional vacuum - and / or pan treatment.
  • EAF Electric Are Furnace
  • BOF Basic Oxygen Furnace
  • these are currently separated from the cast strand with one or more flame cutting machines, for example with a slab length of less than 30 m, preferably less than 20 m of medium slabs.
  • transporting or shaping equipment such as roller table rollers or work rolls of a rolling mill, the beards created by the flame cutting must be removed. Removal is mostly done using mechanical methods and equipment.
  • the medium slabs are usually marked or stamped before they are temporarily stored in a slab store. There they cool down to a temperature in the range between ambient temperature and 600 ° C before they are fed into a walking beam furnace, if necessary, which heats the medium slabs to the forming temperature of around 1,000 ° C to 1,300 ° C, possibly with upstream heating units.
  • the medium slabs heated in this way are then reshaped in a reshaping unit, typically a rolling mill, which can be equipped with one or more descaling devices.
  • the rolling mill can be operated in reversing mode with one or more stands or in tandem.
  • a combination of optionally reversing roughing stands and a finishing train with intermediate heating and cooling devices can also be used.
  • a cooling section, a conveying device and / or one or more reel units are connected to the one or more forming units.
  • the medium slabs are temporarily stored in a slab store before they are heated to the forming temperature and cool there because, on the one hand, the processes were never planned historically coupled and, for technological reasons, some steel grades are not in the surface temperature range between 850 ° C and 600 ° C in the walking beam furnace can be used. The resulting temperature loss must therefore be fully compensated by the walking beam furnace.
  • the process control includes actuators and sensors, but is based only on simple process models, which means that there are strong limits to the flexibility of the process, increasing efficiency and saving resources.
  • One object of the invention is to provide an improved device and an improved method for the production and further treatment of slabs a metal, preferably steel, to provide, in particular to overcome one or more of the disadvantages mentioned above.
  • the object is achieved by a device with the features of claim 1 and a method with the features of the independent method claim.
  • Advantageous developments follow from the subclaims, the following presentation of the invention and the description of preferred exemplary embodiments.
  • the device according to the invention is used for the production and further treatment, in particular the reshaping, of slabs as semi-finished products in the metallurgical field.
  • slabs are cast from a metal, in particular a metal alloy, preferably steel.
  • the device is particularly preferably set up for the production and further treatment of medium slabs.
  • the medium slabs include slabs with a thickness in the range from 110 to 200 mm, in particular 140 to 200 mm.
  • a mold with two opposite broad sides and two opposite narrow sides can be used in the continuous casting device, each or at least with respect to the slab thickness being formed by plane-parallel plates, preferably made of copper or a copper alloy, which can be coated.
  • plane-parallel plates preferably made of copper or a copper alloy, which can be coated.
  • the device comprises at least one continuous casting device which is set up to produce at least one cast strand and to transport it in a transport direction.
  • the "transport direction” is the direction along which the cast strand and the slabs made from it are conveyed in the process line. It should be noted that the transport direction does not have to denote a constant direction vector, but can depend on the strand or slab position along the process line. For example, in the case of a vertical bending system, the direction of transport of the cast strand is initially directed vertically downwards and is then deflected horizontally along an arc.
  • Designations of a spatial relationship such as “vertical”, “horizontal”, “above”, “below”, “upstream”, “downstream”, “in front of”, “behind” etc., are determined by the structure and intended use of the device and the direction of transport of the cast strand or slab is clearly defined.
  • the device further comprises a cutting device which is arranged behind the continuous casting device as seen in the transport direction and is set up to divide or cut the cast strand into slabs.
  • the cutting device preferably comprises a pair of scissors or is implemented by such scissors.
  • the cast strand is therefore not cut by means of a flame cutting machine, so that a deburrer for smoothing the slab front sides can be dispensed with.
  • the cutting device can comprise an upsetting device which is designed to sharpen the end face of the slab that is just being produced by the cut. Such an upsetting function can simplify the further treatment of the slab, in particular the gripping during forming in a forming unit.
  • the device comprises a plurality of routes, that is to say at least a first route and a second route, which at least in sections implement different process lines for the further treatment of the slabs.
  • the device also has a process control system which is set up to, depending on at least one measured or calculated process parameter to make a route decision individually for each slab, which assigns one of the multiple routes to the respective slab, and to initiate the further processing of the corresponding slab along the assigned route.
  • the slabs there is a physical or imaginary branch behind the cutting device, which leads the slabs to different routes for further processing depending on the route decision made by the process control system.
  • the transport routes of the various routes can be at least partially physically separated; however, in certain embodiments it can be sufficient if the slabs are treated differently along a common transport route depending on the route decision.
  • the different routes can meet again in the further course of the process line, i. H. they can be brought together again for joint further processing of the slabs.
  • the further processing can be made more flexible by automatically making a decision about the further route of the respective slab immediately after the cutting of the cast strand.
  • slabs can be treated differently in one and the same system and configuration, depending on their quality, alloy, temperature, etc.
  • the planned end use can play a special role here, for example with regard to surface quality or degree of deformation for deep drawing of sheets to be produced from the corresponding slab. For example, particularly high demands are made on the surface quality of the automobile outer skin. Likewise, high demands are placed on Si-alloyed grades for electrical sheet production.
  • the process with route branching outlined here enables slabs of different end uses, grades, quality features and the like to be handled separately at an early stage, which minimizes rejects and increases the efficiency of the plant.
  • the device preferably comprises a furnace which is arranged behind the cutting device as seen in the transport direction and is set up to heat the slabs to a forming temperature.
  • the term “forming temperature” is used herein to denote a temperature which is necessary or suitable for forming the slabs in a forming unit, preferably using work rolls in a rolling mill.
  • the forming temperature is preferably in the range from 1,000 ° C to 1,300 ° C.
  • the furnace is preferably a walking beam furnace which is set up to lift the slabs in the vertical direction during the heating.
  • the walking beam furnace can have fixed beams and walking beams, a lifting drive and heating means. With this type of construction, the device can be made particularly compact in terms of mechanical engineering.
  • first route is preferably set up in order to insert the corresponding slab into the furnace essentially immediately after it has been cut by the cutting device.
  • the aim is to keep the cooling of the slab (following the intended cooling of the cast strand by primary and secondary cooling in the continuous casting device) as low as possible.
  • the not yet solidified strand emerges from the mold, is then initially continued downwards by means of a strand guide and then deflected horizontally in a bending area, while it is in the segments of the strand guide and then Intentional heat is withdrawn, so that it gradually cools from the outside to the inside and solidifies.
  • the cast strand is then cut into slabs by the cutting device. Before entering the furnace, the slabs are open the first route is cooled to a temperature below the forming temperature, this temperature loss being kept as low as possible.
  • the first route can be designed so that the corresponding slabs are inserted into the furnace at a temperature of 600 ° C. or more, preferably 850 ° C. or more.
  • the cooling to a lower temperature range can be avoided, and it is possible to heat the slabs directly to the forming temperature.
  • a slab store can be dispensed with on this route or it can be designed with a significantly lower storage capacity overall in the plant, as the main reasons for its use are obsolete.
  • the furnace can be designed to be compact and particularly energy-saving. Overall, this leads to a compact system that enables the energy-saving, resource-saving and cost-effective manufacture of metallurgical products.
  • the production of peritectically transforming or crack-critical steel types, micro-alloyed steel types, steel types for pipeline production and steel types with high demands on the surface quality (e.g. for use as an outer skin for automobiles) is promoted.
  • these slabs can be temporarily stored, for example, in a slab store and (during storage and / or during and / or after removal from the slab store) by means of a heating device to a surface temperature of preferably 850 ° C or more, be preheated.
  • a heating device to a surface temperature of preferably 850 ° C or more, be preheated.
  • such slabs can also be brought to a surface temperature below 600 ° C by quenching / intensive cooling so that they can still be used directly.
  • the microstructure layer near the surface converts once (austenite - ferrite) and when the layer near the surface is reheated through the thermal energy stored in the core, it converts a second time (ferrite - austenite).
  • This twofold transformation results in grain refinement (enlargement of the grain boundary surface) in the corresponding layer and thereby reduces the concentration of large elements or compounds (e.g. nitrides or carbides) which are precipitated on the grain boundaries. In a higher concentration, these elements or compounds would promote crack formation in subsequent process stages.
  • slabs can also be fed to the slab store in a targeted manner so that they can be examined with any inspection and / or processing devices available there and, if necessary, treated before they are then optionally preheated in a
  • Heating device are fed to the furnace.
  • one of the routes which will be referred to below as a “second route” for linguistic differentiation, is set up to one of the slabs after they have been cut by the cutting device
  • slabs that are to be temporarily stored in the slab store can be guided into the slab store via a roller table, while subsequent slabs are discharged from the continuous caster can be transported unhindered into the furnace. It is also possible to process the slabs in the slab store for high quality requirements. Such processing steps can be, for example, grinding, milling or scarfing.
  • the second route is preferably set up in such a way that the corresponding slabs are conveyed out in front of the furnace, whereby the furnace is simultaneously moved from the other side, i.e. H. can be loaded with slabs from other sources, preferably from the slab store itself.
  • the second route can be set up in such a way that the corresponding slabs are guided past the furnace, preferably via a roller table, so that subsequent slabs from the continuous casting device can be introduced into the furnace unhindered via the first route.
  • One of the plurality of routes can be set up to discharge the corresponding slabs after they have been cut by the cutting device. For example, slabs with certain properties can be diverted for direct purchase by a customer, for special post-processing and the like.
  • the device preferably comprises a heating device which is set up to preheat slabs that have been cooled in the slab store or otherwise to a temperature of 600 ° C. or more, preferably 850 ° C. or more.
  • the heating device can be part of the slab store or outside the same, and it ensures that a
  • the device has a forming unit that is in the
  • the forming unit is particularly preferably a rolling mill with one or more rolling stands.
  • the rolling mill can be operated in reversing mode with one or more stands or in tandem.
  • a combination of optionally reversing roughing stands and a finishing train with intermediate heating and cooling devices can also be used.
  • a cooling section, a conveying device and / or one or more reel units are preferably connected to the forming unit.
  • the forming unit preferably has one or more descaling devices.
  • the forming unit preferably comprises one or more
  • Heating devices whereby a constant / homogeneous temperature can be set over the length of the workpiece.
  • the forming unit preferably comprises a welding device for welding together individual workpieces, for example slabs or
  • the welding device can be installed in front of or in front of the last group of stands. This allows individual, successive slabs or intermediate strips to be rolled endlessly. Strip rolled in this way can, if necessary, be separated again by high-speed shears (“flying gravity”) in front of a reel device.
  • the route decision is made by the process control system based, for example, on one or more of the following measured or calculated process parameters: temperature of the slab, metallurgical Properties of the slab, e.g. alloy (chemical analysis, steel grade), quality of the slab, preferably surface properties, planned end use.
  • temperature of the slab e.g. alloy (chemical analysis, steel grade)
  • quality of the slab preferably surface properties, planned end use.
  • suitable inspection systems including, for example, temperature sensors, cameras and / or other sensors, can be installed at one or more points on the process path. These values can also be provided online by means of suitable, preferably computer-aided process models.
  • the cutting device itself preferably comprises an inspection system, or an inspection system is arranged essentially directly behind the cutting device.
  • the inspection system is communicatively coupled to the process control system (wireless or wired) and is set up to detect one or more physical quantities of the slabs and to transmit them to the process control system, the process control system being set up to use the data received from the inspection system for route decision-making.
  • the process planning system can take customer requests into account when making route decisions.
  • a slab that meets special quality requirements can be sent to the slab store or for direct purchase by the customer.
  • the planned end use can play a special role here, for example with regard to surface quality or degree of deformation for deep drawing of sheets to be produced from the corresponding slab. For example, particularly high demands are made on the surface quality of the automobile outer skin. Likewise, high demands are placed on Si-alloyed grades for electrical sheet production (for example E-strip with Si contents higher than 3% and Al contents higher than 0.3%).
  • the process with route branching outlined here enables slabs of different grades and quality features, in particular surface qualities, to be treated separately in an automated manner at an early stage.
  • the device preferably comprises one or more heating devices which are / are arranged upstream of the cutting device or any decoupler and / or downstream of the cutting device.
