EP0841994B1 - Verfahren zum betreiben einer stranggiessanlage - Google Patents

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EP0841994B1
EP0841994B1 EP96925644A EP96925644A EP0841994B1 EP 0841994 B1 EP0841994 B1 EP 0841994B1 EP 96925644 A EP96925644 A EP 96925644A EP 96925644 A EP96925644 A EP 96925644A EP 0841994 B1 EP0841994 B1 EP 0841994B1
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slab
continuous casting
furnace
casting machine
casting
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Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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SMS Demag AG
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B1/466—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a non-continuous process, i.e. the cast being cut before rolling
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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    • B21B37/30—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll camber control
    • B21B37/34—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll camber control by hydraulic expansion of the rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a continuous caster with a stationary continuous casting machine that has a roller table with a Compensating oven is connected.
  • EP 0 264 459 B1 describes a process for producing hot-rolled steel strip Continuously cast slabs known in which the solidified cast strand in sections the same length is separated and these sections are successively introduced into an oven in which they are saved over a period of time in order to Roller table to be handed over to a rolling finishing train.
  • the liquefied material for Formation of the cast strand is cooled in the sheet guide of the continuous casting machine.
  • the exit temperature of the cast strand at the end of the sheet guide is still above 1150 ° C.
  • On the way from the mouth of the continuous casting machine to the entrance of the The cast furnace cools down and runs from the roller table at a temperature of about 1150 ° C on a runway located in the storage furnace.
  • the invention has set itself the goal of creating a method with which simple Average the casting parameters of a given production chain, consisting of Continuous caster, leveling furnace and rolling mill, are changeable while doing the Casting performance is retained at least.
  • the invention is based on the finding that when the continuous casting stage is combined with the Rolling stage in billet, slab and especially in Thin slab pouring the energy content of the strand directly behind the Continuous caster following temperature compensation furnace the roller hearth or Cross conveyor furnace is of great importance. Surprisingly, it turns out that the Energy content of the slab when entering the equalization furnace as a guide for the Operation of the entire system can be used.
  • the energy content of the Slab entering the compensating furnace to the desired rolling temperature of the generating hot strip set.
  • the oven can be operated so that the Strang no energy is to be supplied, but that it only to balance the Slab temperature is used.
  • the casting parameters set in such a way that the slab when the Compensating furnace of the desired rolling temperature of the hot strip to be produced corresponds.
  • the system now allows casting performance with constant casting thickness and to increase the maximum casting speed and the heat content of the Control slab entering slab.
  • the parameters are like this set that the swamp tip is always in the mouth area of the Belt casting machine is located.
  • active Cooling can be specified or removed by a heat Insulating device largely prevents heat radiation.
  • a metallurgical length of 9.3 m is provided.
  • Will the Solidification thickness from 60 to 50 mm by casting rolls or by converting the Continuous casting machine is reduced while maintaining the casting speed and taking into account that the radiation losses depending on the decreasing slab and at the same time the solidification time of a strand with decreasing thickness decreases with the square of half the thickness Production output reduced.
  • This temperature increase can lead to the slab in the area of Roller table in front of the equalization furnace by cooling to the desired one Slab temperature must be set at the furnace inlet.
  • FIG. 1 shows a continuous casting machine 10 with a stationary mold 11.
  • Strand S extends the swamp tip F to the mouth 13 of the Continuous casting machine 10.
  • the continuous casting machine 10 is followed by a roller table 21, which is one if possible short connection, for example a length of 10 m, to the equalization furnace 50 manufactures.
  • a transverse transport oven 51 is provided and in A roller hearth furnace 52 is provided in the lower part of the image.
  • the continuous casting machine 10 has a metallurgical length of 9.3 m
  • Roller table 21 has a length of 10 m
  • the slabs are by a Cross separator 22 separated to a length of about 43 m, so that the Transverse furnace 51 a length of around 45 m and the roller hearth furnace 52 a 150 m long.
  • a conventional rolling mill 60 is connected to the equalizing furnace 51 or 52 Production of hot strips of 1 mm thickness. For example, from a one. or two-stand preliminary stage with subsequent winding station and finishing train consist.
