1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen warmgewalzter Bänder aus Metall, vorzugsweise Stahl, gemäß dem CSP-Anlagen-Konzept sowie ein Verfahren zum Herstellen warmgewalzter Bänder auf einer Anlage gemäß dem CSP-Anlagen- Konzept, im Semi-Endlos-Betrieb oder Endlos-Betrieb. In CSP-Anlagen werden Dünnbrammen auf wenigstens einer Gießmaschine kontinuierlich vergossen und anschließend im Wesentlichen unter Ausnutzung der Gießhitze direkt in einer nachgeschalteten Walzstraße entweder im Batch-Betrieb nach Ablängen der

Dünnbrammen oder aber im Semi-Endlos-Betrieb oder Endlosbetrieb, gegebenenfalls nach der Verbindung von vorab abgelängten Dünnbrammen, in der Fertigwalzstraße zu dünnen Bändern fertiggewalzt.

2. Stand der Technik

Einrichtungen zum Verbinden von Vorbändern oder Knüppeln vor einer Fertigstraße zum Endloswalzen sind seit langem bekannt. Beispiele für den Stand der Technik sind die DE 2 742 151 C2, die DE 2 844 354 A1 , die EP 0 201 744 A2, die EP 0 492 368 B1 , die EP 0 495 124 B1 , die EP 0 691 163 A1 , die EP 0 661 1 12 B1 und die DE 10 062 193 B4. Als Verbindungstechnologien sind dem Fachmann prinzipiell das mechanische

Verbinden, beispielsweise durch Nieten und anschließendes Zusammenwalzen, durch Pressschweißen, bevorzug nach induktivem Vorwärmen der Verbindungsstelle, durch formschlüssiges Verbinden, Lichtbogenschweißen und Überlappen der Vorbänder sowie anschließenden Schneiden und gleichzeitiges Festpressen bekannt.

Insbesondere in CSP-Anlagen muss die Walzgeschwindigkeit im Wesentlichen auf die Geschwindigkeit innerhalb der vorgeschalteten Gießmaschine abgestimmt werden, um entweder einen Direkteinsatz ohne Schneiden der gegossenen Dünnbramme zu ermöglichen oder aber die Fertigwalzstraße in einer betriebswirtschaftlich sinnvollen Weise nutzen zu können. In den Patentanmeldungen DE 10 2009 037 278 A1 und EP 0 889 762 B1 ist beispielhaft beschrieben, in einer Ein-Strang-Gießanlage eine Dünnbramme endlos zu vergießen und direkt ohne Unterbrechung anschließend in einer Walzstraße auf die gewünschte Enddicke herunter zu walzen.

Nachteilig ist hierbei, dass mit dem Massenfluss der Gießanlage auch gewalzt werden muss und sich deshalb oft eine relativ niedrige Endwalztemperatur einstellt und/oder zusätzlich innerhalb der Walzstraße das Vorband aufwändig nachgeheizt werden muss. Weiterhin ist die Produktivität der Gesamtanlage betriebswirtschaftlich zu niedrig, da nur eine Gießmaschine mit der Walzstraße beim Endlos-Gieß-Walzen verbunden werden kann, die Walzstraße aber prinzipiell einen deutlich höheren Massenfluss erlaubt als eine einzelne Gießmaschine.

3. Aufgabe der Erfindung

Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Anlage sowie ein Verfahren anzugeben, mittels derer die oben genannten Nachteile überwunden werden können. Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensseitig mit den Verfahrensmerkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind sowohl in den abhängigen

Ansprüchen als auch in der detaillierten Beschreibung der Erfindung näher dargelegt. 4. Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der Anlage zum Herstellen warmgewalzter Bänder aus Metall sowie des diesbezüglichen Verfahrens ist es, den Summen-Massenfluss der Gießstränge und den Massenfluss der Walzstraße aufeinander abzustimmen. Ausgenommen sind hierbei selbstverständlich die Anfahr- und Ausfädelphase in den beiden Anlagenteilen und Produktionsschritte, bei denen Bereiche der Dünnbrammen mittels einer Schere weggeschnitten werden müssen. Der Materialfluss oder der Massenfluss kann auch in Form eines Brammenlängenflusses ausgedrückt werden. Während der stationären Produktionsphase muss also die Summe der gegossenen Dünnbrammenlängen im Wesentlichen der Dünnbrammenlänge entsprechen, die in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen einläuft. Damit dieser Verbindungsprozess störungsfrei ermöglicht und die wenigstens zwei Gießmaschinen mit der Walzstraße tatsächlich so in Wirkverbindung gebracht werden können, dass ein Semi-Endlos-Betrieb oder ein Endlos-Betrieb der CSP-Anlage ermöglicht wird, muss die Gleichung

regelmäßig erfüllt werden, somit gewährleistet sein, dass die Summe der gegossenen Dünnbrammenlängen (oder der Massenflüsse) über sämtliche Gießstränge in einem bestimmten Zeitabschnitt, geteilt durch einen Anpassungsfaktor, der

Dünnbrammenlänge (oder dem Massenfluss) die in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen einläuft innerhalb dieses

Zeitabschnitts entsprechen.

Die Bedeutung der der Variablen in obiger Gleichung ist wie folgt:

ITIG: Anzahl der Gießmaschinen,

V _Bm : mittlere Gießgeschwindigkeit des Gießstrangs am Austritt der

Gießmaschine m,

V _F : mittlere Einzugsgeschwindigkeit der Dünnbramme in das erste

Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen, t-| ...t ₂ : Zeitabschnitt in dem die Geschwindigkeiten oder/und der Massenfluss betrachtet wird,

dt: Integraler Zeitschritt,

K: Anpassungsfaktor. Der Anpassungsfaktor K ergibt sich zur Berücksichtigung von z.B. Schopfverlusten oder/und Temperaturdehnungsveränderungen. Der Einfluss der Temperaturveränderung auf den Faktor K im Bereich von der Gießmaschine bis zur Walzstraße

errechnet sich wie folgt: K(AT)=1 -a ^* (T _G i _e ß-Twaizstr) mit

TGieß: mittlere Brammentemperatur an der Gießmaschine

Twaizstr mittlere Brammentemperatur am Einlauf der Walzstraße

a: Wärmeausdehnungskoeffizient.