  • a heating device is preferably arranged directly upstream of the cutting device or any decoupler and / or a heating device directly downstream of the cutting device.
  • “Immediately” in this context means that apart from a possible means of transport, such as a roller table, there are no stations in between for treating the cast strand or the slabs.
  • a suitable installation of heating devices can counteract rapid cooling of the cast strand or slabs in an energy-saving manner, whereby the slabs can be used in the furnace at a comparatively high temperature and the associated technical effects are supported.
  • the heating device (s) can work inductively, with gas burners and / or electrically.
  • the cutting device is a pendulum shear or other scissors that are suitable for cutting the cast strand in motion, whereby the cast strand can be cut into slabs without the areas of the cut surfaces having to be reworked to protect subsequent tools in the process line and without the Casting speed must be reduced (significantly) for the cut. Since the use of such scissors does not require a deburrer or an alternative device for reworking the slabs in the area of the cut surfaces, the temperature loss of the slabs can be minimized.
  • the device comprises an electronic warehouse management system which is set up to automatically record measured or calculated process parameters of the slabs in the slab store, for example their positions and process parameters Quality features.
  • the recorded, measured or calculated process parameters can be linked and / or processed for various purposes, for example in order to automatically identify a suitable slab in accordance with the specifications of a process planning system and to feed it to the process line.
  • the device preferably comprises an electronic process planning system which is set up to automatically record, store and process process parameters of the slabs and to control the manufacturing process.
  • the device can thus have one or more electronic process control systems, for example so-called “Level 1” and “Level 2” systems.
  • Process control systems for example to control liquid steel production, continuous casting equipment, slab logistics, upstream heating equipment, the furnace, forming unit (e.g. rolling mill and / or cooling line) and / or the conveyor devices for transporting the slabs, plates and / or strips can be used with one another and / or with a process planning system "Level 3”) be networked by means of a network.
  • the process planning and process management can optionally be provided with a cross-process level automation, for example, to reduce the energy consumption while at the same time technologically and energetically optimal process management and / or to minimize the throughput time of the products and / or to improve the product quality.
  • the device preferably comprises a process planning system that contains at least one quality model that is coupled with a decision-making process for determining routes, so that a continuous casting and rolling process or at least one continuous rolling process can be maintained at any time in order to optimize the device in terms of maximum production and to use energy-saving capacity.
  • This also includes that in the event of a planned or unplanned shutdown of the continuous caster, slabs from the slab store or from an external one Source (cold or optionally with preheating in a further heating device contained in the device) are fed to the furnace and can then be reshaped, preferably rolled.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for the production and further treatment of slabs made of a metal, preferably steel, the method comprising: generating and transporting a cast strand along a transport direction by means of a continuous casting device; Cutting the cast strand into slabs by means of a cutting device which is arranged behind the continuous casting device as seen in the transport direction; Carrying out an individual route decision as a function of at least one measured or calculated process parameter which assigns one of several routes to the respective slab; and further processing of the corresponding slab along the assigned route.
  • the slabs that are further treated along a first route, after cutting are preferably placed in a furnace that is arranged behind the cutting device as seen in the transport direction, in order to heat the corresponding slabs to a forming temperature that is necessary for forming the slabs in one Forming unit, preferably a rolling mill, is suitable.
  • the forming temperature is preferably in the range from 1,000 ° C to 1,300 ° C.
  • the slabs of the first route are preferably inserted into the furnace essentially immediately after being cut; in particular, the slabs are placed in the furnace at a temperature of 600 ° C. or more, preferably 850 ° C. or more.
  • the slabs, which are further treated along a second route, are preferably fed to a slab store for intermediate storage after being cut by the cutting device.
  • the proposed devices or systems and methods are particularly well suited to producing strips with high demands on the final surface quality.
  • Calcium treatment of the aluminum-killed carbon steels to convert the alumina inclusions into calcium aluminates - to improve castability - can be dispensed with. This improves the deep-drawing properties, since calcium aluminates have practically no formability.
  • the tunnel kilns which are usually gas-heated, have lengths between 50 and 350 m and are operated with a small excess of oxygen (1 ⁇ L ⁇ 1, 3) ⁇ 1.02 ⁇ L ⁇ 1.2 ⁇ in the temperature range between 1000 and 1285 ° C.
  • the slabs are transported by means of massive furnace rollers or furnace rollers with support rings from the area of the casting machine in a line or laterally with the help of ferries in front of the rolling mill.
  • the underside of the slab in contact with the rollers or support rings can damage the underside of the slab.
  • the problem is known from the operation of the systems according to the prior art. This results in small caking on the furnace rollers, which are formed by the sticking together of many layers of scale from the slab base material - occasionally also with the participation of the components from the casting powder (S1O2, CaO, CaF2) etc. These caking are pressed into the slab surface with each revolution of the roller and damage it so severely that an oxide shell is created in the strip in the subsequent rolling process.
  • the use of long tunnel kilns is unfavorable, as this increases the formation of scale and the longer the kiln length increases, there are correspondingly more roller contacts.
  • the proposed system or the proposed method dispenses with the use of a tunnel furnace with furnace rollers.
  • a walking beam furnace is used, i. H. the slabs are transported further by being lifted, which reduces damage to the slabs on the underside to a minimum.
  • FIG. 1 shows schematically an apparatus for the production, further treatment and reshaping of slabs.
  • FIG. 1 shows schematically a device 100 for the production and further treatment of slabs 3.
  • the slabs 3 are preferably medium slabs, i.e. H. Slabs with a thickness in the range from about 110 to 200 mm, preferably 140 to 200 mm.
  • the device 100 comprises one or more continuous casting devices 1, which in the present exemplary embodiment is implemented as a vertical bending system.
  • the continuous casting device 1 can, however, also be implemented in other ways, as long as it provides a cast strand which can subsequently be divided into slabs and processed further.
  • the liquid metal to be cast is fed to a mold 1a of the continuous casting device 1, for example from a casting ladle.
  • the mold 1a brings the molten metal into the desired slab shape, while it gradually solidifies from the outside inwards through the cooled mold walls.
  • the mold 1a is preferably a mold made of copper plates (or plates of a copper alloy, which can be coated), in the case of medium slabs with plane-parallel plates on the
  • the copper plates can, if the casting thickness or the casting radius so require, have a funnel-shaped contour and / or be curved in a transport direction T corresponding to the casting radius of a strand guide 1b.
  • the cast strand S which has not yet solidified, emerges downward from the mold 1a, is then initially continued downward in the transport direction T along the strand guide 1b and then deflected horizontally in a bending area while it gradually cools down.
  • the transport direction T does not designate a constant direction vector, but can depend on the strand or slab position along the device 100.
  • the strand guide 1b comprises rollers 1c which transport the cast strand S and for a thickness reduction according to LCR or DSR can be set so that the transport gap in which the cast strand is transported along the transport direction T gradually narrows.
  • the strand guide 1b can be constructed in a segment-like manner, for example by two or more structurally similar curved segments which can form a bending area of the strand guide 1b.
  • the cast strand S is actively or passively cooled, for example by splashing water, which gradually solidifies from the outside in.
  • rollers 1c for guiding and transporting the cast strand S are also provided.
  • One or more of the rollers 1c are drive rollers and drive the cast strand S in the transport direction T, other rollers 1c serve to guide and align the cast strand S.
  • the rollers 1c form means for driving and bending the cast strand S.
  • the device 100 also has a cutting device 4 which is arranged in or in the transport direction T behind the continuous casting device 1, in particular behind the straightening area of the continuous casting device 1.
  • the cutting device 4 is used for cutting or dividing the cast strand S into slabs 3. The cut is made along the slab thickness.
  • the “slab thickness” is that dimension of the slab which is perpendicular to the longitudinal extent and perpendicular to the width (in FIG. 1 perpendicular to the plane of the paper) of the slab.
  • the cutting device 4 is set up to cut the cast strand S during the conveyance, d. H. to cut during the movement of the cast strand S along the transport direction T.
  • the cutting device 4 is preferably a pair of scissors, in particular pendulum scissors. In this case, the scissors are set up in such a way that the transport movement of the cast strand S is tracked during the cutting process and that one or more cutting knives cut the strand only vertically to the cast strand S in one movement.
  • a decoupler 5 can be provided, for example designed as a cold strand rocker, which is set up to be able to decouple the cast strand S from the process line when required, for example when starting up the system.
  • a preferably automated decision is made as to which route the slab 3 will take in the further course, with at least two routes R1 and R2 being implemented.
  • the process line thus has a branch behind the cutting device 4. It should be pointed out that the arrows R1 and R2 in FIG. 1 only schematically indicate the different routes and do not necessarily reflect the actual transport route of the slabs 3.
  • the first route R1 also referred to herein as “immediate treatment route” leads the slab 3 as quickly as possible after cutting by the cutting device 4 into a furnace 2, which brings the slab 3 to forming temperature.
  • the routes R1 and R2 shown in FIG. 1 are only exemplary.
  • the cut slabs 3 are fed to a furnace 2 via a roller table 19.
  • the furnace 2 is arranged behind the cutting device 4 as seen in the transport direction T and is set up to heat the slabs 3 to a forming temperature, preferably in the range from 1,000 ° C. to 1,300 ° C.
  • the furnace 2 is located as close as possible behind the cutting device 4 in order to minimize the cooling of the slabs 3, whereby the immediate treatment route enables a particularly energy-efficient further treatment of the slabs 3.
  • the furnace 2 is preferably a walking beam furnace in which the slabs 3 are moved in a lifting direction during heating.
  • the walking beam furnace has fixed beams and walking beams, a lifting drive, and heating means, which are not detailed herein.
  • the furnace 2 can, however, also be constructed in other ways, for example as a horizontal continuous furnace, tunnel furnace, furnace with a chain and the like.
  • the furnace 2 is followed by a forming unit, preferably a rolling mill 12.
  • the rolling mill 12 comprises one or more roll stands 13 and can be operated in a reversing manner or in tandem.
  • the structure of the forming unit is not limited to the example shown in FIG.
  • a combination of optionally reversing roughing stands and a finishing train with interposed heating and / or cooling devices 6 can be implemented.
  • the forming unit or rolling mill 12 can have one or more descaling devices 16 which, depending on the configuration, are arranged in front of or behind one or more rolling stands 13.
  • a cooling section 14 and / or discharge device 15, for example one or more reel units, can connect to the forming unit.
  • the forming unit can be equipped with one or more inspection systems 21 for the automatic inspection of the semifinished product, for example with regard to surface properties, structure and the like.
  • the forming unit preferably comprises a welding device 22 for welding together individual workpieces, for example slabs 3 or intermediate strips, as a result of which the forming can be carried out on an endless workpiece.
  • a welding device 22 for welding together individual workpieces, for example slabs 3 or intermediate strips, as a result of which the forming can be carried out on an endless workpiece.
  • the welding device 22 can be installed in front of or in front of the last group of stands. This allows individual, successive slabs 3 or Intermediate belts are rolled endlessly. Strip rolled in this way can, if necessary, be separated again by high-speed shears 23 in front of a reel device.
  • the structure of the device 100 presented here allows a shortening of the cooling path between the one or more continuous casting devices 1 and the furnace 2 along the immediate treatment path Furnaces 2 can be omitted along this route, and in the simplest case these are replaced by the cutting device 4.
  • the path of the slabs 3 produced by the cutting device 4 over the roller table 19 to the furnace 2 is thereby significantly shortened.
  • the cooling section can be shortened to a length of approx. 21 m.
  • the slabs 3 are inserted into the furnace 2 at a comparatively high temperature of 600 ° C. or more, preferably 850 ° C. or more, whereby the furnace 2 and thus the system as a whole can be designed to be more compact and resource-saving, in particular particularly energy-saving.
  • one or more heating devices 6, preferably inductive, with gas burners or working electrically, can be installed at different positions in the process line.
  • One or more heating devices 6 are preferably located essentially immediately upstream of the cutting device 4 or the decoupler 5, if present, and / or downstream of the cutting device 4.Heating devices 6 of this type can, on the one hand, contribute to shortening the cooling distance and, on the other hand, simplify it Slab warehouse logistics
  • one or more inspection systems 7 for checking the slab quality, for example the surfaces of the slabs 3, can be installed.
