AT512399A4 - Verfahren zum Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage und mikrolegierter Röhrenstahl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage(1) und den mikrolegierten Röhrenstahl, der durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum kostengünstigen Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls vorzuschlagen, mit dem der mikrolegierte Röhrenstahl kostengünstig, betriebssicher und mit hoher Qualität hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Description

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Beschreibung Verfahren zürn Herstellen eines rrdkrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundan]age und mikrolegierter Röhrenstahl Gebiet der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundaniage und den mikrolegierten Röhrenstahl, der durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden kann. Als mikrolegiert bezeichnet man Stähle, denen man 0,01 bis 0,1 Massenprozent an Niob, Vanadium oder Titan zulegiert (bzw. auch höhere Gehalte einer Kombination der genannten Elemente), um zum Beispiel über Bildung von Karbiden und Nitriden und Kornfeinung eine hohe Festigkeit zu erzielen. Die Legierungseieinente lösen sich teilweise bei Erwärmung auf Umformtemperatur auf. Sie sind im Austenit gelöst und bewirken eine Steigerung der Rekristallisationstemperatur. Bei der Umwandlung des verformten Austenitkornes in Ferrit und Perlit, Bainit bzw. auch Martensit bildet sich ein je nach Umformungsgrad verfeinertes Umwandlungsgefüge. Zusätzlich bilden sie bei Abkühlung mit Kohlenstoff Karbide und mit Stickstoff Nitride. Die so bewirkte Kornfeinung steigert die Festigkeit, im Wesentlichen ohne die Zähigkeit herabzusetzen. Die Streckgrenze ist ein Werkstoffkennwert und bezeichnet diejenige Spannung, bis zu der ein Werkstoff bei einachsiger und momentenfreier Zugbeanspruchung keine sichtbare plastische Verformung zeigt. Beim Überschreiten der Streckgrenze kehrt das Material nach Entlastung nicht mehr in die ursprüngliche Form zurück, sondern eine Probenverlängerung verbleibt. Die Streckgrenze wird gewöhnlich im Zugversuch ermittelt und in der Einheit N/mm2 = MPa angegeben. 10/09/2012 13:42

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Stahlgüten mit einer Mindeststreckgrenze von mindestens 485 N/mm2 werden für den Standard API 5L-X7Q, API 5L-X80 des American Petroleum Institute (kurz API) oder höher benötigt. So weist Stahl nach dem Standard API 5L-X70 eine Streckgrenze 5 von zumindest 48b N/mm: und eine Zugfestigkeit von zumindest 570 N/mm2 auf.

Mit diesem Standard werden Stahlprodukte bezeichnet, die durch Verschweißen zur Herstellung von Rohren für den 10 Pipelinebau verwendet werden können, und daher eine bestimmte Festigkeit aufweisen müssen, gleichzeitig aber eine hohe Duktilität bei tiefen Temperaturen haben. Die Produktion solcher Stahlprodukte erfordert bestimmte Verfahrensweisen. 15 Stand der Technik

Bei bisherigen Herstellungsverfahren für derartige Stähle müssen in der Regel folgende Voraussetzungen vorliegen: 20 Für die Stahlzusammensetzung kommt nur Reineisen mit geringen Schwefel- und Phosphorgehalten in Frage, die Beifügung von Mikrolegierungselementen, wie Niob Nb, Titan Ti, Vanadium V, zur Erzielung eines feinen Korns ist notwendig. 25 Bei der Herstellung der Bramme muss durch geeignete

Temperaturführung verhindert werden, dass Seigerungen, also Entmischungen der Schmelze, auftreten. Sie entstehen beim Übergang der Schmelze in den festen Zustand und ergeben unterschiedliche Werkstoffeigenschaften innerhalb der Bramme. 30 Weiters kann mit einer geeigneten Temperaturführung verhindert werden, dass sich im zweiten Duktilitätsminimum Risse bilden.

Das Walzen der Bramme erfolgt durch sogenanntes 35 thermomechanisches Walzen:

Beim Vorwalzen gelangt eine gleichmäßig durchwärmte Bramme aus einem Erwärmungsofen mit einem relativ grobkörnigen 10/09/2012 13:42

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Gefüge in die Vorwalzstraße (Rcugbing Mill), es muss zur Erzielung der Rekristallisation, bei welcher das relativ grobkörnige Gefüge der Bramme zunehmend feinkörnig wird, die Dicke des Stahls urr, mindestens 40% verringert werden, meist in reversierender Betriebsweise. Feines Austenitkorn ist notwendig, bevor das Walzgut in der Fertigwalzstraße weiter verformt wird. Beim Fertigwalzen in der Fertigwalzstraße erfolgt die Endverformung in einem Temperaturbereich, bei dem der Werkstoff nicht mehr rekristallisiert - typischerweise im Temperaturbereich von 800-900 °C. Dabei erfährt das Stahlband zum Erzielen der gewünschten Materialeigenschaften eine Streckung um mindestens den Faktor 2,5, meist höher als 3. Typische Eintrittstemperaturen des Stahlbands in die Fertigwalzstraße liegen zwischen 800 und 900°C. Die Ausgangstemperatur des Stahlbands bei Austritt aus der Fertigwalzstraße liegt typischer Weise im Bereich von 830°C. Eine beschleunigte Abkühlung des Stahlbandes nach Austritt aus der Fertigwalzstraße führt zur Bildung besonders feiner Ferritkörner, unter Umständen sogar zur Ausbildung von acikularem (nadelförmigem) Ferrit. Dadurch erzielt man ein äußerst feinkörniges Umwandlungsgefüge mit hoher Festigkeit und sehr guter Zähigkeit. Aus der EP 1 978 121 Al ist ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung von gut schweißbaren Stahlblechen mit einer Streckgrenze (yield stress) von mind. 350 MPa und einer Zugfestigkeit (tensile strength) von mind. 570 MPa bekannt, bei dem der Stahl in der Fertigwalzstraße thermomechanisch gewalzt wird. Aus der Veröffentlichung C. Klein et al. Von CSP zu CSP flex - das neue Konzept für die Dünnbrammentechnologie, stahl und eisen 131(2011), Nr. 11. 10/09/2012 13:43

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io 15 20 25 30 ist es bekannt, den Röhrenstähl API X70 auf einer als „CSP flex" bezeichneten Gi eß-VJa 1 z-Verbundanl age herzustellen. Nachteilig an dem vorgeschlagenen Herstellverfähren ist, dass die Stahlschmelze einen relativ hohen Legierungsantei1, insbesondere an Niob, aufweisen muss, um das Kornwachstum des geschnittenen Dünnbrammenstrangs im einem Erwärmungsofen (meist ein Tunnelofen) zu begrenzen. Durch den hohen Legierungsanteil steigen die Herstellkosten pro Tonne Fertigstreifen an. Nachteilig an den bisherigen Verfahren ist, dass es durch den langen Aufenthalt des Stahls im Erwärmungsofen vor der Vorwalzstraße und/oder der Fertigwalzstraße zu einem unerwünschten Kornwachstum kommt. Dies soll durch die vorliegende Erfindung verhindert werden. Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum kostengünstigen Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls vorzuschlagen, mit dem der mikrolegierte Röhrenstahl - kostengünstig, d.h. mit geringen Betriebskosten für die Stahlschmelze sowie niedrigen Energiekosten für die Herstellung, - betriebssicher, d.h. das der Röhrenstahl selbst bei unvermeidbaren Schwankungen im Herstellprozess mit annähernd gleich bleibender Qualität hergestellt werden kann, und - mit hoher Qualität hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen hochqualitativen Röhrenstahl der Stahlgüte X70 anzugeben, der einen -verglichen mit dem Stand der Technik - niedrigen Anteil an 10/09/2012 13:43

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Legierungselementen aufweist, allerdings bei vergleichbar guten mechanischen Eigenschaften.