Weiterhin kann durch Geschwindigkeits-Fehlsetzungen AV _F in der Walzstraße infolge z.B. Abweichung bei der Voreilungsbestimmung oder Geschwindigkeitsfehlsetzungen AV _Bm in der Gießanlage durch z.B. Rollendurchmesserabweichung eine Anpassung mittels eines Anpassungsfaktors K notwendig werden.

Der Anpassungsfaktor liegt bei K=0.95 ... 1.05 und besonders bevorzugt bei K=0.99 ... 1.00.

Der Gesamt-Anpassungsfaktor K in der Massenflussgleichung bzw. die

entsprechenden korrigierten Einstellparameter für die Gießgeschwindigkeiten und Fertigstraßen-Einzugsgeschwindigkeit können durch Dünnbrammen- Positionsüberwachung bzw. Zeitüberwachung der Brammen an definierten

Referenzpositionen beeinflusst und der Wert K in Form einer Kurz- und/oder

Langzeitadaption korrigiert werden.

Die Werte t-ι, t ₂ müssen so bemessen sein, dass sichergestellt ist, dass ein

ausreichender Zeitpuffer zu Verbinden der Dünnbrammen vorhanden ist oder/und dass die Pufferstrecke vor der Schweißmaschine nicht„überläuft". D.h., die Werte t-i , t ₂ hängen von den Längenverhältnissen der Transport- bzw. Ofenstrecken, eventuellen Transportzeiten der Fähren und/oder Länge der Verbindungseinrichtung bzw. Dünnbrammen-Verbindungszeit ab. Die Differenz t ₂ - ti stellt einen Zeitabschnitt in dem der Massenfluss betrachtet wird dar.

Zyklisch werden die Gießmaschinen- und Walzstraßenzustände insbesondere die Geschwindigkeiten abgefragt und die Bedingungen in dem Zeitraum ti - 1 ₂ betrachtet. Im kontinuierlichen Produktionsbetrieb (nicht Anfahrphase oder Produktionsende) muss die Bedingung in der angegebenen Gleichung konstant gehalten werden.

Die wenigstens zwei Gießmaschinen werden hierbei so genutzt, dass die auf diesen gefertigten Dünnbrammen vor der Walzstraße in eine Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen einlaufen.

Durch die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, dass im Prozessablauf keine Lücke entsteht und die Dünnbrammen zusammengeschweißt werden können. Auf der anderen Seite darf auch kein Stau entstehen, beispielsweise durch eine zu hohe Dünnbrammenproduktion. Deshalb sollten die produzierten Längen in den verschiedenen Anlagenkomponenten vorzugsweise durch ein Prozessmodell gesteuert und überwacht werden. Als

Einstellparameter für die Anpassung der Längen dienen sowohl die

Fertigbandgeschwindigkeit im Rahmen der zulässigen Fertigband-Temperaturtoleranz und damit Einzugsgeschwindigkeit in die Walzstraße sowie andererseits die

Gießgeschwindigkeit der einzelnen Gießstränge selbst.

Die Gießdicken und die Gießgeschwindigkeiten können über die Länge

unterschiedlich sein. Es wird jedoch angestrebt, die Gießdicke möglichst gleich zu halten. Ein Gießstrang kann langsamer gießen. Entsprechend muss der andere Strang beispielsweise einer Zwei-Strang-Anlage schneller gießen, um die

Summendünnbrammenlänge einzuhalten. Es können für die unterschiedlichen Stränge unterschiedliche Materialien vergossen werden. Durch gleiche Materialien wird jedoch der Prozess in der Fertigstraße vereinfacht. Auch die Fertigbanddicke und in der Regel auch die Walzgeschwindigkeit können über die Zeit variieren, wenn beispielsweise auf eine andere Dicke des zu fertigenden Bands umgestellt wird.

Unterscheidet sich die produzierte mittlere Summendünnbrammenlänge der

Gießmaschinen von der in die Walzstraße hineinlaufenden mittleren Länge, weil beispielsweise die Walzstraßengeschwindigkeit zu hoch eingestellt ist, wird vom Endlos-Betrieb auf den Batch-Betrieb umgeschaltet und das Zusammenschweißen der Dünnbrammen ausgesetzt. Dies kann beispielsweise bei Gießproblemen oder Ausfall eines oder mehrerer Gießstränge erfolgen, oder weil die Endwalztemperatur und damit die Walzgeschwindigkeit höher gewählt werden muss, oder bei andere Notsituationen.

Dem Fachmann ist bewusst, dass CSP-Anlagen-Konzepte nicht nur solche Anlagen umfassen, bei denen die gegossene Dünnbramme ohne jede Vorverformung direkt in die Fertigwalzstraße einläuft, sondern auch solche Anlagen-Konzepte, bei denen die Dünnbrammen in einem Gieß-Walz- Verfahren zu einer Bramme gegossen und anschließend dicht hinter der Gießmaschine in einem Gieß-Walz-Gerüst auf die gewünschte umgeformte Dünnbrammen-Dicke gebracht werden. In diesem

letztgenannten Anlagenkonzept erfolgt gegebenenfalls eine Ablängung,

Wiedererwärmung und/oder Verbindung von Dünnbrammen aus wenigstens zwei Gießmaschinen zwar vor dem Einlaufen in die Fertigwalzstraße, jedoch erst nach dieser ersten Umformung in dem sogenannten Gieß-Walz-Gerüst. Ein Walzgerüst, das direkt hinter der Gießmaschine angeordnet ist und endlos mit der Gießmaschine verbunden walzt (Gieß-Walz-Gerüst), wird definitionsgemäß für die Beschreibung oder Betrachtung des Verfahrens und der Vorrichtung als Bestandteil der Gießanlage betrachtet und die so erzeugten Produkte als Dünnbrammen bezeichnet und so gewertet. Die Geschwindigkeit des Produktes, das aus diesem Gieß-Walz-Gerüst ausläuft, wird auch mit V _Bm bezeichnet.

