Die Erfindung betrifft eine Gießwalzanlage mit einer Bandgießmaschine und ein Verfahren zum Herstellen von Vorband. Konkret betrifft die Erfindung kleine Gießwalzanlagen, sogenannte Micromillanlagen, zur Herstellung von Flachstahl mit einer Jahresproduktion zwischen 350.000 und 700.000 t Kohlenstoffstahl. Das erfindungsgemäße Anlagenkonzept zeichnet sich aus durch geringe Investitions- und Produktionskosten, eine schnelle Projektrealisierung mit kurzem Return on Invest und durch ein kompaktes Anlagenlayout. Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich besonders für Stahlerzeuger in Regionen, wo bisher keine Flachstahlerzeugung stattfand und wo eine Spezialisierung auf regionale Anforderungen erfolgen soll.

Gießwalzanlagen mit Bandgießmaschinen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Einen auch heute noch gültigen umfassenden Überblick über die Grundlagen des Bandgießens gibt der Artikel von Spitzer et al., Entwicklungsstand beim DSC-Bandgießverfahren, Stahl und Eisen 121 (2001) Nr. 5. DSC steht für Direct Strip Casting. Aus diesem Artikel sind Bandgießmaschinen bekannt mit einem gekühlten Transportband und wobei der Bereich von der Stahlaufgabe bis zum Warmwalzen eingehaust ist, so dass eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden kann. Die dort beschriebene Gießmaschine weist eine Gießgeschwindigkeit von bis zu 60 m/min. auf und erzeugt einen Gießstrang mit einer Gießdicke von 8 bis 15 mm. Der Bandgießmaschine nachgeschaltet ist ein Rollgang und nach dem Rollgang folgt ein kontinuierliches In-Line-Walzen. Das Walzgerüst ermöglicht eine Dickenreduktion z. B. auf 8 mm. Nach dem Walzen wird das Stahlband zu einem Coil aufgewickelt.

Weiterer Stand der Technik zu Gießwalzanlagen mit Bandgießmaschinen findet sich z. B. in der DE 197 58 108 C1 oder in der WO 2011/061262 A1.

Gleichermaßen offenbart die WO 2010/066412 A1 eine Gießwalzanlage mit einer Bandgießmaschine. Der Bandgießmaschine folgt in Gießrichtung ein Rollgang mit einer Temperatur-Homogenisierungszone, eine Temperatur-Einstelleinrichtung, eine Massenstromregelung, eine zweite Temperatur-Einstelleinrichtung sowie ein Walzgerüst, eine Schere und einen Haspel. Nachteilig an dieser kontinuierlichen In-Line-Walzeinrichtung ist, dass die Bramme in dem Walzgerüst lediglich nur einem Stich und damit nur einer Dickenreduktion unterzogen werden kann, bevor sie als Vorband auf dem Haspel aufgewickelt wird.

Ein alternatives Anlagenkonzept mit einer Bandgießmaschine ist aus der europäischen Patentschrift EP 1 827 720 B1 bekannt. Konkret offenbart diese Patentschrift eine Gießwalzanlage, bei welcher nach der Bandgießmaschine eine Temperatur-Homogenisierungseinrichtung, ein Vorgerüst, eine Schere und eine erste Aufwickeleinrichtung in Gießrichtung folgen. Zur weiteren Dickenreduktion ist in Gießrichtung nachgeschaltet ein Steckelwalzwerk vorgesehen sowie dem Steckelwalzwerk nachfolgend eine Kühlstrecke sowie schließlich eine Haspeleinrichtung. Zum Betrieb des Steckelwalzwerks ist es erforderlich, dass die mit Hilfe der ersten Aufwickeleinrichtung erzeugten Coils in einem stromaufwärts des Steckelwalzwerks befindlichen ersten Wickelofen umgesetzt werden bevor das Metallband des Coils erstmals das Steckelwalzwerk für einen ersten Stich durchlaufen kann. Das Umsetzen der Coils bzw. Metallbänder ermöglicht zwar eine Zwischenspeicherung der Coils bzw. Metallbänder in einem Lager; durch diese Unterbrechung des Gieß-Walz-Prozesses geht jedoch Zeit und Energie verloren, letzteres insbesondere weil die Coils vor dem Einlaufen in das Steckelwalzwerk eventuell nochmals in dem Wickelofen erwärmt werden müssen.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2004 057 427 A1 offenbart eine Gießanlage mit einer bogenförmigen Stranggießmaschine und einer in Gießrichtung nachgeschalteten Maschineneinheit zum kombinierten Richten und Fördern des Gießstrangs.

