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Die
Erfindung betrifft eine breitenverstellbare Kokille für
das Stranggießen von Stahl oder einer Stahllegierung, mit
einer Breitseite und einer in seiner Position veränderbaren
Schmalseite, so dass während des Gießens die Breite
des Strangs einstellbar ist, wobei jede Schmalseite einen inneren
Teilbereich und jeweils zwei äußere Teilbereiche
aufweist, wobei die äußeren Teilbereiche der Schmalseite
zwischen der Breitseite und dem inneren Teilbereich der Schmalseite
vorgesehen sind und die äußeren Teilbereiche der
Schmalseiten zumindest bereichsweise mit den Breitseiten einen Winkel
von weniger als 90° einnehmen, so dass eine Bramme mit
einer Fase zwischen Schmalseite und Breitseite gegossen wird. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Bramme aus Stahl oder einer Stahllegierung
sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Warmbandes aus einer stranggegossenen
Bramme aus Stahl oder einer Stahllegierung.
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Im
Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungsformen
von breitenverstellbaren Kokillen zum Stranggießen von
Brammen erwähnt. Beispielsweise ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 1 508 802 eine
breitenverstellbare Kokille bekannt, welche bereichsweise konvex
geformte Schmalseiten aufweist. Über diese Schmalseiten
soll gewährleistet werden, dass der Strang bzw. die Bramme beim
Austritt aus der Kokille nicht durch die Einwirkung von Rollenpaaren
aufgewölbt wird. Gleiches soll die breitenverstellbare
Kokille aus der internationalen Patentanmeldung
WO 99/12675 bewirken, deren Schmalseiten
einen mittleren konvexen Bereich und zwei äußere
in einem Winkel von weniger als 90° an die Breitseite angrenzenden
Teilbereiche aufweist. Schließlich ist aus dem Bericht
"Effect of mold and top zone corner cooling an transverse and longitudinal
corner cracking in slabs and blooms", aus "Technical Steel Research",
1990, ISBN 92-826-1683-5 bekannt, die Schmalseiten mit einem mittleren
und jeweils zwei äußeren Teilbereichen auszugestalten,
wobei die äußeren Teilbereiche mit der Breitseite
einen Winkel von weniger als 90° einnehmen, um positiv
auf Längs- und Querrisse von Brammen Einfluss zu nehmen.
Diese Kokillenformen haben sich jedoch nicht durchgesetzt, da die
durch die Kokillenform zu lösenden Probleme durch andere Maßnahmen,
beispielsweise veränderte Kühlvorrichtungen, gelöst
werden konnten, ohne die für den Durchsatz an Stahl wichtige
Querschnittsfläche der Bramme zu ändern. So werden
beim Gießen von Brammen üblicherweise Kokillen
mit einer rechteckigen Querschnittsfläche verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich entgegen dem zuvor genannten
Stand der Technik mit dem sogenannten "Randschalenfehler", welcher beim
Warmwalzen der Bramme im Warmbandwerk auftritt. Der "Randschalenfehler"
hat seine Bezeichnung daraus erhalten, dass dieser vornehmlich am Rand
des Warmbandes auftritt und zuweilen über die Kante des
Warmbandes hinaus zu starken Ausfaserungen und Beschädigungen
der Warmbandkante führt. Untersuchungen haben gezeigt,
dass der "Randschalenfehler" insbesondere beim Einsatz einer Stauchpresse
und/oder Stauchwalze in der Warmbandstraße auftritt, welche
Brammen auf das für die Warmbandstraße notwenige
Breitenmaß staucht. Durch den Verzicht auf die Stauchpresse und/oder
Stauchwalze fehlt jedoch die Möglichkeit, durch Übermaße
der gegossenen Brammen den Durchsatz an Stahl in der Stranggießanlage
und/oder Warmbandstraße zu vergrößern.
Ein Verzicht auf die Stauchpresse ergibt somit einen deutlichen
Kapazitätsverlust.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde,
Maßnahmen vorzuschlagen, mit welchen ein Randschalenfehler verhindert
werden kann und gleichzeitig im Warmbandwerk Brammen mit Übermaß einsetzbar
werden. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine Bramme aus Stahl oder einer Stahllegierung vorzuschlagen,
welche auch bei Einsatz einer Stauchpresse und/oder Stauchwalze
nicht zur Ausbildung des "Randschalenfehlers" neigt sowie ein entsprechendes
Verfahren zur Herstellung eines Warmbandes vorzuschlagen.