Ebenso sind Ausführungsformen als innerhalb des CSP-Anlagen-Konzepts zu verstehen, die gegebenenfalls Öfen vor und/oder nach der Vorrichtung zum

Verbinden von Dünnbrammen aufweisen und/oder Vorgerüste zur Vorumformung der gegossenen Dünnbramme vor dem Einsatz in die Fertigwalzstraße umfassen. Ebenso sind Ausführungsformen als innerhalb des CSP-Anlagen-Konzepts zu verstehen, die beispielsweise sogenannte Fährmodule aufweisen, mittels derer die Gießprodukte und/oder vor-umgeformte Gieß-Walz-Produkte und/oder vor-erwärmte Gießprodukte zwischen parallel zueinander angeordneten Produktionssträngen verschoben und/oder ausgetauscht werden können. Erfindungsgemäß erbringt das im Wesentlichen unabhängige Betreiben von den Gießmaschinen und der Fertigwalzstraße besondere Vorteile. Der Nachteil einer Ein- Strang-Endlos-Gieß-Walz-Anlage, wie sie beispielsweise in der EP 0 889 762 B1 beschrieben ist, mit geringerer Produktivität und das Walzen mit niedrigerem

Gießmaschinen-Massenfluss und zu niedriger Endwalztemperatur werden mit der erfindungsgemäßen Anlage und dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. Ein Endloswalzen in der Fertigwalzstraße mit flexibler hoher Geschwindigkeit bei geeigneter frei wählbarer Endwalztemperatur und unabhängig von der

Gießgeschwindigkeit bzw. dem Gießmaschinen-Massenfluss einer einzelnen

Gießmaschine ist somit möglich.

Erfindungsgemäß wird der Massenfluss von zwei oder mehreren Gießsträngen mit der Fertigwalzstraße abgestimmt. Als Stellgrößen werden vorzugsweise die

Gießgeschwindigkeiten der Stränge, die sowohl gleich als auch unterschiedlich sein können, sowie die Walzgeschwindigkeit der Fertigwalzstraße bei gegebener

Banddicke und vorzugsweise einzustellender Zwischengerüstkühlung gewählt.

Vorzugsweise dient ein Ofen als Puffer und verhindert die Abkühlung des

Dünnbrammenendes. Die erfindungsgemäße Anlage lässt sich flexibel betreiben. Bei weniger kritischen Produkten wird im Batch-Modus, d. h. mit Einzelbändern, in der Fertigwalzstraße gewalzt und vornehmlich bei dünnen und/oder hochfesten Güten wird die

Fertigwalzstraße im Endlos-Modus oder auch Semi-Endlos-Modus betrieben. Bei Nichtbenutzung der Dünnbrammen-Verbindungsvorrichtung, somit im Batch-Modus, wird dieser Bereich vorzugsweise thermisch gedämmt, beispielsweise mittels

Dämmhauben innerhalb der Transportlinie oder mittels Dämmhauben, die für diesen Fall in die Transportlinie hinein verbracht werden.

Erfindungsgemäß werden die Summe der Massenflüsse der Gießmaschinen und der Fertigwalzstraße innerhalb eines zu betrachtenden Zeitraums aufeinander abgestimmt. Betrachtet werden vor allem die Summe der gegossenen

Dünnbrammenlängen aus den wenigstens zwei Gießmaschinen und die Dünnbrammenlänge, die in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum

Verbinden von Dünnbrammen einläuft. Vorzugsweise werden hierzu zyklisch die Gießmaschinen- und Fertigwalzstraßen-Zustände, insbesondere deren

Geschwindigkeiten abgefragt und in ein entsprechendes Regel- und

Steuerungsmodell eingespeist.

Sinkt beispielsweise die Gießgeschwindigkeit eines einzelnen Strangs, der eine erste Gießmaschine verlässt, ab, so muss der andere Strang aus der anderen

Gießmaschine mit entsprechend höherer Gießgeschwindigkeit erzeugt werden. Wenn hierbei das Geschwindigkeitslimit der einzelnen Gießmaschine erreicht wird, erfolgt vorzugsweise zusätzlich oder alternativ eine Reduktion der Einzugsgeschwindigkeit der Walzstraße.

Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Anlage gilt typischerweise für folgende Produktionsbedingungen:

1. Das Endloswalzen bei einem mittleren Massenfluss, definiert als Produkt von

Gießgeschwindigkeit in m/min und einer Dünnbrammendicke in m, je

Gießmaschine von > 0,25 m ² /min bei Einsatz von zwei Gießmaschinen sowie einem mittleren Massenfluss je Gießmaschine von < 0,25 m ² /min bei Einsatz von drei Gießmaschinen.

2. Bei einer Einzugsgeschwindigkeit in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen von > 0,10 m/Sek.

3. Bei einem mittleren Massenfluss in das Walzwerk hinein, definiert als Produkt von Einzugsgeschwindigkeit in m/min und einer Dünnbrammendicke in m, von > 0,50 m ² /min.

Die Verwendung der Dünnbrammen-Verbindeeinrichtung und das Endlos- oder Semi- Endloswalzen oder alternativ das Batch-Walzen hängen auch von der zu walzenden Endbanddicke und produziertem Material ab. Bei z.B. weichem Material (Low Carbon) werden Bänder mit einer Dicke (im Prozessmodell definierbare Grenzdicke) von H>1.5mm im Batchmode gewalzt und Bänder mit H<1.5mm durch Verbinden von Dünnbrammen und anschließendem Endloswalzen hergestellt. Die Grenzdicke für das Umschalten des Walzmodes von z.B. 1 ,5 mm wird erhöht bzw. angepasst bei höherfesten Güten.

Erfindungsgemäß sind als Dünnbrammen-Verbindungsverfahren optional das

Reibschweißen, das Widerstandsstumpfschweißen, das Abbrennstumpfschweißen, das Pressstumpfschweißen, das Laserschweißen, das autogene Schweißen sowie jede Form von mechanischer Verbindung, das normale Zusammenpressen nach Erwärmung der Verbindungsstelle oder aber das Pressschneiden, wie es

beispielsweise in der EP 0 770 434 B1 beschrieben ist, oder aber eine Kombination dieser Verbindungsverfahren denkbar.

