DE60307496T2

DE60307496T2 - Prozess- und produktionslinie zur herstellung von ultradünnen heissgewalzten streifen auf grundlage der dünnbrammentechnik

Info

Publication number: DE60307496T2
Application number: DE60307496T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Arvedi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: DE60307496D1; RU2004124250A; ITMI20021996A1; UA84398C2; EP1558408A1; US20050155740A1; BR0307152B1; BR0307152A; AU2003265149A1; DK1558408T3; CN100335187C; US7343961B2; KR20050042260A; PT1558408E; RU2320431C2; CN1628002A; ES2270163T3; ATE335553T1; WO2004026497A1; EP1558408B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine entsprechende Produktionslinie nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 13. Beispiele für ein solches Verfahren und eine Produktionslinie sind in US 5 634 257 A beschrieben.
Es ist bekannt, daß sich die sogenannte "Dünnbrammen" Technik für die Herstellung von Warmband seit der Zeit der ersten Anlagen dieses Typs in den USA und Italien, beginnend mit den Jahren 1990 und 1992, stark entwickelt hat.
Gegenwärtig kann mit dieser Dünnbrammentechnologie bereits Warmband in jeglicher Stahlqualität sowohl im Bereich von Karbonstählen als auch im Bereich von rostfreiem Stahl hergestellt werden. Der Stand der Technik wird z.B. in DE 38 40 812 C2 , EP 0 415 987 B1 , DE 195 20 832 A1 und WO 00/20141 beschrieben. Bei einer aufmerksameren Untersuchung zeigt sich, daß die Temperatur ein kaum steuerbarer Parameter ist: bei einer Gießgeschwindigkeit von 4-6 m/min und Warmbanddicken < 2 mm werden am Ausgang des Grobwalzwerks Temperaturen des Zwischenbandes < 900°C (AC3) gemessen, und am Ausgang des Feinwalzwerkes Bandtemperaturen < 750°C (AC1), was Qualitätseinbußen hinsichtlich der Eigenschaften des Materials und der Produktionssicherheit verursacht.
Damit diese kritischen Temperaturen nicht unterschritten werden, darf die Dicke des Zwischenbandes nach dem Grobwalz- oder Hochreduktions-Walzwerk HRM bei Gießgeschwindigkeiten von 4-6 m/min nicht weniger als 20 mm betragen. Dieser Wert für die Dicke des Zwischenbandes führt, z.B. nach dem Durchgang durch die Induktionsheizzone unter Erreichung einer Bandtemperatur von etwa 1200°C am Ausgang des Ofens, wiederum zu Grenzen bei der Dicke des feingewalzten Warmbandes, und diese Grenzen können nicht unterschritten werden, ohne daß zugleich Temperaturen unterhalb der Temperatur AC1 von 750°C erreicht werden, etwa im Fall eines Karbonstahls mit 0,06%C, mit entsprechenden Nachteilen in der Stahlqualität.
Nach zehn Jahren Produktionserfahrung und Entwicklung der Dünnbrammentechnik ist es auch bekannt, daß die Nachfrage des Marktes mit einem Warmbandprodukt von besserer Qualität und zu geringeren Kosten erfüllt werden muß. Die Nachfrage des Marktes nach einem warmgewalzten Band be zieht sich insbesondere auf eine minimale Dicke von 0,4 mm und zugleich ein thermomechanisches Walzen im Sinne des T.T.T. Diagramms, was zu den gewünschten und verbesserten mechanischen Eigenschaften des Materials führt. In diesem Zusammenhang muß eine kostengünstige Produktion von Zweiphasen-, TRIP und TWIP-Stählen auf die beste technische Weise mit Hilfe der Dünnbrammentechnik in Betracht gezogen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kombination aus Verfahren und Produktionslinie auf der Grundlage der Dünnbrammentechnik unter Einsatz eines Warmband-Feinwalzwerks zu entwickeln, um die Herstellung von ultradünnem Warmband, mit 0,4 mm Dicke als Minimum bei einer maximalen Breite von 2,2 m in thermomechanischer Weise nach dem T.T.T. Diagramm zu ermöglichen, das eine kontrollierte Kristallstruktur und folglich kontrollierte mechanische Eigenschaften hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung, zusätzlich zu der Standardproduktion von Warmband, das zu Wickeln mit einem spezifischen Gewicht von etwa 20 kg/mm Bereite gewickelt ist, ist das sogenannte "kontinuierliche Walzen" des oben genannten Warmbandes von hoher Qualität, das jedes Gewicht des Wickels erlaubt sowie auch eine direkte Verbindung mit den anschließenden Bearbeitungsschritten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein sekundäres Kühlsystem in der Gießmaschine während der Reduktion des Flüssigkerns zu schaffen.
Die oben genannten Aufgaben werden insbesondere durch die nicht durch den Stand der Technik nahegelegten Merkmale gelöst, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 13 angegeben sind.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, die als nicht beschränkendes Beispiel dienen und in denen zeigen:
1a und 1b in Kombination, eine schematische Darstellung des bevorzugten Beispiels der Produktionslinie für das Verfahren gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems zur Prozeßsteuerung;
3 ein Diagramm der Bandtemperatur als Funktion der Banddicke oder der Anzahl der Walzdurchgänge;
4 ein Diagramm der verschiedenen Bandtemperaturen als Funktion der Abfolge der Walzdurchgänge in der Zeit; und
5 ein T.T.T. Diagramm für eine Stahlanalyse im Hinblick auf die Produktion eines Zweiphasen-, TRIP oder TWIP-Stahls.
