WO1997005971A1 - Hochgeschwindigkeits-dünnbrammenanlage - Google Patents

Hochgeschwindigkeits-dünnbrammenanlage Download PDF

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WO1997005971A1
WO1997005971A1 PCT/DE1996/001378 DE9601378W WO9705971A1 WO 1997005971 A1 WO1997005971 A1 WO 1997005971A1 DE 9601378 W DE9601378 W DE 9601378W WO 9705971 A1 WO9705971 A1 WO 9705971A1
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Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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Mannesmann Ag
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    • Y10T29/5184—Casting and working

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of hot-rolled steel strip from strip-shaped continuously cast starting material in successive working steps, in which the solidified pre-material is divided into preliminary strip lengths by means of a strand subsystem and after descaling the surface, in one
  • Compensating furnace brought to homogeneous rolling temperature, pre-rolled in at least two passes in a first rolling mill used as a roughing mill and, after being temporarily stored in winding and unwinding stations arranged in front of the finishing mill, is fed to the finishing mill for rolling out to finished strip thickness after upstream descaling.
  • the object of the present invention is to find a generic system, consisting of the continuous casting stage and the rolling stage, which has a minimal investment at max. Productivity and minimal conversion costs while at the same time ensuring strip thicknesses of up to 1 mm, or which is in a first approximation in a capacity balance to the Kontifertigstrasse.
  • a cooling or insulating section provided between the continuous casting plant and the compensating furnace for the strip-shaped primary material and a transverse transport furnace of approx. 45 m length and approx. 5 to 20 m width arranged downstream of the strand part arrangement and upstream of the preliminary mill.
  • the invention enables by combining the features of the main claim with only one continuous caster - while ensuring a min. Rolling effort and a min. Hot strip thickness from 1.0 to 0.8 mm - to fully utilize the rolling mill equipment with a capacity of 2 - 2.5 million tpa.
  • This solution is further characterized in that the slabs can be introduced into the compensating furnace (transverse transport furnace) with sufficient heat content.
  • the furnace then only has the task of equalizing the temperature of the slab and, if necessary, making it possible to buffer the slabs between the continuous casting stage and the rolling mill stage.
  • Buffering (dwell time) of the slabs in the furnace may be necessary for reasons of production disruption or for technical reasons and / or affect the internal structure (e.g. grain formation).
  • the furnace is therefore operated in an energy-neutral manner, the only energy to be supplied to the furnace is that it loses due to its radiation losses (e.g. 0.5 KW / m2).
  • This energy can be supplied both by burners and by a higher slab heat content, as is required for the rolling, in the latter case e.g. the oven also works as a type of cooling unit.
  • the heat content of the slab can be influenced by spray cooling and / or a controlled coverable roller table or an intermediate buffer.
  • the concave shape of the broad sides of the mold and / or the strand guide and / or by means of elements which guide and center the slab laterally over its narrow sides in the strand guide ensures that the strand runs in a straight line, which ensures casting reliability, particularly in the area of the mold, at a high level Casting speed from 4 to 8 m / min. guaranteed.
  • the described invention brings the advantage of a thicker Schiackenfilm section between the strand shell and the mold wall, which also makes the casting of crack-sensitive steel grades easier.
  • Fig. 2 in a table the residence times of the slabs of different thicknesses between the continuous caster and the furnace inlet.
  • the required annual capacity of 2 - 2.5 million tpa is represented with just one continuous caster.
  • This continuous caster is characterized by a
  • Continuous casting mold 1 with a thickness of 140 - 90 mm and a concavity per broadside between 30 and 3 mm, a pliers segment 2 for reducing the strand thickness to min. 90mm and / or a strand guide and centering with the help of concave roller profiles in the strand guide and / or lateral elements, a solidification thickness of 90 -125 mm.
