EP3691804B1 - Verfahren zum betrieb einer giess-walz-verbundanlage und giess-walz-verbundanlage - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer giess-walz-verbundanlage und giess-walz-verbundanlage Download PDF

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EP3691804B1
EP3691804B1 EP18788997.7A EP18788997A EP3691804B1 EP 3691804 B1 EP3691804 B1 EP 3691804B1 EP 18788997 A EP18788997 A EP 18788997A EP 3691804 B1 EP3691804 B1 EP 3691804B1
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EP
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strand
coating material
rolling
strip
train
Prior art date
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Thomas PFATSCHBACHER
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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • 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
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • 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
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of combined casting and rolling plants and the production of flat, metallic products made of steel on a combined casting and rolling plant.
  • the invention relates to a method for operating a combined casting and rolling plant, wherein molten steel is cast in a continuous casting machine to form an endless strand with a slab cross section, preferably a thin slab cross section, the strand is pre-rolled in a roughing train to form a pre-strip, the pre-strip in finish-rolled to a finished strip on a finishing rolling train, and the finished strip is discharged as a plate or coil after cooling.
  • Casting-rolling compound plants such as an Arvedi-ESP plant, a CSP plant or a QSP-DUE plant, have established themselves on the market for the production of flat steel products.
  • the object of the invention is not to prevent the formation of scale, but rather the adhesion of the scale on the strand or the thin slab, so that the scale can either be finish-rolled without descaling or at least the number of descalings and/or the intensity of the descaling can be reduced.
  • the use of energy when operating the descaling devices should be able to be significantly reduced compared to the prior art, without this having a negative effect on the quality of the finished strip.
  • the solution is achieved by a generic method, the two broad sides of the strand or slab being coated with a coating material either already in the continuous casting machine or after leaving the continuous casting machine.
  • the coating takes place before any intermediate heating of the strand or slab and before pre-rolling.
  • the strand or slab has a surface temperature T surf of 1150 °C > T surf > 900 °C during the coating.
  • the applied coating material impedes the diffusion of oxygen O 2 into the strand or reduces the reactivity of the hot broadsides.
  • the coated strand or slab then enters the roughing train without being descaled.
  • the invention is therefore suitable both for continuously operated compound casting/rolling systems and for batch or semi-continuous operation.
  • the coating material may be either in solid form, e.g., a powder, in liquid form, or also as an emulsion, e.g., a powder dissolved in a vehicle (e.g., water).
  • a vehicle e.g., water
  • the coating material can be sprayed onto the broad sides together with a liquid or gaseous carrier, in particular water or air, or the coating material can be rolled on or brushed in.
  • the coating material is a borate, in particular a salt of boric acid, particularly preferably a sodium salt of boric acid, very particularly preferably borax with or without crystal water, such as anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ), Borax pentahydrate (Na 2 B 4 O 7 .5H 2 O) or borax decahydrate (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O), or the coating material contains at least one of these compounds.
  • a borate in particular a salt of boric acid, particularly preferably a sodium salt of boric acid, very particularly preferably borax with or without crystal water, such as anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ), Borax pentahydrate (Na 2 B 4 O 7 .5H 2 O) or borax decahydrate (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O), or the coating material contains at least one of these compounds.
  • the coated strand is heated in a tunnel furnace before entering the roughing train, whereby the temperature of the strand or slab is either homogenized over the thickness and/or a Temperature drop is compensated.
  • the tunnel kiln can, for example, also be operated with an oxidizing or reducing atmosphere.
  • the strand, the preliminary strip and the finished strip pass through the continuous casting machine, the roughing train and the finishing train uncut.
  • the scale has a high ductility. This is achieved when the scale consists, for example, of the phases 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe 3 O 4 and 55 - 65% Fe 2 O 3 .
  • the object of the invention is also achieved by a combined casting and rolling plant according to claim 15, wherein a coating machine for coating the two broad sides of the strand with a coating material is arranged in the strand guide of the continuous casting machine or after the continuous casting machine and before the roughing train, and that the coated strand enters the roughing train without descaling.
  • the coating machine preferably has a mixer for intimately mixing the solid or liquid coating material with a liquid or gaseous carrier, the coating material being sprayed onto the broad sides of the strand through spray nozzles.
  • the coating machine can have a roller for rolling on the coating material or brushes for brushing the coating material onto the broad sides of the strand.
  • the coating takes place under a negative pressure, with the coating material not adhering to the broad sides being sucked off by a suction device.
