Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes, a) wobei zunächst eine Stahlschmelze hergestellt wird, indem Ausgangsmaterial in mindestens einem Ofen erhitzt wird, b) wobei die Stahlschmelze dann einer Gießvorrichtung zugeführt wird, die aus der Schmelze ein bandförmiges Material formt, und c) wobei das bandförmige Material dann in einem Walzwerk zum Band ausgewalzt wird.

Üblicherweise erfolgt bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Herstellung von Flachprodukten aus Stahl über die Hochofen- und Blasstahlkonverter- bzw. Elektrostahlroute. Diese hat allerdings die Emission einer großen Menge an Kohlendioxid zur Folge.

Im Hochofen wird zur Reduktion des Eisenerzes mit Kohlenstoffträgern sehr viel Kohlendioxid freigesetzt. Der Einsatz von Wasserstoff als Reduktionsmittel ist zwar bereits möglich, allerdings ist hier die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht mehr gegeben.

Die Elektrostahlroute, bei der die zum Schmelzen erforderliche Wärme durch einen Lichtbogen erzeugt wird, hat starke Rückwirkungen auf das Stromnetz und verlangt sehr stabile elektrische Netze. Dabei werden die Grundlast und die Netzstabilität derzeit noch zu großen Teilen durch Strom aus fossilen Energieträgern sichergestellt.

Nach der Aufbereitung des flüssigen Stahls, d. h. der Schmelze, in sekundärmetallurgischen Aggregaten wird der flüssige Stahl typischerweise im Strangguss vergossen und anschließend in Walzstraßen zu Warmband ausgewalzt. Typische Jahresproduktionen solcher Anlagen beginnen bei ca. 1,2 Mio. t Warmband (bei einsträngigen CSP-Anlagen) und steigen auf mehr als 5 Mio. t bei mehrsträngigen Gießanlagen, an die sich eine Warmbreitbandstrasse anschließt.

Bei der Hochofenroute entstehen gleichermaßen sehr hohe Emissionen an Kohlendioxid (für die Erzeugung einer Tonne Warmband ca. 1.600 kg CO ₂ ). Hier kann zwar durch den Einsatz von Wasserstoff die CC -Emmision deutlich reduziert werden, allerdings steigen hier in nicht akzeptabler Weise die Erzeugungskosten des Warmbandes. Zur generellen Technologie gemäß dem gattungsgemäßen Verfahren wird exemplarisch auf die EP 3 147 376 B1 hingewiesen.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sowohl eine ökonomische als auch eine ökologische Herstellung eines Stahl-Warmbandes unter Minimierung der Entstehung von Kohlendioxid möglich wird. Es soll dabei eine wirtschaftliche und möglichst C0 ₂ -neutrale Warmbanderzeugung möglich werden.

Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung gemäß obigem Schritt a) durch mindestens einen

Induktionsofen erfolgt und dass das Gießen gemäß obigem Schritt b) erfolgt, indem die Schmelze zwischen zwei Rollen ausgetragen wird (d. h. Gießen von bandförmigem Material im Twin-Roller-Verfahren) oder indem die Schmelze auf ein umlaufendes Förderband (Stahlband) ausgetragen und von diesem zwecks Abkühlung und Erstarrung horizontal gefördert wird (d. h. Gießen von bandförmigem Material im Belt-Casting-Verfahren).

Das Gießen erfolgt dabei bevorzugt nahe den gewünschten Endabmessungen des bandförmigen Materials, d. h. endabmessungsnah. Besonders bevorzugt ist dabei das Gießen des bandförmigen Materials mit einer Dicke von maximal 30 mm vorgesehen. Bevorzugt werden mehrere Induktionsöfen zum Erhitzen des Ausgangsmaterials verwendet. In diesem Falle werden die Induktionsöfen bevorzugt im sog. Tandembetrieb betrieben. Bei diesem werden zwei Tiegelöfen aus einer Umrichterstromversorgung (mit elektronischer Leistungsaufteilung) so beaufschlagt, dass der eine Ofen als Schmelzofen und der andere Ofen als Warmhalteofen arbeitet.

Der Strom zur Versorgung des mindestens einen Induktionsofens wird besonders bevorzugt durch erneuerbare Energien, insbesondere durch Windenergie, durch Solarenergie und/oder durch Wasserkraft, erzeugt.

