WO1997004891A1 - Verfahren und einrichtung zum betreiben einer stranggiessanlage - Google Patents

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WO1997004891A1
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Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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Mannesmann Ag
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a continuous caster with a belt casting machine having a stationary mold, which is connected via a roller table to a compensating furnace, and a device for casting strips.
  • EP 0 264 459 B1 discloses a process for producing hot-rolled steel strip from continuously cast slabs, in which the solidified cast strand is separated into sections of the same length and these sections are successively introduced into an oven in which they are stored over a period of time finally to be handed over to a roller table of a rolling mill.
  • the liquefied material for forming the cast strand is cooled in the sheet guide of the continuous casting machine.
  • the exit temperature of the cast strand at the end of the sheet guide is still above 1150 ° C.
  • the cast strand cools down and runs from the roller table at a temperature of approximately 1150 ° C. onto a runway located in the storage furnace.
  • the system required to carry out this process is bound to a defined strand thickness with a corresponding casting speed. Changes in the casting parameters regularly result in production losses, quality reductions and increases in effort.
  • a lowering of the casting speed with constant solidification thickness i.e. if casting rolling is not possible, leads to severe temperature loss due to the additional cooling of the slab in the continuous caster as well as the long dwell time of the strand on its way to the leveling furnace.
  • the cross-cutting system known from this document since no scissors are used here, leads to large radiation losses due to the long process time.
  • the invention has set itself the goal of creating a method with a corresponding device in which the casting parameters of a given production chain, consisting of a continuous casting plant, a compensating furnace and a rolling mill, can be changed with simple means and the casting performance is at least maintained.
  • the invention is based on the knowledge that in the combination of the continuous casting stage with the rolling stage, both in billet, slab and, in particular, thin slab casting, the energy content of the strand in the temperature compensation furnace immediately downstream of the continuous casting installation is of great importance in the roller hearth or transverse transport furnace .
  • the energy content of the slab can be used as a guide variable for operating the entire system when it enters the compensating furnace.
  • the energy content of the slab is adjusted to the desired rolling temperature of the hot strip to be produced when it enters the compensating furnace.
  • the furnace can be operated in such a way that no energy is to be supplied to the strand, but that it is only used to compensate for the slab temperature.
  • Basic design e.g. a solidification thickness of 60 mm at a casting speed of 5 m / min. the solidification thickness of the slab is reduced and the casting speed is influenced, irrespective of the influencing variable such as strand cooling or insulation between the continuous casting machine and the furnace.
  • Another possibility to increase the casting performance combined with a higher heat content of the slab when entering one of the continuous casting plants directly downstream furnace is made possible by casting rolling in the casting machine, ie reducing the casting thickness during solidification.
  • the casting parameters are set in such a way that the slab when the
  • Compensating furnace corresponds to the desired rolling temperature of the hot strip to be produced.
  • the system now makes it possible to increase the casting performance with constant casting thickness and maximum casting speed and to control the heat content of the slab entering the compensating furnace.
  • the parameters are set so that the bottom of the sump is always in the area of the mouth
  • Belt casting machine is located. Depending on the current energy content of the strand immediately behind the continuous casting machine, heat can be drawn from the slab by active cooling, or heat radiation is largely prevented by an insulating device.
  • the casting speed is dependent on the decreasing thickness with the same width of the slab to its maximum value of 7.2 m / min.
  • Casting speed increased the casting capacity is increased from 2.31 to 2.77 t / min., I.e. from 100 to 120%.
  • the casting performance can not only be maintained by this measure, but even increased.
  • the energy content and thus the corresponding average slab temperature rises at the furnace inlet C of 1111 C to 1150 ° C. This temperature increase can lead to the fact that the slab in the area of the roller table in front of the compensating furnace has to be adjusted to the desired slab temperature at the furnace inlet by cooling.
  • Figure 1 A diagram of the continuous caster.
  • Figure 2 A diagram of the slab average temperature as a function of the casting speed.
  • Continuous casting machine 10 The continuous casting machine 10 is followed by a roller table 21, which produces the shortest possible connection, for example a length of 10 m, to the compensating furnace 50.
  • a transverse transport furnace 51 is provided in the upper part of the picture and a roller hearth furnace 52 is provided in the lower part of the picture.
  • insulating hoods 32 and cooling elements 31 are provided in the area of the roller table 21 in the upper part of the picture and cooling elements 31 for influencing the heat content of the slab.
