DE102015223787A1

DE102015223787A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen

Info

Publication number: DE102015223787A1
Application number: DE102015223787.7A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seidel; Markus Reifferscheid
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-04-13
Also published as: EP3359317A1; WO2017060428A1; EP3359317B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (1) gegossen und diese anschließend kontinuierlich in einer Walzstraße (3) mit mindestens einem Walzgerüst gewalzt wird, wobei das Material der Bramme (1) im Bereich einer Strangführung (4) durch Aufspritzen eines Kühlmediums (5) mittels einer Anzahl von Kühlvorrichtungen (6) gekühlt wird, wobei jede Kühlvorrichtung (6) eine Anzahl Spritzdüsen (7) aufweist, die in Richtung quer (Q) zur Förderrichtung (F) nebeneinander angeordnet sind und über die das Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird. Um eine höhere Brammen- und damit Bandqualität zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass zumindest eine der Kühlvorrichtungen (6) so betrieben wird, dass nur über eine Anzahl im Mittenbereich (M) der Bramme (1) angeordneter Spritzdüsen (7) Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, während über die sich im Kantenbereich (K) der Bramme (1) befindlichen Spritzdüsen (7) kein oder nur in vermindertem Umfang Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, wobei im Bereich der Strangführung (4) und/oder im Bereich zwischen der Strangführung (4) und der Walzstraße (3) vorzugsweise der Kantenbereich (K) der Bramme (1) mittels einer thermischen Isolation (8) gegen Abkühlung geschützt wird und/oder die Bramme (1) entlang einer Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (3) in ihrem Kantenbereich (K) erwärmt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen des Bandes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine eine Bramme gegossen und diese anschließend kontinuierlich in einer Walzstraße mit mindestens einem Walzgerüst gewalzt wird (es kann auch endlos vorgewalzt und das Band diskontinuierlich fertig gewalzt werden), wobei die Gießmaschine eine Strangführung aufweist, in der die gegossene Bramme in Förderrichtung in Richtung Walzstraße geführt wird, wobei das Material der Bramme im Bereich der Strangführung durch Aufspritzen eines Kühlmediums mittels einer Anzahl von Kühlvorrichtungen gekühlt wird, wobei jede Kühlvorrichtung eine Anzahl Spritzdüsen aufweist, die in Richtung quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordnet sind und über die das Kühlmedium auf die Bramme ausgebracht wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen des Bandes.
Eine Gießmaschine muss in der Regel verschiedene Materialqualitäten herstellen. Hierbei wird weicher Kohlenstoffstahl mit einer hohen Geschwindigkeit vergossen und basierend darauf eine Gießmaschinenlänge ausgelegt. Beim Gießen von hochfesten Materialien (beispielsweise von mikrolegierten Stählen und Hochkohlenstoffstählen) oder Siliziumstählen wird aus Qualitätsgründen die Gießgeschwindigkeit vermindert. Dies führt dabei zu einer Erstarrung weiter innerhalb der Gießmaschine.
Um die Temperaturverluste für diese beispielsweise hochfesten Materialien zu vermindern, ist es aus der EP 2 809 465 B1 bekannt, Dämmelemente im hinteren Bereich der Gießmaschine (also im Auslaufbereich derselben) sowie hinter der Gießmaschine anzuordnen. Dies reduziert die Temperaturverluste und damit den Energiebedarf und verbessert die Brammenqualität insbesondere bei einer anschließenden Umformung beispielsweise in einer Endlos-Gieß-Walzanlage.
Aus dem Beitrag von Jean-Pierre Briat et al. „State of the art and developments in near-net-shape casting of flat steel products" (EU-Bericht 16671, Final ECSC report 03/1995; ISBN 92-827-5639-4) ist es bekannt, dass eine induktive Heizung vor einer Umformung (s. Seite 32 des Berichts, 3. Absatz) oder bei einem ersten Gerüst nach dem Gießen sowie ein Edge-Heater und ein Rotary-Descaler-System (s. Seite 37 des Berichts, 3. Absatz) eingesetzt werden. Nachteilig ist bei einer derartigen induktiven Heizung allerdings, dass sie sehr aufwendig und bezüglich Investitionen, Wartung und Energieverbrauch kostenintensiv ist.
