WO2023011790A1 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON ALUMINIUMBAND UND GIEß-WALZANLAGE ZUR HERSTELLUNG VON ALUMINIUMBAND - Google Patents

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON ALUMINIUMBAND UND GIEß-WALZANLAGE ZUR HERSTELLUNG VON ALUMINIUMBAND Download PDF

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rolling
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aluminum
melt
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Markus Fischer
Guido Fick
Michael Schäfer
Michael Breuer
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing aluminum strip in a coupled casting and rolling process.
  • WO 2019/01 02841 discloses a method for producing an aluminum product from a cast aluminum strip, in which a hot strip is first produced by means of at least one strip casting machine and is then hot-rolled.
  • DE 69319217 T2 discloses a process for the production of can body sheet metal, which involves the continuous hot rolling of a feedstock consisting of hot aluminum in order to reduce its thickness and the winding of the hot-rolled, still hot feedstock and holding the feed strip, which is reduced in thickness in the hot state at or near the initial temperature of hot rolling, thereafter uncoiling the hot coiled feedstock and immediately thereafter rapidly quenching the tempered feedstock to a temperature suitable for cold rolling.
  • the process is carried out as a continuous "in-line" process.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the beginning, with which a high proportion of aluminum scrap can be processed as aluminum raw material or starting material for the production of aluminum strip in an industrially usable quality.
  • the invention is also based on the object of providing an aluminum material that was obtained using a high proportion of aluminum scrap.
  • the invention is based on the object of providing a casting and rolling installation which is particularly suitable for the method according to the invention.
  • a method for producing aluminum strip in a coupled casting-rolling process is provided, which is preferably operated as a continuous casting-rolling process, which comprises the following method steps: a) melting an aluminum raw material comprising at least one aluminum alloy in at least one melting unit, b) determining the alloy composition of the melt c) casting the melt to form a cast strip using at least one strip casting machine, d) rolling the hot strip in a rolling mill comprising at least one rolling device for forming the hot strip for the purpose of reducing the thickness and/or width, and e) regulating and/or controlling at least one forming parameter of the rolling mill depending on the alloy composition of the melt.
  • Coupled within the meaning of the present invention means that the casting process and the rolling process are connected to one another in terms of process technology and with regard to the material flow.
  • the melting of the aluminum raw material, casting and rolling can also take place continuously, with the throughput speed of the material always being determined by the belt speed during casting.
  • the alloy composition of the melt can be determined continuously or in batches.
  • the results of the analysis of the alloy composition can be fed online, preferably in real time, to a regulating and/or control device of a casting and rolling plant.
  • a suitable method for analyzing the alloy composition of the melt is, for example, a spectral analysis, an X-ray measurement or a similar known measuring method.
  • a mixture of electrolytically produced pure aluminum or primary aluminum and aluminum scrap is preferably used as the aluminum raw material.
  • the aluminum raw material can contain impurities in the form of, for example, iron, copper, silicon, chromium, magnesium, manganese, nickel, zinc and tin.
  • the melt is preferably fed continuously to the at least one strip casting machine via a runner, it being possible for the melt to be filtered in order to withstand any contamination.
  • the continuous feeding of the melt into the strip casting machine has the advantage that the level of the melt in front of the pouring nozzle is largely constant and relatively constant pouring conditions can thus be set. As a result, the melting process can be coupled directly with the casting and rolling process.
  • At least one forming parameter is preferably selected from a group of parameters comprising a reduction in thickness of the hot strip, a reduction in width of the hot strip, the strip temperature of the hot strip, the rolling speed, the strip tension of the hot strip, the rolling force, the roll deflection, an axial adjustment of at least one roll, the roll gap geometry , the rolling torque, the cooling of the rolls and the lubrication of the rolls.
  • the power and work requirements and other forming parameters are adjusted accordingly during rolling. These adjustments can also affect the strip geometry and the rheological roll gap conditions and the influencing the material properties of the aluminum strip or the hot strip, for example by cooling and lubricating devices.
  • the regulation includes a pre-control of the rolling mill for a given and/or selected strip length section of the hot strip as a function of the alloy composition determined according to method step b).
  • the pre-control particularly preferably includes the specification of at least one setpoint for a thickness and/or profile control of at least one rolling device.
  • casting parameters such as the casting thickness, the casting speed and the casting belt temperature can be adjusted in terms of control technology.
  • the material hardness H and, similarly, the deformation resistance as a function of the alloy composition can be represented with an exponent to a constant as the basic factor of the material hardness.
  • the constant is the basic factor within the alloy group.
  • the exponents serve as an exponent of the content in the alloy of the respective element.
  • the material hardness H due to the alloy change can be calculated by inserting the contents. This makes it possible to predict the change in the rolling force and thus to precontrol, for example, the contact position of the work rolls of a rolling device in order to produce the (originally) intended rolled product.
  • the same algorithm can be used to pre-control the roll gap profile.
  • the change in the roll gap profile is carried out on the basis of the expected change in the rolling force by means of a pre-control of the work roll bending device or roll displacement.
  • the forming resistance of the hot strip changes as a result of alloy fluctuations.
  • the rolling force changes and with it the reduction in thickness of the hot strip.
  • a thickness error can be calculated by measuring the rolling force and knowing the reaction forces or rigidity of the rolling device. This thickness error is traced back to an adjustment position of the work rolls with an adjusted reinforcement, with which the target thickness of the hot strip is set. Based on experimental investigations with comparative analysis, relationships between changing circumferential resistances due to analysis fluctuations can be shown using approximate calculations.
  • the thickness control can be corrected by means of a pre-control as soon as hot strip with a changed alloy composition enters the rolling device. In this way, a pilot control can specify an additional setpoint value for adjusting at least one rolling device, so that thickness control is possible in this respect is no longer required or only to a small extent.
  • the melt has a recycled content, preferably in the form of aluminum scrap, of at least 60 percent by weight, preferably at least 70 percent by weight, more preferably at least 85 percent by weight and particularly preferably at least 95 weight percent.
  • the aluminum alloy can be selected from a group comprising the aluminum alloys AA2 XXX, AA5XXX, AA6 XXX and AA7 XXX. These alloy groups have multiple alloy components and are used, among other things, for applications in the electrical and automotive industries.
  • the melt is cast into a cast strip with a thickness of 10 mm to a thickness of 30 mm.
  • the casting can be carried out, for example, at a casting speed of 4 m/min to 16 m/min.
  • Rolling is preferably carried out at a temperature of 150° C. to 600° C., preferably from 300° to 500° C., with a reduction in thickness of 20 to 75 percent per roll stand, based on the initial thickness of the hot strip
  • the traveling mold of the strip casting machine can be used as a circulating strip (so-called belt caster) or as a be executed around running blocks (so-called block casters).