  • the inspection systems 7 are linked to process control systems 8 in the network and can make decisions on further processing and the process route or provide support with information.
  • the second route leads the slabs 3 behind the cutting device 4 into a slab store 11, where they can be temporarily stored.
  • the slab store 11 can be located behind the furnace 2, so that the slabs 3 are guided past the furnace 2 on the roller table 19, whereby the following slabs 3 can be transported from the continuous caster 1 into the furnace 2 without hindrance, provided that a corresponding route decision is made .
  • the slabs 3 can be transported into the slab store 11 in front of the furnace 2 via a branching roller table.
  • slabs 3 from other sources can be fed into the process line via an infeed roller table 17.
  • the introduction into the process line leading to the furnace 2 can take place in different ways Way done. It is thus possible to control the supply of slabs 3 from other sources in such a way that they are introduced into gaps between slabs 3 which are on the immediate treatment route.
  • parallel conveyance is possible, in which the slabs 3 are transported on several parallel roller tables before they are inserted into the furnace 2. A parallel transport of slabs 3 through the furnace 2 can also be implemented.
  • one or more heating devices 18 can be installed so that slabs 3, which have been cooled in the slab store 11, are preheated by the heating device 18 to a temperature which is suitable for the subsequent introduction into the furnace 2, i.e. H. in particular to a temperature above 600.degree. C., preferably 850.degree.
  • slabs 3, which are to be cooled down in the slab store 11 and temporarily stored, can be marked by means of a marking machine 20, which is preferably arranged downstream of the furnace 2, so that they can be identified by the operating personnel of the device 100 and / or by suitable sensors .
  • the furnace 2 and the forming unit 12 can be operated independently of the specific route that the respective slab 3 has previously taken.
  • the forming unit 12 can work continuously without “knowing” where the slabs 3 come from.
  • a control-related coupling between the various parts of the system is not necessary in this regard, or it can be kept simple so that existing systems can be retrofitted without having to completely redesign them.
  • a continuous casting and rolling process or at least a continuous rolling process can also be maintained at any point in time in order to utilize the device 100 in the best possible and energy-saving manner in terms of maximum production.
  • the device 100 has one or more process control systems 8 which take over the process control. Monitoring and planning of the overall process can be taken over by a process planning system 9, so that so-called “Level 1”, “Level 2” and “Level 3” systems can be implemented in this way.
  • the process control systems 8 are communicatively connected to sensors, actuators, storage media and the like, as shown by corresponding lines in FIG. 1. Communication can be wireless or wired.
  • the process control systems 8 are, for example, for controlling the liquid steel production, continuous casting device 1, slab logistics, upstream heating device 18, furnace 2, forming unit (e.g. rolling mill 12 and cooling section) and / or the conveying devices for transporting slabs 3, plates and / or strips among one another and / or networked with the process planning system 9 (“Level 3”) by means of a network 10.
  • the process planning and process management can optionally be provided with a cross-process level automation, for example, to reduce energy consumption while at the same time technologically and energetically optimal process management and / or to minimize the throughput time of the products and / or to improve the product quality.
  • Detected and / or data obtained by processing / calculation from the process or from the products can be stored, for example on data carriers, in databases or network storage (cloud), and used by the systems 8, 9 to optimize processes and increase performance.
  • one of the process control systems 8 is an electronic warehouse management system 8 'which is set up to process measured or calculated process parameters of the slabs 3 of the
  • Automatically detect slab storage 11 for example, their positions and process parameters and quality features.
  • the recorded, measured or calculated process parameters can be processed for various purposes, for example in order to automatically identify a suitable slab 3 in accordance with the specifications of a process planning system 9 and the
  • At least one process control system 8 is set up in order to decide for each slab 3 which route - the immediate treatment route or the storage route in the present exemplary embodiment - it is taking.
  • the decision is preferably made immediately after the cutting device 4, with the immediate treatment route being accepted as the rule.
  • Measured or calculated process parameters on which the decision can be based include, for example: temperature of the slab and / or cooling curve during primary and secondary cooling in continuous casting device 1 and / or steel grade and / or quality requirements and / or planned end use. Suitable
  • an inspection system 7 is installed essentially directly behind the cutting device 4. If the cutting device 4 has its own inspection system, for example for the detection of defects such as surface cracks or other defects on the slab 3, this information can of course be used for the route decision.
  • the process planning system 9 or the corresponding process control system 8 can take customer requests into account.
  • a slab 3 that meets special quality requirements can be diverted to the slab store 11 or for direct purchase by the customer.
  • the planned end use can play a special role here, for example with regard to surface quality or degrees of deformation for deep drawing of sheets to be produced from the corresponding slab 3. For example, particularly high demands are made on the surface quality of the automobile outer skin. Likewise, high requirements are placed on silicon-alloyed grades for electrical sheet production (for example E-tape with Si contents higher than 3% and Al contents higher than 0.3%).
  • the process with route branching outlined here enables slabs of different grades and quality features, in particular surface qualities, to be treated separately in an automated manner at an early stage.

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Abstract

Vorrichtung (100) und Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen (3) aus einem Metall, vorzugsweise Stahl, wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine Stranggießvorrichtung (1), die eingerichtet ist, um mindestens einen Gießstrang (S) zu erzeugen und in einer Transportrichtung (T) zu transportieren; eine Schneideinrichtung (4), die in Transportrichtung (T) gesehen hinter der Stranggießvorrichtung (1) angeordnet und eingerichtet ist, um den Gießstrang (S) in Brammen (3) zu schneiden; zumindest eine erste Route (R1) und eine zweite Route (R2), die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Prozesslinien zur Weiterbehandlung der Brammen (3) implementieren; und ein Prozessleitsystem (8), das eingerichtet ist, um in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße brammenindividuell eine Routenentscheidung zu treffen, die der jeweiligen Bramme (3) eine der mehreren Routen (R1, R2) zuordnet, und die Weiterbehandlung der entsprechenden Bramme (3) entlang der zugeordneten Route (R1, R2) zu veranlassen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen aus einem Metall, vorzugsweise Stahl. Die Vorrichtung umfasst eine Stranggießvorrichtung zur Erzeugung eines Gießstrangs sowie eine Schneideinrichtung zum Schneiden des Gießstrangs in Brammen.
Hintergrund der Erfindung
Beim Stranggießen, einem kontinuierlichen Gießverfahren zur Herstellung von Halbzeugen wie Brammen und Blechen aus Eisen- und Nichteisenlegierungen, wird das Metall durch eine zumeist gekühlte Kokille gegossen und mit erstarrter Schale und meist noch flüssigem Kern nach unten, seitwärts oder in einem Bogen abgeleitet.
Der technische Aufbau und die Anforderungen an Stranggießvorrichtungen unterscheiden sich erheblich, je nachdem ob sie zur Herstellung sogenannter „Dünnbrammen“ in einem Dickenbereich von etwa 40 bis 110 mm, „Mediumbrammen“ in einem Dickenbereich von etwa 110 bis 200 mm oder „Dickbrammen“ mit größeren Dicken ausgelegt sind.
Gießmaschinen zur Herstellung von Mediumbrammen weisen Kokillen mit typischerweise planparallelen Platten (ab ca. 140 mm Dicke) zur Urformgebung und primären Kühlung auf, was im Vergleich zu den trichterförmigen Kokillen von Dünnbrammengießmaschinen das Gießen einiger Stahlsorten vereinfacht. Zu diesen Stahlsorten zählen peritektisch umwandelnde und andere risskritische Stahlsorten. Diese weisen die Besonderheit auf, dass die in der Kokille bereits erstarrte aber noch dünne Strangschale einen Volumensprung (Schrumpfung um etwa 0,5 %) aufgrund einer Phasenumwandlung (von Delta-Ferrit zu Austenit) erfährt. Dadurch entstehen Zugspannungen, die häufiger als bei anderen Stahlsorten zu Rissen und Durchbrüchen führen können. Peritektische oder andere rissempfindliche Stahlsorten sind daher auf Dünnbrammenanlagen mit Trichterkokille nur schwer betriebs- und qualitätssicher zu gießen.
Die Kokillenplatten sind üblicherweise aus Kupfer gefertigt. Die sogenannte metallurgische Länge der Gießmaschine liegt zumeist zwischen 10 und 35 m. Die Gießmaschine kann mit „Liquid Core Reduction“ (LCR) oder „Dynamic Soft Reduction“ (DSR) ausgestattet sein, d. h. Techniken, die unter Ausnutzung des noch flüssigen Kerns (bei LCR) oder weichen Kerns (bei DSR) und durch Anstellung von Strangführungselementen außerhalb der Kokille eine Dickenreduktion des Gießstrangs bewirken. Der Gießmaschine kann ferner ein beliebiges Stahlwerk zur Bereitstellung und Lieferung flüssigen Stahls vorangestellt sein, umfassend beispielsweise einen Elektrolichtbogenofen zum Einschmelzen von Stahlschrott („Electric Are Furnace“, EAF) oder unter Nutzung eines Sauerstoffblasofens („Basic Oxygen Furnace“, BOF) mit optionaler Vakuum- und/oder Pfannenbehandlung. Im Fall von Gießmaschinen zur Herstellung von Mediumbrammen werden diese gegenwärtig mit einer oder mehreren Brennschneidemaschinen vom Gießstrang getrennt, beispielsweise mit einer Brammenlänge von weniger als 30 m, vorzugsweise weniger als 20 m. Dabei entsteht ein sogenannter Bart an der in Gießrichtung gesehen vorderen und hinteren Stirnseite der Mediumbrammen. Zum Schutz nachfolgender Werkzeuge, transportierender oder formgebender Einrichtungen, wie etwa Rollgangsrollen oder Arbeitswalzen eines Walzwerks, müssen die durch das Brennschneiden entstandenen Bärte entfernt werden. Die Entfernung erfolgt meist mit mechanischen Verfahren und Einrichtungen. Im Anschluss daran werden die Mediumbrammen üblicherweise markiert oder gestempelt, bevor sie in einem Brammenlager zwischengelagert werden. Dort kühlen sie auf eine Temperatur im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und 600 °C ab, bevor sie bedarfsweise einem Hubbalkenofen zugeführt werden, der die Mediumbrammen auf Umformtemperatur, etwa 1.000 °C bis 1.300 °C, erwärmt, eventuell mit vorgeschalteten Heizaggregaten.
Das Umformen der so erwärmten Mediumbrammen erfolgt dann in einem Umformaggregat, typischerweise einem Walzwerk, das mit einer oder mehreren Entzunderungseinrichtungen ausgestattet sein kann. Das Walzwerk kann reversierend mit einem oder mehreren Gerüsten oder im Tandem betrieben werden. Eine Kombination aus optional reversierenden Vorgerüsten und einer Fertigstraße mit zwischengeschalteten Heiz- und Kühlvorrichtungen kann ebenfalls angewendet werden. An das eine oder die mehreren Umformaggregate schließen sich eine Kühlstrecke, eine Ausfördereinrichtung und/oder eine oder mehrere Haspelaggregate an.
Die Mediumbrammen werden, wie oben erwähnt, vor der Erwärmung auf Umformtemperatur in einem Brammenlager zwischengelagert und kühlen dort ab, da einerseits die Prozesse historisch nie gekoppelt geplant wurden und einige Stahlsorten aus technologischen Gründen nicht in dem Oberflächentemperaturbereich zwischen 850 °C und 600 °C in den Hubbalkenofen eingesetzt werden können. Der entstehende Temperaturverlust muss daher vollständig vom Hubbalkenofen kompensiert werden.
Die Prozesssteuerung umfasst Aktoren und Sensoren, beruht jedoch nur auf einfachen Prozessmodellen, wodurch einer Flexibilisierung des Prozesses, Effizienzsteigerung und Ressourceneinsparung starke Grenzen gesetzt sind.
