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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Temperaturverteilung über der Breite
insbesondere eines Bandes, insbesondere in einer Warmbandstraße, gemäß Anspruch
1.
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Stand der Technik
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Beim
Herstellen von Bändern,
wie insbesondere bei Warmwalzanlage wird ein Band vom Ofen bis zum
Haspel transportiert und über
diese Strecke bearbeitet. Dabei spielt die Temperatur des Bandes und
deren Temperaturverteilung beispielsweise über die Breite betrachtet eine
entscheidende Rolle für
die Bearbeitung und die daraus resultierende Bandqualität.
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Besonders
wenn eine hohe Produktivität
einer Anlage bzw. Warmbandstraße
erreicht werden soll, ist der Ofen, wie beispielsweise ein Hubbalkenofen,
oft der Produktionsengpass. Dies führt dann dazu, dass die Brammen
zwar warm genug erwärmt sind,
sie aber keine gleichmäßige Temperaturverteilung
angenommen haben, weil sie nicht ausreichend lang im Ofen verblieben
sind.
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Dadurch
können
Temperaturverteilungen entstehen, die über die Breite der Brammen
betrachtet ungleichmäßig sind.
Dadurch kann verursacht werden, dass die konventionellen Brammen
bei Verlassen des Ofens eine ungleichmäßige Temperaturverteilung aufweisen.
Dabei ist in der Regel die Oberfläche und auch die Brammenkante
wärmer
als die restliche Bramme. Bei einer anschließenden Walzung in einer Vorstraße wird
das Temperaturprofil geändert
und die absolute Bandkante kühlt
sich durch Wärmestrahlung
zur Seite und durch das Durchlaufen durch Zunderwäscher und
Staucher zusätzlich ab,
so dass vor einem Fertigverformen die Temperaturverteilung derart
entsteht, dass die mittlere Temperatur über die Dicke betrachtet am
Rand und zur Mitte abnimmt, wobei in der Nähe der Kante ein lokales Temperaturmaximum
entsteht. Dabei können
die wärmeren
Bereiche etwa zwischen 80 und 150 mm von der Kante vorliegen, was
sich insgesamt negativ auf die Bandkontur und Bandplanheit auswirkt.
Durch die derart ungleichmäßige Temperaturverteilung
wird beim nachfolgenden Walzprozess bewirkt, dass eine unterschiedliche
Abplattung im Walzspalt an den verschiedenen Fertiggerüsten erzeugt
wird, und sich auch ein unterschiedlicher Arbeitswalzenverschleiß sowie
thermischer Crown über
die Bandbreite einstellt. Resultat davon sind Profilanomalien, die
bei der Weiterverarbeitung des Bandes störend sind und zu wenig maßhaltigen
Bändern
führt,
was bezüglich im
Hinblick auf die Qualität
betrachtet wenig wünschenswert
ist. Auch ist dies durch zusätzliche
mechanische Profilstellglieder nicht vermeidbar, weil die Effekte
sehr lokal sind.
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Neben
den geometrischen Nachteilen können
sich infolge der Temperaturunterschiede auch unterschiedliche Gefüge bzw.
mechanische Bandeigenschaften über
der Bandbreite ergeben.
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Neben
einer ungleichförmigen
Erwärmung von
konventionellen Brammen im Ofen, sind diese auch mit ungleichförmigen Temperaturen
hinter einer Dünnbrammenanlage
zu beobachten. Gleichen sich die Temperaturunterschiede im nachfolgenden
Ofen nicht vollständig
aus, so können
auch hier die zuvor geschilderten Nachteile wie Profilanomalien,
Unplanheit und unterschiedliche mechanische Bandeigenschaften über der
Bandbreite entstehen.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine
verbesserte Verarbeitung von insbesondere Bändern in Warmbandstraßen erlaubt
und eine höhere
Produktqualität
erzeugt.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bezüglich
der Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperaturverteilung über die Breite einer Bramme
oder eines Bandes insbesondere in einer ein- oder mehrgerüstigen Warmwalzanlage,
wobei zumindest eine Kühlvorrichtung
vorgesehen ist mit Düsen
zur Aufbringung eines Kühlmittels
auf die Bramme oder das Band, wobei die Düsen über der Breite derart verteilt
angeordnet und/oder angesteuert werden, dass insbesondere an Positionen
an welchen eine erhöhte
Temperatur ermittelt wird, ein Kühlmittel
appliziert wird.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht die Beeinflussung der Bandplanheit und Bandkontur
vor durch partielle Kühlung
des Bandes. Im Wesentlichen an den Stellen, an welchen Bandwellen
detektiert werden, wird das Band gekühlt, um die Materialfestigkeit
gezielt zu verändern.
Analog werden Bandstellen gekühlt,
um dort gezielt Konturänderungen
des Bandes hervorzurufen. Eine Konturbeeinflussung findet in der
Regel bei dickerem Band statt und die Planheitsbeeinflussung bei
geningeren Dicken. Das Wirkprinzip ist das Gleiche.
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Zur
Festlegung der Kühlmittelverteilung
ist es vorteilhaft, wenn die Breite des Bandes in Kühlzonen
aufgeteilt ist, wobei für
zumindest eine, vorteilhaft für
alle Zonen eine Düse
der Kühlvorrichtung
vorsehbar oder angeordnet ist.
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Auch
ist es zweckmäßig, wenn
die zumindest eine Düse
oder mehrere Düsen
in ihrer Position bezüglich
der Breite des Bandes einstellbar ist oder sind.
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Weiterhin
ist es bei einem Ausführungsbeispiel
zweckmäßig, wenn
die Düsen
paarweise und vorteilhaft symmetrisch und paarweise bezüglich der Mitte
des Bandes angeordnet sind.
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Damit
kein gesonderter Breitenverstellmechanismus benötigt wird, kann eine Breitenverstellung
der Düsen
bezüglich
ihrer Düsenpositionen durch
die Befestigung an den Brammen- oder Bandseitenführungen vorgesehen sein.