Andere Lösungen offenbaren die WO 89/11363 A1 , die DE 690 07 240 T2 und die DE 10 2010 022 003 A1 .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzuentwickeln, dass es mit geringem Aufwand möglich wird, die Brammen- bzw. Bandqualität insbesondere im Kantenbereich zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kühlvorrichtungen so betrieben wird, dass nur über eine Anzahl im Mittenbereich der Bramme angeordneter Spritzdüsen Kühlmedium auf die Bramme ausgebracht wird, während über die sich im Kantenbereich der Bramme befindlichen Spritzdüsen kein oder nur in vermindertem Umfang Kühlmedium auf die Bramme ausgebracht wird, wobei im Bereich der Strangführung und/oder im Bereich zwischen der Strangführung und der Walzstraße die gesamte Bramme, vorzugsweise nur der Kantenbereich der Bramme, mittels einer thermischen Isolation gegen Abkühlung geschützt wird und/oder die Bramme entlang einer Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße in ihrem Kantenbereich erwärmt wird.
Bevorzugt wird zumindest an einem Ort entlang der Förderrichtung der Bramme die mittlere Temperatur im Kantenbereich der Bramme gegenüber der mittleren Temperatur im Mittenbereich der Bramme um mindestens 20 K höher gehalten, vorzugsweise um mindestens 100 K.
Der Kantenbereich der Bramme wird bevorzugt über einen Bereich zwischen 40 und 150 mm vom seitlichen Brammenende entfernt frei von aufgespritztem Kühlmedium oder in reduzierter Kühlwirkung gehalten.
Die Spritzzonenbreite ist bevorzugt in vorzugsweise separat mit Kühlmedium beaufschlagbare schmale Breitenabschnitte, vorzugsweise zwischen 50 mm und 300 mm, besonders bevorzugt zwischen 50 mm und 100 mm, aufgeteilt, um eine optimale Anpassung der aktiven Wassermenge an unterschiedliche Brammenbreiten durchführen zu können.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Temperaturerhöhung zwischen der Temperatur der Bramme im Kantenbereich und der Temperatur der Bramme im Mittenbereich vom Beginn der Erstarrung der Bramme bis zum Ende der Durcherstarrung der Bramme vorzugsweise kontinuierlich vorgenommen wird.
Die Bramme wird dabei bevorzugt zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße zum Ausgleich der Temperatur zwischen dem Mittenbereich der Bramme und dem Kantenbereich der Bramme entlang einer Ausgleichsstrecke mit einer Länge geführt wird, die sich ergibt zu: L_S ≥ k·(H_B)^0,5·v_B mit:

L_S:: Länge der Ausgleichsstrecke in m,
H_B:: Dicke der Bramme in mm,
v_B:: Gießgeschwindigkeit der Bramme in m/min,
k:: dimensionsbehafteter Koeffizient: k = 0,10.

Damit wird die Strecke (und damit auch die Zeit) bereitgestellt, die für die Temperaturerhöhung an der Kante bzw. Seite und den Temperaturausgleich benötigt wird. Die Gleichung spiegelt die Problematik bei hohem Massenfluss wider.
Vorzugsweise ist die Ausgleichsstrecke aber nicht länger als 120 %, maximal 200 %, des oben genannten Mindestwertes.
Alternativ kann die Ausgleichsstreckenlänge auch so festgelegt werden, dass eine abzulängende Einzelbramme für das Batch-Walzen mit maximaler Länge in dem Bereich zwischen der Gießmaschine und dem ersten Walzgerüst Platz findet und ein ausreichender Kopf-Enden-Freiraum für das Handling besteht.
Demgemäß ist also ein Abstand zwischen der Gießmaschine und dem ersten Walzgerüst vorhanden, so dass sich ein Temperaturausgleich (ΔT < 80 °C) innerhalb der Bramme in Dicken- und/oder Breitenrichtung vor dem Walzgerüst mittels ausreichendem Abstand unter teilweisem Einsatz von Dämmhaubenstrecken und mittels Wärmeleitung innerhalb der Bramme einstellt.
Die Erwärmung der Bramme erfolgt bevorzugt innerhalb einer thermischen Isolation.
Abhängig vom Gießprodukt oder abhängig vom eingestellten Massenfluss kann während einer Gießpause mindestens ein Segment der Gießmaschine durch seitliches Verschieben durch einen quer zur Fördererrichtung verschiebbaren thermisch isolierten Rollgang ersetzt werden.