Darstellung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen aus einem Metall, vorzugsweise Stahl, bereitzustellen, insbesondere einen oder mehrere der vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Herstellung und Weiterbehandlung, insbesondere dem Umformen, von Brammen als Halbzeuge im metallurgischen Bereich. Gegossen werden hierbei Brammen aus einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, vorzugsweise Stahl. Die Vorrichtung ist besonders bevorzugt zur Herstellung und Weiterbehandlung von Mediumbrammen eingerichtet. Zu den Mediumbrammen zählen Brammen mit einer Dicke im Bereich von 110 bis 200 mm, insbesondere 140 bis 200 mm. Im letzteren Fall ist in der Stranggießvorrichtung eine Kokille mit zwei gegenüberliegenden Breitseiten und zwei gegenüberliegenden Schmalseiten anwendbar, die jeweils oder zumindest bezüglich der Brammendicke durch planparallele Platten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die beschichtet sein können, ausgebildet sind. Mit einem solchen Kokillenaufbau lässt sich die Gießqualität vergleichsweise dicker strangförmiger Produkte ab ca. 140 mm Dicke und/oder peritektisch umwandelnder oder anderer risskritischer Stahlsorten verbessern.
Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Stranggießvorrichtung, die eingerichtet ist, um mindestens einen Gießstrang zu erzeugen und in einer Transportrichtung zu transportieren. Als „Transportrichtung“ sei die Richtung bezeichnet, entlang welcher der Gießstrang und die daraus hergestellten Brammen in der Prozesslinie gefördert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Transportrichtung keinen konstanten Richtungsvektor bezeichnen muss, sondern von der Strang- bzw. Brammenposition entlang der Prozesslinie abhängen kann. So ist die Transportrichtung des Gießstrangs beispielsweise im Fall einer Senkrecht- Abbiegeanlage zunächst vertikal nach unten gerichtet und wird anschließend entlang eines Bogens in die Horizontale umgelenkt.
Bezeichnungen einer räumlichen Beziehung, wie etwa „vertikal“, „horizontal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „vor“, „hinter“ usw., sind durch den Aufbau und bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung sowie die Transportrichtung des Gießstrangs bzw. der Brammen eindeutig definiert.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Schneideinrichtung, die in Transportrichtung gesehen hinter der Stranggießvorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um den Gießstrang in Brammen zu teilen bzw. zu schneiden. Vorzugsweise umfasst die Schneideinrichtung eine Schere oder ist durch eine solche realisiert. Der Gießstrang wird in diesem bevorzugten Fall somit nicht mittels einer Brennschneidemaschine geschnitten, wodurch auf einen Entbarter zur Glättung der Brammenstirnseiten verzichtet werden kann. Die Schneideinrichtung kann eine Staucheinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um die Stirnseite der Bramme, die durch den Schnitt gerade entsteht, anzuspitzen. Durch eine solche Stauchfunktion kann die Weiterbehandlung der Bramme, insbesondere das Greifen beim Umformen in einem Umformaggregat, vereinfacht werden.
Die Vorrichtung umfasst gemäß der Erfindung mehrere Routen, d. h. mindestens eine erste Route und eine zweite Route, die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Prozesslinien zur Weiterbehandlung der Brammen implementieren. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung ferner ein Prozessleitsystem auf, das eingerichtet ist, um in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße brammenindividuell eine Routenentscheidung zu treffen, die der jeweiligen Bramme eine der mehreren Routen zuordnet, und die Weiterbehandlung der entsprechenden Bramme entlang der zugeordneten Route zu veranlassen.
In anderen Worten, hinter der Schneideinrichtung befindet sich eine physische oder gedachte Verzweigung, welche die Brammen in Abhängigkeit der vom Prozessleitsystem getroffenen Routenentscheidung auf unterschiedliche Routen der Weiterbehandlung führt. Die Transportwege der verschiedenen Routen können zumindest teilweise physisch getrennt sein; allerdings kann es in bestimmten Ausführungsformen genügen, wenn die Brammen entlang eines gemeinsamen Transportwegs je nach Routenentscheidung unterschiedlich behandelt werden. Die verschiedenen Routen können sich im weiteren Verlauf der Prozesslinie wieder treffen, d. h. sie können zu einer gemeinsamen Weiterbehandlung der Brammen wieder zusammengeführt werden.
Indem unmittelbar nach dem Schneiden des Gießstrangs automatisiert eine Entscheidung über die weitere Route der jeweiligen Bramme getroffen wird, kann die Weiterbehandlung flexibilisiert werden. So sind Brammen beispielsweise je nach Qualität, Legierung, Temperatur usw. in ein und derselben Anlage und Konfiguration unterschiedlich behandelbar. Die geplante Endanwendung kann hierbei eine besondere Rolle spielen, etwa im Hinblick auf Oberflächenqualität oder Umformgrade für ein Tiefziehen von aus der entsprechenden Bramme herzustellenden Blechen. So werden beispielsweise für die automobile Außenhaut in der Regel besonders hohe Ansprüche an die Oberflächenqualität gestellt. Gleichermaßen werden hohe Anforderungen an Si-Iegierte Güten für die Elektroblechherstellung gestellt. Der hier dargelegte Prozess mit Routenverzweigung ermöglicht zu einem frühen Zeitpunkt automatisiert eine separate Behandlung von Brammen unterschiedlicher Endanwendungen, Güten Qualitätsmerkmale und dergleichen, wodurch sich der Ausschuss minimieren und die Effizienz der Anlage steigern lassen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Ofen, der in Transportrichtung gesehen hinter der Schneideinrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um die Brammen auf eine Umformtemperatur zu erwärmen. Als „Umformtemperatur“ wird hierin eine Temperatur bezeichnet, die zum Umformen der Brammen in einem Umformaggregat, vorzugweise durch Arbeitswalzen in einem Walzwerk, erforderlich oder geeignet ist. Vorzugsweise liegt die Umformtemperatur im Bereich von 1.000 °C bis 1.300 °C. Vorzugsweise ist der Ofen ein Hubbalkenofen, der eingerichtet ist, um die Brammen während der Erwärmung in vertikaler Richtung anzuheben. Der Hubbalkenofen kann zu diesem Zweck Festbalken und Hubbalken, einen Hubantrieb sowie Heizmittel aufweisen. Durch diese Bauart kann die Vorrichtung maschinenbaulich besonders kompakt ausgeführt werden.
Vorzugsweise ist eine der Routen, die zur sprachlichen Unterscheidung im Weiteren als „erste Route“ bezeichnet sei, eingerichtet, um die entsprechende Bramme im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung in den Ofen einzusetzen. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wird angestrebt, die Abkühlung der Bramme (im Anschluss an die beabsichtigte Abkühlung des Gießstrangs durch Primär- und Sekundärkühlung in der Stranggießvorrichtung) so gering wie möglich zu halten.
Ausgehend von der Herstellung des Gießstrangs in einer beispielhaften Stranggießvorrichtung tritt der noch nicht durcherstarrte Strang aus der Kokille aus, wird anschließend mittels einer Strangführung zunächst weiterhin nach unten geführt und anschließend in einem Biegebereich in die Horizontale umgelenkt, während ihm in den Segmenten der Strangführung und danach beabsichtigt Wärme entzogen wird, so dass er sukzessive von außen nach innen abkühlt und erstarrt. Der Gießstrang wird anschließend von der Schneideinrichtung in Brammen geschnitten. Vor dem Eintritt in den Ofen haben sich die Brammen auf der ersten Route auf eine Temperatur unterhalb der Umformtemperatur abgekühlt, wobei dieser Temperaturverlust so gering wie möglich gehalten wird.
So kann die erste Route beispielsweise ausgelegt sein, dass die entsprechenden Brammen mit einer Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, in den Ofen eingesetzt werden.
Indem die erste Route auf die beschriebene Weise eingerichtet ist, kann das Abkühlen auf einen niedrigeren Temperaturbereich vermieden werden, und es ist möglich, die Brammen direkt auf Umformtemperatur zu erwärmen. Ein Brammenlager kann auf dieser Route entfallen oder insgesamt in der Anlage mit deutlich geringerer Lagerkapazität ausgelegt werden, da wesentliche Gründe für dessen Nutzung obsolet sind. Der Ofen kann kompakt und besonders energiesparend ausgelegt werden. Dies führt insgesamt zu einer kompakten Anlage, die eine energiesparende, ressourcenschonende und kostengünstige Herstellung metallurgischer Produkte ermöglicht. Außerdem wird die Herstellung von insbesondere peritektisch umwandelnden oder risskritischen Stahlsorten, mikrolegierten Stahlsorten, Stahlsorten für die Pipeline-Herstellung und Stahlsorten mit hohen Ansprüchen an die Oberflächenqualität (z. B. zur Anwendung als Außenhaut für Automobile) begünstigt.
Um die erste Route auf die beschriebene Weise auszulegen, kann darauf verzichtet werden, Vorrichtungen zur Behandlung der Brammen (ausgenommen Transportmittel wie einen Rollengang, etwaige Inspektionssysteme und Heizvorrichtungen) zwischen der Schneideinrichtung und dem Ofen zu installieren. Besonders bevorzugt wird auf einen Entbarter hinter der Schneideinrichtung verzichtet.
Wenn infolge einer gewollten oder ungewollten Abkühlung von Brammen bestimmter Stahlsorten, insbesondere mikrolegierter Stahlsorten, ein Einsatz in den Ofen wegen zu erwartender Qualitätsmängel im Oberflächentemperaturbereich unter 600 °C oder oberhalb von 850 °C nicht möglich ist, können diese Brammen beispielsweise in einem Brammenlager zwischengelagert und (während der Lagerung und/oder während und/oder nach der Entnahme aus dem Brammenlager) mittels einer Wärmeeinrichtung auf eine Oberflächentemperatur von vorzugsweise 850 °C oder mehr, vorgewärmt werden. Alternativ können solche Brammen auch durch Abschrecken/Intensivkühlen auf eine Oberflächentemperatur unterhalb 600 °C gebracht werden, sodass sie doch direkt eingesetzt werden können. Bei diesem Kühlvorgang wandelt die oberflächennahe Gefügeschicht einmal um (Austenit - Ferrit) und bei der Wiedererwärmung der oberflächennahen Schicht durch im Kern gespeicherte Wärmeenergie ein zweites Mal (Ferrit - Austenit). Diese zweifache Umwandlung ergibt eine Kornfeinung (Vergrößerung der Korngrenzfläche) in der entsprechenden Schicht und reduziert dadurch die Konzentration von großen Elementen oder Verbindungen (z. B. Nitride oder Carbide), die auf den Korngrenzen ausgeschieden werden. In höherer Konzentration würden diese Elemente oder Verbindungen die Rissbildung in nachfolgenden Prozessstufen begünstigen. Daneben können Brammen auch gezielt dem Brammenlager zugeführt werden, damit sie mit etwaigen dort vorhandenen Inspektions- und/oder Bearbeitungseinrichtungen begutachtet und gegebenenfalls behandelt werden können, bevor sie dann nach einem optionalen Vorwärmen in einer
Wärmeeinrichtung dem Ofen zugeführt werden.
Zu diesem Zweck ist eine der Routen, die zur sprachlichen Unterscheidung im Weiteren als „zweite Route“ bezeichnet sei, eingerichtet, um die entsprechenden Brammen nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung einem
Brammenlager zur Zwischenlagerung zuzuführen. Dadurch können die Brammen besonders flexibel und individuell behandelt werden. So können beispielsweise Brammen, die im Brammenlager zwischengelagert werden sollen, etwa aufgrund von mittels eines oder mehrerer Inspektionssysteme getroffenen Qualitätsentscheidungen, über einen Rollgang in das Brammenlager geleitet werden, während nachfolgende Brammen aus der Stranggießvorrichtung ungehindert in den Ofen transportierbar sind. Ferner besteht die Möglichkeit, die Brammen im Brammenlager für hohe Qualitätsanforderungen zu bearbeiten. Solche Bearbeitungsschritte können zum Beispiel Schleifen, Fräsen oder Flämmen sein.
