EP3558563B1 - Verfahren zur endlosen herstellung eines aufgewickelten warmbands in einer giess-walz-verbundanlage und giess-walz-verbundanlage - Google Patents

Verfahren zur endlosen herstellung eines aufgewickelten warmbands in einer giess-walz-verbundanlage und giess-walz-verbundanlage Download PDF

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EP3558563B1
EP3558563B1 EP17826509.6A EP17826509A EP3558563B1 EP 3558563 B1 EP3558563 B1 EP 3558563B1 EP 17826509 A EP17826509 A EP 17826509A EP 3558563 B1 EP3558563 B1 EP 3558563B1
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EP
European Patent Office
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rolling
strand
thin slab
hot strip
casting
Prior art date
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Active
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French (fr)
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EP3558563A1 (de
EP3558563C0 (de
Inventor
Bernd Linzer
Roman Winkler
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/021—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving particular fabrication steps or treatments of ingots or slabs
    • C21D8/0215—Rapid solidification; Thin strip casting
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/22—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories for rolling metal immediately subsequent to continuous casting, i.e. in-line rolling of steel
    • 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
    • B22D11/08—Accessories for starting the casting procedure
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of combined casting and rolling plants.
  • plants in which a continuous casting plant for the continuous production of a steel strand in slab format, e.g. thin or medium slabs, is connected directly and inline to a rolling mill for hot rolling a hot strip.
  • the hot strip is cooled down in a cooling section after the rolling mill and then conveyed out, e.g. by winding the strip into coils .
  • these plants are also known as TSCR ( Thin Slab Casting and Rolling ) or Arvedi ESP plants.
  • the invention relates to continuously operated casting-rolling composite plants in which the casting plant is designed as a thin slab continuous casting plant ( TSER T hin S lab E ndless R olling ) .
  • the endless thin slab strand continuously produced in the thin slab continuous casting plant is fed directly, inline and uncut to the rolling mill and rolled there into an endless hot strip. After the rolling mill, the strip is cooled again in a cooling section, then cut for the first time to a certain length or a certain weight and wound into coils.
  • Two-roll strip casting plants with a downstream rolling mill are also known from the state of the art. Although a two-roll strip casting plant is very compact and produces a strip directly, this technology has not been able to prevail to date because medium to high alloy steel grades in particular cannot be reliably produced.
  • a combined casting and rolling plant for producing a steel strip is known in which a milling machine 4 for milling a thin slab strand 3 is arranged between the continuous casting machine and the hot rolling mill.
  • the mass flow of the continuous casting machine can be between 0.28 and 0.39 m 2 /min. Since the thin slab or the preliminary strip is (intermediately) heated before the final rolling, the hot rolling does not take place exclusively from the casting heat.
  • WO 2007/054237 A1 Also from the WO 2007/054237 A1 is a casting-rolling composite plant for the production of a steel strip.
  • the mass flow of the system can be 0.441 m 2 /min. Since the preliminary strip is heated before finish rolling, hot rolling is not carried out exclusively from the casting heat.
  • WO 97/36699 From the WO 97/36699 is a concept for the continuous operation of a combined casting and rolling plant.
  • the temperature of a thin slab produced in a continuous casting plant is homogenized in an equalization furnace, the thin slab is then descaled, rolled in a seven-stand rolling mill, cooled and coiled.
  • the document states that from a specific throughput h 0 *v C of h 0 *v C > 0.487 m 2 /min the hot strip can be finish-rolled from the casting heat of the thin slab in the austenitic state.
  • this concept requires very high casting speeds, e.g. a casting speed of approx. 10 m/min for a slab thickness of 50 mm.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for the continuous production of hot strip made of steel in a cast-rolling composite plant as well as a compact, inexpensive cast-rolling composite plant of the type mentioned at the beginning, with which high-quality hot strip of various steel grades (low, medium and high carbon, but also HSLA, API grades, etc.) can be produced cost-effectively.
  • the method should be extremely reliable and have extremely low operating costs.
  • the cast-rolling composite plant according to the invention should be significantly cheaper than comparable ESP/QSP/CSP plants.
  • a simple method for starting up a cast-rolling composite plant should be specified so that the plant can be started up quickly and reliably.
  • the object of the invention is achieved by a method for the continuous production of a coiled hot strip made of steel in a casting-rolling composite plant, wherein the casting-rolling composite plant comprises a continuous casting plant for producing a continuous thin slab strand, a rolling mill with several rolling stands for hot rolling the thin slab strand to the hot strip, a cooling section for cooling the hot strip, a shear for
  • the continuous mold mentioned is either straight or curved. However, a straight continuous mold is preferred because impurities in the molten steel can be absorbed by the casting powder, thus improving the internal quality of the thin slab strand.
  • a thin slab strand with a liquid core which has a thickness of 45 to 70 mm, preferably 55 to 65 mm, and a width of 900 to 2300 mm, preferably 1100 to 1900 mm, when it leaves the continuous mold.
  • the thin slab strand is in the,
  • the thickness reduction can advantageously be carried out when the core of the thin slab strand is liquid (so-called liquid core reduction ) or partially liquid (so-called soft core reduction ).
  • liquid core reduction liquid core reduction
  • soft core reduction partially liquid core reduction
  • the highest possible throughput through the continuous casting plant is not advantageous - as stated in the prior art - but rather an average specific throughput D of between 0.27 and 0.45 m 2 /min is aimed for. This ensures that the continuous casting plant operates reliably.
  • the continuous thin slab strand is rolled in the rolling mill without having been descaled or heated beforehand, ie exclusively from its casting heat, through at least three, particularly preferably four, rolling passes to form the hot strip with a thickness of 2.5 to 10 mm, with the last rolling pass taking place in the austenitic temperature range of the steel.
  • the hot strip therefore has an austenitic structure.
  • the hot strip is then cooled in the cooling section, cut transversely by the shears and wound into coils in the winding device.
  • a control or regulating device of the continuous casting plant uses a mathematical model to continuously calculate an actual position of a sump tip along the transport path of the thin slab strand in the strand guide and an actual temperature profile along the transport path of the thin slab strand in the strand guide and preferably in normal planes thereto, and the thin slab strand is continuously cooled in a controlled manner, taking into account a target position of the sump tip in the strand guide, so that the actual position of the sump tip of the target position as closely as possible. It is advantageous if the actual position of the sump tip is in the last third of the curved area of the strand guide or in the horizontal outlet area of the strand guide.
  • the temperature of the hot strip during the last rolling pass can be set precisely if the actual temperature T 1actual of the hot strip is measured after the last rolling pass in the rolling mill and before cooling in the cooling section and the cooling of the thin slab strand in the strand guide and/or the casting speed v C is set in a controlled manner so that the actual temperature T 1actual corresponds as closely as possible to a target temperature T 1target .
  • the winding temperature of the hot strip can be set precisely if the actual temperature T 2actual of the endless hot strip is measured after cooling in the cooling section and cooling nozzles of the cooling section are controlled in a temperature-controlled manner so that the actual temperature T 2actual corresponds as closely as possible to a target temperature T 2target .
  • a coil is subsequently pickled and cold rolled through several rolling passes in a cold rolling mill to a thickness of 0.3 to 7 mm.
  • the cold strand is fed into the continuous mold either in the direction of transport ( top feeding ) or against the direction of transport of the thin slab strand ( bottom feeding ) so that it seals the mold fluid-tight.
  • a thin slab strand is formed in the continuous mold, which is welded to the head of the cold strand.
  • the cold strand including the following thin slab strand is then pulled out of the mold and supported and guided in the strand guide.
  • the rolling stands are raised compared to the setting for rolling a hot strip with a thickness of between 2.5 and 10 mm so that the Cold strand can pass through the rolling mill unrolled.
  • the rolling stands can be opened before the start-up.
  • the cold strand is then cut off from the following thin slab strand by the shears and the cold strand is conveyed out of the roller table between the shears and the winding device or devices. This can be done particularly easily by accelerating the cold strand by driven roller table rollers and placing it on the roller table behind the winding device in the transport direction. At least the unrolled thin slab strand is then chopped into chopped material by the shears and the chopped material is conveyed out. The conveying out can take place by placing the chopped material in a scrap bucket below the roller table.
