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1. WO2020127925 - HERSTELLEN EINES METALLBANDES MIT EINEM AUSTENIT-MARTENSIT-MISCHGEFÜGE

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Herstellen eines Metallbandes mit einem Austenit-Martensit-Mischgefüge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fertigungsanla ge zum Herstellen eines ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufweisenden Metallbandes aus einem Walzprodukt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Gießwalzverbundanlage.

Metalle mit einem Austenit-Martensit-Mischgefüge, wie zum Beispiel sogenannte Quenching-and-Partitioning-Stähle, zeich nen sich durch die Kombination einer hohen Zugfestigkeit und einer hohen Bruchdehnung aus. Derartige Metalle werden insbe sondere im Automobilbau verwendet. Bei einem solchen Mischge füge gewährleistet der Austenit die hohe Bruchdehnung, wäh rend der Martensit die hohe Zugfestigkeit gewährleistet.

In zahlreichen Teilgebieten der Metallverarbeitungsbranche werden homogene Materialeigenschaften des zu verarbeitenden Metalls gefordert, insbesondere um homogene Eigenschaften des Endprodukts sicherstellen zu können.

Bei einem Metall mit einem Austenit-Martensit-Mischgefüge hängt die Homogenität der beiden zuvor genannten Eigenschaf ten, d. h. der Bruchdehnung und der Zugfestigkeit, wesentlich von der Homogenität des Mischgefüges ab. Mit anderen Worten, die Homogenität der Bruchdehnung und der Zugfestigkeit bei einem Metall mit einem Austenit-Martensit-Mischgefüge hängt davon ab, wie homogen der Austenit und der Martensit in dem Mischgefüge verteilt sind.

Die US 2014/0299237 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstel lung eines Stahlprodukts mit martensitisch-austenitischem Mischgefüge mit Hilfe eines Schnellkühlverfahrens (quenching step), welches direkt an einen Warmwalzvorgang anschließt. Konkret wird gemäß dem offenbarten Verfahren eine Stahlbramme zunächst auf eine Temperatur zwischen 950°C und 1300°C aufge- heizt und anschließend für eine gewisse Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten, um eine Vergleichmäßigung der Temperatur in der Bramme zu erwirken. Nachfolgend erfolgt ein thermome chanischer Warmwalzvorgang in einem Temperaturbereich zwi schen der Rekristallisations-Stopptemperatur und der Ferrit bildungstemperatur A3, an den eine Schnellkühlung mit mindes tens 20°C/s in einen Zieltemperaturbereich zwischen der Mar tensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur an schließt. Danach erfolgt eine Partitionierungs-Phase zum Transfer von Kohlenstoff zwischen dem Martensit- und dem Aus tenitanteil im Stahlprodukt und abschließend ein Abkühlvor gang auf Umgebungstemperatur.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufweisenden Metallbandes hin sichtlich der Homogenität der Materialeigenschaften zu ver bessern .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch eine Fertigungsanlage nach Anspruch 13 sowie durch eine Gießwalzverbundanlage nach Anspruch 20.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung an gegeben .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufweisenden Metallbandes aus einem Walzprodukt ist vorgesehen, dass das Walzprodukt, wel ches zunächst eine Temperatur aufweist, die oberhalb der Mar tensit-Starttemperatur des Walzprodukts liegt, bei einem Kühlvorgang derart abgekühlt wird, dass die Temperatur des Walzprodukts auf einen Temperaturwert zwischen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur des Walz produkts gebracht wird. Weiter ist erfindungsgemäß vorgese hen, dass das Walzprodukt ein Warmband ist und das Walzpro dukt bei dem Kühlvorgang mithilfe einer Druckkühlanlage abge kühlt wird.

Die Erfindung auf der Überlegung, dass die Homogenität der Materialeigenschaften des Metallbandes, welche von der Homo genität der Gefügebestandteile des Austenit-Martensit-Mischgefüges abhängig ist, in erheblichem Maße davon abhängt, wie homogen die beim Kühlvorgang erreichte Temperatur des Walzprodukts ist. Je höher die Homogenität der beim Kühlvor gang erreichten Temperaturverteilung ist, desto homogenere Materialeigenschaften des Metallbandes lassen sich erreichen.

Um eine homogene Verteilung der Temperatur des Walzprodukts beim Kühlvorgang zu erreichen, ist beim Kühlvorgang eine prä zise Temperaturführung/-einstellung über die Zeit erforder lich. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung die Verwendung ei ner Druckkühlanlage (auch Power Cooling Anlage genannt) vor.

Mit einer Druckkühlanlage kann, verglichen mit einer Laminar kühlanlage oder einer anderen Art von Kühlvorrichtung, eine bessere räumliche Homogenität der Kühlwirkung beim Kühlvor gang erzielt werden. Dies kann insbesondere darauf zurückge führt werden, dass bei Verwendung einer Druckkühlanlage das Auftreten des sogenannten Leidenfrost-Effektes beim Kühlvor gang (also das unerwünschte lokale Zusammenbrechen eines Kühlmitteldampffilmes an der Oberfläche des Walzprodukts, welches kleinräumig zu starken Variationen der Kühlwirkung führen kann) vermieden werden kann.

Zudem kann bei Verwendung einer Druckkühlanlage, verglichen mit einer Laminarkühlanlage oder einer anderen Art von Kühl vorrichtung, ein höherer Wärmeübergang zwischen dem Walzpro dukt und einem auf das Walzprodukt aufgebrachten Kühlmittel erzielt werden, da bei einer Druckkühlanlage das Kühlmittel mit einer hohen Auftragsgeschwindigkeit auf das Walzprodukt trifft, sodass es zu turbulenten Strömungsverhältnissen an der Oberfläche des Walzprodukts und somit zu einer besseren Wärmeabfuhr kommt.

So ist beispielsweise ist aus der EP 3 395 463 Al eine Kühl vorrichtung, umfassend mehrere hintereinander angeordnete Kühlbalken mit unterschiedlichen Anordnungen von Vollstrahl düsen zur Ausgabe eines Kühlmittels mit nahezu konstantem Strahldurchmesser, bekannt. Durch gezielte Ansteuerung der unterschiedlich ausgestalteten Kühlbalken können Temperatur unterschiede im Walzgut, insbesondere in Breitenrichtung von bandförmigem Walzgut, besonders effizient ausgeglichen wer den .

Unter einem Austenit-Martensit-Mischgefüge ist vorliegend ein Gefüge zu verstehen, dass sowohl Austenit als auch Martensit als Gefügebestandteile enthält. Zusätzlich zu den beiden Ge fügebestandteilen Austenit und Martensit kann das Austenit-Martensit-Mischgefüge ein oder mehrere weitere Gefügebestand teile, wie zum Beispiel Ferrit, enthalten.

Unter einem Walzprodukt ist ein gewalztes Metallprodukt, ins besondere nach einem Walzvorgang in einer Fertigwalzstraße, zu verstehen. Da es sich bei dem Walzprodukt bei der vorlie genden Erfindung um ein Warmband handelt, ist das weiter oben erwähnte Walzprodukt ein warmgewalztes Metallband.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Temperatur des Walzprodukts von der Steuer-oder Regeleinrichtung, insbeson dere beim Durchtritt des Walzprodukts durch eine Kühlvorrich tung, berechnet wird. Dies kann unter Verwendung eines Kühl streckenmodells geschehen und ist beispielsweise aus der DE 101 29 565 Al bekannt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird weiterhin eine Kühl wirkung der Druckkühlanlage von der Steuer- oder Regelein richtung anhand eines Steuer- oder Regelmodells in Abhängig keit eines oder mehrerer Walzproduktparameter gesteuert oder geregelt .

Weiterhin weist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Druckkühlanlage zumindest einen Kühlbalken und überdies zu- mindest eine Druckerhöhungspumpe auf, wobei die Druckerhö hungspumpe an ihrem ausgangsseitigen Anschluss über eine oder mehrere Kühlmittelversorgungsleitungen mit dem zumindest ei nen Kühlbalken verbunden ist und von der Steuer- oder Re geleinrichtung angesteuert wird. Zudem sind in den Kühlmit telversorgungsleitungen ein oder mehrere Ventile angeordnet, die ebenfalls von Steuer- oder Regeleinrichtung angesteuert werden .

