WO2015058902A1 - ALUMINIUM-WARMBANDWALZSTRAßE UND VERFAHREN ZUM WARMWALZEN EINES ALUMINIUM-WARMBANDES - Google Patents

ALUMINIUM-WARMBANDWALZSTRAßE UND VERFAHREN ZUM WARMWALZEN EINES ALUMINIUM-WARMBANDES Download PDF

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    • B21B2015/0057—Coiling the rolled product

Definitions

  • the invention is directed to an aluminum hot strip rolling mill comprising a multi-stand tandem finishing train with at least one downstream in the rolling direction rewinder and at least one associated cooling section.
  • the invention is directed to a method for hot rolling an aluminum hot strip of an AlMgSi alloy of the AA6xxx group in an aluminum hot strip rolling mill and a method for hot rolling an aluminum hot strip from an AlMg alloy of the AA5xxx group in an aluminum hot strip mill. hot strip rolling mill.
  • the invention is directed to the use of an aluminum hot strip produced by one of the methods.
  • tandem rolling mills used today for the hot rolling of aluminum alloys are universal rolling mills on which all rollable qualities of aluminum alloys of the groups AAl xxx, AA2xxx, AA3xxx, AA5xxx, AA6xxx, AA7xxx, and AA8xxx (aluminum alloys according to DIN EN 573-3 and DIN EN 573-4) can be rolled and produced with the desired final dimensions.
  • an aluminum hot strip rolling mill which upstream of a multi-stand tandem finishing train has an associated cooling section, with the aim of running the incoming aluminum strip over its entire length at a constant temperature in the tandem finishing train to let. The then in the tandem finishing train adjusting temperature-time path and thus the cooling curve of the aluminum heating band are set and no longer adjustable or adjustable regardless of the result of the inlet side cooling.
  • a generic aluminum hot strip rolling mill is also known from DE 20 201 1 050 449 U1. This document discloses an aluminum hot strip rolling mill having a two-part tandem finishing train, wherein a cooling section is formed between the two parts of the tandem finishing train.
  • This cooling section is more effective than a cooling section arranged in the inlet region of a tandem finishing train, since after passing through part of the tandem stands, the aluminum hot strip thickness is lower and, if necessary, a lower hot strip temperature has been established on reaching this cooling section compared to the inlet temperature.
  • this system it is possible with this system to carry out larger thickness decreases in the first tandem finishing stands than in rolling mills with cooling section in the inlet area, since the temperature increase due to the stronger deformation are cooled down again by the cooling section before entering the second part of the tandem finishing train can.
  • the disadvantage of this system configuration is that due to the large required stand distance on the one hand more space is required and on the other hand, the production process is unstable due to the risk of sideways running of the tape during insertion and Ausfädeins and further for qualities in which no cooling is required , such as soft A1 xxx or A3xxx grades, the process control with respect to the temperature control is severely limited. Especially with the mentioned qualities, it is favorable to achieve a reel temperature above 300 ° C. in order to obtain recrystallization processes in the bundle and thus to reduce the force and work requirement in the subsequent cold rolling process. The large distance between the two Tandem Fertig piecesnwel leads here to an unwanted, uninfluenced temperature reduction.
  • tandem finish rolling train known from the prior art, it is not possible to set targeted temperature guides in the tandem finishing train such that targeted to the cooling process of the aluminum hot strip on the passage through the tandem finishing train acted and thus on the respective temperature-dependent in the rolled aluminum hot strip running recrystallization processes and / or diffusion processes could be influenced.
  • the invention is therefore based on the object to provide a solution that makes it possible to set cooling curves and temperature-time paths in the aluminum hot strip rolling in a tandem finishing mill in the rolling stock in an improved manner.
  • this object is achieved in that the at least one cooling section arranged in the outlet region of the aluminum hot strip rolling mill and the tandem finishing train is assigned at least one downstream in the rolling direction Beklamschere.
  • the invention also provides that between at least two rolling stands of the multi-stand tandem finishing train an interstand cooling is arranged.
  • the invention By means of the invention, it is possible to respond in a variety of ways to the cooling process of the aluminum alloy rolled or subsequently coiled in a tandem finish rolling mill or of the aluminum hot-rolled strip consisting of this alloy.
  • This is supported by the use of at least one trimming scissors.
  • a trimming shear In the outlet area of the tandem rolling mills, a trimming shear can be arranged. This is advantageous in order to remove the irregular hot strip edges resulting from the process, which may be subject to cracks, and thus to produce a uniform strip edge.
  • These scissors are adjustable and remove about 2 to 150 mm of the band edge. Precision can be eliminated by the band edges defined in this way in order to take into account the temperature gradients at the strip edge resulting from the rolling process. Possible unevenness in the area of the strip edges can thus be avoided, which would usually be enhanced by cooling.
  • the width-dependent adjustment of the cooling device is possible in a simple manner by the reliable knowledge of the edged bandwidth.
  • Intermediate cooling in the sense of the invention means a cooling device arranged between two rolling stands of the tandem rolling mill. These may e.g. Apply a coolant amount of about 500 l / min up to 15000 l / min on the belt. These large quantities are required to achieve proper cooling in the belt.
  • a cooling device is arranged between the last rolling stand of the tandem rolling mill and the reel means understood. These can apply a coolant amount of about 2000 l / min up to 50,000 l / min to the belt. These large quantities are required to achieve proper cooling in the belt.
  • the interstage cooling it is possible to set the temperatures during the forming process and the final rolling temperature.
  • the cooling section arranged in the outlet of the aluminum hot strip rolling mill and in particular in the outlet of the multi-stand tandem finishing train, it is possible to set the reel temperature in a targeted manner.
  • the finish rolling temperature is understood to mean the temperature at which the aluminum hot strip emerges from the tandem finishing train at the last pass and the reel temperature is the temperature at which the rolled aluminum hot strip is rolled up or wound up on the take-up reel.
  • the lowering of the final rolling temperature to the range of 300 ° C to 370 ° C is achieved by the interstitial cooling, which make it possible to cool the aluminum hot strip targeted and / or cool out the heat-converted rolling work of the tandem stands of the finishing train from the federal government again. Thanks to the interstand cooling, a desired temperature can be set for each pass in the rolling direction behind each tandem stand of the tandem finishing train, so that the aluminum lap can be subjected to a larger number of passes at lower temperatures than in the prior art. This allows the production capacity of one with such a tandem finishing train equipped, in particular retrofitted, aluminum hot strip rolling mill increase.
  • the retention of hydrous materials on the aluminum strip during winding on the rewinder results in corrosion attack and surface discoloration. Since aluminum strip is not pickled, these surface defects remain and also lead to loss of quality or waste, if this process is not counteracted with the aid of belt drying.
  • the invention is therefore characterized in an advantageous embodiment in that in the rolling direction behind the cooling section and before the rewinder a belt drying is arranged, which comprises a drying device and / ordemediumabloom surpriseen. Since due to the adjusting itself by the cooling section during their operation low aluminum strip temperatures, the aluminum hot rolled strip can no longer completely dry by its own heat, the installation of a belt drying behind the cooling section and in front of the rewinder is advantageous.
  • this is further characterized by the fact that the cooling section and the interstitial cooling are formed as a laminar band cooling or spray cooling.
  • good cooling results in the temperature range of about 300 ° C and lower temperatures can be achieved in an advantageous manner, in which range at the higher temperatures, the transition boiling and adjust at the lower temperatures, the nucleate boiling.
  • This range is characterized by a particularly strong temperature-dependent change in the heat transfer coefficient, whose value rises sharply from a value of about 300 ° C value up to a temperature of about 250 ° C and then into the range of about 200 ° C drops sharply again.
  • the invention provides that the aluminum hot strip rolling mill has a control and / or regulating device, which the Roll stand and the cooling section and the at least one interstand cooling independently controls and the rolling speed, the interstand cooling, the Endwalztemperatur and the coiler temperature adapted to the respective aluminum hot strip material and in particular independently adjusts and regulates.