Die internationale Patentanmeldung WO 2011/158091 A2 und die europäische Patentanmeldung EP 0 449 004 A2 offenbaren jeweils eine Gießwalzanlage mit einer Gießmaschine zum Gießen eines Gießstranges. Der Gießmaschine ist eine Schere nachgeordnet zum Zerteilen des Gießstrangs in Brammen vorbestimmter Länge. Der Schere ist eine Temperatur-Homogenisierungseinrichtung und dieser ein Steckelwalzwerk nachgeordnet zum Walzen der Brammen zu Metallbänder vorbestimmter Dicke.

Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 9 basieren auf der oben genannten WO 2001/158091 A2.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gießwalzanlage und ein Verfahren zum Herstellen von Brammen mit Hilfe einer Bandgießmaschine derart weiterzubilden, dass die Gießwalzanlage kompakter gebaut werden kann und dass bei dem Herstellungs-Verfahren Zeit und Energie eingespart werden können.

Die Aufgabe wird vorrichtungstechnisch durch die in Patentanspruch 1 beanspruchte Gießwalzanlage gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gießmaschine als Bandgießmaschine mit einem umlaufenden gekühlten Transportband zum Gießen des Gießstrangs mit einer Gießdicke zwischen 10 und 20 mm ausgebildet ist; dass zwischen dem Ausgang der Bandgießmaschine und der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung eine Multirollenglätteinrichtung angeordnet ist; und dass zwischen dem Ausgang der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung und dem Steckelwalzwerk ein Rollgang vorgesehen ist zum Zuführen der Brammen direkt in das Steckelwalzwerk.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird das Wort "Gießstrang" für das Gießprodukt zwischen Kokille und Schere; das Wort "Bramme" für das Gießprodukt zwischen Schere und Steckelwalzwerk und das Wort "Vorband" für das Gießprodukt zwischen Steckelwalzwerk und Haspel verwendet. Brammen entstehen durch Zerteilen des Gießstrangs; Vorbänder entstehen durch Dickenreduktion der Brammen mit mindestens einem Stich.

Das beanspruchte Anlagenkonzept bietet den Vorteil, dass hinter der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung die Brammen direkt in das Steckelwalzwerk eingeführt und dort einem ersten Stich unterzogen werden können, ohne dass zuvor ein Aufwickeln der Brammen erforderlich wäre. Ein Vorgerüst ist nicht vorgesehen und nicht erforderlich. Durch das Einsparen des Vorgerüstes und einer Aufwickeleinrichtung zum Aufwickeln der Brammen aus der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung kann die Anlage kompakter gebaut werden und Investitionskosten können eingespart werden. Außerdem ist dieses Anlagenkonzept sehr energieeffizient, weil zwischen der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung und dem Steckelwalzwerk keine nennenswerten Temperatur-Verluste entstehen, etwa durch ein Zwischenlagern oder Umhängen von Coils, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dem Steckwalzwerk stromaufwärts und stromabwärts, jeweils auf die Gießrichtung bezogen, Wickelöfen, sogenannte Steckel, zugeordnet. Beide Steckel weisen jeweils nur eine Wickeleinrichtung auf und sind jeweils auch nur ausgebildet zum Aufwickeln des Vorbandes nach einem Stich des Steckelwalzwerks und zum Abgeben des Vorbandes an das Steckelwalzwerk für den nachfolgenden Stich. Insbesondere der stromaufwärts angeordnete Wickelofen ist nicht dazu ausgebildet, die Brammen z.B. aus der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung aufzunehmen. Er weist zu diesem Zweck keine zweite Wickeleinrichtung bzw. keine zweite Station auf, welche das Aufwickeln der Brammen aus der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung ermöglichen würde und welche weiterhin das Umsetzen des so erzeugten Coils ermöglichen würde zum Zuführen der Brammen zu dem Steckelwalzwerk.

