EP4247576A1 - Verfahren zum verarbeiten von einer übergangsbramme oder -knüppel - Google Patents

Verfahren zum verarbeiten von einer übergangsbramme oder -knüppel

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EP4247576A1
EP4247576A1 EP21783168.4A EP21783168A EP4247576A1 EP 4247576 A1 EP4247576 A1 EP 4247576A1 EP 21783168 A EP21783168 A EP 21783168A EP 4247576 A1 EP4247576 A1 EP 4247576A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chemical analysis
slab
local
billet
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21783168.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hassel
Guido BUSCHHOFF
Alexander BOUSHMELEV
August Sprock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4247576A1 publication Critical patent/EP4247576A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a transition slab or billet.
  • metallic transition slabs or billets have a largely constant geometric shape and a chemical analysis that is not constant in relation to the geometric shape. This analysis deviation can be brought about by a specific process or result from a process error in a previous process step in the production of the transition slab or billet.
  • transition slabs or billets can be produced in a continuous casting plant or from a remelting process by mixing two initial batches with different analyzes in a targeted manner.
  • Process errors can be, for example, incorrect mixing of a batch in the liquid state or an incorrectly set continuous alloying process in continuous casting.
  • an intermediate or finished product is produced that can have non-uniform properties, in particular mechanical properties, due to its geometric shape.
  • the object of the invention is therefore to provide a method by which a transition slab or billet can be processed into an intermediate or finished product with mechanical properties in a usable target corridor.
  • a metallic transition slab or billet with a chemical analysis that is locally variable in the transition slab or billet is processed into an intermediate or finished product with a target corridor for the mechanical properties and a target dimension in a forming facility, in particular in a rolling train.
  • a target corridor for the mechanical properties and a target dimension in a forming facility in particular in a rolling train.
  • at least the working steps of heating and/or holding the transition slab or billet at a target temperature, forming the heated transition slab or billet into an intermediate or finished product and cooling the intermediate or finished product are carried out.
  • the respective target process values for the individual units involved in the processing are specified by a higher-level control or regulation.
  • the local chemical analysis B x , y , z of the transition slab or billet is determined and/or calculated by a measurement and/or a model at least before the first tapping at at least two positions.
  • a possible measurement method is, for example, a measurement of the chemical analysis by means of a spectral analysis on the surface of the slab or billet.
  • the determination by a model can take place, for example, on the basis of two analyzes of initial batches.
  • the change in the local chemical analysis can be described by a linear time-dependent function will.
  • the combination of different models and measurements increases the accuracy of the determination of the local chemical analysis.
  • the local chemical analysis B x , y , z represents a value that is assigned to a volume element V x , y , z within the slab or the billet.
  • the volume elements V x , y , z can be arranged next to one another in all three spatial directions within the slab.
  • the local chemical analysis is known at as many points or volume elements as possible, preferably at least one analysis point per meter, within the slab or the billet.
  • a forming process model determines the local chemical analysis of the intermediate or finished product F x , y , z at least from the local chemical analysis B x , y , z and a planned forming. In the simplest case, this is done by changing the geometric shape of a volume element V x , y , z , taking into account the constant volume.
  • the different material flow in the different areas of the slab or billet in the individual forming stages is preferably also taken into account. For this purpose, for example, offline forming simulations can be carried out in advance and the material flow determined from this can be adopted as a parameter set.
  • a material process model determines the existing structure and/or the mechanical properties of the intermediate or finished product depending on the local chemical analysis F x , y , z of the intermediate or finished product and the target process parameters of the forming line, in particular one rolling mill.
  • a possible material model for this is known, for example, from EP 3 096 896 B1.
  • the target Process parameters of the forming line can be the usual target process parameters for processing a local chemical analysis occurring in the slab or the billet.
  • a processing process model adapts the target process parameters of the forming line, in particular the temperature profile during processing, the pass reduction of the individual forming steps and / or the cooling intensity or cooling location within the forming line, and thus the local microstructure development in the course of processing in such a way that the mechanical properties of the intermediate or finished product are within a planned target corridor.
  • the target corridor for the mechanical properties in the sense of the invention is a range that makes it possible to produce usable components from the slab or billet.
  • the desired process parameters determined are not constant values, but change over time in relation to the individual unit or in relation to the respective area or the volume element of the slab or billet.
