EP2025432B2 - Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen und Walzen - Google Patents

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EP2025432B2
EP2025432B2 EP07014841.6A EP07014841A EP2025432B2 EP 2025432 B2 EP2025432 B2 EP 2025432B2 EP 07014841 A EP07014841 A EP 07014841A EP 2025432 B2 EP2025432 B2 EP 2025432B2
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rolling
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cast
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Concast 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0406—Moulds with special profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—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
    • 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
    • B21B1/463—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 continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing long-steel products according to the preamble of claim 1.
  • the minimum intake speed at the inlet of the rolling train should under no circumstances be less than 4.2 m / min in order not to thermally overload the rollers due to the long contact time with the rolling stock.
  • the billet at the inlet of the mill train should have a suitable temperature for rolling both at the surface and in the core (1150-1250 ° C).
  • the surface temperature should be distributed as homogeneously as possible.
  • JP-A-01048609 there is disclosed a method of controlling the speed of a strand by transferring the cast strand directly to a rolling mill.
  • the speed in the continuous casting machine and the rolling train is controlled by, for example, the rolling speed is corrected when the current pull-out speed of the strand changes.
  • the disadvantage here is that the rolling speed can not be changed until the pull-out speed changes in the continuous casting machine.
  • the present invention has for its object to propose a method that allows a simpler plant configuration and a more cost-effective operation.
  • the billet and Vorblockstrlinde generated by rapid continuous casting can be fed directly to a rolling mill without additional heating.
  • the mold cavity of this Stranggiesskokillen has at the inlet end of the mold along a circumferential line of its cross section at least two peripheral portions which each limit a cross-sectional enlargement of the mold cavity relative to the corresponding peripheral portions of the mold cavity cross-section at the strand outlet end of the mold in the form of protrusions.
  • the arc heights of the bulges are reduced in strand running direction such that deforms during molding in the mold cavity strand shell during passage through the mold, and thereby a uniform cooling and shell growth or a homogeneous temperature distribution along the strand circumference is ensured, creating a direct introduction in the rolling mill permitting high continuous casting speed is possible.
  • the temperature conditions in the cast strand at the outlet of the casting plant for the introduction into the rolling train are suitable, if necessary, a temperature regulation can be provided, but no heating is necessary.
  • the circumferential line of an approximately circular mold cavity cross section is divided on the pouring side into at least three substantially equal circumferential sections and each of these peripheral sections has on the pouring side the cross sectional enlargement of the mold cavity as a bulge.
  • the arc heights of the bulges are reduced on all peripheral sections in the strand direction at least along a partial length of the mold cavity.
  • a continuous casting mold for the inventive Method has the circumferential line of a polygonal, preferably quadrangular cavity section on the pouring side between all corners of peripheral portions with cross-sectional enlargements of the mold cavity in the form of bulges and the heights of the bulges decrease on all peripheral sections in strand direction at least along a partial length of the mold cavity.
  • Fig.1 schematically shows the structure of a known continuous casting 10 with a ladle 1, an intermediate vessel 2 (Tundish), cooled with water mold 3, and a Strandumlenk noticed 6 for the strand 5, which pulled by means of rollers 6 'and bent into the horizontal. Thereafter, the strand 5 according to the invention is fed directly to a rolling train 20, which has a plurality of rolling units 21 with rolling rollers 22, which is not shown in detail since such rolling trains 20 or rolling mills are known.
  • a mold cavity 3 'of this mold 3 has at the inlet end of the mold along a circumferential line of its cross section at least two peripheral portions, each limiting a cross-sectional enlargement of the mold cavity 3' relative to the corresponding peripheral portions of the mold cavity cross-section at the strand outlet end of the mold 3 in the form of protrusions, which is not illustrated in detail.
  • the continuous casting speed of the strand 5 is at least 4.2 m / min in order not to exceed the allowable contact time between the strand and the rolls at the inlet of the rolling train and thereby not to shorten their durability unreasonable.
  • the temperature conditions at the outlet of the continuous casting plant 10 for the introduction into the rolling train are precisely adapted so that the rolling of the strand can be carried out in an optimal manner. At most, however, a passive temperature compensation, without external energy supply can be made.
  • the mold cavity cross section of the continuous casting mold is essentially formed as a four-round format.
