DE102020211720A1

DE102020211720A1 - Verfahren und Sprüheinrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts

Info

Publication number: DE102020211720A1
Application number: DE102020211720.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Letzel; Uwe Plociennik; Volker Mers; Axel Stavenow; Ina Hüllen; Harminder Singh; Ingo Olgemöller
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2022-03-24
Also published as: EP4214010B1; US20230330743A1; WO2022058152A1; EP4214010A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Sprüheinrichtung (10) zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts (1). Hierbei wird das metallische Produkt (1) in einer Transportrichtung (T) durch einen mit Kühldüsen (16) ausgestatteten Behandlungsabschnitt (12) der Sprüheinrichtung (10) hindurch bewegt wird und dabei Kühlfluid durch die Kühldüsen (16) der Sprüheinrichtung (10) auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebracht wird, wobei das metallische Produkt (1) - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - einen vorderen Abschnitt (4) und einen nacheilenden hinteren Abschnitt (5) aufweist. Die Kühlung der Oberflächen des metallischen Produkts (1) innerhalb der Sprüheinrichtung (10) erfolgt derart, dass der hintere Abschnitt (5) des metallischen Produkts (1) stärker gekühlt wird als sein vorderer Abschnitt (4).Hierdurch wird erreicht, dass in dem Material des metallischen Produkts (1) in einer vorbestimmten Tiefe hiervon über einen Längenbereich, der sich zwischen dem vorderen Abschnitt (4) und dem hinteren Abschnitt (5) erstreckt, ein im Wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und eine zu diesem Zweck vorgesehene Sprüheinrichtung nach dem Oberbegriff jeweils von Anspruch 21, 22 und 27.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, metallische Produkte, beispielsweise Stranggießprodukte, einer Wärmebehandlung in Form einer thermischen Oberflächenbehandlung zu unterziehen. Zu diesem Zweck kann ein metallisches Produkt durch eine Sprühkammervorrichtung hindurchgeführt werden, wobei das metallische Produkt innerhalb dieser Sprühkammervorrichtung durch Ausbringen von Wasser auf eine Oberfläche des Produkts kontinuierlich gekühlt wird. Hierbei wird eine Oberflächenabschreckung der äußeren Schicht des metallischen Produkts erreicht. Eine solche Technologie ist beispielsweise aus EP 0 650 790 B1 bekannt.
Zum Bearbeiten von heiß gewalztem Stahl in Form eines Stahl-Zwischenproduktes ist es beispielsweise aus DE 196 81 466 T1 bekannt, den Stahl nach einem Walzschritt einer beschleunigten Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 12°C bis 20°C /Sekunde zu unterziehen, um eine Austrittstemperatur im Bereich von etwa 470 °C bis etwa 570 °C zu erreichen. Ein somit behandeltes Stahlprodukt erhält hierdurch eine erhöhte Festigkeit und Zähigkeit mit einer bevorzugten Struktur einschließlich eines wesentlichen Anteils an feinkörnigem Bainit.
Bei dem vorstehend genannten Stand der Technik verhält es sich so, dass die Wärmebehandlung für ein metallisches Produkt über dessen Länge gesehen im Wesentlichen gleichförmig bzw. mit gleichen Abkühlraten erfolgt. Insoweit besteht diesbezüglich ein Nachteil darin, dass ein möglicher unterschiedlicher Energiegehalt, der bei einem zu kühlenden metallischen Produkt über dessen Länge vorliegen kann, im Zuge der Produktion bzw. Herstellung des metallischen Produkts nicht genügend berücksichtigt wird.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines metallischen Produkts hinsichtlich seiner thermischen Oberflächenbehandlung zu optimieren, um dadurch eine resultierende Material- bzw. Gefügestruktur des metallischen Produkts beeinflussen zu können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Sprüheinrichtung mit den Merkmalen von jeweils einem der Ansprüche 21, 22 und 27 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts insbesondere in Form eines Gießstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme vor, bei dem das metallische Produkt in einer Transportrichtung durch einen mit Kühldüsen ausgestatteten Behandlungsabschnitt einer Sprüheinrichtung hindurch bewegt wird und dabei Kühlfluid durch die Kühldüsen der Sprüheinrichtung auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht wird. Das metallische Produkt weist - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - einen vorderen Abschnitt und einen nacheilenden hinteren Abschnitt auf. Bei Durchführung dieses Verfahrens wird der hintere Abschnitt des metallischen Produkts stärker gekühlt als der vordere Abschnitt des metallischen Produkts. Dies hat zur Folge, dass sich durch den Wärmeentzug mittels des auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebrachten Kühlfluids in dem Material des metallischen Produkts in einer vorbestimmten Tiefe hiervon über einen Längenbereich, der sich zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt des metallischen Produkts erstreckt, ein im Wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil einstellt.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Kühldüsen zumindest in einer ersten Gruppe und in einer zweiten Gruppe angeordnet. Hierbei ist vorgesehen, dass die zweite Gruppe der Kühldüsen - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe der Kühldüsen angeordnet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Kühldüsen zur Versorgung mit Kühlfluid an zumindest eine frequenzgeregelte Pumpe angeschlossen, mit der das Kühlfluid mit einer vorbestimmten Menge und einem vorbestimmten Druck zu den Kühldüsen gefördert wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass für die erste Gruppe der Kühldüsen und für die zweite Gruppe der Kühldüsen jeweils separate frequenzgeregelte Pumpen vorgesehen sind. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die erste und zweite Gruppe von Kühldüsen von nur einer zentralen frequenzgeregelten Pumpe mit Kühlfluid gespeist werden, wobei in einer Leitung zwischen der frequenzgeregelten Pumpe und den Kühldüsen der ersten bzw. zweiten Gruppe zumindest ein Stellventil vorgesehen ist, mit dem in Bezug auf das Kühlfluid eine gezielte Wassermenge und/oder ein vorbestimmter Druck für die Kühldüsen der ersten bzw. zweiten Gruppe eingestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Sprüheinrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts insbesondere in Form eines Gießstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme vor, umfassend einen Behandlungsabschnitt mit einem Einlaufbereich und einem Auslaufbereich, wobei das metallische Produkt entlang des Behandlungsabschnitts von dem Einlaufbereich in Richtung des Auslaufbereichs in einer Transportrichtung bewegt werden kann, und eine Mehrzahl von Kühldüsen, aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht werden kann. Die Kühldüsen sind zumindest in einer ersten Gruppe und in einer zweiten Gruppe angeordnet, wobei die zweite Gruppe der Kühldüsen - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe der Kühldüsen angeordnet ist. Hierbei sind die Kühldüsen der ersten Gruppe und die Kühldüsen der zweiten Gruppe jeweils an separate frequenzgeregelte Pumpen angeschlossen. Mit diesen jeweiligen frequenzgeregelten Pumpen ist in Bezug auf das Kühlfluid eine vorbestimmten Menge und/oder ein vorbestimmter Druck für die Kühldüsen der ersten Gruppe bzw. für die Kühldüsen der zweiten Gruppe einstellbar, vorzugsweise regelbar.