Bezeichnung der Erfindung

Behandlung von heißem Walzgut aus Metall

Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Behandlungsver fahren für heißes Walzgut aus Metall, wobei das Walzgut in mindestens einem Walzgerüst gewalzt und sodann in einer dem mindestens einen Walzgerüst nachgeordneten Kühlstrecke ge kühlt wird.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Be handlungseinrichtung für heißes Walzgut aus Metall,

- wobei die Behandlungseinrichtung mindestens ein Walzgerüst aufweist, in dem das Walzgut gewalzt wird,

- wobei die Behandlungseinrichtung eine dem Walzgerüst nach- geordnete Kühlstrecke aufweist, in der das Walzgut gekühlt wird .

Stand der Technik

Derartige Behandlungsverfahren und die zugehörigen Behand lungseinrichtungen sind allgemein bekannt. Insbesondere sind allgemein Fertigstraßen bekannt, in denen ein flaches derar tiges Walzgut - beispielsweise ein Walzgut aus Stahl oder aus Aluminium - gewalzt wird, wobei den Fertigstraßen jeweils ei ne Kühlstrecke nachgeordnet ist, in welcher die metallurgi schen Eigenschaften und damit die mechanischen Eigenschaften des Walzguts eingestellt werden.

Im Stand der Technik besteht hierbei das Bestreben, die Kühl strecke möglichst nahe hinter dem letzten Walzgerüst der Walzstraße anzuordnen, damit die Kühlung möglichst schnell beginnen kann. In der Kühlstrecke erfolgt üblicherweise über eine exakt abgestimmte Beaufschlagung mit Wasser von oben und unten - in Ausnahmefällen nur von oben oder nur von unten - die Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Walzguts. Insbesondere ist es von Bedeutung, dass das Walzgut mit dem möglichst genau richtigen Temperaturverlauf (als Funktion der Zeit) abkühlt. Dies beeinflusst insbesondere die Kornstruktur des Walzguts.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer die Kornstruktur des Walzguts zusätzlich beeinflusst werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Behandlungsverfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Behandlungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen An sprüche 2 bis 7.

Erfindungsgemäß wird ein Behandlungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass mittels einer

Schallgeneratoranordnung generierter Schall mittels einer Koppeleinrichtung in das Walzgut eingekoppelt wird, so dass sich zumindest in demjenigen Bereich des Walzguts, der sich in der Nähe der Koppeleinrichtung befindet, eine stehende Schallwelle ausbildet.

Die stehende Schallwelle führt an manchen Stellen des Walz guts - nämlich dort, wo sich die sogenannten Wellenbäuche der Schallwelle befinden - zu (wenn auch nur geringfügigen) me- chanischen Bewegungen des flachen Walzguts mit der Frequenz der Schallwelle. An anderen Stellen - nämlich dort, wo sich die sogenannten Wellenknoten der stehenden Schallwelle befin den - erfolgt keine derartige Bewegung des flachen Walzguts. Die Stellen des Walzguts, an denen sich die Wellenbäuche be- finden, führen somit eine Bewegung relativ zu den Stellen des Walzguts aus, an denen sich die Wellenknoten befinden. Diese Relativbewegungen beeinflussen das Kornwachstum, und zwar so wohl den Beginn des Kornwachstums als auch die Geschwindig- keit des Kornwachstums. Der Vorgang ist ein ähnlicher wie beispielsweise bei Natriumacetat-Trihydrat, das bis weit un ter seinen Schmelzpunkt flüssig bleibt, bis durch einen Schallpuls die Phasenumwandlung in einen Feststoff ausgelöst werden kann. Durch Wahl einer geeigneten Frequenz und einer geeigneten Amplitude der stehenden Schallwelle kann somit ge zielt auf die Korngröße Einfluss genommen werden. Die Schall generatoranordnung kann nach Bedarf einen einzelnen Schallge nerator oder mehrere Schallgeneratoren aufweisen. Die Schall generatoren können beispielsweise als sogenannte Transducer ausgebildet sein.

Vorzugsweise weist der Schall eine Frequenz im MHz-Bereich oder darüber auf. Insbesondere liegt die Ausbreitungsge schwindigkeit des Schalls bei Stahl im Bereich von ca. 5000 m/s, bei Aluminium sogar über 6000 m/s. Bei einer angenomme nen Frequenz von 50 MHz ergibt sich somit in Stahl eine Wel lenlänge von ca. 0,1 mm, in Aluminium von ca. 0,08 mm. Bei einer angenommenen Frequenz von 500 MHz ist die Wellenlänge entsprechend kürzer und beträgt ca. 10 ym bzw. ca. 8 ym. In derartigen Größenordnungen liegen auch die Korngrößen.