  • the rolling stands are adjusted to the thin slab strand so that the thin slab strand is rolled into a hot strip, with the hot strip then being cooled, cut crosswise and wound up.
  • the rolling mill Since the rolling mill is located immediately after the continuous casting plant, there is neither a heater nor a descaler between the end of the continuous casting plant and the first rolling stand of the rolling mill.
  • the thin slab strand thus enters the rolling mill after the continuous casting plant with a high surface and core temperature and is rolled there exclusively from its casting heat into a hot strip, with the last rolling pass taking place in the austenitic temperature range.
  • an arcuate section of the strand guide has a arc radius R of 4.5 to 6.5 m, preferably 5 to 6 m.
  • the secondary cooling has at least two spray nozzles that can be moved in a width direction of the thin slab strand at several positions within the strand guide.
  • heat insulation panels preferably a thermal tunnel
  • Encopanels or heat covers preferably a thermal tunnel
  • the horizontal distance between two rolling stands of the rolling mill is between 3 and 6 m, in particular between 4 and 5 m, and/or the length of the cooling section is between 10 and 60 m.
  • a lifting device is arranged between the shears and a pair of driving rollers, whereby the hot strip can be clamped by the driving rollers and the hot strip can be lifted by the lifting device, whereby the hot strip can be pulled away from the shears.
  • the hot strip is first cut by the shears, then the hot strip lying behind the shears in the transport direction is clamped by driving rollers and lifted by the lifting device. This pulls the hot strip away from the shears, thus preventing a collision with the following hot strip.
  • the Fig. 1 shows schematically a casting-rolling composite plant according to the invention for producing a hot-rolled hot strip made of steel.
  • the liquid steel which has been pretreated by vacuum treatment and has a hydrogen content of ⁇ 1 ppm, is fed into ladles to the ladle turret (in Fig 2 A ladle 8 suspended in the ladle turret is shown at the top left) of the continuous casting plant 1 and is poured there via a pouring distributor 9 into the continuous mold 2, which is designed as a funnel mold.
  • the continuous mold 2 a thin slab strand with a thin strand shell is formed, which has a thickness of 55 mm and a width of 1700 mm.
  • the partially solidified thin slab strand is continuously drawn out of the continuous mold 2 and supported, guided and guided in the subsequent strand guide 4 by Spray nozzles (see Fig. 4 , reference number 19) of a secondary cooling.
  • the strand guide 4 has a vertical section 4a, an arcuate section 4b with several strand guide segments, and a horizontal section 4c (see Fig. 3 ).
  • Fig 2 Two strand guide segments 6 are shown.
  • Each strand guide segment 6 has several strand guide rollers that can be hydraulically adjusted to the thin slab strand 3, whereby the thin slab strand 3 is reduced to a thickness of 45 mm.
  • the thin slab strand 3 preferably has a liquid core 5 (in a so-called liquid core reduction ) or a partially liquid core during the thickness reduction.
  • the secondary cooling in the strand guide 4 and the casting speed v C are set by a control or regulating device 20 of the continuous casting plant 1 in such a way that the thin slab strand 3 solidifies at a predetermined position within the strand guide 4 (see Fig. 3 ).
  • the reduced-thickness, solidified, non-descaled and continuous thin slab strand 3 is rolled by four rolling stands F1...F4 of the rolling mill 14 to a hot strip with a thickness of 3.2 mm (see the following table with the individual thickness reductions and average temperatures).
  • the hot strip is then cooled to winding temperature by a cooling section 16, cut by the shears 17 and wound into bundles by one of the winding devices 18.
  • the hot strip is cut off by the shears 17, the hot strip section located behind the shears 17 in the transport direction is clamped by drive rollers (e.g. a pair of drive rollers 18a of the winding devices 18) and the foot of the hot strip section is pulled away from the shears 17 by the lifting device 10.
  • the hot strip coming from the rolling mill 14 is chopped into short hot strip sections by the shears 17 and conveyed out, for example, using scrap buckets 11.
  • the Fig. 3 shows the vertical section 4a, the curved section 4b and the horizontal section 4c of the strand guide 4 of the continuous casting plant 1 in more detail. Due to the straight continuous mold 2 and the vertical section 4a, inclusions in the steel melt accumulate at the meniscus, these are absorbed by the casting powder and used in the form of casting slag for strand lubrication.
  • the radius R of the curved strand guide 4b is in Fig. 3 and is approximately 5 m in the continuous casting plant according to the invention.
  • the thin slab strand 3 enters the first rolling stand F1 of the rolling mill immediately after the horizontal section 4c (ie without being descaled).
  • the figure also shows how a thin slab strand 3 with a liquid core 5 leaves the continuous mold 2 and is reduced in thickness in the strand guide 4.
  • the reduced-thickness thin slab strand 3 is pulled out of the continuous mold 2 by an extraction device 7 designed as a pair of driven strand guide rollers.
  • the casting speed v C is set in a controlled or regulated manner by the control or regulating device 20.
  • a width-adjustable secondary cooling system is shown in the strand guide 4. Overcooling of the edge areas of the strand 3 is prevented in both narrow 3 and wide thin slab strands 3' by the two outer spray nozzles 19 being designed to be movable both in the width direction and normal to the strand surface.
  • the spray nozzles 19 are connected via spray nozzle holders 21, 21 ⁇ to a linear drive 22, which moves the spray nozzles 19 in the axial direction of the linear drive 22.
  • the middle spray nozzle 19 can be either fixed or, as shown, also movable.
  • Fig. 5 the temperature profile in °C is shown during the inventive production of a hot-rolled hot strip in a casting-rolling composite plant according to the invention; the figure corresponds to the above description and the information in Tab. 1.
  • the core temperature is shown as dotted lines, the surface temperature as dashed lines and the average temperature as solid lines.
  • a steel melt of grade DD11 is subjected to a vacuum treatment before continuous casting, whereby the hydrogen content in the liquid steel is reduced to ⁇ 1 ppm.
  • a partially solidified thin slab strand 3 with a thickness of 55 mm and a width of 1700 mm is formed and reduced in thickness by a liquid core reduction to a fully solidified thin slab strand 3 with a thickness of 45 mm.
  • the hot strip is then cooled in the cooling section 16, cut and wound into coils.
  • the Fig. 6a shows the lifting device 10 from Fig. 1 in a non-raised and in Fig. 6b in a raised state.
  • all the rollers below - including the two lifting rollers 13 - form a horizontal roller table 12.
  • the endless hot strip is cut by the shears 17, clamped and the two lifting rollers 13 are moved upwards (see the raised state in Fig. 6b ). Since the hot strip 15 is clamped at a position behind the shears 17, the foot of the hot strip section is pulled away from the shears 17. This easily prevents a collision between the pulled-away hot strip section and the hot strip coming from the rolling mill 14.
  • FIGS. 7a to 7e show schematically the process steps when starting up a casting-rolling composite plant according to the invention, whereby these process steps are not part of the invention.
  • the Fig. 7a shows the casting-rolling composite plant before the continuous casting plant starts casting.
  • the continuous mold 2 is sealed fluid-tight by a cold strand 30, which comprises a cold strand head 31 and a link chain 32.
  • the cold strand 30 by driving rollers 18a in the transport direction T from the cooled continuous mold 2.
  • the cold strand head 31 is welded to the following thin slab strand 3 (see Fig. 7b ), whereby the thin slab strand 3 is supported and guided by the strand guide 4 (usually by strand guide rollers of a strand guide segment 6) and is further cooled by secondary cooling.
  • Fig. 7b the cold strand 30 has already been largely pulled out of the continuous casting plant 1. Since the cold strand 30 is considerably colder and harder than the following thin slab strand 3, the rolling stands F1...F4 of the rolling mill 14 are in a raised state so that the cold strand 30 can pass through the rolling mill 14 unrolled. This prevents damage to the work rolls of the rolling stands F1...F4.