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Um
flexibel die Breitenverstellung der Düsenpositionen durchführen zu
können,
ist eine separate Verstelleinrichtung auch für die rechte und linke Bandhälfte unabhängig voneinander
einsetzbar.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Düsen
nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder Kühlzone eine Düse zugeordnet
ist.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
Düsen unterhalb
und/oder oberhalb des Bandes angeordnet sind.
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Eine
zielgerichtete Aktivierung der Düsen wird
unterstützt
durch zumindest einen Messsensor, welcher die Temperaturverteilung
der Bramme bzw. des Bandes – über die
Breite betrachtet – erfasst.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist es zweckmäßig, wenn
weiterhin eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche relevante Eingangsgrößen verarbeitet
und die zu applizierende Kühlmittelmenge für die jeweilige
Kühlzone
und/oder die Kühlposition bestimmt
und ansteuert.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Darstellung
einer Temperaturverteilung einer Bramme anhand von Fehlfarben;
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2 Darstellung
einer Temperaturverteilung einer Bramme nach dem Walzen anhand von Fehlfarben;
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3 Darstellung
einer Temperaturverteilung einer Bramme nach dem Walzen anhand von Fehlfarben;
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4 einen
Verlauf der mittleren Bandtemperatur über die Breite des Bandes betrachtet;
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5 einen
Temperaturverlauf, Walzkraft und Profilform über die Breite des Bandes betrachtet;
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6 Ansichten
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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7 ein
Diagramm zur Darstellung von Temperaturverlauf und Anordnung von
Kühlzonen;
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7a ein
Diagramm zur Darstellung der Wechselwirkung zwischen Planheit, Temperaturverlauf
und Ansteuerung von Kühldüsen;
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8 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Kühldüsen;
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9 eine
schematische Darstellung von möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperatursensoren innerhalb einer Warmbandstraße;
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9a eine
schematische Darstellung von möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperatursensoren innerhalb einer Warmbandstraße;
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10 eine
schematische Darstellung einer CSP-Anlage mit möglichen Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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10a eine schematische Darstellung einer CSP-Anlage
mit möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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10b eine schematische Darstellung einer CSP-Anlage
mit möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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10c eine schematische Darstellung einer CSP-Anlage
mit möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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11 eine
schematische Darstellung einer alternativen Dünnbrammenanlage mit möglichen
Positionen einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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11a eine schematische Darstellung einer alternativen
Dünnbrammenanlage
mit möglichen Positionen
einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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11b eine schematische Darstellung einer alternativen
Dünnbrammenanlage
mit möglichen Positionen
einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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11c eine schematische Darstellung einer alternativen
Dünnbrammenanlage
mit möglichen Positionen
einer Kühlvorrichtung
und Temperaturmesssensoren;
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12 eine
schematische Darstellung einer Dünnband-Gießwalzanlage
mit möglichen
Positionen von Kühlvorrichtungen
und Temperaturmesssensoren;
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12a eine schematische Darstellung einer Dünnband-Gießwalzanlage
mit möglichen
Positionen von Kühlvorrichtungen
und Temperaturmesssensoren;
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13 eine
schematische Darstellung einer Dünnbrammenanlage
mit Steuereinheit zur Darstellung eines Verfahrens zur Kühlung eines
Bandes und/oder einer Dünnbramme;
und
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14 eine
schematische Darstellung einer Dünnbrammenanlage
mit Steuereinheit zur Darstellung eines Verfahrens zur Kühlung eines
Bandes und/oder einer Dünnbramme.
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Bevorzugte Ausführung der
Erfindung
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Die 1 zeigt
eine Darstellung einer Hälfte einer
Bramme 1 wobei mittels Fehlfarben eine Temperaturverteilung
sichtbar gemacht wird, wobei die Temperatur umso wärmer ist,
je heller die Farbe bzw. Graustufe ist. Die Bramme 1 ist
beim Verlassen aus einem konventionellen Ofen einer Warmbandanlage bereits
ungleichmäßig erwärmt, was
auch auf eine zu kurze Ofenverweilzeit zurückzuführen ist, was Ergebnis einer
hohen Ofenauslastung sein kann. Die Bramme 1 ist an der
Oberfläche
und am Rand 1a bzw. an der Brammenkante 2 wärmer als
beispielsweise im Kern 1b, der dunkel dargestellt ist.
Die Bramme 1 ist also nicht optimal durchgewärmt.
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Bei
der Walzung mittels einer Vorstraße ändert sich das Temperaturprofil
der Bramme 1, so dass die gewalzten Brammen 1 beispielsweise
ein Temperaturprofil erhalten, das dem in den 2 und 3 entspricht.
Die Bandkante 2 kühlt
sich durch das Walzen weiter ab und es entsteht eine Warmzone 3,
die der Bandkante 2 benachbart ist. In den 2 und 3 erkennt
man die Temperaturverteilung an den Graustufen, wobei die Temperatur
wieder umso geringer ist, je dunkler die Graustufe ist.
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Die 4 zeigt
einen Verlauf der mittleren Bandtemperatur als Funktion der Breite
eines Vorbandes, wobei auch hier deutlich zu erkennen ist, das am
Rand des Bands die Temperatur absinkt und nach innen auch eine geringere
Temperatur vorliegt. In einer Zone dem Rand benachbart hegt die
höchste mittlere
Temperatur vor.
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Die 5 zeigt
in drei untereinander angeordneten Diagrammen einen Verlauf der
mittleren Temperatur, eine Walzkraft und die Profilform als Funktion
der Breite des Bandes bzw. der Bramme 1. Die obere Teilfigur
zeigt den Verlauf der mittleren Temperatur als Funktion der Breite,
wobei sich verschiedene Temperaturprofile 4, 5 an
verschiedenen Stellen der Warmbandstraße (Ofen, innerhalb der Fertigstraße) einstellen
können.
