DE60125562T2

DE60125562T2 - Herstellungsverfahren von angeforderten stahlbändern

Info

Publication number: DE60125562T2
Application number: DE60125562T
Authority: DE
Inventors: Walter Brownsburg BLEJDE; Rama Indianapolis MAHAPATRA; Lazar Adamstown Heights STREZOV; Kannappar Rankin Park MUKUNTHAN
Original assignee: Nucor Corp
Current assignee: Nucor Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: KR100868143B1; RU2282521C2; CN1458869A; CN1308100C; JP2004508943A; EP1326724A1; ATE349288T1; DE60125562D1; EP1326724B1; KR20030064761A; MXPA03002134A; TW589520B; WO2002026423A1; CA2421668A1; BR0114337A; MY126907A; ES2282290T3; CA2421668C; AU9150401A; EP1326724A4

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität und Vorteil gegenüber der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/236,390, die am 29. September 2000 eingereicht wurde.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren zur Herstellung von Stahlband auf Bestellung und insbesondere Systeme und Verfahren zum Umwandeln von kundenspezifischen Anforderungen an Stahlband in Prozess-Arbeitsparameter zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses, mit dem das kundenspezifische Stahlbanderzeugnis hergestellt werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der herkömmliche Prozess der Stahlindustrie zum Ausführen einer Kundenbestellung eines Stahlerzeugnisses mit bestimmten mechanischen und Abmessungseigenschaften ist kompliziert und zeitaufwändig, und seine Abwicklung kann normalerweise 10 Wochen oder mehr erfordern. In 1 ist beispielsweise ein Flussdiagramm dargestellt, das einen Ablauf eines herkömmlichen Prozesses 10 zum Erzeugen eines von einem Kunden bestellten Stahlbanderzeugnisses darstellt, wobei der Begriff „Band", wie er hier verwendet wird, so zu verstehen ist, dass er sich auf ein Erzeugnis mit einer Dicke von 5 mm oder weniger bezieht.
Prozess 10 beginnt in Schritt 12, in dem der Stahlhersteller die Bestellung des Kunden empfängt, die normalerweise in Form mechanischer und Abmessungsanforderungen des Stahlbanderzeugnisses sowie einer gewünschten Menge ausgeführt ist. Anschließend bestimmt der Stahlhersteller in Schritt 14 anhand der Kundenbestellung die speziellen Anforderungen an die Zusammensetzung des Stahls zur Erreichung der ungefähren Eigenschaften des Erzeugnisses. Die Anforderungen an die Zusammensetzung werden aus einer umfangreichen Rezeptliste von Stahlzusammensetzungen ausgewählt, die verfügbar ist (und in vielen Fällen auf Technologie des Blockgießens/Warmwalzens zurückgeht, bei der die Zusammensetzung der vorwiegende bestimmende Faktor von Eigenschaften war). Anschließend bestimmt der Stahlhersteller in Schritt 16 Gießparameter, die Arbeitsparametern und/oder Sollwerten für einen Stahlgießprozess entsprechen, der eingesetzt wird, um Stahlbrammen aus geschmolzenem Stahl herzustellen, der entsprechend den Anforderungen an die Stahlzusammensetzung hergestellt wird. In Schritt 18 bestimmt der Stahlhersteller Anforderungen an die folgende Brammen-Verarbeitung, wobei er sich zunächst darauf konzentriert, die Anforderungen des Kunden bezüglich der Abmessung, wie beispielsweise Dicke usw., zu erreichen, und sich dann durch zusätzliche folgende Bearbeitungsschritte arbeitet, die erforderlich sein können, um die Eigenschaften des Endproduktes zu erreichen. Derartige Anforderungen an die weitere Verarbeitung der Brammen können beispielsweise a) Parameter des Wiedererhitzens der Brammen, die Warmwalzofen-Betriebsparametern und/oder Sollwerten für eine Heiß-Bandwalz-Verarbeitungsvorrichtung entsprechen, b) Warmwalz-Parameter, die Walz-Betriebsparametern und/oder Sollwerten für die Warm-Bandwalz-Verarbeitungsvorrichtung entsprechen, c) Kaltwalz-Parameter, die Beiz- und Kaltwalz-Betriebsparametern und/oder Sollwerten für eine Kaltwalz-Verarbeitungsvorrichtung entsprechen, und d) Wärmebehandlungs-Parameter, die Wärmebehandlungs-Betriebsparametern und/oder Sollwerten für eine Wärmebehandlungsvorrichtung entsprechen, oder Kombinationen daraus einschließen.