Die Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen, umfassend eine Gießmaschine zum Gießen einer Bramme und eine sich an diese in Förderrichtung der Bramme anschließende Walzstraße mit mindestens einem Walzgerüst, wobei die Gießmaschine eine Strangführung aufweist, in der Material der Bramme in Förderrichtung in Richtung Walzstraße geführt wird, wobei eine Anzahl von Kühlvorrichtungen vorhanden sind, mit denen die Bramme im Bereich der Strangführung durch Aufspritzen eines Kühlmediums gekühlt werden kann, wobei jede Kühlvorrichtung eine Anzahl Spritzdüsen aufweist, die in Richtung quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordnet sind und über die das Kühlmedium auf das Material der Bramme ausgebracht werden kann, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass Steuerungsmittel vorhanden sind, um eine mindestens eine der Kühlvorrichtungen so betreiben zu können, dass nur über eine Anzahl im Mittenbereich der Bramme angeordneter Spritzdüsen Kühlmedium auf die Bramme ausgebracht wird, während über die sich im Kantenbereich der Bramme befindlichen Spritzdüsen kein oder nur in vermindertem Umfang Kühlmedium auf die Bramme ausgebracht wird, wobei eine thermische Isolation im Bereich der Strangführung und/oder im Bereich zwischen der Strangführung und der Walzstraße angeordnet ist, die ausgebildet ist, vorzugsweise den Kantenbereich der Bramme gegen Abkühlung zu schützen und/oder wobei eine Heizvorrichtung angeordnet ist, die ausgebildet ist, die Bramme entlang einer Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße in ihrem Kantenbereich zu erwärmen.
Die Zonenbreiten oder Abstände der Spritzdüsen in Breitenrichtung der Bramme betragen bevorzugt zwischen 50 und 300 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm. Hierdurch ist es möglich, die Temperaturverteilung über der Breite positiv zu beeinflussen.
Die thermische Isolation in Richtung quer zur Förderrichtung kann verschiebbar angeordnet sein.
Zum Ausgleich der Temperatur zwischen dem Mittenbereich der Bramme und dem Kantenbereich der Bramme zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße ist bevorzugt wiederum eine Ausgleichsstrecke vorhanden, die die oben angegebene Länge aufweist.
Seitlich neben mindestens einem Segment der Strangführung oder der Gießmaschine kann ein quer zur Förderrichtung verschiebbarer thermisch isolierter Rollgang mit Wärmedämmung angeordnet sein.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird insbesondere die Brammen- und damit die Bandqualität an der Kante verbessert. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine normale Abkühlung im hinteren Bereich der Gießmaschine und beim anschließenden Weitertransport bis zum ersten Walzgerüst sich besonders negativ auf die Kante auswirkt. Um dies zu verhindern, ist vorgesehen, dass innerhalb der Gießmaschine durch gezieltes Wegschalten bzw. Reduzieren der Segmentkühlung im Bereich dicht vor den Brammenkanten diese wärmer gehalten werden.
Insbesondere wird der Brammenkantenbereich bevorzugt im Bereich zwischen 40 bis 150 mm von der Kante entfernt bis zur durch Erstarrung um mindestens 20 K, vorzugsweise um mindestens 100 K, wärmer gehalten als die Brammenmitte.
Hierdurch ist eine optimale Anpassung der aktiven Spritzdüsen an unterschiedliche Brammenbreiten gegeben.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen sowohl betreffend die Verfahrensweise als auch die Ausgestaltung der entsprechenden Vorrichtung ergeben sich zusätzlich zur Temperaturerhöhung im Kantenbereich der Bramme bzw. des Bandes Druckspannungen an der Kante, die sich bezüglich einer Kantenrissbildung positiv auswirken. Nach dem Bereich der Durcherstarrung und/oder auch erst ab hinter der Gießmaschine kann vorgesehen sein, die Bramme an der Ober- und Unterseite sowie an den Brammenkanten möglichst optimal durchgehend bis kurz vor dem ersten Walzgerüst weniger zu kühlen, zu dämmen, warm zu halten bzw. die Kante zu erwärmen.
Auf eine Entzunderung der Bramme beispielsweise vor dem ersten Inline-Gerüst wird optional vorzugsweise bei hochfesten Materialien verzichtet; dieser Bereich kann wärmegedämmt werden.
Der erfindungsgemäße vorteilhafte Effekt der Überhitzung der Kante im Erstarrungsbereich (im möglichst randnahen Bereich) und die anschließende Wärmedämmung der Bramme insgesamt oder alternativ nur an den Brammenkanten sowie ein Temperaturausgleich bzw. eine Temperaturerhöhung an der Brammenkante führt zu einer Qualitätssteigerung insbesondere im Falle hochfester Materialien aber auch bei weichen normalen Stählen oder Siliziumstählen.