Bevorzugt wird jedoch eine Anlage sowie ein Verfahren, die in der Lage und ausgelegt sind, die Stirnseiten zweier auf einer Fördereinrichtung zu der

Fertigwalzstraße angeordneter Dünnbrammen mittels Reibverschweißen miteinander zu verbinden.

Hierdurch wird eine schnellere, zuverlässigere und weniger aufwändige

Verbindungstechnologie bereitgestellt, die erstmals zwei Warmprodukte miteinander verbindet. Erfindungsgemäß wird das lineare Reibschweißen bzw.

Vibrationsschweißen angewendet. Im Gegensatz zum konventionellen

Reibschweißen von kalten Bauteilen, wie dies beispielsweise in der US 5,165,589 A beschrieben ist, liegen die Dünnbrammen gemäß der Erfindung bereits im Bereich vor der Fertigwalzstraße auf einem Temperaturniveau von > 900°C bis über 1.100°C vor. Der Fachmann spricht hierbei von Warmprodukten, die sich dadurch auszeichnen, dass sie eine Temperatur oberhalb von 2 Tuquidus aufweisen. Dieses Temperatur Tuquidus ist selbstverständlich material- bzw. legierungsabhängig, liegt bei den von CSP-Anlagen vergossenen Güten jedoch regelmäßig oberhalb von 900°C bzw. bei

I Liquidus ^— 1.550°C. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung reduziert sich durch das Reibverschweißen warmer metallischer Produkte im oben beschriebenen Sinne die Aufwärmzeit der Oberfläche und damit die Verbindungszeit beim Reibverschweißen selbst. Beim Reibschweißen wird zielgerichtet durch Vibration und Druck sehr energieeffizient die Wärme an der Fügeebene erzeugt und oberflächennah, üblicherweise in einem Bereich < 50 mm, gemessen von der Kontaktfläche, die zum Zusammenschweißen erforderliche Temperatur erzeugt. Weiterhin werden beim Reibschweißen keine Zusatzmedien wie Schweißmittel oder andere

Verbindungselemente wie beispielsweise Nieten usw. benötigt. Der Kraftaufwand für das Zusammenfügen ist gering im Vergleich zu anderen bekannten Technologien. Besonders gut können auch Stähle mit höherem Kohlenstoff-Gehalt, bei denen andere Verbindungsverfahren entweder versagen oder zumindest besonders aufwändig sind, miteinander verschweißt werden.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Reibverschweißen warmer metallischer Produkte eine Fördereinrichtung für mindestens zwei hintereinander angeordnete Dünnbrammen sowie eine Andrückvorrichtung zum Andrücken des Kopfes der nacheilenden Dünnbramme an das Ende der voreilenden Dünnbramme auf. Diese Andrückvorrichtung weist vorzugsweise ein Losteil und ein sogenanntes Festteil auf, um die Kontaktflächen der Dünnbrammen zueinander zu fixieren, wobei das Losteil gegenüber dem Festteil so in Vibrationen versetzt werden kann, dass die zwei hintereinander angeordneten Dünnbrammen miteinander unter Einfluss der

Reibenergie zwischen den Kontaktflächen verschweißbar sind.

Bevorzugt wird, wenn die Andrückvorrichtung entlang zumindest einer Teilstrecke der Fördereinrichtung beweglich angeordnet ist. Hierdurch wird eine Vorrichtung geschaffen, die in der Lage ist, das Verbinden zweier aufeinander folgender

Dünnbrammen flexibel und gegebenenfalls auch im Takt der Förderung der einzelnen Dünnbrammen hin zur Fertigwalzstraße umzusetzen. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn die Bewegbarkeit der Andrückvorrichtung mit der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung synchronisierbar gestaltet ist. Aufgrund des Umstands, dass die erfindungsgemäße Anlage mit der bevorzugten Reibverschweiß-Vorrichtung den an noch warmen metallischen Produkten

zwangsläufig vorliegenden und anhaftenden Zunder vor dem Reibschweißen zumindest in wesentlichen Teilen entfernen muss, muss die Anlage so ausgelegt sein, dass der Zunder auf geeignete Weise von den Kontaktflächen, somit den

Stirnseitenflächen, der Dünnbrammen entfernt werden kann. Dies kann

beispielsweise durch Bewegung der Dünnbrammenenden vertikal in Dickenrichtung und/oder horizontal in Breitenrichtung zueinander, vorzugsweise bei niedriger

Anpresskraft und größerer Amplitude, erfolgen, wodurch der Zunder zum großen Teil abgeschabt oder weggeschoben werden kann. Alternativ lässt sich der Großteil des Zunders seitlich an den Kopfseiten unmittelbar vor dem Zusammenfügen auch durch mechanisches Bürsten, Fräsen, Hobeln oder Feilen, Entzundern der

Stirnseitenflächen mittels eines Wasserstrahls oder kurzzeitiges Zusammendrücken der Dünnbrammen im Kopf-Enden-Bereich von der Seite oder von oben mit Stempeln oder Quetschrollen im Zunderbrecherprinzip beseitigen. Letzteres ist besonders vorteilhaft, da gleichzeitig die Brammenenden gerichtet und von eventuellen

Wölbungen befreit werden. Vorzugsweise erfasst und fixiert eine Andrück- oder Klemmvorrichtung vorzugsweise zunächst das Ende der voreilenden Dünnbramme. Dieser sogenannte Festteil der Andrückvorrichtung folgt vorzugsweise der Einzugsgeschwindigkeit der Dünnbramme in die Walzstraße hinein. Die nacheilende Dünnbramme wird mittels der

Andrückvorrichtung vor das Ende der vorauseilenden Dünnbramme bewegt. Die sogenannte Losseite der Andrückvorrichtung fixiert dann das Ende und bewegt den Kopf der nacheilenden Dünnbramme gegen das Ende der vorauseilenden

Dünnbramme.