  • This four-round format is based on a square or rectangle, but it is provided in the corners with relatively large radii. Strand exit side, these radii in the corner regions are advantageously approximately 20 to 40 mm at a length or width of the mold cavity cross-section of 120 to 180 mm.
  • an edge rounding of about 25 mm and the continuous casting speed of at least 5.2 m / min and correspondingly in a four-round format of 180 mm an edge rounding of about 40 mm and casting speed of at least 4.2 m / min could be provided.
  • a sliding closure 15 is provided for the purpose of accurate inflow control of the molten steel to be poured into the mold.
  • a regulation of the fill level of the melt in the mold 3 is carried out as a function of the inlet speed in the first stand (so-called master-slave operation), for a control device 13 and a level gauge 14 are provided in the mold 3. This regulation is intended to achieve an approximately constant filling level in the mold.
  • a refractory dip tube attached to the inflow control element and protruding into the mold is advantageous, so that the bath surface in the mold is as smooth as possible.
  • the cast billet strands form essentially a four-round format and their fillet is selected according to the format such that, at a sufficiently high casting speed, a strand is produced having a temperature distribution required for rolling, which can be directly rolled without any active reheating, i. the cast strands are fed endlessly to the rolling train without being cut into pieces.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es ist bekannt, den beim Stranggiessen erzeugten Giessstrang zu einzelnen Knüppeln oder Vorblöcken zu schneiden, auf Raumtemperatur abzukühlen und dann in einem Walzwerk wiedererwärmt zu Stahlstab, Draht und anderen Stahl-Langprodukten zu verwalzen.
  • Bekannt ist auch die gegossenen Knüppeln heiss (ca. 600°C) in den Walzwerksofen zwecks Nacherwärmung vor dem anschliessenden Verwalzen einzusetzen.
  • Um Energie zu sparen und das Ausbringen zu erhöhen, wird seit langem nach Lösungen gesucht, wie man eine Stranggiessanlage und eine Walzstrasse, vorzugsweise eine Giessader und eine Walzader, direkt verbinden könnte.
  • Dabei stellen die unterschiedlichen Durchsätze, Geschwindigkeiten und Temperaturen sowie Temperaturverteilungen (Strangguss-Oberfläche/Zentrum) am Auslauf der Giessanlage und am Einlauf der Walzstrasse die Hauptprobleme dar.
  • Die minimale Einzugsgeschwindigkeit am Einlauf der Walzstrasse sollte keinesfalls unter 4.2 m/min liegen um die Walzen infolge der langen Kontaktzeit mit dem Walzgut nicht thermisch zu überlasten. Ausserdem soll der Knüppel am Einlauf der Walzstrasse eine für das Walzen geeignete Temperatur sowohl an der Oberfläche als auch im Kern (1150-1250°C) aufweisen. Insbesondere sollte die Oberflächentemperatur möglichst homogen verteilt sein.
  • Aus der EP-B1-0 761 327 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der in einer Stranggiessmaschine erzeugte Giessstrang einer Temperaturhalte- und Vorerwärmungsvorrichtung zugeführt wird, wonach er in einer weiteren Temperaturausgleichs- und Schnellaufheizvorrichtung aufgeheizt wird, bevor er in die Walzstrasse eingeführt wird. Nachteilig dabei sind die relativ hohen Kosten für die Installation und für den Betrieb der Nacherwärmungseinrichtung.
  • In der Druckschrift JP-A-01048609 ist ein Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Stranges geoffenbart, bei dem der gegossene Strang direkt in ein Walzwerk überführt wird. Die Geschwindigkeit bei der Stranggiessmaschine und der Walzstrasse wird gesteuert, indem bspw. die Walzgeschwindigkeit korrigiert wird, wenn die aktuelle Auszugsgeschwindigkeit des Stranges ändert. Nachteilig hierbei ist, dass die Walzgeschwindigkeit nicht erst geändert werden kann, wenn sich die Auszugsgeschwindigkeit bei der Stranggiessmaschine ändert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine einfachere Anlagekonfiguration und einen kostengünstigeren Betrieb ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass bei Verwendung von Stranggiesskokillen, wie sie aus der EP-B2-0 498 296 bekannt sind, die durch Schnell-Stranggiessen erzeugten Knüppel- und Vorblockstränge ohne zusätzliches Aufheizen direkt einer Walzstrasse zugeführt werden können. Der Formhohlraum dieser Stranggiesskokillen weist am eingiessseitigen Ende der Kokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte auf, die je eine Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille in der Form von Ausbuchtungen begrenzen. Die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich in Stranglaufrichtung derart, dass sich während des Giessbetriebes eine in Formhohlraum bildende Strangschale beim Durchlauf durch die Kokille verformt, und dadurch eine gleichmässige Kühlung und Schalenwachstum bzw. eine homogene Temperaturverteilung entlang des Strangumfanges gewährleistet wird, wodurch eine die direkte Einführung in die Walzstrasse erlaubende hohe Stranggiessgeschwindigkeit möglich ist. Auch sind die Temperaturverhältnisse im Giesstrang am Auslauf der Giessanlage für die Einführung in die Walzstrasse geeignet, allenfalls kann eine Temperaturregulierung vorgesehen sein, jedoch ist keine Aufheizung notwendig.