Das Ausgangsmaterial, welches im mindestens einen Induktionsofen erwärmt wird, ist bevorzugt Schrott.

Durch das Gießen gemäß obigem Schritt b) wird vorzugsweise bandförmiges Material hergestellt, welches eine maximale Dicke von 30 mm aufweist.

Durch das Gießen gemäß obigem Schritt b) wird vorzugsweise Schmelze in einer Menge zwischen 30 t/h und 90 t/h verarbeitet.

Das bandförmige Material wird im Walzwerk vorzugsweise mit maximal zwei Stichen zum Band ausgewalzt. Vorgesehen kann auch werden, dass zwischen dem Aufschmelzen gemäß obigem Schritt a) und dem Gießen in der Gießvorrichtung gemäß obigem Schritt b) die Schmelze einer sekundärmetallurgischen Behandlung unterzogen wird (d. h. einer Nachbehandlung des aufgeschmolzenen Stahls). Erfindungsgemäß wird also das Ausgangsmaterial durch den Einsatz von Induktionsöfen erschmolzen. Die Rückwirkung eines Induktionsofens auf das Stromversorgungsnetz ist deutlich geringer als beim Elektrolichtbogenofen. Induktionsöfen können im an sich bekannten Tandembetrieb (s. oben) so betrieben werden, dass eine gleichmäßige Netzbelastung erreicht wird. Somit können Induktionsöfen auch in schwachen bzw. isolierten Netzten betrieben werden, welche dann vorteilhaft ausschließlich aus regenerativer Energie, z. B. Windenergie, Solarenergie oder Wasserkraft, gespeist werden.

Der an sich gegebene Nachteil eines Induktionsofens wird erfindungsgemäß behoben. Dieser besteht darin, dass hiermit nur typische Schmelzleistungen von ca. 60 t/h erreicht werden können. Die kleinste konventionelle Einheit zur Flachstahlerzeugung, also eine einsträngige CSP-Anlage, verarbeitet allerdings bereits mehr als 150 t/h Stahl, d. h. eine ausreichende Schmelzversorgung durch einen Induktionsofen ist zunächst insoweit nicht möglich. Erfindungsgemäße Abhilfe schafft der vorgeschlagene Bandgießprozess nach dem Zwei-Rollen-Verfahren (Twin-Roller-Verfahren), der als solches bekannt ist. Alternativ kann das Belt-Casting-Verfahren eingesetzt werden, das ebenfalls als solches bekannt ist. Diese Prozesse können wirtschaftlich von 30 t/h bis hin zu 90 t/h betrieben werden.

Zum erwähnten Twin-Roller-Verfahren wird exemplarisch auf die WO 2019/040704 A1 hingewiesen, wo dieses Verfahren und die entsprechende Vorrichtung offenbart und erläutert sind. Das Belt-Casting-Verfahren ist beispielsweise in der DE 19852275 A1 beschrieben.

Diese Verfahren haben, bezogen auf den Gieß- und Walzprozess, zudem einen im Vergleich mit vorbekannten Verfahren wesentlich geringeren Energiebedarf (nämlich einen um ca. 80 % verringerten Energiebedarf). Dieser Vorteil wird erreicht, weil das aus dem Gießprozess kommende und maximal 30 mm dicke Gussband in bevorzugter Weise ohne Wiedererwärmung (besonders bevorzugt mit maximal zwei Walzstichen) im Walzwerk zum Warmband ausgewalzt wird. Durch die Kombination einer Erzeugung von flüssigem Stahl auf Schrottbasis durch einen oder mehrere Induktionsöfen, einer sekundärmetallurgischen Behandlung und anschließendem Vergießen und Walzen mittels des Twin-Roller- Verfahrens oder mittels des Belt-Casting-Verfahrens kann somit in sehr vorteilhafter Weise Warmband ausschließlich mit Einsatz regenerativer Energieträger C0 ₂ -neutral und wirtschaftlich erzeugt werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Erzeugungsroute besteht darin, das aufgrund fehlender warmzuhaltender und zumeist mit Gas befeuerten Wiedererwärm Öfen die Anlagen bei fehlender Energieversorgung (mit geringem wirtschaftlichen Nachteil) abgeschaltet werden können und bei Spitzenlasten aufgrund der geringen Anlaufverzögerung kurzfristig die Produktion wieder aufnehmen können. Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise wird also eine C0 ₂ -neutrale Herstellung von Warmband aus Stahl unter Ausnutzung von regenerativen Energieträgern möglich. Es ist eine Verringerung des CC -Fussabdruckes bei der Erzeugung von Stahlflachprodukten zu erzielen. Somit kann in vorteilhafter Weise Warmband (Stahl) durch Kombination der erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrensschritte wirtschaftlich sowie CO2- neutral hergestellt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Herstellung eines Stahlbandes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 schematisch die Gießvorrichtung der Anlage nach Figur 1 für die Herstellung eines bandförmigen Materials aus Stahlschmelze und Fig. 3 eine konkreter dargestellte Anlage zur Herstellung eines Stahlbandes gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Anlage, mit der ein Stahlband 1 hergestellt werden kann. Hierzu wird zunächst Ausgangsmaterial 3 (Schrott) erhitzt und aufgeschmolzen. Wesentlich ist, dass das Aufschmelzen des Ausgangsmaterials 3 mittels mindestens eines Induktionsofens 4 erfolgt; in Figur 1 angedeutet sind zwei Induktionsöfen 4. Die so hergestellte Stahlschmelze 2 gelangt zu einer Gießvorrichtung 5, in der die Schmelze 2 zu einem bandförmigen Material 6 geformt wird.