Die Losseite der Andrückvorrichtung wird bevorzugt nachdem Kopf und Ende der aufeinanderfolgenden Dünnbrammen aneinander liegen bei gleichzeitig

aufgebrachtem vorab festgelegtem Druck und/oder zeitlich variablem Druckverlauf in Vibrationsbewegung versetzt. Die Losseite wird also gegenüber der Festseite bewegt, so dass in Folge der Reibenergie an der Kontaktfläche eine Oberflächenerwärmung der beiden Kontaktflächen der miteinander zu verbindenden Dünnbrammen entsteht.

Vorzugsweise wird der Anpressdruck im Niveau etwas kleiner als die Fließfestigkeit des Materials gewählt und von einem Modell gesteuert. Bei ungünstigen

Schopfbedingungen (Punkt- bzw. Linienberührung) kann es zu einem

Rauigkeitsabtrag und plastischer Deformation an den Kopfseiten kommen, so dass die Reibflächen zunehmend vergrößert werden. Die Oszillationsfrequenz beträgt vorzugsweise < 250 Hz und besonders bevorzugt < 50 Hz. Nach Einstellung einer ausreichend hohen Fügezonentemperatur, vorzugsweise 65 % der Solidustemperatur bis etwas unterhalb der Solidustemperatur, erfolgt vorzugsweise zur Beendigung des Verschweißprozesses das Abbremsen des Vibrationsantriebs und das

Zusammendrücken der beiden Enden gegeneinander , vorzugsweise unter einem Druck, der höher als die Fließfestigkeit des Materials eingestellt ist, und der eigentliche Verbindungsvorgang bzw. Schweißvorgang findet statt.

Die Schwingungsamplituden an den Kontaktflächen der Dünnbramme betragen während der Vibrationsbewegungen in Dickenrichtung vorzugsweise < 80 % der Dicke des Produkts und/oder in Breitenrichtung < 50 mm.

Vorzugsweise wird der Druck vom Kopf gegenüber dem Ende solange Aufrecht erhalten oder ein Zug zwischen Kopf und Ende solange vermieden, bis der

Schweißvorgang bzw. der notwendige Abkühlvorgang an der Fügestelle

abgeschlossen ist.

Vorzugsweise werden, bevor Kopf und Ende der nacheinander angeordneten

Dünnbrammen zum Verschweißen endgültig gegeneinander bewegt werden, die Enden bearbeitet, vorzugsweise beschnitten oder in Gänze abgeschnitten, damit sich eine saubere, flächige Anlage der beiden Fügeenden ergibt, wobei hierdurch auch eine gleichzeitige Entzunderung erfolgen kann. Dies kann beispielsweise mittels einer Stanzschere erfolgen, welche vorzugsweise synchron mit den beiden Dünnbrammen bewegt wird, wenn die Enden geschnitten werden. Vor und hinter dem Scherenstempel können zusätzlich Dünnbrammen-Niederhalter angeordnet sein, um den Beschneid- oder Schneidvorgang zu unterstützen.

Vorzugsweise werden auch die jeweiligen nachfolgenden Dünnbrammen, bevor sie in den Bereich der Verbindungseinrichtung einlaufen und/oder bevor sie an den Enden geschnitten werden, seitlich ausgerichtet, so dass sie mittig und im Mittel gerade passend zu der vorauseilenden Dünnbramme positioniert sind.

Durch den Klemmvorgang wird der Dünnbrammen-Oberfläche Temperatur entzogen. Vorzugsweise kann daher durch Aktivierung einer Induktionsheizung hinter der Verbindungseinrichtung dieser Dünnbrammenbereich wieder lokal nacherwärmt werden. Die Rollgangsrollen der Fördereinrichtung in der Verbindungsstrecke werden vorzugsweise während des Reibschweißprozesses teilweise aus dem Wirkbereich der Andrückvorrichtung herausbewegt. Vorteilhaft werden überdies während des

Verbindungsprozesses zeitweise Wärmedämmungen in den Transportbereich geschwenkt oder geschoben, um die Temperaturverluste der Dünnbrammen zu minimieren.

Die Vibrationsbewegung der Andrück- oder Klemmvorrichtung auf der Losseite kann während des Erwärmungsprozesses in Breitenrichtung oder alternativ in

Dickenrichtung oder in beide Richtungen kombiniert einer Ellipsenbahn folgend und/oder mit einer kreisförmigen Bewegung um den Mittelpunkt der

Brammenkontaktfläche durchgeführt werden. Vorzugsweise können auch bei einem Erwärmungsprozess beide

Klemmeinrichtungen der Andrückvorrichtung am Kopf und Ende gegeneinander relativ vibrierend bewegt werden, d. h. beispielsweise in Dickenrichtung die beiden Enden gegeneinander schwingend zueinander bewegt werden, also zwei sogenannte Losteile aufweisen. Hierdurch kann die Schwingungsamplitude der jeweiligen Seiten innerhalb der Andrückvorrichtung reduziert werden, wodurch gegebenenfalls auch auf die Umgebung übertragene Schwingungen reduziert werden können. Die Schwingungsaufbringung kann mechanisch durch einen Kurbelantrieb oder mittels Hydraulik- und Servoventiltechnik oder durch elektromagnetische Antriebe erfolgen. Bevorzugt wird beim Verbindungsprozess, dass Kopf und Ende der miteinander zu verbindenden Dünnbrammen möglichst gleiche Temperaturen aufweisen, wobei ein Temperaturunterschied von maximal 50°C besonders bevorzugt wird. Dies kann durch entsprechende Temperaturführung und Durchlaufgeschwindigkeit innerhalb eines vorgeschalteten Ofens, vorzugsweise eines CSP-Ofens, eine Kühlung der wärmeren Brammenseite beispielsweise mit Wasser oder aber eine induktive

Aufheizung vor der Verbindungsstrecke und/oder lokales Aufheizen des kälteren Endes erreicht werden.