  • a tunnel furnace is arranged in the transport direction after the coating machine and before the roughing train.
  • the figure 1 shows a combined casting and rolling plant with a continuous casting machine 1, a tunnel furnace 4, a roughing train 6, a finishing train 8, a cooling section 9 and at least one coiler 10 according to the prior art.
  • a partially solidified strand 30 with the cross section of a thin slab 16 is formed in the mold 2 of the continuous casting machine 1 .
  • the continuous strand 30 can be cut into slabs by shears 3 .
  • the strand 30 or the thin slab 16 is then heated in the tunnel furnace 4, as a result of which the temperature profile becomes more uniform or temperature losses are compensated for.
  • the strand 30 or the thin slab 16 is descaled by a descaler 5, as a result of which the surface temperature drops by approximately 50 to 100°C.
  • the so-called pre-strip is heated to rolling temperature by an induction furnace 7 .
  • the pre-strip is descaled by a further descaler 5, as a result of which the surface temperature again drops by approximately 50 to 100°C.
  • the finished strip is cooled to the coiling temperature in the cooling section 9 and coiled by a coiler 10 . If necessary, the finished strip is cut to bundle length with scissors 3 .
  • the double descaling reduces the energy efficiency of the combined casting and rolling plant. Since the finish rolling typically has to take place at a predetermined temperature or in the case of austenitic grades in the so-called austenitic temperature range, temperature drops have to be compensated for by the induction furnace 7 .
  • the figure 2 shows a first inventive casting-rolling compound plant.
  • the broad sides of the strand 30 are either already coated in the continuous casting machine 1 or after the continuous casting machine 1 by a coating machine 11 with a coating material.
  • the strand 30 with a thin slab cross section or the thin slab 16 has a surface temperature of between 900 and 1150.degree.
  • Borax with or without crystal water such as anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ), borax pentahydrate (Na 2 B 4 O 7 .5H 2 O) or borax decahydrate, can be used as a coating material (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 10H 2 O) can be used.
  • the powdered coating material is either sprayed onto the broad sides together with a carrier, for example water or air, or brushed in.
  • the coating material adheres to the broadsides and ensures that the diffusion of oxygen into the strand or the thin slab is impeded and the reactivity of the hot broadsides is reduced.
  • the unscaled strand 30 is pre-rolled in the roughing train 6 .
  • the pre-strip is then heated to rolling temperature by the induction furnace 7 .
  • the heated pre-strip is descaled by the descaler 5 or not. Since descaler 5 is optional, it has been shown in dashed lines. After finish rolling in the finishing train 8, the finished strip is cooled and coiled as in the prior art.
  • FIG 3 a second inventive casting-rolling composite system is shown.
  • the strand 30 or the thin slab 16 is heated in a tunnel furnace 4 after coating.
  • the temperature of the strand 30 or the thin slab 16 is increased, the temperature profile is made more uniform and a temperature drop is compensated for.
  • a layer of scale forms, particularly in the tunnel furnace 4 .
  • An extremely ductile primary scale with the phase fractions 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe 3 O 4 and 55 - 65% Fe 2 O 3 forms on the coated strand or the coated thin slab, whereby the rolling in of the primary scale in the Pre- 6 and the Finishing train 8 is prevented.
  • the intermediate heating, cooling and coiling takes place analogously to figure 2 .
  • the figure 6 finally shows a very advantageous embodiment of the combined casting and rolling plant according to the invention, wherein the rolling not only takes place without any descaling, but also the division of the roll stands between the roughing and finishing rolling train can be dispensed with.
  • the coated, preferably endless strand 30, after preheating in the tunnel furnace 4 runs undescaled into the seven-stand rolling train 8a and is finish-rolled there to form a finished strip. Cooling and coiling is analogous to figure 2 .
  • This mode of operation is very advantageous in continuous operation when the continuous casting machine 1 can be operated at high casting speeds vc , eg vc >6 m/min.
  • the strand 30 is cut into thin slabs 16 by the shears 3 and then finish-rolled without intermediate heating or descaling.
  • the thin slabs 16 are preferably accelerated on the roller table between the shears 3 and the rolling train 8a, so that the time for which the thin slabs are exposed to the oxygen in the air is reduced.
  • the diffusion of oxygen into the strand or the thin slab is impeded or the reactivity of the hot broadsides is reduced.
  • the measures described not only improve the energy efficiency of the casting-rolling process, but also drastically reduce the complexity of the combined casting-rolling system. Both measures allow a cost-effective production of high-quality finished strip.