  • a strip casting machine is understood to mean a casting machine that produces strip-shaped casting material. It is advantageous that the casting takes place at an increased cooling rate and thus at an increased solidification rate compared to the usual slab casting machines, as a result of which impurities are partially kept in solution during casting. Due to the fact that the melt solidifies without moving relative to the mold, there is a very intensive heat transfer and the melt can solidify relatively quickly, which is particularly advantageous because it partially keeps impurities in the melt in solution.
  • one or more multi-chamber melting furnaces can be provided as melting aggregates.
  • the smelting aggregates can be charged from a corresponding stock of different aluminum scraps with different compositions
  • the temperature of the cast strip is adjusted prior to rolling.
  • a device for influencing the temperature in the form of a temperature increase or cooling of the cast strip before rolling can be provided.
  • the hot strip can be quenched downstream of the at least one rolling device or downstream of at least one rolling device, for example to a temperature of 150° C. to 250° C. Such a quench is particularly advantageous in order to avoid the formation of coarse grains in the structure.
  • an abrasive surface conditioning is provided for the upper side and/or the underside of the cast hot strip in order to be able to free the strip surface from contamination on each side.
  • the invention further relates to an aluminum product preferably obtained by the method of the type described above.
  • the aluminum product is characterized by a high recyclate content of at least 70 percent by weight, preferably at least 85 percent by weight and particularly preferably at least 95 percent by weight.
  • a further aspect of the invention relates to a casting and rolling plant for the production of aluminum strip, in particular for carrying out the method described above, comprising at least one melting unit, at least one strip casting machine and at least one rolling device, means for determining the alloy composition of an aluminum melt and at least one control and/or or control device for regulating and/or controlling at least one forming parameter of the at least one rolling device as a function of the alloy composition of the melt.
  • the strip casting machine can be designed as a casting machine with an accompanying mold.
  • At least one multi-chamber melting furnace can be provided as the melting unit.
  • the casting and rolling plant according to the invention expediently comprises a large number of roll stands, which preferably each have at least two work rolls and two back-up rolls and at least two hydraulic adjustment cylinders for setting a roll gap.
  • the work rolls can be designed as so-called CVC (Continuous Variable Crown) rolls with a crowned contour.
  • CVC Continuous Variable Crown
  • the casting-rolling plant according to the invention expediently comprises at least one trimming shear which is arranged behind a rolling device and in front of a coiler. This is used to set the width of the finished rolled strip in a defined manner and to remove tight strip edges or edge cracks
  • the casting-rolling device preferably comprises means for surface conditioning of the cast hot strip, for example in the form of brush devices, means for subjecting the hot strip to high pressure with liquid media or the like. These means are preferably arranged in front of the rolling devices in the transport direction of the hot strip.
  • the casting and rolling installation can also include means for cooling the rolled strip downstream of the rolling mill or downstream of a last rolling device.
  • the casting-rolling plant according to the invention preferably comprises at least two rolling devices or roll stands arranged directly one behind the other.
  • the distance between the rolling devices and the at least one strip casting machine can be between 5 m and 20 m.
  • the compact arrangement prevents precipitation processes in the rolling stock.
  • the casting and rolling plant according to the invention preferably comprises a scrap recycling system for process scrap into a storage level of the melting units
  • Figure 1 is a schematic representation of the casting-rolling process according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a control scheme of the
  • FIG. 1 shows a casting and rolling plant 1 for the production of aluminum strip 2 according to the method according to the invention.
  • the casting and rolling plant 1 comprises a plurality of melting units 4 for producing a melt 3 from aluminium.
  • the melting aggregates 4 shown only schematically can be designed, for example, as multi-chamber melting furnaces.
  • the smelting units 4 are charged with an aluminum raw material from a storage level 5 on which aluminum scrap, among other things, is stored in various scrap stores A, B, C, D.
  • the aluminum scrap consists, for example, of can scrap obtained from a waste management company and partly of process scrap that is obtained in the method described below.
  • the casting and rolling plant 1 also comprises a strip casting machine 6, which is designed, for example, as a so-called belt caster or block caster for the production of cast strip 7, and two roll stands 15 downstream in the transport direction, with which the aluminum strip 2 is reduced in thickness.
  • the roll stands 15 are in one arranged a short distance of between 5 m and 20 m behind the strip casting machine 6 in the transport direction.
  • the strip casting machine 6 is immediately downstream of a device for cleaning the surface 11 of the cast aluminum strip 2 and cropping shears 12 for separating the casting strip head and/or casting strip foot that occurs when the aluminum strip 2 is cast on and cannot be processed further.
  • a device for influencing the temperature 16 can be provided in front of the roll stands 15, which device is designed as a heating and/or cooling device.
  • the roll stands 15 each comprise two driven work rolls and two back-up rolls and a hydraulic adjustment system for the work rolls, via which the roll gap can be adjusted.
  • the roll stands 15 also each comprise a work roll bending system and means for axial adjustment of the work rolls.
  • the aluminum melt 3 produced with the melting units 4 is fed to the belt casting machine 6 via a casting channel 8 with a regulated mass flow.
  • a flow controller 9 is provided in the casting channel 8 , which is followed by a filter 10 for filtering impurities in the melt 3 .
  • the melt can thus be fed to the casting machine continuously, so that a quasi-continuous casting-melting-rolling process is possible.
  • Behind the two roll stands 15 forming the rolling mill 14 is a strip cooling device 18 which is followed by trimming shears 19 . This is followed by flying shears 21 .
  • two reels 23 are provided for winding up the rolled aluminum strip.
  • Scrap bunkers 13B and 13C Behind the trimming shears 19 and behind the flying shears 21 are each more Scrap bunkers 13B and 13C arranged, from which the process scrap can be supplied via the system for Listechrott25.
  • the material sections collected in the scrap bunkers 13A, 13B and 13C can be supplied to the respective scrap stores A, B, C, D of the storage level 5 as sorted scrap.
  • Scrap logistics can be provided for the system for process scrap 25, which can be operated in an automated, partially automated or manual manner.
  • the aluminum scrap pre-sorted in the scrap stores A, B, C, D are first subjected to a two-stage melting process in the melting units 4 .
  • the scrap is first heated until any paint and other organic compounds that may be present evaporate.
  • the steam can, for example, be further used as an energy carrier.
  • the aluminum is then melted down.
  • the chemical composition of the melt is analyzed with the aid of an analysis device 40, for example the proportion of metal impurities in the form of iron, copper, silicon, chromium, magnesium, manganese, nickel, zinc and tin is determined.
  • the alloy composition is recharged to specific desired properties.
  • proportions of process scrap and/or pure aluminum are supplied from the storage level 5 or from the scrap stores A, B, C, D.