  • an optimization algorithm for example an iteration algorithm, within the processing process model in conjunction with the microstructure model improves compliance with the planned target corridor when processing the temporary slab or billet.
  • variable target process parameters determined in this way are transferred to the control or regulation as target values for processing.
  • the transition slab or billet is preferably produced by continuous casting of two batches with a chemical analysis difference in which the batches are in a continuous Mix continuous casting distributor.
  • the local chemical analysis B x , y , z is determined based on the mean chemical analysis of the first batch and the second batch.
  • the mean chemical analysis of a batch in the liquid state can be determined easily and reliably.
  • a mixture model preferably determines a chemical analysis T over time from the mean chemical analysis of a first cast batch and a second batch in the continuous casting mold.
  • a specific residence time model for the charge or the chemical elements must be created for the system used, consisting of continuous casting distributor and mold. This can be determined by CFD simulations or measurements.
  • the chemical analysis T over time is preferably converted into a local average chemical casting analysis G x , y ,z of the slab.
  • the local chemical analysis B x , y , z is calculated from the local average cast chemical analysis G x , y , z of the slab.
  • the local mean chemical casting analysis G x , y , z is preferably converted into the local chemical analysis B x , y , z by a solidification model which preferably takes into account the segregation during solidification.
  • a thermodynamic equilibrium model for example, can be used here as the solidification model. In this way, the influence of segregation during the solidification of an alloy on the local chemical analysis can be taken into account. In particular, in combination with measurement of the chemical composition on the surface of the slab or billet, the accuracy of the local chemical analysis can thereby be improved.
  • the slab has a defined head and foot area, and the head or foot area comprises preferably ⁇ 10%, more preferably ⁇ 5% of the total length of the slab.
  • the mean local chemical analyzes of the top and bottom areas of the slab preferably differ in at least one element, preferably C, Si, Mn, Cr, Mo, Al, N, Nb and/or B, by at least 10% by weight, preferably at least 20% by weight.
  • the local chemical analysis is determined from a measurement of the chemical analysis on the surface of the slab or billet.
  • the surface of the slab is easily accessible for chemical analysis measurement.
  • Corresponding measurement methods can also be easily retrofitted in existing production lines.
  • a casting-rolling plant is preferably used in the processing.
  • the inward and outward transfer of the transition slabs or billets between the casting plant and the rolling plant causes effort and costs. These can be avoided by proceeding according to the invention.
  • the microstructure model preferably calculates the mechanical properties on the basis of the Hall Petch Relation and solid solution hardening, among other things. Such relations offer sufficiently precise values for the control or regulation of the processing process.
  • the structural composition is preferably determined by a measurement, preferably a continuous one measurement, determined. This can improve the modeling of the mechanical properties.
  • the control or regulation is preferably adapted to the setpoint values of the processing on the basis of the measured microstructure composition. This enables the microstructure composition to be fine-tuned, thereby reducing the scatter within the target range of the mechanical properties.
  • the target dimension of the intermediate or finished product to maintain the mechanical properties is preferably adjusted variably. This additional degree of freedom during forming enables mechanical properties to be maintained even with larger differences in chemical analysis in the transition slab or billet.
  • a cold rolling process, surface coating and/or skin-passing process is preferably involved in the processing. This includes the entire processing chain, especially in the case of a steel strip.
  • Figure 1 Plant diagram of the hot strip mill with diagram of the model and measurements
  • Figure 2 course of the brazen. analysis, mechanical Property and an exemplary process variable
  • FIG. 1 shows a casting and rolling plant in the upper area. This consists of a continuous casting plant, 6 roll stands, a cooling section and a coiler. With help slabs can be produced almost continuously in the continuous casting plant. In the area below, the connection of the system technology to the measurement or modeling and the Level 3 system is shown.
  • the continuous casting is linked to the determination of the local chemical analysis through a measurement and/or a modeling of this value.
  • the location-dependent local chemical analysis is passed to the first modeling unit. This includes a microstructure simulation and determines the optimal time-dependent winding temperature, taking into account the specified target properties of the finished steel strip.
  • the local chemical analysis and the optimal time-dependent coiling temperature are transferred to the conversion process model. This determines the setting of the water supply in the cooling depending on the strip length.
  • the Level 3 system saves the data from the casting and rolling plant and provides the interface for specifying target corridors.
