Verfahren und Fertigungslinie zum Herstellen von Metallbändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fertigungslinie zum Herstellen von Metallbändern aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Gießen und Walzen.

Bisher werden solche Metallbänder aus Weichmetallen, wie bspw. Kupfer oder Kupferlegierungen, durch Gießen in Blockform erzeugt ( DE 692 22 504 T2). Nach dem Abkühlen muss der Block erneut erwärmt und in einem Warmwalzverfahren auf die geforderte Dicke gebracht werden. An das Warmwalzen an- schließend erfolgt ein Fräsen an der Ober- und Unterseite und ein Inspizieren und Aufrollen zu einem Bundring. Von einem Bundringablauf gelangt das Metallband in ein Reversiergerüst und wird nach einem Kaltwalzverfahren zum Bundring gewickelt und in Bundring-Form in einer Haubenglüheinrichtung zur Gefügeverfeinerung geglüht oder in abgewickelter Form im Durchlauf geglüht, danach gebeizt, gewaschen, getrocknet, dressiert und die Oberfläche wiederum vor dem Bundring-Wickeln inspiziert.

Die hierzu aufzuwendenden Betriebskosten und Investitionskosten für einen Neubau sowie die Anlagengestaltung bei vorhandenen nutzbaren Grundflächen sind grundsätzlich sehr hoch. In horizontaler Gießtechnik werden Metallbänder aus Kupfer oder Kupferlegierungen gegossen und kaltgewalzt mit bspw. 15 - 20 0001 /Jahr, und zwar deutlich geringeren Investitionskosten.

Eine Kapazitätssteigerung, die derzeit vom Markt gefordert wird (von 30.000 - 70 000 t/Jahr) ist mit den derzeitigen Kosten nicht mehr wirtschaftlich zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geforderte Kapazitätssteigerung in Verbindung mit geringeren Betriebskosten und reduzierten Anlagen- Investitionsko-sten dennoch zu erzielen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schmel- ze in einem vertikalen und / oder horizontalen Bandstranggießprozess zum Kupferband vergossen wird, das Kupferband durch Fräsen an der Ober- und Unterseite gereinigt wird, einem Kaltwalzprozess unterzogen und versandbereit gemacht wird, oder nach Glühen, Beizen, Waschen und Trocknen und ggf. einem Dressierwalzschritt einer Inspektion unterzogen und dann versandbereit gemacht wird. Die Vorteile sind, dass eine Blockgießvorrichtung, das Erwärmen des Blocks auf Walztemperatur und das Warmwalzen völlig eingespart werden. Weiter ist vorteilhaft, dass der Kaltwalzprozess an die geplanten Produktionsmengen flexibel angepasst werden kann, bspw. dadurch, dass die Kaltwalzung auf optimale Bandtemperatur im Auslauf gefahren werden kann.

Eine Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass aus inspizierten Bundringen stapelweise Bleche durch Querteilen des Kupferbandes hergestellt werden.

Ebenso besteht eine Weiterbildung darin, dass aus inspizierten Bundringen durch Längsteilen aufrollbare Kupferband-Streifen hergestellt werden.

Die Temperaturführung kann vorteilhaft dadurch vorgenommen werden, dass beim Kaltwalzen das Kupferband auf der Einlaufseite mit öl geschmiert und auf der Auslaufseite mit kalten oder tiefkalten inerten Gasen gekühlt wird. Es kön- nen unterschiedliche Medien zum Kühlen herangezogen werden.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die Sollwert- Vorgabe für die Walzparameter auf eine maximale Bandtemperatur von 120 ⁰ C eingestellt wird. Dadurch können die Parameter (Istwerte) für Gießen und Fräsen an den Walzprozess gekoppelt werden.

Das Verfahren kann noch dadurch verbessert werden, dass auf Fertigbanddicke temperaturgeführte, kaltgewalzte Kupferband-Bundringe entweder in einer Hauben-Glüheinrichtung in Bundring-Form oder im Durchlauf-Glühverfahren in der Gefügestruktur weiter verfeinert, danach gebeizt, gewaschen, getrocknet und an der Oberfläche inspiziert und in Bundring-Form weiterverarbeitet wer- den.