Diese Aufgabe wird durch den mikrolegierten Röhrenstahl nach 5 Anspruch 14 gelöst. 10 15 20

Konkret wird die erstgenannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines mikroiegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage gelöst, wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage eine Stranggießmaschine mit einer Kokille und einer Strangführung, eine ein- oder mehrgerüstige Vorwalzstraße, einen Induktionsofen, eine Entzunderungseinrichtung, eine mehrgerüstige Fertigwalzstraße, eine Kühlstrecke und eine Speichereinrichtung umfasst, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Vergießen einer Stahlschmelze in der Kokille zu einem teilerstarrten Dünnbrammenstrang, wobei die Stahlschmelze in Gewichtsprozent aus 0,04-0,05% C, 1,3-1,5% Mn, 0,035-0,05%

Nb, 0,035-0,061 V, 0,2-0,4% Cr, 0,2-0,3% Si, 0,015-0,05% Al, < 0,008% N, der Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, 25 30 35 - Umlenken des teilerstarrten Dünnbrammenstrangs in eine bogenförmige Strangführung; - Stützen, Führen und Abkühlen des Dünnbrammenstrangs in der bogenförmigen Strangführung; - Umlenken des Dünnbrammenstrangs in eine horizontale Strangführung, wobei der Dünnbrammenstrang entweder in der bogenförmigen oder der horizontalen Strangführung durcherstarrt; - Vorwalzen des ungeschnittenen Dünnbrammenstrangs zu einem Vorstreifen in der Vorwalzstraße, wobei der Dünnbrammenstrang beim Eintritt in die Vorwalzstraße eine Kerntemperatur aufweist, die zumindest um 50°C, bevorzugt um zumindest 100°C, höher ist als dessen Oberflächentemperatur, und der Dünnbrammenstrang in der Vorwalzstraße mit einem Gesamtreduktionsgrad von zumindest 40%, bevorzugt zumindest 50%, vorgewalzt wird, und beim Vorwalzen eine vollständige statische Rekristallisation des Gefüges stattfindet; |

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Nr.: R564 P.009/037 10. Sep. 2012 13:41 Siemens C1C P 201221105 N r. 4647 S. 10/32 » · · ·· ·**«»»···' t ft I · « · · • * · * · » · » **| * · * · » • * · · · · ,15e. - Wiedererwärmen des Vorstreifens in dem Induktionsofen auf eine gemittelte Vorstreifentemperatur von > 1000 °C; - Entzundern des wiedererwärmten Vorstreifens in der Entzunderungseinrichtung; 5 - Fertigwalzen des entzunderten Vorstreifens in einer ersten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße zu einem teilweise fertiggewalzten Vorstreifen, wobei das Gefüge des Vorstreifens nach einem Walzstich in der ersten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße zumindest teilweise, 10 bevorzugt vollständig, statisch rekristallisiert; unmittelbar anschließend - Fertigwalzen des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens in einer zweiten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße zu einem Fertigstreifen, wobei das Gefüge 15 des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens nicht rekristallisiert; - Abkühlen des Fertigstreifens in der Kühlstrecke; - Schneiden und Speichern des Fertigstreifens in der Speichereinrichtung. 20

Unter „dynamischer Rekristallisation" bezeichnet man die Rekristallisation des verformten Gefüges noch im Walzspalt. Die dynamische Rekristallisation ist beim Austritt des Materials aus dem Walzspalt beendet. Weiters wird die 25 dynamische Rekristallisation im Gegensatz zur statischen Rekristallisation durch hohe Umformgeschwindigkeiten angeregt. Im Gegensatz dazu versteht man unter „statischer Rekristallisation" die Rekristallisation des verformten Gefüges außerhalb des Walzspaltes. Die statische 30 Rekristallisation wird vorrangig durch hohe Umformgrade angeregt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine wesentlich niedriger legierte Stahlschmelze (beim CSP flex 35 Herstellverfahren sind 0,06% Nb erforderlich; hingegen können beim erfindungsgemäßen Verfahren gute Ergebnisse auch noch mit 0,035% Nb erzielt werden) in der Stranggießmaschine zu vergießen, wodurch aufgrund der geringeren Legierungsanteile 10/09/2012 13:45

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15 20 25 30 die Herstellkosten reduziert und die Schweißbarkeit des Röhrenstahls verbessert werden kann. Typischerweise tritt der Dünnbrammenstrang in senkrechter Richtung (bei einer geraden Kokille) bzw. i.m Wesentlichen in senkrechter Richtung (bei einer gebogenen Kokille] aus der Kokille aus und wird anschließend in eine bogenförmige Strangführung umgebogen. Um möglichst viel Gießhitze vom Stranggießprozess in den Vor-bzw. Fertigwalzprozess mitzunehmen, ist es vorteilhaft, wenn der Dünnbrammenstrang in der Strangführung erst kurz (typischerweise einige wenige Meter) vor dem Vorwalzen in der Vorwalzstraße durcherstarrt. Beim Vorwalzen wird das Gießgefüge des ungeschnittenen Dünnbrammenstrangs bei relativ niedrigem Massenfluss vollständig statisch rekristallisiert, wobei es das inverse Temperaturprofil (d.h. dass die Kerntemperatur des Dünnbrammenstrangs um zumindest um 50°C höher ist als dessen Oberflächentemperatur) des Dünnbrammenstrangs zulässt, dass alle Querschnitte des Dünnbrammenstrangs in der Vorwalzstraße beinahe gleichmäßig reduziert und gleichmäßig rekristallisiert werden. Dadurch ist gewährleistet, dass auch die Kernregion des Vorstreifens ein feinkörniges Gefüge aufweist. Durch die vollständige statische Rekristallisation wird das grobkörnige Gussgefüge vollständig in ein feinkörniges Walzgefüge umgewandelt. Da der Vorstreifen noch sehr viel Gießhitze aus dem Stranggießprozess aufweist, ist es i.A. ausreichend, den Vorstreifen mit geringem Energieeintrag wiederzuerwärmen. Dazu wird erfindungsgemäß ein Induktionsofen verwendet. Der Induktionsofen erlaubt es, rasch auf sich ändernde Bedingungen (z.B. geänderte Gießgeschwindigkeiten aufgrund eines Pfannenwechsels in der Stranggießmaschine) zu reagieren, und dennoch die Einlauftemperatur in die Fertigwalzstraße bzw. die Endwalztemperatur beim letzten Walzstich in der Fertigstraße konstant zu halten. Weiters erlaubt es der Induktionsofen, bei relativ niedriger Frequenz 10709/2012 13:45 Nr.: R564 P.011/037 lÖ.Sep. 2012 13:42 201221105

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Mr. 4647 S. 12/37 • I ·*·· »··« * * · a · • · «a* aat · .6*. der Bestromung der Induktoren den Querschnitt des Vorstreifens wesentlich gleichmäßiger zu erwärmen als dies bei einem Tunnelofen der Fall ist. Außerdem wird durch die rasche Wiedererwärmung im Induktionsofen das Kornwachstum 5 niedrig gehalten und eine Versprödung an den Korngrenzen des Austenits reduziert bzw. weitgehend verhindert.