  • the temperature of the melt is adjusted, among other things, via the proportion of scrap added.
  • the adjusted melt is fed to the strip casting machine 6 via the casting channel 8 with a controlled mass flow.
  • the melt passes through the filter 10, which filters out any impurities in the melt.
  • An unspecified casting nozzle guides the melt into the solidification area.
  • the mold of the strip casting machine 6 is designed as a moving mold.
  • the melt solidifies without moving relative to the mold. This results in a very intensive heat transfer and the melt can solidify relatively quickly.
  • the melt is cast with a thickness of 10 mm to 30 mm, particularly preferably with a thickness of 15 to 25 mm as a casting strip 7, wherein the casting speed is 4 m/min to 16 m/min.
  • the rapid solidification of the melt prevents segregation and suppresses the precipitation of impurities in the form of iron, copper, silicon, chromium, nickel, zinc and tin, for example.
  • the alloy components remain largely in solution. This makes the casting process more tolerant of contamination. Due to the rigid, accompanying mold of the strip casting machine 6, the solidifying strand does not detach. The heat transfer remains consistently high.
  • the solidified cast strip 7 is fed directly to the rolling plant 14 and reduced in thickness to aluminum strip 2 . Due to the fact that there is only a relatively small distance between the rolling installation 14 and the strip casting machine 6, as already explained above, precipitation processes in the rolling stock are prevented.
  • the pass reduction per roll stand 15 is preferably between 25% and 70% per roll stand.
  • the cast structure of the cast strip 7 is converted into a rolled structure of the aluminum strip 2 and a rolled texture is produced in the material.
  • hydraulically acting actuators are arranged on each roll stand 15, with which the roll rise and/or a roll bending system and/or an axial adjustment of the work rolls can be effected.
  • the rolling mill is regulated as a function of the alloy composition of the melt 3 , which is determined via the analysis device 40 and is fed to a regulating and/or control device denoted by 50 .
  • This controls the actuators of the roll stands 15 accordingly, with a pilot control of the rolling installation 14 being expediently provided for a given or selected strip length section of the casting strip 7 .
  • the pilot control includes the specification of at least one setpoint for a thickness and / or profile control at least one of Rolling stands 15.
  • the at least one thickness and/or profile control is corrected by means of the pre-control as soon as the cast strip 7 with a certain known alloy composition enters the rolling plant 14.
  • the setting of the thickness, reduction in thickness and width of the aluminum strip 2 result from various parameters that define the forming resistance. These parameters include alloy composition, strip temperature, strip tension, roll lubrication, strip lubrication, roll diameter, roll geometry (bending, crowning, crown), rolling force and rolling torque.
  • the results of the analysis device 40 for regulating and/or controlling act at least on the rolling mill 14, preferably independently of the casting process and the strip casting machine 6.
  • Process step a) denotes the melting of the aluminum raw material
  • process step b) the analysis of the alloy composition of the melt
  • process step c) the casting of the melt using the strip casting machine 6
  • process step d) the rolling of the hot strip.
  • the same parts of the casting/rolling installation 1 are provided with the same reference symbols in FIG.
  • Reference number 60 designates a production planning and control module which is connected to process model 55 in order to Production specifications, such as bandwidths, target thicknesses, target structure, etc., should be included in the calculation.
  • the production planning and control module 60 has an effect on the composition of the melt 3, for example via the target X, for example by appropriately supplying aluminum scrap from the various scrap stores A, B, C, D.
  • the subsequent analysis device 40 determines the proportion of impurities of the melt 3, which is fed to the control device 50 as an input variable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Aluminiumband (2) in einem gekoppelten Gieß-Walzprozess, umfassend die Verfahrensschritte: a) Aufschmelzen eines Aluminiumrohstoffs umfassend wenigstens eine Aluminiumlegierung in wenigstens einem Schmelzaggregat (4), b) Bestimmen der Legierungszusammensetzung der Schmelze (3) c) Gießen der Schmelze (3) zu einem Warmband mittels wenigstens einer Bandgießmaschine (6), d) Walzen des Warmbandes in einer Walzanlage (14) umfassend wenigstens eine Walzeinrichtung zur Umformung des Warmbandes zwecks Dicken- und/oder Breitenabnahme, und e) Regeln und/oder Steuern wenigstens eines Umformparameters der Walzanlage (14) in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze (3). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gieß-Walzanlage (1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aluminiumband und Gieß-Walzanlage zur Herstellung von Aluminiumband
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumband in einem gekoppelten Gieß-Walzprozess.
Aus der WO 2019/01 02841 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumerzeugnisses aus einem gegossenen Aluminiumband bekannt, bei dem zunächst mittels wenigstens einer Bandgießmaschine ein Warmband erzeugt wird, welches anschließend warm gewalzt wird.
Aus der DE 69319217 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dosenkörperblech bekannt, welches das kontinuierliche Heißwalzen eines aus heißem Aluminium bestehenden Vorschubguts zwecks Reduzierung dessen Dicke und das Aufwickeln des heiß gewalzten, noch heißen Vorschubguts sowie ein Halten des im heißen Zustand in seiner Dicke reduzierten Vorschubbandes bei oder in der Nähe der Ausgangstemperatur des Heißwalzens umfasst, wobei anschließend das heiß aufgewickelte Vorschubgut wieder abgewickelt wird und unmittelbar danach ein schnelles Abschrecken des angelassenen Vorschubgutes bis auf eine für ein kaltes Walzen geeignete Temperatur vorgesehen ist. Das Verfahren wird als kontinuierliches „In-Line“ Verfahren durchgeführt.
Bei vielen sonst aus Stahlblech hergestellten Erzeugnissen wird heutzutage dazu übergegangen, Leichtbauwerkstoffe, wie beispielsweise Aluminium, zu verwenden. Durch einen zunehmenden Aluminiumverbrauch werden mittelfristig größere Mengen an Aluminiumschrott zur Verfügung stehen. Die Aufbereitung von Aluminiumabfällen ist energetisch günstiger als die Gewinnung von Primäraluminium durch Elektrolyse. Bei der Verwendung von Aluminiumschrott ist allerdings problematisch, dass dieser aus einer Mischung verschiedener Aluminiumlegierungen besteht, die verschiedenste unerwünschte Legierungsbestandteile aufweisen. Diese Legierungsbestandteile scheiden bei konventionellen Gießverfahren, beispielsweise beim Barrenguss, wegen der niedrigen Erstarrungsgeschwindigkeit der Schmelze aus und beeinträchtigen das Korngefüge des erstarrten Materials. Deswegen wird für die Herstellung von bestimmten Endprodukten wie Getränkedosen, Bauteile zum Einsatz in der Elektroindustrie oder Automobilkarosserien nach wie vor ein hoher Anteil von Primäraluminium verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem ein hoher Anteil von Aluminiumschrott als Aluminiumrohstoff bzw. Ausgangsstoff für die Herstellung von Aluminiumband in einer industriell verwertbaren Qualität verarbeitet werden kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Aluminiumwerkstoff bereitzustellen, der unter Verwendung eines hohen Anteils von Aluminiumschrott erhalten wurde. Der Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, eine für das Verfahren gemäß der Erfindung besonders geeignete Gieß-Walzanlage bereitzustellen.