  • This continuous caster can with no significant casting disruption
  • the strand S emerging from the casting plant can, after setting the required heat content for the later necessary rolling process, in the
  • Temperature compensation furnace 6 run in, which can also serve as a buffer. This temperature compensation furnace 6 is dimensioned in its length (max. 45 m) so that a spec. Coil weight of max. 25 kg / mm can be generated. After the temperature has been equalized, the slab B either enters the tandem roughing mill 8.9 with strand thicknesses ⁇ 90 mm or with another "layout"
  • Reversing stand 16 for strand thicknesses ⁇ 125 mm. In both cases the slab B is rolled to an intermediate thickness of 15 mm. This intermediate thickness is achieved either with the tandem roughing mill 8.9 in 2 passes or with the 1-stand reversing stand 16 in 3 passes.
  • the intermediate band Z produced for example 15 mm, is interwound and fed to the 4-5-stand finishing mill 13 with an upstream descaling 12.
  • a retraction speed of, for example, 0.8 m / see. into the 1st scaffolding of the finishing train 13, which prevents new scaling, and leaves the 5th scaffolding the finishing train 13 with a thickness of 1 mm and an exit speed of 12 m / see.
  • the Auslaufroligang 14 is characterized by a particularly small rolling and thus roller spacing in order to guide the thin strips well and to avoid lifting the strip.
  • a reel just behind the last finishing stand (5-15mm) with upstream belt cooling is possible
  • the thin hot strips produced in this way can replace a large part of the cold rolled strips on the market and thus also enable a great cost and energy advantage over the normal production lines.
  • Fig. 2 shows in table form the dwell times of the slabs B of different thicknesses between the continuous caster 1, 2 and the inlet into the equalizing furnace 6, which are necessary for the slab B to have the required heat content for the rolling stage when entering the equalizing furnace 6 via radiation having.
  • This max. Residence time can also be shortened by water cooling 5 or by a roller table cover 5a, e.g. in the case of low continuous casting speeds of 4m / min. be extended.
  • Mold thickness solidification thickness or B 75 mm strand thickness in the mold
  • Mold thickness solidification thickness or C 50 mm strand thickness in the mold
  • plants A and B are up for discussion. In case A, one plant is sufficient for the utilization of a finishing train with 25 approx. 2.5 million tpa, in case B two plants are required for the utilization of the finishing train.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmigem stranggegossenem Vormaterial in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten. Dabei wird das Vormaterial in eine Stranggiessanlage mit einer Giesswalzeinrichtung und einer Giessgeschwindigkeit von 4-8 m/min und einer Erstarrungsdicke von 90-125 mm unter Verwendung einer oszillierenden Stranggiesskokille geführt. Die Strangiesskokille mit Konkavität zwischen Giessspiegel und Kokillenaustritt und/oder einer Strangführung mit Konkavität und/oder mit Zentrierungs- und Führungselementen im Strangführungsgerüst im Bereich ihrer Schmalseiten führt und zentriert die Bramme. Die Anlage besitzt eine zwischen Strangiessanlage und Ausgleichosfen vorgesehene Kühl- bzw. Isolierstrecke für das bandförmige Vormaterial und einen der Stranggiessanlage nachgeordneten und der Vorstrasse vorgeordneten Quertransportofen von ca. 45 m Länge und ca. 5 bis 20 m Breite.

Description

Hochgeschwindigkeits-Dünnbrammenanlage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmig stranggegossenem Vormaterial in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, in der das erstarrte Vormateriai mittels einer Strangteilanlage in Vorbandlängen aufgeteilt und nach dem Entzundern der Oberfläche, in einem
Ausgleichsofen auf homogene Walztemperatur gebracht, in einem ersten als Vorstraße eingesetzten Walzwerk in mindestens zwei Walzstichen vorgewalzt und nach Zwischenspeicherung in vor der Fertigstraße angeordneten Auf- und Abwickelstationen nach vorgeschalteter Entzunderung der Fertigstraße zum Auswalzen auf Fertigbanddicke zugeführt wird.
Eine solche Anlage ist in der nicht vorveröffentlichten DE 195 12 953.9 beschrieben.
Die bisher auf dem Markt bekannten Anlagen zur Erzeugung von Warmband aus dünnen Bramme müssen bzw. müßten mindestens 2 Stranggießanlagen aufweisen, um eine Gleichgewichts-Kapazität zum Konti-Warmwalzwerk von ca. 2 - 2, 5 mio. tpa und damit eine Maximierung der Produktivität realisieren zu können.
