PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10318286B3 21.10.2004
Titel Verfahren zum Herstellen von warmverformten Metallflachprodukten aus Brammen
Anmelder ThyssenKrupp Stahl AG, 47166 Duisburg, DE
Erfinder Beuers, Martin, Dipl.-Ing., 47169 Duisburg, DE;
Gotthelf, Dirk, Dr.-Ing., 58239 Schwerte, DE;
Höffken, Rolf, Dr.-Ing., 46562 Voerde, DE;
Küpper, Tilman, Dr.-Ing., 47447 Moers, DE;
Schmitt, Caspar, Dipl.-Ing., 47445 Moers, DE
Vertreter COHAUSZ & FLORACK, 40211 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 22.04.2003
DE-Aktenzeichen 10318286
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.2004
IPC-Hauptklasse B21B 1/02
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von warmverformten Flachprodukten aus Metall, insbesondere Warmbändern (W, WS) aus Stahl oder Leichtmetall, aus Brammen (B, BS), die durch Querteilen von einem gegossenen Strang (S) abgeteilt werden, wobei die Schnittführung beim Querteilen von einer Geraden abweicht, so dass die jeweils abgeteilte Bramme (B, BS) an ihrer in Förderrichtung (F) vorderen und hinteren Endseite (STH, STV; SH, SV) eine durch einen von einer Vertikalebene abweichenden Flächenverlauf charakterisierte Form aufweist. Der bei der Durchführung eines solchen Verfahrens anfallende Schrott wird erfindundungsgemäß dadurch, dass eine Standardbramme (BS), die an mindestens einer ihrer Endseiten (STH, STV) einen Standardflächenverlauf aufweist, zu dem jeweiligen Flachprodukt (WS) warmverformt wird, dass mindestens die Form einer für die im Zuge der Warmverformung eintretenden Formänderung charakteristischen Seite (STV, STH) des erhaltenen Flachproduktes (WS) erfasst wird und dass in Abhängigkeit von der jeweils erfassten Form und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Sollform des zu erzeugenden Metallflachproduktes die beim Querteilen der weiteren Brammen (B) angewendete Schnittführung bestimmt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahre zum Herstellen von warmverformten Flachprodukten aus Metall, insbesondere Warmbändern aus Stahl oder Leichtmetall, Brammen die durch Querteilen von einem gegossenen Strang abgeteilt werden, wobei die Schnittführung beim Querteilen von einer Geraden abweicht, so dass die jeweils abgeteilte Bramme an ihrer in Förderrichtung vorderen und hinteren Endseite eine durch einen von einer Vertikalebene abweichenden Flächenverlauf charakterisierte Form aufweist. Der Begriff "Bramme" umfasst nach dem Verständnis der Erfindung dabei sowohl Vormaterial von beträchtlicher Dicke, das, wie bei der konventionellen Warmbandfertigung aus dicken Brammen üblich, vor der Warmverformung wiedererwärmt wird, als auch Dünnbrammen, die in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsprozess gegossen und ohne Prozessunterbrechung der Warmformgebung zugeführt werden.

Bei der Herstellung von Warmflachprodukten aus Brammen besteht das Problem, dass es beispielsweise aufgrund von ungleichförmig auftretenden Verformungskräften oder Ungleichförmigkeiten der Materialbeschaffenheit der Brammen zu ebenso ungleichförmigen Verformungen der Bramme kommt. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn die Bramme bei der Herstellung von Warmband einer Vorwalzung unterzogen wird, bevor sie in die Fertigstaffel einer Warmwalzstraße einläuft. Die an dem nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorband vorhandenen Verformungen sind in der Regel so groß, dass die verformten Bereiche von dem Vorband abgetrennt werden müssen, um das Vorband anschließend in der Fertigstaffel störungsfrei mit gutem Arbeitsergebnis fertig Warmwalzen zu können. Des weiteren können sich die Verformungen der Bramme bzw. des daraus erzeugten Vorbands auf die Form des Endproduktes auswirken.

So führen die erwähnten Ungleichförmigkeiten bei der konventionellen Warmbandfertigung zu einem zungenförmig zulaufenden Anfangsbereich des Vorbands. Am Bandende ist dagegen die Endseite eingewölbt ausgebildet in der Art, dass der Bandendbereich fischschwanzförmig ausgeprägt ist. In ähnlicher Weise kann das fertig gewalzte Warmband im Bereich seines Anfangs und Endes ausgebildet sein. Die derart fehlgeformten Bandenden und Bandanfänge müssen im Fall der Vorbänder vor der Weiterverarbeitung zu fertig warmgewalztem Band und vor ihrer Vermarktung als Grobblech abgetrennt werden mit der Folge, dass erhebliche Schrottmengen anfallen. Diese bedingen wiederum erhebliche Zusatzkosten der Herstellung der Warmbänder.

