EP2229250A1 - Verfahren zur einstellung der sekundärkühlung beim stranggiessen von stahl - Google Patents
Verfahren zur einstellung der sekundärkühlung beim stranggiessen von stahlInfo
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- EP2229250A1 EP2229250A1 EP08869458A EP08869458A EP2229250A1 EP 2229250 A1 EP2229250 A1 EP 2229250A1 EP 08869458 A EP08869458 A EP 08869458A EP 08869458 A EP08869458 A EP 08869458A EP 2229250 A1 EP2229250 A1 EP 2229250A1
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- B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
Definitions
- the invention relates to a method for adjusting the secondary cooling in the continuous casting of steel, wherein at a distance from the mold, a straightening unit is provided, with which the cast strand is transferred to the horizontal and the cooling by directed to the strand spray nozzles with water or a water / Air mixture takes place and wherein the cooling concept is carried out under consideration of the ductility minimum of the respective steel grade.
- cooling concepts are known from practice, which in the casting process up to the straightening unit choose a surface temperature control above (the so-called hot operation) or below (the so-called cold operation) the ductility minimum of the respective steel grade.
- ductility minimum hot / cold driving
- the zone of high ductility decay is an area in which the material can only to a small extent break down stresses by plastic deformation and is particularly susceptible to cracking, this area is also referred to as the "ductility minimum”.
- the drop in ductility in this area is mainly due to two mechanisms.
- precipitation-forming elements precipitate in the austenite matrix and precipitate in the grain or at the grain boundaries, locally relatively narrowly limited precipitation-free areas can arise in their surroundings. In these tensions can build up, which can ultimately lead in conjunction with the excretions to microorganisms.
- the drop in ductility at low temperatures below A C 3 may be caused by thin ferrite films forming on the austenite grain boundaries.
- the austenite may be low-temperature austenite (not yet converted) or austenite (intermediate) converted into an intermediate structure.
- the ferrite layers are softer than the austenite or its transformation structure.
- the ferrite films act similarly to the precipitation-free areas at high temperatures in the presence of precipitates as sources of cracks as stresses built into the matrix in these areas build up.
- the aforementioned ductility drop is between the zone of high ductility and the zone of low ductility.
- the zone of high ductility at high temperatures is an area of high plasticity, that is, good formability of the material at high temperatures.
- the precipitates in solution, ferrite films or locally limited precipitation-free zones do not exist.
- the deformability of the matrix is good and the occurrence of cracks is unlikely.
- the High Density Low Temperature (HDL) zone is a region of good low temperature formability.
- the ferrite layers usually have such thickness in this area that they can no longer lead to very strong spike tips in these areas, they are degraded in the soft structure.
- the object of the invention is to develop a cooling concept for the so-called hot driving style for optimal utilization of the strand guide length while optimizing productivity associated with an increase in quality.
- This object is achieved according to the invention in that the cooling in a first section, which extends from the mold to the straightening unit, above the ductility minimum of the respective steel grade is performed in hot driving and in a second section, from the straightening unit to the solidification of the strand is enough, with a cooling rate, which is above the cooling rate in the cold driving but below the hot driving, is performed.
- the surface temperature of the slab can be adjusted optimally between the mold exit and aligning unit, ie a hot driving with target temperatures at the surfaces at the inlet straightening unit according to steel grade greater than 850 0 C.
- the inventive method can be used both in the secondary cooling with two-fluid cooling (water / air) or the Einstoffkühlung (water) of slab, Dünnbrammen-, block, billet, Vorprofilstrangg devisanlagen.
- the cooling concept according to the invention now provides that the cooling takes place in the hot running mode up to the straightening unit, which is above the ductility minimum.
Landscapes
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Abstract
2.1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Sekundärkühlung beim Stranggießen von Stahl, wobei im Abstand von der Kokille eine Richteinheit vorgesehen ist, mit der der gegossene Strang in die Waagerechte überführt wird und die Kühlung durch auf den Strang gerichtete Spritzdüsen mit Wasser oder einem Wasser/Luft-Gemisch erfolgt und das Kühlkonzept unter Beachtung des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte durchgeführt wird. 2.2. Um eine Optimierung der Produktivität verbunden mit einer Steigerung der Qualität zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Kühlung in einem ersten Abschnitt, der von der Kokille bis zur Richteinheit reicht, oberhalb des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte in heißer Fahrweise durchgeführt wird und in einem zweiten Abschnitt, der von der Richteinheit bis zum Durcherstarren des Stranges reicht, mit einer Abkühlungsrate, die oberhalb der Abkühlungsrate bei der kalten Fahrweise aber unterhalb der bei der heißen Fahrweise liegt, durchgeführt wird.