  • the slab thickness is reduced to 50 mm, the following situations arise: With the usual increase in the casting speed from 5 to 6 m / min and constant casting performance, the surface temperature of the slab drops and it enters the compensating furnace at only 1067 ° C. (point g)).
  • the strand can be isolated in the area of the roller table and thus the temperature reduction can be reduced (see arrow in direction III). In this case, this leads to a constant production quantity (see the straight line through points a) and k)).
  • the casting speed is increased more than with an increase in would correspond to the constant thickness of the slab, approximately to its maximum value brought and taking into account the setting of the swamp tip at the end of the Machine, so a temperature increase occurs, in the present case 1150 ° C expected when entering the equalization furnace (point h)). Should this temperature for the If the desired rolling process is too high, the strand can be heated by cooling be withdrawn.
  • the point i) shows the expected capacity temperature increases at a Slab thickness of 55 mm and a possible casting speed of 6 m / min.
  • the straight lines D show the conditions for the respective slab thicknesses, the Index indicates the thickness D in mm.
  • the circled values show the relative casting performance. For example, in Point k) a performance increase related to the casting performance in point a) by the Factor 1.2 possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisende Bandgießmaschine, die über ein Rollgang mit einem Ausgleichsofen verbunden ist.
Aus EP 0 264 459 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Stahlband aus stranggegossenen Brammen bekannt, bei dem der erstarrte Gußstrang in Teilstücke gleicher Länge abgetrennt wird und diese Teilstücke nacheinander in einen Ofen eingeführt werden, in welchen sie über einen Zeitraum gespeichert werden, um abschließend einem Ablaufrollgang einer Walzfertigstraße übergeben zu werden. Das verflüssigte Material zur Bildung des Gußstranges wird in der Bogenführung der Stranggießmaschine abgekühlt. Die Austrittstemperatur des Gußstranges am Ende der Bogenführung liegt noch oberhalb von 1150°C. Auf dem Weg von der Mündung der Stranggießmaschine zum Eintritt des Speicherofens kühlt sich der Gußstrang ab und läuft vom Rollgang mit einer Temperatur von etwa 1150°C auf eine im Speicherofen befindliche Rollbahn ein.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Anlage ist an eine festgelegte Strangdicke mit entsprechender Gießgeschwindigkeit gebunden. Änderungen der Gießparameter haben regelmäßig Produktionseinbußen, Qualitätsminderungen und Aufwandserhöhungen zur Folge.
So führt eine Senkung der Gießgeschwindigkeit bei konstanter Erstarrungsdicke, wenn also kein Gießwalzen möglich ist, zu starken Temperatur- Leistungsverlusten durch die zusätzliche Kühlung der Bramme in der Stranggießanlage sowie die große Verweilzeit des Stranges auf seinem Weg zum Ausgleichofen.
Außerdem führt die aus dieser Schrift bekannte Querteilanlage, da hier keine Schere eingesetzt wird, zu großen Strahlungsverlusten bedingt durch die lange Verfahrenszeit.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem mit einfachen Mitteln die Gießparameter einer vorgegebenen Produktionskette, bestehend aus Stranggießanlage, Ausgleichsofen und Walzwerk, veränderbar sind und dabei die Gießleistung mindestens erhalten bleibt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Verbund der Stranggießstufe mit der Walzstufe sowohl beim Knüppel-, Brammen- als auch insbesondere beim Dünnbrammengießen der Energieinhalt des Stranges in den unmittelbar hinter der Stranggießanlage sich anschließenden Temperaturausgleichsofen die Rollenherd- bzw. Quertransportofen von großer Bedeutung ist. In überraschender Weise zeigt sich, daß der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Leitgröße für das Betreiben der Gesamtanlage genutzt werden kann. Dabei wird der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes eingestellt. Der Ofen läßt sich dabei so betreiben, daß dem Strang keine Energie zuzuführen ist, sondern daß er nur noch zum Ausgleich der Brammentemperatur dient.