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung, der eine eigenständige Bedeutung zukommt, sieht eine Sprüheinrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts insbesondere in Form eines Gießstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme vor, umfassend einen Behandlungsabschnitt mit einem Einlaufbereich und einem Auslaufbereich, wobei das metallische Produkt entlang des Behandlungsabschnitts von dem in Richtung des Auslaufbereichs in einer Transportrichtung bewegt werden kann, und eine Mehrzahl von Kühldüsen, aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht werden kann. Die Kühldüsen sind zumindest in einer ersten Gruppe und in einer zweiten Gruppe angeordnet, wobei die zweite Gruppe der Kühldüsen - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe der Kühldüsen angeordnet ist. Hierbei sind die Kühldüsen der ersten Gruppe und die Kühldüsen der zweiten Gruppe an zumindest eine frequenzgeregelte Pumpe angeschlossen, wobei in einer Leitung zwischen der frequenzgeregelten Pumpe und den Kühldüsen der ersten bzw. zweiten Gruppe zumindest ein Stellventil vorgesehen ist, mit dem in Bezug auf das Kühlfluid eine Wassermenge und/oder ein Druck für die Kühldüsen der ersten bzw. zweiten Gruppe einstellbar, vorzugsweise regelbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sprüheinrichtung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, mit der die frequenzgeregelte Pumpe, oder die frequenzgeregelten Pumpen, und/oder das Stellventil in Signalverbindung steht bzw. stehen. Hierdurch ist es möglich, dass der Betrieb dieser Pumpen und/oder des Stellventils in Abhängigkeit von zumindest einem Prozessparameter des metallischen Produkts gesteuert, vorzugsweise geregelt werden kann. Zu diesen Prozessparametern des metallischen Produkts kann die Temperatur stromaufwärts und/oder stromabwärts der Sprüheinrichtung, die Temperatur an der Oberseite und/oder an der Unterseite, und/oder ein Ferritanteil, welcher stromabwärts von der Sprüheinrichtung gemessen worden ist, gehören.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass das metallische Produkt, bei dem es sich um einen noch durchgehenden bzw. endlosen Gießstrang oder um eine hieraus gebildete vereinzelte Bramme handeln kann, in Bezug auf seine Längserstreckung ungleichmäßig gekühlt wird. Konkret stellt sich dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so dar, dass der - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - hintere Abschnitt des metallischen Produkts stärker gekühlt wird als dessen vorderer Abschnitt, mit der Folge, dass damit in einem zwischen dem vorderen und hinteren Abschnitt des metallischen Produkts sich erstreckenden Längenbereich des metallischen Produkts eine gezielte Gefügestruktur erreicht wird, nämlich ein im wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil. Genau zu diesem Zweck sind bei der erfindungsgemäßen Sprüheinrichtung die Kühldüsen zumindest in einer ersten Gruppe und in einer zweiten Gruppe angeordnet, wobei diese Gruppen von Kühldüsen - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - mit jeweils unterschiedlichen Mengen an Kühlfluid gespeist werden können. Dies wird entweder durch eine geeignete Steuerung der separaten frequenzgeregelten Pumpen, an denen die Kühldüsen der jeweiligen ersten und zweiten Gruppe angeschlossen sind, erreicht, oder durch eine geeignete Ansteuerung des zumindest einen Stellventils, welches in einer Leitung zwischen der frequenzgeregelten Pumpe und den Kühldüsen der ersten bzw. zweiten Gruppe vorgesehen ist.
Im Zuge der vorstehend genannten thermischen Oberflächenbehandlung, die für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist, besteht ein weiteres Ziel darin, dass der Energiegehalt des metallischen Produkts im Hinblick auf eine weitere Bearbeitung im Anschluss an die thermische Oberflächenbehandlung so groß wie möglich ist. Anders ausgedrückt, wird das metallische Produkt nur in dem Maße gekühlt, wie es für die gewünschte konstante Gefügeumwandlung erforderlich ist, um dadurch den gleichmäßigen Ferrit-Anteil in dem Material des metallischen Produkts in einer vorbestimmten Tiefe hiervon, beispielsweise 5-10 mm, über einen sich zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt des metallischen Produkts sich erstreckenden Längenbereich zu erreichen.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in dem Behandlungsabschnitt der Sprüheinrichtung oberhalb des metallischen Produkts und/oder unterhalb des metallischen Produkts jeweils eine Mehrzahl von Kühldüsen entlang der Transportrichtung des metallischen Produkts angeordnet. Hierbei wird aus diesen Kühldüsen jeweils ein Kühlfluid unter Druck auf die Oberflächen des metallischen Produkts gespritzt. Dieses Kühlfluid wird zweckmäßigerweise in Form von Wasser oder auf Basis von Wasser eingesetzt.
Zur Realisierung der vorstehend genannten charakteristischen Kühlung des metallischen Produkts, die an dessen hinteren Abschnitt stärker bzw. intensiver ist als an dessen vorderen Abschnitt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Menge und/oder der Druck für das Kühlfluid für die Kühldüsen der ersten Gruppe größer eingestellt sind als für die Kühldüsen in der zweiten Gruppe. Eine solche Versorgung der Kühldüsen der ersten Gruppe von Kühldüsen mit einer größeren Menge von Kühlfluid und/oder einem größeren Druck als im Vergleich zur zweiten Gruppe von Kühldüsen wird zweckmäßigerweise für die Kühldüsen sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des metallischen Produkts eingestellt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des metallischen Produkts gemessen wird. Dies kann - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - stromaufwärts und/oder stromabwärts von der Sprüheinrichtung erfolgen. Des Weiteren kann die Temperatur des metallischen Produkts an seiner Oberseite und/oder an seiner Unterseite gemessen werden. Jedenfalls erfolgt die Temperaturmessung für das metallische Produkt zu dem Zweck, dass in Abhängigkeit dieser gemessenen Temperatur des metallischen Produkts die Menge an Kühlfluid, welches aus den Kühldüsen der Sprüheinrichtung auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht wird, eingestellt oder geregelt wird.
In gleicher Weise kann in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur des metallischen Produkts auch die Transportgeschwindigkeit eines metallischen Produkts in Form einer vereinzelten Bramme, oder aber die Veränderung dieser Transportgeschwindigkeit für die Bramme innerhalb des Behandlungsabschnitts der Sprüheinrichtung, eingestellt oder geregelt werden. Diesbezüglich ist zu verstehen, dass mittels der Transportgeschwindigkeit, mit der eine vereinzelte Bramme in dem Behandlungsabschnitt der Sprüheinrichtung an den darin vorgesehenen Kühldüsen vorbeigeführt wird, oder aber deren gezielten Veränderung erreicht werden kann, dass der vordere Abschnitt der Bramme an diesen Kühldüsen schneller vorbeigeführt wird als der hintere Abschnitt der Bramme, mit der Folge, dass damit - wie erläutert - dann der hintere Abschnitt der Bramme stärker gekühlt wird.