  • Fig. 7c the cold strand 30 has already passed the rolling mill 14 and the cooling section 16 and has been cut off from the thin slab strand 3 by the shears 17.
  • the cold strand 30 has been separated from the shears 17 by driven rollers 33 or driver rollers.
  • the cold strand 30 was deposited on a roller table 12 by driven rollers 33 behind the drive rollers 18a of the winding device 18.
  • the casting speed v C of the continuous casting plant 1 was increased and the thickness of the thin slab strand 3 was reduced by the strand guide 4, whereby a wedge-shaped wedge piece 34 is formed.
  • the unrolled thin slab strand 3 and the wedge piece 34 are chopped by the shears 17 and the chopped material is conveyed out of the roller table 12 between the shears 17 and the winding device 18, for example by pushing the chopped material in a horizontal direction transverse to the transport direction T.
  • the rolling stands F1 to F4 of the rolling mill 14 are now gradually adjusted to the reduced-thickness thin slab strand 3 and the thin slab strand 3 is rolled into a hot strip 15.
  • the figure shows the point in time at which the first rolling stand F1 is placed on the reduced-thickness thin slab strand 3.
  • the rolling stands F2 to F4 are passed through while still unrolled.
  • the plant according to the invention is significantly simpler, as it requires only a single shear 17 and does not require a descaler at all.
  • starting up the combined casting and rolling plant is significantly easier. Nevertheless, the hot strip 15 produced is excellently suited as a preliminary product for classic cold rolling.

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Description

  • Warmbands in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, und Gieß-Walz-Verbundanlage
    • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Gieß-Walz-Verbundanlagen. Das sind Anlagen bei der eine Stranggießanlage zur kontinuierlichen Herstellung eines Stahlstranges mit Brammenformat, z.B. Dünn- oder Mittelbrammen, direkt und inline mit einer Walzstraße zum Warmwalzen eines Warmbands verbunden ist. Das Warmband wird nach der Walzstraße in einer Kühlstrecke abgekühlt und anschließend ausgefördert, z.B. durch Aufwickeln des Bandes zu Bunden (engl. coils). In der Literatur sind diese Anlagen z.B. auch unter TSCR (engl. Thin Slab Casting and Rolling) oder Arvedi ESP Anlagen bekannt.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung endlos betriebene Gieß-Walz-Verbundanlagen bei der die Gießanlage als eine Dünnbrammen-Stranggießanlage ausgebildet ist (engl. TSER Thin Slab Endless Rolling). Dabei wird der in der Dünnbrammen-Stranggießanlage kontinuierlich hergestellte, endlose Dünnbrammenstrang direkt, inline und ungeschnitten der Walzstraße zugeführt und dort zu einem endlosen Warmband gewalzt. Das Band wird nach der Walzstraße wiederum in einer Kühlstrecke abgekühlt, danach das erste Mal auf eine bestimmte Länge bzw. ein bestimmtes Gewicht geschnitten und zu Bunden aufgewickelt.
    • Stand der Technik
  • Obwohl eine Arvedi ESP Anlage bereits wesentlich kompakter als eine CSP oder eine QSP Anlage mit einem Tunnelofen ist, sowie die Betriebskosten und der CO2 Ausstoß pro Tonne Warmbandes ebenfalls stark reduziert wurden, gibt es einen Bedarf an noch kompakteren Gieß-Walz-Verbundanlagen zur Herstellung einer Jahresproduktionsmenge an Warmband im Bereich von 1 Million Tonnen und weniger.
  • Die derzeit auf dem Markt befindlichen Lösungen, wie eine Stranggießanlage mit einer nachgeschalteten Breitbandstraße, eine Arvedi ESP-, Danieli QSP-DUE- oder SMS CSP/CEM-Anlage, sind für diese geringen Mengen nicht kompakt genug und/oder aufgrund der wesentlich höheren Jahresproduktionsmengen von ca. 2,5 Millionen Tonnen und des hohen Kapitaleinsatzes CAPEX bei einer Jahresproduktionsmenge von ca. 1 Millionen Tonnen und weniger nicht wirtschaftlich betreibbar. Somit besteht insbesondere bei kleinen Stahlwerken ein Bedarf nach einer kompakten Gieß-Walz-Verbundanlage, die günstig in Anschaffung und Betrieb ist, aber dennoch hochqualitatives Warmband unterschiedlichster Stahlgüten erzeugen kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind auch Zweiwalzen-Bandgießanlagen mit einem nachgeschalteten Walzwerk bekannt. Obwohl eine Zweiwalzen-Bandgießanlage sehr kompakt ist und unmittelbar ein Band erzeugt, hat sich diese Technologie bis dato nicht durchsetzen können, da insbesondere mittel bis höher legierte Stahlgüten nicht zuverlässig hergestellt werden können.
  • Aus der DE 10 2007 022 932 A1 ist eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines Stahlbands bekannt, bei der zwischen der Stranggießmaschine und dem Warmwalzwerk eine Fräsmaschine 4 zum Abfräsen eines Dünnbrammenstrangs 3 angeordnet ist. Der Massenfluss der Stranggießmaschine kann zwischen 0,28 und 0,39 m2/min betragen. Da die Dünnbramme bzw. das Vorband vor dem Fertigwalzen (zwischen-)erwärmt wird, erfolgt das Warmwalzen nicht ausschließlich aus der Gießhitze heraus.
  • Aus der WO2008/113848 A1 ist eine Gieß-Walz-Verbundanlage mit einer Dickenreduzierung, einem Vorgerüst und einem Fertigwalzgerüst bekannt, zur Herstellung eines austenitisch gewalzten Warmbands mit 0.8-12 mm Dicke.
  • Auch aus der WO 2007/054237 A1 ist eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines Stahlbands bekannt. Der Massenfluss der Anlage kann 0,441 m2/min betragen. Da das Vorband vor dem Fertigwalzen zwischenerwärmt wird, erfolgt das Warmwalzen nicht ausschließlich aus der Gießhitze heraus.
  • Aus der WO 97/36699 ist ein Konzept für den Endlosbetrieb einer Gieß-Walz-Verbundanlage bekannt. Dabei wird die Temperatur eines in einer Stranggießanlage hergestellten Dünnbrammenstrangs in einem Ausgleichsofen homogenisiert, der Dünnbrammenstrang anschließend entzundert, in einer siebengerüstigen Walzstraße gewalzt, abgekühlt und aufgewickelt. Die Schrift gibt an, dass ab einem spezifischen Durchsatz h0*vC von h0*vC > 0,487 m2/min das Warmband aus der Gießhitze des Dünnbrammenstrangs im austenitischen Zustand fertiggewalzt werden kann. Insbesondere bei relativ dünnen Dünnbrammensträngen erfordert dieses Konzept jedoch sehr hohe Gießgeschwindigkeiten, so z.B. bei einer Brammendicke von 50 mm eine Gießgeschwindigkeit von ca. 10 m/min. In der industriellen Praxis hat sich herausgestellt, dass Gießgeschwindigkeiten vC > 6 m/min problematisch sind, da die Zuverlässigkeit des Stranggießanlage signifikant abnimmt. Versucht man den angegebenen spezifischen Durchsatz durch den Einsatz relativ dicker Brammen zu erreichen, z.B. bei einer Brammendicke von 100 mm durch eine Gießgeschwindigkeit von ca. 5 m/min, so führt dies zwar zu zuverlässigen Bedingungen in der Stranggießanlage, jedoch muss die Walzstraße viele Gerüste (hohes CAPEX) aufweisen um ein Warmband mit einer Dicke < 10 mm erzeugen zu können. In der praktischen Anwendung hat sich außerdem herausgestellt, dass das vorgewalzte Vorband typischerweise nach 3 oder 4 Walzstichen zwischenerwärmt werden muss. Somit werden heutige Gieß-Walz-Verbundanlagen üblicherweise bei einer Gießgeschwindigkeit von 5, 6 oder 7 m/min betrieben und das Vorband wird in einem Induktionsofen zwischenerwärmt. Bedingt durch die Zwischenerwärmung steigen aber die Betriebskosten (OPEX) an. Demnach besteht ein Bedarf nach einer günstigen und einfachen Gieß-Walz-Verbundanlage (niedriges CAPEX), die einerseits zuverlässig betrieben werden kann und andererseits ohne Zwischenerwärmung (niedriges OPEX) auskommt, aber dennoch ein qualitativ hochwertiges Warmband mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm im austenitischen Zustand fertigwalzen kann.