Vorzugsweise wird die Andrückvorrichtung oder zumindest Teile hiervon,

beispielsweise die Klemmbacken, vorzugsweise zusammen mit weiteren Aggregaten wie beispielsweise einer Schere, Rollen und/oder Dämmhauben usw. während des Verbindungsprozesses in Materialtransportrichtung der Fördereinrichtung vorbewegt und linear geführt. Zum Abfangen bzw. zur Dämpfung der Vibrationen und der Übertragung dieser

Vibrationen auf die benachbarte Umgebung der Dünnbrammen in Breiten- und /oder Dickenrichtung sind vorzugsweise Treiber und/oder seitliche Führungsrollen unter einem vorab festgelegten Abstand zur Verbindungsstelle vorgesehen. Die Klemmung mittels der Andrückvorrichtung kann sowohl an der Ober- und

Unterseite als auch alternativ an den Seitenflächen der Dünnbrammen durchgeführt werden. Auch ein kombiniertes Klemmen an den Seitenflächen und lokal im mittleren Bereich an der Ober- und Unterseite ist bevorzugt. Die Auflagefläche zwischen der Andrückvorrichtung und der Dünnbramme kann als eine vollflächige Auflage oder alternativ mit erhabenen Formen ausgeführt werden, um eine Klemmung sicher zu fixieren. Beim Klemmen zwischen Ober- und Unterseite wird vorzugsweise

gleichzeitig die Dünnbramme gerade gedrückt und eventuelle Wölbungen oder Wellen eliminiert. Die Warmseite der Andrückvorrichtung kann aus wärmebeständigem Stahl oder aus wärmeisolierendem oder wärmeverlustreduzierendem Material ausgeführt sein. Um den Verbindungsprozess optimal steuern zu können und die Erwärmungsdauer beim Reibschweißen zu minimieren, kann vorzugsweise vorgesehen sein, die

Oberflächentemperatur an der Fügestelle zu messen. Aus der gemessenen

Maximaltemperatur wird dann bevorzugt über ein Rechenmodell abhängig vom Dünnbrammenmaterial und deren Dicke die Temperatur im mittleren Bereich der Fügefläche ermittelt. Nach Erreichen der erforderlichen Dünnbrammentemperatur und unter Berücksichtigung der Reibzeit bei entsprechender Temperatur wird

vorzugsweise der Erwärmungsprozess durch Abbremsen des Vibrationsprozesses beendet und das Zusammendrücken der beiden Enden gegeneinander und der eigentliche Verbindungsvorgang bzw. der Schweißvorgang kann stattfinden.

Die Kontakttemperatur bzw. der Zeitpunkt des eigentlichen Verbindungsvorgangs kann auch alternativ oder ergänzend durch Berechnung der Reibwärme theoretisch unter Berücksichtigung der mittleren Relativgeschwindigkeit der Reibflächen zueinander, den mittleren Anpressdruck, die Amplitude oder den mittleren Reibweg sowie die Anzahl der Oszillationen abgeschätzt werden.

Natürlich werden alle zeitlichen Abläufe des Reibschweißprozesses und die

Aktivierung der oben erwähnten Einrichtungen und Einstellwerte (spezifischer Druck, Oszillationshub, Relativgeschwindigkeit der Kontaktflächen zueinander,

Oszillationszeiten, Anpresszeiten) auch in Abhängigkeit der zu verbindenden

Materialien, Eingangstemperaturen und Produktdicken in einer bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung von einem Prozessmodell vorgegeben und gesteuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage zum Herstellen warmgewalzter Bänder aus Metall auf einer Anlage gemäß dem CSP-Anlagen-Konzept im Semi- Endlos-Betrieb oder Endlos-Betrieb zu dünnen Bändern umfasst die Schritte des Gießens von Dünnbrammen auf wenigstens zwei Gießmaschinen, vorzugsweise wenigstens zwei parallel zueinander angeordneten Gießmaschinen, des Verbindens von wenigstens zwei auf einer Fördereinrichtung von den wenigstens zwei

Gießmaschinen zu einer Walzstraße geförderten warmen Dünnbrammen sowie des Förderns der miteinander verbundenen Dünnbrammen zu der Walzstraße. Hierbei muss erfindungsgemäß in einem definierten Zeitabschnitt die Summe der gegossenen Dünnbrammenlängen aus wenigstens zwei Gießmaschinen und die

Dünnbrammenlänge, die in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum

Verbinden von Dünnbrammen einläuft, zumindest in einer kontinuierlichen

Produktionsphase der Gleichung

genügen. Vorzugsweise wird bei einer Unterschreitung der produzierten mittleren Summen-Dünnbrammenlänge innerhalb eines definierten Zeitraums für alle

Gießanlagen von der in das erste Walzgerüst hinter der Vorrichtung zum Verbinden von Dünnbrammen hineinlaufenden mittleren Länge von dem Endlos-Walz-Modus in den Batch-Walz-Modus umgeschaltet. Hierdurch wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das in der Lage ist, prinzipiell den Semi-Endlos-Betrieb und/oder den Endlos- Betrieb auszuführen, bei Bedarf, insbesondere bei Notsituationen oder bei Anfangs- und Endphasen des Produktionsprozesses und/oder bei Änderungen der

Produktionsparameter und/oder der Produkte und/oder Edukte in geeigneter Weise eingesetzt zu werden.

Besonders bevorzugt wird, wenn bei Nichtnutzung der Dünnbrammen- Verbindevorrichtung in diesem Bereich der Führungseinrichtung Wärmedämmmittel hineingefahren oder verschwenkt werden, um Temperaturverluste der Dünnbrammen zu minimieren. chreibung der Figuren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf sechs Figuren näher erläutert. zeigt eine schematische Ansicht auf eine erste Ausführungsform einer Anlage gemäß dem CSP-Anlagen-Konzept. zeigt eine schematische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage nach dem CSP-Anlagen-Konzept. zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage nach dem CSP-Anlagen-Konzept. zeigt eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung zum Reibverschweißen innerhalb einer erfindungsgemäßen Anlage in einer Ausführungsform der Erfindung. zeigt eine Seiten- und Draufsicht auf eine Andrückvorrichtung innerhalb einer Vorrichtung zum Reibverschweißen in einer Anlage gemäß der Erfindung, und zeigt eine Draufsicht auf die Andrückvorrichtung als Bestandteil einer Vorrichtung zum Reibverschweißen warmer metallischer Produkte während des Schritts des relativen Bewegens der Kontaktflächen zueinander innerhalb einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß dem CSP-Anlagen-Konzept.

