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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Warmband(-vormaterial) aus Silizium-legierten Stählen zur Weiterverarbeitung zu kornorientierten Blechen, wie beispielsweise Elektroblechen.
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Aus der
EP 0 415 987 B2 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bandstahl oder Stahlblech aus nach dem Bogenstranggießen mit horizontaler Auslaufrichtung hergestellten Dünnbrammen von ca. 50 mm Dicke mit den Verfahrensschritten Walzen der Dünnbrammen nach der Erstarrung des Strangs im bogenförmigen Führungsschacht bei Temperaturen von mehr als 1100 °C, Temperaturabfall der Brammen durch Strahlung oder Entzundern, induktives Wiederaufheizen auf eine Temperatur von ca. 1100 °C sowie Walzen der Dünnbramme in mindestens einer Walzstraße bekannt. Mittels des Erwärmens wird eine Temperatur in der Bramme eingestellt, so dass sich an den Verformungseinrichtungen der Walzstraße ein Temperaturgefälle einstellt und zwar derart, dass beim Anstich in das letzte Walzgerüst die Temperatur innerhalb der für eine gute Verformung noch ausreichenden Größenordnung liegt. Hier ist bei einem dritten und letzten Walzgerüst einer Walzstraße die Walzguttemperatur beispielsweise auf 988 °C abgefallen und als Anstichtemperatur für den letzten Umformschritt ausreichend. Das Walzgut verlässt das letzte Walzgerüst mit einer Temperatur von 953 °C und wird danach bei noch weiter abgesenkter Temperatur in die gewünschten Längen abgetrennt, gestapelt oder gehaspelt.
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Zudem sind Anlagen zum Walzen von Bändern und Blechen aus der Gießhitze bekannt, zum Beispiel beschrieben in Stahl & Eisen, Vol. 2, 1993, Seite 37ff. Bei einer solchen Anlage wird mittels einer Stranggießmaschine mit speziell ausgestalteter Kokille eine Dünnbramme erzeugt, in Einzellängen unterteilt und zum Temperaturausgleich einem Rollenherdofen zugeführt. Anschließend wird die Dünnbramme auf eine deutlich höhere Einlaufgeschwindigkeit der sich anschließenden Walzstraße beschleunigt, entzundert und der Walzstraße zugeführt. Im stationären Produktionsbetrieb mit einer Gießgeschwindigkeit von 5,5 m/min erreicht die Dünnbramme den Rollenherdofen mit einer Durchschnittstemperatur von 1080 °C. Die Auslauftemperatur aus dem Rollenherdofen liegt bei etwa 1100 °C. Die für den Walzprozess notwendige Energie wird somit fast vollständig aus der Wärmemenge abgedeckt, die im gegossenen Strang enthalten ist. Im Walzwerk werden die Temperaturen durch Kühlung und aus dem Walzenkontakt gesteuert, so dass sich eine Endwalztemperatur von zum Beispiel 880 °C einstellt. Es folgt eine langsame Abkühlung in der Kühlstrecke sowie ein sich anschließendes Aufhaspeln.
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Beiden bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass die Einlauftemperatur in die Fertigwalzstraße so eingestellt wird, dass die festgelegte Endwalztemperatur eingehalten werden kann. In der Regel stellen sich dabei (End-)Walzgeschwindigkeiten von über 12 m/s ein. Die besonders niedrige Festigkeit der hier betrachteten Stähle kann zu instabilen Walzbedingungen oder gar Walzunterbrechungen führen, was entsprechend nachteilig ist und hohe Kosten verursacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Warmwand-Walzgut aus einem Gießprodukt dahingehend zu verbessern, dass Instabilitäten beim Walzen des Warmbandes vermieden und statt dessen stabile Walzbedingungen in der Warmwalzstraße erzielt werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Herstellung von Warmwand-Walzgut aus Silizium-legierten Stählen für die Weiterverarbeitung zu kornorientierten Blechen, z. B. Elektroblechen, wobei in einem ersten Schritt das Gießprodukt einer Wärmevorbehandlung unterzogen wird und in einem zweiten Schritt das vorerwärmte Gießprodukt einem Walzvorgang in einer Warmwalzstraße unterworfen wird. Beim Walzvorgang während des zweiten Schritts wird eine Endwalzgeschwindigkeit kleiner als 12 m/s, und insbesondere kleiner als 10 m/s, gewählt, wobei die Endwalztemperatur in einem Bereich von 900 °C bis 950 °C liegt.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass stabile Walzbedingungen beim Walzen des Gießprodukts in der Warmwalzstraße durch eine Kombination einer relativ niedrigen Endwalzgeschwindigkeit (d. h. kleiner als 12 m/s) und einer relativ hohen Endwalztemperatur (in einem Temperaturbereich zwischen 900 °C und 950 °C) erreicht werden können. Durch ein Einstellen des Walzprozesses mit den genannten Werten für die Endwalzgeschwindigkeit und die Endwalztemperatur kann ein "Verwalzen" der Warmbandenden verhindert werden. Zusätzlich ist dadurch ein sicherer Transport des Warmbandes zu einer Haspelstation stromabwärts der Warmwalzstraße gewährleistet.
