EP3206808B1 - Anlage und verfahren zur herstellung von grobblechen - Google Patents

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EP3206808B1
EP3206808B1 EP15783979.6A EP15783979A EP3206808B1 EP 3206808 B1 EP3206808 B1 EP 3206808B1 EP 15783979 A EP15783979 A EP 15783979A EP 3206808 B1 EP3206808 B1 EP 3206808B1
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EP
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temperature
heavy plate
rolling
cooling
thermal treatment
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the invention is directed to a process for the production of heavy plates made of a steel alloy and formed directly from the casting heat of a continuous caster as an endless flat material to the dimensions of heavy plate, comprising the continuous casting of a steel melt and primary shaping of a cast strand obtained into a slab with subsequent shaping or hot rolling of the slab from the casting heat in several forming steps to a desired heavy plate dimension and an immediately subsequent heat treatment of the heavy plate causing targeted cooling of the heavy plate obtained, the heavy plate being cut in the production direction before or after its heat treatment to a desired individual plate length.
  • the invention is directed to a device for carrying out such a method for the production of heavy plates made of a steel alloy that are formed directly from the casting heat of a continuous caster as an endless flat material on heavy plate dimensions and that have a system that is used for the immediate consecutive processing and / or machining of a Steel melt a casting plant in which the steel melt can be poured continuously, a primary forming plant in which a cast strand cast from the steel melt can be shaped into a slab, a forming plant or rolling plant in which the slab is converted from the casting heat in several forming steps into a heavy plate with the desired heavy plate size can be rolled, and which comprises a heat treatment plant and a heavy plate cutting device arranged in front of or behind the heat treatment plant in the production direction.
  • One method of making sheet steel is from US Pat EP 0 415 987 B1 known.
  • a slab is produced by means of a continuous casting process, which is then heated in a furnace after passing through a first forming stage to reduce the slab thickness before it enters a finishing rolling mill in which the slab is rolled into the steel sheet or strip steel.
  • the rolling mill which comprises several forming steps, the steel strip is subjected to a treatment consisting of a combination of targeted forming steps and targeted cooling and heating steps.
  • the desired mechanical properties of the steel strip are set by this combination of deformation at specifically set temperatures, the degrees of deformation carried out specifically at a certain temperature and the deformation speeds.
  • the desired sheet lengths are separated from the finish-rolled steel sheet and stacked. No specific heat treatment is carried out on the steel sheet produced after it has passed through the finishing train.
  • WO 2006/106376 A1 a method for the production of metal sheets with a thickness of 10-100 mm, which are made from a continuously cast cast strand with subsequent hot rolling.
  • the hot rolling can be combined with cooling devices arranged between the individual roll stands and a cooling of the rolled steel sheet that can be brought about therewith.
  • the steel sheet After passing through the rolling train, the steel sheet is passed through a heat treatment system in the form of a cooling system and then sheet steel plates are cut to the desired length.
  • a method and a system for producing stainless steel blanks are known, a band being continuously cast from a steel melt by means of a band casting system and being originally formed into the band.
  • the strip is then hot-rolled and passes through a cooling system and an annealing furnace before it is then descaled and cut to the desired individual sheet length.
  • a heat treatment is carried out in the form of a combination of targeted cooling of the strip from the rolling heat to a desired first temperature with immediately subsequent heating of the strip to a desired second temperature.
  • a plant for the production of hot strip from austenitic, stainless steels, which is rolled and heat-treated without cooling to room temperature, so that the end product is already solution-annealed and quenched, is disclosed in WO 03/064069 A1 .
  • the plant comprises a continuous caster, the cast strand being cut into slabs in front of a roller hearth furnace or preheating furnace, which are then heated a first time in the furnace before rolling, then rolled, then heated again and then rolled into hot strip in a hot rolling mill.
  • the closest prior art is the US 2011/012938 A1 from which the production of steel sheets from steel alloys with a bainite structure on the route - continuous casting - hot rolling - heat treatment - is known. Slabs are rolled from the casting heat and then immediately subjected to a heat treatment that includes the steps of cooling, heating and re-cooling. In this case, a slab is separated from the cast strand and, after the separation, rolled into a sheet which is then heat-treated.
  • the US 2011/012938 A1 discloses a batch process in which the material is processed in sections and in separate process steps independently of the original casting speed.
  • the invention is based on the object of providing a solution for the production of heavy plate which does not have the disadvantages mentioned above and enables the flexible production of different heavy plate qualities.
  • the object of this method is achieved in that the heat treatment in the temperature range of 150 ° C - 1,100 ° C as a combination of a targeted cooling of the obtained heavy plate from the rolling heat to a desired first temperature with an immediately subsequent targeted heating of the heavy plate to a desired second temperature and an immediately subsequent cooling of the heavy plate to a desired third temperature.
  • the object for carrying out this production method is achieved in that the heat treatment system comprises at least one cooling device and at least one heating device which are designed in such a way that a heat treatment of the heavy plate in the temperature range of 150 ° C - 1,100 ° C in the form of a combination of targeted cooling of the obtained heavy plate from the rolling heat to a desired first temperature with an immediately subsequent targeted heating of the heavy plate to a desired second temperature and an immediately subsequent cooling of the heavy plate to a desired third temperature can be carried out.
  • a heat treatment is carried out which includes targeted cooling, targeted reheating and, in turn, targeted cooling of the heavy plate in several steps finished heavy plate a uniform temperature field over the width with a resulting uniform structure in the finished heavy plate, so that the heavy plate has a homogeneous mechanical property, ie a homogeneous strength and / or toughness distribution.
  • both heavy plates in the normalized state ie To produce steels with high toughness, as well as in the quenched and tempered condition, ie steels with high strength, as well as special steels in the tempered condition, ie steels subjected to a tempering treatment.
  • heavy plate is understood to mean a flat product that is defined as heavy plate in accordance with standard EN 10029.
  • the process can be used to produce a wide variety of grades, such as those designated with abbreviations in the standard EN 10025-2: 2004.
  • Heavy plate "as rolled" (abbreviation + AR), but also normalized heavy plate (abbreviation + N) or thermomechanically rolled heavy plate (abbreviation + M) and tempered heavy plate (abbreviation + QT) can be produced. And all of this with one and the same device or system.
  • An advantageous procedure for producing a normalized heavy plate can, according to an embodiment of the invention, include the measure that the heavy plate is cooled to the first desired temperature, which is below the complete transformation temperature of ⁇ -iron, in the immediately following heat treatment from the rolling heat, after the forming or hot rolling ( ⁇ mixed crystal; austenite) in ⁇ -iron ( ⁇ mixed crystal; ferrite), is then heated to the desired second temperature, which is the normal annealing temperature above the complete transformation temperature from ⁇ -iron to ⁇ -iron, the Ac 3 temperature , is in the range of homogeneous austenite, and is finally cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the embodiment of the invention provides the measures that, after the forming or hot rolling, the heavy plate is cooled from the rolling heat to the first desired temperature, which is below the bainite formation temperature, in the immediately following heat treatment Heating is kept at a temperature lying in the range of the bainite transformation as the desired second temperature and is finally cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the invention is characterized in an embodiment by the measures that the heavy plate after the forming or hot rolling in the immediately subsequent heat treatment from the rolling heat is cooled to the first desired temperature, which is below the martensite formation temperature, then by heating to a temperature below the tempering temperature lying next to the transformation temperature of ⁇ -iron into ⁇ -iron, the A c1 temperature, is heated as the desired second temperature and is finally cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the heat treatment provided comprises cooling to room temperature.