Description
Verfahren zur Einstellung der Sekundärkühlung beim Stranggießen von Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Sekundärkühlung beim Stranggießen von Stahl, wobei im Abstand von der Kokille eine Richteinheit vorgesehen ist, mit der der gegossene Strang in die Waagerechte überführt wird und die Kühlung durch auf den Strang gerichtete Spritzdüsen mit Wasser oder einem Wasser/Luft-Gemisch erfolgt und wobei das Kühlkonzept unter Beachtung des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte durchgeführt wird.
Nachdem der Strang die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlässt, erfolgt die nachfolgende Abkühlung und Erstarrung in der so genannten Sekundärkühlzone. Diese befindet sich in der Regel in Bereich der Strangführung zwischen Kokillenaustritt und Auslaufrollgang.
Bekannt sind Sekundärkühlkonzepte im Bereich der Strangführung als so genannte Einstoffkühlung (reine Wasserkühlung) und Zweistoffkühlung (Gemisch aus den Medien Wasser und Luft).
Aus der Praxis bekannt sind darüber hinaus Kühlkonzepte, die im Gießprozess bis zur Richteinheit eine Oberfiächentemperaturführung oberhalb (die so genannte heiße Fahrweise) oder unterhalb (die so genannte kalte Fahrweise) des Duktilitätsminimum der jeweiligen Stahlgüte wählen.
Im Fall der heißen Fahrweise ergibt sich durch die niedrigere durchschnittliche Erstarrungskonstante im direkten Vergleich zur kalten Fahrweise ein Ausbringungsverlust.
Zum Verständnis der vorstehenden Begriffe "Duktilitätsminimum", "heiße/kalte Fahrweise" sei Folgendes erklärt.
Die Zone des starken Duktilitätsabfalies, ist ein Bereich in dem das Material nur in geringen Maße Spannungen durch plastische Verformung abbauen kann und besonders stark zur Rissbildung neigt, dieser Bereich wird auch als "Duktilitätsminimum" bezeichnet. Der Abfall der Duktilität in diesem Bereich wird in der Hauptsache durch zwei Mechanismen verursacht.
1. Durch das Gegeneinandergleiten von Austenitkorngrenzen und dem Aufreißen der Matrix an den Zwickeln bzw. im Einflussbereich von nichtmetallischen Einschlüssen (Ausscheidungen in den Korngrenzenbereichen). Dies ist der Mechanismus im einphasigen Austenitgebiet, hin zu den hohen Temperaturen.
Befinden sich in der Austenitmatrix ausscheidungsbildende Elemente die sich im Korn bzw. an den Korngrenzen ausscheiden, so können in deren Umgebung lokal relativ eng begrenzte ausscheidungsfreie Bereiche entstehen. In denen können sich Spannungen aufbauen, die letztendlich in Zusammenwirken mit den Ausscheidungen zu Gefügerissen führen können.
2. Der Duktilitätsabfall bei niederen Temperaturen unterhalb AC3 kann verursacht werden durch sich an den Austenitkorngrenzen bildende dünne Ferritfilme. Wobei es sich bei dem Austenit um Niedrigtemperaturaustenit (noch nicht umgewandelt) oder in eine Zwischenstruktur umgewandelten Austenit (Zwischenstufe o.a.) handeln kann.
Die Ferritschichten sind weicher als der Austenit oder dessen Umwandlungsgefüge. Die Ferritfilme wirken ähnlich der ausscheidungsfreien Gebiete bei den hohen Temperaturen in Gegenwart von Ausscheidungen als Quellen für Risse, da sich in diesen Bereichen in die Matrix eingebrachte Spannungen aufbauen.
Der vorstehend genannte Duktilitätsabfall liegt zwischen der Zone hoher Duktilität und der Zone niedriger Duktilität.
Die Zone hoher Duktilität bei hohen Temperaturen (HDH) ist ein Bereich hoher Plastizität, also guten Umformvermögens des Materials bei hohen Temperaturen.
In der Hochtemperaturzone sind die Ausscheidungen in Lösung, Ferritfilme bzw. lokal begrenzte ausscheidungsfreie Zonen existieren nicht.
Die Verformbarkeit der Matrix ist gut und das Auftreten von Rissen ist wenig wahrscheinlich.
Werden Oberflächentemperaturen für das Richten der Brammen angestrebt, die in diesem
Temperaturbereich liegen, so spricht man von einer "Heißen Fahrweise", also einem Richten bei hoher Temperatur.
Bei der Zone hoher Duktilität bei niedrigen Temperaturen (HDL) handelt es sich um einen Bereich guten Umformvermögens bei niedrigen Temperaturen.
Die Ferritschichten haben in diesem Bereich in der Regel solche Mächtigkeit, dass es nicht mehr zu sehr starken Spännungsspitzen in diesen Bereichen kommen kann, sie werden im weichen Gefüge abgebaut.