Von Schritt 18 geht Prozess 10 zu Schritt 20 über, in dem der Stahlhersteller eine Charge geschmolzenen Stahls entsprechend den Zusammensetzungsanforderungen für das spezifische Stahlerzeugnis erzeugt und das Stahlerzeugnis entsprechend den in Schritt 16 festgelegten Gießparametern zu Brammenmaterial gießt. Häufig werden Bestellungen von Kunden (die möglicherweise nur 5 Tonnen umfassen) zusammengefasst, bis ausreichend Bestellungen vorhanden sind, um eine Stahlherstellungsschmelze auszufüllen, wobei dies je nach Auslegung des speziellen Stahlwerks normalerweise 100 bis 300 Tonnen sind. Dies führt zu einer weiteren Verlängerung der Zeit, in der eine bestimmte Bestellung eines Kunden ausgeführt werden kann, so dass die Gesamtzeit für die Herstellung mehr als 10 Wochen betragen kann. In jedem Fall geht Prozess 10 von Schritt 20 zu Schritt 22 über, in dem das Brammenmaterial erneut erhitzt und in einer Warm-Bandwalzvorrichtung entsprechend den in Schritt 18 festgelegten Parametern für Wiedererwärmung und Warmwalzen der Bramme warmgewalzt wird, um Stahl-Bundmaterial einer vorgegebenen Dicke zu erzeugen. Anschließend wird in Schritt 24 das Bundmaterial entsprechend Beiz- und Kaltwalzparametern, die in Schritt 18 festgelegt werden, in einem Kaltwalzwerk gebeizt und kaltgewalzt, um die Dicke des Bundmaterials auf eine kundenspezifische Dicke zu reduzieren. Abschließend wird in Schritt 26 das Bundmate rial entsprechend in Schritt 18 festgelegten Wärmebehandlungsparametern in einer Wärmebehandlungsvorrichtung wärmebehandelt, um das Bundmaterial zu glühen, so dass es die Anforderungen der Bestellung des Kunden erfüllt.
Herkömmliche Stahlbandherstellung des eben beschriebenen Typs macht die Herstellung vieler verschiedener Stahlqualitäten (normalerweise mehr als 50) erforderlich, die zunächst zu Brammen gegossen werden und dann in komplexen Warmwalzabläufen in Warmwalzwerken verarbeitet werden, die ein Erzeugnis herstellen, das Dicken von bis zu 1,5 mm und Fließspannungen im Bereich von 300 bis 450 MPa hat. Wenn der Kunde dünneres Material oder Eigenschaften außerhalb dieses Bereiches wünscht, ist anschließende Bearbeitung erforderlich, die Beizstraßen, Kaltreduzierwalzwerke und Glühöfen einschließt.
Ein Hauptnachteil, der mit dem soeben beschriebenen herkömmlichen Stahlband-Herstellungsprozess verbunden ist, ist die lange Zeit, d.h. normalerweise sind 10 Wochen oder mehr erforderlich, um das Stahlerzeugnis herzustellen, das der Bestellung des Kunden entspricht. Daher wird ein verbesserter Stahlband-Herstellungsprozess benötigt, mit dem besser auf Kundenbedürfnisse reagiert werden kann, indem die zum Herstellen von kundenspezifischen Stahlbanderzeugnissen erforderliche Zeit erheblich reduziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die oben genannten Nachteile des Standes der Technik werden mit der vorliegenden Erfindung behoben. Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses zum Erzeugen einer Vielzahl kundenspezifischer Stahlerzeugnisse mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, ohne die dem Bandgussprozess zugeführte Stahlzusammensetzung zu ändern, wobei das Verfahren einschließt:
Empfangen einer Vielzahl von Bestellungen für Stahlerzeugnisse einschließlich kundenspezifischer Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften bezüglich der Erzeugnisse;
Zuordnen der kundenspezifischen Anforderungen zu einer Anzahl von Prozessparametern zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses zum Erzeugen des Stahlerzeugnisses; und
Erzeugen der Vielzahl von Stahlerzeugnissen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften den zugeordneten Prozessparametern folgend, ohne die dem Bandgussprozess zugeführte Stahlzusammensetzung zu ändern.
Vorzugsweise schließt das Verfahren des Weiteren In-Line-Warmwalzen des gegossenen Bandes vor Abkühlen des Bandes durch den Temperaturbereich der Austenit-Ferrit-Umwandlung ein.
Bei den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können die kundenspezifischen Anforderungen eine bestimmte Stahlqualität und/oder eine bestimmte Banddicke einschließen, und die Prozessparameter zum Herstellen des kundenspezifischen Stahlerzeugnisses können eine Gießgeschwindigkeit des Stahl-Bandgussprozesses, eine Stahldicke des Stahlerzeugnisses im Gusszustand, einen Prozentsatz der Warmreduktion des Stahlerzeugnisses, eine Abkühlgeschwindigkeit des Stahlerzeugnisses, eine Haspeltemperatur des Stahlerzeugnisses, einen Prozentsatz der Kaltreduktion des Stahlerzeugnisses, einen Typ des Glühzyklus und eine Glühtemperatur oder eine Kombination daraus einschließen.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein verbessertes Verfahren zum Bereitstellen von Stahlband zur Erfüllung von Bestellungen von Kunden geschaffen werden, mit dem insbesondere die Gesamtverfahrenszeit zwischen Empfang einer Kundenbestellung eines Stahlbanderzeugnisses und tatsächlicher Herstellung des Stahlbanderzeugnisses minimiert wird.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführung besser ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, das einen herkömmlichen Stahlband-Herstellungsprozess darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer Stahl-Bandgussvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung, die einige der Details der Zweiwalzen-Bandgussanlage der Vorrichtung in 1 zeigt.