  • a higher-level control of the system monitors compliance with the target values that depend on the belt position.
  • Figure 2 shows a diagram of a transition slab with different values.
  • the starting material for slab 1 is grade A with an average manganese content of 0.4% by weight.
  • a batch with a manganese content of 0.75% by weight is then cast in the continuous casting plant. This results in the increasing manganese content shown for the slab 2 as a transition slab.
  • a tensile strength of approx. 450 N/mm 2 can be set over the entire length of the tape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Übergangsbrammen oder Knüppeln mit einer örtlich variablen chemischen Analyse. Durch die gezielte variable Anpassung der Prozess-Sollwerte in Bezug auf die lokale chemische Analyse wird eine mechanische Eigenschaft in einem Zielkorridor eingestellt die eine weitere Verwendung ermöglicht und die Verschrottung vermeidet.

Description

Verfahren zum Verarbeiten von einer Übergangsbramme oder -knüppel.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von einer Übergangsbramme oder -knüppel.
Stand der Technik:
Metallische Übergangsbrammen oder - knüppel weisen im erfindungsgemäßen Sinne eine weitestgehend konstante geometrische Form und eine in Bezug auf die geometrische Form nicht konstante chemische Analyse auf. Diese Analysenabweichung kann durch einen gezielten Prozess herbeigeführt sein oder aus einem Prozessfehler in einem vorhergehenden Verfahrensschritt bei der Erzeugung der Übergangsbramme oder -knüppel resultieren.
Gezielt können diese Übergangsbrammen oder Knüppel in einer Stranggussanlage oder aus einem Umschmelzverfahren durch gezieltes Mischen zweier Ausgangschargen mit unterschiedlichen Analysen hergestellt werden. Prozessfehler können beispielsweise die fehlerhafte Durchmischung einer Charge im flüssigen Zustand oder ein falsch eingestellter kontinuierlicher Legierungsprozess im Strangguss sein.
Bei einer Weiterverarbeitung einer derartigen Übergangsbramme oder -knüppel mit konstanten Prozessparametern im Nachfolgeprozess wird ein Zwischen- oder Fertigprodukt erzeugt, dass über seine geometrische Form ungleichmäßige Eigenschaften, insbesondere mechanische Eigenschaften, aufweisen kann.
Eine weitere Verarbeitung zu beispielsweise Maschinenbauteilen ist aufgrund der nicht vorhersagbaren Eigenschaften des fertigen Bauteils daher weitestgehend ausgeschlossen. Bisher werden diese Übergangsbrammen oder -knüppel daher verschrottet. Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren bereitzustellen durch das eine Übergangsbramme oder -knüppel zu einem Zwischen- oder Fertigprodukt mit mechanischen Eigenschaften in einem nutzbaren Zielkorridor verarbeitet werden können.
Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine metallische Übergangsbramme oder -knüppel mit einer in der Übergangsbramme oder -knüppel örtlich variablen chemischen Analyse wird zu einem Zwischen- oder Fertigprodukt mit einem Zielkorridor für die mechanischen Eigenschaften und einer Zielabmessung in einer Umformeinrichtung, insbesondere in einer Walzstraße, verarbeitet. Dabei werden bei der Verarbeitung zumindest die Arbeitsschritte Erwärmen und / oder Halten der Übergangsbramme oder -knüppel auf einer Zieltemperatur, Umformen der erwärmten Übergangsbramme oder -knüppel zu einem Zwischen- oder Fertigprodukt und Abkühlen des Zwischen- oder Fertigproduktes ausgeführt. Die jeweiligen Soll-Prozesswerte für die einzelnen an der Verarbeitung beteiligten Aggregate werden durch eine übergeordnete Steuerung oder Regelung vorgegeben.
Die lokale chemische Analyse Bx,y,z der Übergangsbramme oder -knüppel wird durch eine Messung und / oder ein Modell zumindest vor dem ersten Anstich an zumindest zwei Positionen bestimmt ist und / oder berechnet. Ein mögliches Messverfahren ist beispielsweise eine Messung der chemischen Analyse durch eine Spektralanalyse an der Oberfläche der Bramme oder des Knüppels.
Die Bestimmung durch ein Modell kann durch beispielsweise auf Basis zweier Analysen von Ausgangschargen erfolgen. Dabei kann die Änderung der lokalen chemischen Analyse durch eine lineare zeitabhängige Funktion beschrieben werden. Die Kombination von verschiedenen Modellen und Messungen erhöht dabei die Genauigkeit der Bestimmung der lokalen chemischen Analyse.
