DE102016109489A1 - Method for improving the wear behavior of plant components in the further processing of high-alloy steels and plant for processing these high-alloy steels - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum verbessern des Verschleißverhaltens von Anlagenkomponenten bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Werkstoffen mit einer erhöhten Tendenz zur Mikroseigerung wie hochlegierten Stähle bei dem das Gießen und das Warmumformen in einer Linie stattfindet, umfassend eine Gießanlage mit einer Strang- oder Bandführung, Kühlmittel zum Kühlen, sowie Mittel zum Ablängen und Aggregate zum Wiedererwärmen, bei der der gegossene hochlegierte Stahl mittels Rollen-Transportvorrichtungen befördert wird, wobei eine intensive Kühlung des Gussprodukts in der Gießanlage unter Berücksichtigung nachfolgender Kühleinrichtungen erfolgt. Die Kühlung des Gussprodukts wird derart gesteuert, dass die höchste Temperatur im Querschnitt des Gussprodukts (senkrecht zur Gießrichtung) die Nullzähigkeitstemperatur (ZDT) am Ende der Gießmaschine und vor dem ersten Umformschritt, aber mindestens vor einem mechanischen Ablängen des Gussprodukts mittels einer Schere, zumindest temporär für den jeweiligen Bearbeitungsschritt, unterschritten wird. Einrichtung für die Herstellung eines Gussprodukts aus Werkstoffen mit einer erhöhten Tendenz zur Mikroseigerung in einer Linie unter Anwendung des Verfahren umfassend eine Gießmaschine, eine Strang- oder Bandführung, eine Kühlung zum Kühlen des Gussprodukts, Richteinrichtungen und Ablängmittel, sowie Transportmittel zum Richten, Ablängen und Transportieren des Gussprodukts, wobei eine intensive Kühlung des Gussprodukts in der Strang- oder Bandführung der Einrichtung unter Berücksichtigung nachfolgender Kühleinrichtungen erfolgt und die Kühlung des Gussprodukts derart steuerbar ist, dass die höchste Temperatur im Querschnitt des Gussprodukts die Nullzähigkeitstemperatur am Ende der Gießmaschine und vor dem ersten Umformschritt, des Gussprodukts zumindest temporär für den jeweiligen Bearbeitungsschritt, unterschreitten ist.A method for improving the wear behavior of equipment components in the manufacture and further processing of materials having an increased tendency to micro-segregation, such as high alloy steels, in which casting and hot working takes place in one line, comprising a casting machine with a strand or ribbon guide, coolant for cooling, and Means for cutting to length and units for reheating, in which the cast high-alloy steel is conveyed by means of roller conveyors, with intensive cooling of the cast product in the casting plant taking into account subsequent cooling devices. The cooling of the cast product is controlled such that the highest temperature in the cross section of the cast product (perpendicular to the casting direction), the zero toughness temperature (ZDT) at the end of the casting machine and before the first forming step, but at least before mechanical cutting of the cast product by means of a pair of scissors, at least temporarily for the respective processing step, falls below. An apparatus for producing a cast product from materials having an increased tendency for in-line micro-segregation using the method comprising a casting machine, a strand or ribbon guide, cooling for cooling the cast product, straightening and cutting means, and means for straightening, cutting and transporting the cast product, wherein intensive cooling of the cast product in the strand or tape guide of the device taking into account subsequent cooling means and the cooling of the cast product is controllable such that the highest temperature in the cross section of the cast product, the toughness temperature at the end of the casting machine and before the first forming step , the cast product at least temporarily for the respective processing step, is undershot.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern des Verschleißverhaltens von Anlagenkomponenten bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Gussprodukten aus Werkstoffen mit einer verstärkten Tendenz zur Seigerung wie beispielsweise hochlegierten Stählen, bei dem das Gießen und das Warmumformen in einer Linie stattfindet.The present invention relates to a method for improving the wear behavior of equipment components in the manufacture and further processing of castings from materials having a stronger segregation tendency, such as high alloy steels, in which casting and hot working take place in one line.