Nach dem Wiedererwärmen wird der Vorstreifen entzundert. Dies kann naturgemäß entfallen, wenn der Induktionsofen in einer 10 inerten oder reduzierenden Atmosphäre betrieben wird.

Das Fertigwalzen des Vorstreifens in der Fertigwalzstraße erfolgt in zwei Schritten. In einer ersten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße wird das Vorband zumindest 15 teilweise statisch rekristallisierend zum einem teilweise fertiggewalzten Vorstreifen fertiggewalzt. Dadurch wird ein besonders feinkörniges Gefüge ausgebildet. Unmittelbar danach wird der teilweise fertiggewalzte Vorstreifen in einer zweiten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße nicht 20 rekristallisierend, d.h. thermomechanisch, auf Fertigstreifendicke fertiggewalzt.

Nach dem Fertigwalzen wird der Fertigstreifen rasch auf Speichertemperatur (d.h. Wickeltemperatur bei einem Haspel 25 oder Ablagetemperatur beim Ausfördern von Platten) abgekühlt, sodass der Fertigstreifen besonders feinkörnige Ferrit und Bainit Körner aufweist.

Anschließend wird der abgekühlte Fertigstreifen auf 30 Bundgewicht bzw. Plattenlänge abgeschnitten und in einer

Speichereinrichtung, z.B. zumindest eine Haspeleinrichtung für sog. Coils oder eine Ablageeinrichtung für Platten, gespeichert. 35 Erfindungsgemäß wird eine Reduktion der erreichbaren Festigkeiten des Fertigstreifens, wie es bei einer konventionellen Prozessführung aufgrund der niedrigen Anteile von Legierungselementen (insbesondere Niob und/oder 10/09/2012 13:46

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Titan) in der Stahlschmelze unweigerlich eintreten würde, durch ein Ausscheidungshärten (engl, precipitation hardening) des Fertigstreifens kompensiert. Das Ausscheidungshärten wird zum Einen durch einen steileren Temperaturgradienten beim 5 Fertigwalzen gefördert, zum Anderen haben die Ausscheidungen weniger Zeit zum Wachsen, sodass sich insgesamt ein feineres Gefüge einstellt. Durch das feinere Gefüge werden die Beiträge zur Festigkeitssteigerung aufgrund des Schneidens (engl, cutting) und Umgehen (engl, circumventing) maximiert, 10 sodass die Festigkeitssteigerung (engl, precipitation strengthening) aufgrund des Ausscheidungshärtens maximiert wi rd.

Durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren liegen die 15 Korngrößen D der Ausscheidungen (z.B. Niobkarbide, Niobnitride, Vanadiumkarbide, gegebenenfalls auch Titannitride) im Fertigstreifen typischerweise 2nm i D i 12 nm. 20 Es ist vorteilhaft, wenn sämtliche Verfahrensschritte vom Vergießen der Stahlschmelze bis einschließlich des Fertigwalzens des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens, gegebenenfalls auch das Abkühlen des Fertigstreifens, im Endlosbetrieb erfolgen. 25

Es ist vorteilhaft, wenn der teilerstarrte Dünnbrammenstrang in der bogenförmigen Strangführung und/oder der horizontalen Strangführung der Stranggießmaschine einer LCR (engl. Liquid Core Reduction, d.h. einer Dickenreduktion des nicht 30 durcherstarrten bzw. tei1 erstarrten Dünnbrammenstrangs) unterzogen wird. Bei der LCR wird typischerweise die Dicke des Dünnbrammenstrangs zwischen 1 und 30 mm (gemessen zwischen dem Ausgang der Kokille und dem Durcherstarrungspunkt) reduziert.

Die Herstellung eines verkaufbaren Fertigstreifens wird erleichtert bzw. die Anzahl der Walzgerüste in der Vor- und der Fertigwalzstraße wird niedrig gehalten, wenn der 10/09/2012 13:46

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Ir. 4647 S. 14/37 * * · « 10 ► · 4 " · 4 ·· M« durcherstarrte Dünnbrammenstrang die Stranggießmaschine mit einer Dicke von 80-160 mm, bevorzugt 90-125 mit!, besonders bevorzugt 95-115 mm verlässt. Die genannten Anforderungen an einen verkaufbaren Fertigstreifen erfüllt insbesondere ein 5 Fertigstreifen mit einer Dicke von 4-26 mrn.

Im Allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn der Dünnbrammenstrang in der Vorwalzstraße durch ein bis drei Walzstiche vorgewalzt wi rd. 10

Weiters ist es vorteilhaft, wenn jeder Walzstich beim Vorwalzen einen Reduktionsgrad von 12-60% aufweist, wobei insbesondere beim ersten Walzstich eine Reduktion von 30-60%, beim zweiten Walzstich eine Reduktion von 20-60%, und beim 15 dritten Walzstich eine Reduktion von 12-40% stattfindet.

Um eine Versprödung des austenitischen Korns hintanzuhalten bzw. das Korn nicht zu stark anwachsen zu lassen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Vorwalzstraße und der 20 Fertigwa12Straße eine oder mehrere Wiedererwärmungsphasen von maximal 120 s, bevorzugt < 90 s, besonders bevorzugt < 75 s, Summendauer stattfinden.