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Ein weiterer Vorteil der genannten Kombination aus Endwalzgeschwindigkeit und insbesondere der relativ hohen Endwalztemperatur besteht darin, dass eine Kühlung des Walzgutes stromabwärts der Warmwalzstraße auf einer normalen, nicht übermäßig verlängerten Kühlstrecke realisiert werden kann.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe "Endwalzgeschwindigkeit" und "Endwalztemperatur" auf die entsprechenden Werte stromabwärts am Ende der Warmwalzstraße bzw. der Fertigwalzstraße zu verstehen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann beim Walzvorgang in der Warmwalzstraße während des zweiten Schritts die Endwalzgeschwindigkeit unabhängig von zumindest der Endwalztemperatur gewählt bzw. auf einen gewünschten Wert geregelt werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Endwalzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Endwalztemperatur geregelt wird. Für beide dieser Varianten kann dies bedeuten, dass die Endwalzgeschwindigkeit umso kleiner gewählt bzw. eingeregelt werden kann, je größer die Endwalztemperatur ist, und umgekehrt.
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Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dient in gleicher Weise zur Herstellung von Warmband-Walzgut aus Silizium-legierten Stählen zur Weiterverarbeitung zu kornorientierten Blechen, wobei in einem ersten Schritt das Gießprodukt einer Wärmevorbehandlung unterzogen wird und in einem zweiten Schritt das vorerwärmte Gießprodukt einem Walzvorgang in einer Warmwalzstraße unterworfen wird. Beim Walzvorgang während des zweiten Schritts in der Warmwalzstraße wird die Endwalzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von zumindest der Endwalztemperatur geregelt.
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Bei der zuletzt genannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine stetige Anpassung der Endwalzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Endwalztemperatur. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine möglichst geringe Endwalzgeschwindigkeit stets ausreichend hoch gewählt wird, so dass das Warmband-Walzgut am Ende der Warmwalzstraße noch mit einer ausreichend hohen Endwalztemperatur gewalzt werden kann. Zweckmäßigerweise werden hierzu die Endwalzgeschwindigkeit kleiner als 12 m/s und die Endwalztemperatur kleiner als 950 °C und größer als 900 °C gewählt, mit den gleichen Vorteilen wie vorstehend bereits erläutert.
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Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Endwalztemperatur stets mindestens 900 °C zu betragen hat, um metallkundliche Vorgänge im Warmband nicht zu früh auszulösen bzw. zu unterdrücken.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Warmband-Walzgut bei der Wärmevorbehandlung gemäß des ersten Schritts derart erwärmt, dass eine ausreichend hohe Einlauftemperatur in die Warmwalzstraße für stabile Endwalzbedingungen sichergestellt ist, z. B. eine Einlauftemperatur von zumindest 1250 °C. Hierzu wird das Warmband-Walzgut bei der Wärmevorbehandlung auf zumindest 1300 °C erwärmt, insbesondere am Ende der Wärmevorbehandlung des ersten Schritts.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Wärmevorbehandlung mit einem zweistufigen Temperatureinstellsystem durchgeführt werden, das als erste Stufe eine Vorwärmstufe und als zweite Stufe eine Intensivheizstufe aufweist. Die genannte Erwärmung des Gießprodukts auf die Temperatur von zumindest 1300 °C wird zweckmäßigerweise in der Intensivheizstufe durchgeführt, mit der eine schnelle Erhöhung der Temperatur möglich ist und dabei eine extreme Beschleunigung der Auflösung von metallurgischen Ausscheidungen innerhalb des Gießprodukts bzw. des Walzgutes erreicht werden. Ein weiterer Vorteil der kurzen Haltezeit auf dieser Temperatur, was durch die Intensivheizstufe ermöglicht wird, besteht darin, dass keine unerwünschten metallkundlichen Vorgänge (z.B. extremes Kornwachstum, Bildung größerer Mengen von flüssigem Zunder) auftreten, die ansonsten nachteilig für die Produktqualität wären.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Wahl bzw. Regelung der Endwalzgeschwindigkeit zusätzlich in Abhängigkeit der Auslauftemperatur des Walzgutes aus der Intensivheizstufe erfolgen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass bei der Wärmevorbehandlung gemäß des ersten Schritts, z. B. in der Intensivheizstufe des Temperatureinstellsystems, eine für die Prozessstabilität erforderliche zusätzliche Temperaturerhöhung durchgeführt werden kann, falls dies zur Einstellung einer niedrigen Endwalzgeschwindigkeit notwendig ist. Hierdurch können die beim Warmwalzen in der nachfolgenden Warmwalzstraße auftretenden Temperaturverluste ausgeglichen werden.