6. Ausführliche Beschreibung einzelner Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage 11 nach dem CSP-Anlagen-Konzept, bestehend aus zwei parallel zueinander angeordneten Gießmaschinen 12a, 12b und stromabwärts (von links nach rechts in der Zeichnung) nachgeschalteten Öfen 13a, 13b. Aus den Gießmaschinen 12a, 12b verlaufen Dünnbrammen i, i+1 in die Öfen 13a, 13b hinein und werden gegebenenfalls vor den Öfen 13a, 13b abgelängt. Aus dem Ofen 13b können über die Gießmaschine 12b gegossene Dünnbrammen i+1 über eine Fähre 14 in den Ofen 13a verbracht werden. Aus dem Ofen 13a wiederum verlassen die Brammen i, i+1 aus beiden Gießmaschinen 12a, 12b und laufen in die Vorrichtung 1 zum Verbinden von Dünnbrammen i, i+1 hinein. In dieser Vorrichtung 1 zum Verbinden der Dünnbrammen i, i+1 erfolgt vorzugsweise das Reibverschweißen zweier aufeinander nachfolgend angeordneter Dünnbrammen i, i+1 , bevor diese nach dem Reibverschweißen in die Fertigwalzstraße 15 hineingefördert werden.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Anlage 11 gemäß dem CSP- Anlagen-Konzept mit ebenfalls zwei Gießmaschinen 12a, 12b, die parallel zueinander ebenso wie die nachgeschalteten Öfen 13a, 13b angeordnet sind. Hinter den Öfen 13a, 13b ist wiederum eine Fähre 14 angeordnet, um einen Quertransport der Dünnbrammen i, i+1 aus dem Ofen 13b in die Fertigungslinie stromabwärts des Ofens 13a hinein quer zu fördern. Die Dünnbrammen i, i+1 aus beiden Gießmaschinen 12a, 12b werden anschließend in eine Vorrichtung 1 zum Verbinden der Dünnbrammen i, i+1 gefördert und hier so stirnseitig miteinander verbunden, dass ein Semi-Endlos- Betrieb oder ein Endlos-Betrieb der CSP-Anlage insgesamt durchgeführt werden kann. Nach Verlassen der Vorrichtung 1 zum Verbinden der Dünnbrammen i, i+1 durchlaufen die miteinander verbundenen Dünnbrammen i, i+1 zuerst ein Vorgerüst 16, bevor die vorgewalzten Dünnbrammen i, i+1 in einen weiteren Ofen 17 eingeführt werden, um die für das Fertigwalzen innerhalb der Fertigstraße 5 erforderliche Temperatur der Dünnbrammen i, i+1 bereitzustellen. Statt einem Vorgerüst 16 können auch mehrere Vorgerüste (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage 1 1 nach dem CSP-Anlagen-Konzept, umfassend zwei parallel zueinander angeordnete Gießmaschinen 12a, 12b zum Vergießen zweier Dünnbrammen i, i+1. Die

Dünnbrammen i, i+1 werden nach Verlassen der Gießmaschinen 12a, 12b durch jeweilige Gießwalzgerüste 18a, 18b hindurchgeführt und auf dünne Bänder mit geringerer Dicke vorgewalzt. Nach dem Verlassen der Gießwalzgerüste 18a, 18b treten die Dünnbrammen i, i+1 in die jeweiligen Öfen 13a, 13b ein, wobei auch in dieser Ausführungsform zwischen den Öfen 13a, 13b eine Fähre 14 zum

Quertransport der Dünnbramme i+1 aus dem Ofen 13b in den Ofen 13a vorgesehen ist. Beide vorgewalzten Dünnbrammen i, i+1 treten nach Verlassen des Ofens 13a in die Vorrichtung 1 zum Verbinden der Dünnbrammen i, i+1 ein, um hierdurch semiendlose oder endlose Dünnbrammen i, i+1 zu fertigen, die anschließend in die Fertigwalzstraße 15 eingeführt werden, um dort zu dünnen Bändern fertiggewalzt zu werden. Statt hinter jeder Gießmaschine 12a, 12b ein Gießwalzgerüst 18a, 18b anzuordnen können auch je mehrere Gießwalzgerüste 18a, 18b in Reihe verwendet werden. Weiterhin kann die CSP-Anlage 11 hinter einer Gießmaschine 12a, 12b ohne nachfolgendem Gießwalzgerüst 18a, 18b und hinter einer anderen

Gießmaschine 12a, 12b mit nachfolgendem Gießwalzgerüst(en) 18a, 18b ausgeführt sein.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Reibverschweißen warmer metallischer Dünnbrammen i, i+1 , die aus mehreren (nicht dargestellten)

Gießmaschinen einer CSP-Anlage zu einer (nicht dargestellten) Fertigwalzstraße gefördert werden. Um diese CSP-Anlage vom Batch-Betrieb in einen Semi-Endlos- Walzbetrieb oder einen Endlos-Walzbetrieb umschalten zu können, erfolgt das Verbinden mehrerer innerhalb einer Fördereinrichtung 2, bestehend aus einem mehrere Rollen 2a bis 2d aufweisenden Rollgang, geförderten Dünnbrammen i, i+1. Sowohl das Ende der vorauseilenden Bramme i als auch der Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 werden innerhalb eines Mittels zum Bearbeiten 3, hier einer Stanzschere, abgeschnitten, um einerseits Zunder an den einander

gegenüberliegenden Kontaktflächen zu entfernen und andererseits zueinander komplementäre Kontaktflächen innerhalb der Dünnbrammen i, i+1 zu schaffen. Der Stanzschere 3 nachgeschaltet laufen die Dünnbrammen i, i+1 durch Treib- oder Richtrollen 4 und anschließend durch eine Entzunderungsanlage 8 in die