  • a conventional rolling mill 60 for producing hot strips of 1 mm thickness is connected to the equalizing furnace 51 or 52.
  • the equalizing furnace 51 or 52 For example, consist of a one- or two-stand preliminary stage with a subsequent winding station and finishing train.
  • the standard situation is in a) with a basic design of a solidification thickness of 60 mm at the entrance of the compensating furnace, which is provided 10 m away from the end of the continuous caster, and a casting speed of 5 m / min. designed. Approx. 0.3 to 0.5 l water / kg steel spray water is cooled in the continuous casting machine until the slab at the end of the machine
  • the casting speed is increased more than would be the case with an increase with a constant thickness of the slab, brought to its maximum value and taking into account the setting of the sump tip at the end of the machine, a temperature increase occurs, in the present case 1150 ° C. Entry into the equalization furnace expected (point h)). If this temperature is too high for the desired rolling process, heat can be extracted from the strand by cooling.
  • the point i) shows the expected capacity temperature increases with a slab thickness of 55 mm and a possible casting speed of 6 m / min.
  • the straight lines D show the conditions for the respective slab thicknesses, the index indicating the thickness D in mm.
  • the Roman numerals show the possibility of influencing the individual slab thicknesses with regard to influencing the temperature of the slab, namely:
  • the circled values show the relative casting performance. For example, in point k) an increase in output in relation to the casting output in point a) by a factor of 1, 2 is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stranggiessanlage (10) mit einer eine stationäre Kokille (11) aufweisenden Stranggiessmaschine, die über einen Rollgang (21) mit einem Ausgleichsofen (50) verbunden ist. Dabei wird nach Festlegung des Brammenformates am Kokillenaustritt von den Giessparametern mindestens die Giessgeschwindigkeit in der Weise eingestellt, dass die Bramme bei Eintritt in den Ausgleichsofen (50) die gewünschte Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes besitzt und sich die Sumpfspitze (F) stets im Mündungsbereich der Stranggiessmaschine befindet, und es werden Massnahmen zur Beeinflussung des Wärmeenergieinhaltes der Bramme nach Verlassen der Stranggiessmaschine getroffen. Die Erfindung betrifft ferner die Stranggiessmaschine hierzu.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer Stranggießanlage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisende Bandgießmaschine, die über ein Rollgang mit einem Ausgleichsofen verbunden ist und einer Einrichtung zum Gießen von Bändern.
Aus EP 0 264 459 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Stahlband aus stranggegossenen Brammen bekannt, bei dem der erstarrte Gußstrang in Teilstücke gleicher Länge abgetrennt wird und diese Teilstücke nacheinander in einen Ofen eingeführt werden, in welchen sie über einen Zeitraum gespeichert werden, um abschließend einem Ablaufrollgang einer Walzfertigstraße übergeben zu werden. Das verflüssigte Material zur Bildung des Gußstranges wird in der Bogenführung der Stranggießmaschine abgekühlt. Die Austrittstemperatur des Gußstranges am Ende der Bogenführung liegt noch oberhalb von 1150°C. Auf dem Weg von der Mündung der Stranggießmaschine zum Eintritt des Speicherofens kühlt sich der Gußstrang ab und läuft vom Rollgang mit einer Temperatur von etwa 1150°C auf eine im Speicherofen befindliche Rollbahn ein.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Anlage ist an eine festgelegte Strangdicke mit entsprechender Gießgeschwindigkeit gebunden. Änderungen der Gießparameter haben regelmäßig Produktionseinbußen, Qualitätsminderungen und Aufwandserhöhungen zur Folge.