Diese Stranggießanlagen werden mit einer Gießgeschwindigkeit von 5 bis 6 m/min mit hoher Betriebssicherheit betrieben und weisen bei einer Dicke im Gießspiegel von 50 - 80 mm eine Erstarrungsdicke von 60 bis 43 mm auf. Andererseits werden klassische Stranggießanlagen der beispielhaften Abmessung von 1600 x 200 mm mit max. 2 m/min. gegossen. Hierbei zeichnet sich aber in der betrieblichen Praxis eine Durchschnittsgießgeschwindigkeit von 1 ,6 bis 1 ,8 m/min ab, da bei höherer Gießgeschwindigkeit die Gießsicherheit wegen der Durchbruchgefahr gefährdet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anlage, bestehend aus der Stranggießstufe und Walzstufe, zu finden, die einen minimalem Investitionsaufwand bei max. Produktivität und minimalen Umwandlungskosten bei gleichzeitiger Sicherstellung Banddicken bis 1 mm erzielt, bzw. die in erster Näherung in einem Kapazitätsgleichgewicht zur Kontifertigstraße steht.
Dies wird erreicht durch einen minimalen Walzaufwand bei Sicherstellung eines Prozesses, der keine Zufuhr von fühlbarer Wärme von außen erfordert und nur eine minimale Investition benötigt. Eine solche Lösung konnte überraschenderweise durch die Zusammenführung folgender Anlagenmerkmale gefunden werden:
Eine Stranggießanlage mit einer Gießwalzeinrichtung zum Herstellen des bandförmigen Vormaterials mit einer Gießgeschwindigkeit von 4-8 m/min und einer Erstarrungsdicke von 90-125 mm unter Verwendung einer oszillierenden, hydraulisch angetriebenen Stranggießkokille mit Konkavität zwischen Gießspiegel und Kokillenaustritt und/oder einer Strangführung mit Konkavität und/oder mit Zentrierungs- und Führungselementen im Strangführungsgerüst im
Bereich ihrer Schmalseiten zum Führen und Zentrieren der Bramme, eine zwischen Stranggießanlage und Ausgleichsofen vorgesehener Kühl- bzw. Isolierstrecke für das bandförmige Vormaterial und einen der Strangteilaniage nachgeordneten und der Vorstraße vorgeordneten Quertransportofen von ca. 45m Länge und ca. 5 bis 20m Breite.
Günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ermöglicht durch die Zusammenführung der Merkmale des Hauptanspruches mit nur einer Stranggießanlage -bei gleichzeitiger Sicherstellung eines min. Walzaufwands und einer min. Warmbandenddicke von 1 ,0 bis 0,8 mm- die Walzwerkseinrichtung mit einer Kapazität von 2 - 2,5 mio tpa völlig auszulasten.
Weiterhin zeichnet sich diese Lösung dadurch aus, daß die Brammen mit einem ausreichender Wärmeinhalt in den Ausgleichsofen (Quertransportofen) eingebracht werden können. Der Ofen hat dann nur die Aufgabe, die Temperatur der Bramme auszugleichen und wenn notwendig eine Pufferung der Brammen zwischen Stranggießstufe und Walzwerkstufe möglich zumachen.
Eine Pufferung (Verweilzeit) der Brammen im Ofen kann aus Gründen der Produktionsstörung oder aus werkstomechnischer Gründen notwendig werden und/oder die Innenstruktur (z.B. Kornausbildung) beeinflussen.
Der Ofen wird demnach energieneutral betrieben, dem Ofen ist lediglich die Energie zuzuführen, die er über seine Strahlungsverluste (z.B. 0,5 KW/m2) verliert. Diese Energie kann sowohl durch Brenner als auch durch einer höheren Brammen-Wärmeinhalt, wie er für die Walzung benötigt wird, zugeführt werden, im letzteren Fall z.B. arbeitet der Ofen auch als eine Art von Kühlaggregat.