  • a particularly advantageous cooling effect exert rolling emulsions or demineralized water on the aluminum hot strip, so that the invention further provides that the cooling section and the interstand cooling are applied with a rolling emulsion or demineralized water as the cooling medium.
  • the aluminum hot strip rolling mill according to the invention is also advantageously distinguished by the fact that a pre-strip cooler is arranged in the inlet region of the tandem finishing train. As a result, it is possible to exert a cooling effect on the aluminum hot-rolled strip entering the tandem finishing train.
  • the heat transfer coefficient as described above changes strongly depending on the temperature in the temperature range of the transition boiling and the bubbling, it is expedient to map this in a stored in the control and / or regulating device technical process model.
  • the invention is therefore further characterized in that in the control and / or regulating device, a process model is stored and displayed, which takes into account the changes in the heat transfer coefficient during cooling of the aluminum hot strip and in the control and / or regulating operations of the aluminum hot strip rolling mill , in particular the tandem finishing train with Vorbandkühler and / or interstage cooling and / or cooling section and / or belt drying, is involved.
  • a process model is stored and imaged in the control and / or regulating device, which influences the reaction of the respective temperature level of the aluminum hot strip during the individual Stitches in the stands of the tandem finishing train on the friction between the respective rollers and the respective aluminum hot strip material into account and the control and / or regulating operations of the aluminum hot strip rolling mill, in particular the tandem finishing train with Vorbandkühler and / or interstand cooling and / or cooling line and / or belt drying, is integrated, what the invention also provides.
  • the various independently controllable and activatable devices of at least one cooling section the inter-frame cooling and possibly the Vorbandkühlung independently and independently of each set and also independently controlled by the cooling rolling speed (s) Cooling curves in the sense of special, desired temperature-time paths in the aluminum hot bar production alloy-dependent targeted set.
  • the temperature range of the last forming, ie the last pass in the tandem finishing train can be reduced without loss of production output to such an extent that cold deformation in the material without recrystallization in the subsequent coiling and the cooling of the resulting on the Aufrollhaspel Federal remains, whereby the strength of such an aluminum hot strip compared to the prior art can be significantly increased.
  • the aluminum Hot strip rolling line can be manufactured in this way for AA5xxx alloys H2 or even H3 grades, without the otherwise necessary additional step of cold rolling.
  • the above object is also achieved by a method of hot rolling an aluminum hot-rolled AlMgSi alloy of the AA6xxx group in an aluminum hot strip rolling mill comprising the steps
  • a coiler temperature of ⁇ 250 ° C, preferably from 150 ° C to 230 ° C, wherein the process of finish rolling in a period of ⁇ 60 s is performed.
  • the respective specific values must be used.
  • T4 and T6 refer to the keys for the heat treatment according to DIN EN 515.
  • the above object is also achieved by a method of hot rolling an aluminum hot-rolled strip made of an AlMg alloy of the AA5xxx group, e.g. AA5052, in an aluminum hot strip rolling mill, comprising the steps
  • an aluminum hot strip can be produced, which achieves a strength value after hot rolling, which corresponds to a H2 or H3 specification, without performing a cold rolling process.
  • the short rolling time per band element of less than 60 s allows a reduction of Rekristalisationsvorgangs between the last stitches of the rolling process.
  • This method can be carried out particularly expediently in an aluminum hot strip rolling mill.
  • the method according to the invention is therefore further characterized in that it is carried out in an aluminum hot strip rolling mill according to one of claims 1 to 9.
  • the invention enables the advantageous use of the produced aluminum hot strips, in components of a chassis or structural part or a sheet used in automotive, aircraft, or rail vehicle especially as a component, chassis part, outer or inner panel in automotive engineering, preferably as a body component.
  • the invention is therefore also characterized by the use of an aluminum heat strip, which is produced by a method according to one of claims 10 to 12, for the production of a component, a chassis or structural part or used in automotive, aircraft, or rail vehicle Sheet especially as a component, chassis part, outer or inner panel in the automotive industry, preferably as a body component.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the finishing rolling area of an aluminum hot strip rolling mill according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic representation of details of the belt drying of
  • FIG. 5 shows a schematic view of a rolling mill four-stand tandem
  • Fertigwalz Nodet al. a aluminum hot strip rolling mill according to the invention feasible temperature-time path (cooling curve) without activated in the outlet area cooling section compared to the prior art and in
  • Fig. 6 schematically a process control.
  • tandem finishing train 1 shows the tandem finish rolling mill area of an aluminum hot strip rolling mill according to the invention comprising a tandem finishing train 2 comprising four tandem stands 1, a pre-belt cooler 3 in the inlet area of the tandem finishing train 2 and an associated cooling section 4 in the outlet area of the aluminum hot strip rolling mill. Between the individual tandem rolling stands 1 intermediate stand cooling 5 are arranged. In the rolling direction behind the tandem finishing train 2 and before the cooling section 4 is a Beklamschere 6 is arranged and in the rolling direction behind the cooling section 4 and in front of a rolled aluminum hot strip 7 receiving Aufrollhaspel 8 is a belt drying 9 is arranged.
  • measuring devices or measuring devices 10 are arranged, with which the belt temperature (s), belt speed (s), belt surface (s) or the like can be detected.
  • These measuring devices or measuring devices 10 are in operative connection with a control and / or regulating device 1 1 shown schematically in FIG. 6, with which the tandem rolling stands 1, in particular the rolling speed, the cooling section 4 and the interstand cooling 5 and, if desired, the pre-strip cooling 3, are independent of one another and the belt drying 9 can be controlled and regulated.
  • the independent control and regulation of the individual cooling devices consists, for example, in that an activation or deactivation as well as the cooling medium mass flow of the pre-strip cooler 3, in particular but intermediate cooling 5 and cooling section 4, emitted to the aluminum hot strip 7 can be carried out independently of one another and independently of the control of the rolling speed ,
  • the arranged before the rewinder 8 belt drying 9 makes it possible to remove after the passage of the cooling section 4 still on the surface of the aluminum hot strip 7 befindliches cooling medium and thus prevent surface defects.
  • the cooling section 4 and the intermediate cooling 5 are formed as a laminar band cooling or spray cooling.
  • Preferred cooling medium is a (usual) rolling emulsion or demineralized water.
  • the belt drying has 9 drying devices anddemediumab 1940 adopted in the form of a catcher with symbolsabspritzung 12, a Gegenabspritzung 13, so-called Air Knifes 14 and a suction 15.
  • FIG. 3 it can be seen from FIG. 3 that even existing aluminum hot strip rolling mills can easily be retrofitted with the cooling possibility according to the invention, for which it is only necessary to optionally extend the outlet region and to move an initially existing rewinder 8 'to the position of the rewinder 8 , so that space for the cooling section 4 and the belt drying 9 is created, or provide the Aufrollhaspel 8 in addition to the Aufrollhaspel 8 '.
  • the intercoolers 5 are retrofitted and, if desired, the Vorbandkühler 3 is arranged on the inlet side.
  • the cooling curves or temperature-time paths shown in FIG. 4 show that, with the invention in the area of the multi-stand tandem finishing train 2 of the aluminum hot strip rolling mill according to the invention, a considerably faster cooling - and temperature-dependent targeted cooling - of the aluminum Hot strip 7 is possible. While the cooling in an inventively equipped tandem finishing train 2 within a minute or within 60 s and this also to a much lower temperature is possible, this can not be achieved in systems according to the prior art.
  • FIGS. 4 and 5 again shows the effect of the intermediate cooling 5 in the four-stand tandem finishing train 2, wherein the activation and the action of the cooling section 4 in the outlet area on the temperature-time path before the winding of the aluminum hot strip 7 on the rewinder 8 and the cooling in the collar is dispensed with.
  • the course of the cooling curve or the temperature-time path without interstand cooling is shown as a solid line and the cooling curve or the temperature-time path with activated inter-frame cooling is shown as a dashed line. It can be seen from FIGS. 4 and 5 how the cooling process of the rolled and rolled aluminum hot strip 7 to be rolled can be controlled so that the individual cooling devices 3, 4 and 5 can be activated depending on the desired result with respect to grain fineness or deactivated can remain unused.