  • the invention therefore also provides that the final cooling to ambient temperature as the desired third temperature is carried out as air cooling.
  • the invention therefore also provides that the cooling of the heavy plate from the rolling heat is carried out in the heat treatment immediately following the forming or hot rolling of the heavy plate to the first desired temperature by means of strong water or air cooling.
  • the invention also provides in a further development that part of the heat treatment, in particular comprising further cooling and / or heating steps, is carried out after the heavy plate has passed through a straightening system and before it is stacked.
  • the method can be carried out particularly expediently with a heavy plate, so that the invention is further characterized in that, in the several forming steps, a heavy plate with a thickness of more than 8 mm, in particular a thickness of 40 mm-400 mm, and a width of more than 1,200 mm is produced.
  • the device according to the invention is distinguished in an expedient and advantageous embodiment in that the cooling of the heavy plate to the desired third temperature takes place at least partially outside the heat treatment system.
  • the device is characterized in that the heat treatment system is designed in such a way that the heavy plate is removed from the rolling heat in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device after the forming or hot rolling the first desired temperature, which is below the complete transformation temperature from ⁇ -iron ( ⁇ -mixed crystal; austenite) to ⁇ -iron (a-mixed crystal; ferrite), can be cooled so that the heavy plate is then brought to the desired second temperature by means of the heating device, the normal annealing temperature above the complete transformation temperature from ⁇ -iron to ⁇ -iron, the A c3 temperature, is in the range of homogeneous austenite, can be heated and that the heavy plate can finally be cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the heat treatment system is designed in such a way that the heavy plate is removed from the rolling heat in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device after the forming or hot rolling the first desired temperature, which is below the complete transformation temperature from ⁇ -iron ( ⁇ -mixed crystal; austenite) to
  • the device according to the invention is further characterized in that the heat treatment system is designed in such a way that the heavy plate after forming or hot rolling in a immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat to the first desired temperature, which is below the bainite formation temperature, can be cooled so that the heavy plate can then be kept by means of the heating device by heating to a temperature in the range of the bainite transformation as the desired second temperature and, that the heavy plate can finally be cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • a particularly expedient embodiment of the device for carrying out the method according to the invention for the production of sheet metal with the highest strength is characterized in that the heavy plate after forming or hot rolling in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat to the first desired temperature, which is below the martensite formation temperature, can be cooled, that the heavy plate can then be heated by means of the heating device by heating to a tempering temperature below the transformation temperature of ⁇ -iron to ⁇ -iron, the A c1 temperature, as the desired second temperature, and that the heavy plate can finally be cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the device is designed so that it is designed to produce a heavy plate with a thickness of more than 8 mm, in particular a thickness of 40 mm - 400 mm, and a width of more than 1,200 mm in the several forming steps of the rolling plant and is formed, which the invention also provides.
  • the device according to the invention has a straightening system connected downstream of the heating device in the production direction of the heavy plate, which the invention also provides in a further development.
  • the invention is also characterized in that it has one or more further heat treatment system (s) downstream of the straightening system in the production direction of the heavy plate, each of which preferably comprises at least one further cooling device and at least one further heating device.
  • This embodiment of the invention makes it possible to carry out heat treatment processes or heat treatment measures on the rolled heavy plate even after straightening the heavy plate produced.
  • the in the form of a production plant of the Figures 1 and 2 The devices shown and designated as a whole by 1 or 1 'differ only in that in the embodiment according to FIG Figure 1 a separating device 2 in the production direction of the heavy plate 4 indicated by the arrow 3 on the output side behind a heat treatment system 5 and in the embodiment according to FIG Figure 2 Is arranged on the input side in front of a heat treatment system 5.
  • the device 1 according to Figure 1 thus enables the production of heavy plates 4 in the endless operation of the production system, since the flat material produced as endless heavy plate is only separated into individual sheet lengths after a heat treatment carried out in the heat treatment system 5 by means of the cutting device 2.
  • an endless flat material runs through the individual system parts or system equipment of the device 1, which is designed in the form of a production system, to behind the heat treatment system 5. Then the heavy plates 4 cut to individual sheet lengths then pass through a straightening system 6 and are then stacked in the usual way by means of a discharge unit 7.
  • the produced endless flat material is already separated into individual sheet lengths before entering the heat treatment system 5, so that heavy plates 4 already divided into individual sheet lengths pass through the heat treatment system 5 and then subsequently through the straightening system 6 and the discharge unit 7.
  • the production of heavy plate in the single plate operation in the device 1 'after Figure 2 is particularly advantageous for the production and processing of tempered sheet metal with very high shear strengths. Heavy plates with lower strengths, which in contrast have lower strength values after passing through the heat treatment system 5, can be used both with the system after the Figure 2 in single sheet operation as well as with the system after the Figure 1 are manufactured in continuous sheet metal production.
  • a steel melt is continuously cast in a casting system 8 designed as a continuous casting system.
  • the resulting cast strand is formed into a slab in the usual way in a master-forming system 9 assigned to the casting system 8, which then after passing through a descaling device 10 in a rolling system 11 forming a forming system from the casting heat in several forming steps to a heavy plate 4 with the desired Heavy plate dimension is rolled.
  • the primary and reshaped heavy plate 4 then passes through the system after Figure 1 the heat treatment system 5 and is then separated to an individual length by means of the separating device 2, which is a transverse separating device.
  • the primary and formed product heavy plate 4 is divided into individual sheet lengths by means of the separating device 2, which is also designed as a transverse separating device, before entering the heat treatment system 5 and passed through the heat treatment system 5 as a single sheet.
  • the heat treatment system 5 comprises a cooling device 12 and a heating device 13.
  • the heavy plates 4 then pass through the straightening system 6 and are stacked in the discharge unit 7.
  • further heat treatment systems 5 can also be arranged between the straightening system 6 and the discharge unit 7 if this should be necessary for qualities that have to be subjected to a special heat treatment.
  • These systems can also each comprise a cooling device and a heating device, so that with these heat treatment systems a combination of increased air cooling or water cooling with subsequent heating to a tempering temperature can also be carried out.
  • the forming plant or rolling plant 11 is equipped in the usual way with devices for adjusting the profile and flatness and with devices for controlling the surface temperature of the rolling stock.
  • the embodiment of the device 1 according to Figure 1 is suitable for heavy plates with low thicknesses and low shear strengths, where high shear rates can be achieved.
  • Heavy plates with the highest strength values can also be produced, since the cutting in the cutting device 2 in the production direction 3 takes place immediately after leaving the rolling plant 11 from the rolling heat and thus in a high temperature range. At these temperatures, the materials usually processed into heavy plate still have low shear strengths.
  • the devices 1 and 1 'shown and described above can be used to produce heavy plates directly from the casting heat of a continuous caster. There is no cooling to room temperature for more than five minutes.
  • the cast slabs have a thickness of at least 40 mm, the maximum possible slab thickness being limited by the design and the technical conditions of the downstream forming plant and rolling plant 11 and the required or desired thickness of the heavy plate 4 at their outlet.
  • the slab width is not particularly limited but corresponds to the slab widths usually achievable with such systems according to the prior art.