Die Fertigungslinie zur Herstellung von Metallbändern aus Kupfer oder Kupferlegierung mit zumindest einer Schmelzeinrichtung, einer Gießeinrichtung und einer Walzeinrichtung ist vorzugsweise für eine Kaltverformung von 23 mm bis 0,2 mm Kupferbanddicke gestaltet.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorrichtungstechnisch vorgeschlagen, dass auf die Schmelzeinrichtung folgend in Fertigungsrichtung hintereinander zumindest eine vertikale Bandstranggieß-Einrichtung und / oder eine horizonta- Ie Bandstranggieß-Einrichtung, eine unmittelbar anschließende Fräseinrichtung, eine Bundabrolleinrichtung, eine Kaltwalzeinrichtung, eine Bundaufrolleinrichtung und eine Glüheinrichtung in Folge hintereinander angeordnet sind. Eine Gießvorrichtung für Blöcke, die abkühlen und in einem Ofen wieder auf Walztemperatur erwärmt werden müssen und ein Warmwalzgerüst selbst entfallen völlig. Dadurch werden beim Bau der Fertigungslinie nicht nur geringere Investitionskosten, sondern während des Betriebs geringere Betriebskosten (geringere Reparaturkosten und Reparaturzeiten) verlangt, denen eine höhere Leistungsfähigkeit der Anlage gegenübersteht.

Im weiteren Verlauf der Fertigungslinie ergeben sich zusätzliche Vorteile:

Die Kaltwalzeinrichtung besteht aus einem Reversiergerüst.

Die Fräseinrichtung schließt unmittelbar an die vertikale Bandstranggieß- Einrichtung an. Das Kupferband läuft vorteilhafterweise direkt in die nächste Einrichtung ein.

Die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung, die Fräseinrichtung und das Rever- siergerüst schließen unmittelbar aneinander an. Das Kupferband läuft ohne Unterbrechung in die nachfolgende Einrichtung ein.

Die Kaltwalzeinrichtung besteht aus einem Tandemgerüst.

Die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung, die Fräseinrichtung und das Tandemgerüst schließen unmittelbar aneinander an. Das Kupferband läuft ohne Unterbrechung von Einrichtung zu Einrichtung.

Für höhere Walzleistungen ist es vorteilhaft, dass dem Tandemgerüst zwei parallel an- und vorgeordnete vertikale Bandstranggieß-Einrichtungen mit Fräseinrichtungen zugeordnet sind.

Eine höhere Gießleistung gegenüber der Walzeinrichtung kann dadurch erreicht werden, dass dem Tandemgerüst jeweils eine vertikale und eine horizontale Bandstranggieß-Einrichtung jeweils mit einer unmittelbar folgenden Fräseinrichtung vorgeordnet sind.

Bei zwei Gießeinrichtungen ist die Fertigungslinie derart gestaltet, dass bei zwei parallel gießenden vertikalen Bandstranggieß-Einrichtungen auf die jeweilige Fräseinrichtung jeweils ein Reversiergerüst folgt.

Eine andere Kombination für Gießen / Fräsen und Walzen ist dadurch gegeben, dass bei fertigungsparallelen vertikalen und horizontalen Bandstranggieß- Einrichtungen jeweils ein Reversiergerüst folgt.

Für alle Kombinationen der Fertigungslinie ist vorgesehen, dass die Glüheinrichtung jeweils entweder aus einer Hauben-Glüheinrichtung für Bundringe oder aus einer Durchlaufglüh-Einrichtung als Schwebebandofen ausgebildet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 die ganze Fertigungslinie in Baukasten-Darstellung mit den einzelnen Baugruppen,

Fig. 2 eine Fertigungslinie mit einer örtlich bedingten Kombination aus

Bandstranggieß-Einrichtung mit Fräseinrichtung in Block- Darstellung, Fig. 3 eine Fertigungslinie mit einer solchen Kombination aus

Bandstranggieß-Einrichtung / Fräseinrichtung / Reversiergerüst in Blockdarstellung,

Fig. 4 eine Fertigungslinie mit einer Kombination Bandstranggieß-

Einrichtung / Fräseinrichtung / und Tandemgerüst in Blockdarstel- lung,

Fig. 5 eine Fertigungslinie mit einer Kombination Bandstranggieß-

Einrichtung / Fräseinrichtung und Tandemgerüst in Blockdarstellung,

Fig. 6 eine Fertigungslinie mit zwei parallelen Bandstranggieß- Einrichtungen, die jeweils mit einer Fräseinrichtung kombiniert sind und einem Tandemgerüst in Blockdarstellung,