Andrückvorrichtung 6 hinein. Alternativ zur Entzunderung der Stirnflächen können der Bereich nach dem Schneiden der beiden Stirnflächen der Dünnbrammen i, i+1 von der Schere 3 bis zum Beginn des Reibschweißprozesses im gesamten Bereich der Verbindungseinrichtung 1 und/oder nur an den Stirnflächen der Dünnbrammen i, i+1 beim Transport unter Schutzgas gesetzt werden oder dort nahezu unter

Vakuumbedingungen gefördert werden. Die Andrückvorrichtung 6 besteht aus zwei Klemmeinrichtungen 6a, 6b, die eine Losseite L am Kopf der nacheilenden

Dünnbramme i+1 und eine Festseite F am Ende der voreilenden Dünnbramme i umfasst. Die gesamte Andrückvorrichtung 6 kann zumindest über eine Teilstrecke der Fördereinrichtung 2 bewegt werden. Zudem können die Klemmeinrichtungen 6a, 6b so zueinander bewegt werden, dass einerseits das Ende der voreilenden

Dünnbramme i mit dem Kopf der nacheilenden Dünnbrammen i+1 in Kontakt gebracht werden kann und andererseits ein gewünschter Anpressdruck auf die Kontaktflächen der beiden Dünnbrammen i, i+1 aufgebracht werden kann. Im dargestellten

Ausführungsbeispiel kann mittels der Losseite L der Klemmeinrichtung 6a, 6b die für den Reibschweißvorgang erforderliche Vibration auf den Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 aufgebracht werden. Über eine Teillänge der Fördereinrichtung 2 sind oberhalb der Dünnbrammen i, i+1 sowohl in Förderrichtung vor als auch nach der Andrückvorrichtung 6 eine Reihe von Dämmhauben 7 vorgesehen, um die

Reduzierung der Temperatur der warmen Dünnbrammen i, i+1 bevorzugt so einzuschränken, dass keine nochmalige Erwärmung der miteinander verschweißten Dünnbrammen i, i+1 vor dem Einsatz in die (nicht dargestellte) Fertigwalzstraße erfolgen kann. Der Andrückvorrichtung 6 ist zudem auch eine Entbartungseinrichtung 8 zum Entfernen eines gegebenenfalls beim Reibschweißvorgang erzeugten

Pressbarts vorgesehen. Schließlich können die im Bereich der Andrückvorrichtung 6 angeordneten Rollen 2a bis 2d der Fördereinrichtung 2 von den Dünnbrammen i, i+1 wegbewegt werden, um das Wirken der Andrückvorrichtung 6 nicht zu beeinflussen. Bevorzugt wird, wenn sämtliche Rollgangsrollen 2a - 2d der Fördereinrichtung 2 im Bereich der Förderrichtung angeordneten Andrückvorrichtung 6 vertikal von den Dünnbrammen i, i+1 wegbewegt werden können. Figur 5 (unten) zeigt eine Draufsicht auf eine Andrückvorrichtung 6 innerhalb einer Vorrichtung zum Reibverschweißen als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Anlage sowie (oben) eine Seitenansicht entlang des Schnitts AA aus Figur 5 (unten). Die Andrückvorrichtung 6 weist zwei Klemmeinrichtungen 6a, 6b auf, wobei die

Klemmeinrichtung 6b als Festteil F der vorauseilenden Bramme i folgend ausgestaltet ist, und die Klemmeinrichtung 6a als Losteil der nachfolgenden Bramme i +1 zugeordnet ist. Die Klemmeinrichtungen 6a, 6b können so aufeinander zubewegt werden, dass die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 unter vorab festgelegtem Druck aufeinander angelegt werden können. Zumindest die unteren Sättel der jeweiligen Klemmeinrichtungen 6a, 6b weisen in diesem Ausführungsbeispiel zum sicheren Fixieren der Brammen i, i+1 erhabene Vorsprünge 10 auf, die mit der Unterseite der Brammen i, i+1 in Kontakt stehen. Diese erhabenen Vorsprünge 10 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamt Breite der Klemmeinrichtung 6a, 6b, zumindest jedoch über die gesamte Breite B der Brammen i, i+1.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die Andrückvorrichtung 6 als Bestandteil der

Vorrichtung zum Reibverschweißen innerhalb der erfindungsgemäßen Anlage, ausgelegt zum Reibverschweißen warmer metallischer Dünnbrammen i, i+1. Sowohl die Bramme i als auch die Bramme i+1 sind von den jeweiligen Klemmeinrichtungen 6a, 6b gehalten. Die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 sind komplementär zueinander gestaltet. Auf die Klemmeinrichtung 6a der Losseite wird mit geeigneten Mitteln eine Vibrationsbewegung in Breitenrichtung der Bramme i+1 aufgegeben, wodurch die mit Pfeilen 9 dargestellten Bewegungen des Kopfes der nacheilenden Dünnbramme i+1 relativ zum festgelegten Ende der voreilenden Bramme i induziert wird. Die Bewegung der Bramme i+1 kann in Breitenrichtung einer geraden Bahn oder wie hier dargestellt einer gekrümmten Bewegungsbahn (entsprechend der

Stirnflächenform) folgen. Die Festseite der Klemmeinrichtung 6b hält das

Brammenende i bezüglich der Breitenrichtung B in Position. Gegebenenfalls unter vorgegebenem Druck auf die Kontaktflächen und vorzugsweise unter geeigneter Temperaturmessung erfolgt dann das Reibverschweißen der Bramme i mit der Bramme i+1. Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zum Verbinden

2 Rollen

3 Mittel zum Bearbeiten, Stanzschere

5 Entzunderungsanlage

6 Andrückvorrichtung, Klemmteile

7 Dämmhauben

8 Entbartungsvorrichtung

9 Pfeile

10 Vorsprünge

1 1 Anlage

12 Gießmaschine

13 Ofen

14 Fähre

15 Fertigwalzstraße

16 Vorgerüst

18 Gießwalzgerüst B Breite der Bramme

I, i+1 Brammen

F Festseite, Festteil

L Losseite, Losteil