  • Wie diese Aufgabe gelöst werden kann, geht aus dem Stand der Technik nicht hervor.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Techniks zu überwinden und ein Verfahren zur endlosen Herstellung eines Warmbands aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage sowie eine kompakte, günstige Gieß-Walz-Verbundanlage der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen qualitativ hochwertiges Warmband unterschiedlichster Stahlgüten (Low-,Medium- und High-Carbon, aber auch HSLA, API Grades etc.) kostengünstig hergestellt werden kann. Das Verfahren soll äußerst zuverlässig sein und extrem niedrige Betriebskosten verursachen. Die erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage soll deutlich günstiger als vergleichbare ESP/QSP/CSP Anlagen sein. Außerdem soll ein einfaches Verfahren zum Anfahren einer Gieß-Walz-Verbundanlage angegeben werden, sodass die Anlage rasch und zuverlässig angefahren werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur endlosen Herstellung eines aufgewickelten Warmbands aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Konkret erfolgt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe durch ein Verfahren zur endlosen Herstellung eines aufgewickelten Warmbands aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage eine Stranggießanlage zur Herstellung eines endlosen Dünnbrammenstrangs, eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten zum Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs zu dem Warmband, eine Kühlstrecke zum Abkühlen des Warmbands, eine Schere zum
  • Querteilen des Warmbands und eine Wickeleinrichtung zum Aufwickeln des Warmbands umfasst, aufweisend die Schritte:
    • Stranggießen einer Stahlschmelze in einer Durchlaufkokille der Stranggießanlage zu dem Dünnbrammenstrang, wobei der Dünnbrammenstrang beim Austritt aus der Durchlaufkokille einen flüssigen Kern, eine Dicke von 45 bis 70 mm, bevorzugt 55 bis 65 mm, und eine Breite von 900 bis 2300 mm, bevorzugt 1100 bis 1900 mm, aufweist;
    • Stützen, Führen und Dickenreduzieren des Dünnbrammenstrangs in einer Strangführung der Stranggießanlage, wobei der dickenreduzierte Dünnbrammenstrang eine Dicke h von 35 bis 52 mm, bevorzugt 40 bis 50 mm, eine Gießgeschwindigkeit vC und einen spezifischen Durchsatz D = h.vC von 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min aufweist;
    • Warmwalzen des endlosen, dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs in der Walzstraße, wobei der Dünnbrammenstrang ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus durch drei bis fünf, besonders bevorzugt durch vier, Walzstiche zu dem Warmband mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm gewalzt wird und der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich des Stahls erfolgt;
    • Abkühlen des Warmbands in der Kühlstrecke;
    • Querteilen des abgekühlten Warmbands; und
    • Aufwickeln des Warmbands zu Bunden in der Wickeleinrichtung.
  • Die genannte Durchlaufkokille ist entweder gerade oder bogenförmig ausgeführt. Bevorzugt wird jedoch eine gerade Durchlaufkokille, da Verunreinigungen in der Stahlschmelze durch das Gießpulver aufgenommen werden können und somit die interne Qualität des Dünnbrammenstrangs verbessert wird.
  • In der Durchlaufkokille wird ein Dünnbrammenstrang mit einem flüssigen Kern ausgebildet, der beim Austritt aus der Durchlaufkokille eine Dicke von 45 bis 70 mm, bevorzugt 55 bis 65 mm, und eine Breite von 900 bis 2300 mm, bevorzugt 1100 bis 1900 mm, aufweist. Der Dünnbrammenstrang wird in der, der Durchlaufkokille nachfolgenden Strangführung gestützt, geführt und dickenreduziert, sodass der dickenreduzierte Dünnbrammenstrang eine Dicke h von 35 bis 52 mm, bevorzugt 40 bis 50 mm und einen spezifischen Durchsatz D = h.vC von 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min aufweist. Das Dickenreduzieren kann vorteilhaft bei flüssigem (sog. Liquid Core Redcution) oder teilflüssigem Kern (sog. Soft Core Redcution) des Dünnbrammenstrangs erfolgen. Am erfindungsgemäßen Verfahren zur endlosen Herstellung eines aufgewickelten Warmbands ist bemerkenswert, dass nicht - so wie im Stand der Technik angegeben - ein möglichst hoher Durchsatz durch die Stranggießanlage vorteilhaft ist, sondern ein mittlerer spezifischer Durchsatz D zwischen 0,27 und 0,45 m2/min angestrebt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stranggießanlage zuverlässig arbeitet. Der endlose Dünnbrammenstrang wird nach der Dickenreduktion ohne vorher entzundert oder erwärmt worden zu sein, d.h. ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus, in der Walzstraße durch zumindest drei, besonders bevorzugt durch vier, Walzstiche zu dem Warmband mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm gewalzt, wobei der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich des Stahls erfolgt. Somit weist das Warmband ein austenitisches Gefüge auf. Anschließend wird das Warmband in der Kühlstrecke abgekühlt, durch die Schere quergeteilt und in der Wickeleinrichtung zu Bunden aufgewickelt.
  • Damit der Energiegehalt des dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs möglichst genau eingestellt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn eine Steuer- oder Regeleinrichtung der Stranggießanlage mithilfe eines mathematischen Modells eine Ist-Position einer Sumpfspitze entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs in der Strangführung und ein Ist-Temperaturprofil entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs in der Strangführung und vorzugsweise in Normalebenen dazu kontinuierlich berechnet und der Dünnbrammenstrang unter Berücksichtigung einer Soll-Position der Sumpfspitze in der Strangführung kontinuierlich, geregelt abgekühlt wird, sodass die Ist-Position der Sumpfspitze der Soll-Position möglichst entspricht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Ist-Position der Sumpfspitze im letzten Drittel des bogenförmigen Bereichs der Strangführung oder im horizontalen Auslaufbereich der Strangführung liegt.
  • Die Temperatur des Warmbandes beim letzten Walzstich kann genau eingestellt werden, wenn die Ist-Temperatur T1Ist des Warmbands nach dem letzten Walzstich in der Walzstraße und vor dem Abkühlen in der Kühlstrecke gemessen wird und die Abkühlung des Dünnbrammenstrangs in der Strangführung und/oder die Gießgeschwindigkeit vC geregelt eingestellt wird, sodass die Ist-Temperatur T1Ist einer Soll-Temperatur T1Soll möglichst entspricht.
  • Die Wickeltemperatur des Warmbandes kann genau eingestellt werden, wenn die Ist-Temperatur T2Ist des endlosen Warmbands nach dem Abkühlen in der Kühlstrecke gemessen wird und Kühldüsen der Kühlstrecke temperaturgeregelt angesteuert werden, sodass die Ist-Temperatur T2Ist einer Soll-Temperatur T2Soll möglichst entspricht.
  • Um die Dicke des Warmbands zu verringern und dessen Oberflächenqualität zu verbessern, ist es günstig, wenn ein Bund anschließend gebeizt und durch mehrere Walzstiche in einer Kaltwalzstraße auf eine Dicke von 0,3 bis 7 mm kaltgewalzt wird.
