DE3100143A1

DE3100143A1 - Verfahren zum kontinuierlichen giessen und walzen von metallischen werkstoffen in linie

Info

Publication number: DE3100143A1
Application number: DE19813100143
Authority: DE
Inventors: Willi-Friedrich 3384 Liebenburg Oppermann
Original assignee: OPPERMANN WILLI FRIEDRICH
Current assignee: OPPERMANN WILLI FRIEDRICH
Priority date: 1981-01-07
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1982-08-12

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Gießen und Walzen von
metallischen Werkstoffen in Linie Die Herstellung von Halbzeugen wie z. B. Knüppel und Bänder aus metallischen Werkstoffen geschieht zur Zeit in mehreren, von einander getrennten Produktionslinien.
Zur Disponierung der Vorfabrikate an die Stufen Materialerschmelzen, Kokillen- oder Brammengießen und zu dem Vor-und Fertigwalzen werden lange Transportwege und Zeiten benötigt. Während dieser Transporte verlieren die Halbfabrikate ihre primäre Gießtemperatur und müssen in der Regel von Raumtemperatur wiederum auf Walzhitze aufgeheizt werden. Dieses verursacht naturgemäß hohe Kosten in Bezug auf die Transportgegebenheiten und vor allem entstehen der Volkswirtschaft große Belastungen durch die mehrfach notwendige Energieeinbringung.
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile verhindert.
Die Lösung hierfür ergibt sich aus der unmittelbaren Aneinanderreihung der Produktionsstufen - Materialerschmelzen - Profilgießen im horizontalen Strangguß - Vor- und Fertigwalzen in einer Fertigungsstraße.
Die Kapazitäten aller einzelnen Produktionsstufen sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß ein Materialstrang gebildet wird, der alle Anlagenteile kontinuierlich durchläuft.
Dadurch entfällt jeglicher Zwischentransport des Walzgutes von einer Produktionslinie zur anderen, wie das bisher üblich ist.
Um hierbei die zum Erschmelzen und Vergießen eingebrachte Primärenergie in den Materialstrang bis hin zum letzten Walzstich auszunutzen, wird der Materialstrang ständig in gut wärmeisolierten Transportkammern geführt, so daß die Wärmeabstrahlung in den freien Raum weitestgehend unterbunden wird.
Diese Transportkammern sind erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sie sich in Form und Größe optimal an den Materialstrang anpassen. D.h. wenn ein maximaler Rundknüppel von 100 mm Außendurchmesser hergestellt werden soll, so wird die Form des wärmeisolierten Transportkanals ebenfalls rund sein und einen lichten Durchmesser von ca. 150 mm haben.
Liegt der Schwerpunkt des Herstellungsprogrammes dagegen bei rechteckigen Gießformaten, so wird die Form der Transportkanäle ebenfalls rechteckig sein.
Der Transportkanal selbst besteht erfindungsgemäß aus einem zellkeramischen Wärmedämmkörper mit einer eingelegten hochverschleißfesten Halbschale aus hochdichtem Keramikwerkstoff mit einer Warmfestigkeit von mehr als 10000C. Dieser Werkstoff ist gegenüber dem heißen Materialstrang antiadhäsiv, so daß beim Durchschieben des Stranges zwischen diesem und der Halbschale keine störenden Anbackungen auftreten können.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Produktionsstufen Schmelzen, Gießen, Walzen in Linie ist nur noch ein Arbeitsgang einzuschalten und zwar das Trennen des Materialstranges auf die Walzeinsatzlänge. Dieser Vorgang erfolgt ca. alle 10 Minuten.
Der Trennvorgang dauert etwa 30 sec. Hierbei wird der Trennvorgang mittels technisch bekannter Einrichtungen wie Sägen, Brennen oder Scheren durchgeführt.Um auch durch den Trennvorgang möglichst wenig Wärme zu verlieren, ist die Trennvorrichtung außerhalb der Produktionslinie angeordnet und wird nur während des kurzen Trennvorganges in die Linie gefahren. Parallel zu dem Einfahren der Trenneinrichtung öffnet sich erfindungsgemäß ein Segment des Transportkanals und fährt aus der Linie heraus. In den dadurch freiwerdeiden Raum wird die Trennvorrichtung geschoben, die sich an den laufenden Strang anklammert und diesen im Gleichlauf auf die gewünschte Länge für den Walzvorgang zerteilt.
Nach diesem kurzen Trennvorgang wird die Vorrichtung im E gang aus der Produktionslinie herausgefahren. Parallel dazu gelangt das Segmentstück des Transportkanals wieder in seine ursprüngliche Stellung und schützt den durchlaufenden Strang bis zum nächsten Schnitt vor Wärmeverlusten.
Sollte im Bereich der Schnittkanten die Eigenwärme des Stranges unter die benötigte Walzwärme fallen, so wird dieses erfindungsgemäß durch einen kurzen Wärmestoß ausgeglichen, der den Materialstrang unmittelbar vor dem Walzen trifft.
