Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines warmgewalzten Fertigbands aus einer Stahlschmelze. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neuartige Gieß-Walz-Verbundanlage zu finden, auf der kostengünstig und mit hoher Produktivität Stahlbänder mit einer Dicke ≤ 0,6 mm, einer hervorragenden Planheit und einem hervorragenden Profil hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird durch eine Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Metallurgie von Stahlwerkstoffen. Konkret betrifft die Erfindung eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines warmgewalzten Fertigbands aus einer Stahlschmelze.
Gieß-Walz-Verbundanlagen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage kann kostengünstig und mit hoher Produktivität aus einer Stahlschmelze ein Stahlband hergestellt werden. Beispielsweise zeigt die
Obwohl sich Gieß-Walz-Verbundanlagen durchgesetzt haben, wird immer noch der Großteil von dünnen Stahlbändern mit einer Dicke < 0,8 mm durch Warm-, Kaltwalzen und anschließendes Glühen hergestellt. Dies führt dazu, dass die Produktion von Stahlbändern nach wie vor zu einem relativ hohen CO2 Ausstoß führt.
Wie auf Gieß-Walz-Verbundanlagen ein signifikanter Anteil (> 10% der Jahresproduktion) von Stahlbändern mit einer Dicke ≤ 0,6 mm, einer hervorragenden Planheit und einem hervorragenden Profil hergestellt werden kann, ohne dass die Stahlbänder nach dem Warmwalzen noch kaltgewalzt werden müssen, geht aus dem Stand der Technik nicht hervor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die existierenden Gieß-Walz-Verbundanlagen dahingehend weiterzubilden und so eine neuartige Gieß-Walz-Verbundanlage zu finden, auf der kostengünstig und mit hoher Produktivität Stahlbänder mit einer Dicke ≤ 0,6 mm, einer hervorragenden Planheit und einem hervorragenden Profil hergestellt werden können, ohne dass die Stahlbänder nach dem Warmwalzen noch kaltgewalzt werden müssten.
Diese Aufgabe wird durch eine Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Konkret erfolgt die Lösung durch eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines warmgewalzten Fertigbands, aufweisend:
Auf der Stranggießanlage mit einer bogenförmigen Strangführung wird aus einer Stahlschmelze ein endlosen Strang mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt gegossen. Die Gießgeschwindigkeit der Stranggießanlage beträgt je nach der chem. Zusammensetzung der Stahlschmelze typischerweise zwischen 4 und 7,5 m/min, die Strangdicke zwischen 50 und 130 mm sowie die Strangbreite zwischen 800 und 2200 mm. Vorzugsweise wird die Dicke des teil- oder durcherstarrten Strangs bereits in der Strangführung reduziert, z.B. durch eine Liquid- oder Soft-Core-Reduction.
Nach der Durcherstarrung wird der ungeschnittene Strang in einer Vorstraße mit mehreren, bevorzugt genau drei, Vorwalzgerüsten zu einem Vorband warmgewalzt. Zumindest ein, bevorzugt jedes, Vorwalzgerüst der Vorstraße weist zumindest einen Aktuator zur Einstellung des Profils und/oder der Planheit des Vorbands auf. Durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren in den Vorwalzgerüsten kann das Profil des Vorbands gezielt eingestellt werden.
Ein erster Induktionsofen, typischerweise mit mehreren Induktionsmodulen, erwärmt das endlose Vorband auf eine erste Walztemperatur.
Zur Erfassung des Bandprofiles des Vorbands ist in Materialflussrichtung zwischen dem letzten Vorwalzgerüst der Vorstraße und dem ersten Induktionsofen ein erstes Messgerät zur Messung des Ist-Profils des Vorbands angeordnet.
Nach dem letzten Induktionsmodul und vor dem ersten Zwischenwalzgerüst der Zwischenstraße ist eine erste Entzunderungseinrichtung zum Entzundern des erwärmten Vorbands angeordnet. Dabei werden die Ober- und die Unterseite des Vorbands entzundert, sodass kein Zunder beim Zwischenwalzen eingewalzt werden kann.
Die Dicke des endlosen Vorbands wird durch ein Warmwalzen in der Zwischenstraße mit mehreren, bevorzugt genau drei, Zwischenwalzgerüsten zu einem Zwischenband weiter reduziert. Zumindest ein, bevorzugt jedes, Zwischenwalzgerüst weist zumindest einen Aktuator zur Einstellung des Profils und/oder der Planheit des Zwischenbands auf. Durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren in den Zwischenwalzgerüsten können das Profil und die Planheit des Zwischenbands gezielt eingestellt werden.