Mit der Auswahl der Brammentemperatur beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Fixpunkt ist der Stahlwerker frei, die Parameter in den vorgeschalteten Anlagenteilen zu variieren. Hierbei werden unerwartete Lösungen aufgefunden, wenn bei einer Basisauslegung z.B. eine Erstarrungsdicke von 60 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. die Erstarrungsdicke der Bramme verringert und Einfluß auf die Gießgeschwindigkeit genommen wird, abgesehen von Einflußgröße wie Strangkühlung oder Isolation zwischen Stranggießmaschine und Ofen.
Eine weitere Steigungsmöglichkeit der Gießleistung verbunden mit einem höheren Wärmeinhalt der Bramme beim Einlauf in einen der Stranggießanlage direkt nachgeschalteten Ofen wird möglich durch ein Gießwalzen in der Gießmaschine, d.h. der Reduktion der Gießdicke während der Erstarrung.
Erfindungsgemäß werden nach Festlegung des Brammenformates vom Kokillenaustritt die Gießparameter in der Weise eingestellt, daß die Bramme bei Eintritt des Ausgleichsofens der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes entspricht. Das System erlaubt es nunmehr, die Gießleistung bei konstanter Gießdicke und maximaler Gießgeschwindigkeit zu steigern sowie den Wärmeinhalt der in den Ausgleichofen einlaufenden Bramme zu steuern. Die Parameter werden dabei so eingestellt, daß die Sumpfspitze sich stets im Mündungsbereich der Bandgießmaschine befindet. In Abhängigkeit des aktuellen Energieinhaltes des Stranges unmittelbar hinter der Stranggießmaschine wird der Bramme durch aktive Kühlung vorgebbar Wärme entzogen oder durch eine Isoliereinrichtung die Wärmeabstrahlung weitgehendst verhindert.
Bei der Basisauslegung einer Stranggießanlage mit einer Erstarrungsdicke der Bramme von 60 mm und einer maximalen möglichen Geschwindigkeit von 5 m/min, ist beispielsweise eine metallurgische Länge von 9,3 m vorgesehen. Wird die Erstarrungdicke von 60 auf 50 mm durch Gießwalzen oder durch Umrüstung der Stranggießmaschine verringert, so wird unter Beibehaltung der Gießgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung, daß die Strahlungsverluste in Abhängigkeit von der abnehmenden Bramme zunehmen und gleichzeitig die Erstarrungszeit eines Stranges mit kleiner werdender Dicke mit dem Quadrat der halben Dicke abnimmt, die Produktionsleistung verringert.
Wird hingegen entgegen der üblichen Vorgehensweise, die Gießgeschwindigkeit in Abhängigkeit der abnehmenden Dicke bei gleicher Breite der Bramme auf ihren maximalen Wert von 7,2 m/min. Gießgeschwindigkeit erhöht, so wird die Gießleistung von 2,31 auf 2,77 t/min., also von 100 auf 120 % angehoben. Die Gießleistung läßt sich durch diese Maßnahme nicht nur halten, sondern sogar erhöhen. Bei dieser Verfahrensweise steigt gleichzeitig der Energieinhalt und damit die entsprechende durchschnittliche Brammentemperatur am Ofeneintritt von 1111°C auf 1150°C.
Diese Temperaturerhöhung kann dazu führen, daß die Bramme im Bereich des Rollganges vor dem Ausgleichofen durch Kühlung auf die gewünschte Brammentemperatur am Ofeneintritt einzustellen ist.
Durch die Verfahrenstechnik ist eine energieneutrale Ofenfahrweise unter Sicherstellung des gewünschten Energieinhaltes der Bramme am Ofeneintritt und der entsprechenden Walztemperatur am Ofenaustritt möglich. Ein solches System läßt auch eine unterschiedliche Walztemperatur von Bramme zu Bramme zu, da der Ofen im wesentlichen nur noch als Ausgleichofen und somit neutral arbeitet und keine Aufheizug mehr vorzunehmen hat.