Um die Bramme mit dem gewünschten Energieinhalt in den Ofen einlaufen zu lassen, so daß der Ofen nur als Ausgieichsofen arbeitet, sollte zwischen Stranggießanlage und Ofeneintritt eine Kühlmöglichkeit bzw.
Isolationsmöglichkeit vorgesehen sein. Die Beeinflussung des Wärmeinhalts der Bramme kann durch eine Spritzkühlung und/oder einem kontrolliert abdeckbaren Rollgang oder einem Zwischenpuffer realisiert werden.
Nach Austritt der Bramme aus dem Ofen wird sie in einer Tandem-Vorstraße mit
2 Stichen oder einer eingerüstigen Reversier-Vorstraße in 3 Stichen, auf 25-10 mm gewalzt, um nach einer Zwischenwicklung in einer 4 oder 5 gerüstigen Fertigstraße bis zu minimal 0,8 -1 ,0 mm Warmband fertiggewalzt zu werden. Diese Lösung weist eine hohe Betriebssicherheit auf, da der Strang in Relation zur Dünnbramme mit einer Dicke in der Kokille von z.B. 50mm eine 2 - 6 fach höhere Schlackenverfügbarkeit aufweist, die zu einem entsprechend geringeren Wärmedurchgang und geringerer Thermobelastung sowohl der Strangschale als auch der Kokillenplatten führt.
Durch die konkave Form der Kokiilenbreitseiten und/oder der Strangführung und/oder durch Elemente, die die Bramme seitlich über ihre Schmalseiten in der Strangführung führen und zentrieren, ist ein Geradelauf des Stranges sichergestellt, der die Gießsicherheit, besonders im Bereich der Kokille, bei hoher Gießgeschwindigkeit von 4 bis 8 m/min. gewährleistet.
Weiterhin bringt die beschriebene Erfindung den Vorteil einer dickeren Schiackenfilmausbildung zwischen der Strangschale und der Kokillenwand, die auch das Gießen von rißempfindlichen Stahlgüten leichter möglich macht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Prozesslinie und
Fig. 2 in einer Tabelle die Verweilzeiten der Brammen unterschiedlicher Dicken zwischen der Stranggießanlage und dem Ofeneinlauf.
In der Figur 1 sind folgende Anlagenteile wie folgt bezeichnet:
1 Stranggießkokille
2 Zangengerüste
3 Sumpfspitze des erstarrenden Stranges
4 Querteileinrichtung
5 Kühlstrecke
5a Rollgangsabdeckung
6 Ausgleichsofen
7 Entzunderung
8 Duovorgerüst
9 Quartovorgerüst
10 Aufwickelstation 11 Abwickelstation
12 Entzunderung
13 Fertigstraße
14 Auslaufroligang
15 Aufwickelhaspel
16 Reversierwalzgerüst
17 Entzunderung
Mit nur einer Stranggießanlage wird die benötigte Jahreskapazität von 2 - 2,5 mio tpa dargestellt. Diese Stranggießanlage zeichnet sich aus durch eine
Stranggießkokille 1 mit einer Dicke von 140 - 90 mm und einer Konkavität je Breitseite zwischen 30 und 3 mm, einem Zangensegmenten 2 für das Reduzieren der Strangdicke auf min. 90mm und/oder einer Strangführung und Zentrierung mit Hilfe von konkaven Rollenprofilen in der Strangführung und/oder seitlichen Elementen, einer Erstarrungsdicke von 90 -125 mm.
Diese Stranggießanlage kann ohne nennenswerte Gießstörungen mit einer
Gießgeschwindigkeit zwischen 4 - 8 m/min. betrieben werden
Der aus der Gießanlage tretende Strang S kann nach Einstellung des benötigten Wärmeinhalts für den später notwendigen Walzprozess in den
Temperaturausgleichsofen 6 einlaufen, der auch als Puffer dienen kann. Dieser Temperaturausgleichsofen 6 ist in seiner Länge (max. 45 m) so bemessen, daß ein spez. Bundgewicht von max. 25 kg/mm erzeugt werden kann. Nach Ausgleich der Temperatur tritt die Bramme B entweder in die Tandem- Vorstraße 8,9 bei Strangdicken < 90 mm oder bei anderem "Layout" in das
Reversiergerüst 16 bei Strangdicken < 125 mm. In beiden Fällen wird die Bramme B auf 15 mm Zwischendicke gewalzt. Diese Zwischendicke wird entweder mit der Tandem-Vorstraße 8,9 in 2 Stichen oder mit dem 1 -gerüstigen Reversiergerüst 16 in 3 Stichen erreicht.
