[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von dünnem Metallband mit einer
Dicke von mindestens 0,6 mm und einer maximalen Breite von 1.800 mm bei einer mittleren
Breite von 1.300 mm, welches stranggegossen und gewalzt wird. Der Begriff Metallband
schließt insbesondere Stahlband ein, welches eine Dicke von mehr als 0,6, vorzugsweise
1 mm, aufweist.
[0002] Bekannte Warmbandstraßen mit einer maximalen Breite von etwa 1.600 mm und einer mittleren
Breite von 1.300 mm weisen eine Jahreskapazität je nach Walzdickenprogramm zwischen
2 bis 4 Millionen Tonnen Warmband pro Jahr auf Diese konventionellen Warmbandstraßen
und auch Anlagen, die auf der bekannten Dünnbrammentechnologie beruhen, werden üblicherweise
von mindestens zwei Einstrang- oder einer Zweistranggießmaschine versorgt. Grundsätzlich
besteht der Wunsch nach einer Endlos-Gieß- und Walzanlage, d.h. einer Anlage, mit
der das stranggegossene Produkt ohne Zerteilung direkt aus der Gießmaschine kommend
gewalzt wird. Dies ist problematisch, da üblicherweise langsamer gegossen wird als
gewalzt werden kann.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Prozeßparameter bzw.
Anlagenparameter so zu determinieren, daß eine technisch und kostenmäßig optimierte
Lösung zur Erzeugung von dünnem Warmband auf einer Endlos-Gieß- und Walzanlage bei
hohen Gießgeschwindigkeiten bereitgestellt wird.
[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verfahrensmerkmale nach Anspruch 1 und die Anlage
mit den Merkmalen nach Anspruch 4.
[0005] Kern der Erfindung ist es, ein Kapazitätsgleichgewicht zwischen Stranggießanlage
und Walzwerk bei maximaler Produktivität zu erreichen. Hierzu ist eine optimale Geschwindigkeits-
und Temperaturabstimmung zwischen der Stranggießanlage, ggf. der Vorwalzstraße, der
Fertigwalzstraße und ggf. der Kühlstrecke und der Haspeleinrichtung einzustellen.
Neben diesen generellen Basisdaten sind folgende Prozeßdaten in den einzelnen Produktionsstufen
zu berücksichtigen wie die maximale Gießleistung, die maximale Gießgeschwindigkeit,
die maximale metallurgische Länge der Stranggießanlage, d.h. die Länge bis zur Sumpfspitze,
die minimale Einzugsgeschwindigkeit des (Zwischen-)bandes in die Fertigstraße und
die maximale Austrittsgeschwindigkeit des Bandes aus der Fertigstraße. Die hierfür
notwendigen Prozeßparameter werden erfindungsgemäß wie folgt angegeben:
[0006] In einer Einstranggießmaschine wird ein Strang mit einer Gießgeschwindigkeit von
≤ 8m/min gegossen. Dieser Strang durchläuft über einen direkten Endlos-Verbund die
der Einstranggießmaschine unmittelbar nachgeordnete Walzstraße, die aus ggf. einer
Vorwalzstraße und einer Fertigwalzstraße besteht, bei einer Einzugswalzgeschwindigkeit
des ggf. Zwischenbandes in die Fertigwalzstraße von ≥ 0,15m/s und einer Auslaufgeschwindigkeit
im letzten Gerüst der Fertigstraße von ≤ 16m/s. Bei einer Stranggießanlage mit einer
metallurgischen Länge von ≤ 50 m und einer Fertigwalzstraße mit maximal sieben Gerüsten,
vorzugsweise fünf oder sechs Gerüsten, stellt sich ein Kapazitätsgleichgewicht bei
einer Erstarrungsdicke des Strangs von ≥ 100mm und ≤ 200mm, vorzugsweise von etwa
150 mm, bei einer Gießleistung von 2-3 Millionen Tonnen Warmband pro Jahr ein.
[0007] Außerhalb der vorgeschlagenen Prozeßparameter gibt es mehr und mehr Ausfallkriterien,
die eine direkte Verknüpfung zwischen Einstranggießmaschine mit der Walzstraße nicht
mehr zulassen. Die Abstimmung zwischen Gießgeschwindigkeit und Gießleistung verhindert
eine Turbulenzbildung der Schmelze in der Kokille. Aufgrund der vorgegebenen metallurgischen
Länge der Stranggießmaschine von ≤ 50 m ist gewährleistet, daß ein ausreichender ferrostatischer
Druck zum Schließen der Schwindungshohlräume vorliegt. Die Einzugsgeschwindigkeit
von 0,15 m/s stellt sicher, daß keine Reoxidation der Strangoberfläche zwischen der
Entzunderungsvorrichtung und dem ersten Gerüst in der Fertigstraße stattfindet. Durch
Einstellung einer Auslaufgeschwindigkeit von weniger oder gleich 16 m/s wird ein kontrollierter
Verlauf des Bandkopfes sichergestellt.