Die zumindest eine Druckerhöhungspumpe ist an ihrem eingangs seitigen Anschluss beispielsweise mit einem Kühlmittelspei cher verbunden. Im aktiven Zustand herrscht an der am ein gangsseitigen Anschluss der Pumpe ein geringerer oder höchs tens gleich großer Druck wie am ausgangsseitigen Anschluss der Pumpe, während im Ruhezustand der Pumpe der Druck an ih rem ausgangsseitigen Anschluss etwas geringer sein kann als an ihrem eingangsseitigen Anschluss, da in diesem Fall das die Pumpe durchströmende Kühlmedium die beweglichen Teile der Pumpe antreiben muss. In jedem Fall tritt das Kühlmedium am eingangsseitigen Anschluss in die Druckerhöhungspumpe ein und am ausgangsseitigen Anschluss aus der Druckerhöhungspumpe aus .

Durch die Ansteuerung der zumindest einen Druckerhöhungspumpe und des zumindest einen Ventils in den Kühlmittelversorgungs leitungen durch die Steuer- oder Regeleinrichtung kann vor teilhaft die Kühlwirkung der Druckkühlanlage gesteuert oder geregelt werden, indem ein entsprechender Kühlmittelvolumen strom in den zumindest einen Kühlmittelbalken der Druckkühl anlage eingestellt wird.

In bevorzugter Weise ist vorgesehen, zusätzlich zu der von der Steuer- und Regeleinrichtung berechneten Temperatur des Walzprodukts, insbesondere zum Zwecke einer Verifizierung der berechneten Temperatur, eine Isttemperatur des Walzprodukts mithilfe einer oder mehrerer Temperaturmessvorrichtungen zu messen. Für die Temperaturmessung werden vorzugsweise berüh- rungslos messende Temperaturmessvorrichtungen, wie zum Bei spiel Pyrometer, verwendet.

Die Isttemperatur kann bevorzugt vor dem erstmaligen Eintritt eines Abschnittes des Walzbandes in eine Kühlvorrichtung ge messen werden oder bzw. zusätzlich unmittelbar nach dem Aus tritt des betreffenden Abschnittes aus der Kühleinrichtung.

Durch Vergleich eines gemessenen Isttemperaturwertes mit der von der Steuer- oder Regeleinrichtung berechneten Temperatur des betreffenden Abschnittes des Walzbandes an derselben Stelle in der Fertigungsanlage kann die Genauigkeit der Tem peraturführung durch die Steuer- oderRegeleinrichtung regel technisch verbessert und die Homogenität der Materialeigen schaften erhöht werden.

Bei dem/den Walzproduktparameter/-n, in Abhängigkeit des sen/deren von der Steuer- oder Regeleinrichtung die Kühlwir kung der Druckkühlanlage gesteuert oder geregelt wird, kann es sich zum Beispiel um eine chemische Zusammensetzung des Walzprodukts und/oder eine Geschwindigkeit des Walzprodukts und/oder eine Dicke des Walzprodukts und/oder die Temperatur des Walzprodukts handeln.

Der Ausdruck „chemische Zusammensetzung des Walzprodukts" kann sich insbesondere darauf beziehen, welche Legierungsele mente das Walzprodukt enthält und wie hoch deren Anteil am Walzprodukt ist.

Der jeweilige Walzproduktparameter, in Abhängigkeit dessen von der Steuer- oder Regeleinrichtung die Kühlwirkung der Druckkühlanlage gesteuert oder geregelt wird, wird vorzugs weise als Input-Parameter an die Steuer- oder Regeleinrich tung übermittelt oder von der Steuer- oder Regeleinrichtung anhand eines oder mehrerer an die Steuer- oder Regeleinrich tung übermittelter Input-Parameter berechnet.

In bevorzugter Weise wird von der Steuer- oder Regeleinrich tung mithilfe des Steuer-/Regelmodells aus der chemischen Zu sammensetzung des Walzprodukts dessen Martensit-Starttempe ratur und dessen Martensit-Stopptemperatur ermittelt.

Vorteilhafterweise wird von der Steuer- oder Regeleinrichtung mithilfe des Steuer-/Regelmodells diejenige Kühlmittel-Aus trittsrate ermittelt, die benötigt wird, um das Walzprodukt mithilfe der Druckkühlanlage auf den gewünschten Temperatur wert abzukühlen. Zweckmäßigerweise wird von der Steuer- oder Regeleinrichtung die Kühlmittel-Austrittsrate der Druckkühl anlage auf den ermittelten Wert der Kühlmittel-Austrittsrate eingestellt .

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor gesehen, dass die Kühlwirkung der Druckkühlanlage von der Steuer- oder Regeleinrichtung derart gesteuert oder geregelt wird, dass eine Abweichung der Temperatur des Walzprodukts von einer Temperatur-Sollkurve höchstens 15 °C, vorzugsweise höchstens 10 °C, beträgt. Dadurch lässt sich eine besonders gute Homogenität der Materialeigenschaften des Metallbandes erreichen .

Bei besagter Temperatur-Sollkurve handelt es sich vorzugswei se um eine Kurve, die einen Temperatur-Sollwert als Funktion der Zeit oder als Funktion einer Position in Walzprodukt-För derrichtung beschreibt.

Zweckmäßigerweise wird von der Druckkühlanlage zum Zwecke der Abkühlung des Walzprodukts ein Kühlmittel auf das Walzprodukt aufgebracht, insbesondere mithilfe von Vollstrahldüsen. Um eine gleichmäßige Abkühlung des Walzprodukts zu ermöglichen, wird das Kühlmittel von der Druckkühlanlage vorzugsweise so wohl auf die Oberseite des Walzprodukts als auch auf die Un terseite des Walzprodukts aufgebracht.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmittel, welches von der Druckkühlanlage auf das Walzprodukt aufgebracht wird, mit einem Druck von mindestens 0,75 bar, vorzugsweise mindestens 1 bar, besonders bevorzugt mindestens 2 bar, aus der Druck kühlanlage austritt. Zum Beispiel kann das Kühlmittel mit ei nem Druck von 4 bar aus der Druckkühlanlage austreten. Ein derartige Drücke sind besonders gut geeignet, um eine schnel le und homogene Abkühlung des Walzprodukts zu erreichen und die Entstehung des Leidenfrost-Effektes zu vermeiden.

Bei den zuvor angegebenen sowie den nachfolgend genannten Druckwerten handelt es sich um relative Druckwerte in Bezug auf Umgebungs-/Atmosphärendruck . Im Sinne der Erfindung ent spricht also beispielsweise ein Druckwert von 0,75 bar einem Absolutdruck von 1,75 bar.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Walzprodukt eine Dicke von höchstens 3 mm, vorzugsweise höchstens 1,5 mm, aufweist, insbesondere weil das Walzprodukt bei einer solchen Dicke ein gleichmäßigeres Abkühlverhalten zeigt als bei größeren Di cken .

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Walzprodukt bei einem weiteren Kühlvorgang, welcher nach dem erstgenannten Kühlvorgang erfolgt, derart abgekühlt wird, dass die Tempera tur des Walzprodukts auf einen Temperaturwert unterhalb der Martensit-Stopptemperatur gebracht wird. Vorzugsweise wird das Walzprodukt beim weiteren Kühlvorgang auf Umgebungstempe ratur abgekühlt.

Bei einer vorteilhaften Erfindungsvariante wird das Walzpro dukt bei dem weiteren Kühlvorgang mithilfe einer weiteren Druckkühlanlage abgekühlt. Zweckmäßigerweise wird von der weiteren Druckkühlanlage zum Zwecke der Abkühlung des Walz produkts ein Kühlmittel auf das Walzprodukt aufgebracht. Die weitere Druckkühlanlage wird vorzugsweise von besagter Steu er- oder Regeleinrichtung anhand des zuvor erwähnten Steuer oder Regelmodells gesteuert oder geregelt, insbesondere in Abhängigkeit desselben bzw. derselben Parameter wie die erst genannte Druckkühlanlage.

Alternativ oder zusätzlich kann das Walzprodukt bei dem wei teren Kühlvorgang durch Einbringen des Walzprodukts in ein mit einem Kühlmittel gefülltes Kühlbecken abgekühlt werden.

In solch einem Fall wird das Walzprodukt vorzugsweise vor dem Einbringen in das Kühlbecken zu einem Bund aufgewickelt und im aufgewickelten Zustand in das Kühlbecken eingebracht.