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Die Verminderung bzw. Begrenzung der Endwalzgeschwindigkeit und die damit einhergehende Stabilisierung des Gesamtprozesses, bei dem die Gefahr eines “Verwalzen“ des Warmbandes vermindert bzw. ausgeschlossen ist, ist maßgeblich durch die Erhöhung der Brammentemperatur möglich, d. h. der Temperatur des Walzgutes bei der Wärmevorbehandlung gemäß des ersten Schrittes. Hierdurch ist auch eine entsprechend intensive Kühlung des Warmbandes nach Verlassen der Warmwalzstraße bzw. des letzten Walzgerüstes möglich. In diesem Zusammenhang kann die Abkühlung des Warmbandes nach streng vorgegebenen Temperatur-Zeitabläufen geschehen, was die Ausbildung optimaler Gefüge des Stahls bzw. des Walzgutes ermöglicht.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in der Figur dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anlage um Walzen von Dünnbrammen.
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1 zeigt eine Anlage 1 zur Herstellung von Walzgut in Form von Blechen oder Bändern aus Silizium-legiertem Stahl zur Weiterverarbeitung zu kornorientierten Blechen, wie beispielsweise Elektroblechen. Bei der Anlage gemäß 1 werden die Bleche ohne zwischenzeitliche Abkühlung auf Raumtemperatur wärmebehandelt und gewalzt, so dass danach das Walzgut mit gewünschten Gefügeeigenschaften zur Verfügung steht. Mit der Anlage 1 können Brammen mit einer Dicke von zum Beispiel 30 bis 120 mm verarbeitet werden.
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Die Anlage 1 umfasst eine Stranggießanlage 1a. Der endabmessungsnah gegossene Strang in Form eines Gießproduktes 2 wird nach einem Umleiten in die Horizontale zu einem Temperatureinstellsystem 3 geleitet, mit dem in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Wärmevorbehandlung für das Gießprodukt 2 durchgeführt wird. Das Temperatureinstellsystem 3 sieht eine zweistufige Erwärmung des Walzgutes vor, und umfasst hierzu als erste Stufe eine Vorwärmstufe in Form eines Rollenherdofens 4, und als zweite Stufe eine Intensivheizstufe 5 in Form eines Induktionsheizofens oder dergleichen. Stromaufwärts des Rollenherdofens 4 ist eine Schere 6 angeordnet, mit der der gegossene Strang 2 in einzelne Brammen geschnitten wird. Zwischen dem Rollenherdofen 4 und der Intensivheizstufe 5 ist eine erste Entzunderungseinrichtung 7 vorgesehen, mit der die Brammen geeignet von Zunder oder dergleichen an ihrer Oberfläche befreit werden.
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Stromabwärts der Intensivheizstufe 5 ist eine zweite Entzunderungseinrichtung 8 vorgesehen, an die sich eine Warmwalzstraße 9a oder 9b anschließt. Die Warmwalzstraße 9a oder 9b kann eine kompakte Fertigstraße 9a darstellen oder in eine Vor- und eine Endwalzstaffel 9b aufgeteilt sein. Die Anzahl der Gerüste in jeder der beiden Teilstaffeln ist variabel und nicht festgelegt. Die Warmwalzstraße 9a, 9b kann außerdem Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 10 aufweisen.
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Stromabwärts der Warmwalzstraße 9a, 9b ist eine Kühlstrecke 11 vorgesehen, die eine Schnellkühleinrichtung 12 und Kühlbalken 13 mit Wasserkühlung aufweist. Im Anschluss an die Kühlstrecke 11 ist eine Haspeleinrichtung 14 angeordnet.
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Der Betrieb der Anlage 1 und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens funktionieren wie folgt:
Der endabmessungsnah gegossene Strang 2 wird vor dem Rollenherdofen 4 mit Hilfe der Schere 6 in Brammen geschnitten, die anschließend in den Rollenherdofen 4 eintreten, um darin auf eine Temperatur von maximal 1230 °C erwärmt zu werden bzw. einen Temperaturausgleich zu erfahren. Während der Erwärmung in dem Rollenherdofen 4 beginnen sich unerwünschte Ausscheidungen in dem Walzgut bzw. den Brammen aufzulösen und in ihrer Größe zu verringern, so dass sie keine nachteiligen Auswirkungen auf die Weiterverarbeitbarkeit der Brammen haben. Beispielsweise trifft dies für MnS-Ausscheidungen zu, wobei für diesen Ausscheidungstyp eine Mindesttemperatur von 1100 °C notwendig ist, um die Auflösung in Gang zu setzen. Ab dieser Temperatur verringert sich der berechnete Anteil des Phasenanteils, vorliegend der Anteil von MnS. Dies gilt auch für andere Ausscheidungen, die später als Inhibitor für die Gefügesteuerung in Frage kommen können, jedoch jeweils bei deren charakteristischen Temperaturen.