Die lokale chemische Analyse Bx,y,z stellt dabei im erfindungsgemäßen Sinne einen Wert dar, der einem Volumenelement Vx,y,z innerhalb der Bramme oder des Knüppels zugeordnet ist. Die Volumenelemente Vx,y,z können dabei in allen drei Raumrichtungen innerhalb der Bramme nebeneinander angeordnet sein.
Für das weitere Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die lokale chemische Analyse an möglichst vielen Punkten bzw. Volumenelementen, vorzugsweise mindestens einen Analysenpunkt pro Meter, innerhalb der Bramme oder des Knüppels bekannt ist. Je größer der Gradient innerhalb eines Abschnittes der Bramme oder des Knüppels ist, desto mehr Analysenpunkte bzw. Volumenelemente sind notwendig zur Beschreibung der lokalen Analyse.
Ein Umform-Prozessmodell bestimmt zumindest aus der lokalen chemische Analyse Bx,y,z und einer geplanten Umformung die lokale chemische Analyse des Zwischen- oder Fertigproduktes Fx,y,z. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch eine Änderung der geometrischen Form eines Volumenelementes Vx,y,z unter Berücksichtigung der Volumenkonstanz. Vorzugsweise wird auch der unterschiedliche Materialfluss in den verschiedenen Bereichen der Bramme oder des Knüppels in den einzelnen Umformstufen berücksichtigt. Dazu können beispielsweise im Vorfeld offline Umformsimulationen durchgeführt werden und der daraus bestimmt Materialfluss als Parametersatz übernommen werden.
Ein Werkstoff-Prozessmodell, insbesondere ein Gefügemodell, ermittelt das vorliegende Gefüge und / oder die mechanischen Eigenschaften des Zwischenoder Fertigproduktes in Abhängigkeit von der lokalen chemischen Analyse Fx,y,z des Zwischen- oder Fertigproduktes und den Soll-Prozessparametern der Umformstraße, insbesondere einer Walzstraße. Ein mögliches Werkstoffmodell ist dazu beispielsweise aus der EP 3 096 896 B1 bekannt. Die Soll- Prozessparameter der Umformstraße können die üblichen Soll-Prozessparameter für die Verarbeitung einer in der Bramme oder dem Knüppel vorkommenden lokalen chemischen Analyse sein.
Ein Verarbeitungs-Prozessmodell passt die Soll-Prozessparameter der Umformstraße, insbesondere den Temperaturverlauf bei der Verarbeitung, die Stichabnahme der einzelnen Umformschritte und / oder die Kühlintensität bzw. Kühlort innerhalb der Umformstraße, und damit die lokale Gefügeentwicklung im Verarbeitungsverlauf derartig an, dass die mechanischen Eigenschaften des Zwischen- oder Fertigproduktes in einem geplanten Zielkorridor liegen. Der Zielkorridor für die mechanischen Eigenschaften im erfindungsgemäßen Sinne ist ein Bereich, der es ermöglich verwendbare Bauteile aus der Bramme oder dem Knüppel zu erzeugen.
Die ermittelten Sollprozessparameter sind erfindungsgemäß keine konstanten Werte, sondern verändern sich zeitlich auf das einzelne Aggregat bezogen bzw. in Bezug auf den jeweiligen Bereich oder das Volumenelement der Bramme oder des Knüppels. Eine Verwendung eines Optimierungsalgorithmus, beispielsweise eines Iterationsalgorithmus, innerhalb des Verarbeitungsprozessmodells in Verbindung mit dem Gefügemodell verbessert dabei die Einhaltung des geplanten Zielkorridors bei der Verarbeitung der Übergangsbramme oder -knüppels.
Die dabei ermittelten variablen Soll-Prozessparameter werden an die Steuerung oder Regelung als Sollwerte für die Verarbeitung übergeben.
Weitere bevorzugte Ausprägungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 ausgeführt.