  • Beim Anfahren der Gieß-Walz-Verbundanlage, die eine Stranggießanlage zur Herstellung eines endlosen Dünnbrammenstrangs, eine Walzstraße mit mehreren Walzgerüsten zum Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs zu dem Warmband, eine Kühlstrecke zum Abkühlen des Warmbands, eine Schere zum Querteilen des Warmbands und eine Wickeleinrichtung zum Aufwickeln des Warmbands umfasst, wobei das Anfahren nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, werden folgende Schritte ausgeführt:
    • Angießen der Stranggießanlage, wobei ein Kaltstrang, der eine Durchlaufkokille der Stranggießanlage fluiddicht abdichtet, in Transportrichtung aus der Durchlaufkokille ausgezogen wird;
    • Stützen und Führen eines dem Kaltstrang nachfolgenden Dünnbrammenstrangs in einer Strangführung der Stranggießanlage;
    • Passieren der Walzgerüste der Walzstraße, wobei der Kaltstrang die Walzstraße ungewalzt passiert;
    • optional Abkühlen des ungewalzten Dünnbrammenstrangs in der Kühlstrecke;
    • Abschneiden des Kaltstrangs durch die Schere;
    • Ausfördern des Kaltstrangs, wobei der Kaltstrang vorzugsweise die Wickeleinrichtung passiert und in Transportrichtung hinter der Wickeleinrichtung abgelegt wird;
    • Querteilen des ungewalzten Dünnbrammenstrangs in ein Häckselgut durch die Schere und Ausfördern des Häckselguts;
    • optional Erhöhen einer Gießgeschwindigkeit und Dickenreduzieren des Dünnbrammenstrangs in der Strangführung;
    • Anstellen der Walzgerüste an den Dünnbrammenstrang und Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs zu einem Warmband;
    • Abkühlen des Warmbands in der Kühlstrecke;
    • Querteilen des abgekühlten Warmbands; und
    • Aufwickeln des Warmbands zu Bunden in der Wickeleinrichtung.
  • Anfangs wird der Kaltstrang entweder in Transportrichtung (engl. top feeding) oder entgegen der Transportrichtung des Dünnbrammenstrangs (engl. bottom feeding) in die Durchlaufkokille eingebracht, sodass er die Kokille fluiddicht abdichtet. Durch das Angießen der Stranggießanlage bildet sich in der Durchlaufkokille ein Dünnbrammenstrang aus, der mit dem Kopf des Kaltstrangs verschweißt ist. Der Kaltstrang inkl. des nachfolgenden Dünnbrammenstrangs wird anschließend aus der Kokille ausgezogen und in der Strangführung gestützt und geführt. Um eine Beschädigung der Walzgerüste durch den Kaltstrang bzw. den relativ kalten Dünnbrammenstrang zu verhindern, werden die Walzgerüste gegenüber der Einstellung zum Walzen eines Warmbands mit einer Dicke zwischen 2,5 und 10 mm aufgefahren, sodass der Kaltstrang die Walzstraße ungewalzt passieren kann. Andernfalls ist es natürlich ebenfalls möglich, dass die Walzgerüste bereits vor dem Anfahren aufgefahren werden. Danach wird der Kaltstrang vom nachfolgenden Dünnbrammenstrang durch die Schere abgeschnitten und der Kaltstrang aus dem Rollgang zwischen der Schere und der Wickeleinrichtung bzw. den Wickeleinrichtungen ausgefördert. Besonders einfach kann dies dadurch erfolgen, dass der Kaltstrang durch angetriebene Rollgangsrollen beschleunigt wird und in Transportrichtung hinter der Wickeleinrichtung auf dem Rollgang abgelegt wird. Zumindest der ungewalzte Dünnbrammenstrang wird sodann durch die Schere in ein Häckselgut gehäckselt und das Häckselgut ausgefördert. Das Ausfördern kann dadurch erfolgen, dass das Häckselgut in einen Schrottkübel unterhalb des Rollgangs eingebracht wird. Anschließend ist es vorteilhaft, wenn die Gießgeschwindigkeit der Stranggießanlage schrittweise erhöht wird, insbesondere auf einen spezifischen Durchsatz D mit D = h.vC von 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min, und der Dünnbrammenstrang in der Strangführung der Stranggießanlage durch hydraulisch an den Strang anstellbare Strangführungsrollen dickenreduziert wird. Schließlich werden die Walzgerüste an den Dünnbrammenstrang angestellt, sodass der Dünnbrammenstrang zu einem Warmband gewalzt wird, wobei das Warmband anschließend abgekühlt, quergeteilt und aufgewickelt wird.
  • Dem Fachmann ist klar, dass sich die Transportrichtung in der Stranggießanlage von der lotrechten Richtung über einen bogenförmigen Abschnitt in die Horizontale verändert und dem Materialfluss durch die Anlage folgt.
  • Eine einfache, äußerst kompakte und günstige Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines Warmbandes aus Stahl, zur Durchführung des o.g. Verfahrens, weist auf:
    • eine Stranggießanlage, die eine Durchlaufkokille zur kontinuierlichen Herstellung eines Dünnbrammenstrangs, der beim Austritt aus der Durchlaufkokille einen flüssigen Kern, eine Dicke von 45 bis 70 mm und eine Breite von 900 bis 2300 mm, aufweist, und eine Strangführung zum Stützen, Führen und Dickenreduzieren des Dünnbrammenstrangs mit einer Sekundärkühlung zum Abkühlen des Dünnbrammenstrangs, wobei der Dünnbrammenstrang nach der Dickenreduktion eine Dicke von 35 bis 52 mm, bevorzugt 40 bis 50 mm, eine Gießgeschwindigkeit vC und einen spezifischen Durchsatz 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min aufweist, umfasst;
    • - eine Walzstraße zum Warmwalzen des dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs, wobei die unmittelbar nach der Stranggießanlage angeordnete Walzstraße drei bis fünf, besonders bevorzugt genau vier, Walzgerüste aufweist, wobei durch das Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus ein Warmband mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm erzeugt wird und der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich erfolgt;
    • - eine Kühlstrecke zum Abkühlen des Warmbands;
    • - eine Schere zum Querteilen des abgekühlten Warmbands; und
    • - eine Wickeleinrichtung zum Aufwickeln des Warmbands zu Bunden.
  • Da die Walzstraße unmittelbar nach der Stranggießanlage angeordnet ist, ist zwischen dem Ende der Stranggießanlage und dem ersten Walzgerüst der Walzstraße weder eine Heizung noch ein Entzunderer angeordnet. Somit tritt der Dünnbrammenstrang nach der Stranggießanlage mit hoher Oberflächen- und Kerntemperatur in die Walzstraße ein und wird dort ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus zu einem Warmband gewalzt, wobei der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich erfolgt.
  • Für die Kompaktheit der Stranggießanlage ist es günstig, wenn ein bogenförmiger Abschnitt der Strangführung einen Bogenradius R von 4,5 bis 6,5 m, bevorzugt 5 bis 6 m, aufweist.
  • Um die Kantenbereiche des Dünnbrammenstrangs nicht zu unterkühlen, ist es günstig, wenn die Sekundärkühlung an mehreren Positionen innerhalb der Strangführung jeweils zumindest zwei in einer Breitenrichtung des Dünnbrammenstrangs verfahrbare Spritzdüsen aufweist.
  • Um möglichst viel Gießhitze von der Stranggießanlage in die Walzstraße mitzunehmen, ist es vorteilhaft, wenn im Bereich zwischen dem Ende eines horizontalen Abschnitts der Strangführung und dem ersten Gerüst der Walzstraße Wärmeisolationspanele (sog. Encopanels bzw. engl. heat covers), vorzugsweise ein Thermotunnel, angebracht sind.
  • Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, wenn der horizontale Abstand zwischen zwei Walzgerüsten der Walzstraße zwischen 3 und 6 m, insbesondere zwischen 4 und 5 m, und/oder die Länge der Kühlstrecke zwischen 10 und 60 m beträgt.