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Im Anschluss an den Rollenherdofen 4 gelangt das Walzgut – in Form der vereinzelten Brammen – nach dem Durchtreten durch die erste Entzunderungseinrichtung 7 in die Intensivheizstufe 5, in der das Walzgut auf eine Temperatur von zumindest 1300 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 1350 °C aufgeheizt wird. Eine Erhöhung der Temperatur des Walzguts auf einen Wert von größer 1300 °C hat den Vorteil, dass dann der Grad der Auflösung von Ausscheidungen nochmals erhöht ist, z. B. bei MnS-Ausscheidungen.
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Die Intensivheizstufe 5, die als Induktionsofen ausgeführt sein kann, hat den Vorteil, dass die genannte Erwärmung des Walzguts in kurzer Zeit möglich ist, so dass aufgrund der kurzen Haltezeit auf der Temperatur von zumindest 1300 °C keine unerwünschten metallkundlichen Vorgänge eintreten. Die Verlagerung der Erwärmung des Gießproduktes 2 bzw. des Walzgutes auf Temperaturen von oberhalb 1200 °C in die genannte induktive Heizzone hat weiterhin den Vorteil, dass der vorgeschaltete Rollenherdofen 4 mit dieser Temperatur nicht belastet wird, was ggf. zu seiner thermischen Zerstörung führen könnte.
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Nach dem Durchlauf der Intensivheizstufe 5 wird das Walzgut in der zweiten Entzunderungseinrichtung 8 nochmals entzundert und gelangt anschließend in die Warmwalzstraße 9a oder 9b, in der in einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Walzvorgang für das Walzgut durchgeführt wird. Die Erwärmung in der Intensivheizstufe 5 ist ausreichend groß gewählt, um für das Walzgut eine Einlauftemperatur Tein in die Warmwalzstraße 9a, 9b von zumindest 1200 °C, vorzugsweise von mehr als 1250 °C, sicherzustellen. Im Zuge dessen ist es möglich, dass die Endwalzgeschwindigkeit Vend am Ende der Warmwalzstraße 9a, 9b auf einen Wert von unter 12 m/s eingestellt werden kann. Zweckmäßigerweise kann die Endwalzgeschwindigkeit Vend auch auf einen Wert von unter 10 m/s eingestellt werden. Während der Walzung des Gießproduktes 2 in der Warmwalzstraße 9a, 9b wird die Abkühlung des Walzgutes so gesteuert, dass die Endwalztemperatur TWE in einem Temperaturbereich von 900 °C–950 °C liegt.
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Die Kombination der vergleichsweise geringen Endwalzgeschwindigkeit Vend, die unter 10 m/s liegen kann, und der Endwalztemperatur im Bereich von 900 °C–950 °C gewährleistet stabile Walzbedingungen für das Walzgut und einen zuverlässigen Transport in Richtung der Haspeleinrichtung 14.
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Im Anschluss an die Warmwalzstraße 9a, 9b tritt das Gießprodukt 2 in die Kühlstrecke 11 ein, deren Parameter so eingestellt werden, dass das Walzgut schnell auf Temperaturen von 400 °C bis 650 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von unter 500 °C, abgekühlt wird, um den gewünschten Gefügezustand einzustellen. Nach der Kühlstrecke 11 wird das Walzgut auf der Haspeleinrichtung 14 aufgewickelt.
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Zum Vergleich mit der Erfindung ist in der 2 eine herkömmliche Anlage zum Walzen von Dünnbrammen aus der Walzhitze nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Darstellung von 1 entsprechende Anlagenteile sind in der 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zudem sind in der 2 übliche Brammen- und Bandtemperaturen, welche im Bereich einzelner Anlagenkomponenten herrschen bzw. eingestellt werden, genannt. Bei einer Anlage gemäß 2 wird das Gießprodukt geschnitten und anschließend in einen Ausgleichsofen 5 geführt, welcher über die gesamte Ofenlänge nach demselben Grundprinzip beheizt wird. Stromabwärts des Ausgleichsofens 5 wird das Warmband-Walzgut in einer Warmwalzstraße 9 gewalzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Stahl & Eisen, Vol. 2, 1993, Seite 37ff [0003]