  • the continuous caster can be an arch system, a vertical bending system, a vertical system or a horizontal continuous caster.
  • a thickness reduction of the cast strand by deformation with a liquid core (Liquid Core Reduction) or a slight deformation in the area of final solidification of the cast strand (Dynamic Soft Reduction) is not necessary for the implementation of the method according to the invention, but can be carried out if desired.
  • the continuously cast cast strand leaves the exit area of the primary forming system 9 with an average temperature of 1,150 ° C to 1,300 ° C and a solid core.
  • Steel qualities or materials that have a strong tendency to form scale are then descaled in the descaling device 10. In the case of high-alloy materials, this process step can be omitted, but with these materials it is advisable to clean the surface after a first forming step in the subsequent forming plant or rolling plant 11.
  • materials or steel grades with a higher tendency to form scale are cleaned in the usual way before the first forming step in the forming plant or rolling plant 11, which is usually done with pressurized water or steam, although alternative methods such as cleaning with dry ice or water are mixed with abrasive ingredients are also possible.
  • pressurized water it is advantageous to use rotating systems.
  • the forming process carried out in the casting system 8 and the primary forming system 9 is then followed by a forming or a forming process in the forming system or rolling system 11, which comprises at least two forming steps with an accumulated logarithmic degree of deformation of more than 0.7.
  • more than two stands, which carry out at least two forming steps, can be part of the rolling plant 11, so that further forming steps can follow depending on the required final thickness of the heavy plate.
  • the heavy plate 4 which has been reshaped and rolled to the desired plate dimensions after passing through the rolling installation 11, exits the rolling installation 11 at a temperature in the range from 950.degree. C. to 1,100.degree.
  • the heavy plate 4 thus has a temperature at this point which is above a temperature which is optimal for normalizing rolling.
  • the rolling heat is followed immediately by a heat treatment by means of the heat treatment system 5, to which the heavy plate 4 is fed directly after the forming and rolling.
  • the rolling stock, ie the heavy plate 4 remains in the production plant or the device 1 or 1 '.
  • a normalized heavy plate 4 is produced.
  • the rolled heavy plate 4 in the heat treatment system 5 is fed to the cooling device 12 and is cooled here to a temperature (T) at which the conversion of ⁇ -iron, ie the ⁇ -mixed crystal or austenite that forms, into ⁇ -iron, ie the forming ⁇ mixed crystal or ferrite has completely expired.
  • T temperature
  • the heavy plate 4 is therefore cooled to a temperature which is below the temperature line 15, which represents the lower end temperature of the conversion range from ⁇ -iron to ⁇ -iron.
  • the cooling speeds are measured in such a way that no components of hard structures such as martensite or bainite arise.
  • the heavy plate 4 cooled in this way is then subjected to normal annealing, for which purpose the temperature of the heavy plate 4 is increased above the A C3 temperature of the respective material and held there for a short time.
  • the desired heating of the heavy plate 4 to a temperature above the A C3 temperature by means of a conventional roller hearth furnace with open gas firing or radiant tube heating, by means of induction heating or by using what is known as "direct flame inpingement" or a combination of all of these Firing options or heating device options take place.
  • the heating device 13 is designed such that it can be operated in a temperature range from 150.degree. C.
  • the heavy plate 4 produced is then cooled in air to ambient temperature, which is usually carried out after the heavy plate 4 has left the heat treatment installation 5.
  • the method characterized by the course of curve 14 and described above, in particular Heat treatment process, is suitable for all types of sheet metal that should have the quality status + N "normalized".
  • the course of the dotted cooling curve and heat treatment line 16 shows the temperature course in the production of high-strength metal sheets which have usage properties that are characterized by a bainitic structure.
  • the rolled heavy plate 4 is cooled in the heat treatment plant 5 by means of the cooling device 12 to temperatures between the temperature line 17, which characterizes the beginning of the bainite transformation, and the temperature line 18, which characterizes the beginning of the transformation of the structure into a martensite structure.
  • the heating device 13 into which the heavy plate 4 enters after passing through the cooling device 12 in the production direction 3
  • the heavy plate 4 is then also held within the heat treatment system 5 in this area between the temperature lines 17 and 18, so that the transformation of the structure into a bainite structure continues to run.
  • high-strength and ultra-high-strength heavy plates 4 with good deformation and wear properties and heavy plates 4 with defined contents of retained austenite can be produced.
  • the heavy plate 4 produced by the method or the course of the temperature line 16 also cools in air to ambient temperature.
  • the temperature profile curve 19 shown in dashed lines represents the cooling and heating profile of a heavy plate 4 when a heavy plate 4 of the highest strength is to be produced.
  • the rolled heavy plate 4 is cooled relatively strongly in the cooling device 12 of the heat treatment plant 5 to temperatures which are below the temperature line 18 which characterizes the start of the martensite transformation.
  • the heavy plate 4 is tempered in the heating device 13 to a temperature below the A C1 temperature of the respective material and thus below the temperature limiting the end of the conversion range from ⁇ -iron to ⁇ -iron.
  • the heavy plate 4 after leaving the Heat treatment system 5 is again cooled in air to ambient temperature.
  • cooling and heating i.e. H. of cooling stop temperatures and tempering and annealing temperatures
  • H. of cooling stop temperatures and tempering and annealing temperatures are carried out in the devices 1 and 1 'according to the invention.
  • possibly multi-stage treatments of a heavy plate 4 to be carried out in corresponding heat treatment systems between the respective straightening system 6 and the discharge unit 7 that feeds the heavy plates 4 to a stack.
  • these heat treatment systems also advantageously have a cooling device with a heating device following in the production direction 3.
  • heavy plates 4 in the normalized state for example quality S355J2 + N, as well as tempered heavy plates, for example quality S355 + QT, a steel brand or steel quality
  • Heavy plates 4 can be produced from molten steel in a casting sequence in the plant, the chemical composition or basic composition of which is the same, but whose heat treatment is different.
  • the cooling of the slab produced to room temperature, its reheating before hot rolling and, in addition, the cooling and heating before a heat treatment are dispensed with compared to the prior art.
  • Another advantage of the inventive devices 1 and 1 ' consists in the fact that it is possible to use these heavy plates 4 to produce high-strength steels with a bainitic structure by annealing in the bainite stage.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen aus einer Stahllegierung, umfassend das kontinuierliche Gießen einer Stahlschmelze und Urformen eines erhaltenen Gießstrangs zu einer Bramme mit anschließendem Umformen oder Warmwalzen der Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten auf ein gewünschtes Grobblechmaß und eine unmittelbar nachfolgende, ein gezieltes Abkühlen des erhaltenen Grobblechs bewirkende Wärmebehandlung des Grobblechs, wobei das Grobblech in Produktionsrichtung vor oder nach seiner Wärmebehandlung auf eine gewünschte Einzelblechlänge geschnitten wird.
  • Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen aus einer Stahllegierung, die eine Anlage aufweist, die zur unmittelbaren konsekutiven Verarbeitung und/oder Bearbeitung einer Stahlschmelze eine Gießanlage, in welcher die Stahlschmelze kontinuierlich vergießbar ist, eine Urformanlage, in welcher ein aus der Stahlschmelze gegossener Gießstrang zu einer Bramme formbar ist, eine Umformanlage oder Walzanlage, in welcher die Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech mit gewünschtem Grobblechmaß walzbar ist, und die eine Wärmebehandlungsanlage sowie eine in Produktionsrichtung vor oder hinter der Wärmebehandlungsanlage angeordnete Grobblechtrenneinrichtung umfasst.