Eine weitere Möglichkeit für eine gezielte Beeinflussung der Kühlung des metallischen Produkts besteht darin, dass - in der Transportrichtung des metallischen Produkts gesehen - stromabwärts von der Sprüheinrichtung die Oberflächengüte des metallischen Produkts in Bezug auf den Anteil an Ferritanteil gemessen wird. Hierdurch ist es möglich, dass dann die Menge an Kühlfluid, welches aus den Kühldüsen der Sprüheinrichtung auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht wird, und/oder dessen Druck und/oder die Transportgeschwindigkeit der Bramme oder die Veränderung dieser Transportgeschwindigkeit entlang des Behandlungsabschnitts der Sprüheinrichtung in Abhängigkeit des gemessenen Anteils an Ferrit eingestellt oder geregelt werden.
Für den Fall, dass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kühldüsen entlang des Behandlungsabschnitts der Sprüheinrichtung auf beiden Seiten des metallischen Produkts, d.h. oberhalb und unterhalb davon angeordnet sind, ist es zweckmäßig, dass die Wassermenge und/oder der Druck für die Kühldüsen unterhalb des metallischen Produkts größer gewählt sind als für die Kühldüsen, die oberhalb des metallischen Produkts angeordnet sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Kühldüsen, welche an der Unterseite des metallischen Produkts angeordnet sind, von einer eigenen frequenzgeregelten Pumpe mit Kühlfluid versorgt werden, was bedeutet, dass die Kühldüsen, welche an der Oberseite des metallischen Produkts angeordnet sind, von einer separaten frequenzgeregelten Pumpe mit Kühlfluid gespeist werden. Anders ausgedrückt, wird die unterschiedliche Versorgung der Kühldüsen an der Unterseite des metallischen Produkts im Vergleich zu den Kühldüsen an der Oberseite des metallischen Produkts dadurch erreicht, dass die Kühldüsen, welche unterhalb und oberhalb des metallischen Produkts angeordnet sind, jeweils an unterschiedliche frequenzgeregelte Pumpen zur Versorgung mit Kühlfluid angeschlossen sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dicke des metallischen Produkts, für welches die charakteristische thermische Oberflächenbehandlung realisiert wird, zumindest 250 mm beträgt, und/oder das eine Breite des metallischen Produkts zumindest 3000 mm beträgt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Kühlfluid aus den Kühldüsen intermittierend auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht wird. Dies führt zu dem Vorteil, dass ein gesteuerter örtlicher Wärmeentzug mittels intensiver Wasserkühlung beispielsweise an einer bestimmten Stelle des metallischen Produkts in Bezug auf seine Längserstreckung erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, der eine eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Sprüheinrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts in Form einer vereinzelten Bramme, umfassend einen Behandlungsabschnitt mit einem Einlaufbereich und einem Auslaufbereich, wobei das metallische Produkt entlang des Behandlungsabschnitts auf einem Rollgang von dem Einlaufbereich in Richtung des Auslaufbereichs in einer Transportrichtung bewegt werden kann, und eine Mehrzahl von Kühldüsen, aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts ausgebracht werden kann. Hierbei ist zumindest ein Rollenelement des Rollgangs mit einem motorischen Antrieb ausgestattet. Vorzugsweise kann das mit dem motorischen Antrieb ausgestattete Rollenelement angrenzend zu dem Behandlungsabschnitt angeordnet sein.
Bei der zuletzt genannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprüheinrichtung kann durch eine Ansteuerung des motorischen Antriebs, mit dem zumindest ein Rollenelement des Rollgangs ausgerüstet ist, erreicht werden, dass eine vereinzelte Bramme mit ihrem - in der Transportrichtung gesehen - vorderen Abschnitt an den in dem Behandlungsabschnitt angeordneten Kühldüsen schneller vorbeigeführt wird als der hintere Abschnitt der vereinzelten Bramme. Im Ergebnis führt dies dazu, dass dann der hintere Abschnitt der vereinzelten Bramme stärker gekühlt wird als deren vordere Abschnitt, mit der Folge, dass sich damit, wie vorstehend an anderer Stelle bereits erläutert, in dem Material der Bramme in einer vorbestimmten Tiefe hiervon über einen Längenbereich, der sich zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt der Bramme erstreckt, ein im Wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil einstellt.
In vorteilhafter Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprüheinrichtung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, mit welcher der motorische Antrieb des Rollenelements in Signalverbindung steht, nämlich derart, dass die Drehzahl bzw. die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenelement in Abhängigkeit von zumindest einem Prozessparameter des metallischen Produkts bzw. der vereinzelten Bramme gesteuert und vorzugsweise geregelt werden kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der zumindest eine Prozessparameter des metallischen Produkts, in Abhängigkeit dessen die Menge und/oder der Druck für das Kühlfluid eingestellt oder geregelt werden können, gewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Temperatur, Ferrit-Anteil in dem Material des metallischen Produkts und/oder Geometrie des metallischen Produkts insbesondere in Bezug auf seinen Querschnitt senkrecht zur Transportrichtung.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird eine Technologie für eine gezielte thermische Oberflächenbehandlung geschaffen, die eine automatisierte Einstellung der Temperatur für ein metallisches Produkt und dessen daraus resultierendes Metallgefüge ermöglicht. Beispielsweise bewirkt das gezielte Ausbringen einer größeren Menge von Kühlfluid durch die Kühldüsen der ersten Gruppe als im Vergleich durch die Kühldüsen der zweiten Gruppe, dass der hintere Abschnitt des metallischen Produkts einer örtlich gesteuerten intensiveren Kühlung unterzogen wird als der vordere Abschnitt des metallischen Produkts.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Beeinflussung der Oberflächenqualität und Struktur eines auf einer Vertikal-, Vertikal-Abbiege (also Anlage mit einem senkrechten Bereich), einer Horizontal- oder Bogenstranggießanlage (ohne senkrechten Bereich), erzeugten Gießstranges aus Stahl, insbesondere eines Gießstranges jedweden Produktformates.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Stranggießanlage, die eine erfindungsgemäße Sprüheinrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts umfasst, und mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist,
2 eine vergrößerte Darstellung der Sprüheinrichtung von 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
3 eine vergrößerte Darstellung der Sprüheinrichtung von 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 eine vereinfachte Seitenansicht eines Rollgangs, der Teil der Stranggießanlage von 1 ist,
5 eine vereinfachte Seitenansicht eines Rollgangs, der Teil der Stranggießanlage von 1 ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform,
6 eine Perspektivansicht eines Schnellwechselrahmens, der Teil der Sprüheinrichtung von 2 ist, und
7 eine Perspektivansicht einer Mehrzahl von Schnellwechselrahmen wie in 6 gezeigt, die zu einer Sprüheinrichtung gemäß 2 zusammengefasst sind, und
8 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Durchführung.

Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die 1-8 bevorzugte Ausführungsformen einer Sprüheinrichtung 10 und eines entsprechenden Verfahrens zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und erläutert, um damit für das metallische Produkt eine gezielte Gefügeumwandlung bzw. ein gewünschtes Gefüge, nämlich einen im Wesentlichen gleichmäßigen Ferrit-Anteil zu erreichen. Gleiche Merkmale in der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab dargestellt ist.