Der Temperaturabfall durch das Entzundern wird niedrig 25 gehalten, wenn das Entzundern durch einen

Hochdruckentzunderer, insbesondere einen Hochdruck-Rotationsentzunderer, erfolgt. Für die Ausbildung eines feinen Korns beim Fertigwalzen ist 30 es vorteilhaft, wenn die teilweise, bevorzugt die vollständige, statische Rekristallisation des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens nach dem ersten oder dem zweiten Walzstich in der ersten Gruppe von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße erfolgt. Für eine gute Oberflächenqualität bzw. gute Geometrie des Fertigstreifens ist es vorteilhaft, wenn der teilweise fertiggewalzte Vorstreifen in der zweiten Gruppe von 10/09/2012 13:47

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Walzgerüsten der Fertigwalzstraße nicht rekristal1isierend fertiggewalzt wird, wobei typischerweise eine Gesamt reduktion von 2: 50% stattfindet. Beim letzten Walzstich in der Fertigwalzstraße sollte die niedrigste Reduktion aller b Walzgerüste der Fertigwalzstraße passieren. Für das Erreichen bzw. Einhalten einer genauen Fertigwalztemperatur ist es vorteilhaft, wenn eine Ist-Temperatur des teilweise fertiggewalzten Fertigstrangs 10 ummittelbar vor dem letzten Gerüst der Fertigwalzstraße mittels einer Temperaturmesseinrichtung erfasst und einem Regler zugeführt wird, und dass der Regler unter Berücksichtigung einer Soll-Temperatur eine Stellgröße ermittelt und zumindest einen Induktor des Induktionsofens so 15 angesteuert, dass die Ist-Temperatur der Soll-Temperatur möglichst entspricht. Üblicherweise wird Soll-Temperatur, d.h. die Fertigwalztemperatur, zwischen 780 und 850 °C eingestellt. 20 Für eine maximale Festigkeit des Fertigstreifens ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Fertigstreifens in der Kühlstrecke mit einer Abkühlgeschwindigkeit von ä 10 °K/s abgekühlt wird. 25 Um die Festigkeit des Fertigstreifens durch die Ausbildung von Titannitriden bzw. Titankarbiden weiter zu erhöhen, ist es ausreichend, wenn die Stahlschmelze < 1000 ppm Ti aufweist. 30 Konkret wird die zweitgenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der mikrolegierte Röhrenstahl, der durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erhältlich ist, eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von 0,04-0,05% C, 1,3-1,5% Mn, 0,035-0,05% Nb, 0,035-0,06% V, 0,2-0,4% Cr, 0,2-0,3% Si, 35 > 0,0151 Al, < 0,008% N, der Rest Fe und unvermeidliche

Verunreinigungen aufweist, wobei zumindest 75% der Ausscheidungen des Röhrenstahls bei Raumtemperatur eine Größe 2nm ^ D ^ 12nm aufweisen, und der Röhrenstahl die 10/09/2012 13:47

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2C1221105 mechanischen Anforderungen für die Stahlgüte X70 gemäß dem Standard API 5A/IS03183:2007 erfüllt. Typischerweise beträgt die Korngröße des Röhrenstahls zwischen 4 und 8 μιη. 5 Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden 10 Figuren Bezug genommen wird, die zeigen:

Fig 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen 15 20

Gieß-Walz-Verbundanlage zur kontinuierlichen Herstellung von mikrolegiertem Röhrenstahl in Seitenansicht

Fig 2 eine Detaildarstellung einer StrangfUhrung der Anlage aus Fig 1 in vertikaler Schnittansicht Fig 3 eine schematische Darstellung der

Festigkeitssteigerung des erfindungsgemäßen

Verfahrens durch Ausscheidungshärten

Fig 4 eine Darstellung des Gefüges des Fertigstreifens 3'' mit einer Enddicke von 6 mm bei Raumtemperatur Fig 5 eine Variante der Gieß-Walz-Verbundanlage aus Fig 1 zur Darstellung der Endwalztemperaturregelung 25

Beschreibung der Ausführungsformen

Fig 1 zeigt in schematischer Weise eine Gieß-Walz-Verbundanlage 1, auf der das erfindungsgemäße Verfahren zum 30 Endloswalzen von Stahlwarmband durchführbar ist.

Ersichtlich ist eine Stranggießmaschine mit einer Kokille 2, in der Stränge 3 gegossen werden. An die Kokille 2 schließt eine Strangführung 6 an. Dann erfolgt das Vorwalzen in einer 10/09/2012 13:48

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Vorwalzstraße 4, die hier aus drei Walzgerüsten 4lr 42, 42 besteht und in der der Strang 3 zu einem Vorstreifen 3' gewalzt wird. Beim Vorwalzen findet die Umwandlung von Gussgefüge in feinkörnigeres Walzgefüge statt. Die 5 Transportrichtung des Vorstreifens 3' ist durch Pfeil 15 dargestellt.

Die Gieß-Walz-Verbundanlage 1 umfasst des Weiteren eine Reihe an Komponenten wie z.B. eine Entzunderungseinrichtung 42 und 10 in Fig 1 nicht dargestellte Abtrenneinrichtungen, welche im

Wesentlichen dem Stand der Technik entsprechen und auf welche daher an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. Die z.B. in Form von Schnei 1 scheren ausgeführten Abtrenneinrichtungen sind jedenfalls nach der Fertigwalzstraße 5 angeordnet und 15 dienen zur Trennung der fertig gewalzten Stahlbänder zu

Platten oder Bunden vom nachfolgenden Band. Die Schere kann bei Bandgeschwindigkeiten von 0,3 bis 5 m/s Dicken bis zu 26 mm durchschneiden, entweder durch Mitbewegung der gesamten Schere oder zumindest eines Trommelpaares synchron zur 20 Bandgeschwindigkeit, wobei zufolge des

Endlosgießwalzprozesses zwischen der Dicke d und der Breite b des Stahlbandes und der Bandgeschwindigkeit v in Abhängigkeit des breitenspezifischen Durchsatzes die Beziehung gilt: 25 v * b - 0,350 ... 0,600 m2/min bzw. v * b = 0,006 ... 0,012 m2/s.

Selbstverständlich können an weiteren Positionen der Gieß-Walz-Verbundanlage 1, etwa vor der Vorwalzstraße 4, oder zwischen der Vorwalzstraße 4 und der Fertigwalzstraße 5, 30 weitere Abtrenneinrichtungen angeordnet sein.

Nach der Vorwalzstraße 4 ist ein Induktionsofen 7 für das

Vorstreifen 3' angeordnet. Vorzugsweise wird ein

Querfelderwärmungs-Induktionsofen verwendet, der die Gieß- 10/09/2012 13:48

Nr.: R564 P,017/037 lO.Sep. 2012 13:45 201221105

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Walz-Verbundanlage 1 besonders energieeffizient macht. Im Induktionsofen 7 wird der Vorstreifen 3' relativ gleichmäßig über den Querschnitt auf eine gewünschte Einlauftemperatur für den Einlauf in die Fertigwalzstraße 5 gebracht. 5

Nach der Erwärmung im Induktionsofen 7 erfolgt - nach einer zwischengeschalteten optionalen Entzunderung in der Entzunderungseinrichtung 42 - das Fertigwalzen in der fünfgerüstigen Fertigwalzstraße 5 mittels der 10 Fertigwalzgerüste 5i, 52, 53, 54, 5$ auf eine gewünschte

Enddicke und Endwalztemperatur des Fertigstreifens 3'' und anschließend eine Bandkühlung in einer Kühlstrecke 18 sowie letztlich ein Aufwickeln zu Bunden mittels Unterf1urhaspeln 19. Unmittelbar vor den Unterflurhaspeln 19 wird der 15 Fertigstreifen 3'' zwischen Treibrollen 20 geklemmt, die den Fertigstreifen 3'' auch führen und unter Bandzug halten. Für den Strangguss kann das sogenannte LCR-Verfahren (Liquid-Core-Reduction Verfahren) verwendet werden, bei welchem der 20 aus der Kokille 2 austretende Strang 3 mittels der anschließenden Strangführung 6 bei flüssigem Querschnittskern des Stranges 3 reduziert wird.