Vorteilhaft ergibt sich mit der vorgeschlagenen Lösung eine Verbesserung der Brammen- bzw. Bandqualität an der Kante, insbesondere bei hochfesten Materialien. Insbesondere können Brammenkantenrisse bei sich anschließender Umformung vermieden werden.
Es sei noch angemerkt, dass hier wahlweise und austauschbar von einem Strang oder einer Bramme gesprochen wird und darunter stets das bandförmige, gegossene Produkt zu verstehen ist, das sich an der jeweiligen Stelle der Anlage befindet; häufig wird im Bereich der Gießmaschine von einem Strang gesprochen, während der Begriff der Bramme zumeist oft erst hinter der Gießmaschine gebraucht wird. Diese Begriffe sind hier austauschbar zu verstehen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch einen Gießstrang bzw. eine Bramme, gesehen in Förderrichtung, wobei oberhalb des Gießstrangs bzw. der Bramme eine Kühlvorrichtung in Form eines Kühlbalkens mit einer Anzahl Spritzdüsen angeordnet ist, wobei eine Lösung nach dem Stand der Technik dargestellt ist,
2 schematisch die Darstellung gemäß 1, wobei hier eine erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt ist,
3 den Verlauf der Brammentemperatur gemittelt über der Dicke der Bramme bzw. des Gießstrangs an der Gießmaschine über der Brammenbreitenkoordinate,
4 den Verlauf der Brammentemperatur gemittelt über die Dicke der Bramme bzw. des Gießstrangs über der Brammenbreitenkoordinate im Bereich der Gießmaschine und am ersten Inline-Walzgerüst für verschiedene Randbedingungen,
5 die Ansicht eines Teils des Rollgangs zwischen Gießmaschine und Walzstraße oder der Strangführung der Gießmaschine, gesehen in Förderrichtung der Bramme, wobei eine einstellbare Wärmedämmung dargestellt ist,
6 die Seitenansicht des Endes der Gießmaschine, wobei in diesem Bereich eine Wärmedämmung angeordnet ist,
7 die Seitenansicht gemäß 6, wobei hier statt der Wärmedämmung Segmentrollen angeordnet sind, und
8 gesehen in Förderrichtung der Bramme ein quer verschiebliches Element der Gießmaschine, wobei wahlweise eine Wärmedämmung oder eine Segmentrolle in den Förderbereich der Bramme eingeschoben werden kann.
In 1 ist zunächst nach dem Stand der Technik ein Gießstrang bzw. eine Bramme 1 zu sehen, die in Förderrichtung F (die in 1 senkrecht auf der Zeichenebene steht) die Strangführung einer Gießmaschine passiert. Oberhalb der Bramme 1 ist eine Kühlvorrichtung in Form eines Kühlbalkens 6 angeordnet, wobei die Kühlvorrichtung eine Anzahl nebeneinander angeordneter Spritzdüsen 7 aufweist. Über diese kann Kühlmedium 5 (Wasser) oder ein Wasser-Luft-Gemisch auf die Strangoberfläche aufgespritzt werden, um diese zu kühlen.
Der Gießstrang 1 erstreckt sich in eine Richtung Q quer zur Förderrichtung F und hat einen Mittenbereich M im sowie einen Kantenbereich K.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung zu sehen, die sich von der vorbekannten lediglich dadurch unterscheidet, dass die einzelnen Spritzdüsen 7 sehr viel enger beieinander angeordnet sind.
Damit wird es möglich, durch Aktivierung bzw. Deaktivierung einzelner Spritzdüsen 7 den Bereich des Strangs 1 in Richtung Q spezifisch zu definieren, der entweder durch Aufbringung von Kühlmedium 5 gekühlt oder durch Passivierung der entsprechenden Spritzdüsen 7 ungekühlt bleibt, so dass der Strang 1 im Strang- bzw. Brammenkantenbereich K wärmer bleibt.
In 1 und 2 sind die aktiven, d. h. die mit Spritzwasser versorgten Spritzdüsen 7 als schwarze Kästchen dargestellt, während die passiven Spritzdüsen 7‘ als weiße Kästchen dargestellt sind.
Demgemäß kann sofort gesehen werden, dass es mit der vorgeschlagenen Lösung nach 2 sehr viel genauer möglich ist, die Breite des Kantenbereichs K des Strangs 1 festzulegen, der von Kühlmedium 5 freigehalten werden soll, um hier eine höhere Temperatur des Strangs bzw. der Bramme 1 zu erreichen.