  • the figure 4 shows a cross section through a coating machine 11 for spraying a coating material with a liquid carrier.
  • a pump 14 sucks in a carrier material, here water, from a tank 19 .
  • the coating material 12 here Powdered borax (an emulsion of water and borax would also be possible) is sucked out of the container 12 through a Venturi mixer 13 and mixed with the pressurized water and then sprayed through spray nozzles 17 onto the broad sides of the thin slab strand 30 or the thin slab 16.
  • the superfluous emulsion of water and borax is returned to the tank 19 at the lowest point of the coating machine 11 via a return line 18 .
  • figure 5 In contrast to figure 4 show the figure 5 a cross section through a coating machine 11 for spraying a coating material with a gaseous carrier.
  • a compressor 20 sucks in air.
  • the coating material 12, here again powdered borax is sucked out of the container 12 through a venturi mixer 13, mixed with the compressed air and then sprayed through spray nozzles 17 onto the broad sides of the thin slab strand or the thin slab 16.
  • the interior of the coating machine 11 is kept under negative pressure by the fan 21 so that there can be no contact between the operating personnel at the combined casting and rolling system and the borax.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Gieß-Walz-Verbundanlagen und die Herstellung von flachen, metallischen Produkten aus Stahl auf einer Gieß Walz Verbundanlage.
  • Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei in einer Stranggießmaschine Stahlschmelze zu einem endlosen Strang mit Brammen-Querschnitt, vorzugsweise Dünnbrammen-Querschnitt, vergossen wird, der Strang in einer Vorwalzstraße zu einem Vorstreifen vorgewalzt, der Vorstreifen in einer Fertigwalzstraße zu einem Fertigstreifen fertiggewalzt, und der Fertigstreifen nach dem Abkühlen als Platte oder Haspel ausgefördert wird.
  • Außerdem betrifft die Erfindung eine Gieß-Walz-Verbundanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend
    • eine Stranggießmaschine zum Vergießen von Stahlschmelze zu einem endlosen Strang mit Brammen-Querschnitt, vorzugsweise Dünnbrammen-Querschnitt,
    • eine Vorwalzstraße zum Vorwalzen des Strangs zu einem Vorstreifen,
    • eine Fertigwalzstraße zum Fertigwalzen des Vorstreifens zu einem Fertigstreifen,
    • eine Kühlstrecke zum Abkühlen des Fertigstreifens, und
    • eine Ausfördereinrichtung zum Ausfördern des abgekühlten Fertigstreifens als Platte oder Haspel.
    Stand der Technik
  • Gieß-Walz-Verbundanlagen, wie beispielsweise eine Arvedi-ESP Anlage, eine CSP-Anlage oder eine QSP-DUE Anlage, haben sich zur Herstellung von Flachprodukten aus Stahl auf dem Markt durchgesetzt.
  • Durch die typischerweise relativ hohen Oberflächentemperaturen des gegossenen Strangs beim Verlassen der Stranggießmaschine oder durch den Einsatz eines Tunnelofens nach der Stranggießmaschine verzundert der Strang innerhalb kurzer Zeit relativ stark. Obwohl der Einsatz von inerten Öfen aus der Literatur bekannt ist, sind deren hohen Betriebskosten derzeit noch nicht wirtschaftlich. Durch das Entzundern der verzunderten Oberflächen wird zudem die Temperatur des Strangs oder Vorstreifens stark heruntergesetzt, wodurch ein energieintensives Aufheizen des Vorstreifens vor dem Fertigwalzen notwendig wird. Dadurch sinkt die Energieeffizienz der Gieß-Walz-Verbundanlage ab und die Betriebskosten steigen an.
  • Aus der EP 916 414 , die ein gattungsgemässes Verfahren sowie eine gattungsgemässe Vorrichtung offenbart, ist das Aufbringen eines sogenannten Reaktionsmittels auf einen Vorstreifen in einer Gieß-Walz-Verbundanlage bekannt. Als Beispiele für das Reaktionsmittel werden Metallpulver, Kohlenstoff aber auch Metalloxide genannt.