  • Schließlich ist es günstig, wenn zwischen der Schere und einem Paar von Treiberrollen eine Hubeinrichtung angeordnet ist, wobei das Warmband durch die Treiberrollen geklemmt und das Warmband von der Hubeinrichtung angehoben werden kann, wodurch das Warmband von der Schere weggezogen werden kann. Bei einem sog. Cobble in der Gieß-Walz-Verbundanlage wird zuerst das Warmband durch die Schere getrennt, anschließend das in Transportrichtung hinter der Schere liegende Warmband durch Treiberrollen geklemmt und durch die Hubeinrichtung angehoben. Dadurch wird das Warmband von der Schere weggezogen, sodass eine Kollision mit dem nachfolgenden Warmband verhindert wird.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele. Die nachfolgenden schematisch dargestellten Figuren zeigen:
    • Fig 1 eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage
    • Fig 2 eine Darstellung der Stranggießanlage aus Fig 1
    • Fig 3 eine Darstellung der unterschiedlichen Abschnitte der Strangführung der Stranggießanlage
    • Fig 4 eine Darstellung mehrerer breitenverstellbarer Spritzdüsen in der Strangführung der Stranggießanlage
    • Fig 5 eine Darstellung eines Temperaturverlaufs bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines dünnen, warmgewalzten Fertigbands in einer Gieß-Walz-Verbundanlage
    • Fig 6a und 6b je eine Darstellung einer Vorderansicht einer Hubeinrichtung in einem nicht angehobenen und einem angehobenen Zustand
    • Fig 7a bis 7e die Schritte beim Anfahren einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die Fig 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines warmgewalzten Warmbands aus Stahl. Der durch eine Vakuumbehandlung vorbehandelte flüssige Stahl mit einem Wasserstoffgehalt ≤ 1 ppm wird in Pfannen zum Pfannendrehturm (in Fig 2 ist links oben eine in den Pfannendrehturm eingehängte Pfanne 8 dargestellt) der Stranggießanlage 1 transportiert und dort über einen Gießverteiler 9 in die als Trichterkokille ausgebildete Durchlaufkokille 2 gegossen. In der Durchlaufkokille 2 bildet sich ein Dünnbrammenstrang mit einer dünnen Strangschale aus, der eine Dicke von 55 mm und eine Breite von 1700 mm aufweist. Der teilerstarrte Dünnbrammenstrang wird aus der Durchlaufkokille 2 kontinuierlich ausgezogen und in der nachfolgenden Strangführung 4 gestützt, geführt und durch Spritzdüsen (siehe Fig 4, Bezugszeichen 19) einer Sekundärkühlung weiter abgekühlt. Die Strangführung 4 weist einen vertikalen Abschnitt 4a, einen bogenförmigen Abschnitt 4b mit mehreren Strangführungssegmenten, und einen horizontalen Abschnitt 4c auf (siehe Fig 3). In Fig 2 sind zwei Strangführungssegmente 6 dargestellt. Jedes Strangführungssegment 6 weist jeweils mehrere, hydraulisch an den Dünnbrammenstrang 3 anstellbare Strangführungsrollen auf, wodurch der Dünnbrammenstrang 3 auf eine Dicke von 45 mm reduziert wird. Vorzugsweise weist der Dünnbrammenstrang 3 bei der Dickenreduktion einen flüssigen Kern 5 (bei einer sog. Liquid Core Reduction) oder teilflüssigen Kern auf. Um die mechanische Verforumungsarbeit bei den nachfolgenden Walzschritten in der Walzstraße 14 möglichst niedrig zu halten und die Gießhitze im Dünnbrammenstrang 3 zu halten, wird die Sekundärkühlung in der Strangführung 4 sowie die Gießgeschwindigkeit vC durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung 20 der Stranggießanlage 1 derart eingestellt, dass der Dünnbrammenstrang 3 an einer vorbestimmten Position innerhalb der Strangführung 4 durcherstarrt (siehe Fig 3). Die Stranggießanlage 1 wird mit einer Gießgeschwindigkeit vC von 6 m/min und mit einem spezifischen Durchsatz D = h.vC = 0,27 m2/min betrieben.
  • Der durch die Steuer- oder Regeleinrichtung 20 gesteuerte oder geregelte Betrieb der Stranggießanlage 1, sodass die Sumpfspitze (d.h. der Durcherstarrungspunkt) des Dünnbrammenstrangs 3 an einer vorbestimmten Position innerhalb der Strangführung 4 zu liegen kommt, ist z.B. aus der WO 01/03867 A1 bekannt. Die entsprechende Offenbarung wird hiermit per Referenz in diese Anmeldung aufgenommen.
  • Der dickenreduzierte, durcherstarrte, nicht entzunderte und endlose Dünnbrammenstrang 3 wird unmittelbar nach dem Stranggießen durch vier Walzgerüste F1...F4 der Walzstraße 14 zu einem Warmband mit einer Dicke von 3,2 mm gewalzt (siehe die nachfolgende Tabelle mit den einzelnen Dickenabnahmen und Durchschnittstemperaturen) . Tab 1
    vor F1 nach F1 nach F2 nach F3 nach F4
    Dicke [mm] 45 19 9 4,5 3,2
    Ø Temperatur [°C] 1090 1040 950 885 830
  • Das Warmband wird anschließend durch eine Kühlstrecke 16 auf Wickeltemperatur abgekühlt, von der Schere 17 geschnitten und von einer der Wickeleinrichtungen 18 zu Bunden aufgewickelt.
  • Sollte ein Problem in der Walzstraße 14 oder der Kühlstrecke 16 auftreten, wird das Warmband von der Schere 17 abgeschnitten, der in Transportrichtung hinter der Schere 17 liegende Warmbandabschnitt durch Treiberrollen (z.B. ein Treiberrollenpaar 18a der Wickeleinrichtungen 18) geklemmt und der Fuß des Warmbandabschnitts durch die Hubeinrichtung 10 von der Schere 17 weggezogen. Das von der Walzstraße 14 nachkommende Warmband wird von der Schere 17 zu kurzen Warmbandabschnitten gehäckselt und z.B. mittels Schrottkübeln 11 ausgefördert.
  • In Fig 2 sind weitere Details der Stranggießanlage 1 dargestellt.
  • Die Fig 3 zeigt den vertikalen Abschnitt 4a, den bogenförmigen Abschnitt 4b und den horizontalen Abschnitt 4c der Strangführung 4 der Stranggießanlage 1 näher. Durch die gerade Durchlaufkokille 2 und den vertikalen Abschnitt 4a sammeln sich Einschlüsse in der Stahlschmelze am Meniskus an, diese werden vom Gießpulver aufgenommen und in Form von Gießschlacke zur Strangschmierung verwendet. Der Radius R der bogenförmigen Strangführung 4b ist in Fig 3 gezeigt und beträgt bei der erfindungsgemäßen Stranggießanlage ca. 5 m. Der Dünnbrammenstrang 3 tritt unmittelbar (d.h. ohne entzundert zu werden) nach dem horizontalen Abschnitt 4c in das erste Walzgerüst F1 der Walzstraße ein. Weiters zeigt die Figur, wie ein Dünnbrammenstrang 3 mit einem flüssigen Kern 5 die Durchlaufkokille 2 verlässt und in der Strangführung 4 dickenreduziert wird. Der dickenreduzierte Dünnbrammenstrang 3 wird durch eine als ein Paar von angetriebenen Strangführungsrollen ausgebildete Auszieheinrichtung 7 aus der Durchlaufkokille 2 ausgezogen. Um die Sumpfspitze des Dünnbrammenstrangs 3 an einer bestimmten Position zu halten, wird die Gießgeschwindigkeit vC, optional auch die Dickenreduktion des Dünnbrammenstrangs 3 durch die Strangführungssegmente 6, durch die Steuer- oder Regeleinrichtung 20 gesteuert bzw. geregelt eingestellt.
  • In Fig 4 ist eine breitenverstellbare Sekundärkühlung in der Strangführung 4 gezeigt. Sowohl bei schmalen 3 als auch bei breiten Dünnbrammensträngen 3' wird eine Überkühlung der Kantenbereiche des Strangs 3 verhindert, indem die äußeren zwei Spritzdüsen 19 sowohl in Breitenrichtung als auch normal zur Strangoberfläche verschieblich ausgebildet sind. Die Spritzdüsen 19 sind über Spritzdüsenhalter 21, 21` mit einem Linearantrieb 22 verbunden, der die Spritzdüsen 19 in der axialen Richtung des Linearantriebs 22 verschiebt. Die mittlere Spritzdüse 19 kann entweder fix oder so wie dargestellt, ebenfalls verschieblich ausgebildet sein.