4 ist eine Blockschemadarstellung eines Universal-Computersystems, das kundenspezifische Stahlband-Anforderung in Prozessparameter zum Steuern der Stahl-Bandgussvorrichtung in 2 und 3 umwandeln kann.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Ausführung eines Prozessablaufs zum Steuern der Stahl-Bandgussvorrichtung in 2 und 3 unter Verwendung des Universal-Computers in 4 darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Um ein Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu verbessern, wird im Folgenden auf eine bevorzugte Ausführung Bezug genommen, die in den Zeichnungen dargestellt ist, und spezielle Termini werden verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass damit nicht beabsichtigt ist, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken, sondern dass Änderungen und weitere Abwandlungen der dargestellten Ausführung und weitergehende Anwendung der Prinzipien der Erfindung, wie sie hier dargestellt sind, vorgesehen sind, wie sie für den Fachmann auf dem Gebiet, das die Erfindung betrifft, normalerweise auf der Hand liegen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Herstellung von Stahlband in einer Bandgussanlage. Die Anmelder haben umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet des Gießens von Stahlband in einer Bandgussanlage in Form einer Zweiwalzen-Bandgussanlage ausgeführt. Das kontinuierliche Gießen von Stahlband in einer Zweiwalzen-Bandgussanlage schließt allgemein das Einleiten von geschmolzenem Stahl zwischen einem Paar gegenläufiger horizontaler Gießwalzen ein, die innen mit Wasser gekühlt werden, so dass sich Metallschalen an den sich bewegenden Walzenoberflächen verfestigen und an dem Spalt zwischen ihnen zusammengebracht werden, um ein verfestigtes Band zu erzeugen, das aus dem Spalt zwischen den Walzen nach unten abgegeben wird, wobei der Begriff „Spalt" dazu dient, den allgemeinen Bereich zu bezeichnen, an dem die Walzen am nächsten beieinander sind. Das geschmolzene Metall kann aus einer Pfanne in ein kleineres Gefäß gegossen werden, aus dem es durch eine Metallabgabedüse strömt, die sich über dem Spalt befindet, um es in den Spalt zwischen den Walzen zu leiten und so einen Gießsumpf aus geschmolzenem Metall zu schaffen, der von den Gießflächen der Walzen unmittelbar oberhalb des Spaltes getragen wird und sich über die Länge des Spaltes erstreckt. Dieser Gießsumpf ist normalerweise zwischen Seitenplatten oder Dämmen eingeschlossen, die in Gleitkontakt mit Endflächen der Walzen gehalten werden, um die zwei Enden des Gießsumpfes gegen Ausströmen einzudämmen, obwohl auch alternative Einrichtungen, wie beispielsweise elektromagnetische Sperren, vorgeschlagen worden sind. Das Gießen von Stahlband in Zweiwalzen-Gussanlagen dieses Typs ist beispielsweise in den US-Patenten 5,184,668, 5,277,243 sowie 5,934,359 beschrieben, die hiermit sämtlich durch Verweis einbezogen werden.
Die Anmelder haben festgestellt, dass es möglich ist, Stahlband einer bestimmten Zusammensetzung herzustellen, die ein breites Spektrum an Mikrostrukturen und daher ein breites Spektrum an mechanischen Eigenschaften aufweist, indem das Band kontinuierlich gegossen wird und anschließend selektiv nachfolgende Bandverarbeitungsparameter variiert werden. So haben die Anmelder beispielsweise anhand von Arbeiten, die an unlegiertem Stahl, einschließlich unlegiertem Stahl, der mit Silizium/Mangan beruhigt wurde, ausgeführt wurden, festgestellt, dass Auswählen von Abkühlgeschwindigkeiten im Bereich von 0,1°C/s bis über 100°C/s durch den Temperaturbereich der Austenit-Ferrit-Umwandlung Stahlband ergeben kann, das Fließspannungen hat, die von 200 MPA bis mehr als 550 MPa reichen. Ein Beispiel der Flexibilität des Bandgießens, die sich so den Anmeldern erschlossen hat, besteht darin, dass ein Produktionsablauf einer Bandgussanlage, die Stahlband einer bestimmten Zusammensetzung gießt, so gesteuert werden kann, dass das gegossene Band selektiv unterschiedlichen Abkühltemperaturen durch den Temperaturbereich der Austenit-Ferrit-Umwandlung unterzogen werden kann, wodurch das Band so hergestellt werden kann, dass es eine Auswahl aus einem Spektrum unterschiedlicher Mikrostrukturen und daher mechanischer Eigenschaften aufweist.
Die Anmelder haben allgemein festgestellt, dass, indem nachfolgende Band-Bearbeitungsparameter in einem Stahl-Bandgussprozess selektiv variiert werden, erhebliche Flexibilität hinsichtlich des Betreibens einer Bandgussanlage zur Erfüllung von Produktions-(d.h. Kunden-)Anforderungen erreicht werden kann. Dies bedeutet, dass von Kunden aufgegebene Bestellungen von Stahlband einer bestimmten Größenspezifikation und eines Spektrums verschiedener mechanischer Eigenschaften aus einer einzelnen Stahlzusammensetzung in einem einzelnen Produktionsablauf hergestellt werden kann. Dies bedeutet darüber hinaus, dass Regulierungen eines Produktionsablaufes vorgenommen werden können, während der Produktionsablauf in Gang ist. Dies ist von den Anmeldern als ein wichtiger Vorteil des Bandgusses bei der Erfüllung dringender Bestellungen von Kunden erkannt worden.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt im Kontext des kontinuierlichen Gießens von Stahlband unter Verwendung einer Zweiwalzen-Gießanlage. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz von Zweiwalzen-Gießanlagen beschränkt und erstreckt sich auch auf andere Typen von Bandgussanlagen.