Der weitere Kühlvorgang muss nicht notwendigerweise ein akti ves Aufbringen eines Kühlmittels auf das Walzprodukt oder ein aktives Einbringen des Walzprodukts in ein Kühlmittel umfas sen. So kann beispielsweise der weitere Kühlvorgang ein Ab kühlenlassen des Walzprodukts an Umgebungsluft sein oder um fassen. Das Abkühlenlassen des Walzprodukts an Umgebungsluft erfolgt vorzugsweise im aufgewickelten Zustand des Walzpro dukts, d. h. nachdem das Walzprodukt mittels einer Haspelein richtung zu einem Bund aufgewickelt worden ist. Im aufgewi ckelten Zustand benötigt das Walzprodukt weniger Platz und lässt sich zudem leichter handhaben.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Walzprodukt bei dem erstgenannten und/oder bei dem weiteren Kühlvorgang mit einer Geschwindigkeit von höchstens 20 m/s, vorzugsweise höchstens 15 m/s, transportiert wird. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um das Walzprodukt mithilfe der Druckkühlanlage und/oder der weiteren Druckkühl anlage auf den jeweils gewünschten Temperaturwert abzukühlen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird das Walzprodukt zwischen dem erstgenannten und dem wei teren Kühlvorgang bei einem Heizvorgang erwärmt. Der Tempera turwert, der bei dem Heizvorgang erreicht wird, kann zum Bei spiel unterhalb der Martensit-Starttemperatur liegen und hö her sein als der beim erstgenannten Kühlvorgang erzielte Tem peraturwert. Alternativ kann der Temperaturwert, der bei dem Heizvorgang erreicht wird, sogar oberhalb der Martensit-Starttemperatur liegen. Auf welchen Temperaturwert das Walz- Produkt beim Heizvorgang aufgeheizt wird, kann insbesondere von der chemischen Zusammensetzung des Walzprodukts abhängen.

Gegebenenfalls wird die Temperatur des Walzprodukts für eine vorgegebene Zeitdauer, die zum Beispiel zwischen 5 und 400 Sekunden betragen kann, auf dem beim Heizvorgang erreichten Temperaturwert gehalten. Durch den Heizvorgang kann - vergli chen mit dem Fall, dass das Walzprodukt zwischen den Kühlvor gängen nicht beheizt wird - eine schnellere Stabilisierung des Austenits im Walzprodukt erreicht werden.

Der Heizvorgang wird vorzugsweise von der Steuer- oder Regel einrichtung anhand des zuvor erwähnten Steuer- oder Regelmo dells gesteuert oder geregelt, insbesondere in Abhängigkeit desselben bzw. derselben Parameter wie die erstgenannte

Druckkühlanlage .

Gegebenenfalls kann, insbesondere vor der erstgenannten

Druckkühlanlage und/oder hinter der weiteren Druckkühlanlage, eine sogenannte Querabspritzung zum Einsatz kommen. Mithilfe einer solchen Vorrichtung kann durch ein schräges Aufspritzen von Kühlmittel auf das Walzprodukt einem Abfließen des von der/den Druckkühlanlage/-n auf das Walzprodukt aufgebrachten Kühlmittels entgegengewirkt werden.

In bevorzugter Weise wird das Verfahren in einer Gießwalzver bundanlage durchgeführt. Die Gießwalzverbundanlage kann dabei insbesondere im sogenannten Endlos-Modus (auch kontinuierli cher Modus genannt) betrieben werden. Vorzugsweise ist das Walzprodukt in diesem Fall ein mithilfe der Gießwalzverbund anlage hergestelltes Endlosmetallband.

Ein Vorteil der Durchführung des Verfahrens in einer Gieß walzverbundanlage ist, dass in einer Gießwalzverbundanlage aufgrund eines permanenten Massenflusses aus ihrer Gießanlage und der vergleichsweise geringen Gießgeschwindigkeit stabile, stationäre Produktionsbedingungen gewährleistet werden kön nen, was sich vor allem in einer konstanten Geschwindigkeit des Walzprodukts und einer vergleichsweise homogenen Tempera tur des Walzprodukts in Breiten- und Längsrichtung des Walz produkts ausdrückt. Beim Abkühlen des Walzprodukts mittels der Druckkühlanlage und/oder mittels der weiteren Druckkühl anlage lässt sich daher eine besonders homogene Temperatur verteilung des Walzprodukts erreichen, insbesondere wenn die Gießwalzverbundanlage im Endlos-Modus betrieben wird.

Ein weiterer Vorteil der Durchführung des Verfahrens in einer Gießwalzverbundanlage ist, dass sich mittels einer Gießwalz verbundanlage die zuvor erwähnten bevorzugten Dicken des Walzprodukts aufwandsgünstig realisieren lassen.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verfahren in einem konventionellen Warmwalzwerk durchgeführt wird, d. h. in ei nem Warmwalzwerk, welches nicht Bestandteil einer Gießwalz verbundanlage ist.

Zweckmäßigerweise umfasst das Warmwalzwerk eine Vorwalzstraße sowie eine Fertigwalzstraße. Zwischen der Vorwalzstraße und der Fertigwalzstraße kann das Warmwalzwerk gegebenenfalls ei ne Coilbox aufweisen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, ein mithilfe der Vorwalzstraße warmgewalztes Vorprodukt, aus welchem mithilfe der Fertigwalzstraße durch Warmwalzen das Walzprodukt hergestellt wird, in der Coilbox aufgewickelt wird und das aufgewickelte Vorprodukt zu einem späteren Zeit punkt abgewickelt und der Fertigwalzstraße zugeführt wird.

Auf diese Weise können Wärmeverluste des Vorprodukts vor dem Einbringen des Vorprodukts in die Fertigwalzstraße gering ge halten werden, insbesondere wenn das Vorprodukt für eine ge wisse Zeit zwischen der Vorwalzstraße und der Fertigwalzstra ße verweilt, zum Beispiel weil die Fertigwalzstraße durch ein früher zugeführtes Vorwalzprodukt belegt ist.

Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage zum Herstellen eines ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufweisenden Metallbandes aus einem Walzprodukt ist als Warmwalzwerk ausgebildet und umfasst eine Kühlvorrichtung, die als Druckkühlanlage zum Ab- kühlen des Walzprodukts von einem ersten Temperaturwert, der oberhalb der Martensit Start-Temperatur des Walzprodukts liegt, auf einen zweiten Temperaturwert, der zwischen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur des Walzprodukts liegt, ausgestaltet ist.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Ferti gungsanlage eine Steuer- oder Regeleinrichtung zum Berechnen der Temperatur des Walzprodukts und zum Steuern oder Regeln einer Kühlwirkung der Druckkühlanlage anhand eines Steuer oder Regelmodells in Abhängigkeit eines oder mehrerer

Walzproduktparameter umfasst, wobei die Druckkühlanlage zu mindest einen Kühlbalken und zumindest eine Druckerhöhungs pumpe aufweist. Die Druckerhöhungspumpe ist an ihrem aus gangsseitigen Anschluss über eine oder mehrere Kühlmittelver sorgungsleitungen mit dem zumindest einen Kühlbalken der Druckkühlanlage verbunden. In den Kühlmittelversorgungslei tungen sind Ventile angeordnet. Die zumindest eine Druckerhö hungspumpe und die Ventile sind von der Steuer- oder Re geleinrichtung ansteuerbar ausgebildet.

Durch die beschriebene Ausgestaltung ist die Steuer- oder Re geleinrichtung eingerichtet, eine Kühlwirkung der Kühlvor richtung derart zu steuern oder zu regeln, dass das Walzpro dukt mithilfe der Kühlvorrichtung vom ersten Temperaturwert, der oberhalb der Martensit-Starttemperatur des Walzprodukts liegt, auf den zweiten Temperaturwert, der zwischen der Mar tensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur des Walzprodukts liegt, abkühlbar ist

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sorgen die Druckerhö-hungspumpe/-n dafür, dass der/die Kühlbalken der Kühlvorrich tung eingangsseitig mit einem Kühlmitteldruck von mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 2 bar, beaufschlagt werden.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dieser Fertigungsanlage um eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens. Zudem können sich weiter oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Ausführungsformen, Ausführungsdetails und Vorteile auch auf die Fertigungsanlage beziehen.