Die Erfindung wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche betreffend ein Verfahren, ein Aluminiumerzeugnis und eine Gieß-Walzanlage. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumband in einem gekoppelten Gieß-Walzprozess vorgesehen, der vorzugsweise als kontinuierlicher Gieß-Walzprozess betrieben wird, welcher die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Aufschmelzen eines Aluminiumrohstoffs umfassend wenigstens eine Aluminiumlegierung in wenigstens einem Schmelzaggregat, b) Bestimmen der Legierungszusammensetzung der Schmelze c) Gießen der Schmelze zu einem Gießband mittels wenigstens einer Bandgießmaschine, d) Walzen des Warmbandes in einer Walzanlage umfassend wenigstens eine Walzeinrichtung zur Umformung des Warmbandes zwecks Dicken- und/oder Breitenabnahme, und e) Regeln und/oder Steuern wenigstens eines Umformparameters der Walzanlage in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze.
Gekoppelt im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass der Gießprozess und der Walzprozess miteinander prozesstechnisch und hinsichtlich des Materialflusses miteinander verbunden sind. Je nach Ausführung des Schmelzaggregates kann das Aufschmelzen des Aluminiumrohstoffs das Gießen und das Walzen ebenfalls kontinuierlich erfolgen wobei die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials stets durch die Bandgeschwindigkeit beim Gießen bestimmt wird.
Die Legierungszusammensetzung der Schmelze kann erfindungsgemäß kontinuierlich oder chargenweise ermittelt werden.
Die Ergebnisse der Analyse der Legierungszusammensetzung können online, vorzugsweise in Echtzeit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung einer Gieß-Walzanlage zugeführt werden. Ein geeignetes Verfahren zur Analyse der Legierungszusammensetzung der Schmelze ist beispielsweise eine Spektralanalyse, eine Röntgenmessung oder ein ähnliches bekanntes Messverfahren. Als Aluminiumrohstoff wird vorzugsweise eine Mischung aus elektrolytisch erzeugtem Reinaluminium bzw. Primäraluminium und Aluminiumschrott verwendet. Der Aluminiumrohstoff kann Verunreinigungen in Form von beispielsweise Eisen, Kupfer, Silizium, Chrom, Magnesium, Mangan, Nickel, Zink und Zinn umfassen.
Vorzugsweise wird die Schmelze kontinuierlich über eine Gießrinne der wenigstens einen Bandgießmaschine zugeführt, wobei die Schmelze dabei gefiltert werden kann, um etwaige Verunreinigungen auszuhalten. Das kontinuierliche Zuführen der Schmelze in die Bandgießmaschine hat den Vorteil, dass der Pegel der Schmelze vor der Gießdüse weitgehend konstant ist und so relativ konstante Gießbedingungen eingestellt werden können. Dadurch kann der Schmelzprozess unmittelbar mit dem Gieß-Walzprozess gekoppelt werden.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Umformparameter ausgewählt aus einer Gruppe von Parametern umfassend eine Dickenreduzierung des Warmbandes, eine Breitenreduzierung des Warmbandes, die Bandtemperatur des Warmbandes, die Walzgeschwindigkeit, den Bandzug des Warmbandes, die Walzkraft, die Walzenbiegung, eine axiale Verstellung wenigstens einer Walze, die Walzspaltgeometrie, das Walzmoment, die Kühlung der Walzen und die Schmierung der Walzen.
Das ist im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Erfindung insoweit vorteilhaft, als dass sich die Materialhärte des gegossenen Bandes und damit der Umformwiderstand beim Walzen je nach Gehalt an Verunreinigungen verändert und sich die Eigenschaften des Warmbandes nach dem Walzen entsprechend verändern. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Kraft- und Arbeitsbedarf sowie andere Umformparameter beim Walzen entsprechend anzupassen. Diese Anpassungen können auch die Beeinflussung der Bandgeometrie sowie die Beeinflussung der Rheologischen Walzspaltbedingungen und die Beeinflussung der Materialeigenschaften des Aluminiumbandes bzw. des Warmbandes, beispielsweise durch Kühl- und Schmiereinrichtungen umfassen.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Regelung eine Vorsteuerung der Walzanlage für einen gegebenen und/oder gewählten Bandlängenabschnitt des Warmbandes in Abhängigkeit der nach Verfahrensschritt b) bestimmten Legierungszusammensetzung umfasst.
Besonders bevorzugt umfasst die Vorteuerung die Vorgabe wenigstens eines Sollwerts für eine Dicken- und/oder Profilregelung wenigstens einer Walzeinrichtung. Aus experimentellen Untersuchungen mit Vergleichsanalysen sind mathematische Zusammenhänge zwischen Veränderungen der Legierungszusammensetzung und den beim Walzen auftretenden Umformwiderständen ermittelt worden.
Somit werden Abweichungen der Legierungszusammensetzung, die in der Schmelze enthalten sind, nicht beim Gießen mit Blick auf die Eigenschaften des Fertigmaterials behandelt, sondern erst in später beim Umformen durch Walzen.
Alternativ oder ergänzend können Gießparameter, wie die Gießdicke, die Gießgeschwindigkeit und die Gießbandtemperatur regelungstechnisch angepasst werden.
Die Materialhärte H, sowie gleichermaßen analog der Umformwiderstand in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung lässt sich mit einem Exponenten zu einer Konstante als Grundfaktor der Materialhärte darstellen. H = K * (el * el%) * (e2 * e2%) * (en * en%) mit K = Standard-Legierungsspezifische Festigkeit innerhalb der Legierungsgruppe (AAXXXX) e1 bis en = Einflussexponent eines Legierungselements e1 % bis en% = prozentualer Anteil des Legierungselements
Exponenten der Legierungszusammensetzung
GRUPPE AL-Mg-Mn
Konstante 57.484
Sl -0.03252
FE 0
Cu 0.03422
Mn 0.2238
Mg 0.59534
Cr 0
Zn 0
Ti 0
Bestimmtheit 0.9687
Ohne Einfluss FE Die Konstante ist der Grundfaktor innerhalb der Legierungsgruppe. Die Exponenten dienen als Exponent des Gehaltes in der Legierung des jeweiligen Elements. Die Materialhärte H aufgrund der Legierungsänderung kann mittels Einsetzen der Gehalte berechnet werden. Damit ist die Vorausberechnung der Walzkraftänderung möglich und somit eine Vorsteuerung z.B. der Anstellposition der Arbeitswalzen einer Walzeinrichtung, um das (ursprünglich) vorgesehene Walzprodukt herzustellen.