In 1a und 1b ist eine bevorzugte Produktionslinie gemäß der Erfindung, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren ausführen läßt, in ihren Einzelheiten dargestellt. Am Anfang der Produktionslinie befindet sich ein Stranggußsystem 1 mit oszillierender Form 2, die an ihrem Auslaß mit einer maximalen Gießgeschwindigkeit von 10 m/min eine Bramme mit einer Breite von 800-1200 mm und einer Dicke von 100-70 mm liefert. Stromabwärts der Form ist eine Rollenbahn 3 (oder ein Tisch) angeordnet, die mechanisch so eingestellt ist, daß die Dicke der Bramme in der Zone 3.1 während der Erstarrung um maximal 60% und in der Zone 3.2 auf bis 80-40 mm reduziert wird, wobei die Gießgeschwindigkeit konstant auf ihrem maximalen Wert gehalten werden sollte, damit sich die beste Produktivität und die höchste Brammentemperatur am Ausgang der Gießmaschine ergibt.
Es hat sich gezeigt, daß die Form vorzugsweise eine solche Geometrie haben sollte, daß die Bramme beim Verlassen der Form keinen exakt rechteckigen Querschnitt hat, sondern eine zentrale Balligkeit mit einem Wert vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm auf jeder Seite 2.2 aufweist. Das anschließende Vorband, nach dem Walzen des festen Kerns, hat vorzugsweise noch eine zentrale Balligkeit von bis zu 0,4 mm auf jeder Seite 5.3.
Eine spezielle Hardwareeinrichtung mit entsprechender Software kann dazu vorgesehen sein, die für dieses Band erforderlichen geometrischen Toleranzen einzuhalten, so daß die Dickenschwankungen der Bramme, wenn sie die Stranggießmaschine verläßt, unabhängig von Walzenspalten und Abnutzung im Bereich von ± 1 mm gehalten werden. Zu dem Zweck kann eine aktive Po sitionssteller/Regler- und Parallelitätssteuerung in Kombination mit dem ersten Teil der Gießmaschine vorgesehen sein.
Das bedeutet, daß das Ende der Erstarrung sich in der Zone 3.3 am Ende der Stranggießmaschine befindet.
Eine Reduktion der oben erwähnten Brammendicke während der Erstarrung wird als der wichtigste technische Vorteil des Verfahrens angesehen, und die relevante Größe wird als Parameter V1 bezeichnet, der auch in 2 als Datum 22.1 des Steuersystems angegeben ist. Es ist in der Tat eine Folge dieser Werte für die Dickenreduktion, daß eine feinkristalline Struktur erreicht wird und innere Risse und Entmischung vermindert werden, was zu verbesserten Eigenschaften des Materials führt. Weiterhin kann die Reduktion der Brammendicke so gewählt werden, daß die Bedingungen in dem gesamten Herstellungsprozeß optimiert werden.
Um dieses Stadium des Verfahrens zu erreichen, war es ein wichtiger Gesichtspunkt, eine spezielle Art einer Luft/Wasser-Sekundärkühlung 3B zu entwickeln, die speziell in Kombination mit dem Reduktionsprozeß bei flüssigem Kern am Punkt 3 untersucht wurde. Das Ziel dieses Prozesses war es, eine Temperaturschwankung von ±30°C entlang beider äußerer Oberflächen zu erreichen, die mit den Gießwalzen 3b in Berührung stehen, um eine Temperaturverteilung zu erreichen, die so homogen ist wie möglich, was wesentlich ist, um die oben genannten Bedingungen hinsichtlich der inneren Qualität zu erreichen, vor allen dank einer Reduktion des Wölbungseffekts 3A-3c auf ein Minimum, bei hohen Gießgeschwindigkeiten (bis zu 8 m/min) und einer Ausgangstemperatur unterhalb von 1200°C, um das Phänomen des Wachstums der austenitischen Körner mit nachteiligen Auswirkungen auf die Produktqualität während des Walzens zu vermeiden.
Hinsichtlich der Intensität müssen geeignete spezifische Volumen an Wasser sichergestellt werden, die sich als 0,6-3 l je Kilogramm Produkt quantifizieren lassen, während die Kühldichte (l/min je m²) im oberen Teil der Gießmaschine größer sein muß, wo die Brammentemperaturen höher sind, die Verdampfung von Kühlwasser stärker ist und die Haut noch relativ dünn ist, weshalb der Austausch von Wärme mit dem flüssigen Kern erleichtert ist. Vorzugsweise werden "Nebel"-Düsen 3a verwendet.
Homogenität der Temperatur am Umfang jedes transversalen Querschnitts kann erreicht werden durch geeignete Wahl der Anzahl der Düsen 3a und ihrer Sprühmuster in dem Raum zwischen jedem Paar gegenüberliegender Walzen. Es muß auch eine selektive Steuerung des Ausstoßes der Düsen zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Bramme vorgesehen werden, durch Erhöhung des Ausstoßes an der Rückseite, um das Phänomen mangelnder Stockung in dem konkaven Bereich zwischen den frontseitigen Walzen und der Bramme zu kompensieren. Zu dem gleichen Zweck wird es auch zweckmäßig sein, eine selektive dynamische Steuerung an einigen der Düsen in jedem Bereich zwischen aufeinanderfolgenden Walzen vorzunehmen, unter Überwachung z.B. der oberen und/oder unteren Oberflächentemperatur der Bramme auf den transversalen Abschnitten, z.B. mit Hilfe eines Infrarotscanners.
Für die Homogenität der Temperatur im Längsschnitt wird eine dynamische Steuerung des Gesamtausstoßes und/oder der Verteilung der Kühldichte längs der Gießmaschine vorgenommen, um die gewünschten Temperaturen der Brammenoberfläche an einem oder mehreren Detektionspunkten längs der Gießmaschine konstant zu halten. Es ist zu bemerken, daß die Temperaturen in dieser Richtung durch zahlreiche Parameter beeinflußt werden können, etwa die Gießgeschwindigkeit, die Gießtemperatur des Flüssigstahls, das Ausmaß des Wärmeaustausches in der Form und die chemische Zusammensetzung des Gußstahls. Die erwarteten Oberflächentemperaturen der Bramme werden mit geeigneten Erstarrungsmodellen berechnet, unter Berücksichtigung von:

– der chemischen Zusammensetzung des Stahls;
– der Sensitivität des Stahls für innere Verformung (Wölbung);
– der Sensitivität des Stahls für Wärmegradienten (mögliche Risse an der Oberfläche oder im Inneren in transversaler oder longitudinaler Richtung);
– der geometrischen Eigenschaften der Gießmaschine;
– der vorgesehenen Gießgeschwindigkeiten;
– der vorgesehenen metallurgischen Längen.

Zu diesem Zweck ist das sekundäre Kühlsystem mit verschiedenen Düsenbereichen versehen, die durch Bereichsventile für Wasser und/oder Luft im Fall von Nebel gesteuert werden, was im oberen Teil der Gießmaschine Düsen sowohl an der Frontseite als auch an der Rückseite einschließen kann, während im unteren Teil zwischen der Frontseite und der Rückseite unterschieden werden kann. Diese Ventile können nur einige der in jedem der Zwischenräume zwischen den Walzen vorhandenen Düsen steuern, so daß man über mehr als eine aktive Steuerung für die Kühlung in der transversalen Richtung verfügt.
Die Bramme 2.2 wird am Ausgang der Stranggießmaschine direkt einem Grobwalzwerk (oder HRM) 5 zugeführt, damit sie in nicht mehr als vier Durchgängen auf eine Dicke von 30-8 mm gewalzt wird. Die durch Walzen zu erzielende Dickenreduktion ist so bestimmt, daß sie die besten Bedingungen für den Prozeß in seiner Gesamtheit ergibt. Weiterhin verursacht die relativ niedrige Geschwindigkeit von 4-10 m/min beim Eintritt 5.1, d. h. 0,066-0,166 m/s, eine recht deutliche Verbreiterung des gewalzten Produkts oder der "Bramme" 5.2 und damit ein beträchtlich verbessertes Profil, das in einer transversalen Richtung symmetrisch ist, mit Abweichungen von weniger als 1 %. Ein solches gutes Profil des Zwischenbandes 5.3 ist in der Tat eine Grundvoraussetzung dafür, daß man ein gutes Profil des fertigen Produkts 13 erhält, mit anderen Worten, des dünnen Warmbandes mit einer Dicke von 1,5-04 mm.
Die gute Profilqualität des Zwischenbandes 5.3 unter der Bedingung der geringen Walzgeschwindigkeit in 5.1 beim Eintritt in HRM 5 kann als der zweite technische Vorteil V2 des Prozesses genannt werden, der in der Lage ist, die Flexibilität des gesamten Prozesses und die Produktqualität stark zu beeinflussen. Dasselbe Datum kann in dem Steuersystem 22, das nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben wird, als Parameter 22.2 angegeben werden.
Indem der Abstand 6 zwischen der Stranggießmaschine 1 und dem Eintritt in HRM 5 vorzugsweise klein gehalten wird, z. B. zwischen 0,5 und 4 m, wird die Bramme 2.2, die am Ende des Walzentisches 3 erstarrt ist, mit einer Temperatur von 1450°C in ihrem innersten Bereich 7 in das Grobwalzwerk transportiert, also, wie man gewöhnlich sagt, mit einem "heißen Kern", während die Temperatur an der Oberfläche bei 1150°C liegt. Ein solcher invertierter Temperaturgradient 7.2 der Bramme 2.2 auf der halben Dicke der Bramme selbst am Eintritt in HRM 5 erlaubt eine homogenere und gleichförmigere Transformation über die gesamte Dicke des zu walzenden Materials 5.2, da der sogenannte "Kern" homogener transformiert wird. Dies zeigt sich auch an den Rändern des zu walzenden Materials, die am Auslaß von HRM 5 konvex und gut definiert sind.
Das zu walzende Produkt oder die Bramme 5.2 mit dem invertierten Temperaturgradienten 7.2 trägt, indem sie direkt in das Grobwalzwerk 5 eintritt, auch dazu bei, daß die Eigenschaften des Materials sowie das Profil des Zwischenbandes 5.3 und des endgültigen Warmbandes erheblich verbessert sind.
Dieser "invertierte Temperaturgradient" 7.2, bisher absolut unüblich in der Walztechnologie – die gewöhnlich auf einer konstanten Verteilung der Temperatur über die gesamte Dicke der Bramme basiert, mit einer maximalen Schwankung von 30 %, wobei in diesem Fall der innere Kern kühler ist als die Oberfläche – führt zu positiven Merkmalen in dem fertigen Produkt und kann als ein dritter technischer Vorteil V3 des Prozesses betrachtet werden (22.3 mit Bezug auf das Steuersystem nach 2).
Bei einem größeren Abstand 6.1 zwischen der Stranggießmaschine 1 und dem Eintritt in HRM 5, etwa bis zu 350 m, um die Einfügung eines Kompensationsofens (vorzugsweise eines Walzen-Durchlaufofens) zu ermöglichen, um die Temperatur des zu walzenden Materials oder der Bramme 5.2 zu kompensieren, geht dagegen der sogenannte dritte Vorteil V3 entsprechend dem oben definierten invertierten Temperaturgradienten 7.2 verloren.
Nach dem Durchgang durch das Grobwalzwerk HRM 5 tritt das Zwischenband 5.3 mit einer Dicke von 30-8 mm, entsprechend den besten Bedingungen für den Prozeß insgesamt, direkt in einen Induktionsheizpfad 8 ein. Der Abstand zwischen dem Ausgang von HRM 5 und dem Einlaß in die Induktionsheizung 8 sollte so klein wie möglich ausgelegt werden, um die Temperaturverluste zu vermindern, damit die Temperatur des Zwischenbandes 9 nicht kleiner wird als AC3, d. h. etwa 900°C und somit der austenitische Bereich der Kristallisation verlassen wird.
Die Strecke zwischen dem Auslaß von HRM und dem Eingang in die Induktionsheizung 8 sollte mit einer Einrichtung zur Quertrennung ausgerüstet sein, vorzugsweise einer Schervorrichtung 10, und, aus Sicherheitsgründen, um Zusammenbrüche im Walzwerk zu vermeiden, mit einer Quertransporteinrichtung 11. Die plattenförmigen Bleche, die im Fall eines Zusammen bruchs ausgeschnitten werden, zeigen bereits genügend Materialeigenschaften und können deshalb verkauft werden. Damit die Temperaturverluste des Zwischenbandes 5.3 in der Zone der Quertransportlinie so klein wie möglich gehalten werden, sollte zu ihrer Isolation eine schwenkbare Abdeckung 12 vorgesehen sein oder gar eine schwenkbare Abdeckung mit der Möglichkeit der Induktionsheizung 12.1 zwischen den Scheren 10 und dem Eintritt in den Induktionsheizpfad 8.