Die Fertigungsanlage kann eine oder mehrere Walzstraßen, ins besondere eine Vorwalzstraße sowie eine Fertigwalzstraße, um fassen. Vorzugsweise ist besagte Kühlvorrichtung der Ferti gungsanlage in Förderrichtung der Fertigungsanlage hinter der/den Walzstraße/-n der Fertigungsanlage angeordnet.

In einer bevorzugte Ausführungsform ist weist die erfindungs gemäße Fertigungsanlage eine oder mehrere Temperaturmessvor richtungen, beispielsweise berührungslos messende Temperatur messvorrichtungen in Form von Pyrometern, auf. Dadurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass zusätzlich zu der von der Steu er- und Regeleinrichtung berechneten Temperatur des Walzpro dukts eine Isttemperatur des Walzprodukts, insbesondere zum Zwecke einer Verifizierung der berechneten Temperatur, gemes sen werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungs gemäßen Fertigungsanlage ist zumindest ein Ventil der Kühl vorrichtung als Kugelsegmentventil oder Kegelsitzventil aus geführt. Derartige Ventile ermöglichen eine besonders präzise und rasche Einstellung des Kühlmittelvolumenstroms in der je weiligen Kühlmittelversorgungsleitung. Beispielsweise kann mit derartigen Ventilen der durch das Ventil durchtretende Kühlmittelvolumenstrom innerhalb einer Sekunde um 30% geän dert werden. Die zumindest eine Druckerhöhungspumpe ist be vorzugt als frequenzgeregelte Pumpe ausgeführt. Ausgehend vom Ruhezustand können derartige Pumpen ihre maximale Förderleis tung innerhalb einer kurzen Zeitspanne, beispielsweise inner halb einer Sekunde, erreichen. Im Zusammenspiel mit dem zu mindest einen Ventil der in Form eines Kugelsegment- oder Ke-gelsitzventils kann der Kühlmittelvolumenstrom besonders rasch an die erforderliche Kühlwirkung angepasst werden.

Vorteilhafterweise ist die Kühlvorrichtung dazu geeignet, mindestens 10 Liter Kühlmittel pro Sekunde und Quadratmeter, besonders bevorzugt mindestens 30 Liter Kühlmittel pro Sekun de und Quadratmeter, auf das Walzprodukt aufzubringen. Da durch kann eine vergleichsweise schnelle Abkühlung des Walz produkts sichergestellt werden.

Die Kühlvorrichtung der Fertigungsanlage kann mit mindestens einem Kühlbalken, vorzugsweise mit mehreren Kühlbalken, aus gestattet sein. Insbesondere kann die Kühlvorrichtung einen oder mehrere obere Kühlbalken zum Aufbringen des Kühlmittels auf die Oberseite des Walzprodukts und/oder einen oder mehre re untere Kühlbalken zum Aufbringen des Kühlmittels auf die Unterseite des Walzprodukts umfassen.

Vorzugsweise ist der jeweilige Kühlbalken mit einer Mehrzahl von Vollstrahldüsen zum Aufbringen eines Kühlmittels auf das Walzprodukt ausgestattet. Vollstrahldüsen sind aufgrund ihrer einfachen Geometrie vergleichsweise robust und zudem relativ günstig in der Herstellung. Darüber hinaus kann mithilfe ei ner Vollstrahldüse ein geschlossener, stabiler und energie reicher (Kühlmittel- ) Vollstrahl erzeugt werden, welcher über seinen Durchmesser hinweg eine homogene Impulsverteilung auf weist und sich über eine große Länge hinweg nicht oder nur kaum aufweitet. Ein solcher (Kühlmittel- ) Vollstrahl ist vor teilhaft, um eine sich auf dem Walzprodukt ausbildende (Kühl mittel- ) DampfSchicht zu zerschlagen bzw. die Ausbildung einer solchen Dampfschicht zu verhindern und so die Entstehung des Leidenfrost-Effektes zu vermeiden.

Besonders bevorzugt sind die Vollstrahldüsen derart ausgebil det, dass sich ein von der jeweiligen Vollstrahldüse erzeug ter Vollstrahl selbst noch bei einem Kühlmitteldruck von 10 bar über eine große Länge hinweg nicht oder nur kaum auf weitet .

Die Vollstrahldüsen des jeweiligen Kühlbalkens haben vorzugs weise einen Abstand von höchstens 70 mm, besonders bevorzugt höchstens 50 mm, zueinander. Beispielsweise können die Voll strahldüsen des jeweiligen Kühlbalkens einen Abstand von 25 mm zueinander aufweisen. Dadurch lässt sich eine relativ gleichmäßige Beaufschlagung des Walzprodukts mit Kühlmittel realisieren .

Zweckmäßigerweise hat die jeweilige Vollstrahldüse einen Hohlraum, insbesondere einen axialsymmetrischen Hohlraum, zum Führen und Auslassen des Kühlmittels. Vorteilhafterweise be findet sich die engste Stelle des Hohlraums am auslassseiti gen Ende der jeweiligen Vollstrahldüse.

Der Hohlraum der jeweiligen Vollstrahldüse hat ein seinem auslassseitigen Ende vorzugsweise einen Durchmesser von höchstens 20 mm, besonders bevorzugt höchstens 12 mm. Zum Beispiel kann Hohlraum der jeweiligen Vollstrahldüse an sei nem auslassseitigen Ende einen Durchmesser zwischen 2 mm und 6 mm, vorzugsweise einen Durchmesser von 4 mm, aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich zu der/den Druckerhöhungspumpe/-n kann die Kühlvorrichtung der Fertigungsanlage einen oder meh rere Hochtanks zur Versorgung des Kühlbalkens bzw. der Kühl balken der Kühlvorrichtung mit einem Kühlmittel aufweisen. Vorzugsweise kann der jeweilige Hochtank einen hydrostati schen Druck von mindestens 0,75 bar, vorzugsweise mindestens 1 bar, am Kühlmitteleingang des jeweiligen Kühlbalkens be-reitstellen .

Ferner kann die Fertigungsanlage mit einer Heizeinrichtung, insbesondere einer induktiven Heizeinrichtung, zum Erwärmen des Walzprodukts ausgestattet sein. In bevorzugter Weise ist die Heizeinrichtung in Förderrichtung der Fertigungsanlage hinter der Kühlvorrichtung angeordnet.

Vorteilhafterweise ist die zuvor erwähnte Steuer- oder Regel einrichtung dazu eingerichtet, eine Heizwirkung der Heizein richtung zu steuern oder zu regeln, insbesondere derart, dass das Walzprodukt mithilfe der Heizeinrichtung von einem Tempe raturwert (genannt Quenching Temperatur) , der zwischen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur liegt, auf einen höheren Temperaturwert, der zwischen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur liegt, oder auf einen Temperaturwert oberhalb der Martensit-Starttemperatur aufheizbar ist.

Des Weiteren kann die Fertigungsanlage eine weitere Kühlvor richtung zum Abkühlen des Walzprodukts auf einen Temperatur wert, welcher unterhalb der Martensit-Stopptemperatur liegt, umfassen. Die weitere Kühlvorrichtung kann beispielsweise als Druckkühlanlage oder als ein mit einem Kühlmittel gefülltes Kühlbecken ausgebildet sein.

In dem Fall, dass die weitere Kühlvorrichtung der Fertigungs anlage eine Druckkühlanlage ist, ist die Steuer- oder Regel einrichtung vorteilhafterweise dazu eingerichtet, eine Kühl wirkung der weiteren Kühlvorrichtung zu steuern oder zu re geln, insbesondere derart, dass das Walzprodukt mithilfe der weiteren Kühlvorrichtung von einem Temperaturwert, der zwi schen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopp-temperatur liegt, auf einen Temperaturwert unterhalb der Mar tensit-Stopptemperatur abkühlbar ist.

Ferner können sich, falls die weitere Kühlvorrichtung der Fertigungsanlage eine Druckkühlanlage ist, die weiter oben genannten Merkmale, welche sich auf die erstgenannte Kühlvor richtung der Fertigungsanlage beziehen, auch auf die weitere Kühlvorrichtung beziehen. Insbesondere kann die weitere Kühl vorrichtung baugleich zur erstgenannten Kühlvorrichtung aus gebildet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die Fertigungsanlage eine zwi schen ihrer Vorwalzstraße und ihrer Fertigwalzstraße angeord nete Coilbox zum Aufwickeln eines Vorprodukts aufweist. Bei der Coilbox kann es sich insbesondere um eine sogenannte dornlose Coilbox handeln. Gegebenenfalls kann die Coilbox mit einem oder mehreren Heizelementen zum Beheizen des Vorpro dukts ausgestattet sein.