Zur LCR-Dickenreduzierung des Stranges 3 sind zu dessen 25 Kontaktierung vorbestimmte Führungselemente 9, 10 (typischerweise Strangführungsrollen) der Strangführung 6 relativ zu einer Längsachse des Stranges 3 (quer-) verstellbar, wobei eine Verstellung der Führungselemente in Abhängigkeit des Materials des Stranges und/oder der 30 Gießgeschwindigkeit vorgenommen wird, um die Strangdicke um bis zu 30 mm zu vermindern.

Gemäß Fig 2 umfasst die Strangführung 6 mehrere (üblicherweise drei bis fünfzehn) Strangführungssegmente 16, 10/09/2012 13:49

Nr.: R564 P.018/037 *4·· ·*·· 15 iö. Sep. 201 2 13:46 Siemens CIC P 201221105

Nr. 4647 S. 19/37 wobei jedes Segment 16 ein oder mehrere (üblicherweise drei bis zehn) Paare an vorzugsweise als Strangstützrollen ausgeführten Führungselemente 9, 10 umfasst. Die Stützrollen sind um eine orthogonal zur Transportrichtung des Stranges 3 5 verlaufende Achse drehbar. Anstelle von Strangstützrollen wäre es auch denkbar, einzelne Führungselemente als statische, z.R. kufenförmige Bauteile auszuführen. Unabhängig von der konkreten Ausführung der Führungselemente 9, 10 sind diese beiderseits der Strangbreitseiten angeordnet, sodass 10 der Strang durch obere und untere Führungselemente-Serien geführt wird.

Wie in Fig 2 ersichtlich, werden die Führungssegmente 16 jeweils von einer unteren Serie an Führungselementen 9 und 15 einer dazu parallel oder konvergierend angeordneten oberen Serie an Führungselementen 10 konstituiert. Jedes Führungselement 9 der unteren Führungselemente-Serie ist einem gegenüberliegenden Führungseiernent 10 der oberen Führungselemente-Serie zugeordnet. 20

Zwischen den beiden Führungselemente-Serien 9, 10 ist ein zur Aufnahme eines aus der Kokille 2 austretenden Stranges 3 vorgesehener Aufnahmeschacht 11 ausgebildet, welcher durch Ausbildung unterschiedlicher Abstände gegenüberliegender 25 Führungselemente 9, 10 zueinander in Transportrichtung des

Stranges 3 zumindest abschnittsweise verjüngt ist und dadurch der Strang 3 dickenreduzierbar ist.

Die oberen und unteren Führungselemente- bzw. Stützrollen 9, 30 10 können jeweils wiederum in (Sub-)Serien spezifischer

Stützrollen mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Achsabständen gegliedert sein. 10/09/2012 13:49

Nr. : R564 P.019/037 16

·· · · II 16 ·· · · II Ir. 4647 S. 20/37

ίο. Sep. 20 1 2 1 3:46 Siemens CIC P 201221105

Die oberen Führungselemente 10 sind selektiv tiefenverstellbar bzw. können an die unteren Führungselemente 9 angenähert werden, z.B. mittels eines hydraulischen Antriebs. Eine der gewünschten Strangdicke d am Ende 14 der 5 Strangführung 6 entsprechende und zwischen einander gegenüberliegenden oberen und unteren Führungselementen gemessene lichte Aufnahmebreite 12 des Aufnahmeschachts 11 der Strangführung 6 könnte z.B. von 125 mm auf einen Bereich zwischen 95 und 115 mm verkleinert werden. 10

Da ein in einem schmäleren Aufnahmeschacht 11 geführter Strang 3 schneller erstarrt und auskühlt, müsste die Gießgeschwindigkeit sowie äquivalent dazu der die Walzstraßen 4, 5 durchlaufende Volumenstrom erhöht werden, wenn man die 15 Sumpfspitze des Stranges weiterhin möglichst nahe an das Ende der Strangführung 6 heranführen möchte.

Zur Dickenreduzierung des Stranges 3 sind z.B. drei bis acht Führungselemente(-Paare] 9, 10 eines der Kokille 2 20 zugewandten - aber nicht zwingend an die Kokille 2 anschließenden - ersten Führungssegmentes 16' verstellbar. Alternativ können auch mehrere aneinandergereihte Führungssegmente 16 zur LCR-Dickenreduzierung angewendet werden, die unmittelbar oder mittelbar an die Kokille 2 25 anschließen.

Die Strangdicke d bzw. die lichte Aufnahmebreite 12 ist in Abhängigkeit des Materials des Stranges 3 und/oder in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit einstellbar. Die 30 Verstellung der jeweiligen Führungselemente 9, 10 erfolgt in einer im Wesentlichen orthogonal zur Transportrichtung des Stranges verlaufenden Richtung, wobei sowohl die oberen Führungselemente 10 als auch die unteren Führungselemente 9 verstellbar sein können. Die oberen Führungselemente 10 sind 10/09/2012 13:50

Nr.: R564 P.020/037 17 17 Nr. 4647 S. 21/37

10. Sep. 2012 13:47 Siemens CIC P * * * 1 » · · ► » · 4 ·· *« 201221105 an korrespondierenden Stützelementen 17 angelenkt, welche vorzugsweise hydraulisch verstellbar sind.

Die (hydraulisch) verstellbaren LCR-Führungselemente 9, 10 5 sind vorzugsweise in einer der Kokille 2 zugewandten vorderen Hälfte, vorzugsweise in einem der Kokille 2 zugewandten vorderen Viertel der Längserstreckung der Strangführung 6 angeordnet. 10 Der Einsatz des LCR-Verfahrens führt zu besonders geringen

Seigerungsraten, da sowohl feineres Erstarrungsgefüge erzielt werden kann als auch Makroseigerungen durch die mit dem LCR-Verfahren verbundene intensivere Durchmischung der Schmelze unterdrückt werden. 15

Zwischen dem Ende 14 der Strangführung 6 und einem Einlaufbereich der Vorwalzstraße 4 wird lediglich eine durch die relativ zur Strangoberfläche sehr niedrige Umgebungstemperatur bedingte Abkühlung des Stranges 3 20 zugelassen, d.h. es erfolgt keine artifizielle Kühlung des

Stranges 3 mittels einer Kühlvorrichtung. Die Oberfläche des Stranges 3 weist in diesem Bereich im Mittel eine Temperatur > 1050°C, vorzugsweise >1000°C auf. Zwischen dem Ende 14 der Strangführung 6 und dem ersten Vorwalzgerüst 4i könnte aber 25 auch eine klappbare thermische Abdeckung vorgesehen werden, um die Wärme möglichst im Strang 3 zu halten. Die thermische Abdeckung umgibt eine zum Transport des Stranges 3 vorgesehene, üblicherweise als Rollenband ausgeführte Fördervorrichtung zumindest abschnittsweise. Hierbei kann die 30 thermische Abdeckung die Fördervorrichtung von oben und/oder von unten und/oder seitlich umgeben.