1 zeigt prinzipiell vereinfacht eine Seitenansicht einer Stranggießanlage 100, die mit der Sprüheinrichtung 10 ausgestattet ist.
In bekannter Weise umfasst die Stranggießanlage 100 nach 1 eine Kokille, die eine untere Öffnung und hierdurch einen vertikalen Ausgang nach unten aufweist. In die Kokille wird bis zu einem Gießspiegel bzw. flüssiges Metall eingefüllt, z.B. Stahl oder eine Stahllegierung. Durch die untere Öffnung der Kokille tritt ein metallisches Produkt 1 in Form eines Gießstrangs 2 aus, der anschließend durch eine stützende Strangführung hindurchläuft und dabei in die Horizontale überführt wird.
Die Stranggießanlage 100 umfasst einen Rollgang 8 mit einer Vielzahl von Rollenelementen 9, auf denen der Gießstrang 2 nach seinem Überführen in die Horizontale weiter in der Transportrichtung T bewegt wird.
Bei der Stranggießanlage 100 gemäß 1 kann es sich um eine Dickbrammenanlage handeln, mit der ein Gießstrang 2 mit einer Dicke von vorzugsweise 250 mm, oder ggf. noch größeren Gießdicken, hergestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung 10 ist in einem Teil der Stranggießanlage 100 angeordnet, in dem der Gießstrang 2 bereits in die Horizontale überführt ist. Diese Sprüheinrichtung 10 dient zur thermischen Oberflächenbehandlung des Gießstrangs 2 und ist zu diesem Zweck mit einer Mehrzahl von Kühldüsen 16 ausgestattet, die in einem Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10 vorgesehen sind.
Die Sprüheinrichtung10 umfasst ein Gehäuse G. In einem - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - vorderen Bereich hiervon ist ein Einlaufbereich 14 für den Gießstrang 2 ausgebildet, wobei in einem - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - hinteren Bereich des Gehäuses G ein Auslaufbereich 15 ausgebildet ist.
Angrenzend zum Einlaufbereich 14 und zum Auslaufbereich 15 sind innerhalb des Gehäuses G jeweils Temperatur-Messeinrichtungen 13 vorgesehen, mit denen die Temperatur des Gießstrangs 2 sowohl beim Einlaufen in das Gehäuse G als auch beim Verlassen des Gehäuses G bestimmt werden kann. Diese Temperatur-Messeinrichtungen 13 können jeweils oberhalb und unterhalb des Gießstrangs 2 bzw. des Rollgangs 8, auf dem der Gießstrang 2 auch innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 in der Transportrichtung T bewegt wird, angeordnet sein.
Ungeachtet dessen, ob der Gießstrang 2 als endloses Produkt, d.h. vor einer Vereinzelung zu einer Bramme, in den Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10 einläuft oder bereits als vereinzelte Bramme, ist grundsätzlich festzustellen, dass das metallische Produkt 1, wenn es sich innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 befindet, einen - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - vorderen Abschnitt 4 aufweist, mit dem das metallische Produkt 1 voran in den Behandlungsabschnitt 12 einläuft. In gleicher Weise weist das metallische Produkt einen - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - hinteren Abschnitt 5 auf, der dem vorderen Abschnitt 4 nacheilt bzw. sich - wiederum in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - stromaufwärts von dem vorderen Abschnitt 4 befindet.
Die einzelnen Kühldüsen 16 sind innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 in zumindest zwei Gruppen zusammengefasst, nämlich in einer ersten Gruppe 16.1 und in einer zweiten Gruppe 16.2. Hierbei ist die zweite Gruppe 16.2 der Kühldüsen 16 - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe 16.1 der Kühldüsen 16 angeordnet.
Sowohl die erste Gruppe 16.1 als auch die zweite Gruppe 16.2 enthalten jeweils Kühldüsen 16, die sowohl an der Oberseite 6 des Gießstrangs 2 als auch an dessen Unterseite 7 angeordnet sind. Die Oberseite 6 und die Unterseite 7 des Gießstrangs sind beispielsweise in den 2 und 3 als solche bezeichnet.
Die Stranggießanlage 100 umfasst eine Trenneinrichtung in Form einer Schere S, die - in der Transportrichtung T des Gießstrangs 2 gesehen - stromaufwärts von der Sprüheinrichtung 10 angeordnet ist. In gleicher Weise ist stromaufwärts von der Sprüheinrichtung 10 auch eine Reinigungseinrichtung 22, beispielsweise in Form eines Entzunderers, angeordnet.
Nachfolgend sind unter Bezugnahme auf die 2 und 3 verschiedene Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung 10 dargestellt und erläutert. Soweit diese beiden Ausführungsformen die vorstehend bereits im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Merkmale aufweisen und diesbezüglich übereinstimmen, werden diese Merkmale nicht nochmals erläutert.
Eine erste Ausführungsform für die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung 10 ist in der 2 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind separate frequenzgeregelte Pumpen 18 vorgesehen, mit denen eine jeweils getrennte Versorgung der Kühldüsen 16 einerseits der ersten Gruppe 16.1 und andererseits der zweiten Gruppe 16.2 mit Kühlfluid erfolgt. Hierzu sind die Kühldüsen 16 der ersten Gruppe 16.1 bzw. der zweiten Gruppe 16.2 jeweils über eine Leitung 17 an die ihnen zugeordneten frequenzgeregelte Pumpe 18 angeschlossen.
Die beiden frequenzgeregelten Pumpen 18 sind signaltechnisch mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden. Beide dieser Pumpen 18 sind durch nicht näher bezeichnete Leitungen mit einem Tank oder dergleichen verbunden, in dem Kühlfluid enthalten ist. Somit kann ein Betrieb dieser Pumpen 20 durch die Steuereinrichtung 20 geeignet gesteuert oder geregelt werden, um dadurch die Kühldüsen 16 sowohl der ersten Gruppe 16.1 als auch der zweiten Gruppe 16.2 mit Kühlfluid zu versorgen.
In den Leitungen 17 zwischen den frequenzgeregelten Pumpen 18 und der ersten Gruppe 16.1 bzw. der zweiten Gruppe 16.2 von Kühldüsen 16 sind jeweils Stellventile 19 vorgesehen, die ebenfalls signaltechnisch mit der Steuereinrichtung 20 verbunden sind und hierdurch aktuiert werden können. Durch eine geeignete Betriebsstellung dieser Stellventile 19 kann gesteuert werden, ob Kühlfluid auf die Oberflächen des Gießstrangs 2 ausgebracht wird oder nicht.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform für die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung 10. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß 2 sind nun bei der zweiten Ausführungsform die Kühldüsen 16 sowohl der ersten Gruppe 16.1 als auch der zweiten Gruppe 16.2 an eine gemeinsame frequenzgeregelte Pumpe 18 angeschlossen, zwecks einer Versorgung mit Kühlfluid. Mittels eines Stellventils 19, das in einer Leitung 17 zwischen der frequenzgeregelten Pumpe 18 und den beiden Gruppen 16.1 und 16.2 der Kühldüsen 16 vorgesehen ist, lässt sich einstellen, in welcher Menge und mit welchem Druck das Kühlfluid den Kühldüsen 16 jeweils der ersten Gruppe 16.1 und der zweiten Gruppe 16.2 zugeführt wird.