Alternativ zu der Coilbox kann die Fertigungsanlage zwischen ihrer Vorwalzstraße und ihrer Fertigwalzstraße eine Heizein richtung, insbesondere eine induktive Heizeinrichtung, auf weisen, mittels welcher ein mithilfe der Vorwalzstraße er zeugtes Vorprodukt beheizt wird, bevor das Vorprodukt der Fertigwalzstraße zugeführt wird, ohne dass das Vorprodukt da bei aufgewickelt wird.

Zweckmäßigerweise ist die Steuer- oder Regeleinrichtung mit tels einer Software, die in der Steuer-oder Regeleinrichtung hinterlegt ist, dazu eingerichtet, die Kühlvorrichtung und/oder die optionale weitere Kühlvorrichtung und/oder die optionale Heizeinrichtung in der oben beschriebenen Weise zu steuern oder zu regeln. Das zuvor erwähnte Steuer-/Regelmo-dell der Steuer- oder Regeleinrichtung ist vorzugsweise in der Software implementiert.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Gieß walzverbundanlage (in Fachkreisen zum Teil auch als Gießwalz anlage bezeichnet) .

Die erfindungsgemäße Gießwalzverbundanlage umfasst eine Fer tigungsanlage der zuvor beschriebenen Art, d. h. eine erfin dungsgemäße Fertigungsanlage.

Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzel nen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammenge fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale je weils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Ferti gungsanlage und der erfindungsgemäßen Gießwalzverbundanlage kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Ei genschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit angesehen werden .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Figuren nä her erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Er läuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch ex plizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergän zung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kom biniert werden.

Es zeigen:

FIG 1 eine erste Gießwalzverbundanlage, die unter anderem eine Druckkühlanlage aufweist;

FIG 2 einen Querschnitt eines mittels der Gießwalzver

bundanlage aus FIG 1 erzeugten Walzprodukts sowie einen Teil der Druckkühlanlage dieser Gießwalzver bundanlage ;

FIG 3 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches einen zeitli chen Temperaturverlauf des Walzprodukts im Betrieb der Gießwalzverbundanlage aus FIG 1 wiedergibt;

FIG 4 eine zweite Gießwalzverbundanlage, die unter ande rem zwei Druckkühlanlagen aufweist;

FIG 5 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches einen zeitli chen Temperaturverlauf eines mittels der Gießwalz verbundanlage aus FIG 4 erzeugten Walzprodukts im Betrieb dieser Gießwalzverbundanlage wiedergibt;

FIG 6 eine dritte Gießwalzverbundanlage, die unter ande rem zwei Druckkühlanlagen sowie eine zwischen den Druckkühlanlagen angeordnete Heizeinrichtung auf weist;

FIG 7 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches einen zeitli chen Temperaturverlauf eines mittels der Gießwalz verbundanlage aus FIG 6 erzeugten Walzprodukts im Betrieb dieser Gießwalzverbundanlage wiedergibt;

FIG 8 eine vierte Gießwalzverbundanlage, die unter ande rem eine Druckkühlanlage, eine hinter der Druck kühlanlage angeordnete Heizeinrichtung sowie ein mit einem Kühlmittel befülltes Kühlbecken aufweist;

FIG 9 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches einen zeitli chen Temperaturverlauf eines mittels der Gießwalz verbundanlage aus FIG 8 erzeugten Walzprodukts im Betrieb dieser Gießwalzverbundanlage wiedergibt;

FIG 10 ein Warmwalzwerk mit einer Vorwalzstraße, einer

Fertigwalzstraße sowie einer zwischen den beiden Walzstraßen angeordneten Coilbox.

FIG 1 zeigt schematisch eine erste Gießwalzverbundanlage 2a.

Diese wird dazu eingesetzt, ein Metallband 4 herzustellen, welches ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufweist.

Die Gießwalzverbundanlage 2a umfasst eine Gießanlage 6 sowie eine der Gießanlage 6 prozesstechnisch nachgeschaltete Ferti gungsanlage 8a. Bei Letzterer handelt es sich um ein Warm walzwerk .

Die Gießanlage 6 ist eine Stranggießanlage und umfasst einen Pfannendrehturm 10, in den zwei austauschbare Gießpfannen 12 eingesetzt sind, sowie eine Kokille 14 mit einer (figürlich nicht dargestellten) Primärkühleinrichtung. Außerdem umfasst die Gießanlage 6 einen Verteiler 16 zum Aufnehmen einer Me- tallschmelze aus den Gießpfannen 12 und zum Weiterleiten der Metallschmelze zu der Kokille 14. Des Weiteren verfügt die Gießanlage 6 über ein Strangführungssystem 18 mit einer (fi gürlich nicht dargestellten) Sekundärkühleinrichtung und meh reren Strangführungsrollen 20.

Die Fertigungsanlage 8a umfasst eine Vorwalzstraße 22 sowie eine Fertigwalzstraße 24. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Vorwalzstraße 22 drei Walzgerüste 26, während die Fertigwalzstraße 24 fünf Walzgerüste 26 umfasst, wobei die jeweilige Walzstraße 22, 24 grundsätzlich eine andere Anzahl von Walzgerüsten 26 aufweisen kann.

Weiter umfasst die Fertigungsanlage 8a eine Haspeleinrichtung 28 mit einem Haspeldorn 30 sowie eine zwischen der Fertig walzstraße 24 und der Haspeleinrichtung 28 angeordnete, ins besondere als Schere ausgebildete Trennvorrichtung 32.

Darüber hinaus umfasst die Fertigungsanlage 8a eine Kühlvor richtung 34, bei der es sich um eine Druckkühlanlage handelt. Die Kühlvorrichtung 34 ist zwischen der Fertigwalzstraße 24 und der Trennvorrichtung 32 angeordnet. Das heißt, die Kühl vorrichtung 34 ist in Förderrichtung 36 der Fertigungsanlage 8a hinter der Fertigwalzstraße 24 angeordnet.

Gegebenenfalls kann die Fertigungsanlage 8a zwischen der Fer tigwalzstraße 24 und der Trennvorrichtung 32 zusätzlich eine (figürlich nicht dargestellte) Laminarkühlanlage aufweisen.

Weiter umfasst die Fertigungsanlage 8a eine Steuer- oder Re geleinrichtung 38, die über (figürlich nicht dargestellte) Signalleitungen mit der Gießanlage 6 sowie den beiden Walz straßen 22, 24 verbunden ist und den Gieß- sowie den Walz prozess steuert oder regelt. Ferner ist die Steuer- oder Re geleinrichtung 38 über eine Signalleitung 40 mit der Kühlvor richtung 34 verbunden.

Mithilfe der Gießanlage 6 wird aus einer Metallschmelze (durch Abkühlen der Metallschmelze in der Kokille 14) ein Me tallstrang 42 hergestellt, der mithilfe des Strangführungs systems 18 zu den Walzstraßen 22, 24 geführt wird. Aus dem Metallstrang 42 wird mithilfe der Vorwalzstraße 22 durch Warmwalzen ein warmgewalztes Vorprodukt 44 erzeugt. Aus dem Vorprodukt 44 wird dann mithilfe der Fertigwalzstraße 24 durch Warmwalzen ein Walzprodukt 46 erzeugt, welches vorzugs weise eine Dicke von maximal 3 mm aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Walzprodukt 46 um ein Warmband, genauer gesagt um ein Endloswarmband.

Der Metallstrang 42, aus dem das Walzprodukt 46 hergestellt wird, ist ein Stahlstrang. Entsprechend handelt es sich bei dem Walzprodukt 46 um ein Warmband aus Stahl.

Ein Teil des Walzprodukts 46 wird der Haspeleinrichtung 28 zugeführt, mittels der Trennvorrichtung 32 vom restlichen Teil des Walzprodukts 46 abgetrennt und mithilfe der Haspe leinrichtung 28 zu einem Bund 48 (in Fachkreisen auch Coil genannt) aufgewickelt .