Als Ende 14 der Strangführung 6 wird hier die zur Strangkontaktierung vorgesehene führungsaktive Fläche bzw. 10/09/2012 13:50

Nr. : R564 P.021/037 18 10. Sep. 2012 13:47 201221105

S i emens C!C P

Ir. 4647 S. 22/37

Mantellinie des letzten der Vorwalzstraße 4 zugewandten Führungselementes bzw. der letzten Stützrolle 10a der oberen Führungselemente 10 verstanden. 5 Erfindungsgemäß werden in der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

Zunächst wird aus einer Stahlschmelze, die in Gewichts % aus 0,04% C, 1,3% Mn, 0,035% Nb, 005% V, 0,2% Cr, 0,2% Si, 0,03% 10 Al, < 0,008% N, der Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, in einer Kokille 2 der Stranggießanlage ein teilerstarrter Dünnbrammenstrang 3 mit einer Dicke von 100 mm unmittelbar nach der Kokille 2 gegossen. Anschließend wird der Strang 3 im Liquid-Core-15 Reduction (LCR'-) Verfahren mittels der Strangführung 6 bei flüssigem Querschnittskern auf eine Strangdicke d von 85 mm reduziert. Im Anschluss an die LCR findet die Durcherstarrung des Strangs 3 kurz vor dem Ende der bogenförmigen Strangführung 6 statt. 20

Das anschließende Vorwalzen, Wiedererwärmen und Fertigwalzen wird nachfolgend anhand des Stichplans von Tabelle 1 dargestellt. Bei diesem Beispiel wird als Ausgangsmaterial eine Stahlschmelze mit der chemischen Zusammensetzung gemäß 25 des letzten Absatzes verwendet. Daraus wird ein Strang mit der Dicke von 85 mm und einer Breite von 1900 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 5,0 m/min vergossen.

Im ersten Beispiel wird daraus ein Band mit der Enddicke von 30 6 mm und der Endbreite von 1900 mm gewalzt.

In der Tabelle 1 sind in der ersten Spalte jeweils die einzelnen Walzgerüste bzw. die übrigen Einrichtungen der Vor-und Fertigwalzstraße eingetragen, wobei ,,H ein" den Eintritt 10/09/2012 13:51

Nr.: R564 P.022/037 lO.Sep. 2012 13:48 2012211C5

S i e m e n s C1C P • · »··· * · * · * * · · ** * * · ·

Nr. 4642 S. 23/31 19 in den Induktionsofen 7 (dessen Anfang) bezeichnet, „H aus" den Austritt des Vorstreifens 3' aus dem Induktionsofen 7 (dessen Ende) und „Entz." die Ent zunderungseinrichtung 42. 5 In den weiteren Spalten sind angeführt: - die Dicke des Stahlbands in mm, gemessen nach dem Durchlauf des jeweiligen Walzgerüsts, - die Reduktion (Dickenabnahme) des Stahlbands im entsprechenden Walzgerüst relativ zur Dicke des 10 vorhergehenden Walzgerüsts, und - die Temperatur des Stahlbands in °C am jeweiligen Walzgerüst bzw. beim Ein- und Austritt aus dem Induktionsofen 7 . 15 Tabel1e 1:

Gerüst Dicke Red. Temp. [mm] [%] [°C] 4i 42,5 50 1108 42 21,25 50 1062 4s 19 11 1026 H ein 19 905 H aus 19 1050 Entz. 19 1043 5i 10,45 45 960 52 7,315 30 910 53 6, 58 10 870 5< 6, 06 5 835 5s 6 1 805

Der Strang 3 tritt also im ersten Beispiel mit einer Dicke d von 85 mm und einer Temperatur im Bereich von 1130-1300°C aus der Strangführung 6 aus und gelangt in das erste Walzgerüst 20 4i der Vorwalzstraße 4. Beim Eintritt in die Vorwalzstraße 4 10/09/2012 13:51

Nr.: R564 P.023/037 lö.Sep. 2012 13:48 201221105

Si emens CIC P ·« ·« • ♦ Φ 4 • · · « ► *··· ·*·« • · · y · ** «·«

Nr. 4647 24/37 20 ** 10 15 weist der Dünnbrammenstrang 3 eine Kerntemperatur auf, die zumindest um 50cC höher ist als die Oberflächentemperatur des ungeschnittenen Strangs. Im ersten Gerüst 4i der Vorwalzstraße 4 wird der Strang 3 um 50% auf eine Dicke von 42,5 mm reduziert, wodurch er auf 1108°C abkühlt. Im zweiten Walzgerüst 42 erfolgt ein weiterer Stich mit einer Reduktion von 50% auf 21,3 mm Dicke. Beim Austritt aus dem zweiten Walzgerüst 42 hat der Strang 3 nur mehr eine Temperatur von 1062°C. Ein dritter Stich findet in der Vorwalzstraße 4 nicht mehr statt. Beim Durchlaufen des dritten Walzgerüsts 43 ohne Reduktion und bis zum Eintritt in den Induktionsofen 7 kühlt der nunmehrige Vorstreifen 3' ohne erzwungene Abkühlung, nur aufgrund der Abstrahlung des Vorstreifens 3', auf 905°C ab. Diese Abkühlung könnte etwa durch Abdeckungen verringert werden.

Im Induktionsofen 7 wird der Vorstreifen 3' wiedererwärmt, sodass er mit einer Temperatur von 1050°C aus dem Induktionsofen 7 austritt. Durch das Entzundern in der 20 Entzunderungseinrichtung 42 kühlt der Vorstreifen 3' auf 1043°C ab und tritt mit etwa dieser Temperatur in das erste Walzgerüst 5i der Fertigwalzstraße 5 ein. Dort erfolgt eine Reduktion in fünf Stichen, also unter Verwendung aller Walzgerüste 5χ bis 55 der Fertigwalzstraße 5 gemäß den Werten 25 in Tabelle 1. Der Fertigstreifen 3' ' tritt mit einer

Endtemperatur von 805°C aus der Fertigwalzstraße 5 aus.