Die Erzeugung von Werkstoffen mit einer verstärkten Tendenz zur Seigerung, insbesondere bei hochlegierten Stählen und neuartigen Manganstählen mit > 7% Mangan, hochkohlenstoffhaltigen Stählen, phosphor- und borlegierten Stählen in einer Linie, beispielsweise in einem CSP-Process, dem Bandgießen, wie etwa dem BCT-Verfahren oder dem Twin-Roll-Gießverfahren, konnte in der Vergangenheit nicht mit genügend großer Betriebssicherheit und auf Grund der geforderten Produktqualitäten auch nicht kosteneffizient hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass selbst die Aggregate zum Wiederaufwärmen von Gussprodukten aus den o.g. Stählen, beispielsweise CSP-Ofen, Induktionserwärmung, Hubbalken-, Stoßofen usw. in dem das Gussprodukt mittels Rollentransportvorrichtungen befördert wird, besonders hohen Verschleiß ausgesetzt sind, was eine wirtschaftliche Produktion und Weiterverarbeitung derartiger Stähle zusätzlich erschwert. The production of materials with an increased tendency to segregation, especially in high alloy steels and new manganese steels with> 7% manganese, high carbon steels, phosphorus and boron alloy steels in one line, for example in a CSP process, strip casting such as BCT Process or the twin-roll casting process, could not be produced in the past with sufficient operational reliability and due to the required product qualities also not cost-effective. It has been shown that even the aggregates for reheating castings from the o.g. Steels, such as CSP furnace induction heating Hubbalken-, blast furnace, etc. in which the cast product is transported by means of roller conveyors are exposed to particularly high wear, which further complicates an economical production and further processing of such steels.
Denn auch an Anlagenbauteilen wie Messern tritt während des Schneidvorgangs ein Materialübertrag auf die Messeroberfläche auf. Der Materialübertrag ist auf die Flüssigkeitsfilme im Gefüge bzw. auf den Korngrenzen des Gussprodukts zurückzuführen. Diese Flüssigkeitsfilme sind auf Seigerungen, die während der dendritischen Erstarrung (transkristallin oder globulitisch) entstehen, zurückzuführen. Dieser Materialübertrag führt letztendlich zu einem verstärken Verschleiß.Because even on system components such as knives occurs during the cutting process on a material transfer to the blade surface. The material transfer is due to the liquid films in the structure or on the grain boundaries of the cast product. These liquid films are due to segregations that occur during dendritic solidification (transcrystalline or globulitic). This material transfer ultimately leads to increased wear.
Gleichzeitig kann von der Schnittkante beim Schneiden des Gussprodukts ein spröder Bruch bzw. ein Heißriss ausgehen, der in anderen Ebenen als der Schnittkante verläuft und auch zum Herausbrechen von Material aus dem Gussprodukt führen kann. Solche nicht-geraden, nicht-ebenen Geometrien von Schnittkanten am geschnittenen Produkt beeinträchtigen die Qualität des Produkts und können das nachfolgende Walzen beispielsweise beim Einfädeln in das Walzgerüst erschweren.At the same time, a brittle fracture or a hot crack may occur from the cutting edge when cutting the cast product, which runs in planes other than the cut edge and may also lead to the breaking out of material from the cast product. Such non-straight, non-planar geometries of cut edges on the cut product degrade the quality of the product and may complicate subsequent rolling, for example, when threaded into the mill stand.
Auch können Walzen und Rollen wie z.B. Ofenrollen beim Wiederaufwärmen des Gussprodukts betroffen sein, wenn auch oberflächennahe Bereiche Flüssigkeitsfilme aufweisen, die durch Seigerung entstanden sind. Wenn die oberflächennahen geseigerten Bereiche wieder aufschmelzen, kann ein Materialübertrag vom Gussprodukt auf die Walzen- bzw. Rollenoberflächen erfolgen, was wiederum zu verstärken Verschleiß dieser Anlagenbauteile führt. Die Folge sind kostenintensive Reparaturen verbunden mit Stillstandszeiten in der die Anlage nicht produzieren kann und eine Minderqualität des erzeugten Produkts. Also, rolls and rolls such as e.g. Furnace rolls are affected during reheating of the cast product, even if near-surface areas have liquid films that have arisen by segregation. When the near-surface annealed regions reflow, material transfer from the cast product to the roll or roll surfaces can occur, which in turn leads to increased wear of these equipment components. The result is costly repairs associated with downtime in which the plant can not produce and a lower quality of the product produced.