Eine Band-Stahlgussvorrichtung/Prozess 50 ist, wie unter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, als Aufeinanderfolge von Teilen einer Fertigungsstraße dargestellt, mit der Stahlband gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. 2 und 3 stellen eine Zweiwalzen-Gießanlage dar, die allgemein mit 54 gekennzeichnet ist und die ein gegossenes Stahlband 56 erzeugt, das auf einem Durchlaufweg 52 über einen Führungstisch 58 zu einem Treibwalzengestell 60 läuft, das Treibwalzen 60A umfasst. Unmittelbar nach dem Verlassen des Treibwalzengestells 60 läuft das Band in ein Warmwalzwerk 62, das ein Paar Reduzierwalzen 62A und Stützwalzen 62B umfasst, in denen es warmgewalzt wird, um seine Dicke zu reduzieren. Das gewalzte Band läuft auf einen Auslauftisch 64, auf dem es mit Wasserstrahlen 66 zwangsgekühlt werden kann, sowie durch ein Treibwalzengestell 70, das ein Paar Treibwalzen 70A und 70B umfasst, und dann zu einer Wickelmaschine 68.
Zweiwalzen-Gussanlage 54 umfasst, wie nunmehr unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, ein Haupt-Maschinengestell 72, das ein Paar paralleler Gießwalzen 74 mit Gießflächen 74A und 74B trägt. Geschmolzenes Metall wird während eines Gießvorgangs aus einer Pfanne (nicht dargestellt) einem Zwischengießgefäß 80 über ein feuerfestes Tauchrohr 82, einem Verteiler 84 und dann über eine Metallabgabedüse 86 dem Spalt 88 zwischen den Gießwalzen 74 zugeführt. So dem Spalt 88 zugeführtes geschmolzenes Metall bildet einen Sumpf 92 oberhalb des Spaltes 88, und dieser Sumpf 92 wird an den Enden der Walzen durch ein Paar Seitenverschlussdämme oder Platten 90 eingeschlossen, die an den Enden der Walzen mittels eines Paars Drücker (nicht dargestellt) angebracht sind, die Hydraulikzylindereinheiten umfassen, die mit den Seitenplattenhaltern verbunden sind. Die Oberfläche von Sumpf 92 (im Allgemeinen als der „Meniskus"-Pegel bezeichnet) kann über das untere Ende der Abgabedüse 86 ansteigen, so dass das untere Ende der Abgabedüse 86 in diesen Sumpf 92 eingetaucht ist.
Gießwalzen 74 sind wassergekühlt, so dass sich Schalen an den sich bewegenden Walzenoberflächen verfestigen, und an dem Spalt 88 zwischen ihnen zusammengebracht werden, um das verfestigte Band 56 zu erzeugen, das von dem Spalt 88 zwischen den Walzen 74 nach unten abgegeben wird. Die Zweiwalzen-Gießanlage 54 kann von dem Typ sein, der in den US-Patenten Nr. 5,184,668 sowie 5,277,243 oder US-Patent Nr. 5,488,988 dargestellt und detailliert beschrieben ist, die hiermit ausdrücklich durch Verweis einbezogen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Kundenbestellungen für Stahlband in ein Universal-Computersystem, wie beispielsweise Computersystem 150 in 4, eingegeben und auf eine Weise verarbeitet, wie sie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, um Prozessparameter und/oder Prozess-Sollwerte zu bestimmen, mit denen ein Stahlbandgussprozess, wie beispielsweise der soeben unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebene Stahl-Bandgussprozess 50, gesteuert wird, um die Bestellung des Kunden auszuführen. Das Universal-Computersystem 150 enthält, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, einen Universalcomputer 152, der ein herkömmlicher Desktop-PC, ein Laptop- oder Notebookcomputer oder ein anderer bekannter Universalcomputer sein kann, der so konfiguriert ist, dass er auf eine im Folgenden beschriebene Weise arbeitet. Computersystem 150 enthält eine herkömmliche Tastatur 154, die elektrisch mit Computer 152 verbunden ist, um Informationen bezüglich der Bestellung des Kunden in ihn einzugeben, und kann eine beliebige Ausgabevorrichtung oder eine Kombination aus mehreren enthalten. Computer 152 kann beispielsweise elektrisch mit einem Drucker 156 verbunden sein, wobei Computer 152 so konfiguriert sein kann, dass er einen Satz Prozessparameter in Form eines Prozessänderungsberichtes oder eines ähnlichen Berichtes ausdruckt, wobei der Prozessänderungsbericht die Prozessparameter und/oder Sollwerte aufführt, mit denen ein Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise der in 2 und 3 dargestellte Stahl-Bandgussprozess 50, so gesteuert wird, dass das vom Kunden bestellte Stahlbanderzeugnis hergestellt wird. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung betrachtet eine Bedienungsperson des Stahl-Bandgussprozesses, wie beispielsweise des Prozesses 50, den Prozessänderungsbericht und nimmt entsprechende physikalische Änderungen an dem Stahl-Bandgussprozess vor, um so das vom Kunden bestellte Stahl-Banderzeugnis herzustellen.