Es ist festgestellt worden, dass die voranstehend erläuterten Verluste insbesondere dann auftreten, wenn die Brammen eine quaderförmige Grundform besitzen, bei der die Seitenflächen im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Daher ist beispielsweise in der JP 08309401 A vorgeschlagen worden, die Endseiten einer zu Warmband verarbeiteten Bramme in Draufsicht kreisbogenförmig auszuformen. Die in Verarbeitungsrichtung vordere Endseite hat dabei eine ausgewölbte Form erhalten, während die in Förderrichtung hintere Endseite eingewölbt ist. In der praktischen Erprobung zeigte sich jedoch, dass auch diese Formgebung der Brammen zu keiner Minderung des in Folge der ungleichförmigen Verformungen eintretenden Schrottvolumens führt.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich bei verringertem Schrottanfall hinsichtlich ihrer Formgebung optimierte Metallflachprodukte erzeugen lassen.

Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand de Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst worden, dass eine Standardbramme, die an mindestens einer ihrer Endseiten einen Standardflächenverlauf aufweist, zu dem jeweiligen Flachprodukt warmverformt wird, dass mindestens die Form einer für die im Zuge der Warmverformung eintretenden Formänderung charakteristischen Seite des erhaltenen Flachproduktes erfasst wird und dass in Abhängigkeit von der jeweils erfassten Form unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Sollform des zu erzeugenden Metallflachproduktes die beim Querteilen der weiteren Brammen angewendete Schnittführung bestimmt wird.

Die Erfindung sieht vor, zunächst anhand eines Musterstücks die für die jeweilige Warmverformungsanlage typischen Formfehler des fertigen Produktes zu ermitteln. Die festgestellten Formfehler bilden dann unter Berücksichtigung der ebenso bekannten Ausgangsform die Grundlage für die Ermittlung der Schnittführung, mit der die weiteren Brammen dann von dem gegossenen Strang abgeteilt werden. Auf diese Weise wird eine an den tatsächlichen Arbeitsergebnissen orientierte Formgebung der Brammen erreicht, die es zuverlässig ermöglicht, hinsichtlich ihrer Endform optimierte Flachprodukte bei minimiertem Schrottanfall zu fertigen. Auch bei konventioneller Formgebung andernfalls auftretende komplexe Formabweichungen des Endproduktes lassen sich so sicher vermeiden. Durch die erfindungsgemäß durchgeführte Modifizierung der Schnittführung in Abhängigkeit von den in der Praxis auftretenden tatsächlichen Verformungen lässt sich somit ein Metallflachprodukt fertigen, das eine hohe Formgenauigkeit bei gleichzeitig minimiertem Arbeits- und Kostenaufwand ermöglicht. So kann das im Bereich der Warmverformungsanlage anfallende Schrottvolumen zuverlässig auf ein Minimum reduziert werden.

Der Schritt der Verarbeitung der Standardbramme einschließlich der Erfassung ihrer Verformung wird beispielsweise durchgeführt, wenn eine Walzanlage neu eingefahren wird. Die ermittelte, im Hinblick auf die Minimierung von Formfehlern optimale Form der Brammen wird dann bei der Verarbeitung aller weiteren Brammen genutzt, die in der jeweiligen Warmwalzstraße verarbeitet werden. Dabei kann es erforderlich sein, mehrere Standardbrammen zu verarbeiten, um eindeutig feststellen zu können, welche Formfehler regelmäßig am erhaltenen Vor- und/oder Fertigband auftreten.