Der gleiche Algorithmus kann genutzt werden, um die Vorsteuerung des Walzspaltprofils vorzunehmen. Hierbei wird die Walzspaltprofiländerung aufgrund der erwarteten Walzkraftänderung mittels einer Vorsteuerung der Arbeitswalzenbiegeeinrichtung oder Walzenverschiebung durchgeführt.
Durch Legierungsschwankungen ändert sich der Umformwiderstand des Warmbandes. Beim Einlauf des Warmbandes in den Walzspalt einer Walzeinrichtung ändert sich die Walzkraft und damit auch die Dickenabnahme des Warmbandes. Durch eine Messung der Walzkraft und die Kenntnis der Reaktionskräfte bzw. Steifigkeit der Walzeinrichtung kann ein Dickenfehler berechnet werden. Dieser Dickenfehler wird auf eine Anstellposition der Arbeitswalzen mit einer angepassten Verstärkung zurückgeführt, womit die Solldicke des Warmbandes eingestellt wird. Aufgrund experimenteller Untersuchungen mit Vergleichsanalysen können über Näherungsberechnungen Zusammenhänge zwischen sich ändernden Umfangwiderständen aufgrund von Analyseschwankungen dargestellt werden. Mittels einer Vorsteuerung kann eine Korrektur der Dickenregelung erfolgen, sobald Warmband mit einer geänderten Legierungszusammensetzung in die Walzeinrichtung einläuft. Eine Vorsteuerung kann auf diese Art und Weise einen zusätzlichen Sollwert für eine Anstellung wenigstens einer Walzeinrichtung vorgeben, sodass eine Dickenregelung insoweit nicht mehr oder nur in einem geringen Ausmaß erforderlich ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelze einen Rezyklat-Anteil, vorzugsweise in Form von Aluminiumschrott, von wenigstens 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise von wenigstens 70 Gewichtsprozent, weiterhin bevorzugt von wenigstens 85 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt von wenigstens 95 Gewichtsprozent aufweist.
Durch die Rückführung von vermischten Aluminium-Schrotten aus dem Life-Cyle in die erneute Herstellung können energetisch und umwelttechnisch besonders resourcenschonend Aluminiumbänder hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung besonders hochwertiger Legierungen.
Die Aluminiumlegierung kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend die Aluminiumlegierungen AA2 XXX, AA5XXX, AA6 XXX und AA7 XXX. Diese Legierungsgruppen weisen multiple Legierungsbestandteile auf und werden unter anderem für Applikationen in der Elektro- und Automobilindustrie eingesetzt.
Vorzugsweise erfolgt das Gießen der Schmelze zu einem Gießband mit einer Dicke von 10 mm bis zu einer Dicke von 30 mm. Das Gießen kann beispielsweise mit einer Gießgeschwindigkeit von 4 m/min bis 16 m/min durchgeführt werden.
Das Walzen wird bevorzugt bei einer Temperatur von 150°C bis 600°C bevorzugt von 300°- 500°C mit einer Dickenabnahme von 20 bis 75° pro Walzgerüst Prozent bezogen auf die Ausgangsdicke des Warmbandes durchgeführt
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Gießen der Schmelze zu Gießband unter Verwendung wenigstens einer Gießmaschine mit einer mitfahrenden Kokille durchgeführt wird. Die mitfahrende Kokille der Bandgießmaschine kann als umlaufendes Band (sog. Belt-Caster) oder als um laufende Blöcke (sog. Block-Caster) ausgeführt werden. Im Sinne der Erfindung wird somit unter einer Bandgießmaschine eine Gießmaschine verstanden, die bandförmiges Gießmaterial herstellt. Dabei ist vorteilhaft, dass das Gießen bei einer erhöhten Abkühlrate und somit im Vergleich zu den üblichen Brammengießmaschinen einer erhöhten Erstarrungsgeschwindigkeit erfolgt, wodurch Verunreinigungen beim Gießen teilweise in Lösung gehalten werden. Durch den Umstand, dass die Schmelze ohne Relativbewegung zur Kokille erstarrt, ergibt sich ein sehr intensiver Wärmeübergang und die Schmelze kann verhältnismäßig schnell erstarren, was insbesondere deshalb vorteilhaft ist, weil dadurch Verunreinigungen der Schmelze teilweise in Lösung gehalten werden.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist ein Parallelbetrieb mehrerer Schmelzaggregate zur Bereitstellung verschiedener gewünschter Legierungszusammensetzungen vorgesehen.
Erfindungsgemäß können als Schmelzaggregate ein oder mehrere Mehrkammerschmelzöfen vorgesehen sein. Die Schmelzaggregate können in Abhängigkeit der gewünschten Legierungszusammensetzung aus einer entsprechenden Bevorratung von verschiedenen Aluminiumschrotten mit verschiedenen Zusammensetzungen beschickt werden
Weiterhin kann vorgesehen sein, Schmelzen mit verschiedenen Legierungszusammensetzungen zu mischen, um die chemische Zusammensetzung des flüssigen Aluminiums nach Anforderung des Endprodukts bereits vor dem Gießen in engen Grenzen einstellen zu können.
Zweckmäßigerweise wird die Temperatur des Gießbandes vor dem Walzen eingestellt. Dazu kann eine Einrichtung zur Temperaturbeeinflussung in Form einer Temperaturerhöhung oder Abkühlung des Gießbandes vor dem Walzen vorgesehen werden. Das Warmband kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung hinter der wenigstens einen Walzeinrichtung bzw. hinter wenigstens einer Walzeinrichtung abgeschreckt werden, beispielsweise auf eine Temperatur von 150 °C bis 250 °C. Eine solche Abschreckung ist insbesondere vorteilhaft, um eine Grobkorn Bildung des Gefüges zu vermeiden.
Weiterhin vorzugsweise ist eine abrasive Oberflächenkonditionierung für die Oberseite und/oder die Unterseite des gegossenen Warmbandes vorgesehen, um die Bandoberfläche je Seite von Verunreinigungen befreien zu können.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Aluminiumerzeugnis, das vorzugsweise nach dem Verfahren der vorstehend beschriebenen Art erhalten wurde. Das Aluminiumerzeugnis zeichnet sich durch einen hohen Rezyklat-Anteil von wenigstens 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von wenigstens 85 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt von wenigstens 95 Gewichtsprozent aus.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Gieß-Walzanlage zur Herstellung von Aluminiumband, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, umfassend wenigstens ein Schmelzaggregat, wenigstens eine Bandgießmaschine und wenigstens eine Walzeinrichtung, Mittel zur Bestimmung der Legierungszusammensetzung einer Aluminiumschmelze sowie wenigstens eine Regel- und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung wenigstens eines Umformparameters der wenigstens einen Walzeinrichtung in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze.