[0008] Unter dem Begriff Erstarrungsdicke wird in diesem Zusammenhang die Dicke des Stranges
verstanden, wenn er vollständig erstarrt ist. Das heißt, die Erstarrungsdicke kann
kleiner als die Kokillenausgangsdicke sein, nämlich dann, wenn - wie es Anspruch 2
vorschlägt - eine Strangdickenreduktion durchgeführt wird. Es ist im Bereich der Stranggießmaschine
eine Strangdickenreduktion von maximal 50% vorzunehmen. Gleichzeitig empfiehlt sich
eine konkave Strangführung, die zu einer Bramme mit maximal 2% Balligkeit, bezogen
auf die Erstarrungsdicke, führt.
[0009] Anlagengemäß ist vorgesehen, daß die Stranggießmaschine als Einstranggießmaschine
mit einer oszillierenden trichterförmigen Gießkokille versehen ist, wobei die Kokille
ihre Trichterform durch konkave Krümmung der Kokillenbreitseiten zumindest in der
oberen Hälfte der Kokille erhält. Des weiteren soll die Stranggießmaschine mit einer
metallurgischen Länge von ≤ 50m ausgebildet sein. Insgesamt kommt es zu einer Kombination
von Anlageneinheiten aus konventionellen Warmbandstraßen mit der Dünnbrammentechnologie.
[0010] Grundsätzlich ist auch vorgesehen, daß der direkte Endlos-Verbund unterbrochen werden
kann, um Stillstandzeiten, beispielsweise in der Walzstraße, zu kompensieren. Auf
die hierzu vorgeschlagenen Komponenten der Anlage wird im einzelnen in der nachfolgenden
Beschreibung eingegangen. Die Tabellen und Figuren dienen zur Veranschaulichung der
Erfindung. Es zeigen:
- Fig. 1:
- einen schematischen Überblick über die Komponenten einer Endlos-Gieß- und Walzanlage;
- Fig. 2 u.3
- eine tabellarische Auflistung von Prozeß- und Anlagendaten für die Jahresproduktion
an Metallband für 2, 3 und 4 Millionen pro Jahr;
- Fig. 4
- eine tabellarische Auflistung von Prozeß- und Anlagendaten für die Jahresproduktion
von Metallband für 3 Millionen pro Jahr;
- Fig. 5a-d:
- funktionale Darstellungen der Gießgeschwindigkeit, der metallurgischen Stranggießmaschinenlänge,
der Einzugsgeschwindigkeit und der Auslaufgeschwindigkeit in und aus der Fertigwalzstraße
in Abhängigkeit von der Jahresproduktion von 2,3 und 4 Millionen Tonnen Warmband pro
Jahr für Brammen mit den Erstarrungsdicken 100, 150, 200 und 250 mm;
- Fig. 6
- eine Zusammenfassung der Prozeßparameter in Abhängigkeit der jeweiligen Erstarrungsdicke
und der Jahreskapazität.
[0011] Figur 1 stellt schematisch eine Endlos- Gieß - und Walzanlage mit einer Einstranggießmaschine
1 und einer direkt mit dieser im Verbund stehenden Walzstraße 2 dar, die sich bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer zweigerüstigen (ggf. auch dreigerüstigen)
Vorwalzstraße 3 und einer Fertigwalzstraße 4 zusammensetzt. Diese Gieß-und Walzanlage
erzeugt ein Warmband 5 von einer minimalen Dicke von 1 bis 0,6 mm - auch als Kaltbandsubstitut
- bei minimalen Investitions- und Produktionskosten. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Prozeßparameter wird erreicht, daß die Stranggieß- und Walzkomponenten nahezu die
gleiche Kapazität aufweisen und im Gleichgewicht stehen. Das Kapazitätsgleichgewicht
nach den vorgeschlagenen Parametern zwischen der Einstranggießmaschine und der Walzanlage
basiert auf einer mittleren Gieß- und Walzbreite von 1300 mm.