Nach dem ersten Walzstich im Walzgerüst 5i oder dem zweiten Walzstich im Walzgerüst 52 der Fertigwalzstraße 5 findet eine 30 teilweise statische Rekristallisation des Gefüges statt. Die Rekristallisations-Stop-Temperatur des verwendeten Stahls beträgt 900 °C. In den letzten drei Walzstichen S3,5«,55 in der Fertigwalzstraße 5 findet keine Rekristallisation des 10/09/2012 13:52

Nr.: R564 P.024/037 ίο. Sed. 2012 13:49 201221105

Siemens CIC P

Nr. 4647 S. 25/37 21 * » ft ·

Gefüges statt, d.h. es erfolgt ausschiießlich das sogenannte thermomechanische Walzen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Endband 3'' in 5 weiterer Folge auf eine Haspeltemperatur zwischen 500°C und 750°C, vorzugsweise auf 550°C bis 650°C gekühlt und zu einem Bund aufgehaspelt. Die Abkühlung des Fertigstreifens in der Kühlstrecke 18 erfolgt mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 15 K/sf sodass die fein dispers vorliegenden Ausscheidungen im 10 Fertigstreifen im Gefüge „eingesperrt" werden, wodurch die Festigkeitssteigerung des Fertigstreifens aufgrund des Ausscheidungshärtens maximiert wird. Schließlich erfolgt eine Durchtrennung des Fertigstreifens 3'' in einer quer zu deren Transportrichtung 15 verlaufenden Richtung und ein 15 Fertighaspeln des walzstraßenseitig losen Fertigstreifens 3' ' . Alternativ zum Aufhaspeln wäre auch eine Umlenkung und Stapelung des Fertigstreifens 3'' möglich.

Die Erwärmung des Vorstreifens 3' erfolgt innerhalb einer 20 Zeitspanne von 20 bis 50 Sekunden. Die Fertigwalzgerüste 5j-5¾ sind jeweils unter Abständen von < 7 m, vorzugsweise unter Abständen von < 5 m zueinander angeordnet (gemessen zwischen den Arbeitswalzachsen der Fertigwalzgerüste bn-hs) . Der Arbeitswalzendurchmesser der Vorwalzgerüste beträgt bei der 25 Anlage nach Fig 1 670-750 mm.

Der resultierende Röhrenstahl von 6 mm Dicke weist bei Raumtemperatur einen gemessenen Korndurchmesser von 5.2 pm auf. Die Zugfestigkeit beträgt 594 N/mmz. 30

Die Fig 3 zeigt schematisch den Beitrag des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Festigkeitssteigerung des Fertigstreifens 3'' durch das Ausscheidungshärten. Erfindungsgemäß liegen die Größen der Ausscheidungen (hier 10/09/2012 13:52

Nr.: R564 P.025/037 10. Sep. 2012 13:49 Siemens CIC P 201221105

Nr. 4647 S. 26/37 vor allem Niobkarbide, Niobnitride und Vanadiumkarbide) zwischen 2 und 12 nm, im Vergleich zu 15 bis 30 nm bei einem Herstellverfahren nach dem Stand der Technik. Bedingt durch die Größe der Ausscheidungen, werden die 5 festigkeitssteigernden Beiträge aufgrund des Schneidens und Umgehens beim Ausscheidungshärten maximiert, sodass der niedriger legierte Röhrenstahl ebenfalls vergleichbare Festigkeitskennwerte erreicht, wie ein höher legierter Röhrenstahl der in einem konventionellen Herstellprozess 10 produziert wurde.

Die Fig 4 zeigt eine Darstellung des Gefüges des Röhrenstahls mit einer Dicke von 6 mm in einem EBSD (Electron backscatter diffraction) Mikroskop. Das Forschungsinstitut CSM (Centro 15 Sviluppo Material!) Italien hat bestätigt, dass der erfindungsgemäß hergestellte Röhrenstahl die Anforderungen für die Stahlgüte X70 des Standards API bL/ISO 3183:2007 erfüllt. 20 Die Fig 5 zeigt eine Variante der Gieß-Walz-Verbundanlage aus Fig 1 zur Darstellung der Endwalztemperaturreglung gemäß Anspruch 10. Entweder kurz bevor der teilweise fertiggewalzte Vorstreifen 3' das letzte Gerüst 55 der Fertigwalzstraße durchläuft, oder kurz nachdem der Fertigstreifen 3'' das 25 letzte Gerüst 5s der Fertigwalzstraße 5 durchlaufen hat, wird die Ist-Temperatur TlEt des Vorstreifens 3' bzw. des Fertigstreifen 3'' durch eine nicht näher dargestellte Temperaturmesseinrichtung (z.B. einen Pyrometer) gemessen. Durch einen analogen oder digitalen Regler 30 wird der 30 Regelfehler e zwischen einer Soll-Temperatur TSon (konkret die Soll-Endwalztemperatur) und der Ist-Temperatur Tist ermittelt, wobei der Regler 30 eine Stellgröße u ausgibt und zumindest einen Induktor 7' des Induktionsofens 7 (im konkreten Fall die letzten zwei Querfeldinduktoren 7') so 10/09/2012 13:53

Nr.: R564 P.026/037 1&. Sep, 2 0 1 2 1 3:50 Siemens CIC P 201221105 >·*· «·*· ·«

Ir. 4647 S. 27/37 • * · • * 23 ansteuert, dass die Ist-Temperatur Tlsc der Sol1-Temperatur Tsoii möglichst genau entspricht. Dadurch wird die Ist-Temperatur des Bands auch bei Schwankungen im Herstellprozess (z.B. bei eine Reduktion der Gießgeschwindigkeit beim 5 Pfannenwechsel) mit hoher Genauigkeit bei der Endwalztemperatur gehalten.

Bezugs zeichenliste 1 Gieß-Walz-Verbundanlage 2 Kokille 3 Dünnbrammenstrang ^ f w· Vorstreifen 3' ' Fertigstrei fen 4 Vorwalzstraße 4i erstes Vorwalzgerüst 42 zweites Vorwalzgerüst 43 drittes Vorwalzgerüst 5 Fertigwalzstraße 5i erstes Fertigwalzgerüst 52 zweites Fertigwalzgerüst 53 drittes Fertigwalzgerüst 54 viertes Fertigwalzgerüst 5s fünftes Fertigwalzgerüst 6 Strangführung 7 Induktionsofen 1' Induktor 9 untere Führungselemente 10 obere Führungselemente 10a letzte Stützrolle der oberen Führungselemente 10 11 Aufnahmeschacht 12 lichter Aufnahmequerschnitt der Strangführung 6 14 Ende der Strangführung 6 10/09/2012 13:53

Nr.: R564 P.027/037 24 24 > · ·»!« ··· 10-Sep. 20 1 2 1 3:50 Siemens C!C P 201221105 . ...V-4647 S. 23/37 15 Transportrichtung 16 FührungsSegmente 16' erstes Führungssegment 17 Stützelemente 18 Kühlstrecke 19 Unterflurhaspel 20 Treibrollen 30 Regler 42 Entzunderungseinrichtung d St rangdi cke Tist Ist-Temperatur Tsoii So11-Temperatur u Stellgröße 10/09/2012 13:53

Nr.: R564 P.028/037

Claims (14)