Die Bandgießmaschine kann als Gießmaschine mit einer mitfahrenden Kokille ausgebildet sein.
Als Schmelzaggregat kann wenigstens ein Mehrkammerschmelzofen vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise umfasst die Gieß-Walzanlage gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Walzgerüsten, die vorzugsweise jeweils wenigstens zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen sowie wenigstens zwei hydraulische Anstellzylinder zur Einstellung eines Walzspalts aufweisen.
Die Arbeitswalzen können als sogenannte CVC (Continuous Variable Crown) Walzen mit einer balligen Kontur ausgebildet sein.
Zweckmäßigerweise umfasst die Gieß-Walzanlage gemäß der Erfindung wenigstens eine Besäumschere, die hinter einer Walzeinrichtung und vor einem Haspel angeordnet ist. Diese dient dazu, die Breite des fertig gewalzten Bandes definiert einzustellen, sowie stramme Bandkanten oder Kantenrisse zu entfernen
Vorzugsweise umfasst die Gieß-Walzeinrichtung gemäß der Erfindung Mittel zur Oberflächenkonditionierung des gegossenen Warmbandes, beispielsweise in Form von Bürsteneinrichtungen, Mitteln zur Hochdruckbeaufschlagung des Warmbandes mit flüssigen Medien oder dergleichen. Bevorzugt sind diese Mittel in Transportrichtung des Warmbandes vor den Walzeinrichtungen angeordnet.
Die Gieß-Walzanlage kann weiterhin Mittel zur Kühlung des gewalzten Bandes hinter dem Walzwerk bzw. hinter einer letzten Walzeinrichtung umfassen.
Die Gieß-Walzanlage gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens zwei unmittelbar hintereinander angeordnete Walzeinrichtungen bzw. Walzgerüste.
Der Abstand zwischen den Walzeinrichtungen und der wenigstens einen Bandgießmaschine kann zwischen 5 m und 20 m betragen. Durch die kompakte Anordnung werden Ausscheidungsprozesse im Walzgut unterbunden. Die Gieß-Walzanlage gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise ein Schrottrückführsystem von Prozessschrotten in eine Lagerebene der Schmelzaggregate
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Gieß-Walzprozesses gemäß der Erfindung und
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Regelschemas des
Verfahrens gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Gieß-Walzanlage 1 zur Herstellung von Aluminiumband 2 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Gieß-Walzanlage 1 umfasst mehrere Schmelzaggregate 4 zur Herstellung einer Schmelze 3 aus Aluminium. Die nur schematisch dargestellten Schmelzaggregate 4 können beispielsweise als Mehrkammerschmelzöfen ausgebildet sein. Die Schmelzaggregate 4 werden mit einem Aluminiumrohstoff aus einer Lagerebene 5 beschickt, auf welcher in verschiedenen Schrottlägern A, B, C, D unter anderem Aluminiumschrott bevorratet wird. Der Aluminiumschrott setzt sich beispielsweise aus von einer Abfallwirtschaft bezogenem Dosenschrott und teilweise aus Prozessschrott zusammen, der in dem nachstehend beschriebenen Verfahren anfällt.
Die Gieß-Walzanlage 1 gemäß der Erfindung umfasst weiterhin eine Bandgießmaschine 6, die beispielsweise als sogenannter Belt- Caster oder Block- Caster zur Herstellung von Gießband 7ausgebildet ist sowie zwei in Transportrichtung nachgeschaltete Walzgerüste 15, mit denen das Aluminiumband 2 in der Dicke reduziert wird. Die Walzgerüste 15 sind in einem kurzen Abstand von zwischen 5 m und 20 m in Transportrichtung hinter der Bandgießmaschine 6 angeordnet. Der Bandgießmaschine 6 ist unmittelbar nachgeschaltet eine Einrichtung zur Oberflächenreinigung 11 des gegossenen Aluminiumbands 2 sowie eine Schopfschere 12 zum Abtrennen des beim Angießen des Aluminiumbandes 2 anfallenden und nicht weiter verarbeitbaren Gießbandkopfs und/oder Gießbandfußes. Die von der Schopfschere 12 abgetrennten Stücke des Gießbandes 7 werden in einem Schrottbunker 13A gesammelt und einem System für Prozessschrott 25 für zugeführt, welches sortenreine Prozessschrotte zurück in die Lagerebene 5 führt und damit wieder in den Produktionszyklus einbringen kann. Optional kann vor den Walzgerüsten 15 eine Einrichtung zur Temperaturbeeinflussung 16 vorgesehen werden, die als Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgeführt ist.
Die Walzgerüste 15 umfassen jeweils zwei angetriebene Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen und ein hydraulisches Anstellsystem für die Arbeitswalzen, über welche der Walzenaufgang einstellbar ist. Die Walzgerüste 15 umfassen darüber hinaus jeweils ein Arbeitswalzen Biegesystem und Mittel zur Axialverstellung der Arbeitswalzen.
Die mit den Schmelzaggregaten 4 erzeugte Aluminiumschmelze 3 wird über eine Gießrinne 8 mit einem geregelten Massenfluss der Bandgießmaschine 6 zugeführt. Zur Regelung des Massenstroms der Schmelze 3 ist in der Gießrinne 8 ein Durchflussregler 9 vorgesehen, dem ein Filter 10 zur Filterung von Verunreinigungen der Schmelze 3 nachgeschaltet ist. Die Zufuhr der Schmelze zur Gießmaschine kann somit kontinuierlich erfolgen, so dass ein quasi kontinuierlicher Gieß-Schmelz-Walzprozess möglich ist. Hinter den beiden die Walzanlage 14 bildenden Walzgerüsten 15 ist eine Bandkühleinrichtung 18 angeordnet, der eine Besäumschere 19 nachgeschaltet ist. Dieser ist eine fliegende Schere 21 nachgeschaltet. Schließlich sind zum Aufwickeln des gewalzten Aluminiumbands zwei Haspel 23 vorgesehen. Hinter der Besäumschere 19 und hinter der fliegenden Schere 21 sind jeweils weitere Schrottbunker 13B und 13C angeordnet, von denen der Prozessschrott über das System für Prozesschrott25 zuführbar ist. Die in den Schrottbunkern 13A, 13B und 13C gesammelten Matenalabschnitte können als sortenreiner Schrott den jeweiligen Schrottlägern A, B, C, D der Lagerebene 5 zugeführt werden. Für das System für Prozessschrott 25 kann eine Schrottlogistik vorgesehen sein, die automatisiert, teilautomatisiert oder manuell betrieben werden kann.