Die Schere zum Zerteilen des von der Gießmaschine gegossenen Gießstrangs in Brammen vorbestimmter Länge kann zwischen der Multirollenglätteinrichtung und dem Eingang der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung oder zwischen dem Ausgang der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung und dem Steckelwalzwerk angeordnet sein.

Zwischen dem Ausgang der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung und dem Steckelwalzwerk ist vorzugsweise eine Induktionsheizeinrichtung angeordnet zum Aufheizen der Brammen auf eine für das Steckelwalzen geeignete Temperatur.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch das in Patentanspruch 9 beanspruchte Verfahren gelöst. Die Vorteile dieser verfahrenstechnischen Lösung entsprechen den oben in Bezug auf die beanspruchte Gießwalzanlage genannten Vorteilen.

Das Verfahren sieht vor, dass der Gießstrang mit einer Gießbandgeschwindigkeit von 5 bis 25 m/min. gegossen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige erfindungsgemäße Gießwalzanlage sind insbesondere vorgesehen zum Erzeugen von Vorbändern aus Kohlenstoffstahl.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der beanspruchten Gießwalzanlage und des beanspruchten Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung sind insgesamt 2 Figuren beigefügt, wobei

• Figur 1 die erfindungsgemäße Gießwalzanlage; und
• Figur 2 die erfindungsgemäße Bandgießmaschine im Detail

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In beiden Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Gießwalzanlage 100. Sie umfasst, in Gießrichtung R gesehen, ein Schmelzenaufgabesystem 105, eine Bandgießmaschine 110, eine Multirollenglätteinrichtung 120, eine Schere 130, einen Temperatur-Homogenisierungsofen 140, optional eine Induktionsheizeinrichtung 150, einen Rollgang 155, ein Steckelwalzwerk 160, eine Kühlstrecke 170 sowie beispielsweise eine Haspeleinrichtung 180. Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der Gießwalzanlage zumindest teilweise näher beschrieben.

Das Schmelzenaufgabesystem 105 besteht im Wesentlichen aus einem mit Feuerfestmaterial ausgemauerten separat bzw. in weggekippter Position aufheizbaren Schmelzenbehälter, welcher das Flüssigmetall, d. h. die Schmelze, über eine Auslaufdüse unter Nutzung der Schwerkraft auf das Transportband 118, siehe Figur 2, der Bandgießmaschine 110 führt. Ein Füllstandsmesssystem, in Figur 1 nicht dargestellt, stellt in dem Schmelzenbehälter einen konstanten Schmelzenspiegel und damit einen konstanten Schmelzenfluss auf die Bandgießmaschine 110 sicher. Die Verteilung der Schmelze über der Gießbreite erfolgt über Strömungsführungselemente (in Figur 1 nicht gezeigt) im Schmelzenaufgabesystem 105 bzw. über angeordnete Führungssysteme. Diese Führungssysteme können die Schmelze unter Zuhilfenahme elektromagnetischer Wanderfelder oder durch die Verwendung von Gas führen, welches durch Düsen auf die Schmelzenoberfläche geleitet wird. Die Kombination mehrerer Schmelzenbehälter miteinander ist möglich. Die Strömungsführungselemente erstrecken sich auch über das Schmelzenaufgabesystem hinaus bis in den Bereich des umlaufenden Transportbands 118 der Bandgießmaschine 110.