Die Übergangsbramme oder - knüppel entsteht bevorzugt durch einen kontinuierlichen Strangguss zweier Chargen mit einer chemischen Analysendifferenz bei dem sich die Chargen in einem kontinuierlichen Stranggussverteiler vermischen. Die lokale chemische Analyse Bx,y,z wird auf Basis der mittleren chemische Analyse der ersten Charge und der zweiten Charge bestimmt. Die mittlere chemische Analyse einer Charge im flüssigen Zustand lässt sich einfach und sicher bestimmen.
Ein Mischungsmodell bestimmt vorzugsweise einen zeitlichen Verlauf einer chemischen Analyse T aus der mittleren chemische Analyse einer ersten vergossenen Charge und einer zweiten Charge in der Stranggusskokille. Dazu muss für das verwendete System aus Stranggussverteiler und Kokille ein spezifisches Verweilzeitmodell für die Charge bzw. die chemischen Elemente erstellt werden. Dies kann durch CFD-Simulationen oder Messungen ermittelt werden.
Mit Hilfe der Gießgeschwindigkeit der Bramme oder des Knüppels wird bevorzugt der zeitlicher Verlauf der chemischen Analyse T in eine lokale mittlere chemische Gießanalyse Gx,y,z der Bramme umwandelt. Aus der lokalen mittleren chemische Gießanalyse Gx,y,z der Bramme wird die lokale chemische Analyse Bx,y,z errechnet.
Die lokale mittlere chemische Gießanalyse Gx,y,z wird bevorzugt durch ein Erstarrungsmodell, welches vorzugsweise die Seigerung bei der Erstarrung berücksichtigt, in die lokale chemische Analyse Bx,y,z umgerechnet. Als Erstarrungsmodell kann hier beispielsweise ein thermodynamisches Gleichgewichtsmodell verwendet werden. Hierdurch kann der Einfluss der Entmischung bei der Erstarrung einer Legierung auf die lokale chemische Analyse berücksichtigt werden. Insbesondere in Kombination mit Messung der chemischen Zusammensetzung auf der Oberfläche der Bramme oder des Knüppels kann die Genauigkeit der lokalen chemischen Analyse dadurch verbessert werden.
Bei der Umrechnung der lokalen mittleren chemischen Gießanalyse Gx,y,z in die lokale chemische Analyse der Bramme werden der Effekt von Seigerungsreduzierender Anlagentechnik, insbesondere von Rührspulen und / oder Softreduktion, berücksichtigt. Hierdurch können Einflüsse von nicht thermodynamischen Parametern auf die lokale chemische Analyse berücksichtigt werden. Dadurch Verbessert sich zusätzlich die Genauigkeit der Bestimmung der lokalen chemischen Analyse.
Die Bramme weist einen definierten Kopf- und einen Fußbereich auf und der Kopf- bzw. Fußbereich umfasst bevorzugt < 10%, mehr bevorzugt < 5% der Gesamtlänge der Bramme. Die mittleren lokalen chemischen Analysen des Kopf- und Fußbereiches der Bramme unterscheiden sich bevorzugt in mindestens einem Element, vorzugsweise C, Si, Mn, Cr, Mo, AI, N, Nb und / oder B, um mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%.
Vorzugsweise wird die lokale chemische Analyse aus einer Messung der chemischen Analyse auf der Oberfläche der Bramme oder des Knüppels bestimmt. Die Oberfläche der Bramme ist für eine Messung der chemischen Analyse leicht zugänglich. Entsprechende Messverfahren können auch in bestehenden Fertigungsstraßen leicht nachträglich installiert werden.
Bevorzugt wird eine Gießwalzanlage bei der Verarbeitung verwendet. Das Ein- bzw. Ausschleusen der Übergangsbrammen oder Knüppel zwischen der Gieß- und der Walzanlage verursacht Aufwand und Kosten. Durch das Erfindungsgemäße vorgehen können diese vermieden werden.
Das Gefügemodell berechnet bevorzugt unter anderem auf Basis der Hall Petch Relation und der Mischkristallhärtung die mechanischen Eigenschaften. Derartige Relationen bieten ausreichend genaue Werte für die Steuerung bzw. Regelung des Verarbeitungsprozesses.
Zumindest an einer Stelle in der Verarbeitungskette wird bevorzugt die Gefügezusammensetzung durch eine Messung, vorzugsweise eine kontinuierliche Messung, bestimmt. Dadurch kann die Modellierung der mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
Vorzugsweise wird auf Basis der gemessenen Gefügezusammensetzung die Steuerung oder Regelung die Sollwerte der Verarbeitung angepasst. Dies ermöglicht die Feinkorrektur der Gefügezusammensetzung und reduziert dadurch die Streuung innerhalb des Zielkorridors der mechanischen Eigenschaften.