Computer 152 kann alternativ oder zusätzlich elektrisch mit einem herkömmlichen Monitor 158 verbunden sein, wobei Computer 152 so konfiguriert sein kann, dass er einen Satz von Prozessparametern in Form eines Prozessänderungsberichtes oder eines ähnlichen Berichtes anzeigt, wobei der Prozessänderungsbericht die Prozessparameter und/oder Sollwerte aufführt, mit denen ein Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise der in 2 und 3 dargestellte Stahl-Bandgussprozess 50, so gesteuert wird, dass das vom Kunden bestellte Stahlbanderzeugnis hergestellt wird. Eine Bedienungsperson des Stahl-Bandgussprozesses, wie beispielsweise des Prozesses 50, kann den auf dem Monitor 158 angezeigten Prozessänderungsbericht zusätzlich zu einem ausgedruckten Bericht oder stattdessen betrachten und entsprechende physikalische Änderungen an dem Stahl-Bandgussprozess vornehmen, um so das vom Kunden bestellte Stahlbanderzeugnis herzustellen.
Computer 152 ist des Weiteren elektrisch mit einer herkömmlichen Speichermedieneinheit 160 verbunden, wobei Computer 152 so konfiguriert ist, dass er Informationen auf bekannte Weise auf Speichereinheit 160 speichert und von ihr abruft. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist Computer 152 so konfiguriert, dass er einen Satz von Prozessparametern in Form eines Prozessänderungsberichtes oder eines ähnlichen Berichtes über Speichereinheit 160 auf ein Speichermedium 162 herunterlädt, wobei der Prozessänderungsbericht die Prozessparameter und/oder Sollwerte aufführt, mit denen ein Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise der in 2 und 3 dargestellte Stahl-Bandgussprozess 50, so gesteuert wird, dass das vom Kunden bestellte Stahlerzeugnis hergestellt wird. Eine Bedienungsperson des Stahl-Bandgussprozesses, wie beispielsweise des Prozesses 50, kann dann auf den Inhalt des Speichermediums über herkömmliche Verfahren zugreifen, um den Prozessänderungsbericht zu betrachten und entsprechende physikalische Änderungen an dem Stahl-Bandgussprozess vorzunehmen und so das vom Kunden bestellte Stahlerzeugnis herzustellen. Speichermedieneinheit 160 und Speichermedium 162 können als jede beliebige bekannte Kombination aus Speichermedieneinheit und Speichermedium implementiert werden. Zu Beispielen gehören eine Magnetplatten-Lese-/Schreib-Einheit 160 und Magnetdiskette 162, CD-ROM-Lese-/Schreib-Einheit 160 und CD-ROM-Platte 162 und dergleichen, wobei sie jedoch nicht darauf beschränkt sind.
In einer alternativen Ausführung ist der Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise der in 2 und 3 dargestellte Stahl-Bandgussprozess 50, ein computergesteuerter Prozess, und in diesem Fall kann Computersystem 150 so konfiguriert sein, dass es den Prozessänderungsbericht direkt (elektronisch) Prozess 50 über eine geeignete Kommunikationsverbindung 164 bereitstellt, wie sie in 4 mit unterbrochener Linie dargestellt ist. Als Alternative dazu kann Computer 152 in einer Ausführung so konfiguriert sein, dass er den Prozessänderungsbericht auf Speichermedium 162 herunterlädt, wobei eine Bedienungsperson das Speichermedium 162, das den Prozessänderungsbericht enthält, in eine Speichermedieneinheit (nicht dargestellt) einlegt, die Speichermedieneinheit 160 gleicht, die Teil von Prozess 50 ist, wie dies in 4 mit unterbrochener Linie 166 dargestellt ist. In beiden Fällen spricht der Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise Prozess 50, auf den Prozessänderungsbericht an und nimmt automatisch entsprechende Prozessänderungen und/oder Änderungen an Vorrichtungs-Sollwerten vor. Es versteht sich jedoch, dass unabhängig davon, wie Prozess- und/oder Sollwert-Änderungen an dem Stahl-Bandgussprozess vorgenommen werden, die Stahl-Bandgussvorrichtung auf derartige Änderungen anspricht, indem sie sofort von der Herstellung des aktuell hergestellten Stahlbanderzeugnisses auf die Erzeugung von Stahlbanderzeugnis gemäß den neuen Prozessparameter-/Prozess-Sollwertinformationen umstellt.
In 5 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das eine bevorzugte Ausführung eines Prozesses 200 zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses, wie beispielsweise von Prozess 50, wie er unter Bezugnahme auf 2 und 3 dargestellt und beschrieben ist, darstellt, mit dem ein kundenspezifisches Stahlerzeugnis hergestellt wird. Prozess 200 beginnt mit einem Anfangsschritt 202 des Empfangens einer Kundenbestellung eines Stahlbanderzeugnisses mit speziellen mechanischen Eigenschaften oder Erzeugnisspezifikationen. In einer Ausführung enthalten die Erzeugnisspezifikationen eine gewünschte Qualität des Stahlerzeugnisses, eine gewünschte Banddicke und eine Gesamt-Bandmenge, obwohl die vorliegende Erfindung vorsieht, dass zusätzliche oder alternative Informationen bezüglich des von Kunden bestellten Erzeugnisses erforderlich sind. Anschließend werden in Schritt 204 die Erzeugnisspezifikationen in Computer 152 über einen beliebigen bekannten Mechanismus dafür eingegeben. So kann beispielsweise eine Bedienungsperson die Informationen über Tastatur 154 in Computer 152 eingeben, oder wenn die Informationen durch den Kunden auf einem Speichermedium, wie beispielsweise einer Diskette, bereitgestellt werden, kann eine Bedienungsperson die Informationen einfach über Speichermedieneinheit 160 in den Computer laden. Als Alternative dazu sieht die vorliegende Erfindung das Eingeben der Erzeugnisspezifikationen in den Computer 152 gemäß anderer bekannter Verfahren vor, die in den beigefügten Zeichnungen nicht ausführlich dargestellt sind, wobei zu derartigen anderen Verfahren die Übertragung der Erzeugnisspezifikationen über eine Telefon-Modem-Verbindung zwischen Computer 152 und Kunden-Computer, Übertragung der Erzeugnisspezifikationen über eine Internetverbindung oder dergleichen gehören können, sie jedoch nicht darauf beschränkt sind.