Die für die Durchführung der Erfindung eingesetzte Schneidmaschine, bei der es sich im Prinzip um einen konventionellen Brennschneider handeln kann, muss lediglich in der Lage sein, beispielsweise einer frei programmierten Polygonlinie zu folgen. Auch ist es günstig, wenn der von der Trennmaschine erzeugte Strahl nicht nur in der Vertikalen geführt wird, sondern in der Lage ist, auch sphärische Konturen an den jeweiligen Seiten der Brammen auszubilden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Erfassung der Formabweichung des aus der Standardbramme gefertigten Produktes die Form derjenigen Seite des Flachproduktes erfasst, in deren Richtung es im Zuge der Warmverformung zu der größten Veränderung der Ausgangsform der Bramme kommt. Auf diese Weise lässt sich die durch die Schnittführung beim Abtrennen ergebende Formgebung der Bramme sicher so ausbilden, dass in der Richtung, in der es beispielsweise zur größten Ausdehnung kommt, eine besonders gute Formgenauigkeit erreicht wird. Dies hat sich insbesondere dann bestätigt, wenn das Flachprodukt ein Metallblech oder Metallband ist und nach der Warmverformung der Standardbramme die Form mindestens einer der Endseiten des jeweils erhalten Flachproduktes erfasst wird. Dabei lässt sich die Zuverlässigkeit der Formgebung insbesondere dadurch verbessern, dass die Form sowohl an der in Förderrichtung vorderen als auch an der in Förderrichtung hinteren Endseite des erhaltenen Flachproduktes erfasst wird und die Schnittführung beim weiteren Querteilen in Abhängigkeit von beiden erfassten Formen bestimmt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Form der charakteristischen Seite bestimmter aus den weiteren Brammen gefertigter Flachprodukte zu erfassen und die Schnittführung in Abhängigkeit vom jeweils erfassten Formverlauf nachzujustieren. Abhängig von der Arbeitsweise und Zuverlässigkeit der jeweils eingesetzten Warmverformungsanlage kann eine solche laufende Überprüfung der Arbeitsergebnisse stichprobenartig oder regelmäßig durchgeführt werden. Die dabei festgestellten, am warmverformten Produkt noch vorhandenen Formabweichungen können dann zur Grundlage einer Nachjustierung des Schnittverlaufs der Schneidmaschine genutzt werden, mit der die Brammen vom gegossenen Strang abgetrennt werden. Auf diese Weise verbessert sich im Laufe der Betriebszeit der Schnittverlauf im Sinne eines selbst lernenden Systems immer mehr, so dass die angestrebte Minimierung des Schrottanfalls immer sicherer und umfassender erreicht wird. Die regelmäßige Überprüfung und Korrektur des Schnittverlaufs garantiert so ein optimales Arbeitsergebnis.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine Brennschneideinrichtung zum Abtrennen von Brammen von einem gegossenen Strang in seitlicher Ansicht,

2 die Brennschneideinrichtung in Draufsicht,

3 eine Standardbramme in Draufsicht,

4 ein aus der Standardbramme erzeugtes Vorband in Draufsicht,

5 eine angepasst geformte Bramme in Draufsicht,

6 ein aus der angepasst geformten Bramme erzeugtes Vorband in Draufsicht.

Die hinter einer nicht dargestellten Stranggießanlage positionierte Brennschneideinrichtung 1 umfasst einen konventionell ausgebildeten Schneidkopf 2, der oberhalb eines Förderwegs 3 angeordnet ist. Der Schneidkopf 2 hängt an einem ersten Linearantrieb 4, über den er in einer längs zur Längsachse des Förderwegs 3 ausgerichtete Bewegungsachse X hin- und herbewegt werden kann. Der erste Linearantrieb 4 selbst hängt an einem zweiten, sich über die Breite des Förderwegs 2 erstreckenden Linearantrieb 5, über den der Linearantrieb 4 mit dem an ihm hängenden Schneidkopf 2 in eine quer zur Längsrichtung des Förderwegs 3 ausgerichtete Bewegungsachse Y bewegt werden kann. Die Linearantriebe 4, 5 bilden so einen Kreuzantrieb, mit dem der Schneidkopf 2 innerhalb des allein durch die Länge der Linearantriebe 4, 5 begrenzten Bereichs in jede Position über den Förderweg 2 gebracht werden kann. Mit einem dritten, hier nicht dargestellten Stellantrieb kann der Schneidkopf 2 aus einer vom Förderweg 2 entfernten Ruheposition in eine abgesenkte Arbeitsposition entlang einer vertikal ausgerichteten Z-Achse bewegt werden. Die Linearantriebe 4, 5 und der Stellantrieb werden dabei von einer programmierbaren Steuereinrichtung 6 in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Schneidverlauf gesteuert.