Vorzugsweise ist die zweite Route so eingerichtet, dass die entsprechenden Brammen vor dem Ofen ausgefördert werden, wodurch der Ofen zeitgleich von der anderen Seite, d. h. mit Brammen aus anderen Quellen, vorzugsweise aus dem Brammenlager selbst, beschickt werden kann. Alternativ kann die zweite Route so eingerichtet sein, dass die entsprechenden Brammen am Ofen vorbeigeleitet werden, vorzugsweise über einen Rollgang, so dass nachfolgende Brammen aus der Stranggießvorrichtung ungehindert über die erste Route in den Ofen einbringbar sind. Eine der mehreren Routen kann eingerichtet sein, um die entsprechenden Brammen nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung auszuschleusen. So können beispielsweise Brammen bestimmter Eigenschaften zum Direkterwerb durch einen Kunden, für eine besondere Nachbearbeitung und dergleichen ausgeleitet werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Wärmeeinrichtung, die eingerichtet ist, um Brammen, die im Brammenlager oder anderweitig eine Abkühlung erfahren haben, auf eine Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, vorzuwärmen. Die Wärmeeinrichtung kann Teil des Brammenlagers oder außerhalb desselben angeordnet sein, und sie sorgt dafür, dass ein
Brammenlager ohne weiteres integrierbar ist, ohne dass der Ofen größer auszulegen ist oder unterschiedliche Eingangstemperaturen der Brammen handhaben muss. Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Umformaggregat auf, das in der
Prozesslinie in Transportrichtung gesehen hinter dem Ofen angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist das Umformaggregat ein Walzwerk mit einem oder mehreren Walzgerüsten. Das Walzwerk kann reversierend mit einem oder mehreren Gerüsten oder im Tandem betrieben werden. Eine Kombination aus optional reversierenden Vorgerüsten und einer Fertigstraße mit zwischengeschalteten Heiz- und Kühlvorrichtungen ist ebenfalls anwendbar. An das Umformaggregat schließt sich vorzugsweise eine Kühlstrecke, eine Ausfördereinrichtung und/oder ein oder mehrere Haspelaggregate an. Das Umformaggregat weist vorzugsweise eine oder mehrere Entzunderungseinrichtungen auf.
Durch eine Integration des Umformaggregats können der Brammenguss und das Umformen räumlich und zeitlich zusammengeführt werden. Eine solche „hybride“ Behandlung war insbesondere für den Mediumbrammenguss bisher nicht möglich. Vorzugsweise umfasst das Umformaggregat eine oder mehrere
Heizvorrichtungen, wodurch eine konstante/homogene Temperatur über die Werkstücklänge einstellbar ist.
Vorzugsweise umfasst das Umformaggregat eine Schweißeinrichtung zum Zusammenschweißen einzelner Werkstücke, etwa Brammen oder
Zwischenbänder, wodurch das Umformen an einem Endloswerkstück vorgenommen werden kann. So kann die Schweißeinrichtung im Fall eines Walzwerks beispielsweise davor oder vor der letzten Gerüstgruppe installiert sein. Damit können einzelne, aufeinanderfolgende Brammen bzw. Zwischenbänder endlos gewalzt werden. So gewalzte Bänder können vor einer Haspeleinrichtung durch eine Hochgeschwindigkeitsschere („fliegende Schwere“) gegebenenfalls wieder getrennt werden.
Die Routenentscheidung wird durch das Prozessleitsystem vorgenommen, basierend beispielsweise auf einem oder mehreren der folgenden gemessenen oder gerechneten Prozesskenngrößen: Temperatur der Bramme, metallurgische Eigenschaften der Bramme, beispielsweise Legierung (chemische Analyse, Stahlsorte), Qualität der Bramme, vorzugsweise Oberflächenbeschaffenheit, geplante Endanwendung.
Zur Erfassung der gewünschten Prozesskenngrößen können geeignete Inspektionssysteme, umfassend etwa Temperatursensoren, Kameras und/oder andere Sensoren, an einer oder mehreren Stellen auf dem Prozessweg installiert sein. Diese Werte können auch durch geeignete, vorzugweise rechnergestützte Prozessmodelle online bereitgestellt werden. Vorzugsweise umfasst die Schneideinrichtung selbst ein Inspektionssystem, oder ein Inspektionssystem ist im Wesentlichen unmittelbar hinter der Schneideinrichtung angeordnet. Das Inspektionssystem ist mit dem Prozessleitsystem kommunikativ gekoppelt (drahtlos oder drahtgebunden) und eingerichtet, um einen oder mehrere physikalische Größen der Brammen zu detektieren und an das Prozessleitsystem zu übermitteln, wobei das Prozessleitsystem eingerichtet ist, um die vom Inspektionssystem empfangenen Daten für die Routenentscheidung heranzuziehen.
Für die Routenentscheidung kann das Prozessplanungssystem Kundenwünsche berücksichtigen. So kann eine Bramme, die besonderen Qualitätsanforderungen genügt, in das Brammenlager oder zum Direkterwerb durch den Kunden ausgeleitet werden. Die geplante Endanwendung kann hierbei eine besondere Rolle spielen, etwa im Hinblick auf Oberflächenqualität oder Umformgrad für ein Tiefziehen von aus der entsprechenden Bramme herzustellenden Blechen. So werden beispielsweise für die automobile Außenhaut in der Regel besonders hohe Ansprüche an die Oberflächenqualität gestellt. Gleichermaßen werden hohe Anforderungen an Si-Iegierte Güten für die Elektroblechherstellung gestellt (beispielsweise E-Band mit Si-Gehalten höher 3 % und Al-Gehalten höher 0,3 %). Der hier dargelegte Prozess mit Routenverzweigung ermöglicht zu einem frühen Zeitpunkt automatisiert eine separate Behandlung von Brammen unterschiedlicher Güten und Qualitätsmerkmale, insbesondere Oberflächenqualitäten. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere Heizvorrichtungen, die stromaufwärts der Schneideinrichtung oder eines etwaigen Entkopplers und/oder stromabwärts der Schneideinrichtung angeordnet ist/sind. Vorzugsweise ist eine Heizvorrichtung unmittelbar stromaufwärts der Schneideinrichtung oder eines etwaigen Entkopplers und/oder eine Heizvorrichtung unmittelbar stromabwärts der Schneideinrichtung angeordnet. „Unmittelbar“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich abgesehen von einem etwaigen Transportmittel, wie etwa einem Rollgang, keine Stationen zur Behandlung des Gießstrangs bzw. der Brammen dazwischen befinden. Durch eine geeignete Installation von Heizvorrichtungen kann auf energiesparende Weise einer raschen Abkühlung des Gießstrangs bzw. der Brammen entgegengewirkt werden, wodurch die Brammen mit einer vergleichsweise hohen Temperatur in den Ofen einsetzbar sind und die damit verbundenen technischen Wirkungen unterstützt werden. Die Heizvorrichtung(en) kann/können induktiv, mit Gasbrennern und/oder elektrisch arbeiten.
Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung eine Pendelschere oder eine andere Schere, die geeignet ist, den Gießstrang in Bewegung zu schneiden, wodurch der Gießstrang in Brammen geschnitten werden kann, ohne dass die Bereiche der Schnittflächen zum Schutz nachfolgender Werkzeuge der Prozesslinie nachbearbeitet werden müssen und ohne dass die Gießgeschwindigkeit (erheblich) für den Schnitt reduziert werden muss. Indem durch Anwendung einer solchen Schere kein Entbarter oder eine alternative Vorrichtung zur Nachbearbeitung der Brammen im Bereich der Schnittflächen erforderlich ist, kann der Temperaturverlust der Brammen minimiert werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung ein elektronisches Lagerverwaltungssystem, das eingerichtet ist, um gemessene oder gerechnete Prozesskenngrößen der Brammen im Brammenlager automatisch zu erfassen, beispielsweise ihre Positionen sowie Prozesskenngrößen und Qualitätsmerkmale. Die erfassten gemessenen oder gerechneten Prozesskenngrößen können für verschiedene Zwecke verknüpft und/oder verarbeitet werden, beispielsweise um eine geeignete Bramme entsprechend den Vorgaben eines Prozessplanungssystems automatisch zu identifizieren und der Prozesslinie zuzuführen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein elektronisches Prozessplanungssystem, das eingerichtet ist, um Prozesskenngrößen der Brammen automatisch zu erfassen, zu speichern, zu verarbeiten und den Herstellungsprozess zu steuern. So kann die Vorrichtung ein oder mehrere elektronische Prozessleitsysteme, beispielsweise sogenannte „Level 1“ und „Level 2“ Systeme, aufweisen. Prozessleitsysteme beispielsweise zur Steuerung der Flüssigstahlherstellung, Stranggießvorrichtung, Brammenlogistik, vorgeschalteter Wärmeeinrichtung, des Ofens, Umformaggregats (etwa Walzwerk und/oder Kühlstrecke) und/oder der Fördereinrichtungen zum Transportieren der Brammen, Platten und/oder Bändern können untereinander und/oder mit einem Prozessplanungssystem („Level 3“) mittels eines Netzwerks vernetzt sein. Die Prozessplanung und Prozessleitung können optional mit einer prozessstufenübergreifenden Automatisierung versehen sein, um beispielsweise den Energieverbrauch bei gleichzeitig technologisch und energetisch optimaler Prozessführung zu senken und/oder die Durchlaufzeit der Erzeugnisse zu minimieren oder/oder die Produktqualität zu verbessern.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Prozessplanungssystem, das mindestens ein Qualitätsmodell beinhaltet, das mit einem Entscheidungsprozess zur Routenfestlegung gekoppelt ist, so dass zu jedem Zeitpunkt ein kontinuierlicher Gieß- und Walzvorgang oder mindestens ein kontinuierlicher Walzvorgang aufrechterhalten werden kann, um die Vorrichtung im Sinne maximaler Produktion bestmöglich und energiesparend auszulasten. Das beinhaltet auch, dass bei einem geplanten oder ungeplanten Stillstand der Stranggießvorrichtung Brammen aus dem Brammenlager oder aus einer externen Quelle (kalt oder gegebenenfalls mit Vorwärmen in einer weiteren, in der Vorrichtung enthaltenen Wärmeeinrichtung) dem Ofen zugeführt werden und anschließend umgeformt, vorzugsweise gewalzt, werden können. Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen aus einem Metall, vorzugsweise Stahl, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen und Transportieren eines Gießstrangs entlang einer Transportrichtung mittels einer Stranggießvorrichtung; Schneiden des Gießstrangs in Brammen mittels einer Schneideinrichtung, die in Transportrichtung gesehen hinter der Stranggießvorrichtung angeordnet ist; Durchführen einer individuellen Routenentscheidung in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße, die der jeweiligen Bramme eine von mehreren Routen zuordnet; und Weiterbehandeln der entsprechenden Bramme entlang der zugeordneten Route.
Die technischen Wirkungen, Vorteile sowie bevorzugten Ausführungsformen, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren. So werden die Brammen, die entlang einer ersten Route weiterbehandelt werden, nach dem Schneiden vorzugsweise in einen Ofen, der in Transportrichtung gesehen hinter der Schneideinrichtung angeordnet ist, eingesetzt, um die entsprechenden Brammen auf eine Umformtemperatur zu erwärmen, die zum Umformen der Brammen in einem Umformaggregat, vorzugweise einem Walzwerk, geeignet ist. Die Umformtemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 1.000 °C bis 1.300 °C.
Vorzugsweise werden die Brammen der ersten Route im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schneiden in den Ofen eingesetzt; die Brammen werden insbesondere mit einer Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, in den Ofen eingesetzt. Vorzugsweise werden die Brammen, die entlang einer zweiten Route weiterbehandelt werden, nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung einem Brammenlager zur Zwischenlagerung zugeführt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung.