In jedem Fall geht Prozess 200 von Schritt 204 zu Schritt 206 über, in dem Computer 152 die Prozessparameter und/oder Prozess-Sollwerte berechnen kann, mit denen ein Stahl-Bandgussprozess, wie beispielsweise Prozess 50, so gesteuert wird, dass das vom Kunden bestellte Stahlerzeugnis auf Basis der in Computer 152 in Schritt 204 eingegebenen Erzeugnisspezifikationen hergestellt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Computer 152 mit einem oder mehreren Sätzen von Regeln bezüglich der in Schritt 204 in Computer 152 eingegebenen Erzeugnisspezifikationen auf einen Satz von Prozessparametern/Sollwerten programmiert, mit denen der Stahl-Bandgussprozess so gesteuert wird, dass das vom Kunden bestellte Stahlerzeugnis hergestellt wird. Der eine Satz oder die mehreren Sätze von Regeln können als eine oder mehrere Tabellen, eines oder mehrere Diagramme, eine oder mehrere Gleichungen und dergleichen oder eine beliebige Kombination davon implementiert werden. Ein Beispiel eines veranschaulichenden Satzes von Regeln ist in Tabelle I, II und III aufgeführt.
Tabelle I führt im Einzelnen einen Satz von Regeln auf, die Erzeugnisspezifikationen, die sich auf Stahlerzeugnisse beziehen, die von einem beliebigen Kunden bestellt werden können, Warmbanderzeugnis-Verarbeitungsparametern/Sollwerten für den Stahl-Bandgussprozess 50 zuordnen, wie er hier dargestellt und beschrieben ist. Bezüglich Tabelle I sind Stahlqualitäten nach ASTM-Spezifikation für Warmbanderzeugnisse mit den folgenden Fließspannungen und prozentualen Dehnungen verbunden:
Weiterhin sind die Indikatoren des Grades an Rückständen L, M und H durch die Beziehungen Niedrig (L) < 0,35%, Mittel (M) = 0,8% und Hoch (H) = 1,2% definiert.
Tabelle I

* – Abkühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich 800–500°C

Ein allgemeiner Satz von Regeln für Warmbanderzeugnisse, der verwendet wird, um die Werte in Tabelle I zu generieren, ist in Tabelle II unten zusammengefasst, wobei sich der Begriff „Zusammensetzung° auf den Grad an Rückständen in dem Stahlerzeugnis bezieht und die Grade Niedrig, Mittel und Hoch oben zusammengefasst sind.
Tabelle II

* – Standard-Abkühlgeschwindigkeit zum Erreichen von Haspeltemperaturen um 650–700°C

Aus den erfassten Temperaturen aus tatsächlichen Durchläufen wurden festgestellt, dass 1,2% Rückstände zu einer Zunahme der Fließspannung von ungefähr 120 MPa führte und daher angenommen wird, dass 0,1% Zunahme an Rückständen zu einer entsprechenden Zunahme der Fließgrenze von 10 MPa führt.
Aus Tabelle 1 sollte nunmehr ersichtlich sein, dass die Prozessparameter, die erforderlich sind, um ein kundenspezifisches Warmband-Stahlerzeugnis herzustellen, eine Gießgeschwindigkeit des Bandgussprozesses, eine Stahldicke des Stahlerzeugnisses im Gusszustand, einen Prozentsatz der Warmreduktion des Stahlerzeugnisses, eine Abkühlgeschwindigkeit des Stahlerzeugnisses und eine Haspeltemperatur des Stahlerzeugnisses oder eine Kombination davon einschließen können.
Tabelle III führt einen Satz von Regeln auf, die Erzeugnis-Spezifikationen, die sich auf Stahlerzeugnisse beziehen, die durch beliebige Kunden bestellt werden können, Kaltwalzerzeugnis Prozessparametern/Sollwerten für den hier dargestellten und beschriebenen Stahl-Bandgussprozess 50 zuordnen. Bezüglich Tabelle III sind die Stahlqualitäten nach ASTM-Spezifikation für kaltgewalzte Erzeugnisse mit den folgenden Fließspannungen und prozentualen Dehnungen verbunden:
Tabelle III

* Labordaten über Chargen-Glühen: langsames Erhitzen auf 1275°F (dauerte ungefähr 33 Stunden), gefolgt von langsamem Abkühlen von 1275°F auf 750°F (dauerte ungefähr 8 Stunden). Material-Fließspannung nach Glühen war relativ niedrig (23 ksi), so dass Möglichkeit besteht, Chargen-Glühen für Qualität 33 zu optimieren.