In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform von 2 können auch bei der zweiten Ausführungsform gemäß 3 die frequenzgeregelte Pumpe 18 und das Stellventil 17 jeweils von der Steuereinrichtung 20 angesteuert bzw. geregelt werden.
Bei beiden Ausführungsformen der Sprüheinrichtung 10 gemäß der 2 und 3 kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Rollenelement 9 des Rollgangs 8 mit einem motorischen Antrieb M ausgestattet ist. Entsprechend ist dieses angetriebene Rollenelement in den Darstellungen von 2 und 3 jeweils mit „9(M)“ bezeichnet. Dieses angetriebene Rollenelement 9(M) steht ebenfalls mit der Steuereinrichtung 20 in Signalverbindung, wie es beispielsweise in der 3 durch die Punktlinie symbolisiert ist, und kann entsprechend mittels der Steuereinrichtung 20 angesteuert werden.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:

Im Betrieb der Stranggießanlage 100 wird zunächst ein metallisches Produkt 1 in Form eines Gießstrangs 2 erzeugt, der nach dem Verlassen der Kokille zunächst durch die stützende Strangführung hindurch und nach dem Überführen in die Horizontale auf dem Rollgang 8 weiter in der Transportrichtung T bewegt wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen des Gießstrangs 2 mittels der Reinigungseinrichtung 22 gereinigt werden, beispielsweise durch Ausbringen von Wasser unter hohem Druck.

Bei seiner Bewegung auf dem Rollgang 8 durchläuft das metallische Produkt 1 auch den Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10. Eine thermische Oberflächenbehandlung für das metallische Produkt 1 erfolgt dadurch, dass Kühlfluid 16 durch die Kühldüsen der ersten Gruppe 16.1 und der zweiten Gruppe 16.2 gezielt auf die Oberflächen des metallischen Produkts 1 ausgebracht wird.
Bei dem metallischen Produkt 1 kann es sich um einen Gießstrang 2 handeln, der noch nicht vereinzelt worden ist und entsprechend ein Endlos-Profil darstellt. Dies ist in der Darstellung von 4 veranschaulicht, in der ein solcher Endlos-Gießstrang 2 auf dem Rollgang 8 in der Transportrichtung T bewegt wird.
Die thermische Oberflächenbehandlung des Gießstrangs 2 innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 kann derart erfolgen, dass aus den Kühldüsen 16 der ersten Gruppe 16.1 Kühlfluid mit einer größeren Menge und/oder einen größeren Druck auf die Oberflächen des Gießstrangs 2 ausgebracht wird als im Vergleich aus den Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2. Dies hat dann zur Folge, dass der nacheilende hintere Abschnitt 5 des Gießstrangs 2 innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 stärker gekühlt wird als dessen vorderer Abschnitt 4. Mit dieser Kühlstrategie wird das Ergebnis erreicht, dass in dem Material des Gießstrangs 2 in einer vorbestimmten Tiefe hiervon über einen Längenbereich, der sich zwischen dem vorderen Abschnitt 4 und dem hinteren Abschnitt 5 erstreckt, sich ein im Wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil einstellt.
Im Zuge der vorliegenden Erfindung ist innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 eine thermische Oberflächenbehandlung auch für eine vereinzelte Bramme 3 möglich, die zuvor aus dem Gießstrang 2 gebildet worden ist. Hierbei wird der Gießstrang 2, bevor er auf dem Rollgang 8 die Sprüheinrichtung 10 erreicht, mittels der Schere S vereinzelt, so dass dann eine entsprechend vereinzelte Bramme 3 in den Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10 bzw. deren Gehäuse G einläuft.
Ein Bewegen der vereinzelten Bramme 3 innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 in der Transportrichtung T kann durch das angetriebene Rollenelement 9(M) erreicht werden. Dies ist beispielsweise in der Darstellung von 5 veranschaulicht.
Auch für den Fall, dass ein metallisches Produkt 1 in Form einer bereits vereinzelten Bramme 3 in der Sprüheinrichtung 10 einer thermischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, kann die vorstehend bereits erläuterten Kühlstrategie verfolgt werden, wonach ein hinterer Abschnitt 5 der Bramme 3 stärker gekühlt wird als der vorderer Abschnitt 4 hiervon. Dies kann dadurch erreicht werden, dass, wie bereits erläutert, aus den Kühldüsen 16 der ersten Gruppe 16.1 Kühlfluid mit größerer Menge und/oder größerem Druck auf die Oberflächen der Bramme 3 ausgebracht wird als im Vergleich aus den Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2. Ergänzend oder alternativ kann diese Kühlstrategie dadurch erreicht werden, dass die vereinzelte Bramme 3 derart in den Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10 bzw. in deren Gehäuse G hinein bewegt wird, dass der vorderer Abschnitt 4 der Bramme 3 schneller an den Kühldüsen 16 vorbeitritt als der nacheilende hintere Abschnitt 5 der Bramme 5. Dies kann mit einer geeigneten Ansteuerung des angetriebenen Rollenelements 9(M) durch die Steuereinrichtung 20 erreicht werden.
In den 6 und 7 sind weitere Merkmale für die erfindungsgemäße Sprüheinrichtung 10 gezeigt und erläutert, die bei allen der vorstehend bereits genannten Ausführungsformen realisiert sein können.
6 zeigt in einer vereinfachten Perspektivdarstellung einen Schnellwechselrahmen 24, in dem eine Gruppe von Kühldüsen 16 angeordnet sind. Eine Leitung 17 für Kühlfluid führt seitlich in einen solchen Schnellwechselrahmen 24 hinein und ist mit Spritzrohren verbunden, an denen die einzelnen Kühldüsen 16 angebracht sind. Wie vorstehend bereits erläutert, ist die Leitung 17 an eine frequenzgeregelte Pumpe 18 angeschlossen, um dadurch die Kühldüsen 16 mit Kühlfluid zu speisen.
Die Perspektivdarstellung von 6 verdeutlicht, dass der Schnellwechselrahmen 24 im Querschnitt in Form eines Rechteck-Profils ausgebildet ist, das eine mittige Öffnung umschließt. Diesbezüglich ist zu verstehen, dass sich der Rollgang 8, der zur Vereinfachung in der 6 nicht gezeigt ist, durch diese mittige Öffnung hindurch erstreckt. Somit können die Oberseite 6 und die Unterseite 7 des metallischen Produkts 1 mit Kühlfluid beaufschlagt werden, wenn dieses Kühlfluid durch die Kühldüsen 16 in Richtung des metallischen Produkts 1 ausgebracht wird.