  • FIG. 6 schematically shows the control and / or regulating device 11 to which the measured values determined by the measuring devices or measuring devices 10, which represent the rolling result and the state of the rolling process, are fed back or fed back (feedback). These measured values then also flow into the technological process model 16 stored in the control and / or regulating device 11.
  • This stored in the control and / or regulating device 1 1 and shown technological process model 16 is constructed such that it takes into account the changes in the heat transfer coefficient during the cooling of the aluminum hot strip 7 and incorporated into the control and / or regulating operations.
  • the technological process model 16 takes into account the reaction of the respective temperature level of the aluminum hot strip 7 during the individual passes in the tandem stands 1 of the tandem finishing train 2 on the friction between the rolling emulsion or the respective rolls and the respective aluminum hot strip material and binds this in the Control and / or regulating operations. As can be seen from FIG.
  • the technological process model 16 acts on the presetting (setup) of the individual devices of the aluminum hot strip rolling mill and, in particular, the area of the tandem finishing train 2 shown here with pre-cooler 3, intercoolings 5 and associated cooling section 4 and Belt drying 9 a by generating control and / or control signals, which are then by means of the control and / or regulating device 1 1 the respective facilities, such as tandem stands 1, Vorbandkühler 3, cooling section 4, intercooling 5 and belt drying 9 transmitted.
  • Part of the control and / or regulating device 1 1 is a non-illustrated process computer in which the technological process model 16 is stored and controls the setting of the desired temperature-time paths and the control device.
  • the cooling devices 3, 4 and 5 may be designed such that they are width-dependent with respect to the rolled aluminum hot strip 7 controllable.
  • the aluminum hot strip rolling mill according to the invention, it is possible to set and drive individual, special and possibly alloy-dependent time paths with respect to the temperature and / or the forming rates set in the tandem stands 1, in order to achieve a respective desired result with regard to the respective To obtain aluminum alloy of the rolled aluminum hot-band adjusting structure and the material property and / or strength determined thereby. It is therefore possible, independently of each other, to control the forming, the (cooling) time and the temperature without loss of production at the aluminum hot strip rolling mill according to the invention. Rather, even an increase in production in relation to comparable finishing mills according to the prior art is possible. For each usable aluminum alloy, such conditions can be set that the precipitates are finely distributed in the rolled product.
  • the interstand refrigeration 5 can be used particularly advantageously if the recrystallization at relatively low temperatures only partially or not more occurs and thus the activation energy for recrystallization in the coiled coil on the rewinder 8 can be cumulated by the remaining deformation energy.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Βei einer Aluminium-Warmbandwalzstraße umfassend eine mehrgerüstige Tandem-Fertigwalzstraße (2) mit mindestens einer in Walzrichtung nachgeschalteten Aufrollhaspel (8) und mindestens einer zugeordneten Kühlstrecke (4), soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, in verbesserter Art und Weise Abkühlkurven und Temperatur-Zeit-Pfade beim Aluminiumwarmbandwalzen in einer Tandem-Fertigwalzstraße im Walzgut einzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass die mindestens eine Kühlstrecke (4) im Auslaufbereich der Aluminium-Warmbandwalzstraße angeordnet und der Tandem-Fertigwalzstraße (2) mindestens eine in Walzrichtung nachgeschaltete Besäumschere (6) zugeordnet ist

Description

Aluminium-Warmbandwalzstraße und Verfahren zum Warmwalzen eines
Aluminium-Warmbandes
Die Erfindung richtet sich auf eine Aluminium-Warmbandwalzstraße umfassend eine mehrgerüstige Tandem-Fertigwalzstraße mit mindestens einer in Walzrichtung nachgeschalteten Aufrollhaspel und mindestens einer zugeordneten Kühlstrecke.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminium-Warmbandes aus einer AlMgSi-Legierung der AA6xxx-Gruppe in einer Aluminium-Warmbandwalzstraße sowie ein Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminium-Warmbandes aus einer AlMg-Legierung der AA5xxx-Gruppe in einer Aluminium-Warmbandwalzstraße. Schließlich richtet sich die Erfindung auf die Verwendung eines nach einem der Verfahren hergestellten Aluminium- Warmbandes.
Bei den heutzutage für das Warmwalzen von Aluminiumlegierungen eingesetzten Tandem-Walzwerken handelt es sich um Universalwalzwerke, auf welchen alle walzbaren Qualitäten von Aluminiumlegierungen der Gruppen AAl xxx, AA2xxx, AA3xxx, AA5xxx, AA6xxx, AA7xxx, und AA8xxx (Aluminiumlegierungen nach DIN EN 573-3 und DIN EN 573-4) walzbar und mit den gewünschten Endabmessungen herstellbar sind.
Diese Aluminium-Tandemwarmwalzwerke werden kompakt ausgeführt mit einem Gerüstabstand zwischen 4 m und 6 m. Bei größeren Gerüstabständen wächst die Gefahr, dass durch seitliches Verlaufen das Band nicht mehr zentrisch in das Folgegerüst einläuft. Bei kleineren Abständen werden die zum Walzen notwendigen Einrichtungen wie z.B. Zugmessrolle und Überleittische nicht mehr zugänglich, z.B. für Wartungszwecke.
Weiter können mit diesen kompakten Tandemwalzstraßen alle Aluminium- Qualitäten bearbeitet werden, auch solche, bei den das Erzielen einer Haspeltemperatur von oberhalb 300°C aufgrund ihrer geringen Umformfestigkeit und damit geringen Aufnahme von Umformwärme sehr hohe Walzgeschwindigkeiten und/oder größere Enddicken erforderlich machen. Diese kompakten Tandem-Warmwalzwerke weisen heute keine Kühleinrichtungen auf, die die Temperatur des Bandes während der Bearbeitung beeinflussen können. Die Einstellung der Endwalztemperatur erfolgt mit der Regelung der Walzgeschwindigkeit. Die Haspeltemperatur entspricht der Endwalztemperatur reduziert um die durch freie Konvektion vorliegende Abkühlung von wenigen Kelvin zwischen letzten Gerüst und Haspeleinrichtung. Eine gezielte Beeinflussung des Temperatur-Zeit-Pfades in der Tandemwalzstraße und / oder eine unabhängige Einstellung von Endwalz- und Haspeltemperatur ist nicht möglich. Aufgrund der beim Warmwalzen von Aluminium temperaturabhängig auftretenden Rekristallisationsvorgänge und Diffusionsvorgänge sind die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Aluminium-Tandem-Fertigwalzstraßen erzeugbaren Werkstoffeigenschaften von warmgewalzten Aluminiumlegierungen oder Aluminiumbändern begrenzt. Die bei den jeweiligen Walzgeschwindigkeiten erzielbaren Abkühlungskurven oder Temperatur-Zeit-Pfade sind begrenzt.
So ist aus der DE 44 45 072 A1 eine Aluminium-Warmbandwalzstraße bekannt, die einlaufseitig vor einer mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße eine zugeordnete Kühlstrecke aufweist, mit dem Ziel, das einlaufende Aluminiumband über seine gesamten Länge mit einer konstanten Temperatur in die Tandem- Fertigwalzstraße einlaufen zu lassen. Der sich dann in der Tandem- Fertigwalzstraße einstellende Temperatur-Zeit-Pfad und damit die Abkühlkurve des Aluminiumwarmbandes sind damit festgelegt und nicht mehr unabhängig von dem Ergebnis der einlaufseitigen Kühlung einstellbar oder regulierbar. Eine gattungsgemäße Aluminium-Warmbandwalzstraße ist auch aus der DE 20 201 1 050 449 U1 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Aluminium- Warmbandwalzstraße mit einer zweigeteilten Tandem-Fertigwalzstraße, wobei zwischen den beiden Teilen der Tandem-Fertigwalzstraße eine Kühlstrecke ausgebildet ist. Diese Kühlstrecke ist wirksamer als eine im Einlaufbereich einer Tandem-Fertigwalzstraße angeordnete Kühlstrecke, da nach dem Durchlaufen eines Teiles der Tandem-Gerüste die Aluminiumwarmbanddicke geringer ist und sich verglichen mit der Einlauftemperatur gegebenenfalls eine niedrigere Warmbandtemperatur bei Erreichen dieser Kühlstrecke eingestellt hat. Außerdem ist es mit dieser Anlage möglich, in den ersten Tandem-Fertiggerüsten größere Dickenabnahmen als bei Walzwerken mit Kühlstrecke im Einlaufbereich durchzuführen, da die sich bei der stärkeren Verformung einstellende Temperaturerhöhung durch die Kühlstrecke vor Eintritt in den zweiten Teil der Tandem-Fertigwalzstraße wieder heruntergekühlt werden kann.