    • Aus der Veröffentlichung
  • M. Sartor et al. "Materialverlust durch Zunder beim Wiedererwärmen mit Beschichtungen verringern", stahl und eisen, 136, Nr. 2, 2016 ist der Einsatz einer anorganischen Verbindung auf Siliziumbasis als Beschichtungsmaterial bekannt. Durch das Beschichten soll der zunderbedingte Materialverlust verringert werden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht die Ausbildung von Zunder zu unterbinden, sondern die Anhaftung des Zunders an den Strang bzw. die Dünnbramme zu reduzieren, sodass der Zunder entweder ohne Entzundern fertiggewalzt oder zumindest die Anzahl an Entzunderungen und/oder die Intensität der Entzunderungen reduziert werden kann. Insbesondere soll der Energieeinsatz beim Betrieb der Entzunderungseinrichtungen gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden können, ohne dass sich dies negativ auf die Qualität des Fertigstreifens auswirkt.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Konkret erfolgt die Lösung durch ein gattungsgemäßes Verfahren, wobei die beiden Breitseiten des Strangs bzw. der Bramme entweder bereits in der Stranggießmaschine oder nach dem Verlassen der Stranggießmaschine mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden. Das Beschichten erfolgt aber jedenfalls noch vor einem möglichen Zwischenerwärmen des Strangs bzw. der Bramme und vor einem Vorwalzen. Der Strang bzw. die Bramme weist bei der Beschichtung eine Oberflächentemperatur TSurf von 1150 °C > TSurf > 900 °C auf. Durch das aufgebrachte Beschichtungsmaterial wird die Diffusion von Sauerstoff O2 in den Strang behindert oder die Reaktivität der heißen Breitseiten verringert. Anschließend tritt der beschichtete Strang bzw. die Bramme unentzundert in die Vorwalzstraße ein. Somit ist die Erfindung sowohl für endlos betriebene Gieß-Walz-Verbundanlagen als auch für den Batch- bzw. Semi-endlos Betrieb geeignet.
  • Durch das Imprägnieren der heißen Breitseiten des Strangs in der Stranggießmaschine oder vorzugsweise nach dem Verlassen der Stranggießmaschine mit einem Beschichtungsmaterial wird eine innige Verbindung zwischen dem Strang und dem Beschichtungsmaterial erreicht. Durch das Beschichtungsmaterial, z.B. ein pulverförmiges Borat, wird die Diffusion von Sauerstoff in den Strang behindert bzw. die Reaktivität der heißen Breitseiten verringert. Durch das direkte Vorwalzen des beschichteten Strangs in der Vorwalzstraße, d.h. ohne das dieser vorher entzundert wird, wird die Energieeffizienz des Gieß-Walz-Verfahrens signifikant erhöht.
  • Das Beschichtungsmaterial kann entweder in fester Form, z.B. als ein Pulver, in flüssiger Form, oder auch als eine Emulsion, z.B. als ein in einem Trägerstoff (z.B. Wasser) aufgelöstes Pulver, vorliegen.
  • Insbesondere kann das Beschichtungsmaterial gemeinsam mit einem flüssigen oder gasförmigen Trägerstoff, insbesondere Wasser oder Luft, auf die Breitseiten aufgesprüht werden, oder das Beschichtungsmaterial aufgewalzt oder eingebürstet werden.
  • Eine besonders geringe Anhaftung des Zunders wird erzielt, wenn das Beschichtungsmaterial ein Borat, insbesondere ein Salz der Borsäure, besonders bevorzugt ein Natrium Salz der Borsäure, ganz besonders bevorzugt Borax mit oder ohne Kristallwasser, wie Anhydrous borax (Na2B4O7), Borax pentahydrate (Na2B4O7·5H2O) oder Borax decahydrate (Na2B4O7·10H2O), ist bzw. das Beschichtungsmaterial zumindest eine diese Verbindungen beinhaltet.
  • Zur Homogenisierung des Temperaturprofils im Strang bzw. zur Kompensation eines Temperaturabfalls ist es günstig, wenn der beschichtete Strang vor dem Eintritt in die Vorwalzstraße in einem Tunnelofen erwärmt wird, wodurch die Temperatur des Strangs bzw. der Bramme entweder über der Dicke homogenisiert und/oder ein Temperaturabfall kompensiert wird. Der Tunnelofen kann bspw. auch mit einer oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre betrieben werden.
  • Insbesondere bei dünnen Fertigbanddicken ist es vorteilhaft, wenn der Strang, der Vorstreifen und der Fertigstreifen die Stranggießmaschine, die Vorwalzstraße und die Fertigwalzstraße ungeschnitten durchläuft.
  • Um das Einwalzen des Zunders in der Vor- oder Fertigwalzstraße zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn der Zunder eine hohe Duktilität aufweist. Dies wird erreicht, wenn sich der Zunder bspw. aus den Phasenanteilen 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe3O4 und 55 - 65% Fe2O3 zusammensetzt.