Der Schnellwechselrahmen 24 ist mit einer Höhenverstelleinrichtung H ausgestattet. Diese Höhenverstelleinrichtung H wirkt auf die Spritzrohre, die oberhalb des Rollgangs 8 angeordnet sind. Entsprechend ist es mit einer Betätigung dieser Höhenverstelleinrichtung H möglich, den Abstand der Kühldüsen 16, die oberhalb des metallischen Produkts 1 angeordnet sind, relativ zur Oberseite 6 des metallischen Produkts 1 zu verändern.
In Bezug auf einen Schnellwechselrahmen 24 gemäß 6 darf an dieser Stelle gesondert darauf hingewiesen werden, dass dieser für die Kühldüsen 16 der ersten Gruppe 16.1 als auch für die Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2 eingesetzt werden kann. Dies bedeutet, dass dann bei den Ausführungsformen gemäß 2 und 3 insgesamt zwei Schnellwechselrahmen 24 zum Einsatz kommen, nämlich einerseits für die Kühldüsen 16 der ersten Gruppe 16.1 und andererseits für die Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sprüheinrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der - in der Transportrichtung T des metallischen Produkts gesehen - insgesamt drei Gruppen von Kühldüsen 16 angeordnet sind. Neben den bereits genannten Gruppen 16.1 und 16.2 ist nun auch eine dritte Gruppe 16.3 von Kühldüsen 16 vorgesehen, die - in der Transportrichtung T des metallischen Produkts gesehen - stromabwärts von der zweiten Gruppe 16.2 angeordnet ist.
Für die dritte Gruppe 16.3 von Kühldüsen 16 versteht sich, dass hierzu auch ein Schnellwechselrahmen 24 gemäß 6 verwendet werden kann, um damit die Kühldüsen 16 oberhalb und unterhalb des metallischen Produkts 1 anzuordnen.
Bei der Ausführungsform von 7, bei der wie soeben erläutert insgesamt drei Gruppen von Kühldüsen 16 vorgesehen sind, versteht sich, dass hierbei aus den Kühldüsen 16 der dritten Gruppe 16.3 Kühlfluid mit einer kleineren Menge und/oder einem kleineren Druck ausgebracht wird als aus den Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2. Anders ausgedrückt, werden die Menge des aus den Kühldüsen 16 ausgebrachten Kühlfluids und/oder dessen Druck für die drei Gruppen 16.1, 16.2 und 16.3, in dieser Reihenfolge, entlang der Transportrichtung T stetig vermindert.
In Bezug auf die dritte Gruppe 16.3 von Kühldüsen 16 kann vorgesehen sein, dass diese dem vorderen Abschnitt 4 des metallischen Produkts 1 zugeordnet ist. Entsprechend befinden sich dann die Kühldüsen 16 der zweiten Gruppe 16.2 in etwa in einem Bereich zwischen dem vorderen Abschnitt 4 und dem hinteren Abschnitt 5 des metallischen Produkts 1.
Die Positionierung der Schnellwechselrahmen 24 entlang des Rollgangs 8 erfolgt in der Weise, dass diese in das Gehäuse G der Sprüheinrichtung 10 integriert sind und sich hierdurch zumindest im Bereich des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 eine geschlossene Gehäusekammer K ausgebildet. Im oberen Bereich dieser Gehäusekammer K ist ein Deckel vorgesehen, der in der Darstellung von 7 mit der Bezeichnung „D“ versehen ist.
Im Hinblick auf die vorstehend genannte geschlossene Gehäusekammer K versteht sich, dass der Einlaufbereich 14 und der Auslaufbereich 15 der Gehäusekammer K jeweils mit einer Schleusenfunktion ausgestattet sind, um ein Einlaufen des metallischen Produkts 1 hinein in die Gehäusekammer K bzw. ein Herauslaufen des metallischen Produkts 1 heraus aus der Gehäusekammer K zu gewährleisten.
In Bezug auf die einzelnen Gruppen von Kühldüsen 16 darf an dieser Stelle gesondert darauf hingewiesen werden, dass - in der Transportrichtung T gesehen - ein Abstand dieser Gruppen relativ zueinander einstellbar verändert werden kann. Dies gilt in gleicher Weise sowohl für die Ausführungsform von 2 und 3, bei denen jeweils eine erste Gruppe 16.1 und eine zweite Gruppe 16.2 von Kühldüsen 16 vorgesehen sind, als auch für die Ausführungsform von 7, bei der für die Kühldüsen 16 insgesamt drei Gruppen 16.1, 16.2 und 16.3 vorgesehen sind. Eine solche Verstellung eines Abstands der Gruppen von Kühldüsen 16 lässt sich in einfacher Weise realisieren, wenn für diese Gruppen, wie erläutert, jeweils ein Schnellwechselrahmen 24 gemäß 6 verwendet wird.
Bei allen der vorstehend genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sprüheinrichtung 10 das Gehäuse G mit einer (nicht gezeigten) Wasserdampfabsaugrichtung ausgestattet sein kann. Somit ist es möglich, dass Wasserdampf, der sich innerhalb der geschlossenen Gehäusekammer K bilden kann, wenn ein metallisches Produkt 1 innerhalb des Behandlungsabschnitts 12 der Sprüheinrichtung 10 einer thermischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, geeignet mittels dieser Wasserdampfabsaugrichtung abgesaugt wird.
Weitere Merkmale zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur thermischen Oberflächenbehandlung sind in dem Flussdiagramm von 8 genannt. In Bezug auf die Sprüheinrichtung 10 darf hierzu hervorgehoben werden, dass ein definierter Wärmeentzug für das metallische Produkt 1 durch eine regelbare Wassermenge erreicht werden kann. Im Falle der Behandlung einer vereinzelten Bramme 3 kann dies auch mittels einer regelbaren Transportgeschwindigkeit erreicht werden, mit der die Bramme 3 in den Behandlungsabschnitt 12 der Sprüheinrichtung 10 hineinbewegt und dabei an den Kühldüsen 16 vorbeibewegt wird.
Des Weiteren verdeutlicht das Flussdiagramm von 8, dass es mittels einzelner Prozessparameter, zu denen die Geometrie, die gemessene Temperatur des metallischen Produkts 1 innerhalb der Sprüheinrichtung 10 in deren Einlaufbereich 14 und/oder Auslaufbereich 15 und/oder die stromabwärts der Sprüheinrichtung 10 gemessene Oberflächengüte des metallischen Produkts 1 zählen können, möglich ist, eine automatisierte Prozessführung zu realisieren, die Einfluss auf den Betrieb der Stranggießanlage 100 hat.