Neben diesen Energievorteilen sind noch weitere Vorteile zu nennen wie:
  • Verbesserte Gußstruktur durch den Gießwalzvorgang während der Erstarrung
  • Ein erhöhter Schlackenschmierfilm in der Kokille,
       der zu einem:
       verringertem Wärmestau in die Kokille führt und damit zu einer geringeren thermischen Belastung:
  • der Strangschale - Verringerung von Spannungen und von Vermeidung von Rissen - und
  • der Kokillenplatte - Erhöhung der Kokillenhaltbarkeit-.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die
Figur 1
Ein Schema der Stranggießanlage.
Figur 2
Ein Diagramm der Brammendurchschnittstemperatur in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit.
Die Figur 1 zeigt eine Stranggießmaschine 10 mit einer stationären Kokille 11. Im Strang S erstreckt sich die Sumpfspitze F bis zur Mündung 13 der Stranggießmaschine 10.
An die Stranggießmaschine 10 schließt sich ein Rollgang 21 an, der eine möglichst kurze Verbindung, beispielsweise eine Länge von 10 m aufweist, zum Ausgleichsofen 50 herstellt. Im oberen Teil des Bildes ist ein Quertransportofen 51 vorgesehen und im unteren Teil des Bildes ein Rollenherdofen 52 vorgesehen.
Weiterhin sind im Bereich des Rollganges 21 im oberen Teil des Bildes Isolierhauben 32 und im unteren Teil des Bildes Kühlelemente 31 zur Einflußnahme des Wärmeinhaltes der Bramme vorgesehen.
Die Stranggießmaschine 10 besitzt eine metallurgische Länge von 9,3 m, der Rollgang 21 weist eine Länge von 10 m auf, die Brammen werden durch eine Quertrenneinrichtung 22 auf eine Länge von etwa 43 m getrennt, so daß der Quertransportofen 51 eine Länge von rund 45 m und der Rollenherdofen 52 eine Länge von 150 m aufweist.
An den Ausgleichsofen 51 oder 52 schließt sich ein übliches Walzwerk 60 zur Herstellung von Warmbändern von 1 mm Dicke an. Es kann z.B. aus einem ein-. oder zweigerüstigen Vorstufe mit sich anschließender Wickelstation und Fertigstraße bestehen.
In der Figur 2 ist in a) die Standardsituation bei einer Basisauslegung von einer Erstarrungsdicke von 60 mm beim Eintritt des Ausgleichsofens, der 10 m entfernt vom Ende der Stranggießanlage vorgesehen ist, und einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min, ausgelegt. In der Stranggießmaschine wird ca. 0,3 bis 0,5 I Wasser/Kg Stahl Spritzwasser soweit gekühlt, so die Bramme am Ende der Maschine eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1325 ° C auf weist. Bei der Geschwindigkeit von 5 m/min. weist diese Bramme beim Einlauf in den Ausgleichsofen eine Temperatur von 1111 °C auf.
Wird die Brammendicke auf 50 mm verringert, so ergeben sich folgende Situationen:
   Bei der üblichen Erhöhung der Gießgeschwindigkeit von 5 auf 6 m/min, und konstanter Gießleistung sinkt die Oberflächentemperatur der Bramme und sie tritt mit nur 1067 °C in den Ausgleichofen ein (Punkt g)). Um eine Erhöhung der Brammentemperatur zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß der Strang im Bereich des Rollganges isoliert und damit die Temperaturminderung verringert werden (siehe Pfeil in Richtung Punkt III). Im diesem Fall führt dies zur konstanten Produktionsmenge (siehe die Gerade durch die Punkte a) und k)).
Wird hingegen die Gießgeschwindigkeit stärker erhöht als bei einer Steigerung bei konstanter Dicke der Bramme entsprechen würde, etwa auf ihren maximalen Wert gebracht und die Berücksichtigung der Einstellung der Sumpfspitze am Ende der Maschine, so tritt eine Temperaturerhöhung ein, im vorliegenden Fall werden 1150 °C beim Eintritt in den Ausgleichofen erwartet (Punkt h)). Sollte diese Temperatur für das gewünschte Walzverfahren zu hoch ist, so kann durch Kühlung dem Strang Wärme entzogen werden.