Es ist möglich, dass die Schallgeneratoranordnung - eventuell mit Ausnahme eines Schaltsignals zum Einschalten und Aus schalten - ungesteuert ist. Vorzugsweise wird der Schallgene ratoranordnung jedoch von einer Steuereinrichtung mindestens eine Steuergröße zugeführt. In diesem Fall stellt die Schall generatoranordnung eine charakteristische Größe des in das Walzgut eingekoppelten Schalls in Abhängigkeit von der Steu ergröße ein. Dadurch ist eine gezielte Einstellung der durch die stehende Schallwelle hervorgerufenen Wirkung realisier bar .

Die charakteristische Größe kann insbesondere eine Frequenz und/oder eine Amplitude des Schalls und/oder - falls die Schallgeneratoranordnung mehrere Schallgeneratoren aufweist, die jeweils eigenständig ein Schallsignal in das Walzgut ein- koppeln - eine Phasenlage der Schallsignale der Schallgenera toren relativ zueinander sein.

Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung die mindestens eine Steuergröße in Abhängigkeit von Isteigenschaften des Walzguts vor der Kühlstrecke und/oder von Solleigenschaften, die das Walzgut hinter der Kühlstrecke aufweisen soll. Als Isteigenschaften des Walzguts vor der Kühlstrecke kommen ins besondere die Temperatur und die Dimensionen des Walzguts (beispielsweise bei flachem Walzgut dessen Breite und dessen Dicke) in Frage. Als Solleigenschaften kommen insbesondere gewünschte mechanische oder metallurgische bzw. mikrokristal line Eigenschaften des flachen Walzguts in Frage.

Theoretisch ist es möglich, den generierten Schall über einen Luftspalt kontaktlos in das Walzgut einzukoppeln. Eine kon taktbehaftete Einkopplung weist jedoch einen erheblich besse ren Wirkungsgrad auf. Es ist möglich, dass die Koppeleinrich tung eine Arbeitswalze des letzten Walzgerüsts vor der Kühl strecke ist. In diesem Fall gestaltet sich die Implementie rung des Behandlungsverfahrens besonders einfach, da keine zusätzliche Einrichtung erforderlich ist. Alternativ ist es möglich, dass die Koppeleinrichtung eine zwischen dem letzten Walzgerüst und der Kühlstrecke angeordnete, an das Walzgut angestellte Rolle ist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Koppeleinrichtung speziell auf das Einkoppeln hin des Schalls optimiert werden kann. Auch andere Orte kön nen zu Einkopplung des Schalls sinnvoll sein, beispielsweise eine Stelle zwischen dem vorletzten und dem letzten Walzge rüst der Walzstraße, eine Stelle innerhalb der Kühlstrecke oder eine Stelle hinter der Kühlstrecke, gegebenenfalls vor einem der Kühlstrecke nachgeordneten Haspel.

Das Walzgut kann prinzipiell eine beliebige Gestalt aufwei sen. In vielen Fällen wird das Walzgut jedoch ein flaches Walzgut sein, insbesondere ein Band. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Behandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen der Behandlungseinrichtung sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche 9 bis 14.

Erfindungsgemäß wird eine Behandlungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

- dass die Behandlungseinrichtung eine Schallgeneratoranord nung aufweist, mittels derer Schall generiert wird, und - dass die Behandlungseinrichtung eine Koppeleinrichtung auf weist, mittels derer der mittels der Schallgeneratoranord nung generierte Schall in das Walzgut eingekoppelt wird, so dass sich zumindest in demjenigen Bereich des Walzguts, der sich in der Nähe der Koppeleinrichtung befindet, eine ste- hende Schallwelle ausbildet.

Die dadurch erzielbaren Vorteile korrespondieren mit denen des Behandlungsverfahrens. Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Behandlungseinrichtung korrespondieren mit den Ausgestaltungen des Behandlungsver fahrens. Auch die hierbei erzielbaren Vorteile sind dieselben wie bei den Ausgestaltungen des Behandlungsverfahren. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser 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, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 eine Behandlungseinrichtung für ein Walzgut,

FIG 2 eine Ausgestaltung der Behandlungseinrichtung von

FIG 1,

FIG 3 eine weitere Ausgestaltung der Behandlungseinrich tung von FIG 1, FIG 4 einen Abschnitt eines flachen Walzguts und

FIG 5 eine Steuereinrichtung und eine Schallgeneratoran ordnung . Beschreibung der Ausführungsformen