So führt eine Senkung der Gießgeschwindigkeit bei konstanter Erstarrungsdicke, wenn also kein Gießwalzen möglich ist, zu starken Temperatur- Leistungsverlusten durch die zusätzliche Kühlung der Bramme in der Stranggießanlage sowie die große Verweilzeit des Stranges auf seinem Weg zum Ausgleichofen. Außerdem führt die aus dieser Schrift bekannte Querteilanlage, da hier keine Schere eingesetzt wird, zu großen Strahlungsverlusten bedingt durch die lange Verfahrenszeit.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren mit entsprechender Einrichtung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln die Gießparameter einer vorgegebenen Produktionskette, bestehend aus Stranggießanlage, Ausgleichsofen und Walzwerk, veränderbar sind und dabei die Gießleistung mindestens erhalten bleibt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Verbund der Stranggießstufe mit der Walzstufe sowohl beim Knüppel-, Brammen- als auch insbesondere beim Dünnbrammengießen der Energieinhalt des Stranges in den unmittelbar hinter der Stranggießanlage sich anschließenden Temperaturausgleichsofen die Rollenherd- bzw. Quertransportofen von großer Bedeutung ist. In überraschender Weise zeigt sich, daß der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Leitgröße für das Betreiben der Gesamtanlage genutzt werden kann. Dabei wird der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes eingestellt. Der Ofen läßt sich dabei so betreiben, daß dem Strang keine Energie zuzuführen ist, sondern daß er nur noch zum Ausgleich der Brammentemperatur dient.
Mit der Auswahl der Brammentemperatur beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Fixpunkt ist der Stahlwerker frei, die Parameter in den vorgeschalteten Anlagenteilen zu variieren. Hierbei werden unerwartete Lösungen aufgefunden, wenn bei einer
Basisauslegung z.B. eine Erstarrungsdicke von 60 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. die Erstarrungsdicke der Bramme verringert und Einfluß auf die Gießgeschwindigkeit genommen wird, abgesehen von Einflußgröße wie Strangkühlung oder Isolation zwischen Stranggießmaschine und Ofen.
Eine weitere Steigungsmöglichkeit der Gießleistung verbunden mit einem höheren Wärmeinhalt der Bramme beim Einlauf in einen der Stranggießanlage direkt nachgeschalteten Ofen wird möglich durch ein Gießwalzen in der Gießmaschine, d.h. der Reduktion der Gießdicke während der Erstarrung.
Erfindungsgemäß werden nach Festlegung des Brammenformates vom Kokillenaustritt die Gießparameter in der Weise eingestellt, daß die Bramme bei Eintritt des
Ausgleichsofens der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes entspricht. Das System erlaubt es nunmehr, die Gießleistung bei konstanter Gießdicke und maximaler Gießgeschwindigkeit zu steigern sowie den Wärmeinhalt der in den Ausgleichofen einlaufenden Bramme zu steuern. Die Parameter werden dabei so eingestellt, daß die Sumpfspitze sich stets im Mündungsbereich der
Bandgießmaschine befindet. In Abhängigkeit des aktuellen Energieinhaltes des Stranges unmittelbar hinter der Stranggießmaschine wird der Bramme durch aktive Kühlung vorgebbar Wärme entzogen oder durch eine Isoliereinrichtung die Wärmeabstrahlung weitgehendst verhindert.
Bei der Basisauslegung einer Stranggießanlage mit einer Erstarrungsdicke der Bramme von 60 mm und einer maximalen möglichen Geschwindigkeit von 5 m/min. ist beispielsweise eine metallurgische Länge von 9,3 m vorgesehen. Wird die Erstarrungdicke von 60 auf 50 mm durch Gießwalzen oder durch Umrüstung der Stranggießmaschine verringert, so wird unter Beibehaltung der Gießgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung, daß die Strahlungsverluste in Abhängigkeit von der abnehmenden Bramme zunehmen und gleichzeitig die Erstarrungszeit eines Stranges mit kleiner werdender Dicke mit dem Quadrat der halben Dicke abnimmt, die Produktionsleistung verringert.
Wird hingegen entgegen der üblichen Vorgehensweise, die Gießgeschwindigkeit in Abhängigkeit der abnehmenden Dicke bei gleicher Breite der Bramme auf ihren maximalen Wert von 7,2 m/min. Gießgeschwindigkeit erhöht, so wird die Gießleistung von 2,31 auf 2,77 t/min., also von 100 auf 120 % angehoben. Die Gießleistung läßt sich durch diese Maßnahme nicht nur halten, sondern sogar erhöhen. Bei dieser Verfahrensweise steigt gleichzeitig der Energieinhalt und damit die entsprechende durchschnittliche Brammentemperatur am Ofeneintritt von 1111 CC auf 1150°C. Diese Temperaturerhöhung kann dazu führen, daß die Bramme im Bereich des Rollganges vor dem Ausgleichofen durch Kühlung auf die gewünschte Brammentemperatur am Ofeneintritt einzustellen ist.