Nachteilig ist bei dieser Anlagenkonfiguration, dass durch den großen erforderlichen Gerüstabstand zum einen mehr Bauraum benötigt wird und zum anderen der Produktionsprozess instabil wird aufgrund der Gefahr des seitlichen Verlaufens des Bandes während des Ein- und Ausfädeins und weiter für Qualitäten, bei denen keine Kühlung erforderlich ist, wie z.B. weichen A1 xxx oder A3xxx Qualitäten, die Prozessführung bzgl. der Temperaturführung sehr stark eingeschränkt wird. Speziell bei den genannten Qualitäten ist es günstig, eine Haspeltemperatur oberhalb von 300°C zu erzielen, um Rekristallisationsvorgänge im Bund zu erwirken und somit den Kraft- und Arbeitsbedarf im nachfolgenden Kaltwalzprozess zu reduzieren. Der große Abstand der beiden Tandemfertigstraßenteile führt hier zu einer ungewollten, unbeeinflussbaren Temperaturreduzierung.
Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Tandem-Fertigwalzstraße ist es aber nicht möglich, gezielte Temperaturführungen in der Tandem-Fertigwalzstraße derart einzustellen, dass gezielt auf den sich beim Durchlauf durch die Tandem- Fertigwalzstraße einstellenden Abkühlungsvorgang des Aluminiumwarmbandes eingewirkt und damit auf die jeweils temperaturabhängig in dem gewalzten Aluminiumwarmband ablaufenden Rekristallisationsvorgänge und/oder Diffusionsvorgänge Einfluss genommen werden könnte. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, in verbesserter Art und Weise Abkühlkurven und Temperatur-Zeit- Pfade beim Aluminiumwarmbandwalzen in einer Tandem-Fertigwalzstraße im Walzgut einzustellen.
Auch soll weiterhin eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, die bisher notwendigen Ruhephasen des Materials vor einer Weiterverarbeitung oder Weiterbearbeitung zu vermeiden oder zu reduzieren, die Fertigungszeit zu verkürzen und damit die Ausbringung erhöhen bei gleichzeitiger kompakter Bauform durch geringen Gerüstabstand, sowie eine getrennte Einstellung von Walz- und Haspeltemperatur.
Bei einer Aluminium-Warmbandwalzstraße der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Kühlstrecke im Auslaufbereich der Aluminium-Warmbandwalzstraße angeordnet und der Tandem-Fertigwalzstraße mindestens eine in Walzrichtung nachgeschaltete Besäumschere zugeordnet ist.
In Weiterbildung sieht die Erfindung zudem vor, dass zwischen mindestens zwei Walzgerüsten der mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße eine Zwischengerüstkühlung angeordnet ist.
Durch die Erfindung ist es möglich, auf vielfältige Art und Weise auf den Abkühlvorgang der in einer Tandem-Fertigwalzstraße gewalzten und anschließend aufgehaspelten Aluminiumlegierung oder des aus dieser Legierung bestehenden Aluminiumwarmbandes einzugehen. Unterstützt wird dies durch den Einsatz von mind. einer Besäumschere. Im Auslaufbereich der Tandemwalzstraßen kann eine Besäumschere angeordnet sein. Dies ist vorteilhaft, um die Prozessbedingt entstehenden unregelmäßigen Warmbandkanten, die mit Rissen behaftet sein können, zu entfernen und somit eine gleichmäßige Bandkante zu erzeugen. Diese Scheren sind einstellbar und entfernen ca. 2 bis zu 150 mm der Bandkante. Durch die so definierten Bandkanten können Vorkehrungen entfallen, um die sich aus dem Walzprozess ergebenden Temperaturgradienten an der Bandkante zu berücksichtigen. Mögliche Unplanheiten im Bereich der Bandkanten können so vermieden werden, die sich durch eine Kühlung i.d.R. verstärken würden. Weiter ist die breitenabhängige Einstellung der Kühlvorrichtung durch die sichere Kenntnis der besäumten Bandbreite in einfacher Art und Weise möglich.
Unter Zwischengerüstkühlung im Sinne der Erfindung wird eine Kühleinrichtung angeordnet zwischen zwei Walzgerüsten der Tandemwalzstraße verstanden. Diese können z.B. eine Kühlmittelmenge von etwa 500 l/min bis zu 15000 l/min auf das Band aufbringen. Diese großen Mengen sind erforderlich, um eine geeignete Abkühlung im Band zu erzielen.
Unter Kühlstrecke im Sinne der Erfindung wird eine Kühleinrichtung angeordnet zwischen dem letzten Walzgerüst der Tandemwalzstraße und der Haspeleinrichtung verstanden. Diese können eine Kühlmittelmenge von etwa 2000 l/min bis zu 50000 l/min auf das Band aufbringen. Diese großen Mengen sind erforderlich, um eine geeignete Abkühlung im Band zu erzielen.
Mit der Zwischengerüstkühlung ist es möglich, gezielt die Temperaturen während der Umformung und die Endwalztemperatur einzustellen. Mit der im Auslauf der Aluminium-Warmbandwalzstraße und insbesondere im Auslauf der mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße angeordneten Kühlstrecke ist es möglich, noch gezielt die Haspeltemperatur einzustellen. Hierbei wird unter der Endwalztemperatur die Temperatur verstanden, mit der das Aluminiumwarmband beim letzten Walzstich aus der Tandem-Fertigwalzstraße austritt und unter der Haspeltemperatur wird die Temperatur verstanden, mit der das gewalzte Aluminiumwarmband auf die Aufrollhaspel aufgerollt oder aufgewickelt wird. Dadurch ist es möglich, sowohl im Temperaturbereich der Rekristallisation von 300 °C bis 370 °C als auch im Bereich der Diffusionsvorgänge im Temperaturbereich von 230 °C bis 260 °C gezielt auf den Abkühlvorgang und damit die sich bildende Gefügestruktur Einfluss zu nehmen.
So lässt sich z.B. bei AA6xxx-Qualitäten eine Warmumformung im Bereich der Rekristallisation im Temperaturbereich zwischen 300 °C bis 370 °C durchführen, um eine möglichst gleichmäßige, von einer guten Kornfeinung geprägte Gefügestruktur zu erhalten, wobei gleichzeitig die Haspeltemperatur materialabhängig auf eine Temperatur im Bereich von unterhalb 200 °C bis unterhalb 250 °C eingestellt werden kann, um den Ablauf von Diffusionsvorgängen zu unterbinden oder deutlich zu verlangsamen und damit die Bildung von groben Ausscheidungen durch Diffusionsvorgänge beim Aufhaspeln oder beim Abkühlen des Aluminium-Warmbandes auf der Aufrollhaspel zu verhindern. Die genaue, legierungsabhängige Einstellung der Haspeltemperatur ist insoweit wesentlich, als dass eine Temperatur eingestellt wird, bei der Diffusionsvorgänge nicht mehr oder nur noch stark verlangsamt stattfinden. Mit der Erfindung ist es also möglich, eine Vielzahl an Aluminiumlegierungen ohne Einbußen in der Produktionsleistung mit einer Endwalztemperatur im Bereich von 300 °C bis 370 °C zu walzen und legierungsabhängig eine niedrige Haspeltemperatur im Bereich von < 200 °C bis < 250 °C mittels der im Auslaufbereich der Aluminium-Warmbandwalzstraße angeordneten Kühlstrecke zu erzielen.