Gegenüber dem Stand der Technik der bekannten Dünnbrammentechnologie sind die vorgeschlagenen Vorrichtungen bzw. Anlagen und Verfahren besonders gut geeignet, Bänder mit hohen Anforderungen an die finale Oberflächenqualität zu erzeugen. Dazu gehören Fein- und Feinstbleche mit höchsten optischen oder magnetischen Ansprüchen, d. h.:
• Automobilaußenhaut (Bänder mit guten bis exzellenten
Tiefzieheigenschaften gemäß Erichsen/Olsen gemäß ISO 20482 /
ASTM E643-84) -> (z. B. Erichsen-Tiefung >8 mm bei 0,5 mm Blechdicke bzw. >9 mm bei 1,0 mm Blechdicke)
• Weiße Ware oder ähnlich (Bänder für dekorative, optische Anwendungen)
• Bänder aus Rostfreistählen mit verspiegelten Oberflächen
• Siliziumstähle für die Elektromobilität mit einem Siliziumgehalt zwischen [1 und 6 %], {2 und 4 %}, (2,4 und 3,6 %) und einem Aluminiumgehalt [kleiner 6 %] {kleiner 3 %}, (kleiner 1,5%) mit besonderen magnetischen Eigenschaften gemäß DIN EN 60404-2:2009-01, z. B. für kornorientierte Transformatorbleche: Eisenverluste im Blechpaket <1,2 W/kg bei J=1 ,7 T magnetischer Polarisation, 50 Flz Frequenz und 0,3 mm Blechdicke. Durch das Anheben der Gießdicke auf Werte zwischen {110 mm und 220 mm}, (140 mm und 200 mm) entstehen gegenüber dem Stand der Technik im Gießprozess weniger bzw. weniger stark ausgeprägte, oberflächennahe Gießfehler pro Bandlänge. Zudem wird das Material im Walzprozess mehr gestreckt, so dass weniger stark ausgeprägte Gießfehler optisch verschwinden. Unter Umständen kann auf die im Dünnbrammengießen übliche
Kalziumbehandlung der aluminiumberuhigten Kohlenstoffstähle zur Umwandlung der Tonerdeeinschlüsse in Kalziumaluminate - zur Verbesserung der Gießbarkeit - verzichtet werden. Dies verbessert die Tiefzieheigenschaften, da Kalziumaluminate praktisch keinerlei Umformvermögen aufweisen.
Für die genannten Anwendungsfälle der Stahlbänder ist es zudem unerlässlich, dass die Brammen auf dem Transport zum Warmwalzen nicht beschädigt werden. Anlagen und Verfahren, die zum Transport der Brammen Tunnelöfen nutzen, haben hier einen systemischen Nachteil. Die in der Regel gasbeheizte Tunnelöfen haben Längen zwischen 50 und 350 m und werden mit geringem Sauerstoffüberschuss (1< L <1 ,3) {1,02 < L <1,2} im Temperaturbereich zwischen 1000 und 1285 °C betrieben. Die Brammen werden mittels massiver Ofenrollen oder Ofenrollen mit Tragringen aus dem Bereich der Gießmaschine in Linie oder seitlich unter Zuhilfenahme von Fähren vor das Walzwerk transportiert.
Der unterseitige Kontakt der Brammen mit den Rollen bzw. Tragringen kann die Brammenunterseite beschädigen. Die Problematik ist aus dem Betrieb der Anlagen gemäß dem Stand der Technik bekannt. Dabei entstehen an den Ofenrollen kleine Anbackungen, die sich durch Zusammenkleben von vielen Zunderschichten aus dem Brammenbasiswerkstoff - gelegentlich auch unter Beteiligung der Komponenten aus dem Gießpulver (S1O2, CaO, CaF2) etc. - bilden. Diese Anbackungen drücken sich mit jedem Umlauf der Rolle in die Brammenoberfläche und beschädigen diese so stark, dass im nachfolgenden Walzprozess eine Oxidschale im Band entsteht. Insbesondere der Einsatz von langen Tunnelöfen ist ungünstig, da diese die Zunderbildung erhöhen und sich mit der Zunahme der Ofenlänge entsprechend mehr Rollenkontakte ergeben.
Der Effekt tritt unter folgenden Bedingungen besonders ausgeprägt auf:
1. Bei Ofentemperaturen oberhalb von 1100 °C und Stählen, deren Zunder klebende Eigenschaften aufweist. Der bekannteste Vertreter von Klebzunder ist der Fayalit ,,2(FeO) * S1O2“, der als binäre Verbindung gemäß Zustandsdiagramm bereits bei einer Temperatur von circa 1175 °C zusammen mit Wüstit „FeO“ ein flüssiges Eutektikum bildet. Geringe Gehalte an AI2O3 senken die eutektische Temperatur weiter ab und begünstigen damit die Bildung des Klebzunders. Anfällig sind demnach Siliziumstähle mit einem Siliziumgehalt zwischen 2 und 6 % und einem Aluminiumgehalt kleiner 6 %, die für die Elektromobilität oder den Bau von Transformatoren von besonderer Bedeutung sind. Die im Band entstandenen Oxidschalen vermindern die magnetischen Eigenschaften der Siliziumbänder derart, dass der Einbau in einen Generator, Motor bzw. Transformator ausscheidet.
2. Bei Stählen, die im Temperaturbereich des Ofens ein ferritisches Gefüge aufweisen. Der Ferrit ist deutlich weicher als der Austenit, sodass sich die Eindrücke in den Brammen durch den Rollenkontakt besonders leicht und besonders tief ausbilden. Dazu gehören die ferritischen Si-Stähle mit einem Siliziumgehalt zwischen 2 und 6 % und die ferritischen Rostfreistähle (ASTM/AISI 400er Serie-Stahlsorten, z. B. Nirosta).
3. Bei Stählen, die aufgrund des nachgeschalteten Walzprogrammes zum Erreichen der Materialeigenschaften im Walzwerk eine hohe Brammenauslauftemperatur >1150 °C benötigen. Mit steigender Temperatur nimmt generell die Festigkeit des Materials ab, sodass sich die Eindrücke in den Brammen durch den Rollenkontakt besonders leicht ausbilden. Dies betrifft neben den schon genannten Stählen auch die Gruppe der Stähle mit niedrigen Kohlenstoffgehalten, die üblicherweise im Automobilaußenhautbereich oder im Bereich „Weiße Ware“ zur Anwendung kommen. Die im Band entstandenen Oxidschalen lassen sich nicht entfernen und sind auch nach einer Lackierung noch sichtbar. Für den angedachten Einsatzfall ist das oxidschalenbefallene Material ungeeignet.
Die vorgeschlagene Anlage bzw. das vorgeschlagene Verfahren verzichtet auf den Einsatz eines Tunnelofens mit Ofenrollen. Zum Einsatz kommt ein Hubbalkenofen, d. h. die Brammen werden durch Anheben weitertransportiert, was die Beschädigung der Brammen auf der Unterseite auf ein Minimum reduziert.
Kurze Beschreibung der Figur
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung, Weiterbehandlung und zum Umformen von Brammen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figur beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen 3. Die Brammen 3 sind vorzugsweise Mediumbrammen, d. h. Brammen mit einer Dicke im Bereich von etwa 110 bis 200 mm, vorzugsweise 140 bis 200 mm.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine oder mehrere Stranggießvorrichtungen 1, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Senkrecht-Abbiegeanlage implementiert ist. Die Stranggießvorrichtung 1 kann jedoch auch auf andere Weise realisiert sein, solange sie einen Gießstrang bereitstellt, der nachfolgend in Brammen zerteilt und weiterverarbeitet werden kann. Das zu gießende flüssige Metall wird einer Kokille 1a der Stranggießvorrichtung 1 zugeführt, etwa aus einer Gießpfanne. Die Kokille 1a bringt die Metallschmelze in die gewünschte Brammenform, während diese durch die gekühlten Kokillenwände allmählich von außen nach innen erstarrt. Die Kokille 1a ist vorzugsweise eine Kokille aus Kupferplatten (oder Platten einer Kupferlegierung, die beschichtet sein können), im Fall von Mediumbrammen mit planparallelen Platten auf den
Breitseiten und Schmalseiten, die für eine vergleichsweise hohe Gießdicke von beispielsweise 140 mm oder mehr angepasst sind. Die Kupferplatten können, wenn die Gießdicke oder der Gießradius es erfordern, eine trichterförmige Kontur aufweisen und/oder in einer Transportrichtung T entsprechend dem Gießradius einer Strangführung 1 b gekrümmt sein.
Der noch nicht durcherstarrte Gießstrang S tritt nach unten aus der Kokille 1a aus, wird anschließend in Transportrichtung T entlang der Strangführung 1b zunächst weiterhin nach unten geführt und anschließend in einem Biegebereich in die Horizontale umgelenkt, während er nach und nach abkühlt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Transportrichtung T keinen konstanten Richtungsvektor bezeichnet, sondern von der Strang- bzw. Brammenposition entlang der Vorrichtung 100 abhängen kann. Die Strangführung 1b umfasst Rollen 1c, die den Gießstrang S transportieren und für eine Dickenreduktion gemäß LCR oder DSR so angestellt sein können, dass der Transportspalt, in dem der Gießstrang entlang der Transportrichtung T transportiert wird, sich allmählich verschmälert. Die Strangführung 1b kann segmentartig aufgebaut sein, beispielsweise durch zwei oder mehr bauähnliche gebogene Segmente, die einen Biegebereich der Strangführung 1b ausbilden können. Während des Transports wird der Gießstrang S aktiv oder passiv gekühlt, beispielsweise durch Spritzwasser, wodurch er allmählich von außen nach innen erstarrt.
An den Biegebereich der Stranggießvorrichtung 1 schließt sich ein Richtbereich an, in dem der Gießstrang S in die horizontale Ausrichtung gebracht wird. Auch hier sind weiterhin Rollen 1c zur Führung und für den Transport des Gießstrangs S vorgesehen. Eine oder mehrere der Rollen 1c sind Antriebsrollen und treiben den Gießstrang S in Transportrichtung T vor, andere Rollen 1c dienen der Führung und Ausrichtung des Gießstrangs S. Insofern bilden die Rollen 1c Mittel zum Treiben und Biegen des Gießstrangs S.
Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Schneideinrichtung 4 auf, die im oder in Transportrichtung T hinter der Stranggießvorrichtungen 1, insbesondere hinter dem Richtbereich der Stranggießvorrichtung 1 angeordnet ist. Die Schneideinrichtung 4 dient dem Schneiden bzw. Teilen des Gießstrangs S in Brammen 3. Der Schnitt wird entlang der Brammendicke ausgeführt. Als „Brammendicke“ sei jene Abmessung der Bramme bezeichnet, die senkrecht auf der Längserstreckung und senkrecht auf der Breite (in Fig. 1 senkrecht zur Papierebene) der Bramme steht. Hierbei ist die Schneideinrichtung 4 eingerichtet, um den Gießstrang S während der Förderung, d. h. während der Bewegung des Gießstrangs S entlang der Transportrichtung T zu schneiden. Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung 4 eine Schere, insbesondere Pendelschere. In diesem Fall ist die Schere so eingerichtet, dass die Transportbewegung des Gießstrangs S während des Schneidvorgangs nachverfolgt wird und dass ein oder mehrere Schneidmesser den Strang in einer Bewegung nur vertikal zum Gießstrang S schneiden.
Stromaufwärts oder stromabwärts der Schneideinrichtung 4 kann ein Entkoppler 5 vorgesehen sein, beispielsweise als Kaltstrangwippe ausgeführt, der eingerichtet ist, um den Gießstrang S bei Bedarf, etwa beim Anfahren der Anlage, aus der Prozesslinie auskoppeln zu können. Hinter der Schneideinrichtung 4 wird eine vorzugsweise automatisierte Entscheidung getroffen, welche Route die Bramme 3 im weiteren Verlauf nimmt, wobei zumindest zwei Routen R1 und R2 implementiert sind. Die Prozesslinie weist somit hinter der Schneideinrichtung 4 eine Verzweigung auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Pfeile R1 und R2 in der Figur 1 nur schematisch die unterschiedlichen Routen andeuten und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Transportweg der Brammen 3 widerspiegeln. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die erste Route R1, hierin auch als „Sofortbehandlungsweg“ bezeichnet, die Bramme 3 nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung 4 so schnell wie möglich in einen Ofen 2, der die Bramme 3 auf Umformtemperatur bringt. Die zweite Route R2, hierin auch als „Lagerweg“ bezeichnet, transportiert die Bramme 3 in ein Brammenlager 11. Allerdings sind die in der Figur 1 gezeigten Routen R1 und R2 nur beispielhaft.