Die Bandgießmaschine 110 besteht, wie in Figur 2 gezeigt, im Wesentlichen aus dem um drei Rollen umlaufenden, gegebenenfalls texturierten bzw. beschichteten Transportband 118. Das Transportband 118 ist bevorzugt aus Stahl mit einer Dicke von weniger als 3 mm gefertigt. Die in Figur 2 gezeigte kleinere der drei Rollen 115 sorgt für eine gleichmäßige Spannung des Bandes. Die seitlich Begrenzung der Bandgießanlage übernehmen zwei horizontal umlaufende wassergekühlte Dammblockketten, in Figur 2 nicht gezeigt. Das Transportband wird von unten über Spritzdüsen, in Figur 2 ebenfalls nicht gezeigt, im Schmelzenaufgabebereich mit spezifischen Wasserbeaufschlagungsdichten zwischen 80 und 300 l/s/m² gekühlt. Bis zum Bandauslauf werden die Wasserbeaufschlagungsdichten auf Werte zwischen 10 und 100 Liter/sec/m² zurückgeführt. Durch den unterhalb des Bandes nahezu luftdicht angeordneten Sprühkühlungsbehälter, welcher die Rollen 115 und Stützgitter umfasst, wird die Bandkühlung mit vorzugsweise > 100 m/bar Unterdruck betrieben. Der außen vorherrschende Luftdruck sorgt somit für das flächige Andrücken des Metallbandes auf die Stützeinrichtungen zwischen den beiden großen Rollen 115. Die erfindungsgemäße Bandgießmaschine 110 besitzt eine Bandkontaktlänge von weniger als 7,5 m, wobei die Bandkontaktlänge gemessen wird als Abstand der Mittelpunkte der beiden großen Rollen 115. Die mit der Bandgießmaschine 110 realisierten Gießgeschwindigkeiten liegen, je nach Gießdicke zwischen 5 und 25 m/min.

Der Bandgießmaschine 110 ist die Multirollenglätteinrichtung 120 in Gießrichtung R nachgeordnet. In der Multirollenglätteinrichtung 120 wird der Gießstrang zur Verbesserung seiner Planheit mit mindestens drei Rollenpaaren 124 geführt. Die Rollenpaare sind bevorzugt einzeln angetrieben. Eine Dickenreduktion des Gießstranges findet in der Multirollenglätteinrichtung grundsätzlich nicht statt.

Die beispielsweise anschließende Schere 130 schneidet den Gießstrang in Brammen vorgegebener Länge und entkoppelt den bisher erfolgten Gießprozess von einem nachfolgenden Walzprozess.

In Gießrichtung R hinter der Multirollenglätteinrichtung 120, vorzugsweise auch hinter der Schere 120, ist die Temperatur-Homogenisierungseinrichtung 140 angeordnet, welche typischerweise als Tunnelofen ausgebildet ist. Die dem Ofen nachgeschaltete induktive Heizung, welche lediglich optional vorgesehen ist, sorgt gegebenenfalls für eine Erhöhung der Temperatur der Brammen und/oder für einen Temperaturausgleich über der Brammenlänge vor Einlauf der Brammen in das nachfolgende Steckelwalzwerk (160). Das Steckelwalzwerk erzeugt mit drei, fünf, sieben oder mehr Stichen die gewünschte Enddicke. Dem Steckelwalzwerk (160) folgen, wie oben bereits erwähnt, in Gießrichtung die Kühlstrecke 170 und der Haspel 180 zum Aufwickeln der Vorbänder zu einem Bund 250.

Verfahrenstechnisch bietet die so ausgebildete erfindungsgemäße Gießwalzanlage den Vorteil, dass die Brammen nach Durchlaufen der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung 140 im Wesentlichen ohne Zeit- und Energieverlust, bzw. ohne Wärmeverlust, direkt in das Steckelwalzwerk 160 zur Durchführung eines ersten Stichs einlaufen können, ohne zuvor aufgewickelt werden zu müssen. Allenfalls ist zwischen der Temperatur-Homogenisierungseinrichtung 140 und dem Steckelwalzwerk 160 noch die Induktionsheizung 150 und/oder die Schere 130 angeordnet.

100

Gießwalzanlage

105

Schmelzenaufgabensystem

110

Bandgießmaschine

115

große Rollen

118

beschichtetes Transportband

120

Multirollenglätteinrichtung

124

drei Rollenpaare

130

Schere

140

Temperatur-Homogenisierungseinrichtung

150

Induktionsheizeinrichtung

155

Rollgang

160

Steckelwalzwerk

162

Wickelofen

164

Wickelofen

170

Kühlstrecke

180

Haspeleinrichtung

200

Gießstrang

210

Bramme

220

Vorband

250

Bund

R

Gießrichtung