Die Absenkung der Endwalztemperatur auf den Bereich von 300 °C bis 370 °C wird durch die Zwischengerüstkühlungen erreicht, die es ermöglichen, das Aluminiumwarmband gezielt abzukühlen und/oder die in Wärme umgesetzte Walzarbeit der Tandemgerüste der Fertigstraße aus dem Bund wieder herauszukühlen. Dank der Zwischengerüstkühlungen kann je Stich in Walzrichtung hinter jedem Tandemgerüst der Tandem-Fertigwalzstraße eine gewünschte Temperatur eingestellt werden, so dass das Aluminiumwarmband einer größeren Anzahl an Stichen bei niedrigeren Temperaturen als beim Stand der Technik unterworfen werden kann. Hierdurch lässt sich die Produktionsleistung einer mit einer solchen Tandem-Fertigwalzstraße ausgerüsteten, insbesondere nachgerüsteten, Aluminium-Warmbandwalzstraße erhöhen.
Das Verbleiben von wasserhaltigen Materialien auf dem Aluminiumband während des Wickelns auf der Aufrollhaspel führt zu einem Korrosionsangriff und zu Oberflächenverfärbungen. Da Aluminiumband nicht gebeizt wird, verbleiben diese Oberflächendefekte und führen ebenfalls zu Qualitätseinbußen oder Ausschuss, falls diesem Vorgang nicht mit Hilfe einer Bandtrocknung entgegengetreten wird. Die Erfindung zeichnet sich daher in vorteilhafter Ausgestaltung dadurch aus, dass in Walzrichtung hinter der Kühlstrecke und vor der Aufrollhaspel eine Bandtrocknung angeordnet ist, die eine Trocknungseinrichtung und/oder Kühlmediumabführeinrichtungen umfasst. Da aufgrund der sich durch die Kühlstrecke bei deren Betrieb einstellenden niedrigen Aluminiumbandtemperaturen das Aluminiumwarmwalzband nicht mehr durch seine Eigenwärme vollständig abtrocknen kann, ist die Installation einer Bandtrocknung hinter der Kühlstrecke und vor der Aufrollhaspel vorteilhaft.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich diese weiterhin dadurch aus, dass die Kühlstrecke und die Zwischengerüstkühlung als laminare Bandkühlung oder als Spritzkühlung ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich in vorteilhafter Weise gute Kühlergebnisse im Temperaturbereich von ca. 300 °C und niedrigeren Temperaturen erreichen, in welchem Bereich sich bei den höheren Temperaturen das Übergangssieden und bei den niedrigeren Temperaturen das Blasensieden einstellen. Dieser Bereich ist durch eine besonders starke temperaturabhängige Änderung des Wärmeübergangskoeffizienten gekennzeichnet ist, dessen Wert ausgehend von einem sich bei ca. 300 °C einstellenden Wert bis zu einer Temperatur von ca. 250 °C stark ansteigt und danach bis in den Bereich von ca. 200 °C wieder stark abfällt. In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass die Aluminium- Warmbandwalzstraße eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung aufweist, die die Walzgerüste und die Kühlstrecke sowie die mindestens eine Zwischengerüstkühlung unabhängig voneinander steuert und die Walzgeschwindigkeit, die Zwischengerüstkühlung, die Endwalztemperatur und die Haspeltemperatur an den jeweiligen Aluminium-Warmbandwerkstoff angepasst und insbesondere unabhängig voneinander einstellt und einregelt.
Eine besonders vorteilhafte Kühlwirkung üben Walzemulsionen oder demineralisiertes Wasser auf das Aluminiumwarmband aus, so dass die Erfindung weiterhin vorsieht, dass die Kühlstrecke und die Zwischengerüstkühlungen mit einer Walzemulsion oder demineralisiertem Wasser als Kühlmedium beaufschlagt werden.
Auch zeichnet sich die erfindungsgemäße Aluminium-Warmbandwalzstraße in vorteilhafter Weise noch dadurch aus, dass im Einlaufbereich der Tandem- Fertigwalzstraße ein Vorbandkühler angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, auch auf das in die Tandem-Fertigwalzstraße einlaufende Aluminiumwarmband bereits eine Abkühlwirkung gezielt auszuüben.
Da sich der Wärmeübergangskoeffizient wie vorstehend dargelegt im Temperaturbereich des Übergangssiedens und des Blasensiedens stark temperaturabhängig ändert, ist es zweckmäßig, dies in einem in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung hinterlegten technischen Prozessmodell abzubilden. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ein Prozessmodell hinterlegt und abgebildet ist, das die Veränderungen des Wärmeübergangskoeffizienten während der Abkühlung des Aluminiumwarmbandes berücksichtigt und das in die Steuer- und/oder Regelvorgänge der Aluminium-Warmbandwalzstraße, insbesondere der Tandem- Fertigwalzstraße mit Vorbandkühler und/oder Zwischengerüstkühlungen und/oder Kühlstrecke und/oder Bandtrocknung, eingebunden ist. Um die Temperatur des jeweils zu walzenden Aluminiumwarmbandes angemessen zu berücksichtigen und stichabhängig beeinflussen zu können, ist es weiterhin von Vorteil, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ein Prozessmodell hinterlegt und abgebildet ist, das die Rückwirkung des jeweiligen Temperaturniveaus des Aluminiumwarmbandes während der einzelnen Stiche in den Gerüsten der Tandem-Fertigwalzstraße auf die Reibung zwischen den jeweiligen Walzen und dem jeweiligen Aluminiumwarmbandmaterial berücksichtig und das in die Steuer- und/oder Regelungsvorgänge der Aluminium- Warmbandwalzstraße, insbesondere der Tandem-Fertigwalzstraße mit Vorbandkühler und/oder Zwischengerüstkühlungen und/oder Kühlstrecke und/oder Bandtrocknung, eingebunden ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Mit der erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße ist es aufgrund der verschiedenen unabhängig voneinander ansteuerbaren und aktivierbaren Einrichtungen der mindestens einen Kühlstrecke, der Zwischengerüstkühlungen und gegebenenfalls der Vorbandkühlung möglich, unabhängig voneinander und auch unabhängig von der jeweils eingestellten und ebenfalls von den Kühlungen unabhängig regelbaren Walzgeschwindigkeit(en) Abkühlkurven im Sinne von speziellen, gewünschten Temperatur-Zeit-Pfaden bei der Aluminiumwarmbanderzeugung legierungsabhängig gezielt einzustellen.
Es lassen sich für sogenannte HT-Qualitäten (durch Wärmebehandlung härtbare Legierungen) besonders fein verteilte Ausscheidungen mit günstigen mechanischen Eigenschaften der Endprodukte herstellen.