Die Prozesssteuerung, inklusive möglicher Entscheidungskriterien für die individuelle Behandlung der Brammen 3, wird weiter unten im Detail dargelegt. Zunächst sei der weitere Aufbau der Vorrichtung 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargelegt:
Im Fall des Sofortbehandlungswegs werden die geschnittenen Brammen 3 über einen Rollgang 19 einem Ofen 2 zuführt. Der Ofen 2 ist in Transportrichtung T gesehen hinter der Schneideinrichtung 4 angeordnet und eingerichtet, um die Brammen 3 auf eine Umformtemperatur, vorzugsweise im Bereich von 1.000 °C bis 1.300 °C, zu erwärmen.
Der Ofen 2 befindet sich so nah wie möglich hinter der Schneideinrichtung 4, um die Abkühlung der Brammen 3 zu minimieren, wodurch der Sofortbehandlungsweg eine besonders energieeffiziente Weiterbehandlung der Brammen 3 ermöglicht. Der Ofen 2 ist vorzugsweise ein Hubbalkenofen, in dem die Brammen 3 während der Erwärmung in einer Hubrichtung bewegt werden. Der Hubbalkenofen weist zu diesem Zweck hierin nicht näher dargelegte Festbalken und Hubbalken, einen Hubantrieb sowie Heizmittel auf. Der Ofen 2 kann jedoch auch auf andere Weise aufgebaut sein, etwa als horizontaler Durchlaufofen, Tunnelofen, Ofen mit Kette und dergleichen.
An den Ofen 2 schließt sich in der vorliegenden Prozesslinie in Transportrichtung T gesehen ein Umformaggregat, vorzugsweise ein Walzwerk 12, an.
Das Walzwerk 12 umfasst ein oder mehrere Walzgerüste 13 und kann reversierend oder im Tandem betrieben werden. Allerdings ist der Aufbau des Umformaggregats nicht auf das in der Figur 1 dargestellte Beispiel beschränkt. So kann etwa eine Kombination aus optional reversierenden Vorgerüsten und einer Fertigstraße mit zwischengeschalteten Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen 6 implementiert werden. Das Umformaggregat bzw. Walzwerk 12 kann eine oder mehrere Entzunderungseinrichtungen 16 aufweisen, die je nach Konfiguration vor oder hinter einem oder mehreren Walzgerüsten 13 angeordnet sind. An das Umformaggregat können sich eine Kühlstrecke 14 und/oder Ausfördereinrichtung 15, beispielsweise ein oder mehrere Haspelaggregate, anschließen.
Ferner kann das Umformaggregat mit einer oder mehreren Inspektionssystemen 21 ausgestattet sein, zur automatischen Inspektion des Halbzeugs, beispielsweise hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit, Gefüge und dergleichen.
Vorzugsweise umfasst das Umformaggregat eine Schweißeinrichtung 22 zum Zusammenschweißen einzelner Werkstücke, etwa Brammen 3 oder Zwischenbänder, wodurch das Umformen an einem Endloswerkstück vorgenommen werden kann. So kann die Schweißeinrichtung 22 im Fall eines Walzwerks 12 beispielsweise davor oder vor der letzten Gerüstgruppe installiert sein. Damit können einzelne, aufeinanderfolgende Brammen 3 bzw. Zwischenbänder endlos gewalzt werden. So gewalzte Bänder können vor einer Haspeleinrichtung durch eine Hochgeschwindigkeitsschere 23 gegebenenfalls wieder getrennt werden. Der hierin dargelegte Aufbau der Vorrichtung 100 erlaubt entlang des Sofortbehandlungswegs eine Verkürzung der Abkühlstrecke zwischen der einen oder den mehreren Stranggießvorrichtungen 1 und dem Ofen 2. Herkömmliche Vorrichtungen, wie etwa Brennschneidemaschine(n), Entbarter, Markiermaschine(n), Brammenlager und dergleichen vor dem Ofen 2 können entlang dieser Route entfallen, und im einfachsten Fall werden diese durch die Schneideinrichtung 4 ersetzt. Der Weg der durch die Schneideinrichtung 4 erzeugten Brammen 3 über den Rollgang 19 zum Ofen 2 wird dadurch wesentlich verkürzt. Im Fall einer Brammenlänge von beispielsweise 16 m kann die Abkühlstrecke bis auf eine Länge von ca. 21 m verkürzt werden.
Auf diese Weise wird die zum Warmumformen der Brammen 3 erforderliche Temperatur mit weniger Wärmeverlusten erreicht. Ferner entfallen die mechanische Bartentfernung sowie die dafür erforderlichen Einrichtungen. Ein etwaiges Brammenlager 11 mit Markiermaschine(n) kann auf dieser Route weggelassen oder insgesamt in der Anlage zumindest verkleinert werden, da wesentliche Gründe für dessen Nutzung obsolet werden.
Die Brammen 3 werden mit einer vergleichsweise hohen Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, in den Ofen 2 eingesetzt, wodurch der Ofen 2 und somit die Anlage insgesamt kompakter und ressourcenschonender, insbesondere besonders energiesparend, ausgelegt werden können. Dies führt zu einer ressourcenschonenden und kostengünstigen Herstellung metallurgischer Halbzeuge, insbesondere peritektisch umwandelnder oder risskritischer Stahlsorten, mikrolegierter Stahlsorten, Stahlsorten für die Pipeline-Herstellung und Stahlsorten mit hohen Ansprüchen an die Oberflächenqualität. Um die vorstehend genannten technischen Wirkungen zu unterstützen, können eine oder mehrere Heizvorrichtungen 6, vorzugsweise induktiv, mit Gasbrennern oder elektrisch arbeitend, an unterschiedlichen Positionen in der Prozesslinie installiert sein. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere Heizvorrichtungen 6 im Wesentlichen unmittelbar stromaufwärts der Schneideinrichtung 4 bzw. des Entkopplers 5, sofern vorhanden, und/oder stromabwärts der Schneideinrichtung 4. Heizvorrichtungen 6 dieser Art können zum einen zur Verkürzung der Abkühlstrecke beitragen, zum anderen vereinfachen sie die Brammenlagerlogistik
Im Prozessbereich zwischen der Stranggießvorrichtung 1 und dem Ofen 2 können ein oder mehrere Inspektionssysteme 7 zur Prüfung der Brammenqualität, beispielsweise der Oberflächen der Brammen 3, installiert sein. Die Inspektionssysteme 7 sind an Prozessleitsysteme 8 im Netzwerk angebunden und können Entscheidungen zur weiteren Bearbeitung und Prozessroute treffen oder mit Informationen unterstützen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die zweite Route, der Lagerweg, die Brammen 3 hinter der Schneideinrichtung 4 in ein Brammenlager 11, wo sie zwischengelagert werden können. Das Brammenlager 11 kann sich hinter dem Ofen 2 befinden, so dass die Brammen 3 über den Rollgang 19 am Ofen 2 vorbeigeleitet werden, wodurch die nachfolgenden Brammen 3 aus der Stranggießvorrichtung 1 ungehindert in den Ofen 2 transportiert werden können, sofern eine entsprechende Routenentscheidung getroffen wird. Alternativ können die Brammen 3 vor dem Ofen 2 über einen abzweigenden Rollgang in das Brammenlager 11 transportiert werden.
Umgekehrt können Brammen 3 aus anderen Quellen, etwa aus dem Brammenlager 11 selbst oder über das Brammenlager 11 von einem anderen Standort, über einen Einschleusrollgang 17 in die Prozesslinie geleitet werden. Das Einleiten in die zum Ofen 2 führende Prozesslinie kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So ist es möglich, die Zufuhr von Brammen 3 aus anderen Quellen so zu steuern, dass sie in Lücken zwischen Brammen 3, die sich auf dem Sofortbehandlungsweg befinden, eingeschleust werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine parallele Förderung möglich, bei der die Brammen 3 auf mehreren parallelen Rollgängen transportiert werden, bevor sie in den Ofen 2 eingesetzt werden. Auch ein paralleler Transport von Brammen 3 durch den Ofen 2 ist implementierbar.
Bedarfsweise können eine oder mehrere Wärmeeinrichtungen 18 installiert sein, so dass Brammen 3, die im Brammenlager 11 eine Abkühlung erfahren haben, durch die Wärmeeinrichtung 18 auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die für das anschließende Einbringen in den Ofen 2 geeignet ist, d. h. insbesondere auf eine Temperatur oberhalb von 600 °C, vorzugsweise 850 °C.
Ferner können Brammen 3, die etwa im Brammenlager 11 abkühlen und zwischengelagert werden sollen, mittels einer Markiermaschine 20, die vorzugsweise stromabwärts des Ofens 2 angeordnet ist, markiert werden, so dass sie vom Bedienpersonal der Vorrichtung 100 und/oder durch eine geeignete Sensorik identifizierbar sind.
Indem die Brammen 3 nach Durchlauf unterschiedlicher Routen in die gemeinsame in den Ofen 2 führende Prozesslinie eingeleitet werden, können der Ofen 2 und das Umformaggregat 12 unabhängig von dem konkreten Weg, den die jeweilige Bramme 3 zuvor genommen hat, betrieben werden. Das Umformaggregat 12 kann kontinuierlich arbeiten, ohne „zu wissen“ woher die Brammen 3 kommen. Eine steuerungstechnische Kopplung zwischen den verschiedenen Anlagenteilen ist diesbezüglich nicht erforderlich, oder kann einfach gehalten werden, so dass eine Nachrüstung bestehender Anlagen ohne vollständige Neukonzeption möglich ist. Durch eine geeignete Planung bzw. Steuerung des Prozesses kann ferner zu jedem Zeitpunkt ein kontinuierlicher Gieß- und Walzvorgang oder zumindest ein kontinuierlicher Walzvorgang aufrechterhalten werden, um die Vorrichtung 100 im Sinne maximaler Produktion bestmöglich und energiesparend auszulasten. Das beinhaltet auch, dass bei einem geplanten oder ungeplanten Stillstand der Stranggießvorrichtung 1 Brammen 3 aus dem Brammenlager 11 oder aus einer externen Quelle kalt oder gegebenenfalls mit Vorwärmen in einer weiteren, in der Vorrichtung 100 enthaltenen Wärmeeinrichtung dem Ofen 2 zugeführt werden und anschließend gewalzt werden können, wodurch eine bestmögliche Auslastung des Umformaggregats 12 selbst im Fall eines Gießstopps gewährleistet ist.
Die Vorrichtung 100 weist ein oder mehrere Prozessleitsysteme 8 auf, welche die Prozessteuerung übernehmen. Eine Überwachung und Planung des Gesamtprozesses kann von einem Prozessplanungssystem 9 übernommen werden, so dass auf diese Weise sogenannte „Level 1“, „Level 2“ und „Level 3“ Systeme realisierbar sind. Die Prozessleitsysteme 8 sind kommunikativ mit Sensoren, Aktuatoren, Speichermedien und dergleichen verbunden, wie es durch entsprechende Linien in der Figur 1 gezeigt ist. Die Kommunikation kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
Die Prozessleitsysteme 8 sind beispielsweise zur Steuerung der Flüssigstahlherstellung, Stranggießvorrichtung 1, Brammenlogistik, vorgeschalteter Wärmeeinrichtung 18, des Ofens 2, Umformaggregats (etwa Walzwerk 12 und Kühlstrecke) und/oder der Fördereinrichtungen zum Transportieren der Brammen 3, Platten und/oder Bändern untereinander und/oder mit dem Prozessplanungssystem 9 („Level 3“) mittels eines Netzwerks 10 vernetzt. Die Prozessplanung und Prozessleitung kann optional mit einer prozessstufenübergreifenden Automatisierung versehen sein, um beispielsweise den Energieverbrauch bei gleichzeitig technologisch und energetisch optimaler Prozessführung zu senken und/oder die Durchlaufzeit der Erzeugnisse zu minimieren und/oder die Produktqualität zu verbessern. Detektierte und/oder durch Verarbeitung/Berechnung gewonnene Daten aus dem Prozess oder von den Erzeugnissen können gespeichert, beispielsweise auf Datenträgern, in Datenbanken oder Netzwerkspeichern (Cloud), und von den Systemen 8, 9 zur Prozessoptimierung und Leistungssteigerung verwendet werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eines der Prozessleitsysteme 8 ein elektronisches Lagerverwaltungssystem 8‘, das eingerichtet ist, um gemessene oder gerechnete Prozesskenngrößen der Brammen 3 des
Brammenlagers 11 automatisch zu erfassen, beispielsweise ihre Positionen sowie Prozesskenngrößen und Qualitätsmerkmale. Die erfassten gemessenen oder gerechneten Prozesskenngrößen können für verschiedene Zwecke verarbeitet werden, beispielsweise um eine geeignete Bramme 3 entsprechend den Vorgaben eines Prozessplanungssystems 9 automatisch zu identifizieren und der
Prozesslinie an geeigneter Stelle zuzuführen.