[0012] Die Einstranggießmaschine 1 weist eine oszillierende Gießkokille 6 auf, deren Breitseiten
7a,b zur Erzeugung einer Trichterform in der oberen Hälfte der Kokille 6 konkav geformt
sind. Die Kokille ist mit einer elektromagnetischen Vorrichtung 8 bzw. elektromagnetischen
Bremse zur Verhinderung von Stahlturbulenzen in der Kokille versehen. Zwischen dem
Austritt aus der Kokille und dem Ende der Strangführung wird der Strang 9 einer Strangdickenreduktion
unterzogen - hier angedeutet durch 10 -, um die Innenqualität des Stranges zu kontrollieren.
Die Strangdickenreduktion erfolgt mittels hydraulisch anstellbarer Rollen und/oder
Segmenten. Die Strangführung ist konkav, welche zu einem Strang mit maximal 2% Balligkeit
am Anlagenausgang der Stranggießmaschine, bezogen auf die Erstarrungsdicke, führt
- hier mit 11 gekennzeichnet. Der dickenreduzierte Strang 9 tritt in die Walzstraße
1 und durchläuft eine Entzunderungsvorrichtung 12. Hierfür kommen alle bekannten Entzunderungsvorrichtungen
in Betracht. Die Entzunderungsvorrichtung 12 ist unmittelbar vor der Vorwalzstraße
3 angeordnet. Anschließend durchläuft das Zwischenwalzprodukt 5a einen Durchlauf-Ausgleichsofen
13. Alternativ kann es sich auch um einen isolierten Rollgang handeln. Nach Durchlaufen
einer zweiten Entzunderungsvorrichtung 14 wird das Zwischenwalzprodukt in einer -
hier - 6-gerüstigen Anlage 15 fertiggewalzt. Anschließend wird es mittels einer Schere
16 geschnitten und zu Coils mit frei wählbaren Bundgewichten von einer aus mindestens
einer Haspeleinrichtung - hier zwei (17,18) - bestehenden Wickelstation 19 aufgewickelt.
In einem solchen Fall durchläuft das Band zwischen Fertiggerüst 15 und der Wickelstation
19 noch eine Kühlstrecke 20. Es ist alternativ möglich, unmittelbar hinter dem Fertiggerüst
bzw. der Schere 16 das Band mittels einer hier vorgesehenen Haspeleinrichtung 21 aufzucoilen.
Zweckmäßigerweise ist vor der Fertigwalzstraße 4 eine Notschere 22 vorgesehen.
[0013] Um einen Endlos-Gieß- und Walzprozeß sicherzustellen, ist weiterhin vorgesehen, daß
die Arbeitswalzen der einzelnen Walzgerüste während des Walzvorgangs ausgewechselt
werden können. Dies ist durch ein zyklisches Hochfahren der einzelnen Walzen möglich,
die in diesem Zustand nicht mehr an dem Walzprozeß teilnehmen. Das Walzwerk muß dann
entsprechend mit einer ausreichenden Anzahl an Gerüsten ausgelegt sein, um die sich
in Wechselposition befindenden Walzen zu kompensieren.
[0014] Gleichzeitig soll die vorgeschlagene Endlos-Gieß- und Walzanlage alle Vorteile einer
getrennten Anlage aufweisen. Hierzu sind hinter der Stranggießmaschine 1 eine Schere
23 und ein Ausgleichsofen 24 vorgesehen, die in die Endlos-Gieß- und Walzlinie integriert
sind und bei Bedarf zum Einsatz kommen. Der Ausgleichsofen kann mit oder ohne einem
Quertransport 25 (hier durch Pfeile angedeutet) zum Puffern von durch die Querschere
23 erzeugten Brammen versehen sein. Der Ausgleichsofen ist vorzugsweise mit Rollen
ausgestattet. Im Falle der Auswalzung von Einzelbrammen weist die Gieß-Walzanlage
zwischen der Vorwalzstraße 3 und der Fertigwalzstraße 4 eine Zwischenwickelstation
26 auf bzw. Doppelcoilofen, in dem das Band auf- und abgewickelt wird.
[0015] Die Erfindung liegt in der Kombination von Prozeß- und Anlagenparametern, die den
Kapazitätsausgleich zwischen Stranggießantage und Walzstraße bei maximaler Produktivität
schaffen. In den nachfolgenden Tabellen (Figuren 2 bis 4 und 5) sind bevorzugte Prozeßdaten
enthalten, wobei im Ergebnis laut Tabelle 5 deutlich wird, daß ein Gießwalzen unten
den gegebenen Bedingungen mit einer Strangerstarrungsdicke von ≥100 mm und ≤ 200 mm
für die Erzeugung von 2 bis 3 Millionen Tonnen pro Jahr bei gleichzeitig minimaler
Gerüstzahl von 5 bzw. 6 Gerüsten in der Fertigwalzstraße möglich ist.