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Durch
die abgesenkte Temperatur am Rand wird im Bereich des Temperaturmaximums
nahe dem Rand eine reduzierte Walzkraft 6 verursacht, weil
am Ort der höchsten
Temperatur das Material auch in der Regel am weichsten ist.
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Dadurch
ergibt sich eine ungleichmäßige Profilform
(Bandkontur), wobei im Bereich der höchsten Temperatur eine Profilanomalie 8 mit
geringerer Dicke und eine Schulter mit Wulst 9 entstehen. Überlagert
wird dieser Temperatureffekt mit dem Effekt der Walzenbiegung bzw.
dem Effekt der Stellglieder, welche eine Dickenabnahme von außen nach
innen, siehe 7, erzeugen. Die 1 bis 5 zeigen für ein Anwendungsbeispiel
die Wirkung ungleichmäßiger Temperaturen über der
Breite.
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Die 6 zeigt
im oberen Bild eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum
Kühlen
einer Dünnbramme,
eines Vorbandes oder eines Bandes 11. Das Band 11 wird
seitlich von verstellbaren Seitenführungen 12 bzw. dazu
vorgesehenen Seitenführungsmitteln
geführt.
Dazu sind die Seitenführungen 12 entlang
der Pfeilrichtung 13 seitlich verstellbar ausgeführt. Zur
Kühlung
der Bramme oder des Bandes 11 sind weiterhin Kühlelemente 14,
wie Kühldüsen vorgesehen,
die an dem Ort positionierbar sind, an welchem die höchste Temperatur
oder hohe Temperaturen des Bandes messbar sind oder erwartet werden,
so dass dieser Bereich bzw. diese Bereiche gesondert gekühlt werden können. So
kann ein aufgrund der Temperaturverteilung definierter Hauptkühlbereich 14a festgelegt
werden und mittels eines Kühlmittels,
wie beispielsweise Kühlwasser,
zusätzlich
gekühlt
werden. Das Kühlwasser
kann beispielsweise mittels Schläuchen 15 zu
den Düsen 14 geleitet
werden, wobei die Schläuche 15 gegen
die hohe Umgebungstemperatur geschützt ausgebildet oder abgeschirmt
werden können.
Im unteren Bild ist die Vorrichtung in einer Seitenansicht gezeigt.
Dabei wird das Band mittels der Rollen transportiert und gleichzeitig
wird das Band mittels eines Kühlmittel,
wie Kühlwasser
oder Kühlluft,
an dafür
vorgesehenen Positionen partiell gekühlt. Vorteilhaft ist es, wenn
die Kühlelemente,
wie Düsen,
im Bereich einer verstellbaren Seitenführung vorgesehen sind. Auch
können
statt Einzeldüsen eine
oder mehrere Düsengruppe
vorgesehen sein, so dass das Kühlmittel
auch über
einen breiteren Bereich verteilt auf das Band aufgebracht werden
kann.
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Weiterhin
ist zu erkennen, dass Düsen 14 derart
oberhalb und unterhalb des Bandes angeordnet sind, so dass sowohl
von unten und/oder von oben gekühlt
werden kann.
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Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kühlmittelmenge abhängig von
einer Zielgröße (z. B.
der Temperaturverteilung, Zielkontur, Planheit), oder von anderen
Prozessparametern, wie der Ofenziehzeit, Breite, Breitenreduktion
etc. an der Oberseite und/oder an der Unterseite individuell einstellbar ist,
damit eine optimierte Kühlung
der entsprechenden Bandbereiche erfolgen kann.
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Sind
die Temperaturverteilungen des Bandes über die Breite gesehen nicht
immer reproduzierbar gleich, kann eine individuelle Verteilung der
Düsen vorgesehen
werden.
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Die 7 zeigt
im oberen Bild eine Temperaturverteilung eines Bandes, die nicht
symmetrisch verteilt ist. Wie zu erkennen ist, liegen an oder nahe den
beiden Rändern
verschieden breite Bereiche erhöhter
Temperatur vor, wobei im mittleren Bandbereich ebenfalls ein Bereich
erhöhter
Temperatur zu finden ist. Dabei ist das Temperaturprofil hinter
der Gießmaschine
und/oder hinter dem Vorgerüst und/oder
hinter dem Ofen in der oberen Kurve 20 dargestellt und
das Temperaturprofil hinter der Fertigstraße in der unteren Kurve 21 dargestellt.
Weiterhin sind die strichpunktierten Linien 22, 23 die
Soll- oder Zielwerte der Temperaturverteilung. Die Linie 27 stellt einen
Mittelwert innerhalb einer Zone i dar.
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Entsprechend
der ungleichmäßig verteilten Temperaturmaxima über die
Breite des Bandes betrachtet, wird die Anordnung der Düsen gewählt. Dazu
zeigt die untere Figur der 7 eine Anordnung
von Düsen
an den Stellen, an welchen die Temperatur gegenüber dem Sollwert überhöht ist.
So ist im Bereich des linken Bandrandes eine Düse 24 angeordnet,
im mittleren Bereich sind zwei Düsen 25 angeordnet
und im Bereich des rechten Bandrandes sind drei Düsen 26 vorgesehen.
Statt der Anzahl der Düsen
kann auch die Menge des Kühlmittels 28 entsprechend
verteilt sein, das auf das Band gesprüht wird, so dass eine vergleichbare
Kühlmittelmengenverteilung
vorliegt. Die 7 unten zeigt somit eine Vielzonenkühlung, bei
der die jeweiligen Zonen zur Kühlung
individuell einstellbar sind.
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Die 7a zeigt
für ein
anderes Anwendungsbeispiel im oberen Diagramm eine Verteilung der
Wellenhöhe
oder Unplanheit eines Bandes als Funktion der Breite des Bandes.
Dabei sind deutlich zwei Maxima 100, 101 zu erkennen.