  • Bei der Herstellung von Warmband im Einzelbund-, Semiendlos- oder Endlosverfahren ist es üblich, dass eine im Stranggießverfahren erzeugte Bramme direkt aus der Gießhitze einem Nachwärm- oder Ausgleichsofen zugeführt wird, in welchem eine für das nachfolgende Fertigwalzen gewünschte Temperatur eingestellt wird. In dem Fertigwalzwerk wird die Bramme in mehreren Stichen auf die gewünschte Enddicke ausgewalzt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Stahlblech ist aus der EP 0 415 987 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mittels eines Stranggießverfahrens eine Bramme erzeugt, die dann nach Durchlaufen einer ersten Umformstufe zur Reduzierung der Brammendicke in einem Ofen erwärmt wird, bevor sie in ein Fertigwalzwerk einläuft, in welchem die Bramme zu dem Stahlblech oder Bandstahl ausgewalzt wird. In dem mehrere Umformschritte umfassenden Walzwerk wird das Stahlband einer Behandlung unterworfen, die aus einer Kombination von gezielten Umformschritten und gezielten Abkühl- und Erwärmungsschritten besteht. Hierbei erfolgt die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes durch diese Kombination aus Umformung bei gezielt eingestellten Temperaturen, den bei einer bestimmten Temperatur gezielt durchgeführten Umformgraden und den Umformgeschwindigkeiten. Nach dem Durchlaufen des Fertigwalzwerkes werden die gewünschten Blechlängen von dem fertiggewalzten Stahlblech abgetrennt und gestapelt. Nach dem Durchlauf der Fertigwalzstraße wird an dem erzeugten Stahlblech keine gezielte Wärmebehandlung mehr durchgeführt.
  • Aus der WO 2006/106376 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Blechen mit einer Dicke von 10-100 mm bekannt, die aus einem kontinuierlich gegossenen Gießstrang mit einem nachfolgenden Warmwalzen hergestellt sind. Das Warmwalzen kann mit zwischen den einzelnen Walzgerüsten angeordneten Kühlvorrichtungen und einem damit bewirkbaren Abkühlen des gewalzten Stahlbleches kombiniert sein. Nach dem Durchlaufen der Walzstraße wird das Stahlblech durch eine Wärmebehandlungsanlage in Form einer Kühlanlage geführt und danach werden Stahlblechplatten in der jeweils gewünschten Länge abgetrennt.
  • Problematisch bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist es, dass sich kornfeinende Vorgänge aufgrund der schnellen Rekristallisation von Stählen im Temperaturbereich oberhalb von 1.100 °C sehr schnell vollziehen, und dass sich in der Praxis immer ein Temperaturfeld in einer Bramme einstellt, welches nach jedem kornfeinenden Umformschritt zu einem, der örtlichen Temperatur folgenden Kornwachstum führt. Als Folge des örtlich unterschiedlichen Kornwachstums bildet sich zumindest über die Breite des aus der Bramme gewalzten Bleches ein unterschiedliches Gefüge aus, welches sich im fertigen Blech als inhomogene mechanische Eigenschaft, die durch den jeweiligen Festigkeitswert und/oder den jeweiligen Zähigkeitswert gebildet wird, äußert. Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es demnach nicht sicher möglich, Bleche, insbesondere Grobbleche, herzustellen, die in gleichbleibender Qualität hohe Zähigkeitsanforderungen erfüllen. Auch ist es mit den im Stand der Technik für die Herstellung von Grobblechen bisher offenbarten Verfahren und Vorrichtungen, die lediglich eine Kombination aus Umformung/Erwärmung/Abkühlung mit einer nachfolgenden Abkühlung umfassen, nicht möglich, Bleche im Lieferzustand +QT (vergütet) herzustellen. Auch Stähle, die in ihren Lieferstandards einer gezielten Wärmebehandlung, einer Normalisierung oder einem Anlassen zwingend unterzogen werden müssen, können auf den bekannten Anlagen ebenfalls nicht hergestellt werden.
  • Aus der WO 95/02706 A1 sind ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen von Edelstahlrohlingen bekannt, wobei ein Band mittels einer Bandgussanlage kontinuierlich aus einer Stahlschmelze gegossen und zu dem Band urgeformt wird. Das Band wird anschließend warmgewalzt und durchläuft eine Kühlanlage und einen Glühofen, bevor es anschließend entzundert und auf eine gewünschte Einzelblechlänge zugeschnitten wird. Hierbei wird eine Wärmebehandlung in Form einer Kombination aus einer gezielten Abkühlung des Bandes aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit unmittelbar nachfolgender Erwärmung des Bandes auf eine gewünschte zweite Temperatur durchgeführt.
  • Eine Anlage zur Herstellung von Warmband aus austenitischen, nichtrostenden Stählen, welche ohne Abkühlung auf Raumtemperatur gewalzt und wärmebehandelt werden, sodass das Endprodukt bereits lösungsgeglüht und abgeschreckt zur Verfügung steht, offenbart die WO 03/064069 A1 . Die Anlage umfasst eine Stranggießanlage, wobei der gegossene Strang vor einem Rollenherdofen oder Vorwärmofen in Brammen geschnitten wird, welche dann in dem Ofen vor dem Walzen ein erstes Mal erwärmt, anschließend gewalzt, danach nochmals erwärmt und dann in einem Warmwalzwerk zu Warmband gewalzt werden.
  • Den nächstkommenden Stand der Technik bildet die US 2011/012938 A1 aus welcher die Herstellung von Stahlblechen aus Stahllegierungen mit Bainitgefüge auf der Route - kontinuierliches Stranggießen - Warmwalzen - Wärmebehandlung - bekannt ist. Aus der Gießhitze werden Brammen gewalzt und dann unmittelbar einer Wärmebehandlung unterworfen, die die Schritte Abkühlen, Erwärmen und Wiederabkühlen umfasst. Hierbei wird jeweils eine Bramme von dem Gießstrang abgetrennt und nach dem Abtrennen zu einem Blech gewalzt, welches dann wärmebehandelt wird. Die US 2011/012938 A1 offenbart einen Batch-Prozess, bei welchem das Material abschnittsweise und in getrennten Prozessschritten unabhängig von der ursprünglichen Gießgeschwindigkeit bearbeitet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Erzeugung von Grobblech bereitzustellen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile nicht mit sich bringt und die flexible Herstellung unterschiedlicher Grobblechqualitäten ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Bei dem eingangs näher bezeichneten Verfahren zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen wird die Aufgabe bei diesem Verfahren dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 150 °C - 1.100 °C als eine Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobbleches aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs auf eine gewünschte dritte Temperatur durchgeführt wird.
  • Bei einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen wird die Aufgabe für die Durchführung dieses Herstellverfahrens dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlungsanlage mindestens eine Kühlvorrichtung und mindestens eine Heizvorrichtung umfasst, die derart ausgelegt sind, dass damit eine Wärmebehandlung des Grobblechs im Temperaturbereich von 150 °C - 1.100 °C in Form einer Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobblechs aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs auf eine gewünschte dritte Temperatur durchführbar ist.
  • Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass unmittelbar nach dem Durchführen des Walzprozesses und damit nach dem Auswalzen der Bramme auf das Grobblechmaß eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, die in mehreren Schritten ein gezieltes Abkühlen, ein gezieltes Wiedererwärmen und ein wiederum gezieltes Abkühlen des Grobbleches umfasst, wird in dem fertigen Grobblech ein auch über die Breite einheitliches Temperaturfeld mit einem daraus resultierenden gleichmäßigen Gefüge im fertigen Grobblech ausgebildet, so dass das Grobblech eine homogene mechanische Eigenschaft, d. h. eine homogene Festigkeits- und/oder Zähigkeitsverteilung aufweist. Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, sowohl Grobbleche im normalisierten Zustand, d. h. Stähle mit hoher Zähigkeit, als auch im vergüteten Zustand, d. h. Stähle mit hoher Festigkeit, als auch Sonderstähle im angelassenen Zustand, d. h. einer Anlassbehandlung unterworfene Stähle, herzustellen.
  • Unter Grobblech wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Flacherzeugnis verstanden, das gemäß der Norm EN 10029 als Grobblech definiert ist. Mit dem Verfahren können verschiedenste Güten, wie sie beispielsweise in der Norm EN 10025-2:2004 mit Kurzzeichen bezeichnet sind, hergestellt werden. Es kann Grobblech "wie gewalzt" (Kurzzeichen +AR), aber auch ein normalisiertes Grobblech (Kurzzeichen +N) oder ein thermomechanisch gewalztes Grobblech (Kurzzeichen +M) sowie ein vergütetes Grobblech (Kurzzeichen +QT) hergestellt werden. Und all dies mit ein und derselben Vorrichtung oder Anlage.
  • Eine vorteilhafte Verfahrensweise zur Herstellung eines normalisierten Grobbleches kann gemäß Ausgestaltung der Erfindung die Maßnahme umfassen, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (α-Mischkristall; Ferrit) liegt, anschließend auf die gewünschte zweite Temperatur erwärmt wird, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  • Soll hingegen ein hochfestes Grobblech erzeugt werde, so sieht die Erfindung in Ausgestaltung die Maßnahmen vor, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur gehalten wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  • Auch ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bleche höchster Festigkeit herzustellen. In diesem Fall zeichnet sich die Erfindung in Ausgestaltung durch die Maßnahmen aus, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac1-Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmt wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  • In vorteilhafter und zweckmäßiger Weise umfasst die vorgesehene Wärmebehandlung eine Abkühlung auf Raumtemperatur. Die Erfindung sieht daher auch vor, dass die abschließende Abkühlung auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur als Luftkühlung durchgeführt wird.
  • Für die Abkühlung des Grobbleches aus der Walzhitze ist eine forcierte Abkühlung zweckmäßig. Die Erfindung sieht in Ausgestaltung daher weiterhin vor, dass die Abkühlung des Grobblechs aus der Walzhitze in der dem Umformen oder Warmwalzen des Grobblechs unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung auf die erste gewünschte Temperatur mittels einer starken Wasser- oder Luftabkühlung durchgeführt wird.
  • Es ist aber auch möglich, einen Teil oder weitere Abkühlungs- und/oder Erwärmungsschritte an dem hergestellten oder erzeugten Grobblech erst dann oder auch noch dann vorzunehmen, wenn dieses bereits eine Richtanlage oder eine Richteinrichtung durchlaufen hat. Insofern sieht die Erfindung in Weiterbildung ebenfalls vor, dass ein Teil der, insbesondere weitere Abkühl- und/oder Erwärmungsschritte umfassenden, Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem das Grobblech eine Richtanlage durchlaufen hat und bevor es gestapelt wird.
  • Vorteilhaft und zweckmäßig ist es zudem, wenn das Grobblech nach seiner Erwärmung auf die gewünschte zweite Temperatur gerichtet und nachfolgend gestapelt wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
  • Besonders zweckmäßig lässt sich das Verfahren bei einem Grobblech durchführen, so dass sich die Erfindung weiterhin dadurch auszeichnet, dass in den mehreren Umformschritten ein Grobblech mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1.200 mm erzeugt wird.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in zweckmäßiger und vorteilhafter Ausgestaltung dadurch aus, dass die Abkühlung des Grobblechs auf die gewünschte dritte Temperatur zumindest teilweise außerhalb der Wärmebehandlungsanlage erfolgt.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines normalisierten Bleches vorteilhaft durchführen zu können, zeichnet sich die Vorrichtung in Ausgestaltung dadurch aus, dass die Wärmebehandlungsanlage derart ausgelegt ist, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a-Mischkristall; Ferrit) liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung auf die gewünschte zweite Temperatur, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, erwärmbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Bleches, welches im bainitischem Zustand des Gefüges seine Gebrauchseigenschaften hat, verwenden zu können, zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin dadurch aus, dass die Wärmebehandlungsanlage derart ausgelegt ist, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur haltbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Blechen mit höchster Festigkeit zeichnet sich dadurch aus, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac1-Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  • In vorteilhafter Weise ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, dass sie zur Erzeugung eines Grobblechs mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1.200 mm in den mehreren Umformschritten der Walzanlage ausgelegt und ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
  • Von Vorteil ist es zudem, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in Produktionsrichtung des Grobblechs eine der Heizvorrichtung nachgeschaltete Richtanlage aufweist, was die Erfindung in Weiterbildung ebenfalls vorsieht.
  • Schließlich zeichnet sich die Erfindung auch noch dadurch aus, dass sie in Produktionsrichtung des Grobblechs eine oder mehrere der Richtanlage nachgeschaltete weitere Wärmebehandlungsanlage(n) aufweist, die vorzugsweise jeweils mindestens eine weitere Kühlvorrichtung und mindestens eine weitere Heizvorrichtung umfasst/umfassen. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, auch nach einem Richten des hergestellten Grobbleches noch Wärmebehandlungsverfahren oder Wärmebehandlungsmaßnahmen an dem gewalzten Grobblech vornehmen zu können.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
    • Figur 1
    in schematischer Darstellung im oberen Teilbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Endlosgrobblech und im unteren Teilbild in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf in dem jeweils erzeugten Flachprodukt über die Länge der Vorrichtung und die einzelnen Anlagenteile der Vorrichtung und in
    Figur 2
    in schematischer Darstellung im oberen Teilbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Einzelgrobblech und im unteren Teilbild in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf in dem jeweils erzeugten Flachprodukt über die Länge der Vorrichtung und die einzelnen Anlagenteile der Vorrichtung.