Fig. 7 eine Fertigungslinie mit einer vertikalen und einer horizontalen

Bandstranggieß-Einrichtung mit unmittelbar angeschlossenen Fräseinrichtungen und einem Tandemgerüst in Blockdarstellung, Fig. 8 eine Fertigungslinie mit jeweils aufeinander folgenden senkrechten

Bandstranggieß-Einrichtungen und Fräseinrichtungen, denen parallele Reversiergerüste nachgeordnet sind, in Blockdarstellung und

Fig. 9 eine Fertigungslinie mit parallelen Paarungen aus einer vertikalen Bandstranggieß-Einrichtung / einer horizontalen Bandstranggieß-

Einrichtung, denen jeweils ein Reversiergerüst folgt.

Um ein Metallband 1 aus weichem Werkstoff herzustellen - Fig. 1 - wird Schmelze 2, bspw. Kupfer oder eine Kupferlegierung, aus einem nicht näher dargestellten Schmelzofen in einem Bandstranggieß-Prozess 3 vergossen und das Kupferband 4 durch Fräsen 5 jeweils mit einer schräg gegenüberliegenden Stützwalze an der Oberseite 5a und an der Unterseite 5b von Zunder gereinigt, einem Kaltwalzprozess 6 unterzogen und nach einer Inspektion 12 der Oberfläche zu einem Bundring 13 gewickelt und für den Versand vorbereitet.

Ein Bundring 13 kann auch zur weiteren Dickenreduzierung der Kupferbanddi- cke 18 erneut dem Kaltwalzprozess 6 zugeführt werden. Das damit sehr stark verdichtete Gefüge wird in einer Behandlung durch Glühen 7, Beizen 8, Waschen 9, Trocknen 10 und ggf. einem Dressierwalzschritt 11 nach einer Inspektion 12 zu einem inspizierten Bundring 13 gewickelt.

Aus den an ihrer Oberfläche inspizierten Bundringen 13 werden stapelweise Bleche 14 durch Querteilen 15 des Kupferbandes 4 hergestellt und dem Versand zugeführt. Aus den inspizierten Bundringen 13 werden alternativ nach einem Längsteilen 16 aufrollbare Kupferband-Streifen 17 erzeugt und dem Versand (in Pfeilrichtung) zugeführt.

Der Kaltwalzprozess 6 kann zur Erzeugung eines gewünschten Gefüges und analoger Eigenschaften zur Schonung der Arbeitswalzen derart ausgeführt werden, dass das Kupferband 4 auf der Einlaufseite (Fig. 1 , links) mit öl geschmiert und auf der Auslaufseite (Fig. 1 , rechts) mit kalten oder tiefkalten, iner- ten Gasen, wie bspw. Stickstoff, gekühlt und gereinigt wird. Die Sollwerte für die Walzparameter werden auf eine maximale Bandtemperatur von 120 ⁰ C auf der Auslaufseite eingestellt.

Die Fertigbanddicke 18 entsteht aufgrund eines solchen vorteilhaften Verfah- rens temperaturgeführt und die Kupferband-Bundringe 13 werden entweder in einer Hauben-Glüheinrichtung 31 mit der Bundring-Form 13 (oberer Teil in Fig.

1 ) oder in einem Durchlauf-Glühverfahren 7 behandelt, um das Gefüge zu verfeinern und das Metallband wieder weicher zu machen. Danach erfolgt das Beizen 8, das Waschen 9, das Trocknen 10 und das Aufwickeln zu an der Oberfläche inspizierten Bundringen 13.

Eine Schmelzeinrichtung 20 (bspw. ein Elektroofen) führt die Schmelze einer Gießeinrichtung 21 zu, die aus einer vertikalen (24a) oder in Sonderfällen oder Fällen der vorhandenen Kapazitäten auch aus einer horizontalen Bandstrang- gieß-Einrichtung 24b besteht.

In einer unmittelbar an die Gießeinrichtung 21 und das Fräsen 5 anschließenden Walzeinrichtung 22 erfolgt vorzugsweise eine Kaltumformung von 23 mm bis 0,2 mm Kupferbanddicke 18.