Werden Oberflächentemperaturen für das Richten der Brammen angestrebt, die in diesem Temperaturbereich liegen, so spricht man von einer "Kalten Fahrweise", also einem Richten bei niedrigen Temperaturen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlkonzept für die sogenannte heiße Fahrweise zu entwickeln zur optimalen Ausnutzung der Strangführungslänge bei gleichzeitiger Optimierung der Produktivität verbunden mit einer Steigerung der Qualität.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Kühlung in einem ersten Abschnitt, der von der Kokille bis zur Richteinheit reicht, oberhalb des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte in heißer Fahrweise durchgeführt wird und in einem zweiten Abschnitt, der von der Richteinheit bis zum Durcherstarren des Stranges reicht, mit einer Abkühlungsrate, die oberhalb der Abkühlungsrate bei der kalten Fahrweise aber unterhalb der bei der heißen Fahrweise liegt, durchgeführt wird.
Durch diese Abkühlungsrate in dem zweiten Abschnitt, die unterhalb der Abkühlungsrate, die bei durchgehender heißer Fahrweise eingestellt werden würde aber oberhalb der bei einer kalten Fahrweise sich ergebenden Abkühlungsrate liegt, wird im zweiten Abschnitt, also nach der Richteinheit, ein beschleunigtes Strangschalenwachstum in den Horizontalsegmenten erreicht, das auch eine höhere max. Gießgeschwindigkeit (bezogen auf die Stahlgüte) möglich macht.
Die Oberflächentemperatur der Bramme kann zwischen Kokillenaustritt und Richteinheit optimal eingestellt werden, d. h. eine heiße Fahrweise mit Zieltemperaturen an der Oberflächen am Eintritt Richteinheit je nach Stahlgüte größer 8500C.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann einerseits durch die mögliche größere Gießgeschwindigkeit eine Steigerung der Produktivität erfolgen. Andererseits wird ein möglicher Fehlerbefall an der gegossenen Bramme reduziert, was auch dazu führt, dass die Reduzierung des Inspektions- / Flämmaufwandes möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl bei der Sekundärkühlung mit Zweistoffkühlung (Wasser/Luft) oder der Einstoffkühlung (Wasser) von Brammen-, Dünnbrammen- , Block-, Knüppel-, Vorprofilstranggießanlagen anwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert werden, wobei das Diagramm den Verlauf der Oberflächentemperatur des gegossenen Stranges über die Strangführungslänge und das Strangschalenwachstum zeigt.
Eingezeichnet ist die Lage der Richteinheit, die erfindungsgemäß das Kühlkonzept in einen ersten und einen zweiten Abschnitt unterteilt.
Ferner sind aus diesem Diagramm die sogenannte heiße und die kalte Fahrweise ersichtlich, und zwar bezogen auf das Duktilitätsminimum.
Das erfindungsgemäße Kühlkonzept sieht nun vor, dass bis zur Richteinheit die Abkühlung in der heißen Fahrweise erfolgt, die oberhalb des Duktilitätsminimums liegt.
Nach der Richteinheit wird mit einer höheren Abkühlungsrate abfahren, wie dies mit der gestrichelten Linie und der Angabe optimierte Temperaturführung angedeutet ist.
Betrachtet man die rechte Abzisse des Diagramms, also das Schalenwachstum, so ist ersichtlich, dass dieses bei dem erfiπduπgsgemäßen, optimierten Konzept ( wiederum die gestrichelte Linie ) schneller ansteigt als bei der sonst üblichen Fahrweise.
Claims
1. Verfahren zur Einstellung der Sekundärkühlung beim Stranggießen von Stahl, wobei im Abstand von der Kokille eine Richteinheit vorgesehen ist, mit der der gegossene Strang in die Waagerechte überführt wird und die Kühlung durch auf den Strang gerichtete Spritzdüsen mit Wasser oder einem Wasser/Luft-Gemisch erfolgt und das Kühlkonzept unter Beachtung des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung in einem ersten Abschnitt, der von der Kokille bis zur Richteinheit reicht, oberhalb des Duktilitätsminimums der jeweiligen Stahlgüte in heißer Fahrweise durchgeführt wird und in einem zweiten Abschnitt, der von der Richteinheit bis zum Durcherstarren des Stranges reicht, mit einer Abkühlungsrate, die oberhalb der Abkühlungsrate bei der kalten Fahrweise aber unterhalb der bei der heißen Fahrweise liegt, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung im ersten Abschnitt so erfolgt, dass sich eine Oberflächentemperatur des gegossenen Stranges in Abhängigkeit von der Stahlgüte größer 8500C einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung im zweiten Abschnitt so erfolgt, dass sich eine Oberflächentemperatur des gegossenen Stranges in Abhängigkeit von der Stahlgüte kleiner 10000C einstellt.
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