Gemäß FIG 1 wird ein heißes Walzgut 1 aus Metall in einem Walzgerüst 2 gewalzt. Das heiße Walzgut 1 durchläuft das Walzgerüst 2 in einer Transportrichtung x. Das heiße Walzgut 1 kann beispielsweise aus Stahl bestehen. In diesem Fall liegt die Temperatur T des heißen Walzguts 1 beim Austreten aus dem Walzgerüst 2 meist zwischen 750 °C und 900 °C. Alter nativ kann das heiße Walzgut 1 aus Aluminium bestehen. In diesem Fall liegt die Temperatur T des heißen Walzguts 1 beim Austreten aus dem Walzgerüst 2 in der Regel zwischen 300 °C und 400 °C. Das heiße Walzgut 1 kann auch aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise Kupfer, wobei das Metall in diesem Fall eine materialspezifische Temperatur aufweist. Oftmals wird das heiße Walzgut 1 vor dem Walzen in dem in FIG 2 dargestellten Walzgerüst 2 in weiteren, dem Walzgerüst 2 vorgeordneten Walzgerüsten gewalzt. Die weiteren Walzgerüste sind in FIG 1 nicht mit dargestellt. Das heiße Walzgut 1 kann prinzipiell einen beliebigen Quer schnitt aufweisen. In vielen Fällen ist das heiße Walzgut 1 ein flaches Walzgut, insbesondere ein Band. Dementsprechend ist das Walzgerüst 2 als Walzgerüst zum Walzen des flachen Walzguts 1 ausgebildet. Insbesondere kann das Walzgerüst 2 in diesem Fall zusätzlich zu seinen Arbeitswalzen 3 Stützwalzen 4 aufweisen.

Nach dem Walzen in dem Walzgerüst 2 wird das Walzgut 1 wei terhin in der Transportrichtung x gefördert und durchläuft daher eine dem Walzgerüst 2 nachgeordnete Kühlstrecke 5. So fern das heiße Walzgut 1 ein flaches Walzgut ist, ist die Kühlstrecke 5 als Kühlstrecke zum Kühlen des flachen Walzguts 1 ausgebildet. In der Kühlstrecke 5 wird das Walzgut 1 durch Beaufschlagen mit einem flüssigen Kühlmedium 6 (meist Wasser) gekühlt. Das Beaufschlagen mit dem Kühlmedium 6 erfolgt ent sprechend der Darstellung in FIG 1 in der Regel von mehreren Seiten, beispielsweise bei einem flachen Walzgut sowohl von oben als auch von unten. Prinzipiell ist aber auch eine Küh lung von nur einer Seite aus möglich, beispielsweise bei ei nem flachen Walzgut ausschließlich von oben oder ausschließ lich von unten. Hinter der Kühlstrecke 5 weist das heiße Walzgut 1 eine deutlich niedrigere Temperatur auf als vor der Kühlstrecke 5. Beispielsweise kann bei Stahl die Temperatur auf ca. 300 °C abgesenkt werden.

Der Kühlstrecke 5 können weitere Einrichtungen nachgeordnet sein, beispielsweise ein Haspel 7, mittels dessen das Walzgut 1, sofern es ein Band ist, aufgehaspelt wird.

Mittels einer Schallgeneratoranordnung 8 wird Schall gene riert. Die Schallgeneratoranordnung 8 weist zu diesem Zweck eine Anzahl von Schallgeneratoren 9 auf, beispielsweise Transducer. Der Schall wird mittels einer Koppeleinrichtung 10 in das heiße Walzgut 1 eingekoppelt. Die Koppeleinrichtung 10 kann beispielsweise entsprechend der Darstellung in FIG 2 eine an das heiße Walzgut 1 angestellte Rolle 11 sein, die zwischen dem Walzgerüst 2 und der Kühlstrecke 5 angeordnet ist. Alternativ kann die Koppeleinrichtung 10 entsprechend der Darstellung in FIG 3 eine Arbeitswalze 3 des letzten Walzgerüsts 2 sein. Weiterhin ist es ebenso möglich, den Schall an anderen Stellen in das heiße Walzgut 1 einzukop peln. Insbesondere ist auch eine ein Kopplung vor dem Walzge rüst 2, in der Kühlstrecke 5 oder hinter der Kühlstrecke 5 möglich .

Durch den eingekoppelten Schall bildet sich zumindest in dem jenigen Bereich des heißen Walzguts 1, der sich in der Nähe derjenigen Stelle befindet, an welcher der Schall in das hei ße Walzgut 1 eingekoppelt wird, eine stehende Schallwelle aus. FIG 4 zeigt dies beispielhaft für den Fall eines flachen Walzguts. Die in FIG 4 eingezeichneten Linien und Kreise sol- len diejenigen Stellen andeuten, an denen sich die Wellenkno ten der stehenden Schallwelle befinden, an denen es also durch destruktive Interferenz im Ergebnis zu einer Auslö schung der Schallwelle kommt. Dazwischen befinden sich die Stellen, an denen die Schallwellen nicht ausgelöscht ist, insbesondere durch konstruktive Interferenz stellenweise ma ximal ist.