Ebenso wird das Verhalten beim Umformen z.B. Walzen, Biegen usw. negativ beeinflusst, da die Verbindung an den Korngrenzen nicht gegeben ist und dadurch An- bzw. auch Aufrisse entstehen, welche nicht zulässig sind und eine Abwertung des Materiales hervorrufen.Likewise, the behavior in forming, e.g. Rolling, bending, etc. adversely affected, since the connection at the grain boundaries is not given and thereby on and also create cracks, which are not permitted and cause a devaluation of the material.
Der Stand der Technik zur Regelung des Flüssigsumpfes („Sumpfspitze“) in einer Gießanlage geht davon aus, dass bei einem kontinuierlichen Gießprozess der Flüssigsumpf innerhalb der gestützten Länge der Gießmaschine liegt, wenn der metallo- oder ferrostatische Druck nicht mehr zu einer Geometrieveränderung, wie der Vergrößerung der Strangdicke („Wal“, „Ausbauchung“ des Strangs), führt. Die Temperatur des zuletzt erstarrenden Querschnitts („Kern“) des Gussprodukts wird derart geregelt, dass der Flüssigsumpf innerhalb der gestützten Länge der Gießanlage liegt („Sumpfspitzenregelung“).The state of the art for controlling the liquid sump ("sump tip") in a casting plant assumes that in a continuous casting process, the liquid sump is within the supported length of the casting machine, if the metallo or ferrostatic pressure is no longer a change in geometry, such as Increasing the strand thickness ("whale", "bulging" of the strand), leads. The temperature of the last solidifying section ("core") of the cast product is controlled so that the liquid sump is within the supported length of the caster ("sump tip control").
Häufig wird der Begriff „Sumpfspitze“ oder „final point of soldification in the machine“ verwendet, womit üblicherweise die Koordinaten (in Bezug auf die Gießrichtung und den Querschnitt des Gussprodukts) bezeichnet werden, die das zuletzt erstarrende Volumenelement enthalten. Often the term "sump point" or "final point of soldification in the machine" is used, which usually refers to the coordinates (in relation to the casting direction and the cross-section of the cast product) containing the last solidifying volume element.
In der nicht Patentliteratur (
Die LIT und die ZDT werden herangezogen, um das heißrissempfindliche Temperaturintervall eines Werkstoffes zu charakterisieren. Zwischen diesen Temperaturen ist die Permeabilität des teilerstarrten Bereichs so gering, dass eine Nachspeisung von Schmelze nicht mehr möglich ist und beispielsweise Porosität und Heißrisse entstehen können. Zwischen der ZDT und LIT reichen schon geringe Dehnungen, um eine Materialtrennung bzw. einen Heißriss zu verursachen. Die ZDT wird auch mit der Temperatur identifiziert, bei der die Koaleszenz (auch „coherency temperature“) der sekundären Dendritenarme eintritt. LIT and ZDT are used to characterize the hot crack sensitive temperature interval of a material. Between these temperatures, the permeability of the partially solidified area is so low that a make-up of melt is no longer possible and, for example, porosity and hot cracks can occur. Between the ZDT and LIT even small strains are sufficient to a material separation or a To cause hot crack. The ZDT is also identified with the temperature at which the coalescence (or coherency temperature) of the secondary dendrite arms occurs.