* Warmband mit geringerer Dicke bevorzugt, da geringere Warmreduktion bessere Dehnung ergibt.
*** Warmband mit größerer Dicke bevorzugt, um höhere Fließspannung bei guter Dehnung nach Glühen zu erreichen.

Ein allgemeiner Satz von Regeln für kaltgewalztes Material, der verwendet wurde, um die Werte von Tabelle III zu erzeugen, ist:

(I) mehr als 35–40% CR erforderlich, um Qualität 80 zu erhalten
(II) für Durchlaufglühen wenigstens 50% Kaltreduktion erforderlich, und
(III) für Chargen-Glühen wenigstens 40% Kaltreduktion erforderlich.

Aus Tabelle III sollte ersichtlich sein, dass die Prozessparameter, die erforderlich sind, um ein kundenspezifisches kaltgewalztes Stahlerzeugnis zu erzeugen, Warmband-Prozessparameter zum Erzeugen von Warmbanderzeugnissen und zusätzlich Prozentsatz der Kaltreduktion, Glühtyp, d.h. Chargen- oder Chargen-/Durchlaufglühen, und Glühtemperatur oder eine Kombination daraus einschließen können.
Prozess 200 geht, wie unter erneuter Bezugnahme auf 5 ersichtlich ist, von Schritt 206 zu Schritt 208 über, in dem Computer 152 in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Prozessparameter auf einem Prozessänderungsbericht einer Bedienungsperson des Bandgießens anzeigen kann. Es liegt auf der Hand, dass Schritt 208 normalerweise nur dann eingeschlossen ist, wenn Computer 152 den Stahl-Bandgussprozess 50 nicht automatisch steuern kann, wie dies oben beschrieben ist, und ansonsten aus Prozess 200 weggelassen werden kann. Wenn er eingeschlossen ist, kann Computer 152 so konfiguriert sein, dass er den Prozessänderungsbericht über eine oder mehrere der oben unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Ausgabevorrichtungen anzeigen kann. In dieser Ausführung stellt der mit unterbrochener Linie dargestellte Kasten 210 die Schritte von Prozess 200 dar, die durch Computer 152 ausgeführt werden. Zusätzlich sieht, wie oben beschrieben, die vorliegende Erfindung Ausführungen vor, bei denen der Computer die Kundenbestellung elektronisch empfangen kann, und der mit unterbrochener Linie dargestellte Kasten 210 kann in solchen Ausführungen so erweitert weiden, dass er Schritt 202 einschließt.
Nach Schritt 208 geht Prozess 200 zu Schritt 212 über, in dem der Bandgussprozess, wie beispielsweise der unter Bezugnahme auf 2 und 3 dargestellte und beschriebene Bandgussprozess 50, als Funktion der in Schritt 206 berechneten Prozessparameter gesteuert wird, um so das kundenspezifische Stahlerzeugnis herzustellen. In Ausführungen des Prozesses, die Schritt 208 einschließen, wird Schritt 212 im Allgemeinen nicht vom Computer 152 ausgeführt, sondern wird statt dessen von einer Bedienungsperson des Stahl-Bandgussprozesses ausgeführt. Die Bedienungsperson führt Schritt 212 in solchen Ausführungen so aus, dass die Prozessparameter/Sollwerte, die in dem Prozessänderungsbericht aufgeführt sind, physikalisch implementiert werden. In Ausführungen, bei denen Computer 152 so konfiguriert ist, dass er die Prozessparameter/Sollwerte direkt (elektronisch) dem Stahl-Bandgussprozess bereitstellt, kann Schritt 208 weggelassen werden, und Schritt 206 kann direkt zu Schritt 212 übergehen. Bei derartigen Ausführungen kann Computer 152 so konfiguriert sein, dass er automatisch die in Schritt 206 berechneten Prozessparameter/Sollwerte bei dem Stahl-Bandgussprozess implementiert, und in diesen Fällen erstreckt sich der mit unterbrochener Linie dargestellte Kasten 210 so, dass er Schritt 212 einschließt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Computersystem 150 die kundenspezifischen Erzeugnisspezifikationen einem Produktionsablaufplan für einen Stahl einer ausgewählten Zusammensetzung zuordnen. Normalerweise kann sich ein Produktionsablaufplan für eine bestimmte Stahlzusammensetzung wenigstens über mehrere Tage erstrecken, wobei während dieser Zeit Stahlband kontinuierlich durch die Zweiwalzen-Gießanlage 54 gegossen wird. Je nach der Anzahl von Bestellungen und den bestellten Mengen kann ein gesamter Produktionsablauf mit der Herstellung von Stahlband mit einem bestimmten Satz mechanischer Eigenschaften befasst sein oder zur Herstellung von Stahlband unterschiedlicher ausgewählter mechanischer Eigenschaften über die Länge des Bandes dienen.
Der Produktionsablaufplan berücksichtigt Parameter, wie beispielsweise Gießgeschwindigkeit, Warmwalztemperaturbereich, Maß der Warmreduktion und Abkühlgeschwindigkeit durch den Temperaturbereich der Austenit-Ferrit-Umwandlung (normalerweise 900 bis 550°C), um abschließende Mikrostrukturen in dem gegossenen Band zu erzeugen, die das Band mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften versehen, und die daraus resultierenden Aspekte der Handhabung des Materials, die mit der Änderung der Abkühlgeschwindigkeit des Bandes verbunden sind.