Durch die Verfahrenstechnik ist eine energieneutrale Ofenfahrweise unter
Sicherstellung des gewünschten Energieinhaltes der Bramme am Ofeneintritt und der entsprechenden Walztemperatur am Ofenaustritt möglich. Ein solches System läßt auch eine unterschiedliche Walztemperatur von Bramme zu Bramme zu, da der Ofen im wesentlichen nur noch als Ausgleichofen und somit neutral arbeitet und keine Aufheizug mehr vorzunehmen hat.
Neben diesen Energievorteilen sind noch weitere Vorteile zu nennen wie:
Verbesserte Gußstruktur durch den Gießwalzvorgang während der Erstarrung - Ein erhöhter Schlackenschmierfilm in der Kokille, der zu einem: verringertem Wärmestau in die Kokille führt und damit zu einer geringeren thermischen Belastung: der Strangschale - Verringerung von Spannungen und von Vermeidung von Rissen - und der Kokillenplatte - Erhöhung der Kokillenhaltbarkeit - .
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die
Figur 1 Ein Schema der Stranggießanlage.
Figur 2 Ein Diagramm der Brammendurchschnittstemperatur in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit.
Die Figur 1 zeigt eine Stranggießmaschine 10 mit einer stationären Kokille 11. Im Strang S erstreckt sich die Sumpfspitze F bis zur Mündung 13 der
Stranggießmaschine 10. An die Stranggießmaschine 10 schließt sich ein Rollgang 21 an, der eine möglichst kurze Verbindung, beispielsweise eine Länge von 10 m aufweist, zum Ausgleichsofen 50 herstellt. Im oberen Teil des Bildes ist ein Quertransportofen 51 vorgesehen und im unteren Teil des Bildes ein Rollenherdofen 52 vorgesehen.
Weiterhin sind im Bereich des Rollganges 21 im oberen Teil des Bildes Isolierhauben 32 und im unteren Teil des Bildes Kühlelemente 31 zur Einflußnahme des Wärmeinhaltes der Bramme vorgesehen.
Die Stranggießmaschine 10 besitzt eine metallurgische Länge von 9,3 m, der Rollgang 21 weist eine Länge von 10 m auf, die Brammen werden durch eine Quertrenneinrichtung 22 auf eine Länge von etwa 43 m getrennt, so daß der Quertransportofen 51 eine Länge von rund 45 m und der Rollenherdofen 52 eine Länge von 150 m aufweist.
An den Ausgleichsofen 51 oder 52 schließt sich ein übliches Walzwerk 60 zur Herstellung von Warmbändern von 1 mm Dicke an. Es kann z.B. aus einem ein-, oder zweigerüstigen Vorstufe mit sich anschließender Wickelstation und Fertigstraße bestehen.
In der Figur 2 ist in a) die Standardsituation bei einer Basisauslegung von einer Erstarrungsdicke von 60 mm beim Eintritt des Ausgleichsofens, der 10 m entfernt vom Ende der Stranggießanlage vorgesehen ist, und einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. ausgelegt. In der Stranggießmaschine wird ca. 0,3 bis 0,5 I Wasser/Kg Stahl Spritzwasser soweit gekühlt, so die Bramme am Ende der Maschine eine
Durchschnittsgeschwindigkeit von 1325 ° C auf weist. Bei der Geschwindigkeit von 5 m/min. weist diese Bramme beim Einlauf in den Ausgleichsofen eine Temperatur von 1111 °C auf. Wird die Brammendicke auf 50 mm verringert, so ergeben sich folgende Situationen: Bei der üblichen Erhöhung der Gießgeschwindigkeit von 5 auf 6 m/min. und konstanter Gießleistung sinkt die Oberflächentemperatur der Bramme und sie tritt mit nur 1067 °C in den Ausgleichofen ein (Punkt g)). Um eine Erhöhung der Brammentemperatur zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß der Strang im
Bereich des Rollganges isoliert und damit die Temperaturminderung verringert werden (siehe Pfeil in Richtung Punkt III). Im diesem Fall führt dies zur konstanten Produktionsmenge (siehe die Gerade durch die Punkte a) und k)).