Nach dem Austritt aus der Fertigwalzstraße 24 weist das Walz produkt 46 zunächst eine Temperatur auf, die oberhalb der Martensit-Starttemperatur des Walzprodukts 46 liegt. Bevor das Walzprodukt 46 - bezogen auf die Förderrichtung 36 der Fertigungsanlage 8a - der Haspeleinrichtung 28 zugeführt wird, wird das Walzprodukt 46 bei einem ersten Kühlvorgang mithilfe der zuvor erwähnten Kühlvorrichtung 34 derart abge kühlt, dass die Temperatur des Walzprodukts 46 auf einen Tem peraturwert zwischen der Martensit-Starttemperatur und der Martensit-Stopptemperatur des Walzprodukts 46 gebracht wird. Hierbei wird mithilfe der Kühlvorrichtung 34 ein Kühlmittel 50, vorzugsweise Wasser, auf das Walzprodukt 46 aufgespritzt (vgl. FIG 2), wobei das Kühlmittel 50 mit einem Druck von mindestens 1 bar aus der Kühlvorrichtung 34 austritt.

Die Kühlwirkung der Kühlvorrichtung 34 wird von der Steuer oder Regeleinrichtung 38 anhand eines Steuer- oder Regelmo dells in Abhängigkeit mehrerer Walzproduktparameter gesteuert oder geregelt. Insbesondere wird die Kühlwirkung der Kühlvor richtung 34 von der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 derart gesteuert oder geregelt, dass eine Abweichung der Temperatur des Walzprodukts 46 von einer Temperatur-Sollkurve, welche einen Temperatur-Sollwert für die Temperatur des Walzprodukts 46 als Funktion der Zeit angibt, höchstens 15 °C beträgt.

Bei den Walzproduktparametern, in Abhängigkeit deren die Kühlwirkung der Kühlvorrichtung 34 von der Steuer- oder Re geleinrichtung 38 gesteuert oder geregelt wird, handelt es sich im vorliegenden Fall um die chemische Zusammensetzung des Walzprodukts 46, dessen Dicke, dessen Geschwindigkeit hinter der Fertigwalzstraße 24 und die Temperatur des Walz produkts 46. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung bzw. Regelung der Kühlwirkung der Kühlvorrichtung 34 in Ab hängigkeit eines oder mehrerer anderer Parameter erfolgen.

Bei einem zweiten Kühlvorgang, der auf den ersten Kühlvorgang folgt, kühlt das Walzprodukt 46 an Umgebungsluft ab. Hierbei fällt die Temperatur des Walzprodukts 46 auf einen Tempera turwert unterhalb der Martensit-Stopptemperatur ab. Ein Teil der Abkühlung des Walzprodukts 46, die während des zweiten Kühlvorgangs stattfindet, erfolgt während sich das Walzpro dukt 46 im aufgewickelten Zustand befindet.

Das auf Umgebungstemperatur abgekühlte Walzprodukt 46 bildet das zuvor erwähnte ein Austenit-Martensit-Mischgefüge aufwei sende Metallband 4, welches mithilfe der Gießwalzverbundanla ge 2a hergestellt wird.

FIG 2 zeigt schematisch einen Teil der (in FIG 1 vereinfacht in Form eines Rechtecks dargestellten) Kühlvorrichtung 34. In FIG 2 sind exemplarisch ein oberer Kühlbalken 52 sowie ein unterer Kühlbalken 54 der Kühlvorrichtung 34 abgebildet. Der obere Kühlbalken 52 dient dazu, das zuvor erwähnte Kühlmittel 50 auf die Oberseite 56 des Walzprodukts 46 aufzuspritzen, während der untere Kühlbalken 54 dazu dient, das Kühlmittel 50 auf die Unterseite 58 des Walzprodukts 46 aufzuspritzen.

Zusätzlich zu den beiden abgebildeten Kühlbalken 52, 54 kann die Kühlvorrichtung 34 einen oder mehrere (vorzugsweise meh rere) weitere obere Kühlbalken und/oder einen oder mehrere (vorzugsweise mehrere) weitere unterer Kühlbalken aufweisen, welche in Förderrichtung 36 des Walzprodukts 46 (vgl. FIG 1) beispielsweise vor oder hinter den beiden abgebildeten Kühl balken 52, 54 angeordnet sein können. Darüber hinaus ist in FIG 2 das Walzprodukt 46 im Querschnitt dargestellt.

Der obere und der untere Kühlbalken 52, 54 weisen jeweils zwei seitliche Spritzeinheiten 60 sowie eine zwischen den beiden seitlichen Spritzeinheiten 60 angeordnete mittlere Spritzeinheit 62 auf. Die beiden seitlichen Spritzeinheiten 60 des jeweiligen Kühlbalkens 52, 54 dienen dazu, das Kühl mittel 50 auf die seitlichen Randbereiche 64 des Walzprodukts 46 aufzuspritzen, während die mittlere Spritzeinheit 62 des jeweiligen Kühlbalkens 52, 54 dazu dient, das Kühlmittel 50 auf den zwischen den Randbereichen 64 angeordneten Mittelbe reich 66 des Walzprodukts 46 aufzuspritzen.

Jede der Spritzeinheiten 60, 62 umfasst mehrere Vollstrahldü sen 68 sowie eine eigene (figürlich nicht dargestellte) in terne Kühlmittelverteilkammer, die ausgangsseitig mit den Vollstrahldüsen 68 verbunden ist.

Ferner weist die Kühlvorrichtung 34 für den oberen Kühlbalken 52 sowie für den unteren Kühlbalken 54 jeweils eine Drucker höhungspumpe 70 auf, welche eingangsseitig mit einem (figür lich nicht dargestellten) Kühlmittelspeicher verbunden ist. Sowohl bei dem oberen Kühlbalken 52 als auch bei dem unteren Kühlbalken 54 sind die beiden seitlichen Spritzeinheiten 60 über eine gemeinsame Kühlmittelversorgungsleitung 72 mit der zugehörigen Druckerhöhungspumpe 70 verbunden, während die mittlere Spritzeinheit 62 über eine weitere Kühlmittelversor- gungsleitung 74 mit derselben Druckerhöhungspumpe 70 verbun den ist. Besagte Kühlmittelversorgungsleitungen 72, 74 sind jeweils mit einem Ventil 76 zur Steuerung des Kühlmittelvolu menstroms in der jeweiligen Kühlmittelversorgungsleitung 72, 74 ausgestattet.

Die Ventile 76 haben vorzugsweise eine lineare oder annähernd lineare Volumenstrom-Kennlinie. Zudem haben die Ventile 76 vorzugsweise eine geringe Hysterese, beispielsweise von maxi mal 3%. Als Ventiltypen können zum Beispiel Kugelsegmentven tile oder Kegelsitzventile zum Einsatz kommen. Solche Ventile ermöglichen eine besonders präzise Einstellung des Kühlmit telvolumenstroms in der jeweiligen Kühlmittelversorgungslei tung 72, 74.

Die Druckerhöhungspumpen 70 sowie die Ventile 76 sind über (figürlich nicht dargestellte) Steuerleitungen mit der zuvor erwähnten Steuer- oder Regeleinrichtung 38 (vgl. FIG 1) ver bunden und werden von dieser gesteuert oder geregelt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Druckerhö hungspumpen 70 derart von der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 gesteuert oder geregelt, dass der Kühlmittelvolumenstrom, mit dem die Unterseite 58 des Walzprodukts 46 vom unteren Kühlbalken 54 beaufschlagt wird, größer ist als der Kühlmit telvolumenstrom, mit dem die Oberseite 56 des Walzprodukts 46 vom oberen Kühlbalken 52 beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird (zumindest teilweise) kompensiert, dass das Kühlmittel 50 an der Unterseite 58 des Walzprodukts 46 eine kürzere Ver weildauer hat als an der Oberseite 56 des Walzprodukts 46. Beispielsweise kann der Kühlmittelvolumenstrom, mit dem die Unterseite 58 des Walzprodukts 46 beaufschlagt wird, 115% desjenigen Kühlmittelvolumenstroms betragen, mit welchem die Oberseite 56 des Walzprodukts 46 beaufschlagt wird.