Die in den Schrottlägern A, B, C, D vorsortierten Aluminiumschrotte werden zunächst in den Schmelzaggregaten 4 einem zweistufigen Schmelzprozess unterworfen. Dabei wird der Schrott zunächst erwärmt, bis die gegebenenfalls vorhandenen Lacke und andere organische Verbindungen abdampfen. Der Dampf kann beispielsweise als Energieträger weiter verwertet werden. Im Anschluss hieran wird das Aluminium eingeschmolzen. Mithilfe einer Analyseeinrichtung 40 wird die chemische Zusammensetzung der Schmelze analysiert, beispielsweise wird der Anteil der metallenen Verunreinigungen in Form von Eisen, Kupfer, Silizium, Chrom, Magnesium, Mangan Nickel, Zink und Zinn ermittelt. In Abhängigkeit der Analyse wird die Legierungszusammensetzung auf bestimmte gewünschte Eigenschaften nachchargiert. Hierzu werden aus der Lagerebene 5 bzw. aus den Schrottlägern A, B, C, D entsprechende Anteile an Prozessschrott und/oder an Reinaluminium zugeführt. Die Temperatur der Schmelze wird unter anderem auch über den Anteil des zugegebenen Schrotts eingestellt.
Die eingestellte Schmelze wird über die Gießrinne 8 mit einem geregelten Massenstrom der Bandgießmaschine 6 zugeführt. Dabei durchläuft die Schmelze den Filter 10, der etwaige Verunreinigungen der Schmelze abfiltert. Eine nicht näher bezeichnete Gießdüse führt die Schmelze in den Erstarrungsbereich. Die Kokille der Bandgießmaschine 6 ist als mitfahrende Kokille ausgeführt. Die Schmelze erstarrt ohne Relativbewegung zur Kokille. Dadurch ergibt sich ein sehr intensiver Wärmeübergang und die Schmelze kann verhältnismäßig schnell erstarren. Die Schmelze wird mit einer Dicke von 10 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt mit einer Dicke von 15 bis 25 mm als Gießband 7 gegossen, wobei die Gießgeschwindigkeit 4 m/min bis 16 m/min beträgt. Durch die schnelle Erstarrung der Schmelze werden Segregationen verhindert und die Ausscheidungen der Verunreinigung in Form von beispielsweise Eisen, Kupfer, Silizium, Chrom, Nickel, Zink und Zinn unterdrückt. Die Legierungsbestandteile bleiben weitestgehend in Lösung. Dadurch ist der Gießprozess toleranter gegenüber Verunreinigungen. Durch die starre, mitfahrende Kokille der Bandgießmaschine 6 kommt es nicht zu Ablösungen des erstarrenden Strangs. Der Wärmeübergang bleibt gleichmäßig hoch.
Das erstarrte Gießband 7 wird direkt der Walzanlage 14 zugeführt und in der Dicke zu Aluminiumband 2 reduziert. Durch den Umstand, dass zwischen der Walzanlage 14 und der Bandgießmaschine 6 nur ein verhältnismäßig geringer Abstand vorgesehen ist, wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, werden Ausscheidungsprozesse im Walzgut unterbunden.
Die Stichabnahme je Walzgerüst 15 beträgt vorzugsweise zwischen 25 % und 70 % pro Walzgerüst. Dadurch wird das Gussgefüge des Gießbandes 7 in ein Walzgefüge des Aluminiumbandes 2 überführt und eine Walztextur im Material erzeugt. Wie vorstehend ebenfalls bereits erwähnt, sind an jedem Walzgerüst 15 hydraulisch wirkende Aktuatoren angeordnet, mit denen der Walzenaufgang, und/oder ein Walzen Biegesystem und/oder eine axiale Verstellung der Arbeitswalzen bewirkt werden kann.
Erfindungsgemäß ist eine Regelung der Walzanlage in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze 3 vorgesehen, die über die Analyseeinrichtung 40 ermittelt wird und einer mit 50 bezeichneten Regel- und/oder Steuereinrichtung zugeführt wird. Diese steuert die Aktuatoren der Walzgerüste 15 entsprechend an, wobei zweckmäßigerweise eine Vorsteuerung der Walzanlage 14 für einen gegebenen oder gewählten Bandlängenabschnitt des Gießbandes 7 vorgesehen ist. Die Vorsteuerung umfasst die Vorgabe wenigstens eines Sollwerts für eine Dicken- und/oder Profilregelung wenigstens eines der Walzgerüste 15. Mittels der Vorsteuerung erfolgt eine Korrektur der wenigstens einen Dicken- und/oder Profilregelung, sobald das gegossene Gießband 7 mit einer bestimmten bekannten Legierungszusammensetzung in die Walzanlage 14 einläuft.
Die Einstellung der Dicke, Stichabnahme und Breite des Aluminiumbands 2 ergeben sich aus verschiedenen Parametern, die den Umformwiderstand definieren. Diese Parameter umfassen die Legierungszusammensetzung, die Bandtemperatur, den Bandzug, die Walzenschmierung, die Bandschmierung, den Walzendurchmesser, die Walzengeometrie (Biegung, Bombierung, Crown), die Walzkraft und das Walzmoment.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, wenigstens einige dieser Parameter zu regeln, wobei die Berechnung innerhalb der Steuereinrichtung 50 erfolgen kann und die Steuereinrichtung auf ein Prozessmodell 55 zurückgreift oder alternativ die Berechnung innerhalb des Prozessmodells 55 erfolgt und die Ergebnisse der Berechnung in der Steuereinrichtung zu Einstellparametern der Gieß-Walzanlage 1 umgewandelt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ergebnisse der Analyseeinrichtung 40 zum Regeln und/oder Steuern wenigstens auf die Walzanlage 14 einwirken, und zwar vorzugsweise unabhängig vom Gießvorgang und der Bandgießmaschine 6.
Das Regelschema ist grob schematisch in Figur 2 veranschaulicht. Verfahrensschritt a) bezeichnet das Aufschmelzen des Aluminiumrohstoffs, Verfahrensschritt b) die Analyse der Legierungszusammensetzung der Schmelze, Verfahrensschritt c) das Gießen der Schmelze mittels der Bandgießmaschine 6 und Verfahrensschritt d) das Walzen des Warmbandes. In Figur 2 sind im Übrigen gleiche Teile der Gieß-Walzanlage 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Mit dem Bezugszeichen 60 ist ein Produktionsplanungs- und Steuerungsmodul bezeichnet, das mit dem Prozessmodell 55 verbunden ist, um Produktionsvorgaben, wie Bandbreiten, Zieldicken, Zielgefüge etc. mit in die Berechnung einfließen zu lassen. Über das Produktionsplanungs- und Steuerungsmodul 60 wird beispielsweise über die Zielvorgabe X auf die Zusammensetzung der Schmelze 3 eingewirkt, beispielsweise durch entsprechende Zuführung von Aluminiumschrotten aus den verschiedensten Schrottlägern A, B, C, D. Die sich daran anschließende Analyseeinrichtung 40 ermittelt den Anteil der Verunreinigungen der Schmelze 3, der als Eingangsgröße der Steuereinrichtung 50 zugeführt wird.