Indem die Abkühlgeschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 0,1°C/s und über 100°C/s reguliert wird, ist es möglich, Guss mit Mikrostrukturen herzustellen, die einschließen:

(I) vorherrschend polygonales Ferrit;
(II) ein Gemisch aus polygonalem Ferrit und Niedrigtemperatur-Umwandlungsprodukten, wie beispielsweise nadelförmigem Ferrit, Widmannstätten-Ferrit und Bainit; und
(III) vorherrschend Niedrigtemperatur-Umwandlungsprodukte.

Bei unlegiertem Stahl kann ein derartiger Bereich von Mikrostrukturen Fließspannungen im Bereich von 200 MPa bis mehr als 700 MPa ergeben. Nachdem der Produktionsablaufplan aufgestellt worden ist, kann die Zweiwalzen-Gießanlage 54 betrieben werden, um Gussband gemäß dem Produktionsplan zu erzeugen, und das Band kann den Kunden wie erforderlich geliefert werden.
Ein vorteilhaftes Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, einen Produktionsablaufplan im Verlauf eines Produktionsablaufes so zu regulieren, dass die Produktion in einem eiligen Fall einer Bestellung von Band mit erforderlichen mechanischen Eigenschaften angepasst werden kann. So wird bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine einzelne Stahlzusammensetzung eingesetzt, um ein breites Spektrum mechanischer Eigenschaften herzustellen, so dass Bestellungen von Kunden nicht mehr hinausgezögert werden müssen, bis eine Schmelze/Charge zusammengestellt ist, Bandgießen im Zusammenhang mit Steuerung von Walztemperatur, Grad der Warmreduktion und Abkühlgeschwindigkeit des Enderzeugnisses macht es möglich, die Abmessungsspezifikation des Kunden und die vom Kunden gewünschten mechanischen Eigenschaften gleichzeitig innerhalb einer Produktionslinie zu erreichen, die normalerweise kürzer ist als 70 m, Eigenschaften können in Echtzeit verändert wer den, indem geeignete Sollwerte an Schlüssel-Prozessregelschleifen in einem zentralen Steuercomputer modifiziert werden, und so kann die Zeit vom Empfang einer Kundenbestellung bis zu einer Lieferung des Erzeugnisses im Unterschied zum herkömmlichen Stahlherstellungsverfahren, das 14 bis 30 Tage dauert, auf 8 Stunden verkürzt werden, und die sehr kurze Zeit zwischen Bestellung und Lieferung macht das Konzept eines virtuellen Lagers" über den Einsatz von E-Commerce möglich.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, ist diese als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, wobei sich versteht, dass nur bevorzugte Ausführungen derselben dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die zu der Erfindung gehören, geschützt werden sollen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses zum Erzeugen einer Vielzahl kundenspezifischer Stahlerzeugnisse mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, ohne die dem Bandgussprozess zugeführte Stahlzusammensetzung zu ändern, wobei das Verfahren einschließt: Empfangen einer Vielzahl von Bestellungen für Stahlerzeugnisse einschließlich kundenspezifischer Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften bezüglich der Erzeugnisse; Zuordnen der kundenspezifischen Anforderungen zu einer Anzahl von Prozessparametern zum Steuern eines Stahl-Bandgussprozesses zum Erzeugen des Stahlerzeugnisses; und Erzeugen der Vielzahl von Stahlerzeugnissen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften den zugeordneten Prozessparametern folgend, ohne die dem Bandgussprozess zugeführte Stahlzusammensetzung zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, das den weiteren Schritt des Anzeigens der Anzahl von Prozessparametern auf einem Prozessänderungsbericht für einen Bedienenden des Stahl-Bandgussprozesses einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, das des Weiteren Steuern des Stahl-Bandgussprozesses auf Basis der auf dem Prozessänderungsbericht angezeigten Prozessparameter zum Erzeugen des Stahlerzeugnisses einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Vielzahl kundenspezifischer Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften unterschiedliche Qualitäten der Stahlerzeugnisse einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Anzahl von Prozessparametern die Gießgeschwindigkeit des Stahl-Bandgussprozesses einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Anzahl von Prozessparametern den Prozentsatz der Warmreduktion der Stahlerzeugnisse einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Anzahl von Prozessparametern die Abkühlgeschwindigkeit der Stahlerzeugnisse einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Anzahl von Prozessparametern die Warmwalztemperatur der Stahlerzeugnisse einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Anzahl von Prozessparametern die Haspeltemperatur der Stahlerzeugnisse einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Anzahl von Prozessparametern den Prozentsatz der Kaltreduktion des Stahlerzeugnisses einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, wobei die Anzahl von Prozessparametern den Typ des Glühzyklus einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kundenspezifischen Anforderungen die Dicke der Stahlerzeugnisse einschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gruppe neuer Prozessparameter eine Dicke des Stahlerzeugnisses im gewalzten Zustand einschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gruppe neuer Prozessparameter eine Glühtemperatur einschließt.
Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren In-Line-Warmwalzen des gegossenen Bandes vor Abkühlen des Bandes durch den Temperaturbereich der Austenit-Ferrit-Umwandlung einschließt.