Auf die Schmelzeinrichtung 20 folgt in Fertigungsrichtung 23 hintereinander zumindest die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung 24a oder in Ausnahmefällen eine vorhandene horizontale Bandstranggieß-Einrichtung 24b, eine unmittelbar anschließende Fräseinrichtung 25, eine Bundabrolleinrichtung 26, die Kaltwalzeinrichtung 22, eine Bundaufrolleinrichtung 27 und eine Glüheinrichtung 28, die alle in Folge in Fertigungsrichtung 23 angeordnet sind.

Die Kaltwalzeinrichtung 22 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Rever- siergerüst 29. Es ist ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung, dass die Fräseinrichtung 25 unmittelbar an die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung 24a (o- der die horizontale Bandstranggieß-Einrichtung 24b) anschließt. Dabei folgt ein Reversiergerüst 29, die Hauben-Glüheinrichtung 31 , ein Schwebebandofen 32a und zusammen mit dem Dressierwalzschritt 11 und, falls gewünscht, das Querteilen 15 mit einer fliegenden Schere und das Längsteilen 16 zu Kupferband- Streifen 17.

Gemäß Fig. 3 bilden die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung 24a, die Fräseinrichtung 25 und das Reversiergerüst 29 eine funktional zusammenwirkende Einheit.

In Fig. 4 besteht die Kaltwalzeinrichtung 22 aus einem Tandemgerüst 30. Die Fräseinrichtung 25 ist wieder unmittelbar an die vertikale Bandstranggieß- Einrichtung 24a angeschlossen.

Gemäß Fig. 5 bildet, ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt, die vertikale Bandstranggieß-Einrichtung 24a, die Fräseinrichtung 25 und jetzt ein Tandemgerüst 30 die zusammenarbeitende Einheit. Die Hauben-Glüheinrichtung 31 , der Schwebebandofen 32a, der Dressierwalzschritt 11 , ggf. das Querteilen 15 und / oder das Längsteilen 16 schließen sich unverändert wie in den vorausgegangenen Fig. 2 bis 4 an.

In Fig. 6 wird eine Leistungssteigerung an Gießleistung dargestellt. Dafür sind dem Tandemgerüst 30 zwei parallel an- und vorgeordnete vertikale Bandstrang- gieß-Einrichtungen 24a, 24a mit Fräseinrichtung 25 zugeteilt.

Gemäß Fig. 7 sind vor dem Tandemgerüst 30 jeweils eine vertikale (24a) und eine horizontale Bandstranggieß-Einrichtung 24b jeweils mit funktional verschmolzener Fräseinrichtung 25 vorangestellt.

In Fig. 8 folgt bei zwei parallel verlaufenden vertikalen Bandstranggieß-Einrich- tungen 24a, 24a auf die jeweilige Fräseinrichtung 25 jeweils ein Reversiergerüst 29 im ortsgebunden üblichen Abstand.

Gemäß Fig. 9 ist die Anordnung getroffen, dass bei fertigungsparallel vertikalen und horizontalen Bandstranggieß-Einrichtungen 24a, 24b jeweils im üblichen Abstand ein Reversiergerüst 29 angeordnet ist.

Die Glüheinrichtung 28 besteht jeweils entweder aus einer Haubenglüheinrich- tung 31 für Bundringe 13 oder aus einer Durchlauf-Glüheinrichtung 32 als Schwebebandofen 32a.

Bezugszeichenliste

1 Metallband

2 Schmelze

3 Bandstranggieß-Prozess

4 Kupferband

5 Fräsen

5a Oberseite des Metallbandes

5b Unterseite des Metallbandes

6 Kaltwaltprozess

7 Glühen

8 Beizen

9 Waschen

10 Trocknen

11 Dressierwalzschritt

12 Inspektion

13 (inspizierter) Bundring

14 Bleche

15 Querteilen

16 Längsteilen

17 Kupferband-Streifen

18 Kupferbanddicke

19

20 Schmelzeinrichtung

21 Gießeinrichtung

22 (Kalt) Walzeinrichtung

23 Fertigungsrichtung

24a vertikale Bandstranggieß-Einrichtung

24b horizontale Bandstranggieß-Einrichtung

Fräseinrichtung

Bundabrolleinrichtung

Bundaufrolleinrichtung

Glüheinrichtung

Reversiergerüst

Tandemgerüst

Hauben-Glüheinrichtung

Durchlauf-Glüheinrichtung a Schwebebandofen