Zumindest ein Prozessleitsystem 8 ist eingerichtet, um für jede Bramme 3 zu entscheiden, welche Route - den Sofortbehandlungsweg oder den Lagerweg im vorliegenden Ausführungsbeispiel - sie einschlägt. Die Entscheidung wird vorzugsweise unmittelbar hinter der Schneideinrichtung 4 getroffen, wobei der Sofortbehandlungsweg als Regelfall angenommen werden kann.
Gemessene oder gerechnete Prozesskenngrößen, die der Entscheidung zugrunde gelegt werden können, umfassen beispielsweise: Temperatur der Bramme und/oder Abkühlkurve während der Primär- und Sekundärkühlung in der Stranggießvorrichtung 1 und/oder Stahlsorte und/oder Qualitätsanforderung und/oder geplante Endanwendung. Zur Erfassung der gewünschten Prozessgrößen können geeignete
Inspektionssysteme 7, wie etwa Temperatursensoren, Kameras oder andere Sensoren, an einer oder mehreren Stellen auf dem Prozessweg installiert sein. Diese Werte können auch durch geeignete, vorzugweise rechnergestützte Prozessmodelle online bereitgestellt werden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist ein Inspektionssystem 7 im Wesentlichen unmittelbar hinter der Schneideinrichtung 4 installiert. Sofern die Schneideinrichtung 4 ein eigenes Inspektionssystem aufweist, beispielsweise zur Detektion von Fehlstellen wie Oberflächenrissen oder anderen Defekten an der Bramme 3, können diese Informationen selbstverständlich für die Routenentscheidung herangezogen werden.
Für die Routenentscheidung kann das Prozessplanungssystem 9 bzw. das entsprechende Prozessleitsystem 8 Kundenwünsche berücksichtigen. So kann eine Bramme 3, die besonderen Qualitätsanforderungen genügt, in das Brammenlager 11 oder zum Direkterwerb durch den Kunden ausgeleitet werden.
Die geplante Endanwendung kann hierbei eine besondere Rolle spielen, etwa im Hinblick auf Oberflächenqualität oder Umformgrade für ein Tiefziehen von aus der entsprechenden Bramme 3 herzustellenden Blechen. So werden beispielsweise für die automobile Außenhaut in der Regel besonders hohe Ansprüche an die Oberflächenqualität gestellt. Gleichermaßen werden hohe Anforderungen an Si- legierte Güten für die Elektroblechherstellung gestellt (beispielsweise E-Band mit Si-Gehalten höher 3 % und Al-Gehalten höher 0,3 %).
Der hier dargelegte Prozess mit Routenverzweigung ermöglicht zu einem frühen Zeitpunkt automatisiert eine separate Behandlung von Brammen unterschiedlicher Güten und Qualitätsmerkmale, insbesondere Oberflächenqualitäten.
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen 1 Stranggießvorrichtung 1a Kokille
1 b Strangführung
1c Rolle
2 Ofen
3 Mediumbramme 4 Schneideinrichtung
5 Entkoppler
6 Heizvorrichtung
7 Inspektionssystem
8 Prozessleitsystem 8‘ Lagerverwaltungssystem
9 Prozessplanungssystem
10 Netzwerk
11 Brammenlager
12 Walzwerk 13 Walzgerüst
14 Kühlstrecke
15 Ausfördereinrichtung
16 Entzunderungseinrichtung
17 Einschleusrollgang 18 Wärmeeinrichtung
19 Rollgang
20 Markiermaschine
21 Inspektionssystem
22 Schweißeinrichtung 23 Hochgeschwindigkeitsschere S Gießstrang
T Transportrichtung
R1 Erste Route
R2 Zweite Route

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen (3) aus einem Metall, vorzugsweise Stahl, die aufweist: eine Stranggießvorrichtung (1), die eingerichtet ist, um mindestens einen Gießstrang (S) zu erzeugen und in einer Transportrichtung (T) zu transportieren; eine Schneideinrichtung (4), die in Transportrichtung (T) gesehen hinter der Stranggießvorrichtung (1) angeordnet und eingerichtet ist, um den Gießstrang (S) in Brammen (3) zu schneiden; zumindest eine erste Route (R1) und eine zweite Route (R2), die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Prozesslinien zur Weiterbehandlung der Brammen (3) implementieren; und ein Prozessleitsystem (8), das eingerichtet ist, um in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße brammenindividuell eine Routenentscheidung zu treffen, die der jeweiligen Bramme (3) eine der mehreren Routen (R1, R2) zuordnet, und die Weiterbehandlung der entsprechenden Bramme (3) entlang der zugeordneten Route (R1, R2) zu veranlassen.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Ofen (2), vorzugsweise Hubbalkenofen, aufweist, der in Transportrichtung (T) gesehen hinter der Schneideinrichtung (4) angeordnet und eingerichtet ist, um die Brammen (3) auf eine Umformtemperatur zu erwärmen, die zum Umformen der Brammen (3) in einem Umformaggregat, vorzugweise einem Walzwerk (12), geeignet ist, wobei die Umformtemperatur vorzugsweise im Bereich von 1.000 °C bis 1.300 °C liegt.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Route (R1) eingerichtet ist, um die entsprechende Bramme (3) im
Wesentlichen unmittelbar nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung (4) in den Ofen (2) einzusetzen, wobei die erste Route (R1) vorzugsweise so eingerichtet ist, dass die entsprechende Bramme (3) mit einer Oberflächentemperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, in den Ofen (2) eingesetzt wird.
4. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Route (R1) zwischen der Schneideinrichtung (4) und dem Ofen (2) kein Entbarter vorgesehen ist, wobei auf der ersten Route (R1) zwischen der Schneideinrichtung (4) und dem Ofen (2) vorzugsweise gar keine
Vorrichtung zur Behandlung der Brammen (3) vorgesehen ist, ausgenommen Transportmittel wie etwa ein Rollengang und/oder Inspektionssysteme und/oder Heizvorrichtungen und/oder Abkühl vorrichtungen.
5. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Route (R2) eingerichtet ist, um die entsprechenden Brammen (3) nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung (4) einem Brammenlager (11) zur Zwischenlagerung zuzuführen.
6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Route (R2) so eingerichtet ist, dass die entsprechenden Brammen (3) vor dem Ofen (2) ausgefördert werden oder am Ofen (2) vorbeigeleitet werden.
7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Wärmeeinrichtung (18) aufweist, die eingerichtet ist, um Brammen (3), die im Brammenlager (11) eine Abkühlung erfahren haben, auf eine Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise 850 °C oder mehr, vorzuwärmen.
8. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner ein Umformaggregat, vorzugsweise Walzwerk (12) mit einem oder mehreren Walzgerüsten (13), aufweist, das in der Prozesslinie in Transportrichtung (T) gesehen hinter dem Ofen (2) angeordnet ist.
9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformaggregat eine oder mehrere Entzunderungseinrichtungen (16) und/oder eine oder mehrere Heizvorrichtungen (6) und/oder eine oder mehrere Inspektionssysteme (21) und/oder eine Schweißeinrichtung (22) zum Zusammenschweißen aufeinanderfolgender Brammen (3) oder Zwischenbänder aufweist.
10. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mehreren Routen (R1 , R2) eingerichtet ist, um die entsprechenden Brammen (3) nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung (4) auszuschleusen.
11. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessleitsystem (8) eingerichtet ist, um die Routenentscheidung für eine Bramme (3) unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der folgenden gemessenen oder gerechneten Prozesskenngrößen vorzunehmen: Temperatur der Bramme (3), insbesondere Oberflächentemperatur, metallurgische Eigenschaften der Bramme (3), beispielsweise Legierung wie Si-Gehalt oder Stahlsorte, Qualität der Bramme (3), vorzugsweise Oberflächenbeschaffenheit, geplante Endanwendung.
12. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (4) ein Inspektionssystem (7) umfasst oder ein Inspektionssystem (7) im Wesentlichen unmittelbar hinter der Schneideinrichtung (4) angeordnet ist, das mit dem Prozessleitsystem (8) kommunikativ gekoppelt und eingerichtet ist, um einen oder mehrere physikalische Größen der Brammen (3) zu detektieren und an das Prozessleitsystem (8) zu übermitteln, wobei das Prozessleitsystem (8) eingerichtet ist, um die vom Inspektionssystem (7) empfangenen Daten für die Routenentscheidung heranzuziehen.
13. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Heizvorrichtungen (6) stromaufwärts der Schneideinrichtung (4) oder eines Entkopplers (5) und/oder stromabwärts der Schneideinrichtung (4) angeordnet sind, wobei die Heizvorrichtungen (6) vorzugsweise induktiv, mit Gasbrennern oder elektrisch abreitend realisiert sind.
14. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Herstellung und Weiterbehandlung von Mediumbrammen (3) mit einer Brammendicke im Bereich von 110 bis 200 mm, vorzugsweise größer 140 mm, eingerichtet ist.
15. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießvorrichtung (1) eine Kokille (1a) aufweist, die zur Aufnahme flüssigen Metalls und Abgabe des Gießstrangs (S) nach unten eingerichtet ist, wobei die Kokille (1c) zwei zugewandte planparallele Platten umfasst, welche eine Dicke des Gießstrangs im
Bereich von 110 bis 200 mm, vorzugsweise größer 140 mm, festlegen.
16. Vorrichtung (100) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (4) eine Schere, vorzugsweise eine Pendelschere, umfasst.
17. Verfahren zur Herstellung und Weiterbehandlung von Brammen (3) aus einem Metall, vorzugsweise Stahl, das aufweist:
Erzeugen und Transportieren eines Gießstrangs (S) entlang einer Transportrichtung (T) mittels einer Stranggießvorrichtung (1);
Schneiden des Gießstrangs (S) in Brammen (3) mittels einer Schneideinrichtung (4), die in Transportrichtung (T) gesehen hinter der Stranggießvorrichtung (1) angeordnet ist;
Durchführen einer individuellen Routenentscheidung in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen oder gerechneten Prozesskenngröße, die der jeweiligen Bramme (3) eine von mehreren Routen (R1, R2) zuordnet; und
Weiterbehandeln der entsprechenden Bramme (3) entlang der zugeordneten Route (R1 , R2).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Brammen (3), die entlang einer ersten Route (R1) weiterbehandelt werden, nach dem Schneiden in einen Ofen (2), der in Transportrichtung (T) gesehen hinter der Schneideinrichtung (4) angeordnet ist, eingesetzt werden, um die entsprechenden Brammen (3) auf eine Umformtemperatur zu erwärmen, die zum Umformen der Brammen (3) in einem Umformaggregat, vorzugweise einem Walzwerk (12), geeignet ist, wobei die Umformtemperatur vorzugsweise im Bereich von 1.000 °C bis 1.300 °C liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Brammen (3) der ersten Route im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schneiden in den Ofen (2) eingesetzt werden, wobei die entsprechenden Brammen (3) vorzugsweise mit einer Temperatur von 600 °C oder mehr, vorzugsweise
850 °C oder mehr, in den Ofen (2) eingesetzt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Brammen (3) risskritischer Güten der ersten Route im Wesentlichen unmittelbar nach dem Schneiden in den Ofen (2) eingesetzt werden, wobei die entsprechenden Brammen (3) mit einer Oberflächentemperatur von weniger als 600 °C, erzielt vorzugsweise durch eine Abschreck- oder Intensivkühlvorrichtung, oder 850 °C oder mehr in den Ofen (2) eingesetzt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Brammen (3), die entlang einer zweiten Route (R2) weiterbehandelt werden, nach dem Schneiden durch die Schneideinrichtung (4) einem Brammenlager (11 ) zur Zwischenlagerung zugeführt werden.
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