Die Zielabmessung des Zwischen- oder Fertigproduktes zur Einhaltung der mechanischen Eigenschaften wird bevorzugt variabel eingestellt. Dieser zusätzliche Freiheitsgrad bei der Umformung ermöglicht die Einhaltung mechanischer Eigenschaften auch bei größeren Differenzen in der chemischen Analytik in der Übergangsbramme oder -knüppel.
Ein Kaltwalzvorgang, Oberflächenbeschichtung und / oder Dressiervorgang ist bevorzugt bei der Verarbeitung beteiligt. Hierdurch wird die gesamte Verarbeitungskette, insbesondere bei einem Stahlband, einbezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Der Beschreibung sind die folgenden zwei Figuren beigefügt:
Figur 1 : Anlagenschema Warmbandstraße mit Schema der Modell und Messungen
Figur 2: Verlauf der ehern. Analyse, mech. Eigenschaft und einer beispielhaften Prozessgröße
Figur 1 zeigt im oberen Bereich eine Gieß-Walz-Anlage. Diese besteht aus einer Stranggussanlage, 6 Walzgerüsten, einer Kühlstrecke und einer Haspel. Mit Hilfe der Stranggussanlage können Brammen nahezu kontinuierlich erzeugt werden. Im darunterliegenden Bereich ist die Verbindung der Anlagentechnik zu der Mess- bzw. Modellierung und dem Level-3-System dargestellt.
Der Strangguss ist verknüpft mit der Bestimmung der lokalen chemischen Analyse durch eine Messung und / oder einer Modellierung dieses Wertes. Die ortsabhängige lokale chemische Analyse wird an die erste Modellierungseinheit übergeben. Diese weist eine Gefügesimulation auf und ermittelt die optimale zeitabhängige Aufwickeltemperatur unter Berücksichtigung von vorgegebenen Zieleigenschaften des fertigen Stahlbandes.
Die lokale chemische Analyse und die optimale zeitabhängige Aufwickeltemperatur werden an das Verarbeitungsprozessmodell übergeben. Dies ermittelt daraus die Einstellung der Wasserzufuhr in der Kühlung in Abhängigkeit von der Bandlänge.
Das Level-3-System speichert die anfallenden Daten aus der Gießwalzanlage und stellt die Schnittstelle für die Vorgabe von Zielkorridoren bereit. Eine Übergeordnete Regelung der Anlage überwacht die Einhaltung der bandpositionsabhängigen Sollwerte.
Figur 2 zeigt ein Diagramm einer Übergangsbramme mit unterschiedlichen Werten. Ausgangswerkstoff der Bramme 1 ist die Güte A mit einem mittleren Mangangehalt von 0,4 Gew. %. In der Stranggussanlage wird anschließend eine Charge mit einem Mangangehalt von 0,75 Gew.-% vergossen. Dadurch ergibt sich für die Bramme 2 als Übergangsbramme der dargestellte ansteigende Mangangehalt. Durch die längenabhängige Veränderung der Aufwickeltemperatur kann eine Zugfestigkeit von ca. 450 N/mm2 über die gesamte Bandlänge eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Verarbeiten von einer metallischen Übergangsbramme oder - knüppel mit einer in der Übergangsbramme oder -knüppel örtlich variablen chemischen Analyse zu einem Zwischen- oder Fertigprodukt mit einem Zielkorridor für die mechanischen Eigenschaften und einer Zielabmessung in einer Umformeinrichtung, insbesondere in einer Walzstraße, aufweisend zumindest die Arbeitsschritte:
- Erwärmen und / oder Halten der Übergangsbramme oder -knüppel auf einer Zieltemperatur;
- Umformen der erwärmten Übergangsbramme oder -knüppel zu einem Zwischen- oder Fertigprodukt;
- Abkühlen des Zwischen- oder Fertigproduktes; wobei die jeweiligen Soll-Prozesswerte für die einzelnen an der Verarbeitung beteiligten Aggregate durch eine übergeordnete Steuerung oder Regelung vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die lokale chemische Analyse Bx,y,z der Übergangsbramme oder -knüppel durch eine Messung und / oder ein Modell zumindest vor dem ersten Anstich an zumindest zwei Positionen bestimmt ist und / oder berechnet wird;
- ein Umform-Prozessmodell zumindest aus der lokalen chemische Analyse Bx,y,z und einer geplanten Umformung die lokale chemische Analyse des Zwischen- oder Fertigproduktes Fx,y,z bestimmt;