  • In Fig 5 ist der Temperaturverlauf in °C bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines warmgewalzten Warmbands in einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage dargestellt; die Figur korrespondiert mit der obigen Beschreibung und den Angaben in Tab 1. Die Kerntemperatur ist jeweils punktiert, die Oberflächentemperatur strichliert und die Durchschnittstemperatur durchgezogen dargestellt. Eine Stahlschmelze der Güte DD11 wird vor dem Stranggießen einer Vakuumbehandlung unterworfen, wodurch der Wasserstoffgehalt im flüssigen Stahl auf ≤ 1 ppm reduziert wird. In der Durchlaufkokille 2 der Stranggießanlage 1 wird ein teilerstarrter Dünnbrammenstrang 3 mit einer Dicke von 55 mm und einer Breite von 1700 mm gebildet und durch eine Liquid Core Reduction zu einem durcherstarrten Dünnbrammenstrang 3 mit einer Dicke von 45 mm dickenreduziert. Der durcherstarrte Dünnbrammenstrang 3 verlässt den horizontalen Abschnitt 4c der Stranggießanlage 1 mit einer Gießgeschwindigkeit von vC = 6 m/min und somit mit einem spezifischen Durchsatz D = h.vC = 0,27 m2/min. Der durcherstarrte Dünnbrammenstrang 3 wird ohne entzundert zu werden einer Walzstraße 14 zugeführt und dort durch vier Walzgerüste F1 bis F4 auf eine Dicke von 3,2 mm reduziert. Hierbei ist bemerkenswert, dass selbst bei dem sehr niedrigen spezifischen Durchsatz von D = 0,27 m2/min der letzte Walzstich im Walzgerüst F4 im austenitischen Zustand des Stahls erfolgt. Anschließend wird das Warmband in der Kühlstrecke 16 abgekühlt, geschnitten und zu Bunden aufgewickelt.
  • Die Fig 6a zeigt die Hubeinrichtung 10 aus Fig 1 in einem nicht angehobenen und in Fig 6b in einem angehobenen Zustand. Im nicht angehobenen Zustand bilden sämtliche untenliegenden Rollgangsrollen - inkl. der beiden anhebbaren Hubrollen 13 - einen horizontalen Rollgang 12 aus. Wenn, wie in der Beschreibung zu Fig 1 umrissen, ein Problem während des Endlosbetriebs in dem Walzwerk 14 oder danach auftritt, wird das endlose Warmband von der Schere 17 geschnitten, geklemmt und die beiden Hubrollen 13 werden nach oben verfahren (siehe den angehobenen Zustand in Fig 6b). Da das Warmband 15 an einer Position hinter der Schere 17 geklemmt ist, wird der Fuß des Warmbandabschnitts von der Schere 17 weggezogen. Dadurch wird auf einfache Weise eine Kollision zwischen dem weggezogenen Warmbandabschnitt und dem von der Walzstraße 14 nachkommenden Warmband vermieden.
  • Die Figuren 7a bis 7e zeigen schematisch die Verfahrensschritte beim Anfahren einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei diese Verfahrensschritte nicht Teil der Erfindung sind.
  • Die Fig 7a zeigt die Gieß-Walz-Verbundanlage vor dem Gießbeginn der Stranggießanlage. Die Durchlaufkokille 2 wird durch einen Kaltstrang 30, der einen Kaltstrangkopf 31 und eine Gliederkette 32 umfasst, fluiddicht abgedichtet. Nach dem Angießen der Stranggießanlage 1 wird der Kaltstrang 30 durch Treiberrollen 18a in Transportrichtung T aus der gekühlten Durchlaufkokille 2 ausgezogen. Durch das Angießen verschweißt der Kaltstrangkopf 31 mit dem nachfolgenden Dünnbrammenstrang 3 (siehe Fig 7b), wobei der Dünnbrammenstrang 3 von der Strangführung 4 (meist von Strangführungsrollen eines Strangführungssegments 6) gestützt, geführt und durch eine Sekundärkühlung weiter abgekühlt wird.
  • In Fig 7b ist der Kaltstrang 30 bereits weitgehend aus der Stranggießanlage 1 ausgezogen. Da der Kaltstrang 30 wesentlich kälter und härter als der nachfolgende Dünnbrammenstrang 3 ist, befinden sich die Walzgerüste F1...F4 der Walzstraße 14 in einem aufgefahrenen Zustand, sodass der Kaltstrang 30 die Walzstraße 14 ungewalzt passieren kann. Dadurch wird eine Beschädigung der Arbeitswalzen der Walzgerüste F1...F4 verhindert.
  • In Fig 7c hat der Kaltstrang 30 bereits die Walzstraße 14 und die Kühlstrecke 16 passiert und wurde durch die Schere 17 vom Dünnbrammenstrang 3 abgeschnitten. Im dargestellten Zustand wurde der Kaltstrang 30 durch angetriebene Rollen 33 bzw. Treiberrollen von der Schere 17 getrennt.
  • Gemäß Fig 7d wurde der Kaltstrang 30 durch angetriebene Rollen 33 hinter den Treibrollen 18a der Wickeleinrichtung 18 auf einem Rollgang 12 abgelegt. Außerdem wurde die Gießgeschwindigkeit vC der Stranggießanlage 1 erhöht und der Dünnbrammenstrang 3 durch die Strangführung 4 dickenreduziert, wodurch sich ein keilförmiges Keilstück 34 ausbildet. Der ungewalzte Dünnbrammenstrang 3 und das Keilstück 34 werden von der Schere 17 gehäckselt und das Häckselgut vom Rollgang 12 zwischen der Schere 17 und der Wickeleinrichtung 18 ausgefördert, bspw. durch ein Abschieben des Häckselguts in horizontaler Richtung quer zur Transportrichtung T. Außerdem werden die Walzgerüste F1 bis F4 der Walzstraße 14 nun schrittweise an den dickenreduzierten Dünnbrammenstrang 3 angestellt und der Dünnbrammenstrang 3 zu einem Warmband 15 gewalzt. In der Figur ist der Zeitpunkt dargestellt, bei dem das erste Walzgerüst F1 an den dickenreduzierten Dünnbrammenstrang 3 angestellt wird. Die Walzgerüste F2 bis F4 werden noch ungewalzt passiert.
  • In Fig 7e wurden schließlich alle Walzgerüste F1...F4 angestellt, sodass der dickenreduzierte Dünnbrammenstrang 3 zu einem Warmband 15 mit einer Dicke zwischen 2,5 und 10 mm gewalzt wird. Das Warmband 15 wird in der Kühlstrecke 16 abgekühlt, anschließend auf Bundlänge bzw. -gewicht von der Schere 17 quergeteilt und in der Wickeleinrichtung 18 zu Bunden aufgewickelt.