Die Auswahl der Prozessparameter bei einer Sumpfspitzenregelung (z.B. Gießgeschwindigkeit, Sekundärkühlung) erfolgt in der Regel für Flachprodukte so, dass der „fraction solid“ im Kern zwischen fs = 0.90 (Temperatur kleiner LIT) und fs = 1,0 liegt und sich dieser innerhalb der Strangführung befindet. Dabei wird der Bereich um fs = 0,95 bevorzugt. Bei nicht stark seigernden Stählen ist die Ausdehnung des Temperaturbereichs zwischen fs = 0,95 und fs = 0,99 in der Regel kleiner als 50K. Abweichend davon steigt die Ausdehnung des Temperaturbereichs bei stark seigernden Stählen größer als 50K bis über 150K. Hiermit wird folglich der Begriff stark bzw. verstärkt seigernd für den Werkstoff wie beispielsweise einen hochlegierten Stahl, definiert. The selection of the process parameters in a sump tip control (eg casting speed, secondary cooling) is usually done for flat products so that the "fraction solid" in the core between f s = 0.90 (temperature less LIT) and f s = 1.0 and this is located within the strand guide. The range around f s = 0.95 is preferred. For steels that do not segregate significantly, the extension of the temperature range between f s = 0.95 and f s = 0.99 is usually less than 50K. Deviating from this, the extent of the temperature range increases with severely seething steels greater than 50K to over 150K. Hereby, the term is thus defined as strong or reinforced segregating for the material such as a high-alloy steel.
Die Erfahrung zeigt, dass eine solche Sumpfspitzenregelung nicht zu einer Ausbauchung nach der Strangführung führt. Ferner treten die oben beschriebenen Probleme bei einem Brennschnitt nicht auf, der bei konventionellem Brammenstrangguss üblich ist. Experience shows that such a silt tip regulation does not lead to a bulging after strand guidance. Further, the problems described above do not occur with a flame cut, which is common in conventional continuous slab casting.
Beim konventionellen Brammenstrangguss hätte die Zugrundelegung der ZDT als Definition für die Sumpfspitze bei einem stark seigernden Stahl die Nachteile einer zu langen Strangführung oder einer zu geringen Gießgeschwindigkeit bzw. ein zu geringes Ausbringen oder einer zu hohen Wassermenge, die für die Sekundärkühlung bereitgestellt werden müsste. Zudem kommt es bei einem Scherenschnitt mit einer Sumpfspitzenregelung zu den oben beschriebenen Fehlern bzw. Schäden am Gussprodukt und an den Anlagenkomponenten.In conventional continuous slab casting, using the ZDT as the definition of the sump tip in a high-sifting steel would have the disadvantages of too long strand guidance or too low casting speed or too little discharge or too much water to be provided for secondary cooling. In addition, a shear cut with a sump tip control leads to the above-described defects or damage to the cast product and to the plant components.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sicheres und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen, z.B. hochlegierten Stählen, mit einer verstärkten Tendenz zu Seigerungen anzugeben, um somit eine großindustrielle Produktion derartiger Güten in einer Linie bestehend aus Gießen und Warmumformen zu ermöglichen. Des Weiteren soll eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.The object of the present invention is to provide a safe and inexpensive process for the production of materials, e.g. high-alloyed steels, with an increased tendency to segregations, so as to enable large-scale production of such grades in a line consisting of casting and hot forming. Furthermore, a device for carrying out the method should be provided.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved on the basis of the preamble in conjunction with the characterizing part of claim 1. Advantageous developments are the subject of dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine intensive Kühlung des gegossenen Werkstoffs in der Strangführung der Gießanlage und unter Berücksichtigung der Gießanlage nachfolgenden Kühleinrichtungen erfolgt, wobei die Kühlung für den gegossenen Werkstoff derart gesteuert wird, dass die höchste Temperatur im Querschnitt des gegossenen Werkstoffs (senkrecht zur Gießrichtung) die Nullzähigkeitstemperatur (ZDT) am Ende der Gießanlage und vor dem ersten Umformschritt, aber mindestens vor einem mechanischen Ablängen des gegossenen Werkstoffs mittels einer Schere, unterschreitet. Beim temporären Umformen, z.B. beim Scherenschnitt, muss diese Temperatur zumindest in dem Bereich, der durch den Scherenschnitt / die Umformung beeinflusst wird, erreicht werden, daneben, davor und dahinter liegende Bereiche im Gießstrang können zum Zwecke der Energieeinsparung im weiteren Bereich der Anlage bei der Verarbeitung auf einem höheren Temperaturniveau verbleiben.The method according to the invention is characterized in that intensive cooling of the cast material takes place in the strand guide of the casting plant and taking into account the casting plant downstream cooling devices, wherein the cooling of the cast material is controlled such that the highest temperature in the cross section of the cast material (perpendicular to the casting direction) the zero toughness temperature (ZDT) at the end of the casting plant and before the first forming step, but at least before a mechanical cutting to length of the cast material by means of a pair of scissors, falls below. In temporary forming, e.g. when cutting paper, this temperature must be at least in the area that is influenced by the paper cutting / forming, in addition, before and behind lying areas in Gießstrang can for the purpose of saving energy in the wider area of the system when processing at a higher temperature level remain.