9 - ein Werkstoff-Prozessmodell, insbesondere ein Gefügemodell, die mechanischen Eigenschaften des Zwischen- oder Fertigproduktes in Abhängigkeit von der lokalen chemischen Analyse Fx,y,z des Zwischenoder Fertigproduktes und Soll-Prozessparametern der Walzstraße ermittelt;
- ein Verarbeitungs-Prozessmodell die Soll-Prozessparameter der Umformstraße, insbesondere den Temperaturverlauf in der Walzstraße, die Stichabnahme der einzelnen Umformschritte, die Kühlintensität bzw. der Kühlort innerhalb der Walzstraße und damit die lokale Gefügeentwicklung im Verarbeitungsverlauf derartig anpasst, dass die mechanischen Eigenschaften des Zwischen- oder Fertigproduktes in einem geplanten Zielkorridor liegen und diese Soll-Prozessparameter an die Steuerung oder Regelung als Sollwerte für die Verarbeitung übergibt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Übergangsbramme oder - knüppel durch einen kontinuierlichen Strangguss zweier Chargen mit einer chemischen Analysendifferenz bei dem sich die Chargen in einem kontinuierlichen Stranggussverteiler vermischen entsteht; und
- die lokale chemische Analyse Bx,y,z bestimmt wird auf Basis der mittleren chemische Analyse der ersten Charge und der zweiten Charge. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischungsmodell einen zeitlichen Verlauf einer chemischen Analyse T aus der mittleren chemische Analyse einer ersten vergossenen Charge und einer zweiten Charge in der Stranggusskokille bestimmt; und
- mit Hilfe der Gießgeschwindigkeit der Bramme oder dem Knüppel den zeitlichen Verlauf der chemischen Analyse T in eine lokale mittlere chemische Gießanalyse Gx,y,z der Bramme umwandelt; und
- aus der lokalen mittleren chemische Gießanalyse Gx,y,z der Bramme die lokale chemische Analyse Bx,y,z umgerechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale mittlere chemische Gießanalyse Gx,y,z durch ein Erstarrungsmodell, welches die Seigerung bei der Erstarrung berücksichtigt, in die lokale chemische Analyse Bx,y,z umgerechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umrechnung der lokalen mittleren chemischen Gießanalyse Gx,y,z in die lokale chemische Analyse Bx,y,z der Bramme der Effekt von Seigerungsreduzierender Anlagentechnik, insbesondere von Rührspulen und / oder Softreduktion, berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
11 die Bramme einen Kopf- und einen Fußbereich aufweist; und
- der Kopf- bzw. Fußbereich < 10%, vorzugsweise < 5% der Gesamtlänge der Bramme umfasst; und
- die mittleren lokalen chemischen Analysen des Kopf- und Fußbereiches der Bramme sich in mindestens einem Element, vorzugsweise C, Si, Mn, Cr, Mo, AI, N, Nb und / oder B, um mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, unterscheidet.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale chemische Analyse Bx,y,z aus einer Messung der chemischen Analyse auf der Oberfläche der Bramme oder des Knüppels bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gießwalzanlage bei der Verarbeitung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefügemodell unter anderem auf Basis der Hall Petch Relation und der Mischkristallhärtung die mechanischen Eigenschaften berechnet.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Stelle in der Verarbeitungskette die Gefügezusammensetzung durch eine Messung, vorzugsweise eine kontinuierliche Messung, bestimmt wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der gemessenen Gefügezusammensetzung die Steuerung oder Regelung die Sollwerte der Verarbeitung anpasst.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielabmessung des Zwischen- oder Fertigproduktes zur Einhaltung der mechanischen Eigenschaften variabel eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kaltwalzvorgang, Oberflächenbeschichtung und / oder Dressiervorgang bei der Verarbeitung beteiligt ist.
13
EP21783168.4A 2020-11-18 2021-09-22 Verfahren zum verarbeiten von einer übergangsbramme oder -knüppel Pending EP4247576A1 (de)

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