Darüber hinaus werden die Ventile 76 von der Steuer- oder Re geleinrichtung 38 so gesteuert oder geregelt, dass die seit lichen Randbereiche 64 des Walzprodukts 46 pro Flächeneinheit mit einem geringeren Kühlmittelvolumenstrom beaufschlagt wer den als der Mittelbereich 66 des Walzprodukts 46. Auf diese Weise wird (zumindest teilweise) kompensiert, dass, die bei den seitlichen Randbereiche 64 des Walzprodukts 46 im Ver gleich zum Mittelbereich 66 des Walzprodukts 46 schneller auskühlen .

FIG 3 zeigt ein qualitatives Temperatur-Zeit-Diagramm, wel ches im Betrieb der Gießwalzverbundanlage 2a die Temperatur T des Walzprodukts 46 an einer Stelle des Walzprodukts 46 -nach Durchlaufen der beiden Walzstraßen 22, 24 - als Funktion der Zeit t wiedergibt.

Zunächst liegt die Temperatur T des Walzprodukts 46 oberhalb der Martensit-Starttemperatur Ms des Walzprodukts 46. Insbe sondere kann die Temperatur T des Walzprodukts 46 zunächst über der Ferrit-Starttemperatur liegen, welche höher ist als die Martensit-Starttemperatur Ms . Beim ersten Kühlvorgang er folgt ein rasches Abkühlen des Walzprodukts 46, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert Ti, der unterhalb der Martensit-Starttemperatur Ms liegt, ab fällt. Beim nachfolgenden zweiten Kühlvorgang, also beim Ab kühlenlassen des Walzprodukts 46 an Umgebungsluft, kühlt das Walzprodukt 46 langsam ab, wobei die Temperatur T des Walz produkts 46 unter die Martensit-Stopptemperatur Mf abfällt.

Die Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele be schränken sich jeweils primär auf die Unterschiede zum Aus führungsbeispiel aus FIG 1 bis 3, auf welches bezüglich glei cher Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Gleiche und/oder einander entsprechende Elemente sind, soweit zweckdienlich, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Merkmale des vor hergehenden Ausführungsbeispiels sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut be schrieben werden.

FIG 4 zeigt schematisch eine zweite Gießwalzverbundanlage 2b.

Die zweite Gießwalzverbundanlage 2b umfasst eine Fertigungs anlage 8b, bei welcher es sich auch im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel um ein Warmwalzwerk handelt. Diese Fertigungs anlage 8b entspricht im Wesentlichen der Fertigungsanlage 8a der ersten Gießwalzverbundanlage 2a aus FIG 1. Bei der zwei ten Gießwalzverbundanlage 2b umfasst die Fertigungsanlage 8b jedoch zusätzlich zwischen ihrer Fertigwalzstraße 24 und ih rer Trennvorrichtung 32 eine weitere als Druckkühlanlage aus gebildete Kühlvorrichtung 78, welche insbesondere baugleich zu der ersten Kühlvorrichtung 34 sein kann.

Wie aus FIG 4 ersichtlich ist, ist die weitere Kühlvorrich tung 78 in Förderrichtung 36 der Fertigungsanlage 8b hinter der ersten Kühlvorrichtung 34 angeordnet. Das Walzprodukt 46 kann mittels der ersten Kühlvorrichtung 34 ein erstes Mal und mittels der weiteren Kühlvorrichtung 78 ein zweites Mal abge kühlt werden. Ferner ist die weitere Kühlvorrichtung 78 über eine Signalleitung 40 mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 verbunden und wird von dieser gesteuert oder geregelt.

FIG 5 zeigt ein qualitatives Temperatur-Zeit-Diagramm, wel ches im Betrieb der zweiten Gießwalzverbundanlage 2b die Tem peratur T des Walzprodukts 46 an einer Stelle des Walzpro dukts 46 - nach Durchlaufen der beiden Walzstraßen 22, 24 -als Funktion der Zeit t wiedergibt.

Zunächst liegt die Temperatur T des Walzprodukts 46 oberhalb der Martensit-Starttemperatur Ms des Walzprodukts 46. Bei ei nem ersten Kühlvorgang, der mithilfe der ersten Kühlvorrich tung 34 durchgeführt wird, erfolgt ein rasches Abkühlen des Walzprodukts 46, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert Ti, der unterhalb der Martensit-Start temperatur Ms liegt, abfällt.

Bei einem anschließenden zweiten Kühlvorgang kühlt das Walz produkt 46 an Umgebungsluft ab, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 langsam abfällt.

Danach folgt ein dritter Kühlvorgang, bei dem das Walzprodukt 46 mithilfe der weiteren Kühlvorrichtung 78, ein zweites Mal rasch abgekühlt wird, insbesondere mit der gleichen Kühlrate wie beim ersten Kühlvorgang. Beim dritten Kühlvorgang fällt die Temperatur T des Walzprodukts 46 unter die Martensit-Stopptemperatur Mf des Walzprodukts 46 ab.

FIG 6 zeigt schematisch eine dritte Gießwalzverbundanlage 2c.

Die dritte Gießwalzverbundanlage 2c umfasst eine Fertigungs anlage 8c, bei welcher es sich auch im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel um ein Warmwalzwerk handelt. Diese Fertigungs anlage 8c entspricht im Wesentlichen der Fertigungsanlage 8a der ersten Gießwalzverbundanlage 2a aus FIG 1. Bei der drit ten Gießwalzverbundanlage 2c umfasst die Fertigungsanlage 8c jedoch zusätzlich zwischen ihrer Fertigwalzstraße 24 und ih rer Trennvorrichtung 32 eine weitere als Druckkühlanlage aus gebildete Kühlvorrichtung 78, welche insbesondere baugleich zu der ersten Kühlvorrichtung 34 sein kann.

Wie aus FIG 6 ersichtlich ist, ist die weitere Kühlvorrich tung 78 in Förderrichtung 36 der Fertigungsanlage 8c hinter der ersten Kühlvorrichtung 34 angeordnet. Das Walzprodukt 46 kann mittels der ersten Kühlvorrichtung 34 ein erstes Mal und mittels der weiteren Kühlvorrichtung 78 ein zweites Mal abge kühlt werden. Ferner ist die weitere Kühlvorrichtung 78 über eine Signalleitung 40 mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 verbunden und wird von dieser gesteuert oder geregelt.

Darüber hinaus umfasst die Fertigungsanlage 8c der dritten Gießwalzverbundanlage 2c eine induktive Heizeinrichtung 80, welche zwischen den beiden Kühlvorrichtung 34, 78 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 80 ist ebenfalls über eine Signal leitung 40 mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 verbunden und wird von dieser gesteuert. Mithilfe der Heizeinrichtung 80 kann das Walzprodukt 46 erwärmt, insbesondere nach einem Kühlvorgang wieder erwärmt, werden.

FIG 7 zeigt ein qualitatives Temperatur-Zeit-Diagramm, wel ches im Betrieb der dritten Gießwalzverbundanlage 2c die Tem peratur T des Walzprodukts 46 an einer Stelle des Walzpro dukts 46 - nach Durchlaufen der beiden Walzstraßen 22, 24 -als Funktion der Zeit t wiedergibt.

Zunächst liegt die Temperatur T des Walzprodukts 46 oberhalb der Martensit-Starttemperatur Ms des Walzprodukts 46. Bei ei nem ersten Kühlvorgang, der mithilfe der ersten Kühlvorrich tung 34 durchgeführt wird, erfolgt ein rasches Abkühlen des Walzprodukts 46, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert Ti, der unterhalb der Martensit-Start temperatur Ms liegt, abfällt.

Dann wird das Walzprodukt 46 mithilfe der Heizeinrichtung 80 wieder erwärmt, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert T2, der oberhalb des Temperaturwerts Ti und unterhalb der Martensit-Starttemperatur Ms liegt, an steigt.

Bei einem anschließenden zweiten Kühlvorgang wird das Walz produkt 46 mithilfe der weiteren Kühlvorrichtung 78, ein zweites Mal rasch abgekühlt, insbesondere mit der gleichen Kühlrate wie beim ersten Kühlvorgang. Beim zweiten Kühlvor gang fällt die Temperatur T des Walzprodukts 46 unter die Martensit-Stopptemperatur Mf des Walzprodukts 46 ab.

FIG 8 zeigt schematisch eine vierte Gießwalzverbundanlage 2d.