1. ]0. Sep. 2012 13:51 Siemens CIC P

   Nr. 4647 S. 29/37

   Ansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage (1), wobei die Gieß-Walz-5 Verbundanlage (1) eine Stranggießmaschine mit einer Kokille (2) und einer Strangführung (6), eine ein- oder mehrgerüstige Vorwaizstraße (4), einen Induktionsofen (7), eine Entzunderungseinrichtung (42), eine mehrgerüstige Fertigwalzstraße (5), eine Kühlstrecke (18) und eine 10 Speichereinrichtung (19) umfasst, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Vergießen einer Stahlschmelze in der Kokille (2) zu einem teilerstarrten Dünnbrammenstrang (3), wobei die Stahlschmelze in Gewichtsprozent aus 0,04-0,05% C, 1,3-1,5% 15 Mn, 0,035-0,05% Nb, 0,035-0,06% V, 0,2-0,4% Cr, 0,2-0,3% Si, 0,015-0,05% Al, < 0,0081 N, der Rest Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht; - Umlenken des teilerstarrten Dünnbrammenstrangs (3) in eine bogenförmige Strangführung (6);

   20 - Stützen, Führen und Abkühlen des Dünnbrammenstrangs (3) in der bogenförmigen Strangführung (6); - Umlenken des Dünnbrammenstrangs (3) in eine horizontale Strangführung (6), wobei der Dünnbrammenstrang (3) entweder in der bogenförmigen oder der horizontalen 25 Strangführung (6) durcherstarrt; - Vorwalzen des ungeschnittenen Dünnbrammenstrangs (3) zu einem Vorstreifen (3') in der Vorwalzstraße (4), wobei der Dünnbrammenstrang (3) beim Eintritt in die Vorwalzstraße (4) eine Kerntemperatur aufweist, die zumindest um 50°C, 30 bevorzugt um zumindest 100°C, höher ist als dessen Oberflächentemperatur, und der Dünnbrammenstrang (3) in der Vorwalzstraße (4) mit einem Gesamtreduktionsgrad von zumindest 40%, bevorzugt zumindest 50%, vorgewalzt wird, und beim Vorwalzen eine vollständige statische Rekristallisation 35 des Gefüges des stattfindet; - Wiedererwärmen des Vorstreifens (3') in dem Induktionsofen (7) auf eine gemittelte Vorstreifentemperatur von > 1000 °C; 10/09/2012 13:54 Nr.: R564 P. 029/037 1G. Sep. 2012 13:51 Siemens CIC P 201221105 26 *

   Nr. 4647 S. 30/37 - Entzundern des wiedererwärmten Vorstreifens (3') in der Entzunderungseinrichtung (42); - Fertigwalzen des entzunderten Vorstreifens (3') in einer ersten Gruppe (£>i, S2) von Walzgerüsten der 5 Fertigwalzstraße (5) zu einem teilweise fertiggewalzten Vorstreifen (3'), wobei das Gefüge des Vorstreifens (3') nach einem Walzstich in der ersten Gruppe (5i,52) von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße (5) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, statisch rekristallisiert; ummittelbar 10 anschließend - Fertigwalzen des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens (3f) in einer zweiten Gruppe (53,54,55) von Walzgerüsten der Fertigwalzstraße (5) zu einem Fertigstreifen (3''), wobei das Gefüge des teilweise fertiggewalzten 15 Vorstreifens (3'] nicht rekristallisiert; - Abkühlen des Fertigstreifens (3'') in der Kühlstrecke (18) ; - Schneiden und Speichern des Fertigstreifens (3'') in der Speichereinrichtung (19). 20
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der teilerstarrte Dünnbrammenstrang (3) in der bogenförmigen Strangführung (6) und/oder der horizontalen Strangführung (6) der Stranggießmaschine einer LCR unterzogen wird. 25
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durcherstarrte Dünnbrammenstrang (3) die Stranggießmaschine mit einer Dicke (d) von 80-160 mm, bevorzugt 90-125 mm, besonders bevorzugt 95-115 mm verlässt. 30
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnbrammenstrang (3) in der Vorwalzstraße (4) durch ein bis drei Walzstiche (4if4a,43) vorgewalzt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Walzstich (4i, 42, 43) einen Reduktionsgrad von 12-60% aufweist, wobei insbesondere beim ersten Walzstich (4j) eine 10/09/2012 13:54 Nr.: R564 P.030/037 TO. Sep. 2012 13:52 201221105 Siemens CIC P • · Nr. 4647 S. 31/37 ···· ··*« **·« « « * . ··· ··· * 27 Reduktion von 30-60%, beim zweiten Walzstich (42) eine Reduktion von 20-60%, und beim dritten Walzstich (4b) eine Reduktion von 12-40% stattfindet.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet;, dass zwischen der Vorwalzstraße (4) und der Fertigwalzstraße (5) eine oder mehrere Wiedererwärmungsphasen von maximal 120 s, bevorzugt < 90 s, besonders bevorzugt < 75 s, Summendauer stattfinden. 10
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entzundern durch einen Hochdruckentzunderer (42), insbesondere einen Rotationsentzunderer, erfolgt. 15
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise, bevorzugt die vollständige, statische Rekristallisation des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens (3') nach dem ersten oder dem 20 zweiten Walzstich in der ersten Gruppe von Walzgerüsten (5i,52) der Fertigwalzstraße (5) erfolgt.
9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teilweise fertiggewalzte Vorstreifen 25 (3') in der zweiten Gruppe von Walzgerüsten (53,54,55) der Fertigwalzstraße (5) nicht rekristallisierend fertiggewalzt wird, wobei in der zweiten Gruppe von Walzgerüsten (53f54,5s,) typischerweise eine Gesamtreduktion von > 50% stattfindet.
10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Temperatur (Tist) des teilweise fertiggewalzten Vorstreifens (3') ummittelbar vor dem letzten Gerüst (5s) der Fertigwalzstraße (5) mittels einer Temperaturmesseinrichtung erfasst und einem Regler (30) 35 zugeführt wird, und dass der Regler (30) unter Berücksichtigung einer Soll-Temperatur (TSoii) eine Stellgröße (u) ermittelt und zumindest ein Induktor (7') des Induktionsofens (7) so angesteuert wird, dass die Ist- 10/09/2012 13:55 Nr.: R564 P.031/037 lö. Sep. 20 12 13:52 Siemens CIC P

    Nr. 4647 S. 32/37 ** ··*· ··*» >t··

    Temperatur (TisC) der Sol2-Temperatur (Ts0n) möglichst entspricht.
11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Fertigstreifens (3''’) in der Kühlstrecke (18) mit einer Abkühlgeschwindigkeit von ^ 10 °K/s abgekühlt wird.
12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigstreifen (3'') eine Dicke von 4-26 mm aufweist.
13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlschmelze < 1000 ppm Ti 15 aufweist.
14. 14. Mikrolegierter Röhrenstahl, erhältlich durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer chemischen Zusammensetzung in Gewichtsprozent von 0,04-0,05¾

    0,2-0,3% Si, > 0,015% Al, < 0,008% N, der Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 75% des Ausscheidungen des Röhrenstahls bei Raumtemperatur eine Größe 2nm ä D < 12nm aufweisen, und der 25 Röhrenstahl die mechanischen Anforderungen für die Stahlgüte X70 gemäß dem Standard API 5L/IS03183:2007 erfüllt. 10/09/2012 13:55 Nr.: R564 P.032/037