Nach dem letzten Zwischenwalzgerüst der Zwischenstraße ist ein zweites Messgerät zur Messung des Ist-Profils des Zwischenbands angeordnet.
Nach der Zwischenstraße sind vorzugsweise ein zweiter Induktionsofen, typischerweise mit mehreren Induktionsmodulen, zum Erwärmen des Zwischenbands auf eine zweite Walztemperatur und nach dem zweiten Induktionsofen und vor dem ersten Fertigwalzgerüst der Fertigstraße eine zweite Entzunderungseinrichtung zum Entzundern des Zwischenbands angeordnet. Dabei werden die Ober- und die Unterseite des Zwischenbands entzundert, sodass kein Zunder beim Fertigwalzen eingewalzt werden kann.
Die Dicke des endlosen Zwischenbands wird durch ein Warmwalzen in der Fertigstraße mit mehreren, bevorzugt genau drei, Fertigwalzgerüsten zu einem Fertigband weiter reduziert. Zumindest ein, bevorzugt jedes, Fertigwalzgerüst weist zumindest einen Aktuator zur Einstellung des Profils und/oder der Planheit des Fertigbands auf. Durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren in den Fertigwalzgerüsten können das Profil und die Planheit des Fertigbands gezielt eingestellt werden.
Nach dem letzten Fertigwalzgerüst der Fertigstraße ist ein drittes Messgerät zur Messung des Ist-Profils des Fertigbands angeordnet.
Nach der Fertigstraße ist typischerweise eine Kühlstrecke zum Abkühlen des Fertigbands auf eine Wickeltemperatur angeordnet. Die Ober- und die Unterseite des Fertigbands werden dabei durch mehrere Kühleinrichtungen, engl. cooling header, abgekühlt.
Das Fertigband wird durch eine Schere quergeteilt und in der Wickeleinrichtung mit zumindest zwei Haspeldornen zu Bunden aufgewickelt.
In Anspruch 1 wurde jeweils zumindest ein Aktuator zur Einstellung des Profils und/oder der Planheit des Vorbands, des Zwischenbands und des Fertigbands genannt. Dem Fachmann ist bekannt, dass das Profil und/oder die Planheit eines bandförmigen Walzguts z.B. durch das Durchbiegen wenigstens einer Arbeitswalze eines Walzgerüsts, eine SmartCrown Verstellung, eine breitenabhängige Multizonenkühlung oder ein gezieltes Verschieben der Arbeitswalzen etc. erfolgen kann.
Durch die Aufteilung der Dickenreduktion auf zumindest drei (Vor-, Zwischen- und Fertigstraße), bevorzugt vier (z.B. Liquid Core Reduction LCR in der Strangführung, Vor-, Zwischen- und Fertigstraße) Stufen, die Messung des Ist-Profils nach der Vor-, Zwischen- und Fertigstraße sowie durch die Ausstattung der Gerüste in der Vor-, Zwischen- und Fertigstraße mit Aktuatoren zur Beeinflussung des Bandprofils und/oder der Bandplanheit, kann sichergestellt werden, dass auch ein ultradünnes Fertigband mit einer Dicke ≤ 0,8 mm bzw. sogar ≤ 0,6 mm eine hervorragende Planheit und ein hervorragendes Profil aufweisen. Außerdem können durch die Induktionsöfen die erste Walztemperatur in der Zwischenstraße, die zweite Walztemperatur in der Fertigstraße sowie die Endwalztemperatur im letzten Gerüst der Fertigstraße hochgenau eingestellt werden. Die erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage kann somit nicht nur ein Band mit hochgenauen geometrischen Eigenschaften erzeugen, sondern auch den Temperaturverlauf in der Walzstraße entsprechend dem gewünschten Gefüge des Fertigbands exakt einstellen.
Um das Profil des Vorbands ausregeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein erster Profilregler zumindest einen Aktuator in der Vorstraße in Abhängigkeit des Ist-Profils des Vorbands derart ansteuern kann, dass das Ist-Profil des Vorbands einem Soll-Profil möglichst entspricht.