  • Die in Form einer Produktionsanlage der Figuren 1 und 2 dargestellten und insgesamt jeweils mit 1 oder 1' bezeichneten Vorrichtungen unterscheiden sich lediglich dadurch, dass bei der Ausführungsform nach der Figur 1 eine Trenneinrichtung 2 in der durch den Pfeil 3 angedeuteten Produktionsrichtung des Grobbleches 4 ausgangsseitig hinter einer Wärmebehandlungsanlage 5 und bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 eingangsseitig vor einer Wärmebehandlungsanlage 5 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 nach der Figur 1 ermöglicht somit die Herstellung von Grobblechen 4 im Endlosbetrieb der Produktionsanlage, da das als Endlosgrobblech produzierte Flachmaterial erst nach einer in der Wärmebehandlungsanlage 5 durchgeführten Wärmebehandlung mittels der Trenneinrichtung 2 in Einzelblechlängen getrennt wird. In diesem Fall durchläuft also ein Endlosflachmaterial die einzelnen Anlagenteile oder Anlageneinrichtungen der in Form einer Produktionsanlage ausgebildeten Vorrichtung 1 bis hinter die Wärmebehandlungsanlage 5. Danach durchlaufen dann die auf Einzelblechlängen geschnittenen Grobbleche 4 eine Richtanlage 6 und werden dann mittels einer Abfuhreinheit 7 in üblicher Weise gestapelt. Bei der Ausführungsform nach der Figur 2 wird das produzierte Endlosflachmaterial bereits vor Eintritt in die Wärmebehandlungsanlage 5 in Einzelblechlängen getrennt, so dass bereits in Einzelblechlängen aufgeteilte Grobbleche 4 die Wärmebehandlungsanlage 5 und dann anschließend die Richtanlage 6 und die Abfuhreinheit 7 durchlaufen. Die Produktion von Grobblech im Einzelblechbetrieb in der Vorrichtung 1' nach der Figur 2 ist insbesondere für die Herstellung und Verarbeitung vergüteter Bleche mit sehr hohen Scherfestigkeiten von Vorteil. Grobbleche mit geringeren Festigkeiten, die nach dem Durchlaufen der Wärmebehandlungsanlage 5 demgegenüber geringere Festigkeitswerte aufweisen, können sowohl mit der Anlage nach der Figur 2 im Einzelblechbetrieb als auch mit der Anlage nach der Figur 1 im Endlosblechbetrieb hergestellt werden.
  • In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1' wird in unmittelbarer konsekutiver Verarbeitung und/oder Bearbeitung eine Stahlschmelze in einer als Stranggießanlage ausgebildeten Gießanlage 8 kontinuierlich vergossen. Der sich dabei bildende Gießstrang wird auf übliche Weise in einer der Gießanlage 8 zugeordneten Urformanlage 9 zu einer Bramme geformt, die dann nach Durchlaufen einer Entzunderungseinrichtung 10 in einer eine Umformanlage ausbildenden Walzanlage 11 aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech 4 mit dem jeweils gewünschten Grobblechmaß gewalzt wird. Das ur- und umgeformte Grobblech 4 durchläuft dann bei der Anlage nach der Figur 1 die Wärmebehandlungsanlage 5 und wird danach mittels der Trenneinrichtung 2, bei der es sich um eine Quertrenneinrichtung handelt, auf Einzellänge getrennt. Bei der Vorrichtung 1' nach der Figur 2 wird das ur- und umgeformte Produkt Grobblech 4 vor Eintritt in die Wärmebehandlungsanlage 5 mittels der Trenneinrichtung 2, die ebenfalls als Quertrenneinrichtung ausgebildet ist, in Einzelblechlängen zerteilt und als Einzelblech durch die Wärmebehandlungsanlage 5 hindurch gefahren. Bei beiden Vorrichtungen 1 und 1' umfasst die Wärmebehandlungsanlage 5 eine Kühlvorrichtung 12 und eine Heizvorrichtung 13. Danach durchlaufen die Grobbleche 4 die Richtanlage 6 und werden in der Abfuhreinheit 7 gestapelt. In nicht dargestellter Weise können auch zwischen der Richtanlage 6 und der Abfuhreinheit 7 weitere Wärmebehandlungsanlagen 5 angeordnet sein, wenn dies für Qualitäten notwendig sein sollte, die einer besonderen Wärmebehandlung unterzogen werden müssen. Auch diese Anlagen können jeweils eine Kühlvorrichtung und eine Heizvorrichtung umfassen, so dass mit diesen Wärmebehandlungsanlagen ebenfalls eine Kombination aus einer verstärkten Luftabkühlung oder Wasserabkühlung mit einem nachfolgenden Erwärmen auf eine Anlasstemperatur durchgeführt werden können.
  • In nicht dargestellter Weise ist die Umformanlage oder Walzanlage 11 in üblicher Weise mit Einrichtungen zur Profil- und Planheitseinstellung sowie Einrichtungen zur Steuerung der Oberflächentemperatur des Walzgutes ausgestattet.
  • Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach der Figur 1 eignet sich für Grobbleche mit geringen Dicken und niedrigen Scherfestigkeiten, bei welchen hohe Schergeschwindigkeiten erreicht werden können. Mit der Ausführungsform der Vorrichtung 1' nach der Figur 2 lassen sich auch Grobbleche mit höchsten Festigkeitswerten herstellen, da das Abtrennen in der Trenneinrichtung 2 in Produktionsrichtung 3 unmittelbar nach dem Verlassen der Walzanlage 11 aus der Walzhitze und somit in einem hohen Temperaturbereich erfolgt. Bei diesen Temperaturen weisen die üblicherweise zu Grobblech verarbeiteten Werkstoffe noch niedrige Scherfestigkeiten auf.
  • Mit den in den Figuren 1 und 2 dargestellten, vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 1 und 1' lassen sich Grobbleche direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage herstellen. Eine Abkühlung auf Raumtemperatur von mehr als fünf Minuten erfolgt nicht. Die gegossenen Brammen weisen eine Dicke von mindestens 40 mm auf, wobei die maximal mögliche Brammendicke durch die Auslegung und die technischen Gegebenheiten der nachfolgenden Umformanlage und Walzanlage 11 sowie die an deren Auslauf geforderte oder gewünschte Dicke des Grobbleches 4 begrenzt ist. Die Brammenbreite ist nicht besonders begrenzt sondern entspricht den mit derartigen Anlagen üblicherweise nach dem Stand der Technik erreichbaren Brammenbreiten. Bei der Stranggießanlage kann es sich um eine Bogenanlage, eine Senkrecht-Abbiege-Anlage, eine Senkrechtanlage oder eine Horizontalstranggießmaschine handeln. Eine Dickenreduktion des Gießstranges durch Verformung mit flüssigem Kern (Liquid Core Reduction) oder eine geringfügige Umformung im Bereich der Enderstarrung des Gießstranges (Dynamic Soft Reduction) ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig, kann aber gewünschtenfalls durchgeführt werden.
  • Der endlos gegossene Gießstrang verlässt den Ausgangsbereich der Urformanlage 9 mit einer mittleren Temperatur von 1.150 °C bis 1.300 °C und durcherstarrtem Kern. Stark zur Zunderbildung neigende Stahlqualitäten oder Werkstoffe werden dann in der Entzunderungseinrichtung 10 entzundert. Bei hochlegierten Materialien kann dieser Prozessschritt gegebenenfalls entfallen, wobei sich bei diesen Werkstoffen aber eine Reinigung der Oberfläche nach einem ersten Umformschritt in der nachfolgenden Umformanlage oder Walzanlage 11 empfiehlt. Ebenso werden Werkstoffe oder Stahlqualitäten mit höherer Neigung zur Zunderbildung in üblicher Weise vor dem ersten Umformschritt in der Umformanlage oder Walzanlage 11 gesäubert, was üblicherweise mit Druckwasser oder Dampf geschieht, wobei aber alternative Verfahren wie eine Säuberung mit Trockeneis oder Wasser, dem abrasiv wirkende Inhaltsstoffe beigemischt sind, ebenfalls möglich ist. Bei einer Entzunderung mit Druckwasser ist es vorteilhaft, rotierende Systeme vorzusehen.