[0016] Die Tabellen nach Figur 2 und 3 geben die Gieß- und Walzdaten für eine Warmbandproduktion
von 2, 3 und 4 Millionen Tonnen pro Jahr bei einem Band mit einer minimalen Dicke
von 1 mm bei einer mittleren Bandbreite von 1.300 mm wieder, d.h. die Gießleistung
(Millionen Tonnen pro Zeiteinheit), die Gießgeschwindigkeit (v
c in m/min) sowie die metallurgische Länge (m) der Einstranggießmaschine in Abhängigkeit
von der Erstarrungadicke (Thickness (Th.) in mm, jeweils mit einem bestimmten geometrischen
Symbol gekennzeichnet) bzw. Masse pro Strecke (W. in t/m), die Dickenreduktion in
der Vorwalzstraße (Reduction Mill (R.M.)) bei zwei Gerüsten und die Walzgeschwindigkeit
in der Fertigwalzstraße (Finish Mill (F.M.)). Die Tabelle der Figur 4 konkretisiert
insbesondere die Geschwindigkeit beim Austritt aus der Vorwalzstraße (v
R ex, R.M.) sowie die Geschwindigkeit beim Austritt aus der Fertigwalzstraße (v
R ex, F.M.) in Abhängigkeit von der Erstarrungadicke.
[0017] Die Figuren 5a bis 5d zeigen die Verhältnisse der Gießgeschwindigkeit in m/min, der
metallurgischen Länge in m, der Einzugsgeschwindigkeit in die Fertigstraße in m/s
sowie der Auslaufgeschwindigkeit aus der Fertigstraße in m/s jeweils zur Gießleistung
in Millionen Tonnen Warmband pro Jahr und in Abhängigkeit zu der Erstarrungsdicke
des Strangs (100, 150, 200 und 250 mm). In Figur 5a sind als Grenze für die Gießgeschwindigkeit
8m/min angegeben. Insgesamt ist erkennbar, daß mit zunehmender Gießleistung die Jahresproduktion
konsequenterweise steigt, wobei bei dünneren Erstarrungsdicken die Gießgeschwindigkeit
höher sein kann. In den Figuren 5b und 5c sind als die jeweiligen Grenzen 50m metallurgische
Länge der Stranggießmaschine und als Minimalgeschwindigkeit für die Einzugsgeschwindigkeit
in die Fertigstraße 0,15m/s angegeben. Schließlich wird als Grenzwert für die Auslaufgeschwindigkeit
aus der Fertigstraße eine Geschwindigkeit von 16m/s angegeben.
[0018] Mit Figur 6 wird deutlich, daß unter Berücksichtigung von geeigneten Grenzwerten
(Gießleistung Q, Gießgeschwindigkeit v
c, metallurgische Länge, Geschwindigkeit bei Eintritt in die Fertigwalzstraße (F.M.
in), Geschwindigkeit bei Austritt aus der Fertigwalzstraße (F.M. ex) sowie der Anzahl
der Gerüste in der Fertigwalzstraße) ein Kapazitätsgleichgewicht und damit ein Endlosgießen
und - walzen bei einer Jahresproduktion zwischen 2 und 3 Millionen Warmband pro Jahr
und einer Erstarrungsdicke zwischen und gleich 100 und 200 mm, vorzugsweise 150 mm,
möglich ist (vgl. die den Grenzbereich markierenden Einrahmungen).