  • Je nach Stahlqualität oder Oberflächenanforderungen kann es zweckmäßig sein, die Breitseiten des vorgewalzten Vorstreifens vor, vorzugsweise unmittelbar vor, dem Eintritt in die Fertigstraße zu entzundern.
  • Zumeist wird es jedoch ausreichen, dass der Vorstreifen unentzundert in die Fertigstraße eintritt und der Fertigstreifen nach dem Verlassen der Gieß-Walz-Verbundanlage gebeizt wird.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 15 gelöst, wobei in der Strangführung der Stranggießmaschine oder nach der Stranggießmaschine und vor der Vorwalzstraße eine Beschichtungsmaschine zum Beschichten der beiden Breitseiten des Strangs mit einem Beschichtungsmaterial angeordnet ist, und dass der beschichtete Strang unentzundert in die Vorwalzstraße eintritt.
  • Vorzugsweise weist die Beschichtungsmaschine einen Mischer zum innigen Vermischen des festen oder flüssigen Beschichtungsmaterials mit einem flüssigen oder gasförmigen Trägerstoff auf, wobei das Beschichtungsmaterial durch Sprühdüsen auf die Breitseiten des Strangs aufgesprüht wird.
  • Alternativ dazu kann die Beschichtungsmaschine eine Walze zum Aufwalzen des Beschichtungsmaterials oder Bürsten zum Einbürsten des Beschichtungsmaterials auf die Breitseiten des Strangs aufweisen.
  • Um Menschen vor einem Kontakt mit dem Beschichtungsmaterial zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn das Beschichten unter einem Unterdruck erfolgt, wobei das nicht an den Breitseiten haftende Beschichtungsmaterial durch eine Absaugeinrichtung abgesaugt wird.
  • Wie bereits oben angeführt, kann es zweckmäßig sein, wenn in Transportrichtung nach der Beschichtungsmaschine und vor der Vorwalzstraße ein Tunnelofen angeordnet ist.
    • 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 Gieß-Walz-Verbundanlage nach dem Stand der Technik
    • Fig 2 eine erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage
    • Fig 3 eine erste Variante mit einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage zu Fig 2
    • Fig 4 eine Darstellung eines Wasserkreislaufes für eine Beschichtungseinrichtung
    • Fig 5 eine Darstellung einer Beschichtungseinrichtung mit Absaugung
    • Fig 6 eine zweite Variante mit einer erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage zu Fig 2
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die Fig 1 zeigt eine Gieß-Walz-Verbundanlage mit einer Stranggießmaschine 1, einem Tunnelofen 4, einer Vorwalzstraße 6, einer Fertigwalzstraße 8, einer Kühlstrecke 9 sowie zumindest einer Haspelanlage 10 nach dem Stand der Technik. In der Kokille 2 der Stranggießmaschine 1 bildet sich ein teilerstarrter Strang 30 mit dem Querschnitt einer Dünnbramme 16 aus. Optional kann der endlose Strang 30 durch eine Schere 3 zu Brammen geschnitten werden. Der Strang 30 oder die Dünnbramme 16 wird anschließend im Tunnelofen 4 erwärmt, wodurch sich das Temperaturprofil vergleichmäßigt oder Temperaturverluste ausgeglichen werden. Vor dem Vorwalzen in der Vorwalzstraße 6 wird der Strang 30 bzw. die Dünnbramme 16 durch einen Entzunderer 5 entzundert, wodurch die Oberflächentemperatur um ca. 50 bis 100°C absinkt. Nach dem Vorwalzen wird das sog. Vorband durch einen Induktionsofen 7 auf Walztemperatur erwärmt. Um das Einwalzen von Zunder in der Fertigwalzstraße 8 zu verhindern, wird das Vorband durch einen weiteren Entzunderer 5 entzundert, wodurch die Oberflächentemperatur wiederum um ca. 50 bis 100°C absinkt. Nach dem Fertigwalzen wird das Fertigband in der Kühlstrecke 9 auf Haspeltemperatur abgekühlt und durch eine Haspelanlage 10 aufgehaspelt. Gegebenenfalls wird das Fertigband durch eine Schere 3 auf Bundlänge geschnitten.
  • Durch das zweimalige Entzundern sinkt die Energieeffizienz der Gieß-Walz-Verbundanlage ab. Da das Fertigwalzen typischerweise bei einer vorbestimmten Temperatur bzw. bei austenitischen Güten im sog. austenitischen Temperaturbereich erfolgen muss, müssen Temperaturabfälle durch den Induktionsofen 7 kompensiert werden.