Ebenso lässt sich bei der Herstellung von NHT-Qualitäten (nicht härtbaren Legierungen) der Temperaturbereich der letzten Umformung, d.h. beim letzten Stich in der Tandem-Fertigwalzstraße, ohne Einbuße in der Produktionsleistung soweit absenken, dass eine Kaltverformung im Material ohne Rekristallisation bei der nachfolgenden Aufhaspelung und der Abkühlung des auf der Aufrollhaspel entstehenden Bundes verbleibt, wodurch die Festigkeit eines solchen Aluminiumwarmbandes gegenüber nach dem Stand der Technik hergestellten deutlich gesteigert werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Aluminium- Warmbandwalzstraße können auf diese Art und Weise für AA5xxx-Legierungen H2- oder sogar H3-Qualitäten gefertigt werden, ohne den sonst notwendigen zusätzlichen Schritt des Kaltwalzens. Die vorstehende Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminiumwarmbandes aus einer AlMgSi-Legierung der AA6xxx-Gruppe in einer Aluminium-Warmbandwalzstraße, umfassen die Schritte
Erwärmen eines Aluminiumlegierungsblockes bestehend aus einer AlMgSi- Legierung der AA6xxx-Gruppe auf eine Temperatur von 490 °C bis 570 °C,
Vorwalzen des Aluminiumlegierungsblockes zu einem Aluminium- Warmband mit einer Dicke von 20 mm bis 50 mm in einer Vorstraße der Aluminium-Warmbandwalzstraße in einem Temperaturbereich oberhalb von 400 °C,
- Walzen des Aluminium-Warmbandes in einer mehrgerüstigen Tandem- Fertigwalzstraße der Aluminium-Warmbandwalzstraße mit aktivierten Zwischenkühlungen zwischen den Tandemgerüsten der Fertigwalzstraße derart, dass während der letzten zwei Walzstiche in einem Temperaturbereich zwischen 300 °C und 370 °C eine Umformrate zwischen 30 % und 50 % und eine gewünschten Warmbanddicke zwischen 2 mm und 6 mm erreicht wird,
Besäumen des Warmbandes und
Abkühlung des Aluminium-Warmbandes im Auslauf der Aluminium- Warmbandwalzstraße mittels einer Kühlstrecke auf eine Haspeltemperatur von < 250 °C, vorzugsweise von 150 °C bis 230 °C, wobei der Prozess des Fertigwalzens in einem Zeitraum von < 60 s durchgeführt wird. Für andere Aluminiumknetlegierungen, wie z.B. auch aus den Gruppen AA2xxx oder AA7xxx, sind die jeweiligen spezifischen Werte einzusetzen. Hierdurch lässt sich zum Beispiel ein Aluminiumwalzprodukt oder Aluminiumwarmband erzeugen, das insbesondere in der Automobilindustrie benötigte Werkstoffeigenschaften aufweist und das nach einer Wärmebehandlung im T4-Zustand ein großes Umformvermögen aufweist, ohne oder nur in geringem Maße zur Zeilenrilligkeit (Roping) zu neigen, und das im T6-Zustand, der in der Regel durch eine Erwärmung nach dem Lackieren (Einbrand-Lackieren) erreicht wird, eine weitere Festigkeitssteigerung erfährt. Hierbei beziehen sich die Bezeichnungen T4 und T6 auf die Schlüssel für die Wärmebehandlung nach DIN EN 515.
Durch die Beschränkung der Prozessdauer des Fertigwalzens für ein Aluminiumwarmbandelement auf einen Zeitraum von < 60 s wird vermieden, dass sich Ausscheidungen bilden.
Die vorstehende Aufgabe wird beispielsweise ebenso gelöst durch ein Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminiumwarmbandes aus einer AlMg-Legierung der AA5xxx-Gruppe, z.B. AA5052, in einer Aluminium-Warmbandwalzstraße, umfassend die Schritte
-Erwärmen eines Aluminiumlegierungsblockes bestehend aus einer AlMg- Legierung der AA5xxx-Gruppe auf eine Temperatur von 450 °C bis 550 °C, -Vorwalzen des Aluminiumlegierungsblockes zu einem Aluminium-Warmband mit einer Dicke von 20 mm bis 50 mm in einer Vorstraße der Aluminium- Warmbandwalzstraße in einem Temperaturbereich oberhalb von 400 °C,
-Walzen des Aluminium-Warmbandes in einer mehrgerüstigen Tandem- Fertigwalzstraße der Aluminium-Warmbandwalzstraße mit aktivierten Zwischenkühlungen zwischen den Tandemgerüsten der Fertigwalzstraße derart, dass während der letzten zwei Walzstiche in einem Temperaturbereich zwischen 250 °C und 300 °C eine Umformrate zwischen 30 % und 50 % und eine gewünschten Warmbanddicke zwischen 2 mm und 8 mm erreicht wird,
-Besäumen des Warmbandes und - Aufhaspeln des Aluminium-Warmbandes mit oder ohne Einsatz der Kühlstrecke, wobei der Prozess des Fertigwalzens eines Bandelementes in einem Zeitraum von < 60 s durchgeführt wird. Hierdurch läßt sich ein Aluminium Warmband erzeugen, das schon nach dem Warmwalzen einen Festigkeitswert erreicht, der einer H2 oder H3 Spezifikation entspricht, ohne einen Kaltwalzprozess durchzuführen.
Die geringe Walzzeit je Bandelement von weniger als 60 s ermöglicht eine Reduzierung des Rekristalisationsvorgangs zwischen den letzten Stichen des Walzprozesses.
Besonders zweckmäßig lässt sich dieses Verfahren in einer Aluminium- Warmbandwalzstraße durchführen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich in Ausgestaltung daher weiterhin dadurch aus, dass es in einer Aluminium- Warmbandwalzstraße nach einem der Ansprüche 1 - 9 durchgeführt wird.
Die Erfindung ermöglicht die vorteilhafte Anwendung der erzeugten Aluminiumwarmbänder, in Bauteilen eines Fahrwerks oder Strukturteils oder eines im Kraftfahrzeug-, Flugzeug-, oder Schienenfahrzeugbau verwendeten Bleches insbesondere als Komponente, Fahrwerksteil, Außen- oder Innenblech im Kraftfahrzeugbau, vorzugsweise als Karosseriebauelement.
Schließlich zeichnet sich die Erfindung daher auch noch durch die Verwendung eines Aluminiumwarmbandes aus, das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 hergestellt ist, zur Erzeugung eines Bauteils, eines Fahrwerks oder Strukturteils oder eines im Kraftfahrzeug-, Flugzeug-, oder Schienenfahrzeugbau verwendeten Bleches insbesondere als Komponente, Fahrwerksteil, Außen- oder Innenblech im Kraftfahrzeugbau, vorzugsweise als Karosseriebauelement. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 in schematischer Darstellung den Fertigwalzstraßenbereich einer erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße, Fig. 2 in schematischer Darstellung Einzelheiten der Bandtrocknung der
Fertigwalzstraße nach Fig. 1 , den Fertigwalzstraßenbereich einer erfindungsgemäß nachgerüsteten Aluminium-Warmbandwalzstraße, in schematischer Darstellung einen mit einer erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße realisierbaren Temperatur-Zeit- Pfad (Abkühlungskurve) im Vergleich zum Stand der Technik, Fig. 5 in schematischer Darstellung einen in einer viergerüstigen Tandem
Fertigwalzstraße einer erfindungsgemäßen Aluminium- Warmbandwalzstraße realisierbaren Temperatur-Zeit-Pfad (Abkühlkurve) ohne im Auslaufbereich aktivierte Kühlstrecke im Vergleich zum Stand der Technik und in
Fig. 6 schematisch eine Prozesssteuerung.
Die Figur 1 zeigt den Tandem-Fertigwalzstraßenbereich einer erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße mit einer vier Tandemgerüste 1 umfassenden mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße 2, einem Vorbandkühler 3 im Einlaufbereich der Tandem-Fertigwalzstraße 2 und einer zugeordneten Kühlstrecke 4 im Auslaufbereich der Aluminium-Warmbandwalzstraße. Zwischen den einzelnen Tandemwalzgerüsten 1 sind Zwischengerüstkühlungen 5 angeordnet. In Walzrichtung hinter der Tandem-Fertigwalzstraße 2 und vor der Kühlstrecke 4 ist eine Besäumschere 6 angeordnet und in Walzrichtung hinter der Kühlstrecke 4 und vor einer das gewalzte Aluminium-Warmband 7 aufnehmenden Aufrollhaspel 8 ist eine Bandtrocknung 9 angeordnet. Zwischen der Tandem- Fertigwalzstraße 2 und der Besäumschere 6 sind Messgeräte oder Messeinrichtungen 10 angeordnet, mit welchen die Bandtemperatur(en), Bandgeschwindigkeit(en), Bandoberfläche(n) oder ähnliches erfasst werden können. Diese Messgeräte oder Messeinrichtungen 10 stehen in Wirkverbindung mit einer lediglich in Fig. 6 schematisch dargestellten Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 , mit welcher unabhängig voneinander die Tandemwalzgerüste 1 , insbesondere die Walzgeschwindigkeit, die Kühlstrecke 4 sowie die Zwischengerüstkühlungen 5 und gewünschtenfalls die Vorbandkühlung 3 sowie die Bandtrocknung 9 gesteuert und geregelt werden können. Die unabhängige Steuerung und Regelung der einzelnen Kühlvorrichtungen besteht beispielsweise darin, dass eine Aktivierung oder Deaktivierung sowie der auf das Aluminium-Warmband 7 abgegebene Kühlmediummassenfluss von Vorbandkühler 3, insbesondere aber Zwischengerüstkühlungen 5 und Kühlstrecke 4, unabhängig voneinander und unabhängig von der Steuerung der Walzgeschwindigkeit erfolgen kann. Damit ist es möglich, unabhängig voneinander die Walzgeschwindigkeit, die Zwischengerüstkühlungen 5, die Endwalztemperatur und die Haspeltemperatur an den jeweils zu walzenden Aluminium-Warmbandwerkstoff aus einer Aluminiumlegierung individuell angepasst und unabhängig voneinander einzustellen und einzuregeln. Die vor der Aufrollhaspel 8 angeordnete Bandtrocknung 9 ermöglicht es, nach dem Durchlauf der Kühlstrecke 4 noch auf der Oberfläche des Aluminium-Warmbandes 7 befindliches Kühlmedium zu entfernen und somit Oberflächenfehlern vorzubeugen. Die Kühlstrecke 4 und die Zwischenkühlungen 5 sind als laminare Bandkühlung oder als Spritzkühlung ausgebildet. Bevorzugtes Kühlmedium sind eine (übliche) Walzemulsion oder demineralisiertes Wasser.