Bezugszeichenliste

1: metallisches Produkt
2: Gießstrang
3: Bramme
4: vorderer Abschnitt (des metallischen Produkts 1)
5: nacheilender hintere Abschnitt (des metallischen Produkts 1)
6: Oberseite (des metallischen Produkts 1)
7: Unterseite (des metallischen Produkts 1)
8: Rollgang
9: Rollenelement
10: Sprüheinrichtung
12: Behandlungsabschnitt
13: Temperatur-Messeinrichtung
14: Einlaufbereich
15: Auslaufbereich
16: Kühldüsen
16.1: erste Gruppe von Kühldüsen 16
16.2: zweite Gruppe von Kühldüsen 16
16.3: dritte Gruppe von Kühldüsen 16
17: Leitung
18: frequenzgeregelte Pumpe
19: Stellventil
20: Steuereinrichtung
22: Reinigungseinrichtung (z.B. Entzunderer)
24: Schnellwechselrahmen
100: Stranggießanlage
D: Deckel
G: Gehäuse
H: Höhenverstelleinrichtung
K: Gehäusekammer
M: motorischer Antrieb (für ein Rollenelement)
R: Spritzrohre
S: Schere
T: Transportrichtung
v: Transportgeschwindigkeit (der Bramme 3)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0650790 B1 [0002]
DE 19681466 T1 [0003]

Claims

Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts (1) insbesondere in Form eines Gießstrangs (2) oder einer hieraus gebildeten Bramme (3), bei dem das metallische Produkt (1) in einer Transportrichtung (T) durch einen mit Kühldüsen (16) ausgestatteten Behandlungsabschnitt (12) einer Sprüheinrichtung (10) hindurch bewegt wird und dabei Kühlfluid durch die Kühldüsen (16) der Sprüheinrichtung (10) auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebracht wird, wobei das metallische Produkt (1) - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - einen vorderen Abschnitt (4) und einen nacheilenden hinteren Abschnitt (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Abschnitt (5) des metallischen Produkts (1) stärker gekühlt wird als der vordere Abschnitt (4) des metallischen Produkts (1), derart, dass sich durch den Wärmeentzug mittels des auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebrachten Kühlfluids in dem Material des metallischen Produkts (1) in einer vorbestimmten Tiefe hiervon über einen Längenbereich, der sich zwischen dem vorderen Abschnitt (4) und dem hinteren Abschnitt (5) des metallischen Produkts (1) erstreckt, ein im Wesentlichen gleichmäßiger Ferrit-Anteil einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behandlungsabschnitt (12) der Sprüheinrichtung (10) oberhalb des metallischen Produkts (1) und/oder unterhalb des metallischen Produkts (1) eine Mehrzahl von Kühldüsen (16) entlang der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) angeordnet sind, wobei aus den Kühldüsen (16) jeweils Kühlfluid insbesondere in Form von oder auf Basis von Wasser unter Druck auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) zumindest in einer ersten Gruppe (16.1) und in einer zweiten Gruppe (16.2) angeordnet sind, wobei die zweite Gruppe (16.2) der Kühldüsen (16) - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe (16.1) der Kühldüsen (16) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) zur Versorgung mit Kühlfluid an zumindest eine frequenzgeregelte Pumpe (18) angeschlossen sind, mit der das Kühlfluid mit einer vorbestimmten Menge und einem vorbestimmten Druck zu den Kühldüsen (16) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Gruppe (16.1) und zweite Gruppe (16.2) der Kühldüsen (16) jeweils separate frequenzgeregelte Pumpen (18) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Leitung (17) zwischen der frequenzgeregelten Pumpe (18) und den Kühldüsen (16) der ersten bzw. zweiten Gruppe (16.1, 16.2) zumindest ein Stellventil (19) vorgesehen ist, mit dem in Bezug auf das Kühlfluid eine Wassermenge und/oder ein Druck für die Kühldüsen (16) der ersten bzw. zweiten Gruppe (16.1, 16.2) einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge und/oder der Druck für das Kühlfluid bei den Kühldüsen (16) der ersten Gruppe (16.1) größer gewählt ist bzw. sind als wie bei den Kühldüsen (16) der zweiten Gruppe (16.2), so dass dadurch der hintere Abschnitt (5) des metallischen Produkts (1) stärker gekühlt wird als sein vorderer Abschnitt (4).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Produkt (1) - in seiner Transportrichtung (T) gesehen - stromaufwärts von der Sprüheinrichtung (10) geschnitten und somit zu einer Bramme (3) vereinzelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit (v) der Bramme (3) in dem Behandlungsabschnitt (12) der Sprüheinrichtung (10) verändert wird, derart, dass der vordere Abschnitt (4) der Bramme (3) an den Kühldüsen (16) schneller vorbeigeführt wird als der hintere Abschnitt (5) der Bramme (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Produkt (1) - in seiner Transportrichtung (1) gesehen - stromaufwärts von der Sprüheinrichtung (10) gereinigt, vorzugsweise entzundert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des metallischen Produkts (1) - in seiner Transportrichtung gesehen - stromaufwärts von der Sprüheinrichtung (10) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des metallischen Produkts (1) - in seiner Transportrichtung (T) gesehen - stromabwärts von der Sprüheinrichtung (10) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des metallischen Produkts (1) an seiner Oberseite (6) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des metallischen Produkts (1) an seiner Unterseite (7) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kühlfluid, welches aus den Kühldüsen (16) der Sprüheinrichtung (10) auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebracht wird, in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des metallischen Produkts (1) eingestellt oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, soweit rückbezogen auf Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit (v) der Bramme (3) oder die Veränderung dieser Transportgeschwindigkeit (v) innerhalb des Behandlungsabschnitts (12) der Sprüheinrichtung (10) in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur des metallischen Produkts (1) eingestellt oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - stromabwärts von der Sprüheinrichtung (10) die Oberflächengüte des metallischen Produkts (1) in Bezug auf den Anteil an Ferritanteil gemessen wird, wobei die Menge an Kühlfluid, welches aus den Kühldüsen (16) der Sprüheinrichtung (10) auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebracht wird, und/oder dessen Druck und/oder die Transportgeschwindigkeit der Bramme (3) oder die Veränderung dieser Transportgeschwindigkeit (v) entlang des Behandlungsabschnitts (12) der Sprüheinrichtung (10) in Abhängigkeit des gemessenen Anteils an Ferrit eingestellt oder geregelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) entlang des Behandlungsabschnitts (12) der Sprüheinrichtung (10) sowohl oberhalb des metallischen Produkts (1) als auch unterhalb des metallischen Produkts (1) angeordnet sind, wobei die Wassermenge und/oder der Druck für die Kühldüsen (16) unterhalb des metallischen Produkts (1) größer gewählt sind als für die Kühldüsen (16) oberhalb des metallischen Produkts (1), vorzugsweise, dass die unterhalb des metallischen Produkts (1) angeordneten Kühldüsen (16) und die oberhalb des metallischen Produkts (1) angeordneten Kühldüsen (16) an jeweils unterschiedliche frequenzgeregelte Pumpen (18) angeschlossen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des metallischen Produkts (1) zumindest 250 mm beträgt und/oder dass eine Breite des metallischen Produkts (1) zumindest 3000 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid aus den Kühldüsen (16) intermittierend auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausgebracht wird.