In dem zweiten Diagramm von oben ist die Verformung des Walzkörpers einer
Arbeitswalze in Folge der Bandkühlung
zu erkennen, wobei die Kontur im Bereich der Pfeile 102, 103 eine
Veränderung
des Walzspalts erkennen lässt,
die an den Positionen der Maxima des oberen Bildes zu erkennen ist.
Das dritte Diagramm von oben zeigt die spezifische Walzkraft als
Funktion der Breite, wobei wiederum Maxima als Funktion der Breite
an der gleichen Stelle zu erkennen sind. Das vierte Diagramm von
oben zeigt eine Temperaturverteilung eines Bandes, die nicht gleichmäßig verteilt ist.
Diese Figur zeigt für
ein alternatives Fallbeispiel schematisch das Wirkprinzip der Erfindung,
wonach an solchen Stellen eine gezielte Bandkühlung, siehe unteres Diagramm,
vorgenommen wird, wo eine detektierte Unplanheit erfasst wird, so
dass hinter der Walzstraße
eine verbesserte Planheit erreicht wird. Durch die Kühlung des
Bandes vor und/oder innerhalb der Walzstraße an spezifisch ausgewählten Bereichen über die
Breite des Bandes verteilt, kann eine verbesserte Planheit des Bandes
erzielt werden. Die Bandbereiche, die unplan sind, werden in der
Regel und von Sonderfällen
abgesehen gekühlt.
Hierdurch stellen sich dort in Folge der geringeren Temperatur eine
höhere
Umformfestigkeit ein und damit eine erhöhte Walzkraft ein, wie es in 7a im
mittleren Diagramm zu erkennen ist. Die Änderung der Abplattung im Walzspalt
am Auslaufgerüst
oder ggfs. an mehreren Gerüsten
einer Walzstraße
vermindert oder beseitigt die Unplanheit. Bei einer Vertrimmung der
Temperatur des Bandes ist es hier vorteilhaft, wenn die Bandtemperaturtoleranzen
eingehalten werden. So ist es beispielsweise beim Walzen von austenitischem
Edelstahl in weiten Bereichen möglich,
die Bandtemperatur einzustellen bzw. zu vertrimmen, ohne die mechanischen
Bandeigenschaften negativ zu beeinflussen. Die 7a zeigt
im unteren Diagramm die Anordnung der Kühldüsen 104 und somit
eine Vielzonenkühlung,
bei der die jeweiligen Zonen 105 zur Kühlung individuell einstellbar sind.
Auch eine Anordnung von Einzeldüsen
im beispielsweise Viertelwellenbereich des Bandes ist vorgesehen
oder möglich.
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Die 8 zeigt
eine Vorrichtung 30 mit einer Anordnung von Düsen 31, 32 zur
Kühlung
einer Bramme oder eines Bandes 33, wobei die Düsen 31, 32 sowohl
unter dem Band oder der Bramme als auch über dem Band oder der Bramme
vorgesehen sind. Dadurch können
die Düsen
das Band oder die Bramme bei Bedarf beidseitig mit einem Kühlmedium besprühen, so
dass das Band oder die Bramme beidseitig an den relevanten Stellen
gekühlt
wird.
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Die
Düsen 31, 32 sind
dazu vorteilhaft in Reihen angeordnet, so dass benachbarte Düsen auch überlappend
angeordnet sein können.
Die Düsen weisen
dabei auch jeweils eine eigene Zuleitung 34 auf, mittels
welcher das Kühlmittel,
wie beispielsweise Wasser, an die Düse 31, 32 verbracht
werden kann, bevor es mittels der Düse auf das Band appliziert
wird. Die Düsen 31, 32 können vorteilhaft
feststehend angeordnet sein, wobei die Düsen 31, 32 mittels
eines Halterahmens oder -gestells verbunden sein können oder
die Düsen 31, 32 können selbsttragend
ausgebildet sein, wobei dabei die Düsen 31, 32 auch
miteinander verbunden sein können.
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Vorteilhaft
können
die Düsen 31, 32 aber auch
positionierbar sein, so dass sie in ihrer Lage über die Breite verstellbar
gehalten werden können.
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Beispielsweise
können
die Düsen 31, 32 auch
in Gruppen angeordnet werden oder paarweise, wie beispielsweise
auch paarweise symmetrisch.
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Die
Düsen können auch
unterschiedliche Düsenquerschnitte
haben, oder mehrere Düsen
können
hintereinander in Materialflußrichtung
geschaltet sein. Beispielsweise lässt sich so eine gewünschte unterschiedliche
Kühlmittelmengenverteilung
(„Wasser-crown") darstellen, bei
der im Randbereich des Düsenbalkens
größere Düsen eingesetzt
werden als in dem mittleren Bereich und noch kleinere Düsen in der
Mitte.
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Die 9 zeigt
schematisch eine Vorrichtung 40 zur Bearbeitung von Bändern, wie
beispielsweise eine Warmbreitbandstraße. Die Vorrichtung 40 weist
einen Brammenofen 41 und zwei Zunderwäscher 42, 43 auf.
Weiterhin ist ein erstes Vorgerüst 44 und
zweites Vorgerüst 45 vorgesehen,
wobei das erste Vorgerüst 44 als
Durchlaufgerüst
ausgebildet sein kann und das zweite Vorgerüst 45 als Reversiergerüst ausgebildet
sein kann. Weiterhin sind Seitenführungen 46 vorgesehen,
wie beispielsweise vor oder hinter den Vorgerüsten und vor der Schere 49'. Am Ende der
Straße
sind die Walzeinrichtungen 47, wie eine Fertigstraße, vorgesehen
bevor das Band gekühlt
und auf einem nicht dargestellten Haspel aufgewickelt wird. Erfindungsgemäß sind Vorrichtungen 48 zur
Beeinflussung der Tempe ratur des Bandes mit Düsen ausgestattet vorgesehen.