Wesentlich ist, dass gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Gießvorrichtung 5 als Twin-Roller ausgebildet ist, d. h. zwei zusammenwirkende Rollen 8 und 9 bilden einen Spalt, durch den das schmelzflüssige Material vertikal nach unten austreten kann, um sich hier zum bandförmigen Material 6 zu verfestigen. Alternativ kommt das Belt-Casting-Verfahren zum Einsatz, welches in Figur 3 dargestellt ist, welches beispielsweise in der oben genannten DE 198 52 275 A1 beschrieben ist, auf die insofern ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Gießvorrichtung 5 ist in Figur 2 zwar nur schematisch aber nochmals etwas genauer skizziert. Hieraus ergibt sich, dass unterhalb des Spaltes, der durch die beiden Rollen 8 und 9 gebildet wird, das bandförmige Material 6 mit einer Dicke D austritt; diese beträgt bevorzugt maximal 5 mm.

In Förderrichtung hinter der Gießvorrichtung 5 schließt sich ein Walzwerk 7 an. In Figur 1 ist hierzu angedeutet, dass das Walzwerk 7 bevorzugt lediglich zwei Walzgerüste aufweist, mit denen das bandförmige Material 6 somit in nur zwei Stichen zum fertigen Stahlband 1 ausgewalzt wird.

Für die vorteilhafte vorgeschlagene Produktionsweise, die sowohl ökonomisch als auch mit Blick auf die Produktion von Kohlendioxid ökologisch ist, werden also das Aufschmelzen des Ausgangsmaterials 3 mittels des mindestens einen Induktionsofens 3 mit einer Gießvorrichtung 5 in Form eines Twin-Rollers kombiniert. Durch diese Maßnahme werden die Möglichkeiten und Grenzen des Aufschmelzens von Ausgangsmaterial mittels Induktionsöfen an die benötigte Austragsleistung der Gießvorrichtung in optimaler Weise angepasst.

In Figur 3 ist eine Vorrichtung zur Fierstellung eines Stahlbandes 1 skizziert, bei der gleichermaßen zunächst Stahlschmelze 2 hergestellt wird, indem Ausgangs material in einem Induktionsofen 4 aufgeschmolzen wird. Über die Gießvor richtung 5 wird das flüssige Material über eine gewünschte Breite (in Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Figur 3) bandförmig ausgebracht. Das flüssige Metall gelangt auf ein Förderband 10, welches die abkühlende Schmelze in horizontale Richtung fördert, wobei das Stahlband 1 entsteht. Das Förderband 10 wird durch Führungsrollen 11 geführt. In Förderrichtung hinter dem Ende des Förderbandes 10 ist das Walzwerk 7 angeordnet, in welchem das verfestigte Band gewalzt wird.

Bezugszeichenliste: 1 Stahlband

2 Stahlschmelze

3 Ausgangsmaterial

4 Induktionsofen

5 Gießvorrichtung 6 bandförmiges Material

7 Walzwerk

8 Rolle

9 Rolle

10 Förderband 1 1 Führungsrolle

D Dicke des bandförmigen Materials