  • Es ist heute praktisch möglich, im Querschnitt vierkantige Stränge im Formatbereich 120-130 mm mit einer Geschwindigkeit von ca. 6m/min zu Giessen. Bei Kokillen-Querschnittsformen nach der EP-B2-0 498 296 ergibt sich ein Strang mit homogener Temperaturverteilung an der Oberfläche, ohne kalte Kanten, welche sonst induktiv oder mittels Gasbrenner vor der Walzstrasse hätten erwärmt werden müssen. Gleichzeitig werden bei diesem Format die giesstechnischen Vorteile eines Quadrat-Querschnitts gegenüber einem Rundquerschnitt (günstigeres Verhältnis Oberfläche/Volumen bei gleichem Metergewicht) weitgehend beibehalten.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Stranggiesskokille für das erfindungsgemässe Verfahren ist die Umfangslinie eines etwa runden Formhohlraumquerschnittes auf der Eingiessseite in mindestens drei im wesentlichen gleich grosse Umfangsabschnitte unterteilt und jeder dieser Umfangsabschnitte weist auf der Eingiessseite die Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes als Ausbuchtung auf. Die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer Stranggiesskokille für das erfindungsgemässe Verfahren weist die Umfangslinie eines polygonalen, vorzugsweise viereckigen Formhohlraumquerschnittes auf der Eingiessseite zwischen allen Ecken Umfangsabschnitte mit Querschnittsvergrösserungen des Formhohlraumes in der Form von Ausbuchtungen auf und die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.
  • Das Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten, bei welchem die in der Stranggiesskokille erzeugten Knüppel- und Vorblockstränge unmittelbar - ohne zusätzliches Aufheizen - einer Walzstrasse zugeführt und dort zu Langprodukten gewalzt werden, ermöglicht eine einfache Anlagekonfiguration sowie einen kostengünstigen Betrieb.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Stranggiessanlage mit einer Walzstrasse.
  • Fig.1 zeigt schematisch den Aufbau einer an sich bekannten Stranggiessanlage 10 mit einer Giesspfanne 1, einem Zwischengefäss 2 (Tundish), einer mit Wasser gekühlten Kokille 3, sowie einer Strangumlenkeinrichtung 6 für den Strang 5, der mittels Rollen 6' ausgezogen und in die Horizontale gebogen. Danach wird der Strang 5 erfindungsgemäss direkt einer Walzstrasse 20 zugeführt, welche mehrere Walzeinheiten 21 mit Walzrollen 22 aufweist, was nicht weiter im Detail dargetan ist, da solche Walzstrassen 20 bzw. Walzwerke bekannt sind.
  • Ein Formhohlraum 3' dieser Kokille 3 weist am eingiessseitigen Ende der Kokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte auf, die je eine Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes 3' gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille 3 in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, was nicht näher veranschaulicht ist.
  • Die Stranggiessgeschwindigkeit des Stranges 5 beträgt mindestens 4.2 m/min, um die zulässige Kontaktzeit zwischen Strang und der Walzen am Einlauf der Walzstrasse nicht zu überschreiten und dadurch deren Haltbarkeit nicht unzumutbar zu verkürzen.
  • Die Temperaturverhältnisse am Auslauf der Stranggiessanlage 10 für die Einführung in die Walzstrasse sind genau angepasst, damit das Walzen des Stranges in optimaler Weise erfolgen kann. Allenfalls kann jedoch ein passiver Temperaturausgleich, ohne Fremdenergiezufuhr vorgenommen werden.