In den beiden 1 und 2 ist lediglich die obere Strangkühlung dargestellt; Entsprechendes gilt für die untere Strangkühlung. Segmentrollen oder Leitungen zur Kühlmedienzuführung werden in dieser vereinfachten Darstellung nicht gezeigt.
Die erfindungsgemäß angestrebte Überhitzung des Kantenbereichs K des Gießstrangs bzw. der Bramme 1, d. h. die Temperaturerhöhung des Kantenbereichs K relativ zum Mittenbereich M wird dabei vorteilhaft vom Beginn der Erstarrung bis zum Ende der Brammendurcherstarrung sukzessive gesteigert. Hierfür kann die Segmentkühlung (für die gesamte Gießmaschine oder auch nur im Bereich der in Förderrichtung vorderen oder hinteren Hälfte der Gießmaschine oder alternierend über Gießmaschinenlänge) sehr fein über die Breite aufgebaut sein, um für die verschiedenen Breiten den gewünschten Effekt optimal einstellen zu können.
Dabei sind Zonenbreiten zwischen 50 und 300 mm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 100 mm über der Breite im Bereich von 90 % von der minimalen Brammenbreite bis zur maximalen Brammenbreite vorgesehen, um kalte Brammenkanten zu vermeiden.
Die Zonen auf der Ober- und Unterseite sowie von Rolle zu Rolle können dabei um eine halbe (bzw. ganzzahlig geteilte) Düsenteilung versetzt angeordnet sein. Dabei werden vorteilhaft mengenregelbare Zwei-Stoff-Düsen als Spritzdüsen verwendet.
Die Wassermengen der einzelnen Spritzdüsen, die passiv bleiben sollen, im Brammenkantenbereich und neben der Bramme können dabei auf Null heruntergefahren werden, so dass nur wenig Düsenkühlwasser oder nur Luft (zum Schutz der Düsen) ausströmt. Unterstützt werden kann dieser Effekt durch den Einsatz trockener Segmente im hinteren Bereich der Gießmaschine. Zum Schutz der Düsen sowie der Düsenbalken können hierbei alternativ die deaktivierten Düsenbalken auch aus der Gießlinie heraus bewegt oder herausgeschwenkt werden.
Im eher randnahen Brammenkantenbereich ist natürlich die absolute Brammenkante etwas kälter als die Bramme in der Mitte bzw. die mittlere Temperatur über der Dicke in dem Bereich, weil teilweise Wasser über die Kante fließt und eine zweidimensionale Abstrahlung von Wärme erfolgt. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen überhitzten Brammenkantenbereich und die anschließende zusätzlich vorgesehene optionale Wärmedämmung erfolgt jedoch in vorteilhafter Weise dort ein weiterer Temperaturanstieg der absoluten Brammenkante infolge des Temperaturausgleichs bzw. der Wärmeleitung von der Mitte an die Kante bzw. seitliche Außenfläche.
In 3 ist der Verlauf der Temperatur T (auf der Ordinate) über der Brammenbreitenkoordinate (auf der Abszisse) dargestellt, wobei die Temperatur die Brammentemperatur gemittelt über der Dicke an der Gießmaschine ist. CL markiert die Brammenmitte und B/2 die Brammenkante.
Mit ausgezogener Linie ist in 3 der Temperaturverlauf dargestellt, der sich nach dem Stand der Technik mit einer groben Anordnung der Spritzdüsen 7 gemäß 1 ergibt. Zu erkennen ist, dass im Bereich der Brammenkante die Temperatur relativ stark abfällt, wenngleich die im Bereich der Brammenkante angeordneten Spritzdüsen passiv bleiben.
Demgegenüber zeigt 3 mit gestrichelter Linie den Verlauf der Temperatur bei der Erzeugung einer wärmeren Brammenkante mit feiner Kühlzonenaufteilung bzw. Spritzdüsenanordnung gemäß 2. Zu erkennen ist, dass nun die Temperatur im Kantenbereich K der Bramme 1 höher liegt.
In 4 ist noch einmal der Verlauf der genannten Temperatur T (Brammentemperatur gemittelt über der Dicke) über der Breite der Bramme im Bereich der Gießmaschine und am ersten Inline-Walzgerüst für verschiedene Randbedingungen dargestellt.