Dafür, daß dieser Heizstoß den Strang genau an den Stellen trifft, an denen die Temperatur zu niedrig liegt, sorgt eine genau arbeitende Temperaturmessung, deren Fühler im Inneren des Transportkanals den laufenden Materialstrang ständig aur seine Soll-Temperatur abtastet. Weicht der dabei gemessene IST-Wert von dem SOLL-Wert ab, so erhält ein erfindungsgemäß im Transportkanal angebrachter H.-F.- Induktorring, durch den der Strang ständig läuft, entsprechend der gemessenen Fehlwärme einen dosierten Impuls zum Aufheizen, so daß die Walzwärme wieder erreicht wird.
Entsprechend der physikalisch bedingten Arbeitsweise der hochfrequenten Widerstandserwärmung geschieht dieser Vorgang ultraschnell.
Die Entfernung zwischen der Produktionsstufe "Strangtrennen" und "Walzanfang" wird erfindungsgemäß so festgelegt, daß der Gießvorgang zeitlich nicht gestört werden kann. Der Maßstab für diese Entfernung wird durch den Zeitraum bestimmt, den der Walzvorgang benötigt, der gemäß dem Produktionsprogramm am umfangreichsten ist, sowie durch die niedrigste Vorschubdifferenz zwischen Gieß- und Walzgeschwindigkeit.
Durch die richtige Abstimmung dieser Faktoren untere in ander ist der kontinuierliche Arbeitsablauf Schmelzen, Gießen, Walzen in ein- und derselben Linie gewährleistet.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung befaßt sich mit dem Gießen und Walzen relativ dünner Bänder. Nachdem Gießen eines Bandes mit einer Bandstärke von 15 mm bei NE-Metallen zum Stand der Technik gehört, ist dieses beim horizontalen Bandgießen aus Stahl nicht möglich.
Hier beginnt eine Realisation ab einer Bandstärke von 30 mm an. Dieses Ausgangsband eignet sich jedoch nicht zum Einsatz in modernen Hochleistungswalzwerken, in denen die Ausgangsbandstärken in nur einem Stich um 95 t reduziert werden. Bei diesem System darf die Ausgangsbandstärke nicht dicker als 15 mm sein. Um nun auch das sehr kostengünstige Hochleistungswalzen auf den Werkstoff Stahl (Edelstahl, legierte Stähle) zu übertragen, wird beim Bandgießen eines Mutterbandes mit 30 mm Wandstärke erfindungsgemäß zwischen Gießkokille und Ausziehtreiber eine Bandheißsäge gesetzt, die das gegossene 30 mm dicke Band sandwichartig in 2 Scheiben a 15 mm trennt. Die Vorschubkraft für den Sägevorgang wird durch die Walzen des Ausziehtreibers aufgebracht, die das Band durch die Säge ziehen.
Beim Anfahren eines neuen Formates wird ein Stück Band l)enutzt, das bereits einen Mittelschlitz besitzt, in den das Sägeblatt eingeführt wird, bevor das Bandstück mit der einen Stirnseite an den neuen Strang verschweißt ist.
Die in Produktionsrichtung gesehen vordere Stirnseite des Bandstückes wird bei Produktionsanlauf von den Walzen des Ausziehtreibers erfaßt und weiterbefördert.
Das nach dem Sägen austretende geteilte Band mit je einer Wandstärke von 15 mm kann mit technisch bekannten Mitteln vereinzelt und dann in herkömmlicher Weise im llochleistungswalzwerk verarbeitet werden.
In den beigefügten Zeichnungen ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.
Figur 1: Eine Draufsicht auf die gesamte Produktionslinie Figur 2: Einen Querschnitt im Bereich der Strangtrennung Figur 3: Einen Querschnitt im Bereich des Aufheizens.
Figur 4: Einen Querschnitt durch den Transportkanal Figur 5: Die Anordnung der Bandsägen In Figur 1 beginnt die Produktion mit dem Einschmelzen des Ausgangsmaterials im Schmelzofen (1). Das geschmolzene Material gelangt vom Schmelzofen (1) in den Warmhalteofen (2) an dessen unterem Teil die Gießkokille (3) befestigt ist. Durch die in diesem Bereich wirkende Wasserkühlung beginnt das flüssige Material zu erstarren und verläßt die Kokille in Strangform mit einer Hitze, die etwas über der späteren Walztemperatur liegt.
Der Strang (4) wird von den Ausziehrollen (5) und (6) des angetriebenen Ausziehtreibers (7) erfaßt und von diesen vorwärts befördert. Als Führung dient der gut wärmeisolierte Transportkanal (8).
Hinter dem Ausziehtreiber (7) ist außerhalb der Linie die Trennvorrichtung #) angeordnet, die entsprechend der gewünschten Walzlänge den Strang in Einzellängen unterteilt, die mittels der Transportkanäle zum Walzwerk (10) gelangen.