Bezugszeichenliste:
[0019]
- 1
- Einstranggießmaschine
- 2
- Walzstraße
- 3
- Vorwalzstraße, mindesten eingerüstig
- 4
- Fertigwalzstraße
- 5
- Warmband
- 6
- oszillierende Kokille
- 7a,b
- konkav angestellte Kokillenbreitseiten
- 8
- elektromagnetische Vorrichtung
- 9
- Strang
- 10
- Strangdickenreduktionsbereich
- 11
- konkave Rollenstrangführung
- 12
- Entzunderungsvorrichtung vor der Vorwalzstraße
- 13
- Durchlauf-Ausgleichsofen oder isothermer Rollgang
- 14
- Entzunderungsvorrichtung vor der Fertigwalzstraße
- 15
- Mehrgerüstige Fertigwalzanlage
- 16
- Schere
- 17
- erste Haspeleinrichtung
- 18
- zweite Haspeleinrichtung
- 19
- Wickelstation
- 20
- Kühlstrecke der Fertigwalzstraße
- 21
- Haspeleinrichtung unmittelbar nach dem letzten Gerüst der Fertigwalzanlage
- 22
- Notschere
- 23
- Schere
- 24
- Ausgleichsofen
- 25
- Ausgleichsofen mit Quertransport für Brammen
- 26
- Zwischenwickelstation
- 27
- Aufhaspeleinrichtung
- 28
- Abhaspeleinrichtung
1. Verfahren zum Herstellen von dünnem Metallband mit einer Dicke von mindestens 0,6
mm mit einer maximalen Breite von 1800 mm bei einer mittleren Breite von 1.300 mm,
welches stranggegossen und gewalzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Produktion von 2-3 Millionen Tonnen Warmband (5) pro Jahr in einer Endlosgießwalzanlage
in einer Einstranggießmaschine (1) ein Strang (9) mit einer Gießgeschwindigkeit von
≤ 8 m/ min und einer Erstarrungsdicke von ≥ 100 mm und ≤ 200mm gegossen wird,
dieser Strang über einen direkten Endlos-Verbund die der Einstranggießmaschine nachgeordnete
Walzstraße (2) mit einer Fertigwalzstraße (4) und ggf. Vorwalzstraße (3) mit einer
Einzugswalzgeschwindigkeit des Bandes (5a) in die Fertigwalzstraße von ≥ 0,15 m/s
und einer Auslaufgeschwindigkeit im letzten Gerüst der Fertigstraße von ≤ 16m/s durchläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strang (9) während seiner Erstarrung innerhalb der Strangführung zu seiner
Kokillenausgangsdicke um maximal 50% reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strang mit einer Erstarrungsdicke von annähernd 150 mm gegossen wird.
4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Stranggießmaschine
mit nachgeordneter Walzstraße (2) und mindestens einer Haspeleinrichtung (17, 18),
dadurch gekennzeichnet
daß die Stranggießmaschine als Einstranggießmaschine (1) ausgebildet ist mit einer
oszillierenden Gießkokille (6), die konkave Kokillenbreitseiten (7a, 7b) aufweist,
mit einer metallurgischen Länge von ≤ 50 m und die maximale Gießgeschwindigkeiten
von 8m/min sowie Erstarrungsdicken der Brammen von ≥ 100 mm und ≤ 200 mm erlaubt,
daß die Einstranggießmaschine in einem direkten Endlos-Gießwalzverbund mit der Walzstraße
(2) steht, die ggf. eine Vorwalzstraße (3) mit mindestens einem Vorwalzgerüst und
eine Fertigwalzstraße (4) mit maximal sieben Fertigwalzgerüsten (15) umfaßt,
und daß eine Schere (16) unmittelbar hinter dem letzten Fertigwalzgerüst vorgesehen
ist.
5. Anlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die konkaven Kokillenbreitseiten (7a, 7b) mindestens in der oberen Hälfte der
Kokille (6) mit einer Konkavität von jeweils mindestens 15 mm in der Mitte der Kupferplattenoberkante
ausgestattet sind, wobei die Konkavität in Gießrichtung über die Kokillenhöhe auf
mindestens eine Konkavität von jeweils 3 mm bis 0 mm reduziert wird.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollenstrangführung (11) der Einstranggießmaschine (1) eine konkave Form aufweist,
die so eingestellt ist, daß ein Strang mit einer mittensymmetrischen Balligkeit von
maximal 2% seiner Erstarrungsdicke erzeugbar ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokille (6) mit einer elektromagnetischen Vorrichtung (8) zur Verhinderung
von Strömungsturbulenzen in der Kokille ausgerüstet ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Vorwalzstraße (3) und der Fertigwalzstraße (4) ein Durchlauf-Ausgleichsofen
(13) oder ein isolierter Rollgang angeordnet ist
und daß nach der Schere (16) eine Haspeleinrichtung (21) und/oder nach der Schere
(16) eine Kühlstrecke (20) mit mindestens einer sich anschließender Haspeleinrichtung
(17, 18) angeordnet sind.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der direkte Endlos-Verbund zwischen der Stranggießmaschine und der Walzstraße
unterbrochen ist durch einen Ausgleichsofen (24) mit oder ohne Quertransport (25)
in eine Puffereinrichtung, dem eine Schere (23) vorgeordnet ist, und daß zwischen
der Vor- und der Fertigwalzstraße eine Wickelstation (26) mit einer Ab- und Aufhaspeleinrichtung
(27, 28) vorgesehen ist.