Auf dem Förderweg 3 wird ein gegossener Stahlstrang S zur Brennschneideinrichtung 1 in Förderrichtung F gefördert. Der Schneidkopf 2 befindet sich dabei zunächst in einer in Betriebsstellung abgesenkten, seitlich des Förderwegs 3 angeordneten Position. Nachdem eine der Länge L der zu erzeugenden Brammen B entsprechende Länge des Stahlstrangs S den Schneidkopf 2 passiert hat, wird der Schneidkopf 2 quer zur Förderrichtung F bewegt, um eine Bramme B von dem Stahlstrang S abzutrennen. Die fertig abgetrennten, von dem Stahlstrang S vereinzelten Brammen B werden dann auf dem Förderweg der Weiterverarbeitung zugeführt.

Handelt es sich bei den Brammen B um Brammen großer Dicke, so werden sie nach einer Abkühlung wiedererwärmt, um dann zu Warmband W vor- und fertigwarmgewalzt zu werden. Handelt es sich dagegen um Dünnbrammen, so werden sie in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf einer in Linie zum Förderweg 3 angeordneten, hier nicht dargestellten Warmwalzstaffel zugeführt, in der sie auf Enddicke warmgewalzt werden. Erforderlichenfalls durchlaufen sie dabei vor ihrem Eintritt in die Warmwalzstaffel einen Durchlaufofen.

Beispielsweise die im Zuge der Warmbanderzeugung nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorbänder weisen, unabhängig davon ob sie aus dickeren, wiedererwärmten Brammen oder Dünnbrammen hergestellt sind, jeweils im Bereich ihres Bandanfangs einen Bereich auf, der aufgrund seiner mangelhaften Maßhaltigkeit vor der Vermarktung (Grobblech) oder Fertigverarbeitung (Warmband) abgetrennt und als Schrott entsorgt werden muss. Genauso ist jeweils im Bereich des Bandendes ein Bandabschnitt vorhanden, der aufgrund seiner Maßfehler als Schrott vom fertigen Warmband abgeteilt werden muss.

Um sowohl das im Bereich des Bandanfangs als auch im Bereich des Bandendes anfallende Schrottvolumen zu minimieren, wird zunächst eine Standartbramme BS zu einem Warmband WS warmgewalzt. Die Standardbramme BS ist in konventioneller Weise quaderförmig ausgebildet. Ihre Längsseiten LT und schmalen Endseiten STV, STH sind jeweils im Wesentlichen planeben geformt und stoßen rechtwinklig aufeinander.

Am aus der Bramme BS nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorband WS treten für das jeweils eingesetzte Walzgerüst und das jeweils verarbeitete Stahlmaterial typische Formabweichungen ein. So ist im hier erläuterten Beispielsfall der Bereich des Bandanfangs BA zungenförmig spitz zulaufend ausgebildet, während die endseitige Endseite des Warmbands WS nach Art eines Fischschwanzes derart geformt ist, dass in den Übergangsbereichen zu den Längsseiten des Warmbands WS jeweils entgegen der Förderrichtung vorstehende Spitze P ausgebildet sind, die zwischen sich eine in das Band eingeformte Ausnehmung AE begrenzen. Sowohl die Zungenform des Bandanfangs BA als auch die fischschwanzförmige Ausbildung des Bandendes BE sind dabei unsymmetrisch in Bezug auf die Längsachse LX des Warmbands WS ausgerichtet.

Im nächsten Schritt werden die Abweichungen des Bandanfangs BA und des Bandendes BE erfasst. Unter Berücksichtigung der Quaderform der Standardbramme BS, ihrer Breite, ihrer Dicke, ihrer Zusammensetzung und des beim Warmwalzen erreichten Stauchmaßes wird dann eine von der Geraden abweichende Schnittführung der Brennschneideinrichtung bestimmt, die im weiteren beim Abteilen der Brammen B vom Stahlstrang S angewendet wird.

Die derart erhaltenen Brammen B weisen (in Draufsicht gesehen) beispielsweise an ihrer in Förderrichtung F vorderen Endseite SV eine Ausnehmung AV auf, während ihre in Förderrichtung F hintere Endseite SH eine Auswölbung AH besitzt. Die Ausnehmung AV und die Auswölbung AH sind dabei entsprechend den beim aus der Standardbramme BS festgestellten Formabweichungen unsymmetrisch in Bezug auf die Längsachse der Brammen B ausgerichtet. Die vom Schneidkopf 2 der Brennschneideinrichtung 1 beim Querteilen des Stahlstrangs S zurückgelegte Schnittlinie entspricht dazu beispielsweise einem Polynomzug höherer Ordnung, so dass die Lage der jeweiligen Seitenfläche der Endseiten SV, SH jeweils deutlich von den Vertikalebenen abweicht, in denen sie bei der Standardbramme BS angeordnet sind.