Diese werden symmetrisch durch ein Rechteck mit einem Strich nach unten
oder oben dargestellt. Diese können
wie eingezeichnet vor und/oder nach den Vorgerüsten 44, 45 und/oder
vor und/oder nach der Schere 49' angeordnet sein. Darüber hinaus
können
Temperaturmessvorrichtungen 49, wie Temperaturscanner,
vorgesehen sein, die nach zumindest einem der Vorgerüste 44, 45 und/oder
nach der Walzvorrichtung 47 angeordnet sein können. Die
Vorrichtungen 48 zur Beeinflussung der Temperatur des Bandes
können
an den Seitenführungen
vor den Vorgerüsten,
wie Durchlauf- oder Reversiergerüst,
versehen sein und/oder an den Seitenführungen vor der Schere oder
vor der Fertigstraße 47.
Weiterhin sind innerhalb der Fertiggerüste der Fertigstraße 47 Vorrichtungen 48 zur
Beeinflussung der Temperatur mit Düsenanordnungen möglich und
vorteilhaft. Dies kann entsprechend auch für eine Grobblechstraße gelten,
bei welcher an den einzelnen Stufen vom Ofen bis zum Grobblechgerüst solche
Vorrichtungen 48 zur Beeinflussung der Temperatur vorgesehen
sein können.
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Die 9a zeigt
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 40 zur Bearbeitung von Bändern, wie
beispielsweise eine Warmbreitbandstraße. Die Vorrichtung 40 weist
einen Brammenofen 41 und zumindest zwei Zunderwäscher 42, 43 auf.
Weiterhin ist ein erstes Vorgerüst 44 und
zweites Vorgerüst 45 vorgesehen,
wobei das erste Vorgerüst 44 als
Durchlaufgerüst
ausgebildet sein kann und das zweite Vorgerüst 45 auch als Reversiergerüst ausgebildet
sein kann. Weiterhin sind Seitenführungen 46 vorgesehen,
wie beispielsweise vor den Vorgerüsten 44 und vor der
Schere 49'.
Am Ende der Straße
sind die Walzeinrichtungen 47, wie eine Fertigstraße, vorgesehen
bevor das Band auf einem nicht dargestellten Haspel aufgewickelt
wird. Erfindungsgemäß sind Vorrichtungen 48 zur
Beeinflussung der Temperatur des Bandes mit Düsen ausgestattet vorgesehen.
Diese können
wie eingezeichnet vor und/oder nach den Vorgerüsten 44,45 und/oder vor
und/oder nach der Schere angeordnet sein. Darüber hinaus können Vorrichtungen 48 zur
Beeinflussung der Temperatur des Bandes auch im Bereich der Fertigstraße 47 zwischen
einzelnen Gerüsten vorgesehen
sein. Vorteilhaft sind die Vorrichtungen zur Beeinflussung der Temperatur 48 an
den dortigen Seitenführungen
vorgesehen. Weiterhin können
solche Vorrichtungen auch im Bereich eines Vorbandkühlers 46' vorgesehen
sein, der vor der Fertigstraße angeordnet
sein kann. Dazu kann vorzugsweise zumindest ein Teil der Kühleinrichtung
eine Bandzonenkühlung
umfassen.
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Darüber hinaus
können
Temperaturmessvorrichtungen 49, wie Temperaturscanner,
vorgesehen sein, die nach zumindest einem der Vorgerüste 44,45 und/oder
nach der Walzvorrichtung 47 angeordnet sein können. Die
Vorrichtungen 48 zur Beeinflussung der Temperatur des Bandes
können
an den Seitenführungen
vor den Vorgerüsten,
wie Durchlauf- oder Reversiergerüst,
versehen sein und/oder an den Seitenführungen vor der Schere oder
vor der Fertigstraße 47.
Weiterhin sind innerhalb der Fertiggerüste der Fertigstraße 47 Vorrichtungen 48 zur
Beeinflussung der Temperatur mit Düsenanordnungen möglich und vorteilhaft.
Dies kann entsprechend auch für
eine Grobblechstraße
gelten, bei welcher an den einzelnen Stufen vom Ofen bis zum Grobblechgerüst solche
Vorrichtungen 48 zur Beeinflussung der Temperatur vorgesehen
sein können.
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Die 10 und 10b zeigen jeweils eine so genannte CSP-Anlage
(Compact Strip Produktion) 50 mit Vorgerüst und die 10a und 10c jeweils
eine CSP-Anlage 60 ohne
Vorgerüst.
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Die
CSP-Anlage 50 der 10 weist
Temperaturmessvorrichtungen 51 auf, die vor dem Rollenherdofen 50a und
nach der Kokille angeordnet ist und weiterhin eine, die am Ende
der Fertigstraße
mit den Walzgerüsten
F1, F2, F3, F4, F5 und F6 angeordnet ist. Die Vorrichtungen 52 zur
Beeinflussung der Temperatur mit den Düsen zum Kühlen der Bramme oder des Bandes
sind vorteilhaft vor und/oder nach dem Rollenherdofen nach der Kokille
und/oder vor dem Vorgerüst
R1 und/oder nach dem Vorgerüst
R1 und/oder vor der Fertigstraße
anzuordnen.
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Die
Anlage der 10b unterscheidet sich von den
Anlagen der 10 und 10a lediglich dadurch,
dass weiterhin in der Fertigstraße 53 zwischen den
Walzgerüsten
F1 und F2 weitere Kühlvorrichtungen 52 vorgesehen
sind, wobei innerhalb der Fertigstraße 53 auch noch weitere
Kühlvorrichtungen 52 zwischen
auch anderen Walzgerüsten
F1, ..., F6 vorgesehen sein könnten.