Beim Durchgang durch den gesamten Induktionsheizpfad 8 wird das Zwischenband 5.3 mit einer Dicke zwischen 30 und 8 mm entsprechend dem gewünschten Warmband 13 transportiert, im Hinblick auf das programmierte thermomechanische Walzen 14, wie in dem T.T.T. Diagramm 14.1 zu sehen ist, wobei die Dicke des Warmbandes und die Art der Struktur bei der Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C beachtet werden. Eine solche Flexibilität im Temperaturmanagement kann nur durch Induktionsheizung erreicht werden, während ein primärenergiegespeister Ofen langsam ist und seine Temperatur sich nicht von einem Warmband zum anderen ändern kann.
Vorteilhaft ist gemäß der Erfindung ein Regelalgorithmus zum Überhitzen des Vorbandes 5.3 (Kopf und Schwanz) und insbesondere die Temperatursteuerung unter Einschluß des Induktionsofens 8 vorgesehen.
Praktische Versuche haben in der Tat gezeigt, daß einen kontrollierte Überhitzung sowohl des Kopfendes als auch des Schwanzendes des Zwischenbandes beim Feinwalzen sehr hilfreich ist, um Fehlwalzungen zu vermeiden und die besten Produkttoleranzen zu erhalten, insbesondere bei der Herstellung von ultradünnen Produkten (< 1 mm).
Eine solche Flexibilität im Temperaturmanagement des Zwischenbandes mit Hilfe des Induktionsofens 8, um ein optimiertes thermomechanisches Walzen im Sinne des Diagramms T.T.T. sicherzustellen, kann als ein vierter technischer Vorteil V4 des Prozesses identifiziert werden (entsprechend dem Parameter 22.4 in dem Steuersystem nach 2).
Das Verfahren gemäß der Erfindung mit der entsprechenden Produktionslinie erlaubt es, entweder ein "Durchlaufwalzen" 15 oder auch ein Standardwalzen auf Wickel 16 mit spezifischen Gewichten des Wickels, z. B. 20 kg/mm Band breite, zu wählen. Im Fall des "Durchlaufwalzens" 15 tritt das Zwischenband 5.3 mit der gewünschten Temperatur in das Feinwalzwerk 18 ein, wie sie im Induktionsofen 8 zwischen 1100 und 1400°C (8.1) festgelegt worden ist, und mit einer Eintrittsgeschwindigkeit, die an die Gießgeschwindigkeit 2.3 gekoppelt ist und die gleiche ist wie die Geschwindigkeit am Ausgang von HRM einschließlich einer plastischen Streckvorrichtung 17 und einer Entzunderungsvorrichtung 17a.
Die plastische Streckvorrichtung 17 bewirkt eine Reckung, bezogen auf einen Abschnitt der anfänglichen Länge L₀, gleich: E = (L1 – L0)/L0
Mit der Reckung, die diese Längendehnung ergibt, ist eine plastische Biegung aufgrund des Durchgangs durch die Walzen 17.2 verbunden, was zu einem Aufbrechen des anhaftenden Zunders a-d und des eingewalzten Zunders führt, der wesentlich weniger duktil und brüchiger ist als der Stahl, vor allem im Temperaturbereich zwischen 600 und 1300°C. In dieser Weise aufgebrochen, wie in 1d mit a' und d' bezeichnet ist, wird der Zunder in einem nachfolgenden Entzunderungsschritt 17a stromabwärts dieser Vorrichtung 17 vollständig entfernt, so daß das Vorband 5.3 am Eintritt in das Feinwalzwerk 18 eine Oberfläche hat, die frei von jeder Art von Zunder ist. Deshalb ist es möglich, hinter dem Feinwalzwerk 18 ein Produkt zu erhalten, das frei von Oberflächendefekten ist.
Es ist zu bemerken, daß das oben erwähnte plastische Biegen vorzugsweise erreicht wird, indem auch eine relative Eindringbewegung zwischen den oberen und unteren Walzen 17.1 vorgesehen wird, um eine Biegung unter plastischen Bedingungen zu erzeugen, die eine Reckung des Materials um mehr als 2 % sicherstellt. Zu diesem Zweck kann ein Steuersystem für die Positionen der Walzen 17.1 und die von der Vorrichtung 17 ausgeübte Kraft vorgesehen sein. Dieses Steuersystem umfaßt vorzugsweise Einrichtungen, die in der Lage sind, die Reckung des Materials innerhalb akzeptabler Werte (< 0,7 %) der Längenänderung zu halten, durch Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der Variation des Massenflusses, erhalten mit Hilfe von zwei Encodern, die am Eingang und Ausgang der Vorrichtung 17 angeschlossen sind.
Das Durchgangswalzen 15 erfordert einen Karussellwickler 19 mit Vorheizung 19.1 und Scheren 19.2, vorzugsweise fliegenden Scheren, unmittelbar hinter dem Austritt aus dem Feinwalzwerk 18 in einem Abstand von etwa 20-30 m in der Nähe der Standard-Wicklerstation 20, wobei eine laminare Kühlung stromaufwärts eines Auslauftisches 20.1 mit einer Länge von etwa 60 m vorgesehen ist. Das Durchgangswalzen erlaubt mit einer entsprechenden Anpassung der Anlage auch einen direkten Anschluß an einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt 20.2 wie etwa ein Beiz-, Kaltwalz- oder Galvanisiersystem.
Das oben erwähnte "Durchgangswalzen", die direkte Verbindung der Stranggießmaschine der Stranggießmaschine 1 und des Grobwalzwerkes mit einem Feinwalzwerk 18, unterstützt durch die Induktionsheizung 8, kann als ein fünfter technischer Vorteil V5 des Prozesses genannt werden (Parameter 22.5 in dem Steuersystem 22 nach 2).
Das Verfahren gemäß der Erfindung mit der zugehörigen Produktionslinie ermöglicht auch die Herstellung gewöhnlicher Warmbandwickel 16 mit 20 kg/mm Breite. Bei der Herstellung von Warmbandwickeln 16 mit Standardgewichten des Wickels erlauben es das Verfahren und die zugehörige Produktionslinie, die folgenden Parameter durch Warmwalzen zu variieren:

– die Eintrittsgeschwindigkeit 18.2 zwischen 3,3 und 06,6 m/s; und
– die Temperatur des Zwischenbandes 8.1 zwischen 1000°C und 1400°C,

Eine derart hohe Flexibilität der Prozeßparameter hinsichtlich der Eintrittsgeschwindigkeit des Zwischenbandes 18.2 in das Feinwalzwerk sowie auch hinsichtlich seiner Temperatur 8.1, die durch die Induktionsheizung 8 konditioniert wird, ermöglicht ein thermomechanisches Walzen 14 in Sinne des T.T.T. Diagramms und folglich die Herstellung unterschiedlicher Stahlqualitäten und unterschiedlicher Dicken des Warmbandes von einem Wickel zum nächsten. Dies kann als ein sechster technischer Vorteil V6 des Verfahrens betrachtet werden (Parameter 22.6 des Steuersystems 22 in 2).
Die oben genannten sechs Vorteile des technischen Verfahrens mit ihrer hohen Flexibilität werden auf bestmögliche Weise zum Walzen im Feinwalzwerk 18 ausgenutzt, das aus maximal sechs Walzenständern besteht, um mit einer Ausgangstemperatur 21 > AC1 von etwa 750°C das Management der kontrollierten thermomechanischen Temperatur 14 des Warmbandes 13 nach dem T.T.T. Diagramm 14.1 zu verwirklichen, wobei die Dicke des Warmbandes 13.1 zwischen einem Minimum von 0,4 mm und einem Maximum von 12 mm festgelegt ist.
Bei vorgegebenen Werten für die Stahlqualität und die Dicke des Warmbandes, die zu einem spezifischen T.T.T. Diagramm führen, wird bei der Programmierung des Walzvorgangs folgendes bestimmt:

– die Kühlstrategie;
– die Programmierung von Durchläufen; in Verbindung mit
– dem Management der Bandtemperatur im Feinwalzwerk,

Ein solcher siebter technischer Vorteil des Prozesses V7 (Parameter 22.7 in dem Steuersystem 22 nach 2) mit seinen Prozeßparametern wird als das hauptsächliche oder "dominierende" Datum für die beste Umsetzung des gesamten Prozesses angesehen, beginnend mit dem Stranggießsystem 1 bis zu den möglichen Wicklerstationen 19 oder 20 im Fall des Durchlaufwalzens oder der Herstellung von standardmäßigem Warmband, und diktiert die Prozeßparameter der sechs oben beschriebenen technischen Bereiche des Prozesses, die auch als Kontrollsysteme 22 des Prozesses definiert werden können.
In 2 ist das Prozeßsteuerungssystem 22 dargestellt, mit seinem Master-System 22.7 im Bereich des Feinwalzwerkes einschließlich Kühlung und Wickler, sowie mit den relevanten Subsystemen von 22.1 bis 22.6 zur Ausführung des gesamten Prozesses mit den entsprechenden Vorrichtungen. Ein solches Prozeßsteuerungssystem 22 erreicht seine eigenen Daten für die Qualitäten des herzustellenden Stahls, z. B. Zweiphasen- oder TRIP oder TWIP Stahl mit spezifischen Materialmerkmalen 23 und dem darauf bezogenen T.T.T. Diagramm 14.1 für das thermomechanische Walzen 14. Im Bereich des Feinwalzwerkes einschließlich der Kühlung gemäß dem T.T.T. Diagramm bestimmt das Master-System 22.7 die Prozeßdaten zur Erreichung der gewünschten vorteilhaften Ziele hinsichtlich der besten Qualität des Bandes und der Produktionssicherheit sowie hinsichtlich der verringerten Produktionskosten.
3 und 4 werden auf der Grundlage der nachstehenden Tabelle erhalten, die ein Programm von Durchgängen für das Feinwalzwerk 18 mit fünf Ständern zeigt, für die Herstellung eines warmgewalzten Bandes mit einer Dicke von 0,7 mm unter den Bedingungen einer Durchlaufwalzung 15, sowie die entsprechenden Temperaturänderungen des Zwischenbandes 15.3 vom Verlassen des Induktionsheizpfades 8 bis zum Warmband mit einer Dicke 0,7 mm, wie es den fünften Ständer des Feinwalzwerkes 18 verläßt, wobei die Wärmezufuhr in den fünf Transformationsdurchgängen gleich null ist.
Grundbedingungen:

– Gießgeschwindigkeit 7,2 m/min
– Brammendicke 50 mm
– HRM 50/10 mm
– Durchlaufwalzen
*1) einschließlich 50°C durch Entzunderung
JH – Induktionsofen
SCC Karussellofen
DC – Standardwickler

3 zeigt die Änderung der Bandtemperatur als Funktion der programmierten Abfolge von Durchgängen oder der Banddicke in mm für unterschiedliche Temperaturen des Zwischenbandes am Ausgang der Induktionsheizung 8. Das Diagramm zeigt deutlich, daß, wenn die Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C ansteigt, die Temperatur des Bandes, das den fünften Ständer verläßt, von 825°C um 88°C auf 913°C zunimmt, wodurch sie wieder oberhalb von AC3 bei etwa 900°C liegt, d. h. in der austenitischen Zone. Durch Erhöhen der Bandtemperatur im Induktionsofen wird eine höhere Sicherheit für die thermomechanische Behandlung nach T.T.T. Diagramm erreicht.
4 zeigt die Bandtemperaturen als Funktion der aufeinanderfolgenden Durchgänge in der Zeit, ausgedrückt in Sekunden, gegen unterschiedliche Temperaturen des Zwischenbandes beim Verlassen des Induktionsheizpfades 8. Das Diagramm führt zu den gleichen Angaben wie das Diagramm nach 3, macht jedoch noch deutlicher, daß mit einer Reduktion der Banddicke die Kühlung überproportional nach dem Boltzmannschen Strahlungsgesetz zunimmt und die Bedingungen für ein Band von nur 0,4 mm entsprechend kritischer werden. Der Zweck besteht darin, eine Temperatur im Bereich von Werten 24 zwischen AC3 und AC1 von 900-750°C zu halten, etwa für einen Karbonstahl mit der Zusammensetzung:

– 0,15 % C
– 1,50 % Mn
– 1,50 % Si
– 0,50 % Cu

2.3

18.2

5 zeigt ein T.T.T.. Diagramm zur Analyse eines Stahls, mit dem ein Zweiphasenstahl, entweder TRIP oder TWIP, mit Hilfe eines unterschiedlichen Temperaturmanagements des Warmbandes zwischen dem letzten Ständer des Feinwalzwerkes 18 und dem Karussellwickler 19 oder einer Standard-Wicklerstation 20 hergestellt werden kann. Im Fall von Zweiphasenstahl wird infolge der hohen Kühlgeschwindigkeit und der Anreicherung von C bei der Separation von Ferrit eine Temperatur von etwa 250-200 C erreicht, mit entsprechender Separation von Martensit. Im Fall von TRIP Stahl mit der gleichen Stahlanalyse resultiert aufgrund der geringeren Kühlgeschwindigkeit eine Bildung von Ferrit, Baimit und restlichem Austenit.
Das T.T.T. Diagramm läßt auch erkennen, daß auf den Kühllinien zwischen dem letzten Ständer des Feinwalzwerkes 18 und dem Karussellwickler 19 oder der Standard-Wicklerstation 20 zusätzlich zu der jeweiligen Kühllinie eine Isolationslinie und/oder Induktionsheizlinie 20.3 angeordnet werden sollte.
Aus dem vorstehenden geht deutlich hervor, daß ein hauptsächlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß die Herstellung von ultradünnem Warmband mit einer Dicke bis herab zu einem Minimum von 0,4 mm in den hohen Stahlqualitäten für die Kraftfahrzeugindustrie ermöglicht wird, unter Einsatz der Dünnbrammentechnik sowohl für Karbonstähle als auch im Bereich rostfreier Stähle. Das oben beschriebene Verfahren gemäß der Erfindung mit der entsprechenden Produktionslinie ermöglicht eine bisher nicht gekannte Flexibilität des gesamten Prozesses mit seinen einzelnen Bearbei tungsschritten und den entsprechenden Einheiten und Vorrichtungen der Produktionslinie, insbesondere der Stranggießmaschine 1, des Grobwalzwerkes HRM 5, des Induktionsheizpfades 8, der Zwischen-Wicklerstation 16.1 und dem Feinwalzwerk 18 mit der Kühllinie und der Wicklerstation, so daß z. B. die erfolgreiche und wirtschaftliche Herstellung von Zweiphasen-, TRIP und TWIP Stählen ermöglicht wird. Durch Berücksichtigung des spezifischen T.T.T. Diagramms für unterschiedliche Stahlqualitäten und mit Hilfe eines Prozeßsteuerungssystems 22, das mit einem Master-Steuersystem 22.7 und sechs zusätzlichen Steuersystemen 22.1 bis 22.6 zusammenwirkt, kann der thermomechanische Walzprozeß 14 auf die bestmögliche Weise innerhalb des Bereiches der Prozeßparameter beginnend mit dem Stranggießsystem 1 bis zu dem Wickler 19 oder 20 für das Warmband oder andernfalls bis zum Übergang zu den nachfolgenden Bearbeitungsschritten 20.2 für eine Durchlaufwalzung 15 oder Standardwalzen auf warme Wickel programmiert, geführt und gesteuert werden.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von ultradünnen heißgewalzten Bändern aus stranggegossenen Brammen, mit den folgenden Verfahrensschritten: – einem Stranggußschritt (1); – einer Vor-Umformung (5) anschließend an den Stranggußschritt (1); – einer Induktionserhitzung (8); und – einer Endumformung (18) mit vorheriger plastischer Streckung (17), Entzunderung (17a) und anschließendem Kühlen und Aufwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß: – die Bramme die Form mit einer zentralen Balligkeit mit einem Wert von vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 mm auf jeder Seite verläßt; – die Dicke der Bramme beim Stranggießen während der Erstarrung (3.1) um maximal 60 % von 100 bis 70 mm reduziert wird, bis zu einer Reduktion von 40 bis 80 mm; – eine sekundäre Kühlung während des Schrittes (3B) der Reduktion des flüssigen Stahlkerns nur mit Sprühdüsen (3a) ausgeführt wird, mit den folgenden Merkmalen: – spezifische Abgabemenge von Wasser zwischen 0,6 und 3,0 Liter pro Kilogramm gegossenem Stahl, – Verringern der Kühlungsdichte in Transportrichtung der Bramme durch Reduktion des flüssigen Kerns, – selektive Steuerung des Kühlfluid-Durchsatzes zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Bramme; – die genannte Vor-Umformung ein Schritt des Schruppens (5) der dünnen Bramme nach Erstarrung bei einer Oberflächentemperatur der Bramme > 1100°C in nicht mehr als vier Durchgängen ist, um ein Zwischenband (5.3) zu erhalten, das unterschiedliche Dicken aufweist, die im Bereich von 30 bis 80 mm gewählt sind, mit einer zentralen Balligkeit von bis zu 0,4 mm auf jeder Seite; – die Induktionserhitzung (8) so angepaßt ist, daß verschiedene Temperaturen des Zwischenbandes, die zwischen 1000 und 1400°C gewählt sind, und eine Überhitzungsfunktion des Kopf- und Schwanzendes festgelegt werden; – die plastische Streckung (17) mit der Entzunderung (17a) kombiniert ist, um Zunder von der Oberfläche des Zwischenbandes zu entfernen; – die Endumformung (18) ein Walzschritt ist, herunter auf eine Dicke des fertigen Bandes von 0,4 mm als Minimum in nicht mehr als sechs Durchgängen und mit einer kontrollierten Temperatur des heißgewalzten Bandes am Ausgang des Schrittes > 750°C (AC1), und – eine kontrollierte Kühlung (14) des Bandes (13) in der Zeit zwischen dem Ende des Endwalzens (18) und dem Aufwickeln erfolgt, bis zu einer minimalen Temperatur von 200°C gemäß dem entsprechenden T.T.T. Diagramm (14.1), das für die Stahlqualität der Banddicke spezifisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Schruppens (5) direkt nach der Erstarrung der Bramme erfolgt, bei einem relativ heißen Kern (7) der Bramme mit einer Temperatur von weniger als 1450°C, in der Nähe der Erstarrungstemperatur des Stahls (7.1) von mehr als 1100°C, folglich mit einem umgekehrten Temperaturgradienten (7.2) auf der halben Dicke der Bramme.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenband (5.3) sofort nach dem Schritt des Schruppens (5) quer aufgeteilt, vorzugsweise geschnitten (10) werden kann.