Bei den Warmbändern W, die aus den hinsichtlich ihrer Formgebung an die beim Warmband WS festgestellten Formabweichungen angepassten Brammen B hergestellt sind, sind die Länge der nicht nutzbaren, als Schrott zu entsorgenden Bereiche ihres Bandanfangs BA und ihres Bandendes BE jeweils deutlich vermindert gegenüber den entsprechenden Bereichen des aus einer konventionell geformten Standartbramme BS erzeugten Warmbands WS vermindert. Abhängig vom Grad der Optimierung kann die Form des Bandanfangs BA und des Bandendes BE durch eine entsprechende Formgebung der Brammen beim Querteilen so weit verbessert werden, dass gar kein Schrott mehr anfällt.

Um einen möglichst minimierten Schrottanfall zu erreichen, werden beispielsweise bei jedem nach dem Vorwalzen erhaltenen Vorband W die Formabweichungen im Bereich des Bandanfangs BA und des Bandendes BE erfasst. Die zu Beginn des Fertigungsprozesses anhand des Warmbands WS bestimmte Schnittlinie beim Querteilen wird dann unter Berücksichtigung der jeweils festgestellten Abweichungen laufend korrigiert. Für diesen beispielsweise "online" erfolgenden Optimierungsprozess können in an sich bekannter Weise neuronale Netzwerke eingesetzt werden. Im Ergebnis lassen sich bei geringstem Schrottanfall Warmbänder von hoher Maßhaltigkeit herstellen, bei denen der Aufwand für jede Nachbearbeitung auf ein Minimum reduziert ist.

1Brennschneideinrichtung 2Schneidkopf 3Förderweg 4Linearantrieb 5Linearantrieb 6Steuereinrichtung AEAusnehmung AHAuswölbung AVAusnehmung BBrammen BABandanfang BEBandende BSStandardbramme FFörderrichtung LLänge der Brammen LTLängsseiten der Standardbramme BS LXLängsachse der Warmbänder W, WS PSpitzen SStahlstrang STV, STHEndseiten der Standardbramme BS SV, SHEndseiten der Brammen B WSWarmband XBewegungsachse YBewegungsachse ZBewegungsachse

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen von warmverformten Flachprodukten aus Metall, insbesondere Warmbändern (W, WS) aus Stahl oder Leichtmetall, aus Brammen (B, BS), die durch Querteilen von einem gegossenen Strang (S) abgeteilt werden, wobei die Schnittführung beim Querteilen von einer Geraden abweicht, so dass die jeweils abgeteilte Bramme (B, BS) an ihrer in Förderrichtung (F) vorderen und hinteren Endseite (STH, STV; SH, SV) eine durch einen von einer Vertikalebene abweichenden Flächenverlauf charakterisierte Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Standardbramme (BS), die an mindestens einer ihrer Endseiten (STH, STV) einen Standardflächenverlauf aufweist, zu dem jeweiligen Flachprodukt (WS) warmverformt wird, dass mindestens die Form einer für die im Zuge der Warmverformung eintretenden Formänderung charakteristischen Seite (STV, STH) des erhaltenen Flachproduktes (WS) erfasst wird und dass in Abhängigkeit von der jeweils erfassten Form und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Sollform des zu erzeugenden Metallflachproduktes die beim Querteilen der weiteren Brammen (B) angewendete Schnittführung bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form derjenigen Seite des Flachproduktes (WS) erfasst wird, in deren Richtung es im Zuge der Warmverformung zu der größten Veränderung der Ausgangsform der Bramme (BS) kommt.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallflachprodukt ein Metallblech oder Metallband (W, WS) ist und dass nach der Warmverformung der Standardbramme (BS) die Form mindestens einer der Endseiten des jeweils erhalten Flachproduktes erfasst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form sowohl der in Förderrichtung (F) vorderen als auch an der in Förderrichtung (F) hinteren Endseite (STH, STV) des erhaltenen Flachproduktes (WS) erfasst wird und dass die Schnittführung beim weiteren Querteilen in Abhängigkeit von beiden erfassten Formen bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der charakteristischen Seite bestimmter aus den weiteren Brammen gefertigter Flachprodukte erfasst wird und dass die Schnittführung in Abhängigkeit vom jeweils erfassten Formverlauf nachjustiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Form und die Nachjustierung regelmäßig durchgeführt werden.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittführung einen in Draufsicht polygonalen Verlauf aufweist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com