Bezugszeichenliste
1 Gieß-Walzanlage
2 Aluminiumband
3 Schmelze
4 Schmelzaggregate
5 Lagerebene
6 Bandgießmaschine
7 Gießband
8 Gießrinne
9 Durchflussregler
10 Filter
11 Einrichtung zur Oberflächenreinigung
12 Schopfschere
13 A, 13 B, 13 C Schrottbehälter
14 Walzanlage
15 Walzgerüste
16 Einrichtung zur Temperaturbeeinflussung
17 nicht vergeben
18 Bandkühleinrichtungen
19 Besäumschere
20 nicht vergeben
21 fliegende Schere
23 Haspel
24 Bundlager
25 Schrottrückführsystem
40 Analyseeinrichtung
50 Steuereinrichtung
55 Prozessmodell
60 Produktionsplanungs- und Steuerungsmodul
A, B, C, D Schrottläger

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumband (2) in einem gekoppelten Gieß-Walzprozess, umfassend die Verfahrensschritte: a) Aufschmelzen eines Aluminiumrohstoffs umfassend wenigstens eine Aluminiumlegierung in wenigstens einem Schmelzaggregat (4), b) Bestimmen der Legierungszusammensetzung der Schmelze (3) c) Gießen der Schmelze (3) zu einem Gießband (7) mittels wenigstens einer Bandgießmaschine (6), d) Walzen des Warmbandes in einer Walzanlage (14) umfassend wenigstens eine Walzeinrichtung zur Umformung des Warmbandes zwecks Dicken- und/oder Breitenabnahme, und e) Regeln und/oder Steuern wenigstens eines Umformparameters der Walzanlage (14) in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gieß- Walzprozess als kontinuierlicher Prozess durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umformparameter ausgewählt ist aus einer Gruppe von Parametern umfassend Dickenreduzierung des Warmbandes, Breitenreduzierung des Warmbandes, Bandtemperatur des Warmbandes, Walzgeschwindigkeit, Bandzug des Warmbandes, Walzkraft, Walzenbiegung, Axialverstellung wenigstens einer Walze, Walzenspaltgeometrie, Walzmoment, Kühlung der Walzen, Schmierung der Walzen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung eine Vorsteuerung der Walzanlage (14) für einen gegebenen und/oder gewählten Bandlängenabschnitt des Gießbandes in Abhängigkeit der nach Verfahrensschritt b) bestimmten Legierungszusammensetzung umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung die Vorgabe wenigstens eines Sollwerts für eine Dicken- und/oder Profilregelung wenigstens einer Walzeinrichtung umfasst.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (3) einen Rezyklat Anteil, vorzugsweise in Form von Aluminiumschrott, von wenigstens 60 Gew. %, vorzugsweise wenigstens 70 Gew. %, weiterhin bevorzugt wenigstens 85 Gew. % und besonders bevorzugt wenigstens 95 Gew. % aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend die Aluminiumlegierungen AA2XXX, AA5XXX, AA6XXX und AA7XXX.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen der Schmelze (3) zu einem Gießband (7) mit einer Dicke von 10 mm bis zu einer Dicke von 30 mm erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen mit einer Gießgeschwindigkeit von 4 m/min bis 16 m/min erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine abrasive Oberflächenkonditionierung der Oberseite und/oder Unterseite des Gießbandes.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzen bei einer Temperatur von 150°C bis 600°C, bevorzugt 300° bis 500°C und mit einer Dickenabnahme von 20% bis 75 % pro Walzgerüst bezogen auf die Ausgangsdicke des Warmbandes durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen der Schmelze (3) unter Verwendung wenigstens einer Gießmaschine mit einer mitfahrenden Kokille durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Parallelbetrieb mehrerer Schmelzaggregate (4), vorzugsweise mit verschiedenen Legierungszusammensetzungen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch das Mischen von Schmelzen (3) mit verschiedenen Legierungszusammensetzungen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch das Einstellen der Temperatur des Gießbandes (7) vor dem Walzen.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch das Abschrecken des Warmbandes hinter der wenigstens einen Walzeinrichtung.
17. Aluminiumzwischenerzeugnis vorzugsweise erhalten nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem Rezyklat Anteil von wenigstens 70 Gew. %, vorzugsweise wenigstens 85 Gew. % und besonders bevorzugt von wenigstens 95 Gew. %.
8. Gieß-Walzanlage (1 ) zur Herstellung von Aluminiumband (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, umfassend wenigstens ein Schmelzaggregat (4), wenigstens eine Bandgießmaschine (6) und wenigstens eine Walzeinrichtung, Mittel zur Bestimmung der Legierungszusammensetzung einer Aluminiumschmelze sowie wenigstens eine Regel- /und Steuereinrichtung (50), Regelung und/ oder Steuerung wenigstens eines Umformparameters der wenigstens einen Walzeinrichtung in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung der Schmelze (3).
19. Gieß-Walzanlage (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandgießmaschine (6) als Gießmaschine mit einer mitfahrenden Kokille ausgebildet ist.
20. Gieß-Walzanlage 1 nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzaggregat 4 wenigstens ein Mehrkammerschmelzofen vorgesehen ist.
21. Gieß-Walzanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 20 gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Walzgerüsten (15), die vorzugsweise wenigstens zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen sowie wenigstens zwei hydraulische Anstellzylinder zur Einstellung eines Walzspalts aufweisen. 2. Gieß-Walzanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 21 gekennzeichnet durch Mittel zur abrasiven Oberflächenkonditionierung des Gießbandes, die vorzugsweise in Transportrichtung vor der wenigstens einen Walzeinrichtung angeordnet sind. 3. Gieß-Walzanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 22 gekennzeichnet durch wenigstens eine Besäumschere (19), die hinter einer Walzeinrichtung und vor einem Haspel (23) angeordnet ist.
22 Gieß-Walzanlage (1 ) nach einem der Anspruch 18 bis 23 gekennzeichnet durch ein Schrottrückführsystem von Prozessschrotten in eine Lagerebene (5) der Schmelzaggregate (5).
23
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