Hierdurch wird sichergestellt, dass das Gussprodukt (der gegossene Werkstoff) beim Erreichen der Schere vollständig durchstarrt ist und an den Korngrenzen sich auch keine Flüssigkeitsfilme mehr befinden. Somit kommt es bei einem Scherenschnitt auch nicht mehr zu Aggregationen am Scherenblatt oder zu Heissrissen oder Sprödbrüchen im Scherbereich. This ensures that the cast product (the cast material) is completely penetrated when reaching the scissors and at the grain boundaries also no liquid films are more. Thus, a paper cut also no longer causes aggregation on the shear blade or hot cracks or brittle fractures in the shear area.
Von Vorteil ist, wenn das Temperaturprofil im Querschnitt ausgeglichen ist (geringe Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Kern), um die Belastung der Schere bzw. des Umformaggregats zu verringern. Unterhalb der ZDT sind die Flüssigkeitsfilme praktisch verschwunden, so dass kein Materialübertrag oder Heißriss / Sprödbruch auftreten kann.It is advantageous if the temperature profile in the cross section is balanced (low temperature difference between surface and core) in order to reduce the load on the shears or the forming unit. Below the ZDT, the liquid films have virtually disappeared, so that no material transfer or hot crack / brittle fracture can occur.
Die ZDT kann experimentell mittels Heißzugversuchen nach vorhergehendem Aufschmelzen durch Messung der Brucheinschnürung experimentell bestimmt werden. Dabei stellt die ZDT diejenige Temperatur dar, bei der erstmalig Brucheinschnürungswerte größer Null erreicht werden.The ZDT can be experimentally determined experimentally by hot tensile testing after previous melting by measuring the fracture necking. Here, the ZDT represents the temperature at which Brucheinschnürungswerte greater than zero can be achieved for the first time.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die ZDT wird mit Hilfe eines Mikroseigerungsmodells berechnet werden. Dieses Modell liefert die ZDT – Temperatur an das Temperaturberechnungsmodell der Automatisierung der Gießanlage (Regelmodell). Dieses Regelmodell regelt bzw. steuert die Kühlwassermenge der Kühlung der Gießanlage (Sekundärkühlung), bzw. der einer tertiären Kühleinheit so, dass die Bedingung TQuerschnitt, max < ZDT erfüllt ist. Das Mikroseigerungsmodell als Teil des Rechenmodells berechnet den Festphasenanteil mindestens als Funktion der chemischen Zusammensetzung, z.B. mittels des Scheil-Gulliver-Modells und ggf. als Funktion von sekundärem Dendritenarmabstand und der Abkühlgeschwindigkeit.In a particularly advantageous embodiment of the present invention, the ZDT may be calculated using a micro-segregation model. This model provides the ZDT temperature to the temperature calculation model of the automation of the casting plant (control model). This control model regulates or controls the cooling water quantity of the cooling of the casting plant (secondary cooling) or of a tertiary cooling unit so that the condition T cross section, max <ZDT is fulfilled. The microsegregation model as part of the computational model calculates the solid phase fraction at least as a function of chemical composition, eg, by means of the Scheil-Gulliver model and possibly as a function of secondary dendrite arm spacing and cooling rate.