Sprüheinrichtung (10) zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts (1) insbesondere in Form eines Gießstrangs (2) oder einer hieraus gebildeten Bramme (3), umfassend einen Behandlungsabschnitt (12) mit einem Einlaufbereich (14) und einem Auslaufbereich (15), wobei das metallische Produkt (1) entlang des Behandlungsabschnitts (12) von dem Einlaufbereich (14) in Richtung des Auslaufbereichs (15) in einer Transportrichtung (T) bewegbar ist, und eine Mehrzahl von Kühldüsen (16), aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) zumindest in einer ersten Gruppe (16.1) und in einer zweiten Gruppe (16.2) angeordnet sind, wobei die zweite Gruppe (16.2) der Kühldüsen (16) - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe (16.1) der Kühldüsen (16) angeordnet ist, und dass die Kühldüsen (16) der ersten Gruppe (16.1) und die Kühldüsen (16) der zweiten Gruppe (16.2) jeweils an separate frequenzgeregelte Pumpen (18) angeschlossen sind, wobei mit den jeweiligen frequenzgeregelten Pumpen (18) in Bezug auf das Kühlfluid eine vorbestimmten Menge und/oder ein vorbestimmter Druck für die Kühldüsen (16) der ersten Gruppe (16.1) bzw. für die Kühldüsen (16) der zweiten Gruppe (16.2) einstellbar, vorzugsweise regelbar ist.
Sprüheinrichtung (10) zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts (1) insbesondere in Form eines Gießstrangs (2) oder einer hieraus gebildeten Bramme (3), umfassend einen Behandlungsabschnitt (12) mit einem Einlaufbereich (14) und einem Auslaufbereich (15), wobei das metallische Produkt (1) entlang des Behandlungsabschnitts (12) von dem Einlaufbereich (14) in Richtung des Auslaufbereichs (15) in einer Transportrichtung (T) bewegbar ist, und eine Mehrzahl von Kühldüsen (16), aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) zumindest in einer ersten Gruppe (16.1) und in einer zweiten Gruppe (16.2) angeordnet sind, wobei die zweite Gruppe (16.2) der Kühldüsen (16) - in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) gesehen - stromabwärts von der ersten Gruppe (16.1) der Kühldüsen (16) angeordnet ist, und dass die Kühldüsen (16) der ersten Gruppe (16.1) und die Kühldüsen (16) der zweiten Gruppe (16.2) an zumindest eine frequenzgeregelte Pumpe (18) angeschlossen sind und in einer Leitung (17) zwischen der frequenzgeregelten Pumpe (18) und den Kühldüsen (16) der ersten bzw. zweiten Gruppe (16.1, 16.2) zumindest ein Stellventil (19) vorgesehen ist, mit dem in Bezug auf das Kühlfluid eine Wassermenge und/oder ein Druck für die Kühldüsen (16) der ersten bzw. zweiten Gruppe (16.1, 16.2) einstellbar, vorzugsweise regelbar ist.
Sprüheinrichtung (10) nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (20), mit der die frequenzgeregelte(n) Pumpe bzw. Pumpen (18) und/oder das Stellventil (19) in Signalverbindung steht bzw. stehen, derart, dass der Betrieb dieser Pumpe(n) (18) und/oder des Stellventils (19) in Abhängigkeit von zumindest einem Prozessparameter des metallischen Produkts (1) steuerbar, vorzugsweise regelbar ist.
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Produkt entlang des Behandlungsabschnitts (12) auf einem Rollgang (8) von dem Einlaufbereich (14) in Richtung des Auslaufbereichs (15) in der Transportrichtung (T) bewegbar ist, wobei zumindest ein Rollenelement (9) des Rollgangs (8) mit einem motorischen Antrieb (M) ausgestattet ist, vorzugsweise, dass das mit dem motorischen Antrieb (M) ausgestattete Rollenelement (9) angrenzend zu dem Behandlungsabschnitt (12) angeordnet ist.
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe (16.1) von Kühldüsen (16) und die zweite Gruppe (16.2) von Kühldüsen (16) jeweils in separaten Schnellwechselrahmen (24) aufgenommen sind.
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der ersten Gruppe (16.1) von Kühldüsen (16) und der zweiten Gruppe (16.2) von Kühldüsen (16) in der Transportrichtung (T) des metallischen Produkts (1) relativ zueinander einstellbar veränderlich ist.
Sprüheinrichtung (10) zur thermischen Oberflächenbehandlung eines metallischen Produkts (1) in Form einer vereinzelten Bramme (3), umfassend einen Behandlungsabschnitt (12) mit einem Einlaufbereich (14) und einem Auslaufbereich (15), wobei das metallische Produkt (1) entlang des Behandlungsabschnitts (12) auf einem Rollgang (8) von dem Einlaufbereich (14) in Richtung des Auslaufbereichs (15) in einer Transportrichtung (T) bewegbar ist, und eine Mehrzahl von Kühldüsen (16), aus denen jeweils ein Kühlfluid auf die Oberflächen des metallischen Produkts (1) ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rollenelement (9) des Rollgangs (8) mit einem motorischen Antrieb (M) ausgestattet ist, vorzugsweise, dass das mit dem motorischen Antrieb (M) ausgestattete Rollenelement (9) angrenzend zu dem Behandlungsabschnitt (12) angeordnet ist.
Sprüheinrichtung (10) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (20) vorgesehen ist, mit welcher der motorische Antrieb (M) des Rollenelements (9) in Signalverbindung steht, derart, dass die Drehzahl bzw. die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenelements (9) in Abhängigkeit von zumindest einem Prozessparameter des metallischen Produkts (1) steuerbar, vorzugsweise regelbar ist.
Sprüheinrichtung (10) nach Anspruch 23 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest ein Prozessparameter des metallischen Produkts (1) gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Temperatur, Ferrit-Anteil in dem Material des metallischen Produkts (1) und/oder Geometrie des metallischen Produkts (1) insbesondere in Bezug auf seinen Querschnitt senkrecht zur Transportrichtung (T).
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 21 bis 29, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (G), in dem der Behandlungsabschnitt (12) vorgesehen ist, vorzugsweise, dass das Gehäuse mit einer Wasserdampfabsaugeinrichtung ausgestattet ist, weiter vorzugsweise, dass das Gehäuse (G) in Form einer Kammer (K) und im Wesentlichen geschlossen ausgebildet ist, wobei der Einlaufbereich (14) und der Auslaufbereich (15) der Gehäusekammer (K) jeweils mit einer Schleusenfunktion ausgestattet sind, um ein Einlaufen des metallischen Produkts hinein in die Gehäusekammer (K) bzw. ein Herauslaufen des metallischen Produkts (1) heraus aus der Gehäusekammer (K) zu gewährleisten.
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühldüsen (16) in zumindest einem Schnellwechselrahmen (24) angeordnet sind.
Sprüheinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 21 bis 31, gekennzeichnet durch eine Höhenverstelleinrichtung (H), mit der Kühldüsen (16), die an einer Oberseite (6) des metallischen Produkts (1) angeordnet sind, in ihrer Höhe verstellbar angeordnet sind, so dass damit ein Abstand dieser Kühldüsen (16) relativ zum Rollgang (8) einstellbar ist.