Der Fig. 2 ist zu entnehmen, dass die Bandtrocknung 9 Trocknungseinrichtungen und Kühlmediumabführeinrichtungen in Form eines Fängers mit Gegenabspritzung 12, einer Gegenabspritzung 13, sogenannten Air Knifes 14 und einer Absaugung 15 aufweist. Der Fig. 3 ist zu entnehmen, dass auch bestehende Aluminium- Warmbandwalzstraßen ohne weiteres mit der erfindungsgemäßen Kühlmöglichkeit nachgerüstet werden können, wozu es lediglich notwendig ist, den Auslaufbereich gegebenenfalls zu verlängern und eine zunächst vorhandene Aufrollhaspel 8' an die Position der Aufrollhaspel 8 zu versetzen, so dass Platz für die Kühlstrecke 4 und die Bandtrocknung 9 geschaffen wird, oder die Aufrollhaspel 8 zusätzlich zur Aufrollhaspel 8' vorzusehen. Zwischen den Tandemgerüsten 1 der Tandem- Fertigwalzstraße 2 werden die Zwischenkühlungen 5 nachgerüstet und gewünschtenfalls wird einlaufseitig der Vorbandkühler 3 angeordnet.
Den in der Fig. 4 dargestellten Abkühlkurven oder Temperatur-Zeit-Pfaden ist zu entnehmen, dass mit der Erfindung im Bereich der mehrgerüstigen Tandem- Fertigwalzstraße 2 der erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße eine deutlich schneller Abkühlung - und auch temperaturabhängig gezielt erfolgende - Abkühlung des Aluminium-Warmbandes 7 möglich ist. Während die Abkühlung in einer erfindungsgemäß ausgestatteten Tandem-Fertigwalzstraße 2 innerhalb einer Minute oder innerhalb von 60 s und dies zudem auf eine deutlich tiefere Temperatur möglich ist, lässt sich dies bei Anlagen nach dem Stand der Technik nicht erreichen. Der Fig. 4 ist zu entnehmen, dass ein Aluminium-Warmband 7 nach dem Vorwalzen in der Vorwalzstraße der Aluminium-Warmbandwalzstraße sich bei aktiviertem Vorbandkühler 3, aktivierten Zwischengerüstkühlungen 5 und aktivierter Kühlstrecke 4 zunächst deutlich schneller auf die Endwalztemperatur im Bereich zwischen 300 °C und 360 °C auswalzen und dann auf die Haspeltemperatur im Bereich von < 200 °C bis < 250 °C abkühlen lässt, bevor das Aluminium-Warmband 7 auf die Aufrollhaspel 8 aufgewickelt und dort der weiteren Abkühlung überlassen wird.
In Fig. 5 ist nochmals der Effekt der Zwischenkühlungen 5 in der viergerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße 2 dargestellt, wobei auf die Aktivierung und die Einwirkung der Kühlstrecke 4 im Auslaufbereich auf den Temperatur-Zeit-Pfad vor dem Aufwickeln des Aluminium-Warmbandes 7 auf die Aufrollhaspel 8 und dem Abkühlen im Bund verzichtet wird. Der Verlauf der Abkühlkurve oder des Temperatur-Zeit-Pfades ohne Zwischengerüstkühlung ist als durchgezogene Linie dargestellt und die Abkühlkurve bzw. der Temperatur-Zeit-Pfad mit aktivierter Zwischengerüstkühlung ist als gestrichelte Linie dargestellt. Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, wie sich der Abkühlprozess des zu walzenden und gewalzten Aluminium-Warmbandes 7 gezielt steuern lässt, so dass je nach gewünschtem Ergebnis in Bezug auf Kornfeinheit legierungsabhängig die einzelnen Kühleinrichtungen 3, 4 und 5 aktiviert genutzt werden können oder deaktiviert ungenutzt bleiben können.
Die Fig. 6 zeigt schematisch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 , auf weiche die mit den Messgeräten oder Messeinrichtungen 10 ermittelten Messwerte, die das Walzergebnis und den Zustand des Walzprozesses repräsentieren, rückgemeldet bzw. rückgekoppelt werden (Feedback). Diese Meßwerte fließen dann auch in das in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 hinterlegte technologische Prozessmodell 16 ein. Dieses in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 hinterlegte und abgebildete technologische Prozessmodell 16 ist derart aufgebaut, dass es die Veränderungen des Wärmeübergangskoeffizienten während der Abkühlung des Aluminium- Warmbandes 7 berücksichtigt und in die Steuer- und/oder Regelvorgänge einbindet. Ebenso berücksichtigt das technologische Prozessmodell 16 die Rückwirkung des jeweiligen Temperaturniveaus des Aluminium-Warmbandes 7 während der einzelnen Stiche in den Tandemgerüsten 1 der Tandem- Fertigwalzstraße 2 auf die Reibung zwischen der Walzemulsion oder den jeweiligen Walzen und das jeweilige Aluminium-Warmbandmaterial und bindet dies in die Steuer- und/oder Regelvorgänge ein. Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, wirkt das technologische Prozessmodell 16 auf die Voreinstellung (Setup) der einzelnen Einrichtungen der Aluminium-Warmbandwalzstraße und insbesondere den hier dargestellten Bereich der Tandem-Fertigwalzstraße 2 mit Vorbandkühler 3, Zwischenkühlungen 5 und zugeordneter Kühlstrecke 4 sowie der Bandtrocknung 9 ein, indem es Regelungs- und/oder Steuerungssignale erzeugt, die dann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 den jeweiligen Einrichtungen, wie Tandemgerüsten 1 , Vorbandkühler 3, Kühlstrecke 4, Zwischenkühlungen 5 und Bandtrocknung 9, übermittelt werden. Bestandteil der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 1 1 ist ein nicht näher dargestellter Prozessrechner, in dem das technologische Prozessmodell 16 abgelegt ist und der die Einstellung der gewünschten Temperatur-Zeit-Pfade und der Regelungseinrichtung steuert. Die Kühleinrichtungen 3, 4 und 5 können derart ausgelegt sein, dass sie breitenabhängig in Bezug auf das gewalzte Aluminium- Warmband 7 regelbar sind.