  • An den in der Gießanlage 8 und der Urformanlage 9 durchgeführten Umformprozess schließt sich dann in der Umformanlage oder Walzanlage 11 eine Umformung oder ein Umformprozess an, der mindestens zwei Umformschritte mit einem akkumulierten logarithmischen Umformgrad von mehr als 0,7 umfasst. Dies führt dazu, dass die Gussstruktur der Bramme in eine umgeformte Struktur gewandelt wird und so eine Grundzähigkeit des eingesetzten Stahlmaterials erreicht wird und eventuelle Kernporositäten geschlossen werden. Je nach geforderter Enddicke können mehr als zwei Gerüste, die mindestens zwei Umformschritte ausführen, Bestandteil der Walzanlage 11 sein, so dass sich je nach geforderter Enddicke des Grobbleches weitere Umformschritte anschließen können. Das nach dem Durchlaufen der Walzanlage 11 auf das gewünschte Grobblechmaß umgeformte und gewalzte Grobblech 4 tritt aus der Walzanlage 11 mit einer Temperatur im Bereich von 950°C bis 1.100 °C aus. Damit weist das Grobblech 4 an dieser Stelle eine Temperatur auf, die oberhalb einer für ein normalisierendes Walzen optimalen Temperatur liegt. Um dennoch die gewünschten Endeigenschaften der Grobbleche 4 oder des jeweiligen Grobbleches 4 einstellen zu können, folgt unmittelbar aus der Walzhitze eine Wärmebehandlung mittels der Wärmebehandlungsanlage 5, der das Grobblech 4 direkt im Anschluss an die Umformung und das Walzen zugeführt wird. Das Walzgut, d. h. das Grobblech 4, verbleibt dazu in der Produktionsanlage bzw. der Vorrichtung 1 oder 1'.
  • In den unteren Teilbildern der Figuren 1 und 2 sind die Temperaturverläufe (T) eines in der jeweiligen Vorrichtung 1 oder 1' hergestellten Flachproduktes über die Anlagenlänge (I) und damit die jeweilige Produktionszeit (s) dargestellt. Mittels der Wärmebehandlungsanlage 5 lassen sich Grobbleche 4, die bis dahin einen gleichen Temperatur- und Abkühlungsverlauf durchlaufen haben, unterschiedlich behandeln, so dass unterschiedliche Qualitäten und Festigkeitswerte erzeugt werden können.
  • Bei dem durch die durchgezogene Linie 14 dargestellten Temperatur- und Verfahrensablauf wird ein normalisiertes Grobblech 4 erzeugt. Hierzu wird das gewalzte Grobblech 4 in der Wärmebehandlungsanlage 5 der Kühleinrichtung 12 zugeführt und hier auf eine Temperatur (T) abgekühlt, bei der die Umwandlung von γ- Eisen, d. h. dem sich bildenden γ-Mischkristall oder Austenit, in α-Eisen, d. h. dem sich bildenden α-Mischkristall oder Ferrit, vollständig abgelaufen ist. Das Grobblech 4 wird also auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Temperaturlinie 15 liegt, die die untere Endtemperatur des Umwandlungsbereiches von γ-Eisen in α-Eisen darstellt. Die Abkühlgeschwindigkeiten sind hierbei derart bemessen, dass keine Anteile harter Gefüge wie Martensit oder Bainit entstehen. Anschließend wird das derart gekühlte Grobblech 4 einer Normalglühung unterzogen, wozu die Temperatur des Grobblechs 4 über die AC3-Temperatur des jeweiligen Materiales erhöht und kurzzeitig dort gehalten wird. Dies erfolgt mittels der Heizvorrichtung 13, welche das Grobblech 4 nach dem Durchlaufen der Kühlvorrichtung 12 in Produktionsrichtung 3 durchläuft. In der Heizvorrichtung 13 kann die gewünschte Erwärmung des Grobblechs 4 auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur mittels eines üblichen Rollenherdofens mit offener Gasfeuerung oder Strahlrohrbeheizung, mittels einer Induktionsheizung oder mittels der Anwendung des sogenannten "Direct Flame Inpingement" oder einer Kombination aus allen diesen Feuerungsmöglichkeiten oder Heizvorrichtungsmöglichkeiten erfolgen. Die Heizvorrichtung 13 ist derart ausgelegt, dass sie in einem Temperaturbereich von 150 °C bis 1.100 °C betrieben werden kann. Anschließend erfolgt eine Abkühlung des hergestellten Grobbleches 4 an Luft auf Umgebungstemperatur, was üblicherweise durchgeführt wird, nachdem das Grobblech 4 die Wärmebehandlungsanlage 5 verlassen hat. Das durch den Verlauf der Kurve 14 gekennzeichnete und vorstehend beschriebene Verfahren, insbesondere Wärmebehandlungsverfahren, eignet sich für alle Blechsorten, die den Qualitätszustand +N "normalisiert" aufweisen sollen.
  • Der Verlauf der gepunkteten Abkühlkurve und Wärmebehandlungslinie 16 zeigt den Temperaturverlauf bei der Herstellung hochfester Bleche, welche Gebrauchseigenschaften aufweisen, die durch einen bainitischen Gefügezustand gekennzeichnet sind. Zur Herstellung derartiger Qualitäten wird das gewalzte Grobblech 4 in der Wärmebehandlungsanlage 5 mittels der Kühlvorrichtung 12 auf Temperaturen abgekühlt, die zwischen der den Beginn der Bainitumwandlung kennzeichnenden Temperaturlinie 17 und der den Beginn der Umwandlung des Gefüges in ein Martensit-Gefüge kennzeichnenden Temperaturlinie 18 liegen. Mittels der Heizvorrichtung 13, in welche das Grobblech 4 nach Durchlaufen der Kühlvorrichtung 12 in Produktionsrichtung 3 einläuft, wird das Grobblech 4 innerhalb der Wärmebehandlungsanlage 5 dann auch in diesem, zwischen den Temperaturlinien 17 und 18 liegenden Bereich gehalten, so dass die Umwandlung des Gefüges in ein Bainit-Gefüge weiter abläuft. Mit diesem Verfahren, insbesondere Wärmebehandlungsverfahren, lassen sich hoch- und höchstfeste Grobbleche 4 mit guten Umform- und Verschleißeigenschaften sowie Grobbleche 4 mit definierten Gehalten an Restaustenit herstellen. Nach Verlassen der Wärmebehandlungsanlage 5 kühlt auch das nach dem Verfahren oder dem Verlauf der Temperaturlinie 16 hergestellte Grobblech 4 an Luft auf Umgebungstemperatur ab.