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Die
CSP-Anlage 60 der 10a weist
Temperaturmessvorrichtungen 61 auf, vor dem Rollenherdofen 60a nach
der Kokille und am Ende der Fertigstraße mit den Walzgerüsten F1,
F2, F3, F4, F5, F6 und F7. Die Vorrichtungen 62 zur Beeinflussung
der Temperatur mit den Düsen
zum Kühlen
des Bandes sind vorteilhaft vor und/oder nach dem Rollenherdofen
nach der Kokille und/oder vor der Fertigstraße anzuordnen. Die Anlage der 10c unterscheidet sich von der Anlage der 10a lediglich dadurch, dass weiterhin in der Fertigstraße 63 zwischen
den Walzgerüsten
F1 und F2 und in der Kühlstrecke 64 weitere
Kühlvorrichtungen 62 vorgesehen
sind, wobei innerhalb der Fertigstraße 63 auch noch weitere Kühlvorrichtungen 62 beispielsweise
zwischen auch anderen Walzgerüsten
F1, ..., F6 vorgesehen sein könnten.
Weiterhin ist ein Temperaturscanner 61 am Ende der Kühlstrecke
vorgesehen.
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Die 11, 11a, 11b und 11c zeigen jeweils eine Endlos-Dünnbrammen-Anlage 70, 80,
bei welchen die Gießanlage
und das Walzwerk direkt miteinander gekoppelt sind. Somit wird eine
besonders kurze Anlage erreicht. Bei solchen Anlagen ist die Zeit
für einen
Temperaturausgleich von der Erstarrung der Schmelze bis zum Walzen sehr
kurz. Daher ist die Vorsehung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Kühlung eines
Bandes bei solchen Anlagen besonders bevorzugt, weil ein Temperaturausgleich
in Breitenrichtung bei ungleichmäßiger Temperaturverteilung
ohne Kühlvorrichtungen nicht
erreicht werden kann. Durch die Vorsehung der Kühlvorrichtungen beispielsweise
in Form einer Brammenzonenkühlung
oder an den Seitenführungen
kann dem entgegen gewirkt werden und es kann aktiv eine Angleichung
der Temperatur über
die Breite in verschiedenen Zonen der Bandherstellung durchgeführt werden.
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Die 11 und
die 11 b zeigen jeweils in der Anlage 70 Temperaturmessvorrichtungen 71, die
nach der Gießmaschine 70a und
den Vorgerüsten V1,
V2, V3 und/oder nach Heizung 71a, wie einem Rollenherdofen
bzw. einer induktiven Heizung, und/oder nach der Fertigstraße mit den
Walzgerüsten
F1, F2, F3, F4 und F5 angeordnet sind. Die Vorrichtungen 72 zur
Beeinflussung der Temperatur bzw. zur Kühlung mit den Düsen zum
Kühlen
des Bandes sind vorteilhaft innerhalb und/oder nach der Gießmaschine,
vor und/oder nach der Heizung, sowie vor und/oder auch in der Fertigstraße 73 zwischen
Walzengerüsten
F1, ... F5 angeordnet. Weiterhin ist nach der Fertigstraße eine
Kühlstrecke 78 für das Band vorgesehen.
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Die 11a und die 11c zeigen
in der Anlage 80 Temperaturmessvorrichtungen 81,
die nach der Gießmaschine 83 und
dem Ofen oder Halteofen 84 bzw. nach der induktiven Heizung 85 und/oder
nach der Fertigstraße 86 mit
den Walzgerüsten
F1, F2, F3, F4, F5, F6 und F7 angeordnet sind. Die Vorrichtungen 82 zur
Beeinflussung der Temperatur bzw. zur Kühlung mit den Düsen zum Kühlen der
Brammen oder des Bandes sind vorteilhaft innerhalb und/oder nach
der Gießmaschine 83, vor
und/oder nach der Heizung 84 oder 85, sowie vor und/oder
innerhalb der Fertigstraße 86 zwischen Walzengerüsten F1,
... F7 angeordnet. Weiterhin ist in der Fertigstraße 86 gegebenenfalls
auch eine induktive oder sonstige Heizung 87 vorgesehen
und nach der Fertigstraße
eine Kühlstrecke 88 für das Band.
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Die 12 und 12a zeigen jeweils eine Dünnband-Gießwalzanlage, bei welcher die
Gießanlage 111 im
Wesentlichen aus Gießrollen 112 besteht.
Entlang der Bandführung
sind die Temperatursensoren oder Temperaturscanner 113 angeordnet zur
Ermittlung der Temperaturverteilung des Bandes. Weiterhin sind Vor richtungen
zur Bandzonenkühlung 114 vorgesehen,
die zu Beginn der Anlage und/oder vor und/oder nach Walzgerüsten 115 vorgesehen werden
können.
Die Walzanlage kann aus einem oder mehreren Walzgerüsten 115 bestehen.
Weiterhin ist eine Bandheizung 116 vorgesehen, welche nach
einem Leveller 118 oder einem Treiber 117 vorgesehen
werden kann. Bei solchen Dünnbandanlagen
ist es so, dass die Bandkontur kaum noch beeinflusst werden kann.
Der Walzspalt der Walzgerüste muss
sich entsprechend dem Eingangsprofil anpassen. Entsprechend sind
die mehrfach erwähnten Stellglieder
der Bandzonenkühlung
bzw. der speziellen lokalen Kühlung
am Eingang der Walzgerüste bzw.
davor oder auch zwischen Walzgerüsten
zur Verbesserung der Bandplanheit vorteilhaft. Dabei ist beispielsweise
eine beidseitige Kühlung
möglich. Weiterhin
kann bei einem dünnen
Band und bei gezielt abgegrenzter Wirkung der Kühlung auch nur eine einseitige
Kühlung,
wie von oben oder von unten, vorgenommen werden.
-
Vergleichbares
kann auch für
eine Grobblechstraße
vorgenommen werden, bei der nach Verlassen der Bramme aus dem Ofen
bis zum Grobblechgerüst
und in der dahinter angeordneten Kühlstrecke eine Temperaturbeeinflussung ähnlich dem oben
Ausgeführten
durchgeführt
werden kann. Auch kann eine Temperaturbeeinflussung über die
Breite des Bandes auch bei einer Nichteisen-Warmbandanlage durchgeführt werden.