Insbesondere ist es mit der erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße möglich, individuelle, spezielle und ggf. legierungsabhängige Zeitpfade in Bezug auf die Temperatur und/oder die in den Tandemgerüsten 1 eingestellten Umformraten einzustellen und zu fahren, um ein jeweils gewünschtes Ergebnis bezüglich des sich in der jeweiligen Aluminiumlegierung des gewalzten Aluminiumwarmbandes einstellenden Gefüges und der dadurch bestimmten Werkstoffeigenschaft und/oder Festigkeit zu erhalten. Es ist daher möglich, an der erfindungsgemäßen Aluminium-Warmbandwalzstraße unabhängig voneinander eine Steuerung der Umformung, der (Abkühl-)Zeit und der Temperatur ohne Produktionseinbußen durchzuführen. Vielmehr ist sogar eine Produktionssteigerung in Bezug auf vergleichbare Fertigwalzstraßen nach dem Stand der Technik möglich. Für jede einsetzbare Aluminiumlegierung lassen sich solche Bedingungen einstellen, dass die Ausscheidungen im Walzprodukt fein verteilt vorliegen. Hierdurch können deutlich bessere Gleichmaßdehnungswerte erzielt werden. Die Bildung von großen Ausscheidungen kann dadurch verhindert werden, dass nach der Warmumformung das Aluminium-Warmband 7 schnell in einem Temperaturbereich < 200 °C bis < 250 °C gekühlt wird, in dem Diffusionsvorgänge nicht oder nur noch stark verlangsamt stattfinden. Die Zwischengerüstkühlungen 5 sind besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn die Rekristallisation bei relativ niedrigen Temperaturen nur noch partiell oder nicht mehr erfolgt und somit durch die verbleibende Deformationsenergie die Aktivierungsenergie für die Rekristallisation im aufgehaspelten Bund auf der Aufrollhaspel 8 kumuliert werden kann.

Claims

Patentansprüche
Aluminium-Warmbandwalzstraße umfassend eine mehrgerüstige Tandem- Fertigwalzstraße (2) mit mindestens einer in Walzrichtung nachgeschalteten Aufrollhaspel (8) und mindestens einer zugeordneten Kühlstrecke (4), dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kühlstrecke (4) im Auslaufbereich der Aluminium- Warmbandwalzstraße angeordnet und der Tandem-Fertigwalzstraße (2) mindestens eine in Walzrichtung nachgeschaltete Besäumschere (6) zugeordnet ist.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei Walzgerüsten (1 ) der mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße (2) eine Zwischengerüstkühlung (5) angeordnet ist.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Walzrichtung hinter der Kühlstrecke (4) und vor der Aufrollhaspel (8) eine Bandtrocknung (9) angeordnet ist, die eine Trocknungseinrichtung und/oder Kühlmediumabführeinrichtungen aufweist.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstrecke (4) und die Zwischengerüstkühlung (5) als laminare Bandkühlung oder als Spritzkühlung ausgebildet sind.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstrecke (4) und die Zwischenkühlung (5) mit einer Walzemulsion oder demineralisiertem Wasser als Kühlmedium beaufschlagt werden.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium- Warmbandwalzstraße eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (1 1 ) aufweist, die die Walzgerüste (1 ) und die Kühlstrecke (4) sowie die Zwischengerüstkühlung (5) unabhängig voneinander steuert und die Walzgeschwindigkeit, die Zwischengerüstkühlung (5), die Endwalztemperatur und die Haspeltemperatur an den jeweiligen Aluminium-Warmbandwerkstoff angepasst und insbesondere unabhängig voneinander einstellt und einregelt.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlaufbereich der Tandem- Fertigwalzstraße (2) ein Vorbandkühler (3) angeordnet ist.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (1 1 ) ein Prozessmodell (16) hinterlegt und abgebildet ist, das die Veränderungen des Wärmeübergangskoeffizienten während der Abkühlung des Aluminium-Warmbandes (7) berücksichtigt und das in die Steuerungs- und/oder Regelvorgänge der Aluminium- Warmbandwalzstraße, insbesondere der Tandem-Fertigwalzstraße (2) mit Vorbandkühler (3) und/oder Zwischengerüstkühlung (5) und/oder Kühlstrecke (4) und/oder Bandtrocknung (9), eingebunden ist.
Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (1 1 ) ein Prozessmodell (16) hinterlegt und abgebildet ist, das die Rückwirkung des jeweiligen Temperaturniveaus des Aluminium- Warmbandes (7) während der einzelnen Stiche in den Gerüsten (1 ) der Tandem-Fertigwalzstraße (2) auf die Reibung zwischen der den jeweiligen Walzen und dem jeweiligen Aluminium-Warmbandmaterial berücksichtigt und das in die Steuerungs- und/oder Regelvorgänge der Aluminium- Warmbandwalzstraße, insbesondere der Tandem-Fertigwalzstraße (2) mit Vorbandkühler (3) und/oder Zwischengerüstkühlung (5) und/oder Kühlstrecke (4) und/oder Bandtrocknung (9), eingebunden ist.
0. Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminium-Warmbandes (7) aus einer AlMgSi-Legierung der AA6xxx-Gruppe in einer Aluminium- Warmbadwalzstraße umfassend die Schritte
Erwärmen eines Aluminiumlegierungsblockes aus einer AlMgSi- Legierung der AA6xxx-Gruppe auf eine Temperatur von 490 °C bis 570 °C,
Vorwalzen des Aluminiumlegierungsblockes zu einem Aluminium- Warmband mit einer Dicke von 20 mm bis 50 mm in einer Vorstraße der Aluminium-Warmbadwalzstraße in einem Temperaturbereich oberhalb von 400 °C,
Walzen des Aluminium-Warmbandes (7) in einer mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße (2) der Aluminium-Warmbadwalzstraße mit aktivierten Zwischenkühlungen (5) zwischen den Tandemgerüsten (1 ) der Fertigwalzstraße (2) derart, dass während der letzten zwei Walzstiche in einem Temperaturbereich zwischen 300 °C und 370 °C eine Umformrate zwischen 30 % und 50 % und eine gewünschte Warmbanddicke zwischen 2 mm und 6 mm erreicht wird, Besäumen des Warmbandes und
Abkühlung des Aluminium-Warmbandes im Auslauf der Aluminium- Warmbadwalzstraße mittels einer Kühlstrecke (4) auf eine Haspeltemperatur von < 250 °C, vorzugsweise auf eine Haspeltemperatur von 150 °C bis 230 °C, wobei der Prozess des Fertigwalzens in der mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße (2) in einem Zeitraum von < 60 s durchgeführt wird.
Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminium-Warmbandes (7) aus einer AlMg-Legierung der AA5xxx-Gruppe in einer Aluminium- Warmbadwalzstraße umfassend die Schritte
Erwärmen eines Aluminiumlegierungsblockes aus einer AlMg- Legierung der AA5xxx-Gruppe auf eine Temperatur von 450 °C bis 550 °C,
Vorwalzen des Aluminiumlegierungsblockes zu einem Aluminium- Warmband mit einer Dicke von 20 mm bis 50 mm in einer Vorstraße der Aluminium-Warmbadwalzstraße in einem Temperaturbereich oberhalb von 400 °C,
Walzen des Aluminium-Warmbandes (7) in einer mehrgerüstigen Tandem-Fertigwalzstraße (2) der Aluminium-Warmbadwalzstraße mit aktivierten Zwischenkühlungen (5) zwischen den Tandemgerüsten (1 ) der Fertigwalzstraße (2) derart, dass während der letzten zwei Walzstiche in einem Temperaturbereich zwischen 250 °C und 300 °C eine Umformrate zwischen 30 % und 50 % und eine gewünschte Warmbanddicke zwischen 2 mm und 8 mm erreicht wird,
Besäumen des Warmbandes und
Abkühlung des Aluminium-Warmbandes im Auslauf der Aluminium- Warmbadwalzstraße, vorzugsweise mittels einer Kühlstrecke (4) auf vorzugsweise eine Haspeltemperatur von < 250 °C, insbesondere auf eine Haspeltemperatur von 150 °C bis 230 °C, und Aufhaspeln des Aluminium-Warmbandes,
wobei der Prozess des Fertigwalzens in der mehrgerüstigen Tandem- Fertigwalzstraße (2) in einem Zeitraum von < 60 s durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Aluminium-Warmbandwalzstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.
3. Verwendung eines Aluminium-Warmbandes (7), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 zur Erzeugung eines Bauteils, eines Fahrwerks oder Strukturteils oder eines im Kraftfahrzeug-, Flugzeug- oder Schienenfahrzeugbau verwendeten Bleches insbesondere als Komponente, Fahrwerksteil, Außen- oder Innenblech im Kraftfahrzeugbau, vorzugsweise als Karosseriebauelement.
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