Der Punkt i) zeigt die zu erwartenden Kapazitäts-Temperaturerhöhungen bei einer Brammendicke von 55 mm und einer möglichen Gießgeschwindigkeit von 6 m/min.
Insgesamt zeigt sich, daß bei der maximalen Geschwindigkeit von 7,2 m/min. und einem ggf. durchgeführten Gießwalzen von 60 auf 50 mm Brammendicke eine Steigerung der Gießleistung von 2,31 t/min auf 2,77 t/min. realistisch ist. Dabei wird eine Temperaturerhöhung der Bramme von 1111 auf 1150 ° C am Einlauf in den Ausgleichofen nach freier Abstrahlung zwischen Stranggießmaschine und Ausgleichofen erzielt.
Die Geraden D zeigen die Verhältnisse bei den jeweiligen Brammendicken, wobei der Index jeweils die Dicke D in mm angibt.
Die römischen Ziffern zeigen die Einflußmöglichkeit bei den einzelnen Brammendicken bezüglich der Einflußnahme auf die Temperatur der Bramme und zwar:
  • I Variation der Spritzwassermenge in Iwasser/Kg Stahl
  • II Kühlung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ofen.
  • III Isolierung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ausgleichofen.
    • Die eingekreisten Werte zeigen die relative Gießleistung. So ist beispielsweise im Punkt k) eine Leistungssteigerung bezogen zur Gießleistung im Punkt a) um den Faktor 1,2 möglich.
    Positionsliste
    10
    Stranggießmaschine
    11
    Kokille
    12
    Kokillenaustritt
    13
    Mündung der Stranggießmaschine
    Transporteinrichtung
    21
    Rollgang
    22
    Quertrenneinrichtung/Schere
    30
    Einrichtung zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges
    31
    Kühlelemente/Düsen
    32
    Warmhalteelemente/Haube
    Regeleinrichtung
    41
    Thermofühler
    42
    Aktuatoren
    50
    Ausgleichofen
    51
    Quertransportofen
    52
    Rollenherd
    60
    Walzwerk
    s
    Strang
    B
    Flüssige Sumpfspitze

    Claims (4)

    1. Verfahren zum Betreiben einer Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisende Stranggießmaschine, die über einen Rollgang mit einem Ausgleichsofen verbunden ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß nach Festlegung des Brammenformates am Kokillenaustritt von den Gießparametern mindestens die Gießgeschwindigkeit in der Weise eingestellt wird,
      daß die Bramme bei Eintritt in den Ausgleichsofen die gewünschte Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes besitzt und sich die Sumpfspitze stets im Mündungsbereich der Stranggießmaschine befindet, und
      daß Maßnahmen zur Beeinflussung des Wärmeenergieinhaltes der Bramme nach Verlassen der Stranggießmaschine getroffen werden, wobei bei Änderung der Brammendicke die Gießgeschwindigkeit um ein Maß geändert wird, das größer ist als
      das umgekehrte Verhältnis der Querschnittsflächen bei der Formatumstellung.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Brammenformat nach Verlassen der Kokille in der Bandgießmaschine durch Gießwalzen reduziert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß dem durcherstarrten Strang durch ein Kühlmedium Wärme entzogen wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der durcherstarrte Strang isoliert geführt wird, so daß ein Abstrahlen der Wärme minimiert wird.
    EP96925644A 1995-07-31 1996-07-26 Verfahren zum betreiben einer stranggiessanlage Expired - Lifetime EP0841994B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19529046 1995-07-31
    DE19529046A DE19529046A1 (de) 1995-07-31 1995-07-31 Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer Stranggießanlage
    PCT/DE1996/001441 WO1997004891A1 (de) 1995-07-31 1996-07-26 Verfahren und einrichtung zum betreiben einer stranggiessanlage

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0841994A1 EP0841994A1 (de) 1998-05-20
    EP0841994B1 true EP0841994B1 (de) 2001-08-29

    Family

    ID=7768930

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP96925644A Expired - Lifetime EP0841994B1 (de) 1995-07-31 1996-07-26 Verfahren zum betreiben einer stranggiessanlage

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