-
Alle
Anwendungsformen dienen dem Ziel, durch geeignete Kühlung der
Bramme oder des Bandes über
der Bandbreite die Bandtemperatur über der Breite zu homogenisieren
sowie die Kontur oder die Planheit zu verbessern oder gezielt zu
beeinflussen.
-
Erfindungsgemäß kann zur
Kühlung
einzelner Zonen eine Flachstrahldüse, eine Kegeldüse, eine
Luft-Wasser-Mehrstoffdüse
oder eine Düse,
wie ein Rohr oder Röhrchenanordnung
einer laminaren Bandkühlung
eingesetzt werden. Dabei kön nen
verschiedene Düsen
eingesetzt werden um unterschiedliche Zonen zu kühlen. Auch können kombinierte
Düsenvorrichtungen
vorgesehen sein.
-
Die
Düsen bzw.
die Kühlzonen über der
Breite können
dabei auch einen gleichmäßigen oder
ungleichmäßigen Abstand
zueinander haben.
-
Zur
Kühlung
mit dem zuvor genannten Ziel und den entsprechenden Eigenschaften
kann beispielsweise eine Vorbandkühlung, eine Segmentkühlung in
einer Stranggußanlage,
eine Zwischengerüstkühlung, eine
Entzunderung, eine Walzspaltkühlung, eine
Bandober- oder Bandunterseitenkühlung
hinter einem Looper oder eine Kühlstrecke
verwendbar sein oder auch eine Kombination der oben aufgeführten Kühlvorrichtungen.
Dabei kann die Walzspaltkühlung
beispielsweise im Wesentlichen kurz oder unmittelbar vor dem Walzspalt
durchgeführt
werden, indem die Walze und/oder das Band oder die Bandoberfläche gekühlt wird.
-
Weiterhin
kann auch bei einer Kaltwalzstraße eine Kühlung vorgesehen werden, so
dass durch die Kühlung
die Bandplanheit zumindest indirekt beeinflussbar ist.
-
Neben
einer Anordnung von Düsen
zur Kühlung
an in der Breite verstellbaren Bandführungen können auch Düsen derart vorgesehen sein,
dass sie individuell anzuordnen sind. Auch kann über die Breite des Bandes betrachtet
eine Vielzahl von Düsen vorgesehen
sind, wobei jeweils nur die Düsen
angesteuert werden und Kühlmittel
verteilen, die zur Kühlung
benötigt
werden. Insgesamt kann so eine Vielzonenkühlung realisiert werden.
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Die 13 zeigt
schematisch eine Dünnbrammenanlage 90 mit
einer Gießmaschine 91,
einem Rollenherdofen 92 oder Induktionsheizung, einer Fertigstraße 93 mit
Walzeneinrichtungen F1 bis F6 und mit Temperatursensoren 94 und
Grammen- oder Bandkühlvorrichtungen 95.
Die Steuereinheit 96 steuert die Bandkühlvorrichtungen 95 anhand
der Daten der Temperatursensoren 94, wobei weiterhin Eingangsgrößen für die Bestimmung
der Kühlmittelverteilung
und Kühlmittelmenge
und der Ansteuerung der jeweiligen Düsen der Kühlmittelaggregate herangezogen
werden: die Gießdicke
der Bramme oder des Bandes, die Vorbanddicke, die Breite des Bandes,
die Breitenreduktion, das Bandmaterial, der Ofen bzw. der Ofentyp,
beispielsweise identifizierbar über
die Ofennummer, die Transportgeschwindigkeit, die gemessenen Temperaturen über die
Breite des Bandes betrachtet. Hinter der Kühlung, zum Beispiel hinter
der Fertigstraße
oder an einer andern Position kann weiterhin die Wirksamkeit der
Kühlung
beurteilt werden, wie beispielsweise auch über den Zusammenhang zwischen
der Wärmeübergangszahl
und der Kühlmittelmenge,
wie beispielsweise der Wassermenge, siehe Block 97.
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Die 14 zeigt
schematisch eine Dünnbrammenanlage 90 mit
einer Gießmaschine 91,
einem Rollenherdofen 92, einer Fertigstraße 93 mit Walzeneinrichtungen
F1 bis F6 und mit Temperatursensoren 94 und Bandkühlvorrichtungen 95.
Die Steuereinheit 96 steuert die Bandkühlvorrichtungen 95 anhand
der Daten der Temperatursensoren 94 und/oder des Bandplanheitssensors 98 und/oder
des Bandprofilmesssensors 119, wobei weiterhin die im letzten
Abschnitt genannten Eingangsgrößen für die Bestimmung
der Kühlmittelverteilung
und Kühlmittelmenge
und der Ansteuerung der jeweiligen Düsen der Kühlmittelaggregate herangezogen
werden können.
Hinter der Fertigstraße
oder an einer anderen Position kann weiterhin die Wirksamkeit der
Kühlung beurteilt
werden, wie beispielsweise auch über
den Zusammenhang zwischen der Wärmeübergangszahl und
der Kühlmittelmenge,
wie beispielsweise der Wassermenge, siehe Block 97. Darüber hinaus
wird in Block 99 die Unplanheit und/oder die Bandkontur, also
der Zusammenhang der Kontur- oder/und Planheitsänderung, und einer notwendigen
Kühlmenge und
einer notwendigen Kühlverteilung
ermittelt und berücksichtigt.
Dabei kann die Bandplanheit und die Abweichung von der Ziel-Planheit
beispielsweise optisch oder über
eine Zugspannungsverteilung ermittelt werden. Weiterhin ist die Bandkontur
von dem Profilmesssensor messbar und so die Abweichung der gemessenen
Bandkontur von der Zielkontur errechenbar.