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß direkt nach der möglichen Aufteilung (10) des Zwischenbandes eine Entnahme (11) von plattenförmigen Bögen mit Hilfe eines Quertransportes möglich ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenband (5.3) direkt zu einer letzten Aufrollung geführt werden kann, sofort nach der Temperatureinstellung durch Induktionserhitzung (8) im Fall von kontinuierlichem Walzen (15), oder einer Zwischenaufwicklung (16.1) vor dem endgültigen Aufwickeln unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenband (5.3) in einer kontrollierten Weise durch maximal sechs Passagen zu einem fertigen heißgewalzten Band mit einer minimalen Dicke von 0,4 mm und einer Temperatur am Ausgang des letzten Durchgangs der Endwalzung (18) in einem Bereich (24) zwischen einem Minimum von 750°C (AC1) und vorzugsweise einem Maximum von 900°C (AC3) gewalzt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenband (5.3) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen 0,2 und 5,0 m/s in die End-Walzanlage (18) eintreten kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige heißgewalzte Band (13) zwischen dem letzten Walzdurchgang und dem Aufwickelschritt in einer thermisch und in der Zeit kontrollierten Weise und thermo-mechanisch (14) gemäß dem T.T.T. Diagramm (14.1) auf eine Endtemperatur von mehr als 200°C gebracht werden kann.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch kontrollierte Management (14) in der Zeit des fertigen heißen Bandes (13) mit einer bestimmten Dicke und chemischen Zusammensetzung (Stahlanalyse) mit Hilfe einer Kühlstrategie dank einer Kühlstraße (19.1), (20.2) sowie dank einer Isolierung oder Heizstraße (20.3) auf der Basis des entsprechenden T.T.T. Diagramms (14.1) die gewünschten Strukturen und Eigenschaften des Materials erhalten werden, und folglich die gewünschte Stahlqualität (23) zwischen dem letzten Walzdurchgang und dem Kühlschritt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige heißgewalzte Band (13) mit den gewünschten Eigenschaften des Materials aufgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Band (13) mit den gewünschten Materialeigenschaften direkt ohne vorheriges Aufwickeln zu nachfolgenden Bearbeitungsschritten (20.2) überführt werden kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Prozeßsteuerungssystem (22) mit spezifischen Parametern für den Stahltyp gemäß dem T.T.T. Diagramm (14.1) aufweist, für eine Behandlungswalzung (14) thermo-mechanischer Natur, bestehend aus einem Haupt-Mastersystem (22.7) und sechs Prozeß-Subsystemen (22.1 bis 22.6) zur Programmierung, Ausführung und Kontrolle des gesamten Prozesses.
Produktionslinie zur Ausführung des Verfahrens, mit einer Maschine (1) zum Stranggießen von dünnen Brammen mit einer Form mit einer Breite von maximal 2,2 m und einer Dicke von 100-70 mm am Ausgang der Form, mit daran angeschlossenen Produktionslinien wie etwa: – einem Schrupp-Walzwerk (5) mit nicht mehr als vier Walzenständern – einer Induktions-Heizstraße (8); – einem End-Walzwerk (18) mit nicht mehr als sechs Walzenständern; – wenigstens einer Aufwickelstation (20); und – einer Kühlstraße zwischen dem End-Walzwerk (18) und der Aufwickelstation (20), – dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießmaschine (1) in der Lage ist, den Brammen eine ballige Querschnittsform zu geben und weiterhin insbesondere aufweist: – einen Walztisch (3) zum Reduzieren der Dicke (3.1) der Bramme während der Erstarrung von 100 bis 70 mm am Ausgang der Form bis zu einer Erstarrungsdicke (3.2) von 80-40 mm innerhalb des Walztisches selbst, bei einer Gießgeschwindigkeit so hoch wie möglich (2.3) von 10 m/min; – ein sekundäres Sprühkühlungssystem (3B) mit Hilfe von Sprühdüsen in Entsprechung zu der Gießmaschine (1); – das Schrupp-Walzwerk (5) mit Walzen ausgerüstet ist, die geeignet sind, eine Balligkeit von bis zu 0,4 mm auf jeder Seite zu erreichen; – die Induktions-Heizbahn (8), die eine Länge von maximal 40 m hat, unmittelbar stromabwärts des Schrupp-Walzwerkes (5) mit Temperaturen des Zwischenbandes (8.1) am Ausgang des Ofens von 1100 bis 1400°C und geeignet, die Überhitzung des Kopf- und Schwanzendes des Zwischenbandes mit Hilfe eines spezifischen Algorithmus zu steuern; und – eine Vorrichtung (17) zur plastischen Streckung, kombiniert mit einer Entzunderungseinrichtung (17a), die vor dem End-Walzwerk (18) angeordnet ist, aufgebaut aus einer Batterie von oberen und unteren Walzen in einer Gesamtzahl von wenigstens drei.
Produktionslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrupp-Walzwerk (5) direkt am Ende der Stranggießmaschine (1) in einem Abstand von 10 m zu derselben angeordnet ist.
Produktionslinie nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem Schrupp-Walzwerk (5) eine Einrichtung zum Querschneiden (10), vorzugsweise eine Schervorrichtung angeordnet ist.
Produktionslinie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter der Querschneidvorrichtung oder Schere (10) eine Quertransportvorrichtung angeordnet ist, zum Entfernen von Platten des Zwischenbandes.
Produktionslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Induktions-Heizbahn (8) und der Vorrichtung (17) zum plastischen Strecken eine Zwischenaufwickelstation (16.1) unmittelbar stromaufwärts des End-Walzwerkes (18) angeordnet ist.
Produktionslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Ständern des End-Walzwerkes (18) maximal 6 m beträgt.
Produktionslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem letzten Ständer des End-Walzwerkes (18) eine Aufwickelstation (19) vorgesehen ist, vorzugsweise ein Karussell-Coiler, dem eine intensive Kühlstraße (19.1) vorangeht.
Produktionslinie nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche herkömmliche Kühlstraße für heißgewalztes Band (20.1) mit wenigstens einer Downcoiler-Station (20) am Ende der gesamten Produktionslinie aufweist.
Produktionslinie nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstraßen (19.1; 20.1) auch mit einer Isolationsstraße und/oder einem Induktions-Heizofen (20.3) ausgerüstet sein können.
Produktionslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das heißgewalzte Band, das in einer thermisch und in der Zeit kontrollierten Weise gewalzt und gekühlt worden ist, direkt und ohne Vorkühlung zu einer nachfolgenden Bearbeitungslinie überführt wird.
Produktionslinie nach einem der Ansprüche 13-22, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Prozeßsteuersystem (22) aufweist, das aus einem "Master" Hauptsystem (22.7) und zusätzlichen sechs peripheren Subsystemen (22.1-22.6) zur Programmierung, Führung und Kontrolle der gesamten Produktion besteht.
Produktionslinie nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßsteuersystem (22) von außen, etwa von dem programmierenden Zentralcomputersystem, spezifische Parameter erhält, die sich auf die Stahlqualität für das thermo-mechanische Walzen (14) gemäß dem T.T.T. Diagramm (14.1) mit der Ausgangstemperatur vom letzten Ständer des End-Walzwerks (18) im Bereich AC3/AC1 (24) zwischen 900 und 750°C beziehen.