Nach Verlassen der Vorstraße 16/8,9 wird das erzeugte Zwischenband Z von z.B. 15mm zwischengewickelt und der 4 - 5 gerüstigen Fertigstraße 13 mit einer vorgeschalteten Entzunderung 12 zugeführt. Hier tritt es mit einer Einzugsgeschwindigkeit von z.B. 0,8 m / see. in das 1. Gerüst der Fertigstraße 13, womit eine Neuverzunderung ausgeschlossen ist, und verläßt das 5. Gerüst der Fertigstraße 13 mit 1 mm Dicke und einer Austrittsgeschwindigkeit von 12 m /see. Auf dem sich ausschließenden Auslaufroligang 14 mit Rolienabständen von min. 100 mm durchläuft es ggf. eine Bandkühlung und wird mit ca. 650°C vom Aufwickelhaspel 15 aufgewickelt.
Der Auslaufroligang 14 zeichnet sich durch besonderes kleinem Rollen und damit Rollenabständen aus, um die dünnen Bänder gut zu führen und ein Abheben des Bandes zu vermeiden. Auch ist ein Haspel kurz hinter dem letzten Fertiggerüst (5-15mm) mit vorgeschalteter Bandkühlung alternativ möglich
Diese so erzeugten dünnen Warmbänder können einen großen Teil der Kaltwalzbänder auf dem Markt ersetzen und ermöglichen somit auch einen großen Kosten- und Energievorteil gegenüber den normalen Produktionslinien.
Fig. 2 stellt tabellarisch die Verweilzeiten der Brammen B unterschiedlicher Dicken zwischen der Stranggießanlage 1 ,2 und dem Einlauf in den Ausgleichofen 6 dar, die dazu notwendig sind, daß die Bramme B über Strahlung den benötigten Wärmeinhalt für die Walzstufe beim Einlauf in den Ausgleichsofen 6 aufweist.
Diese max. Verweilzeit kann auch durch eine Wasserkühlung 5 verkürzt oder durch eine Rollgangsabdeckung 5a, z.B. im Falle von geringen Stranggießgeschwindigkeiten von 4m/min. verlängert werden.
Vorteile der Erfindung zur Erzeugung von Warmband sind:
• minimales Investitionsvolumen durch nur eine einzige Hochgeschwindigkeits- Stranggießanlage, deren Kapazität mit der des
• Walzwerkes in Gleichgewicht steht wodurch sich • minimalste Umwandlungskosten und
• dünnste Banddicken, die gleichzeitig Teile des Kaltband-Produktbereiches bedingt durch einen geringeren Energieverbrauch und Gesamtumwandlungs- kosten substituieren, einstellen. Außerdem macht die Konzeption der Stranggießanlage es möglich, peritektische Stähle (0,08 bis 0,15 % Gew.C) rißfrei auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten gießen zu können. Man kann aufgrund von Untersuchungen beispielsweise ι davon ausgehen, daß bei einem maximalen Wärmedurchgang von 1 ,9 MW/m2
5 keine Längsrisse in der Kokille entstehen. Legt man dies zugrunde, so würden bei folgenden Anlageπkriterien keine Längsrisse in der Kokille entstehen.