Zur Vermeidung von Oberflächenfehlern wie z.B. Rissen sollte die Oberflächentemperatur des Gussprodukts im Richtbereich einer Stranggieß- oder Bandgießanlage höher als 850°C liegen. Daher muss die neuartige Kühlung nach oder weit vor dem Richtbereich angeordnet werden. Üblicherweise wird die Kühlmittelintensität mit größerem Abstand von der Kokille reduziert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird davon abgewichen und eine intensive Kühlung vorgenommen, um die Kerntemperatur rechtzeitig vor Erreichen der Schere bzw. des Umformaggregats so abzusenken, dass keine Flüssigkeitsfilme auf den Korngrenzen im Gefüge des Gussprodukts vorhanden sind. To avoid surface defects such as cracks, the surface temperature of the surface should be Casting product in the directional range of a continuous casting or strip casting higher than 850 ° C. Therefore, the new cooling must be arranged after or far in front of the straightening area. Usually, the coolant intensity is reduced at a greater distance from the mold. In the method according to the invention, this is deviated from and intensive cooling is carried out in order to lower the core temperature in good time before reaching the shears or the forming unit so that no liquid films are present on the grain boundaries in the structure of the cast product.
Bei einem Anlagenkonzept, in dem der Strang mittels einer Zweirollengießmaschine bzw. einer Bandgießmaschine gegossen wird, betrifft die Erfindung auch die Bereiche in denen das Band umgelenkt, bzw. in Schlaufen gelegt, mittels Schere quergeteilt und direkt ausgewalzt werden soll. In a plant concept in which the strand is cast by means of a Zweirollengießmaschine or a strip casting machine, the invention also relates to the areas in which the band deflected, or placed in loops, transversely divided by scissors and should be rolled directly.
Zur Realisierung der Intensivkühlung können der Wasserdruck, die Wassermenge, ggf. das Wasser-/ Luftverhältnis, der Düsentyp oder der Düsenabstand in der Kühlung so eingestellt werden, sodass hierdurch sich eine erhöhte Wärmeabfuhr realisieren lässt.To realize the intensive cooling, the water pressure, the amount of water, if necessary, the water / air ratio, the nozzle type or the nozzle spacing in the cooling can be adjusted so that thereby an increased heat dissipation can be realized.
Es kann erforderlich sein, dass das abgelängte Gussprodukt (der gegossene Werkstoff) für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte wieder erwärmt werden muss. Dies erfolgt in einer Erwärmungseinheit. Hierbei können die Oberfläche und ggf. auch der Kern des Gussprodukts wieder die ZDT übersteigen und es können sich wieder Flüssigkeitsfilme zwischen den Korngrenzen im Gefüge des Gussprodukts ausbilden. It may be necessary that the cut-out cast product (the cast material) must be reheated for subsequent processing steps. This takes place in a heating unit. Here, the surface and possibly also the core of the cast product can again exceed the ZDT and liquid films can form again between the grain boundaries in the structure of the cast product.
Unter dem Gussprodukt wird der Strang oder das Band verstanden, dass aus dem gegossen Werkstoff hergestellt wird. Wobei dieser gegossene Werkstoff eine erhöhte Tendenz zur Seigerung bzw. Mikroseigerung bei der seiner Abkühlung / Erwärmung bzw. Überschreitung der ZDT aufweist. The cast product is understood to mean the strand or strip that is made from the cast material. Wherein this cast material has an increased tendency to segregation or micro segregation during its cooling / heating or exceeding the ZDT.
Zur Verhinderung von Materialübertrag auf Rollen oder Walzen muss die Oberfläche, bzw. zur Vermeidung des Auftretens von Aufrissen auch bis in den Kern hinein, unterhalb der ZDT gekühlt werden. Hierzu sind nach der Erwärmungseinheit (beispielsweise Öfen oder Induktionserwärmungen) spezielle Kühleinrichtungen vorgesehen. Diese Kühleinrichtungen sind bevorzugt in Arbeitsrichtung unmittelbar hinter der Erwärmungseinheit und vor dem Einlauf weiter verarbeitender Aggregate wie Walzgerüste vorgesehen. Die Kühleinrichtungen werden von der Steuerung so gesteuert, dass sie in einem sehr kurzem Zeitintervall die Oberfläche des Gussprodukts, in Abhängigkeit von dessen Transportgeschwindigkeit, unterhalb der ZDT abkühlen können; aber so dass die Weiterverarbeitung im warmen Zustand sichergestellt werden kann.To prevent material transfer to rollers or rollers, the surface or, to avoid the occurrence of cracks, must also be cooled down to the core, below the ZDT. For this purpose, special cooling devices are provided after the heating unit (for example ovens or induction heating). These cooling devices are preferably provided in the working direction immediately behind the heating unit and before the inlet further processing units such as rolling stands. The cooling devices are controlled by the controller so that they can cool the surface of the cast product, depending on its transport speed, below the ZDT in a very short time interval; but so that the further processing in the warm state can be ensured.