Wird hingegen die Gießgeschwindigkeit stärker erhöht als bei einer Steigerung bei konstanter Dicke der Bramme entsprechen würde, etwa auf ihren maximalen Wert gebracht und die Berücksichtigung der Einstellung der Sumpfspitze am Ende der Maschine, so tritt eine Temperaturerhöhung ein, im vorliegenden Fall werden 1150 °C beim Eintritt in den Ausgleichofen erwartet (Punkt h)). Sollte diese Temperatur für das gewünschte Walzverfahren zu hoch ist, so kann durch Kühlung dem Strang Wärme entzogen werden.
Der Punkt i) zeigt die zu erwartenden Kapazitäts-Temperaturerhöhungen bei einer Brammendicke von 55 mm und einer möglichen Gießgeschwindigkeit von 6 m/min.
Insgesamt zeigt sich, daß bei der maximalen Geschwindigkeit von 7,2 m/min. und einem ggf. durchgeführten Gießwalzen von 60 auf 50 mm Brammendicke eine Steigerung der Gießleistung von 2,31 t/min auf 2,77 t/min. realistisch ist. Dabei wird eine Temperaturerhöhung der Bramme von 1111 auf 1150 ° C am Einlauf in den Ausgleichofen nach freier Abstrahlung zwischen Stranggießmaschine und Ausgleichofen erzielt.
Die Geraden D zeigen die Verhältnisse bei den jeweiligen Brammendicken, wobei der Index jeweils die Dicke D in mm angibt. Die römischen Ziffern zeigen die Einflußmöglichkeit bei den einzelnen Brammendicken bezüglich der Einflußnahme auf die Temperatur der Bramme und zwar:
I Variation der Spritzwassermenge in Iwasser/Kg Stahl' II Kühlung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ofen.
III Isolierung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ausgleichofen.
Die eingekreisten Werte zeigen die relative Gießleistung. So ist beispielsweise im Punkt k) eine Leistungssteigerung bezogen zur Gießleistung im Punkt a) um den Faktor 1 ,2 möglich.
Positionsliste
10 Stranggießmaschine
11 Kokille 12 Kokillenaustritt
13 Mündung der Stranggießmaschine
Transporteinrichtung
21 Roligang 22 Quertrenneinrichtung/Schere
30 Einrichtung zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges
31 Kühlelemente/Düsen
32 Warmhalteelemente/Haube
Regeleinrichtung
41 Thermofühler
42 Aktuatoren
50 Ausgleichofen
51 Quertransportofen 52 Rollenherd
60 Walzwerk
S Strang
B Flüssige Sumpfspitze

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisende Stranggießmaschine, die über einen Rollgang mit einem Ausgleichsofen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach Festlegung des Brammenformates am Kokillenaustritt von den Gießparametern mindestens die Gießgeschwindigkeit in der Weise eingestellt wird, daß die Bramme bei Eintritt in den Ausgleichsofen die gewünschte Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes besitzt und sich die
Sumpfspitze stets im Mündungsbereich der Stranggießmaschine befindet, und daß Maßnahmen zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes der Bramme nach Verlassen der Stranggießmaschine getroffen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Brammenformat nach Verlassen der Kokille in der Bandgießmaschine durch Gießwalzen reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem durcherstarrten Strang durch ein Kühlmedium Wärme entzogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durcherstarrte Strang isoliert geführt wird, so daß ein Abstrahlen der Wärme minimiert wird.
5. Verfahren nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Brammendicke die Gießgeschwindigkeit um ein Maß geändert wird, das größer ist als das (umgekehrte) Verhältnis der Querschnittsflächen bei der Formatumstellung.
6. Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisenden Stranggießmaschine, die über einen Rollgang mit einem Ausgleichofen verbunden ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Rollganges (21) eine den Strang (S) in Achsrichtung umhüllende Einrichtung (30) vorgesehen ist, die Vorrichtungen (31 , 32) zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges (S) besitzt.
7. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (31) zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges (S) Düsen zum Versprühen von Wasser aufweist.
8. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (32) zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges eine haubenförmige Wärmeisolierung ist.
9. Stranggießanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauben (32) Konstruktionselemente (33) besitzen, durch die diese leicht demontierbar sind.
10. Stranggießanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Rollganges (21) Thermofühler (41) installiert sind, die mit Aktuatoren (42) in Verbindung stehen, mit denen die Menge des Kühlmittels bzw. die abstrahlbare Wärmemenge gesteuert wird.
PCT/DE1996/001441 1995-07-31 1996-07-26 Verfahren und einrichtung zum betreiben einer stranggiessanlage WO1997004891A1 (de)

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