  • Die Fig 2 zeigt eine erste erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage. Im Gegensatz zu Fig 1 werden die Breitseiten des Strangs 30 entweder bereits in der Stranggießmaschine 1 oder nach der Stranggießmaschine 1 durch eine Beschichtungsmaschine 11 mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet. Dabei weist der Strang 30 mit Dünnbrammenquerschnitt oder die Dünnbramme 16 eine Oberflächentemperatur zwischen 900 und 1150 °C auf. Als Beschichtungsmaterial kann z.B. Borax mit oder ohne Kristallwasser, wie Anhydrous borax (Na2B4O7), Borax pentahydrate (Na2B4O7·5H2O) oder Borax decahydrate (Na2B4O7·10H2O) verwendet werden. Das pulverförmige Beschichtungsmaterial wird in der Beschichtungsmaschine 11 entweder gemeinsam mit einem Trägerstoff, z.B. Wasser oder Luft, auf die Breitseiten ausgesprüht oder eingebürstet.
  • Durch die hohe Oberflächentemperatur haftet das Beschichtungsmaterial an den Breitseiten an und sorgt dafür, dass die Diffusion von Sauerstoff in den Strang oder die Dünnbramme behindert bzw. die Reaktivität der heißen Breitseiten verringert wird. Nach dem Beschichten wird der unentzunderte Strang 30 in der Vorwalzstraße 6 vorgewalzt. Im Anschluss daran wird das Vorband durch den Induktionsofen 7 auf Walztemperatur erhitzt. Je nach Qualitätsanforderungen an das Fertigband wird das erhitzte Vorband durch den Entzunderer 5 entzundert oder nicht. Da der Entzunderer 5 optional ist, wurde er strichliert dargestellt. Nach dem Fertigwalzen in der Fertigwalzstraße 8 wird das Fertigband so wie im Stand der Technik abgekühlt und aufgehaspelt.
  • Bei mittleren Anforderungen an die Oberflächenqualität des Fertigbands hat sich herausgestellt, dass auf das Entzundern vor dem Fertigwalzen oftmals verzichtet werden kann, insbesondere dann, wenn das Fertigband nach dem Aufhaspeln gebeizt wird. Besonders in diesem Fall aber auch im Fall des einmaligen Entzundern vor dem Fertigwalzen wird die Energieeffizienz des Gieß-Walz-Prozesses signifikant erhöht.
  • In Fig 3 ist eine zweite erfindungsgemäße Gieß-Walz-Verbundanlage gezeigt. Im Unterschied zu Fig 2 wird der Strang 30 oder die Dünnbramme 16 nach dem Beschichten in einem Tunnelofen 4 erwärmt. Durch das Erwärmen wird die Temperatur des Strangs 30 oder der Dünnbramme 16 erhöht, das Temperaturprofil vergleichmäßigt und ein Temperaturabfall kompensiert. Trotz der Beschichtung bildet sich insbesondere im Tunnelofen 4 eine Zunderschicht aus. Auf dem beschichteten Strang bzw. der beschichteten Dünnbramme bildet sich ein äußerst duktiler Primärzunder mit den Phasenanteilen 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe3O4 und 55 - 65% Fe2O3 aus, wodurch das Einwalzen des Primärzunders in der Vor- 6 und der Fertigwalzstraße 8 verhindert wird. Das Zwischenerwärmen, Abkühlen und Aufhaspeln erfolgt analog zu Fig 2.
  • Die Fig 6 zeigt schließlich eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei das Walzen nicht nur völlig ohne Entzundern stattfindet sondern auch auf die Aufteilung der Walzgerüste zwischen Vor- und Fertigwalzstraße verzichtet werden kann. Im Gegensatz zu Fig 3 läuft der beschichtete, vorzugsweise endlose, Strang 30 nach dem Vorwärmen im Tunnelofen 4 unentzundert in die siebengerüstige Walzstraße 8a ein und wird dort zu einem Fertigband fertiggewalzt. Das Abkühlen und Aufhaspeln erfolgt analog zu Fig 2. Diese Betriebsart ist im Endlosbetrieb dann sehr vorteilhaft, wenn die Stranggießmaschine 1 mit hohen Gießgeschwindigkeiten vC, z.B. vC > 6 m/min, betrieben werden kann. Im Batch oder semiendless Betrieb wird der Strang 30 durch die Schere 3 in Dünnbrammen 16 geschnitten und anschließend ohne Zwischenerwärmung oder Entzundern fertiggewalzt. Vorzugsweise werden die Dünnbrammen 16 auf dem Rollgang zwischen der Schere 3 und der Walzstraße 8a beschleunigt, sodass die Zeit, denen die Dünnbramme dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist, reduziert wird. Durch das Beschichten des Strangs mit einem Beschichtungsmaterial wird die Diffusion von Sauerstoff in den Strang bzw. die Dünnbramme behindert oder die Reaktivität der heißen Breitseiten reduziert. Durch die beschriebenen Maßnahmen wird nicht nur die Energieeffizienz des Gieß-Walz-Verfahrens verbessert sondern auch die Komplexität der Gieß-Walz-Verbundanlage drastisch reduziert. Beide Maßnahmen lassen eine kostengünstige Herstellung von hochqualitativem Fertigband zu.