Es ist vorteilhaft, wenn das zweite Messgerät in Materialflussrichtung zwischen dem letzten Zwischenwalzgerüst der Zwischenstraße und dem ersten Fertigwalzgerüst der Fertigwalzstraße, bevorzugt zwischen dem letzten Zwischenwalzgerüst der Zwischenstraße und dem zweiten Induktionsofen, angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Messgerät auch die Ist-Planheit des Zwischenbands messen kann. Dies kann dadurch erfolgen, dass das zweite Messgerät eine Messeinheit zur Messung des Ist-Profils und eine weiteren Messeinheit zur Messung der Ist-Planheit umfasst.
Um das Profil des Zwischenbands ausregeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein zweiter Profilregler zumindest einen Aktuator in der Zwischenstraße in Abhängigkeit des Ist-Profils des Zwischenbands derart ansteuern kann, dass das Ist-Profil des Zwischenbands einem Soll-Profil möglichst entspricht.
Um die Planheit des Zwischenbands ausregeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein erster Planheitsregler zumindest einen Aktuator in der Zwischenstraße in Abhängigkeit der Ist-Planheit des Zwischenbands derart ansteuern kann, dass die Ist-Planheit des Zwischenbands einer Soll-Planheit möglichst entspricht.
Die Regelung des Ist-Profils und der Ist-Planheit in der Zwischenstraße ist möglich, wenn beide Regelkreise aktiv und einander überlagert ausgeführt werden.
Um den Verschleiß der Arbeitswalzen in der Fertigstraße kompensieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Fertigwalzgerüst der Fertigstraße, bevorzugt jedes Fertigwalzgerüst der Fertigstraße, zwei Verschiebeeinrichtungen zum axialen Verschieben der Arbeitswalzen in entgegengesetzte Richtungen aufweisen. Bevorzugt erlauben die Verschiebeeinrichtungen ein sog. "long stroke" Verschieben der Arbeitswalzen mit einer max. Verschiebung von 200 mm, 500 mm, bzw. 800 mm.
Es ist vorteilhaft, wenn das dritte Messgerät in Materialflussrichtung zwischen dem letzten Fertigwalzgerüst der Fertigstraße und der Wickeleinrichtung, bevorzugt zwischen dem letzten Fertigwalzgerüst der Fertigstraße und der Kühlstrecke, angeordnet ist. Auch das dritte Messgerät kann bspw. aus zwei Messeinheiten bestehen, einer Einheit zur Messung des Ist-Profils und einer weiteren zur Messung der Ist-Planheit.
Um das Profil des Fertigbands ausregeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein dritter Profilregler zumindest einen Aktuator in der Fertigstraße in Abhängigkeit des Ist-Profils des Fertigbands derart ansteuern kann, dass das Ist-Profil des Vorbands einem Soll-Profil möglichst entspricht.
Um die Planheit des Fertigbands ausregeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn ein zweiter Planheitsregler zumindest einen Aktuator in der Fertigstraße in Abhängigkeit der Ist-Planheit des Fertigbands derart ansteuern kann, dass die Ist-Planheit des Fertigbands einer Soll-Planheit möglichst entspricht.
Die Regelung des Ist-Profils und der Ist-Planheit in der Fertigstraße ist möglich, wenn beide Regelkreise aktiv und einander überlagert ausgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Messgeräten jeweils nach der Vor-, Zwischen- und Fertigstraße kann eine besonders gute Planheit erzielt werden, weil das relative Bandprofil nach der Vor-, Zwischen- und Fertigstraße konstant gehalten werden kann und weil etwaige Profilabweichungen nicht erst nach dem Fertigwalzen, sondern bereits nach dem Vor- und Zwischenwalzen erkannt und ggf. kompensiert werden können. Dies ist insbesondere bei ultradünnen Bändern vorteilhaft, da das relative Bandprofil bei jedem Walzstich konstant gehalten werden kann.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
In der
Die Funktionsweise eines ersten Profilreglers wird anhand der
Die Funktionsweise eines zweiten Profilreglers wird anhand der
Die Funktionsweise eines dritten Profilreglers und eines zweiten Planheitsreglers werden anhand der
Es ist möglich, dass in den Fertigwalzgerüsten der Fertigstraße 11 Aktuatoren zur Durchbiegung der Arbeitswalzen und zusätzlich eine breitenabhängige Multizonenkühlung der Arbeits- oder eventuell sogar der Stützwalzen vorhanden sind.
Die
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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