Das gegenüber dem Ausziehtreiber (7) mit höherer Geschwindigkeit arbeitende Walzwerk (10) kann als Band- oder Knüppelwalzwerk ausgebildet sein. Arbeitet es als Hochleistungsbandwalzwerk, so wird das fertige Band aufgehaspelt. Arbeitet es (wie dargestellt) als Knüppelwalzwerk, so kann der Strang (4) nach mehrmaligem Umwalzen die Straße als Rund- oder Profilstab bzw. als aufgewickeltes Drahtbund (11) verlassen.
Figur 2 zeigt die Arbeitsweise der Strangtrennung bei laufender Produktion. Während die Transportkanalsegmente (12) und (13) mittels der Zylinder (14) und (15) geöffnet wurden und durch den Zylinder (16) mit dem Tragwagen (17) aus der Linie herausgefahren wurden, ist die fahrbare Säge (18) von dem Zylinder (19) in die Linie gefahren worden. Der Zylinder (#) preßt die Spannbacken (21) und (22) an den laufenden Materialstrang (4).
Dadurch läuft die Säge im Gleichlauf mit dem Strang (4).
Über eine Wippkonstruktion (23) drückt der Zylinder (24) das angetriebene Sägeblatt (25) an den Materialstrang (4, bis dieser getrennt ist. Danach erhält das Sägeblatt (25) Impuls zum Rücklaufen und die Spannbacken (21) und (22) Befehl zum Offenen.
Jetzt läuft die Säge wieder in Ausgangsstellung und die Transportkanalsegmente (12) und (13) werden wieder in ihre Normalstellung gefahren.
In Figur 3 ist der Materialstrang (4) zusammen mit dem Induktorring (26) dargestellt. Der wassergekühlte Induktorring (26) erwärmt den Strang (4) induktiv im Durchlauf gemäß den Impulsen, die er von der Temperaturmeßeinrichtung (27) erhält.
Figur 4 zeigt im Querschnitt den Materialstrang (4) und den aus dem äußeren Segmenten (28) und (29) sowie aus der eingelegten Verschleißhalbschale (30) bestehenden Transportkanal (8).
Figur 5 läßt schematisch die Trennung eines rechteckigen Bandformates in zwei Schichten erkennen. Der Bandstrang wird kontinuierlich mittels des angetriebenen Sägebandes (31) sandwichartig getrennt.
Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder in beliebiger Kombination oder Teilkombination als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Patentansprüchen nicht enthalten sind.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen und Walzen von metallischen Werkstoffen dadurch gekennzeichnet, daß die Produktionsstufen Schmelzen (1), Gießen (3) und Walzen (10) hintereinander in Linie angeordnet sind und als Verarbeitungstemperatur die primäre Schmelzhitze ausnutzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sofort nach dem Erstarren des Stranges (4) dieser in einem Transportkanal eingeführt wird, dessen äußere Segmente (28) und (29) aus zellkeramischem Wärmedämmstoff und dessen innen eingelegte Halbschale (3) aus hochdichtem, verschleißfestem und gegenüber heißem Metall antiadhäsivem Werkstoff mit einer Warmfestigkeit von mehr als 10000C besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die mitlaufende Säge (18) außerhalb der Linie angeordnet ist und nur während des Trennvorganges mittels Zylinder (19) zum Trennen an den Strang (4) gefahren wird und daß während des Trennvorganges die beiden Transportkanalsegmente (12 und (13) geöffnet aus der Linie gefahren werden, nach dem Trennen jedoch sofort mittels Zylinder (16) in Linie befördert und sich wärmedämmend mit Pilze der beiden Zylinder (14) und (15) wiederum sofort um den Strang legen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Strang (4) kurz vor dem Eintritt in das Walzwerk (10) mittels der Temperaturmeßeinrichtung (27) ständig auf die Sollwalztemperatur hin überprüft wird und daß bei Unterschreiten derselben der durchlaufende Strang (4) mit Hilfe des wassergekühlten H. -F. -Induktorringes (26) genau auf die vorgeschriebene Temperatur nachgewärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Gießen eines Bandformates mit einer Bandstärke von über 15 mm vor dem Ausziehtreiber (7) eine in Längsrichtung des Stranges (4) arbeitenden Bandsäge angeordnet ist, deren Sägeband (31) den Strang (4) sandwichartig in zwei !!hälften trennt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerk (10) mit gegenüber der Gießgeschwindigkeit erhöhter Vorschubbewegung arbeitet und daß der Abstand zwischen Strangtrennsäge (18) und Walzwerk ~(10) so groß gewählt ist, daß der Anfang des folgenden Knüppels erst dann das Walzwerk (10) erreicht, wenn das Walzprogramm des vorhergehenden Strangteils beendet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeicl)-net, daß die Form des Transportkanals (8) sich in seiner Geometrie weitestgehend an die Form des Stranges (4) anpaßt.