  • Die Fig 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Beschichtungsmaschine 11 zum Aufspritzen eines Beschichtungsmaterials mit einem flüssigen Trägerstoff. Hierzu saugt eine Pumpe 14 aus einem Tank 19 ein Trägermaterial, hier Wasser, an. Um Beschädigungen der Pumpe 14 zu verhindern, wird das Wasser vor dem Pumpen gefiltert. Das Beschichtungsmaterial 12, hier pulverförmiges Borax (ebenso möglich wäre eine Emulsion aus Wasser und Borax), wird durch einen Venturi-Mischer 13 aus dem Behälter 12 angesaugt und mit dem Druckwasser vermischt und anschließend durch Sprühdüsen 17 auf die Breitseiten des Dünnbrammenstrangs 30 bzw. der Dünnbramme 16 aufgespritzt. Die überflüssige Emulsion aus Wasser und Borax wird an der tiefsten Stelle der Beschichtungsmaschine 11 über eine Rücklaufleitung 18 wieder dem Tank 19 zugeführt.
  • Im Gegensatz zu Fig 4 zeigt die Fig 5 einen Querschnitt durch eine Beschichtungsmaschine 11 zum Aufsprühen eines Beschichtungsmaterials mit einem gasförmigen Trägerstoff.
  • Hierzu saugt ein Kompressor 20 Luft an. Das Beschichtungsmaterial 12, hier wiederum pulverförmiges Borax, wird durch einen Venturi-Mischer 13 aus dem Behälter 12 angesaugt, mit der Druckluft vermischt und anschließend durch Sprühdüsen 17 auf die Breitseiten des Dünnbrammenstrangs bzw. der Dünnbramme 16 aufgesprüht. Um Boraxdämpfe zu verhindern, wird der Innenraum der Beschichtungsmaschine 11 durch den Ventilator 21 unter einem Unterdruck gehalten, sodass es zu keinem Kontakt zwischen dem Bedienpersonal an der Gieß-Walz-Verbundanlage und dem Borax kommen kann.
  • 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, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stranggießmaschine
    2
    Kokille
    3
    Schere
    4
    Tunnelofen
    5
    Entzunderer
    6
    Vorwalzstraße
    7
    Induktionsofen
    8
    Fertigwalzstraße
    8a
    Walzstraße
    9
    Kühlstrecke
    10
    Haspelanlage
    11
    Beschichtungsmaschine
    12
    Behälter für Beschichtungsmaterial
    13
    Venturi-Mischer
    14
    Pumpe
    15
    Filter
    16
    Bramme oder Dünnbramme
    17
    Sprühdüsen
    18
    Rücklaufleitung
    19
    Tank
    20
    Kompressor
    21
    Ventilator
    30
    Strang

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Gieß-Walz-Verbundanlage,
    wobei in einer Stranggießmaschine (1) Stahlschmelze zu einem endlosen Strang (30) mit Brammen-Querschnitt, vorzugsweise Dünnbrammen-Querschnitt, vergossen,
    der Strang (30) in einer Vorwalzstraße (6) zu einem Vorstreifen vorgewalzt,
    der Vorstreifen in einer Fertigwalzstraße (8) zu einem Fertigstreifen fertiggewalzt, und
    der Fertigstreifen nach dem Abkühlen als Platte oder Haspel ausgefördert wird, wobei die beiden Breitseiten des Strangs (30) entweder in der Stranggießmaschine oder nach dem Verlassen der Stranggießmaschine (1) mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass:
    der Strang bei der Beschichtung eine Oberflächentemperatur TSurf von 1150 °C > TSurf > 900 °C aufweist und das Beschichtungsmaterial die Diffusion von Sauerstoff (O2) in den Strang behindert oder die Reaktivität der heißen Breitseiten verringert, und der beschichtete Strang (30) unentzundert in die Vorwalzstraße (6) eintritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial fest oder flüssig ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial und durch einen flüssigen oder gasförmigen Trägerstoff, insbesondere Wasser oder Luft, auf die Breitseiten aufgesprüht wird, oder das Beschichtungsmaterial aufgewalzt oder eingebürstet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Borat, insbesondere ein Salz der Borsäure, besonders bevorzugt ein Natrium Salz der Borsäure, ganz besonders bevorzugt Borax mit oder ohne Kristallwasser, wie Anhydrous borax (Na2B4O7), Borax pentahydrate (Na2B4O7·5H2O) oder