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Gemäß einer
ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe durch eine breitenverstellbare Kokille dadurch gelöst,
dass die äußeren Enden der Teilbereiche der Schmalseite abgeflacht
sind und die abgeflachten Enden eine Wanddicke von 0,5 mm bis 5
mm gemessen in Richtung der Breitseite aufweisen.
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Es
hat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen,
breitenverstellbaren Kokille Brammen aus einer Stahllegierung gegossen
werden können, welche im weiteren Verlauf des Warmbandwalzen
trotz des Einsatzes einer Stauchpresse und/oder Stauchwalze nicht
zur Ausbildung des Randschalenfehlers im fertigen Warmband führt.
Die erfindungsgemäße Kokille ermöglicht
einerseits ein Gießen von Brammen mit einer Fase zwischen
den Schmalseiten und Breitseiten, so dass die Bramme einen im Wesentlichen
achteckigen Querschnitt aufweist. Im Gegensatz zu den aus dem Stand
der Technik bekannten breitenverstellbaren Kokillen wird über
die abgeflachten Enden bzw. über die an den Enden vorgesehene Wanddicke
von 0,5 bis 5 mm gemessen in Richtung der Breitseite erreicht, dass
die Enden der jeweiligen äußeren Teilbereiche
der Schmalseiten nicht zur Überhitzung neigen, so dass
die Qualität der Bramme im Bereich der Fase zwischen Schmalseite
und Breitseite optimal ist. Die hergestellten Brammen können
ohne weiteres über die Stauchpresse und/oder Stauchwalze
verarbeitet werden, da die Wärmeverluste der Bramme während
des Stauchvorgangs über die gesamte Schmalseite nahezu
homogen sind, so dass es nicht zur Ausbildung einzelner ferritischer
Fasen aufgrund einer zu starken Abkühlung bestimmter Bereiche
der Bramme kommt. Bei Versuchen zeigte sich, dass die Stauchpresse und/oder
Stauchwalze ohne weiteres eingesetzt werden kann und dennoch ein
Warmband ohne Randschalenfehler herstellbar ist. Der Durchsatz der Stranggießanlage
zusammen mit dem nachgeschalteten Warmbandwerk kann so bei gleich
bleibender Qualität wieder durch Einsatz überbreiter
Brammen maximiert werden.
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Eine
im Hinblick auf die Wärmeverteilung in der Schmalseite
verbesserte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kokille wird dadurch erreicht, dass das abgeflachte Ende der Schmalseite
mit der Breitseite einen Winkel von 90° einnimmt. Es hat
sich gezeigt, dass eine entsprechende Ausbildung der Enden einerseits
zu einer verringerten Temperatur der Enden aufgrund der vergrößerten
Dicke in diesem Bereich führt und andererseits die zusätzliche Kante
aufgrund des Einsatzes von Fließhilfen während
des Gießens in der erzeugten Bramme nahezu nicht auftritt.
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Gemäß einer
nächsten weitergebildeten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Kokille sind die abgeflachten
Enden der Schmalseite mit einem Radius von mindestens 2 mm abgeflacht.
Vorzugsweise wird ein Radius von 4 bis 6 mm verwendet, um einen
möglichst gleitenden Übergang von dem Fasenbereich
der Schmalseite zur Breitseite zu erzielen. Über den Radius
wird darüber hinaus noch eine verbesserte Temperaturführung
der Schmalseite in den Endabschnitten der äußeren
Teilbereiche erreicht.
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Eine
optimale Ausbildung der Fase der hergestellten Bramme wird gemäß einer
weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kokille dadurch erreicht, dass die äußeren Teilbereiche
der Schmalseite bis zu den Enden teilweise gerade ausgebildet sind
und in ihrer Längserstreckung einen Winkel von 45° +/– 15° mit
der angrenzenden Breitseite einnehmen. Wie bereits zuvor geschildert,
wird das Abkühlverhalten der mit der erfindungsgemäßen Kokille
hergestellten Bramme durch die Ausbildung der äußeren
Teilbereiche der Schmalseite insbesondere bei der Verwendung einer
Stauchpresse und/oder Stauchwalze deutlich verbessert. Über
den 45° Winkel, welcher vorzugsweise eingestellt wird, kann
der Temperaturverlauf auf der Oberfläche der Bramme besonders
homogen gestaltet werden.
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Alternativ
können die äußeren Teilbereiche der Schmalseite
bis zu den äußeren Enden zumindest teilweise gekrümmt
verlaufen. Auch durch diese Verläufe, werden die üblicherweise
rechtwinkligen Kanten der Bramme, welche über die Stauchpresse zur
Ausbildung der Randschalenfehler führen, vermieden.