  • Die weitere, in den unteren Teilbildern der Figuren 1 und 2 gestrichelt dargestellte Temperaturverlaufskurve 19 gibt den Abkühl- und Erwärmungsverlauf eines Grobbleches 4 wieder, wenn ein Grobblech 4 höchster Festigkeit hergestellt werden soll. Hierzu wird das gewalzte Grobblech 4 in der Kühlvorrichtung 12 der Wärmebehandlungsanlage 5 relativ stark auf Temperaturen abgekühlt, die unterhalb der den Beginn der Martensitumwandlung kennzeichnenden Temperaturlinie 18 liegen. Danach wird das Grobblech 4 in der Heizvorrichtung 13 auf eine unterhalb der AC1-Temperatur des jeweiligen Materials und damit unterhalb der das Ende des Umwandlungsbereiches von γ-Eisen in α-Eisen begrenzenden Temperatur angelassen. Nachfolgend und abschließend wird das Grobblech 4 nach dem Verlassen der Wärmebehandlungsanlage 5 wiederum an Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
  • Neben den vorstehend beschriebenen Wärmebehandlungsverfahren können weitere Kombinationen von Abkühlung und Erwärmung, d. h. von Kühlstopptemperaturen und Anlass- und Glühtemperaturen, in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1' durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, in den Vorrichtungen 1 und 1' ein Lösungsglühen hochlegierter Stähle oder eine Ausscheidungshärtung zuvor abgeschreckter Grobbleche 4 durchzuführen. Hierbei ist es auch möglich, dass zwischen der jeweiligen Richtanlage 6 und der die Grobbleche 4 einem Stapel zuführenden Abfuhreinheit 7 weitere ggf. mehrstufige Behandlungen eines Grobblechs 4 in entsprechenden Wärmebehandlungsanlagen durchgeführt werden. Hierbei weisen auch diese Wärmebehandlungsanlagen vorteilhafterweise eine Kühlvorrichtung mit einer in Produktionsrichtung 3 nachfolgenden Heizvorrichtung auf.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die Einsparung von Energie bei der Herstellung von Grobblechen, die ansonsten bei einer Herstellung nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren einer nachfolgenden, nicht unmittelbar in den Herstellprozess eines jeweiligen Grobbleches in Einzellänge integrierten Wärmebehandlung bedürfen. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1' können Grobbleche 4 im normalisierten Zustand, beispielsweise die Qualität S355J2+N, ebenso wie vergütete Grobbleche, beispielsweise die Qualität S355+QT, einer Stahlmarke oder einer Stahlqualität in einer Gießsequenz hergestellt werden. D. h. es können in der Anlage in einer Gießsequenz Grobbleche 4 aus Stahlschmelzen erzeugt werden, deren chemische Zusammensetzung oder Grundzusammensetzung gleich ist, deren Wärmebehandlung aber unterschiedlich ist. Bei den mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1' durchführbaren Verfahren entfallen gegenüber dem Stand der Technik die Abkühlung der erzeugten Bramme auf Raumtemperatur, ihre Wiedererwärmung vor dem Warmwalzen sowie zusätzlich die Abkühlung und das Erwärmen vor einer Wärmebehandlung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1' besteht darin, dass es möglich ist, mit diesen Grobbleche 4 aus hochfesten Stählen mit bainitischem Gefüge durch Glühen in der Bainitstufe herzustellen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 1'
    Vorrichtung
    2
    Grobblechtrenneinrichtung
    3
    Produktionsrichtung
    4
    Grobblech
    5
    Wärmebehandlungsanlage
    6
    Richtanlage
    8
    Gießanlage
    9
    Urformanlage
    12
    Kühlvorrichtung
    13
    Heizvorrichtung

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen (4) aus einer Stahllegierung, umfassend das kontinuierliche Gießen einer Stahlschmelze und Urformen eines erhaltenen Gießstrangs zu einer Bramme mit anschließendem Umformen oder Warmwalzen der Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten auf ein gewünschtes Grobblechmaß und eine unmittelbar nachfolgende, ein gezieltes Abkühlen des erhaltenen Grobblechs (4) bewirkende Wärmebehandlung des Grobblechs (4), wobei das Grobblech (4) in Produktionsrichtung (3) vor oder nach seiner Wärmebehandlung auf eine gewünschte Einzelblechlänge geschnitten wird,
    wobei die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 150 °C - 1.100 °C als eine Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobbleches (4) aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte dritte Temperatur durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a-Mischkristall; Ferrit) liegt, anschließend auf die gewünschte zweite Temperatur erwärmt wird, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur gehalten wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac1-Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmt wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abschließende Abkühlung auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur als Luftkühlung durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Grobblechs (4) aus der Walzhitze in der dem Umformen oder Warmwalzen des Grobblechs (4) unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung auf die erste gewünschte Temperatur mittels einer starken Wasser- oder Luftabkühlung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der, insbesondere weitere Abkühl- und/oder Erwärmungsschritte umfassenden, Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem das Grobblech (4) eine Richtanlage (6) durchlaufen hat und bevor es gestapelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach seiner Erwärmung auf die gewünschte zweite Temperatur gerichtet und nachfolgend gestapelt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den mehreren Umformschritten ein Grobblech (4) mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1.200 mm erzeugt wird.
  10. Vorrichtung (1,1') zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9 zur Herstellung von direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage als Endlosflachmaterial auf Grobblechmaß ur- und umgeformten Grobblechen (4) aus einer Stahllegierung, wobei die Vorrichtung (1,1') eine Anlage aufweist, die zur unmittelbaren konsekutiven Verarbeitung und/oder Bearbeitung einer Stahlschmelze eine Gießanlage (8), in welcher die Stahlschmelze kontinuierlich vergießbar ist, eine Urformanlage (9), in welcher ein aus der Stahlschmelze gegossener Gießstrang zu einer Bramme formbar ist, eine Umformanlage oder Walzanlage (11), in welcher die Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech (4) mit gewünschtem Grobblechmaß walzbar ist, und die eine Wärmebehandlungsanlage (5) sowie eine in Produktionsrichtung (3) vor oder hinter der Wärmebehandlungsanlage (5) angeordnete Grobblechtrenneinrichtung (2) umfasst,
    wobei die Wärmebehandlungsanlage (5) mindestens eine Kühlvorrichtung (12) und mindestens eine Heizvorrichtung (13) umfasst, die derart ausgelegt sind, dass damit eine Wärmebehandlung des Grobblechs (4) im Temperaturbereich von 150 °C - 1.100 °C in Form einer Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobblechs (4) aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs(4) auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte dritte Temperatur durchführbar ist.
  11. Vorrichtung (1,1') nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Grobblechs (4) auf die gewünschte dritte Temperatur zumindest teilweise außerhalb der Wärmebehandlungsanlage (5) erfolgt.
  12. Vorrichtung (1,1') nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (α-Mischkristall; Ferrit) liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) auf die gewünschte zweite Temperatur, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, erwärmbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  13. Vorrichtung (1,1') nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur haltbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  14. Vorrichtung (1,1') nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Ac1-Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
  15. Vorrichtung (1,1') nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung eines Grobblechs (4) mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1.200 mm in den mehreren Umformschritten der Walzanlage (11) ausgelegt und ausgebildet ist.
  16. Vorrichtung (1,1') nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Produktionsrichtung (3) des Grobblechs (4) eine der Heizvorrichtung (13) nachgeschaltete Richtanlage (6) aufweist.
  17. Vorrichtung (1,1') nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Produktionsrichtung (3) des Grobblechs (4) eine oder mehrere der Richtanlage (6) nachgeschaltete weitere Wärmebehandlungsanlage(n) aufweist, die vorzugsweise jeweils mindestens eine weitere Kühlvorrichtung und mindestens eine weitere Heizvorrichtung umfasst/umfassen.
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