  • Im Unterschied zu Gieß-Walz-Verbundanlagen nach dem Stand der Technik ist die erfindungsgemäße Anlage deutlich einfacher, da diese z.B. nur eine einzige Schere 17 benötigt und gänzlich ohne Entzunderer auskommt. Außerdem ist das Anfahren der Gieß-Walz-Verbundanlage wesentlich einfacher. Dennoch eignet sich das hergestellte Warmband 15 hervorragend als Vorprodukt für das klassische Kaltwalzen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stranggießanlage
    2
    Durchlaufkokille
    3, 3'
    Dünnbrammenstrang
    4
    Strangführung
    4a
    vertikaler Absch30nitt der Strangführung
    4b
    bogenförmiger Abschnitt der Strangführung
    4c
    horizontaler Abschnitt der Strangführung
    5
    flüssiger Kern
    6
    Strangführungssegment
    7
    Auszieheinrichtung
    8
    Pfanne
    9
    Gießverteiler
    10
    Hubeinrichtung
    11
    Schrottkübel
    12
    Rollgang
    13
    anhebbare Hubrolle
    14
    Walzstraße
    15
    Warmband
    16
    Kühlstrecke
    17
    Schere
    18
    Wickeleinrichtung
    18a
    Treiberrollen
    19
    Spritzdüse
    20
    Steuer- oder Regeleinrichtung
    21, 21'
    Spritzdüsenhalter
    22
    Linearantrieb
    30
    Kaltstrang
    31
    Kaltstrangkopf
    32
    Gliederkette
    33
    angetriebene Rolle
    34
    Keilstück
    h
    Dicke des dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs
    F1...F4
    Walzgerüst
    D
    spezifischer Durchsatz
    R
    Radius
    T
    Transportrichtung
    vC
    Gießgeschwindigkeit

Claims (13)

  1. Verfahren zur endlosen Herstellung eines aufgewickelten Warmbands (15) aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage
    - eine Stranggießanlage (1) zur Herstellung eines endlosen Dünnbrammenstrangs (3, 3');
    - eine Walzstraße (14) mit mehreren Walzgerüsten (F1...F4) zum Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs (3, 3') zu dem Warmband (15) ;
    - eine Kühlstrecke (16) zum Abkühlen des Warmbands (15);
    - eine Schere (17) zum Querteilen des Warmbands (15); und
    - eine Wickeleinrichtung (18) zum Aufwickeln des Warmbands (15);
    umfasst, aufweisend die Schritte:
    - Stranggießen einer Stahlschmelze in einer Durchlaufkokille (2) der Stranggießanlage (1) zu dem Dünnbrammenstrang (3, 3'), wobei der Dünnbrammenstrang (3, 3') beim Austritt aus der Durchlaufkokille (2) einen flüssigen Kern (5), eine Dicke von 45 bis 70 mm, bevorzugt 55 bis 65 mm, und eine Breite von 900 bis 2300 mm, bevorzugt 1100 bis 1900 mm, aufweist;
    - Stützen, Führen und Dickenreduzieren des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in einer Strangführung (4) der Stranggießanlage (1), wobei der dickenreduzierte Dünnbrammenstrang (3, 3') eine Dicke h von 35 bis 52 mm, bevorzugt 40 bis 50 mm, eine Gießgeschwindigkeit vC und einen spezifischen Durchsatz D = h.vC von 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min aufweist;
    - Warmwalzen des endlosen, dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs in der Walzstraße (14), wobei der Dünnbrammenstrang ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus durch drei bis fünf, besonders bevorzugt durch vier, Walzstiche zu dem Warmband (15) mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm gewalzt wird und der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich des Stahls erfolgt;
    - Abkühlen des Warmbands (15) in der Kühlstrecke (16);
    - Querteilen des abgekühlten Warmbands (15); und
    - Aufwickeln des Warmbands (15) zu Bunden in der Wickeleinrichtung (18).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- oder Regeleinrichtung (20) der Stranggießanlage (1) mithilfe eines mathematischen Modells
    - eine Ist-Position einer Sumpfspitze entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in der Strangführung (4) und
    - ein Ist-Temperaturprofil entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in der Strangführung (4) und in Normalebenen dazu kontinuierlich berechnet und der Dünnbrammenstrang (3, 3') unter Berücksichtigung einer Soll-Position der Sumpfspitze in der Strangführung (4) kontinuierlich geregelt abgekühlt wird, sodass die Ist-Position der Sumpfspitze der Soll-Position möglichst entspricht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Temperatur T1Ist des Warmbandes (15) nach dem letzten Walzstich in der Walzstraße (14) und vor dem Abkühlen in der Kühlstrecke (16) gemessen wird und die Abkühlung des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in der Strangführung (4) und/oder die Gießgeschwindigkeit vC geregelt eingestellt wird, sodass die Ist-Temperatur T1Ist einer Soll-Temperatur T1Soll möglichst entspricht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickenreduzieren eine Soft Reduction in einem Bereich mit noch flüssigem Kern (5) oder teilflüssigem Kern des Dünnbrammenstrangs (3, 3') anwendet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Temperatur T2Ist des endlosen Warmbands (15) nach dem Abkühlen in der Kühlstrecke (16) gemessen wird und Kühldüsen der Kühlstrecke (16) temperaturgeregelt angesteuert werden, sodass die Ist-Temperatur T2Ist einer Soll-Temperatur T2Soll möglichst entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bund anschließend gebeizt und durch mehrere Walzstiche in einer Kaltwalzstraße auf eine Dicke von 0,3 bis 7 mm kaltgewalzt wird.
  7. Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines aufgewickelten Warmbandes (15) aus Stahl, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend
    - eine Stranggießanlage (1), die
    - eine Durchlaufkokille (2) zur kontinuierlichen Herstellung eines Dünnbrammenstrangs (3, 3'), der beim Austritt aus der Durchlaufkokille (2) einen flüssigen Kern (5), eine Dicke von 45 bis 70 mm, bevorzugt 55 bis 65 mm, und eine Breite von 900 bis 2300 mm, bevorzugt 1100 bis 1900 mm, aufweist; und
    - eine Strangführung (4) zum Stützen, Führen und Dickenreduzieren des Dünnbrammenstrangs (3, 3') mit einer Sekundärkühlung zum Abkühlen des Dünnbrammenstrangs (3, 3'), wobei der Dünnbrammenstrang (3, 3') nach der Dickenreduktion eine Dicke von 35 bis 52 mm, bevorzugt 40 bis 50 mm, eine Gießgeschwindigkeit vC und einen spezifischen Durchsatz D = h.vC von 0,45 m2/min ≥ D ≥ 0,27 m2/min aufweist;
    umfasst;
    - eine Walzstraße (14) zum Warmwalzen des dickenreduzierten Dünnbrammenstrangs (3, 3'), wobei die unmittelbar nach der Stranggießanlage (1) angeordnete Walzstraße (14) drei bis fünf, besonders bevorzugt genau vier, Walzgerüste (F1...F4) aufweist, wobei durch das Warmwalzen des Dünnbrammenstrangs (3, 3') ausschließlich aus seiner Gießhitze heraus ein Warmband (15) mit einer Dicke von 2,5 bis 10 mm erzeugt wird und der letzte Walzstich im austenitischen Temperaturbereich erfolgt;
    - eine Kühlstrecke (16) zum Abkühlen des Warmbands (15);
    - eine Schere (17) zum Querteilen des abgekühlten Warmbands (15); und
    - eine Wickeleinrichtung (18) zum Aufwickeln des Warmbands (15) zu Bunden.
  8. Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießanlage (1) eine Steuer- oder Regeleinrichtung (20) und ein mathematisches Modell zur kontinuierlichen Berechnung
    - einer Ist-Position einer Sumpfspitze entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in der Strangführung (4) und
    - eines Ist-Temperaturprofils entlang des Transportweges des Dünnbrammenstrangs (3, 3') in der Strangführung (4) und in Normalebenen dazu
    umfasst, wobei die Steuer- oder Regeleinrichtung (20) zumindest eine Größe aus der Gruppe einer Kühlintensität in der Sekundärkühlung und der Gießgeschwindigkeit vC unter Berücksichtigung einer Soll-Position einer Sumpfspitze in der Strangführung geregelt einstellt, sodass die Ist-Position der Sumpfspitze des Dünnbrammenstrangs (3, 3') der Soll-Position möglichst entspricht.
  9. Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein bogenförmiger Abschnitt (4b) der Strangführung (4) einen Bogenradius R von 4,5 bis 6,5 m, bevorzugt 5 bis 6 m, aufweist.
  10. Gieß-Walz-Verbundanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem Ende eines horizontalen Abschnitts (4c) der Strangführung (4) und dem ersten Gerüst (F1) der Walzstraße (14) Wärmeisolationspanele, vorzugsweise ein Thermotunnel, angebracht sind.
  11. Gieß-Walz-Verbundanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Abstand zwischen zwei Walzgerüsten (F1, F2, F3, F4) der Walzstraße (14) zwischen 3 und 6 m, insbesondere zwischen 4 und 5 m, beträgt.
  12. Gieß-Walz-Verbundanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kühlstrecke (16) zwischen 10 und 60 m beträgt.
  13. Gieß-Walz-Verbundanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schere (17) und einem Paar von Treiberrollen (18a) eine Hubeinrichtung (10) angeordnet ist, wobei das Warmband (15) durch die Treiberrollen (18a) geklemmt und das Warmband (15) von der Hubeinrichtung (10) angehoben werden kann, wodurch das Warmband (15) von der Schere (17) weggezogen werden kann.
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