Um das Mikroseigerungsmodell und damit die Steuerung der Kühlung so genau wie möglich einstellen zu können, kann zusätzlich noch die durch Makroseigerung veränderte chemische Zusammensetzung (maximal durch Seigerung verändert) im zuletzt erstarrenden Bereich des Querschnitts vom Gussprodukt berücksichtigt werden.In order to be able to adjust the microsegregation model and thus the control of the cooling as accurately as possible, the chemical composition altered by macrosegregation (changed by segregation at most) can also be taken into account in the last solidifying region of the cross section of the cast product.
Das kann einerseits durch Simulation von Makroseigerungen mit CFD-Software (Computational Fluid Dynamics, mit einer gekoppelten Berechnung von Erstarrung, Wärme- und Stofftransport) erfolgen oder durch die Ermittlung und Anwendung von Seigerungsindizes.This can be done on the one hand by simulation of macrosegregations with CFD software (Computational Fluid Dynamics, with a coupled calculation of solidification, heat and mass transport) or by the determination and application of segregation indices.
Letztere können anhand einer Querschnittsprobe des Gussprodukts (senkrecht zur Gießrichtung, „Beizscheibe“) einer bestimmten Werkstoffgüte mit eingegrenzter chemischer Zusammensetzung experimentell bestimmt werden. Die dort im Bereich der maximalen Seigerungen gemessenen Konzentrationen ci eines Elements i können ins Verhältnis zu den nominalen Konzentrationen c0,i der chemischen Elemente gesetzt werden und so Seigerungsindizes Ki = Ci/C0,i bestimmt werden.The latter can be determined experimentally by means of a cross-sectional sample of the cast product (perpendicular to the casting direction, "pickling wheel") of a specific material grade with a limited chemical composition. The concentrations c i of an element i measured there in the region of the maximum segregations can be set in relation to the nominal concentrations c 0, i of the chemical elements and thus segregation indices K i = C i / C 0, i can be determined.
Es kann angenommen werden, dass diese Indizes für eine bestimmte Werkstoffgüte bei eingegrenzten Prozessparametern des betreffenden Gießprozesses relativ konstant sind. Mit den Seigerungskoeffizienten kann die aktuell zu vergießende Nominalzusammensetzung ci = c0,i, aktuell·ki einer Schmelze korrigiert werden und an das Mikroseigerungsmodell übergeben werden.It can be assumed that these indices are relatively constant for a certain material quality with limited process parameters of the casting process in question. With the segregation coefficients, the nominal composition c i = c 0, i, actual · k i currently to be cast can be corrected for a melt and passed to the microsegregation model.