  • Der Formhohlraumquerschnitt der Stranggiesskokille ist im Wesentlichen als Vierrundformat gebildet. Dieses Vierrundformat basiert auf einem Quadrat oder Rechteck, wobei es in den Eckbereichen jedoch mit relativ grossen Radien versehen ist. Strangaustrittseitig betragen diese Radien in den Eckbereichen vorteilhaft annähernd 20 bis 40 mm bei einer Länge bzw. Breite des Formhohlraumquerschnittes von 120 bis 180 mm.
  • Zum Beispiel könnte bei einem Vierrundformat 120 mm eine Kantenverrundung von ca. 25 mm sowie die Stranggiessgeschwindigkeit mind. 5.2 m/min und entsprechend bei einem Vierrundformat 180 mm eine Kantenverrundung von ca. 40 mm sowie Giessgeschwindigkeit von mindestens 4.2 m/min vorgesehen sein.
  • Beim Ausguss 11 des oberhalb der Kokille 3 befindlichen Zwischengefässes 2 ist ein an sich herkömmliches Regelorgan, vorzugsweise ein Schiebeverschluss 15 zwecks genauer Zuflussregelung der abzugiessenden Stahlschmelze in die Kokille vorgesehen. Eine Regelung der Füllstandshöhe der Schmelze in der Kokille 3 erfolgt in Abhängigkeit der Einlaufgeschwindigkeit im ersten Walzgerüst (sog. Master-Slave Betrieb), dafür eine Regeleinrichtung 13 und ein Füllstandsmessgerät 14 bei der Kokille 3 vorgesehen sind. Mit dieser Regelung soll eine annähernd konstante Füllhöhe in der Kokille erzielt werden. Vorteilhaft ist zudem ein am Zuflussregelorgan befestigtes und in die Kokille ragendes feuerfestes Tauchrohr vorhanden, damit sich eine möglichst ruhige Badoberfläche in der Kokille ergibt.
  • Die gegossenen Knüppelstränge bilden im Wesentlichen ein Vierrund-Format und deren Verrundung entsprechend dem Format so gewählt wird, dass bei ausreichend grosser Giessgeschwindigkeit ein Strang mit für das Walzen erforderlicher Temperaturverteilung produziert wird, welches ohne jeglicher aktiver Nacherwärmung direkt verwalzt werden kann, d.h. die gegossenen Stränge werden endlos, ohne in Stücke geteilt zu werden, der Walzstrasse zugeführt.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen von Stahl zu Knüppelsträngen und anschliessendes Walzen dieser Knüppelstränge und Vorblockstränge zu den Langprodukten, wie Stabstahl oder Draht, wobei der Flüssigstahl in eine Stranggiesskokille gegossen wird, bei dem die aus einem Vierrund- oder im Wesentlichen einem kreisrunden Format ausgebildete Stranggiesskokille einen beidseitig offenen Formhohlraum bildet, welcher am eingiessseitigen Ende entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte aufweist, die je eine Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, und sich Bogenhöhen der Ausbuchtungen in Stranglaufrichtung derart verkleinern, dass sich während des Giessbetriebes eine in Formhohlraum bildende Strangschale beim Durchlauf durch die Kokille verformt, wobei die gegossenen Knüppel- bzw. Vorblockstränge direkt einer Walzstrasse ohne Nacherwärmung zugeführt werden und die Stranggiessgeschwindigkeit mindestens 4.2 m/min beträgt, wobei beim Ausguss (11) eines oberhalb der Kokille (3) befindlichen Zwischengefässes (2) ein Regelorgan, vorzugsweise ein Schiebeverschluss (15), zwecks genauer Regelung der abzugiessenden Stahlschmelze in die Kokille vorhanden ist, wobei eine Regelung der Füllstandshöhe der Schmelze in der Kokille (3) in Abhängigkeit der Einlaufgeschwindigkeit in das erste Walzgerüst der Walzstrasse (20) erfolgt und das Regelorgan entsprechend geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossenen Knüppelstränge im Wesentlichen ein Vierrund-Format bilden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung beim Vierrund-Format entsprechend dem Format so gewählt wird, dass bei ausreichend grosser Giessgeschwindigkeit ein Strang mit für das Walzen erforderlicher Temperaturverteilung produziert wird, welches ohne jegliche aktive Nacherwärmung direkt verwalzt werden kann
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossenen Knüppelstränge im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind.
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