-
Dabei
kann nicht nur ein lernendes, adaptives, Preset-Modell zur Festlegung
der Wassermenge und deren Verteilung angenommen werden, sondern es
können
auch Regelkreise vorgesehen sein, mittels welchen die eingestellten
Zielwerte bzw. Zielfunktionen mit dem Einsatz von Messgrößen geregelt werden.
Beispielsweise kann ein Temperaturregelkreis vorgesehen sein, mittels
welchem eine gemessene Bandtemperaturverteilung beispielsweise hinter einer
Walzstraße
und/oder einer Kühlstrecke
verwendet wird, um die Kühlzonen
hinsichtlich ihrer Kühlmenge
und Kühlmengenverteilung
anzusteuern, um eine weitestgehend homogene Temperaturverteilung des
Bandes zu erreichen.
-
Bei
der Berechnung der Temperaturen des Bandes und der Wärmeströme zur Bestimmung
der Kühlmedienmenge
und -verteilung kann weiterhin auch ein Verfahren verwendet werden,
welches die Wärmeströme innerhalb
der Bänder
bzw. Brammen berücksichtigt.
Auch kann bei diesem Verfahren berücksichtigt werden, wie wirksam
bzw. effektiv die Kühlung
ist.
-
Aus
den Daten der Temperatursensoren bzw. Temperaturscannern – der Temperatur über die Breite
betrachtet, wird die Breite des Bandes in Kühlzonen unterteilt und den
Kühlzonen
wird eine Temperatur zugeordnet. Das Kühlverfahren wertet die zur Verfügung stehenden
Daten aus und ermittelt in Abhängigkeit
der Eingangsgrößen und
mit der Kenntnis der Kühlwirkung,
welche Düsen
aktiviert bzw. deaktiviert werden und welche Kühlmittelmenge an welcher Düse einzustellen
ist, damit sich eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung
resultiert.
-
Darüber hinaus
kann ein Regelkreis vorgesehen werden, mittels welchem die Bandplanheit
mit einbezogen wird, um alternativ am Ende durch geeignete Kühlmittelverteilung
ein möglichst
planes Band zu erreichen.
-
Zusätzlich kann
auch ein Regelkreis vorgesehen werden, der die Bandkontur berücksichtigt,
um als weitere Alternative durch geeignete Kühlmittelverteilung der Zielbandkontur
(z. B. einer Parabel) näher
zu kommen.
-
- 1
- Bramme
- 1a
- Rand
- 1b
- Kern
- 2
- Bandkante
- 3
- Warmzone
- 4
- Temperaturprofil
- 5
- Temperaturprofil
- 6
- Walzkraft
- 7
- Dickenabnahme
- 8
- Profilanomalie
- 9
- Wulst
- 10
- Vorrichtung
zum Kühlen
- 11
- Dünnbramme,
Vorband oder Band
- 12
- Seitenführung
- 13
- Richtung
- 14
- Kühlelement,
wie Düse
- 14a
- Hauptkühlbereich
- 15
- Schlauch
- 16
- Rolle
- 20
- Kurve
- 21
- Kurve
- 22
- Linie
- 23
- Linie
- 24
- Düse
- 25
- Düsen
- 26
- Düsen
- 27
- Mittelwert
der Temperatur einer Zone
- 28
- Kühlmittelmenge
- 30
- Vorrichtung
- 31
- Düsen, Düsenstrahl
- 32
- Düsen, Düsenstrahl
- 33
- Band,
Bramme oder Vorband
- 34
- Zuleitung
- 40
- Vorrichtung
- 41
- Brammenofen
- 42
- Zunderwäscher
- 43
- Zunderwäscher
- 44
- Vorgerüst
- 45
- Vorgerüst
- 46
- Seitenführung
- 46'
- Vorbandkühler
- 47
- Walzeneinrichtung,
Fertigstraße
- 48
- Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 49
- Temperaturmessvorrichtung
- 49'
- Schere
- 50
- CSP-Anlage
- 50a
- Rollenherdofen
- 51
- Temperaturmessvorrichtung
- 52
- Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 53
- Fertigstraße
- 60
- CSP-Anlage
- 60a
- Rollenherdofen
- 61
- Temperaturmessvorrichtung
- 62
- Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 63
- Fertigstraße
- 64
- Kühlstrecke
- 70
- Dünnbrammenanlage
- 70a
- Gießmaschine
- 71
- Temperaturmessvorrichtung
- 71a
- Heizung
- 72
- Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 73
- Fertigstraße
- 78
- Kühlstrecke
- 80
- Dünnbrammenanlage
- 81
- Temperaturmessvorrichtung
- 82
- Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 83
- Gießmaschine
- 84
- Halteofen
- 85
- Heizung
- 86
- Fertigstraße
- 87
- Heizung
- 88
- Kühlstrecke
- 90
- Dünnbrammenanlage
- 91
- Gießmaschine
- 92
- Rollenherdofen
- 93
- Fertigstraße
- 94
- Temperatursensoren
- 95
- Bandkühlvorrichtung
- 96
- Steuereinheit
- 97
- Block
zur Steuerung
- 98
- Bandplanheitssensor
- 99
- Block
zur Steuerung
- 100
- Maximum
in der Wellenhöhe
bzw. der Bandplanheit
- 101
- Maximum
in der Wellenhöhe
bzw. der Bandplanheit
- 102
- Verformung
im Bereich der Pfeile
- 103
- Verformung
im Bereich der Pfeile
- 104
- Düsen
- 105
- Zonen
- 111
- Gießanlage
- 112
- Gießrolle
- 113
- Temperatursensor,
Temperaturscanner
- 114
- Bandzonenkühlung, Vorrichtung
zur Beeinflussung der Temperatur
- 115
- Walzgerüst
- 116
- Bandheizung
- 117
- Treiber
- 118
- Leveller
- 119
- Bandprofilmesssenor