    Borax decahydrate (Na2B4O7·10H2O), ist bzw. das Beschichtungsmaterial zumindest eine diese Verbindungen beinhaltet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Strang (30) vor dem Eintritt in die Vorwalzstraße (6) in einem Tunnelofen (4) erwärmt wird, wodurch die Temperatur des Strangs (30) entweder über der Dicke homogenisiert und/oder ein Temperaturabfall kompensiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tunnelofen (4) eine oxidierende Atmosphäre aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tunnelofen (4) eine reduzierende Atmosphäre aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang (30), der Vorstreifen und der Fertigstreifen ungeschnitten die Stranggießmaschine (1), die Vorwalzstraße (6) und die Fertigwalzstraße (8) durchläuft.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorhandener Zunder beim Eintritt des Strangs (30) in die Vorwalzstraße (6) eine hohe Duktilität aufweist, sodass der Zunder in der Vorwalzstraße (6) nicht eingewalzt wird,
    wobei sich der Zunder aus den Phasenanteilen 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe3O4 und 55 - 65% Fe2O3 zusammensetzt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseiten des Vorstreifens vor, vorzugsweise unmittelbar vor, dem Eintritt in die Fertigstraße entzundert werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vorhandener Zunder beim Eintritt des Vorstreifens in die Fertigwalzstraße (8) eine hohe Duktilität aufweist, sodass der Zunder in der Fertigwalzstraße (8) nicht eingewalzt wird, wobei sich der Zunder aus den Phasenanteilen 4 - 6% FeO, 30 - 40% Fe3O4 und 55 - 65% Fe2O3 zusammensetzt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstreifen unentzundert in die Fertigstraße (8) eintritt und der Fertigstreifen nach dem Verlassen der Gieß-Walz-Verbundanlage gebeizt wird.
  13. Gieß-Walz-Verbundanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend
    - eine Stranggießmaschine (1) zum Vergießen von Stahlschmelze zu einem endlosen Strang (30) mit Brammen-Querschnitt, vorzugsweise Dünnbrammen-Querschnitt;
    - eine Vorwalzstraße (6) zum Vorwalzen des Strangs (30) zu einem Vorstreifen;
    - eine Fertigwalzstraße (8) zum Fertigwalzen des Vorstreifens zu einem Fertigstreifen;
    - eine Kühlstrecke (9) zum Abkühlen des Fertigstreifens; und
    - eine Ausfördereinrichtung (10) zum Ausfördern des abgekühlten Fertigstreifens als Platte oder Haspel;
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Strangführung der Stranggießmaschine (1) oder nach der Stranggießmaschine (1) und vor der Vorwalzstraße (6) eine Beschichtungsmaschine (11) zum Beschichten der beiden Breitseiten des Strangs (30) mit einem Beschichtungsmaterial angeordnet ist, und dass der beschichtete Strang (30) unentzundert in die Vorwalzstraße (6) eintritt.
  14. Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmaschine (11) einen Mischer (13) zum innigen Vermischen des festen oder flüssigen Beschichtungsmaterials mit einem flüssigen oder gasförmigen Trägerstoff aufweist, und das Beschichtungsmaterial durch Sprühdüsen (17) auf die Breitseiten des Strangs (30) aufgesprüht wird.
  15. Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmaschine eine Walze zum Aufwalzen des Beschichtungsmaterials oder Bürsten zum Einbürsten des Beschichtungsmaterials auf die Breitseiten des Strangs aufweist.
  16. Gieß-Walz-Verbundanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten unter einem Unterdruck erfolgt, wobei das nicht an den Breitseiten haftende Beschichtungsmaterial durch eine Absaugeinrichtung (21) abgesaugt wird.
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