A 100 mm Strangdicke in der Kokille
6 m/min maximale Gießgeschwindigkeit 10 ca. 300 t/h bzw. 2,1 Mio tpa
Kokillendicke = Erstarrungsdicke oder B 75 mm Strangdicke in der Kokille
4,5 m/min maximale Gießgeschwindigkeit 15 ca. 150 t/h bzw. 1 ,05 Mio tpa
Kokillendicke = Erstarrungsdicke oder C 50 mm Strangdicke in der Kokille
2,7 m/min maximale Gießgeschwindigkeit 20 ca. 50 t/h bzw. 0,35 Mio tpa
Kokille = Erstarrungsdicke.
Bedingt durch die Gießleistung stehen somit die Anlagen A und B zur Diskussion. Im Fall A reicht eine Anlage für die Auslastung einer Fertigstraße mit 25 ca. 2,5 Mio tpa, im Fall B sind zwei Anlagen für die Auslastung der Fertigstraße notwendig.
Wird der oben angegebene Wärmedurchgang von 1 ,9 MW/m2 nicht überschritten, so ist eine mittlere Hauttemperatur der Kupferplatte in der Kokille , 30 von 550° K oder 277° C und eine maximale Haltbarkeit von ca. 770 Schmelzen bzw. Stunden zu erwarten.
Faßt man die aufgezeigten Möglichkeiten unterschiedlicher Anlagenkonzepte zusammen und geht davon aus, daß unterhalb des Wärmedurchgangs von 35 19 MW/m2 ein rißfreies Gießen peritekischer Stähle möglich ist, so würde eine Dünnbrammendicke zwischen 100 und 75 mm das längsrißfreie Gießen von Dünnenbrammen peritektischer Stahlgüten mit Gießgeschwindigkeiten bis zu 6 bzw. 4,5 m/min möglich machen.

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmig stranggegossenem Vormaterial in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, in der das erstarrte Vormaterial mittels einer Strangteilanlage in Vorbandlängen aufgeteilt und nach dem Entzundern der Oberfläche, in einem Ausgleichsofen auf Walztemperatur gebracht, in einem ersten als Vorstraße eingesetzten Walzwerk in mindestens zwei Walzstichen vorgewalzt und nach Zwischenspeicherung in vor der Fertigstraße angeordneten Auf- und Abwickelstationen nach vorgeschalteter Entzunderung der Fertigstraße zum
Auswalzen auf Fertigbanddicke zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Stranggießanlage mit einer Gießwalzeinrichtung (2) zum Herstellen des bandförmigen Vormaterials (S) mit einer Gießgeschwindigkeit von 4-8 m/min und einer Erstarrungsdicke von 90-125 mm unter Verwendung einer oszillierenden
Stranggießkokille (1) mit Konkavität zwischen Gießspiegel und Kokillenaustritt und/oder einer Strangführung mit Konkavität und/oder mit Zentrierungs- und Führungselementen im Strangführungsgerüst (2) im Bereich ihrer Schmalseiten zum Führen und Zentrieren der Bramme (B), eine zwischen Stranggießanlage (1 ,2) und Ausgleichsofen (6) vorgesehener Kühl- bzw. Isolierstrecke (5,5a) für das bandförmige Vormaterial (S) und einen der Strangteilanlage (4) nachgeordneten und der Vorstraße (8,9,16) vorgeordneten Ausgleichsofen (6) von ca. 45m Länge und ca. 5 bis 20m Breite.
2. Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmig stranggegossenem Vormaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokille (1) einen Breitseitenabstand von 140 bis 90 mm und eine Konkavität je Breitseite zwischen Gießspiegel und Kokillenaustritt zwischen 30 und 3 mm aufweist und das Vormaterial (S) im letzten Zangensegment (2) auf min. 90mm reduzierbar ist.
3. Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmig stranggegossenem Vormaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstraße bei Vorband- bzw, Brammendicken <90 mm als zweigerüstige Tandem-Vorstraße (8,9) ausgebildet ist.
4. Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stahlband aus bandförmig stranggegossenem Vormaterial nach Anspruch 1 bis 3, daß die Vorstraße bei Vorband- bzw, Brammendicken <125 mm als Reversierstraße (16) ausgebildet ist.
PCT/DE1996/001378 1995-07-31 1996-07-19 Hochgeschwindigkeits-dünnbrammenanlage WO1997005971A1 (de)

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