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Die
Temperaturführung der Kokille, insbesondere der Schmalseiten
der Kokille wird gemäß einer nächsten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kokille dadurch verbessert, dass Kühlnuten in jeder Schmalseite
vorgesehen sind, wobei die Kühlnuten der äußeren
Teilbereiche tiefer als die Kühlnuten des mittleren Teilbereichs
der Schmalseite ausgebildet sind. Hierdurch wird eine verstärkte
Kühlung des äußeren Teilbereichs der
Schmalseite erreicht, so dass es nicht zu einer starken Temperaturanhebung dieses
Bereichs im Vergleich zu anderen Bereichen der Kokille kommt.
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Vorzugsweise
sind zur weiteren Verbesserung der Temperaturführung der
Schmalseiten der erfindungsgemäßen Kokille die
Kühlnuten der äußeren Teilbereiche der
Schmalseite in Richtung der Breitseite geneigt ausgebildet, so dass
noch mehr Wärme aus der Fase der Schmalseite entzogen werden
kann. Wie bereits ausgeführt, können mit dieser Maßnahme
unterschiedliche Abkühlungen der Bramme im Bereich der
Fase zwischen Schmalseite und Breitseite effektiv verhindert werden.
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Ein
optimierter Durchsatz an Stahl wird gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kokille dadurch erreicht, dass die äußeren Teilbereiche
der Schmalseite eine Breite gemessen parallel zur Schmalseite von
20 bis 60 mm aufweisen. Vorzugsweise werden 30 oder 40 mm breite äußere
Teilbereiche der Schmalseite verwendet, welche die Fase an der zu
gießenden Bramme ausbilden. Durch die genannten Maße
ist die Ausbildung der Fase ausreichend, um den Randschalenfehler
zu vermeiden, ohne die Querschnittsfläche zu stark einzuschränken.
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Eine
weitere Optimierung des Durchsatzes an Stahl ohne eine für
die Verarbeitung negative Aufwölbung der Schmalseite der
Bramme zu erzeugen, wird gemäß einer nächsten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kokille dadurch erreicht, dass die inneren Teilbereiche beider Schmalseiten
der Kokille parallel zueinander verlaufen.
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Gemäß einer
zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe durch eine Bramme aus Stahl oder einer Stahllegierung gelöst,
wobei die Bramme unter Verwendung einer breitenverstellbaren, erfindungsgemäßen
Kokille stranggegossen ist. Die so hergestellte Bramme weist keine
rechteckige Querschnittsfläche auf und ist aufgrund der
abgeschrägten Ecken bzw. Kanten der Bramme optimiert beispielsweise
für ein Walzen in einem Warmbandwerk mit einer Stauchpresse und/oder
Stauchwalze mit geraden Stauchwerkzeugen. Wie bereits ausgeführt,
können aufgrund der Stauchpresse und/oder Stauchwalze Brammen
mit Überbreite warmgewalzt werden.
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Schließlich
wird gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden
Erfindung die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Warmbandes aus einer erfindungsgemäßen,
stranggegossenen Bramme gelöst, bei welchem die Bramme
in einer Stauchpresse und/oder Stauchwalze in der Breite verringert,
die Bramme warmgewalzt und das hergestellte Warmband nach dem Warmwalzen auf
ein Coil aufgehaspelt wird. Wie bereits ausgeführt, ist
es aufgrund des Einsatzes der erfindungsgemäßen
Kokille beim Stranggießen sowie der mit dieser Kokille
erzeugten Bramme möglich, trotz des Einsatzes einer Stauchpresse
und/oder Stauchwalze mit flachen Werkzeugen zur Stauchung überbreiter Brammen
ein Warmband randschalenfehlerfrei herzustellen.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße,
breitenverstellbare Kokille, die erfindungsgemäße
Bramme sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur
Herstellung eines Warmbandes auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu
wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten
Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt
in
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1 eine
schematische Schnittansicht durch die Schmalseite eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Kokille,
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2 eine
schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Schmalseite einer erfindungsgemäßen Kokille
zusammen mit einer schematischen Darstellung eines Teils der Breitseite
des zweiten Ausführungsbeispiels,
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3 die
Querschnittsfläche eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bramme und
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4 schematisch
dargestellt ein Warmbandwerk zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines Warmbandes.