In vielen Fällen wird die Stelle, an welcher der Schall in das heiße Walzgut 1 eingekoppelt wird, derart gewählt sein, dass sich zumindest zwischen dem Walzgerüst 2 und einem Ein gangsbereich der Kühlstrecke 5 eine stehende Schallwelle aus bildet. In manchen Fällen können aber auch andere Stellen sinnvoll sein.

Durch die Schallwelle wird die Gefügeumwandlung des heißen Walzguts 1 beeinflusst. Insbesondere wird das Gefüge umso feinkörniger, je größer die Frequenz f des eingekoppelten Schalls und damit auch der stehenden Schallwelle ist. Die Frequenz f des eingekoppelten Schalls sollte daher im MHz- Bereich oder darüber liegen bzw. hiermit korrespondierend die Schallgeneratoranordnung 8 entsprechend ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Schallgeneratoranordnung 8 als einstell bare Schallgeneratoranordnung ausgebildet. In diesem Fall kann der Schallgeneratoranordnung 8 entsprechend der Darstel lung in FIG 5 von einer Steuereinrichtung 12 der Behandlungs einrichtung mindestens eine Steuergröße C zugeführt werden. Die Schallgeneratoranordnung 8 stellt in diesem Fall eine charakteristische Größe f, A, f des in das heiße Walzgut 1 eingekoppelten Schalls in Abhängigkeit von der Steuergröße C ein .

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 der Schallgene ratoranordnung 8 entsprechend der Darstellung in FIG 5 mit tels einer Steuergröße C vorgeben, welche Frequenz f der Schall aufweisen soll. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 12 der Schallgeneratoranordnung 8 mittels einer anderen Steuergröße C vorgeben, welche Amplitude A der Schall aufweisen soll. Falls die Schallgeneratoranordnung 8 entsprechend der Darstellung in FIG 5 mehrere Schallgenerato ren 9 aufweist, die jeweils eigenständig ein Schallsignal S in das heiße Walzgut 1 einkoppeln, kann gegebenenfalls die Amplitude A mittels eines jeweiligen Steuersignals C indivi duell für den jeweiligen Schallgenerator 9 vorgegeben werden. Im Falle mehrerer Schallgeneratoren 9 kann die Steuereinrich tung 12 den Schallgeneratoren 9 der Schallgeneratoranordnung 8 mittels einer jeweiligen Steuergröße C weiterhin - auch hier wieder alternativ oder zusätzlich zur Beeinflussung von Frequenz f und/oder Amplitude A - auch eine Phasenlage f der Schallsignale S der Schallgeneratoren 9 relativ zueinander vorgeben. Die Frequenz f ist hingegen in aller Regel für alle Schallgeneratoren 9 dieselbe.

Die mindestens eine Steuergröße C kann von der Steuereinrich tung 12 nach Bedarf ermittelt werden. Beispielsweise können der Steuereinrichtung 12 Isteigenschaften P des heißen Walz- guts 1 vor der Kühlstrecke 5 vorgegeben werden. Die Isteigen schaften P des heißen Walzguts 1 vor der Kühlstrecke 5 können beispielsweise dessen Temperatur T und/oder mindestens eine geometrische Dimension umfassen, insbesondere bei einem fla chen Walzgut dessen Breite b oder dessen Dicke d (siehe auch FIG 1 und 4) . Alternativ oder zusätzlich können der Steuer einrichtung 12 auch Solleigenschaften P* vorgegeben werden, die das heiße Walzgut 1 hinter der Kühlstrecke 5 aufweisen soll. Die Solleigenschaften P* können beispielsweise ge wünschte mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Dehn- grenze, Bruchgrenze usw. oder mikrokristalline Eigenschaften wie beispielsweise Anteile an Bainit, Martensit und derglei chen umfassen. Die Steuereinrichtung 12 ermittelt die Steuer größe C in diesem Fall in Abhängigkeit von den ihr vorgegebe nen Eigenschaften P, P* .

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere ist auf einfache Weise möglich, die Gefügeumwandlung beim Abkühlen des heißen Walzguts 1 unabhängig von der Küh- lung zusätzlich zu beeinflussen. Die Gefügeeigenschaften des Walzguts 1 können verbessert, präziser eingestellt und vor allem vergleichmäßigt werden. Der Aufbau der Kühlstrecke 5 kann vereinfacht werden. Der Abstand zum letzten Walzgerüst 2 kann problemlos vergrößert werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen .

Bezugszeichenliste

1 Walzgut

2 Walzgerüst

3 Arbeitswalzen

4 Stützwalzen

5 Kühlstrecke

6 Kühlmedium

7 Haspel

8 Schallgeneratoranordnung

9 Schallgeneratoren

10 Koppeleinrichtung

11 Rolle

12 Steuereinrichtung

A Amplituden

b Breite

C Steuergröße

d Dicke

f Frequenz

P Isteigenschatten p* Solleigenschatten

S SchallSignale

T Temperatur

x Transportrichtung

F Phasenlagen