Einrichtung für die Herstellung von Gussprodukten aus Werkstoffen mit einer verstärkten Tendenz zur Seigerung wie beispielsweise hochlegierten Stählen, in einer Linie unter Anwendung des Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, umfassend eine Gießanlage, eine Strang- oder Bandführung, eine Kühlung zum Kühlen des gegossenen Werkstoffs, Richteinrichtungen und Ablängmittel, sowie Transportmittel zum Richten, Ablängen und Transportieren des gegossenen Werkstoffs, wobei eine intensive Kühlung des gegossenen Werkstoffs in der Strang- oder Bandführung der Gießanlage und unter Berücksichtigung der Gießanlage nachfolgenden Kühleinrichtungen erfolgt, wobei die Kühlung des gegossenen Werkstoffs derart steuerbar ist, dass die höchste Temperatur im Querschnitt des gegossenen Werkstoffs (senkrecht zur Gießrichtung) die Nullzähigkeitstemperatur (ZDT) am Ende der Gießmaschine und vor dem ersten Umformschritt, aber mindestens vor einem mechanischen Ablängen des gegossenen Werkstoffs mittels einer Schere, zumindest temporär für den jeweiligen Bearbeitungsschritt, unterschritten ist.Apparatus for the production of castings from materials with a greater tendency to segregation, such as high alloy steels, in line using the method according to claims 1 to 11, comprising a caster, a strand or strip guide, a cooling for cooling the cast material , Straightening and cutting means, as well as means of transport for straightening, cutting and transporting the cast material, wherein an intensive cooling of the cast material in the strand or strip guide of the casting and taking into account the casting plant subsequent cooling devices, wherein the cooling of the cast material is controllable in that the highest temperature in the cross section of the cast material (perpendicular to the casting direction) is the zero toughness temperature (ZDT) at the end of the casting machine and before the first forming step, but at least before mechanical cutting of the cast material s by means of a pair of scissors, at least temporarily for the respective processing step, is below.
Als Gießanlage im Sinne der Erfindung wird eine Vorrichtung verstanden, mit einem Tundish aus dem der Werkstoff, bestehend aus einer Stahlschmelze mit einer verstärkten Tendenz zur Seigerung bzw. Mikroseigerung, aufgegeben wird; eine Durchlaufkokille mit einer Primärkühlung in der die Schmelze zu einem Strang / Band gegossen werden kann, eine Strang- / Bandführung mit einer Sekundärkühlung, in der der gegossene Werkstoff bis zum erreichen der ZDT heruntergekühlt werden kann, sowie in der Strangführung angeordnete Richtmittel. Der Gießanlage nachgeschaltet können sein, weitere Mittel zum Kühlen des gegossenen Werkstoffs, sowie Mittel zum Ablängen und Aggregate zum Wiedererwärmen, bei der der gegossene Werkstoff mittels Rollen-Transportvorrichtungen befördert werden kann. Alles zusammen bildet eine Anlage bzw. bildet ein Anlagenkonzept.Casting in the context of the invention, a device is understood, with a tundish from which the material, consisting of a molten steel with an increased tendency for segregation or micro segregation, abandoned; a continuous mold with a primary cooling in which the melt can be cast into a strand / strip, a strand / strip guide with a secondary cooling, in which the cast material can be cooled down to reach the ZDT, as well as arranged in the strand guide directing means. Downstream of the casting plant may be further means for cooling the cast material, as well as means for cutting to length and reheating units in which the cast material can be conveyed by means of roller conveyors. All together forms a plant or forms a plant concept.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Wie in der
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Mikroseigerungsmodell Mikroseigerungsmodell
- 1111
- Tsoll T shall
- 1212
- Anlagenkonzept investment concept
- 1313
- Kühlaggregate cooling units
- 1414
- Strang strand
- 15 15
- Schere scissors
- 1616
- Stahlschmelze molten steel
- 1717
- Gießpfanne ladle
- 1818
- Zwischengefäß intermediate vessel
- 1919
- Durchlaufkokille ended mold
- 2020
- Erwärmungseinheit heating unit
- 2121
- weitere Kühlung further cooling
- 2222
- Walzgerüste rolling mills
- 2323
- Coil coil
- 2424
- erster Kühlbereich first cooling area
- 2525
- Pfeil arrow
- 2626
- zweiter Kühlbereich second cooling area
- 2727
- Pfeil arrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- Y.M. Won, K-h Kim, T-j. Yeo, K.H. Oh: „Effect of cooling rate on ZST, LIT and ZDT of Carbon Steel near melting point“, ISIJ International Vol. 38 (1998), No. 10, pp. 1093–1099 [0009] YM Won, Kh Kim, Tj. Yeo, KH Oh: "Effect of Cooling Rate on ZST, LIT and ZDT of Carbon Steel near Melting Point", ISIJ International Vol. 38 (1998), no. 10, pp. 1093-1099 [0009]
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