Die vierte Gießwalzverbundanlage 2d umfasst eine Fertigungs anlage 8d, bei welcher es sich auch im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel um ein Warmwalzwerk handelt. Diese Fertigungs anlage 8d entspricht im Wesentlichen der Fertigungsanlage 8a der ersten Gießwalzverbundanlage 2a aus FIG 1. Bei der vier ten Gießwalzverbundanlage 2d umfasst die Fertigungsanlage 8d jedoch eine induktive Heizeinrichtung 80, welche zwischen der Kühlvorrichtung 34 und der Trennvorrichtung 32 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 80 ist über eine Signalleitung 40 mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 38 verbunden und wird von dieser gesteuert.

Außerdem umfasst die Fertigungsanlage 8d der vierten Gieß walzverbundanlage 2d ein Kühlbecken 82, welches mit einem flüssigen Kühlmittel 84, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist.

Mithilfe der Heizeinrichtung 80 kann das Walzprodukt 46 er wärmt, insbesondere nach einem Kühlvorgang wieder erwärmt, werden. In dem Kühlbecken 82 kann das Walzprodukt 46, insbe sondere im aufgewickelten Zustand, durch Eintauchen in das Kühlmittel 84 rasch abgekühlt werden.

FIG 9 zeigt ein qualitatives Temperatur-Zeit-Diagramm, wel ches im Betrieb der vierten Gießwalzverbundanlage 2d die Tem peratur T des Walzprodukts 46 an einer Stelle des Walzpro dukts 46 - nach Durchlaufen der beiden Walzstraßen 22, 24 -als Funktion der Zeit t wiedergibt.

Zunächst liegt die Temperatur T des Walzprodukts 46 oberhalb der Martensit-Starttemperatur Ms des Walzprodukts 46. Bei ei nem ersten Kühlvorgang, der mithilfe ersten Kühlvorrichtung 34 durchgeführt wird, erfolgt ein rasches Abkühlen des Walz produkts 46, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert Ti, der unterhalb der Martensit-Starttem peratur Ms liegt, abfällt.

Dann wird das Walzprodukt 46 mithilfe der Heizeinrichtung 80 wieder erwärmt, wobei die Temperatur T des Walzprodukts 46 auf den Temperaturwert T2, der oberhalb des Temperaturwerts Ti und unterhalb der Martensit-Starttemperatur Ms liegt, an steigt.

Bevor das Walzprodukt 46 im aufgewickelten Zustand, d. h. als Bund 48, aus der Haspeleinrichtung 28 entfernt wird, kühlt das Walzprodukt 46 bei einem anschließenden zweiten Kühlvor gang an Umgebungsluft ab, wobei die Temperatur T des Walzpro dukts 46 langsam abfällt.

Bei einem anschließenden dritten Kühlvorgang wird das Walz produkt 46 als Bund 48 durch Eintauchen in das Kühlbecken 82, genauer gesagt durch Eintauchen in das im Kühlbecken 82 be findliche Kühlmittel 84, ein zweites Mal rasch abgekühlt.

Beim dritten Kühlvorgang fällt die Temperatur T des Walzpro dukts 46 unter die Martensit-Stopptemperatur Mf des Walzpro dukts 46 ab.

FIG 10 zeigt eine Fertigungsanlage 8e, bei welcher es sich um ein Warmwalzwerk handelt.

Anders als bei den vorangegangen Ausführungsbeispielen (siehe FIG 1 bis 9) ist die Fertigungsanlage 8e im vorliegenden Aus führungsbeispiel kein Bestandteil einer Gießwalzverbundanla ge, sondern ein unabhängiges Warmwalzwerk.

Die Fertigungsanlage 8e aus FIG 10 entspricht im Wesentlichen der Fertigungsanlage 8a der ersten Gießwalzverbundanlage 2a aus FIG 1. Allerdings weist die Fertigungsanlage 8e zwischen ihrer Vorwalzstraße 22 und ihrer Fertigwalzstraße 24 eine Coilbox 86 auf. Überdies sind vor und hinter der Kühlvorrich tung 34 jeweils Temperatursensoren 88 zum Erfassen einer Ist-temperatur Ti des Walzprodukts angeordnet und mit der Steuer oder Regeleinrichtung datentechnisch verbunden. Zudem fehlt der Fertigungsanlage 8e eine Trennvorrichtung vor ihrer Has peleinrichtung 28.

Der Fertigungsanlage 8e wird ein (bereits geschnittener) Me tallstrang 42 zugeführt. Mithilfe der Vorwalzstraße 22 wird aus den Metallstrang 42 durch Warmwalzen ein warmgewalztes Vorprodukt erzeugt. Das Vorprodukt wird in der Coilbox 86 aufgewickelt, um Wärmeverluste des Vorprodukts vor dem Ein bringen des Vorprodukts in die Fertigwalzstraße 24 gering zu halten. Wenn die Fertigwalzstraße 24 nicht (mehr) durch ein früher zugeführtes Vorwalzprodukt belegt ist, wird das besag te aufgewickelte Vorprodukt abgewickelt und der Fertigwalz- straße 24 zugeführt, in welcher aus dem Vorprodukt durch Warmwalzen ein Walzprodukt hergestellt wird.

Bei der Fertigungsanlage 8e wird das Walzprodukt nach seinem Austritt aus der Fertigwalzstraße 24 in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel aus FIG 1 bis 3 mittels der als Druckkühlanlage ausgebildeten Kühlvorrichtung 34 abgekühlt und mittels der Haspeleinrichtung 28 aufgewickelt . Unmittel bar vor und hinter der Kühlvorrichtung wird mithilfe der Tem peratursensoren 88 die Isttemperatur Ti des betreffenden Ab schnitts des Walzprodukts erfasst und der Steuer- oder Re geleinrichtung 38 zugeführt. Das abgekühlte, aufgewickelte Walzprodukt bildet ein Metallband mit einem Austenit-Martensit-Mischgefüge .

Optional kann die Fertigungsanlage 8e aus FIG 10 hinter ihrer Fertigwalzstraße 24 eine weitere Druckkühlanlage (vgl. FIG 4 oder FIG 6) oder ein mit einem Kühlmittel befülltes Kühlbe cken (vgl. FIG 8) aufweisen, um das Walzprodukt ein zweites Mal rasch abzukühlen. Gegebenenfalls kann die Fertigungsanla ge 8e aus FIG 10 zwischen ihrer Kühlvorrichtung 34 und der etwaigen weiteren Druckkühlanlage bzw. dem etwaigen Kühlbe cken eine Heizeinrichtung aufweisen (vgl. FIG 6 oder FIG 8), um das Walzprodukt zwischen den Kühlvorgängen (wieder) zu er wärmen .

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2a Gießwalzverbundanlage

2b Gießwalzverbundanlage

2c Gießwalzverbundanlage

2d Gießwalzverbundanlage

4 Metallband

6 Gießanlage

8a Fertigungsanlage/Warmwalzwerk

8b Fertigungsanlage/Warmwalzwerk

8c Fertigungsanlage/Warmwalzwerk

8d Fertigungsanlage/Warmwalzwerk

8e Fertigungsanlage/Warmwalzwerk

10 Pfannendrehturm

12 Gießpfanne

14 Kokille

16 Verteiler

18 Strangführungssystem

20 Strangführungsrolle

22 Vorwalzstraße

24 Fertigwalzstraße

26 Walzgerüst

28 Haspeleinrichtung

30 Haspeldorn

32 Trennvorrichtung

34 Kühlvorrichtung/Druckkühlanlage

36 Förderrichtung

38 Steuer- oder Regeleinrichtung

40 Signalleitung

42 Metallstrang

44 Vorprodukt

46 Walzprodukt/Warmband

48 Bund

50 Kühlmittel

52 Kühlbalken

54 Kühlbalken

56 Oberseite

58 Unterseite

60 Spritzeinheit

62 Spritzeinheit

64 Randbereich

66 Mittelbereich

68 Vollstrahldüse

7 0 Druckerhöhungspumpe

72 KühlmitteiVersorgungsleitung

74 Kühlmittei ersorgungsleitung

7 6 Ventil

7 8 Kühlvorrichtung/Druckkühlanlage

8 0 Heizeinrichtung

82 Kühlbecken

84 Kühlmittel

86 Coilbox

88 TemperatürmessVorrichtung/Pyrometer