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In 1 ist
die Schmalseite 1 eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen, breitenverstellbaren Kokille
in einer schematischen Schnittansicht dargestellt, wobei ein mittlerer
Teilbereich 2 sowie einer der äußeren
Teilbereiche 3 dargestellt ist. Die Schmalseite 1 weist
zudem auf der Rückseite Kühlnuten 4 auf,
wobei die Kühlnut 5 im Bereich des äußeren
Teilbereichs 3 zum besseren Wärmeabtransport verlängert
und in Richtung der Breitseite, welche in 1 nicht
dargestellt ist, geneigt angeordnet ist. Wie aus 1 weiter
zu erkennen ist, ist das Ende 6 des äußeren
Teilbereichs 3 abgeflacht. Die Dicke des Endes gemessen
in Richtung der Breitseite beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel
0,5 bis 5 mm gemessen in Richtung der Breitseite aufweist. Vorzugsweise
wird eine Dicke von etwa 2 mm verwendet. Diese Dicken erlauben es,
eine Bramme mit einer für das spätere Warmwalzen
idealen Querschnittsfläche zu erzeugen, ohne dass die Temperaturführung
im äußeren Ende 6 des Teilbereichs 3 der Schmalseite 1 problematisch
wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt das abgeflachte
Ende 6 des äußeren Teilbereichs 3 zur
Breitseite 7 einen Winkel von 90° ein.
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In 2 ist
nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen,
breitenverstellbaren Kokille dargestellt, insbesondere deren Schmalseite 1 bzw.
die zugehörige Breitseite 7. Wie 2 zeigt,
ist die Schmalseite 1 auf der Breitseite 7 beweglich
angeordnet, so dass während des Stranggießens
die Breite des Strangs bzw. der Bramme veränderbar ist.
Neben dem in Richtung der Breitseite geneigten Kühlnut 5 weist
der äußere Teilbereich der Schmalseite 1 ein
Ende 6 auf, welches über einen Radius an die Breitseite 7 abschließt.
Der Radius beträgt zur Verbesserung der Wärmeführung
vorzugsweise 4 mm. Zwar ist der Teilbereich 3 der Ausführungsbeispiele
in 1 und 2 jeweils geradlinig dargestellt,
es ist jedoch ohne weiteres denkbar, diesen auch gekrümmt
auszuführen.
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3 zeigt
nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Bramme 8, welche mit einer Kokille mit einer Schmalseite
gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 hergestellt
worden ist. Obwohl die Enden der Schmalseite einen rechten Winkel
mit der Breitseite 7 einnehmen, kommt es nicht zur Ausbildung
eines entsprechend scharfen rechten Winkels bzw. einer rechtwinkligen
Kante der Bramme 8. Dies liegt daran, dass Fließhilfen
während des Gießens die Zwischenräume
zwischen Stahl und Breitseite, insbesondere in den Ecken teilweise
besetzen. Die in 3 dargestellte Bramme 8 kann
in einem Warmbandwerk, ohne dass es zur Ausbildung von Randschalenfehlern
kommt, zu einem Warmband verarbeitet werden, auch wenn eine Stauchpresse mit
flachen Stauchwerkzeugen eingesetzt wird.
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Eine
schematische Darstellung eines Warmbandwerks 9 zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines Warmbandes aus Stahl oder einer Stahllegierung zeigt schließlich 4.
Die mit einer erfindungsgemäßen Kokillen gegossenen
Brammen 8 werden in Öfen 10 auf Walztemperatur
erhitzt und über einen Zunderwäscher 10a zur
Stauchpresse 11 transportiert. Diese verringert die Breite
der Bramme 8 über zwei flache gegenüberliegende
Werkzeuge, welche in der 4 lediglich schematisch angedeutet
sind. Anschließend wird die gestauchte Bramme über
zwei Vorgerüste 12 und 13 gewalzt, teilweise
vor dem Walzen gestaucht und in den Fertigwalzen 14, im
vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies sieben Fertigwalzen 14,
auf die gewünschte Warmbanddicke gewalzt. Der Vorteil des
Einsatzes der Stauchpresse 11 ergibt sich insbesondere
dadurch, dass Brammen 8 mit Überbreite verarbeitet
werden können, so dass die Kapazität der Stranggießanlagen
und/oder Warmbandstraßen stärker ausgeschöpft
werden können. Mit der erfindungsgemäßen
Bramme 8, welche mit einer erfindungsgemäßen
Kokille gegossen wurde, werden auch bei kritischen Stahllegierungen
keine Randschalenfehler im Warmbandwerk trotz Nutzung einer Stauchpresse
erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1508802
A [0002]
- - WO 99/12675 [0002]