Die Kurve a zeigt die Temperaturverteilung bis zur Brammenkante nach der Durcherstarrung, und zwar erzeugt durch eine reduzierte Segmentkühlung bzw. durch Wegschalten von Düsen im Kantenbereich. Die Kurve b stellt die Temperaturverteilung nach der Durcherstarrung in der Gießmaschine ohne erfindungsgemäße Überhitzung der Brammenkante dar. Zu erkennen ist, dass die Brammenkante deutlich kälter geworden ist.
Die Kurve c zeigt die Temperaturverteilung bis zur Brammenkante am Einlauf des Inline-Gerüsts mit erfindungsgemäß überhitzter Brammenkante bzw. reduzierter Segmentkühlung in der Gießmaschine (ohne Dämmung). Die Kurve d zeigt die Temperaturverteilung bis zur Brammenkante am Einlauf des Inline-Gerüsts ohne Überhitzung der Brammenkante in der Gießmaschine (ohne Dämmung).
Dargestellt ist dann des weiteren mittels der Kurve e die Temperaturverteilung bis zur Brammenkante am Einlauf des Inline-Gerüsts nach der erfindungsgemäßen Vorgehensweise durch eine reduzierte Segmentkühlung im Brammenkantenbereich und einer Wärmedämmung an der Ober- und Unterseite der Bramme bzw. des Gießstrangs und/oder der Brammenkanten auf weiten Teilen der Strecke zwischen dem Durcherstarrungspunkt und dem ersten Inline-Gerüst.
Mit dem Pfeil f ist das erfindungsgemäß erzielbare Potenzial zur Erhöhung der Brammenkantentemperatur am Einlauf des Inline-Gerüsts angegeben.
Die Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine 2 und dem ersten Walzgerüst der Walzstraße 3 kann als Wärmedämmstrecke ausgeführt sein, bei der die Bramme umschlossen wird. Hierbei ist auch eine Ausbildung in Form einer beheizten Wärmedämmstrecke möglich. Möglich ist ferner eine unbeheizte oder beheizte Wärmedämmstrecke nur im Brammenkantenbereich und/oder der Einsatz eines Ofens bzw. einer Heizung. Im Falle eines Ofens bzw. einer Heizung kann ein Erwärmen über die gesamte Breite der Bramme (oder auch nur im Kantenbereich) vorgesehen sein, wobei im Kantenbereich eine erhöhte Heizleistung vorgesehen wird, um die Kante stärker zu erwärmen.
In 5 ist dargestellt, wie die Bramme 1 auf einer Rollgangsrolle 9 gefördert wird, wobei in den beiden Kantenbereichen K der Bramme 1 je eine thermische Isolation 8 in Form einer Wärmedämmung angeordnet ist. Diese kann in horizontaler Richtung Q quer zur Förderrichtung F verstellt werden, was durch die Doppelpfeile angedeutet ist. Generell kann die thermische Isolation 8 auch feststehend angeordnet sein. Bevorzugt ist allerdings die Einstellbarkeit, so dass die Isolation 8 der Brammenkante folgen kann. Die dargestellte Brammenkantendämmung vermindert die Temperaturdifferenz zwischen der Brammenmitte und dem Kantenbereich K der Bramme 1. Die dargestellte Isolation 8 kann im Rollgangsbereich und/oder auch im hinteren Bereich der Gießmaschine 2 eingesetzt werden.
Es können auch beispielsweise eine Brammenschere, eine Kaltstrangentsorgung, ein Zunderwäscher sowie andere Aggregate innerhalb der Ausgleichsstrecke angeordnet sein.
Der wärmezudämmende Bereich kann nur hinter der Gießmaschine realisiert sein und/oder auch im hinteren Bereich der Gießmaschine bei einem oder mehreren Segmenten (im Horizontalteil).
Alternativ kann vorgesehen werden, den hinteren Bereich der Gießmaschine beispielsweise beim Gießen von weichem Kohlenstoffstahl mit speziellen Strangsegmenten zu betreiben. Diese Strangsegmente sind quer verschiebbar auf einem Rahmen angeordnet. Beim Gießen hochfester Materialien werden abhängig vom eingestellten Massefluss die ein oder zwei (ggf. auch mehr) Segmente durch wärmegedämmte Rollgangsgruppen ausgetauscht, in dem nun die notwendigen gedämmten Rollgangsgruppen in die Fertigungslinie geschoben werden. Dieser Austausch kompletter Segmentgruppen durch komplette gedämmte Rollgangsgruppen oder umgekehrt erfolgt vor dem Anguss bzw. zwischen zwei Gießsequenzen. Die Rollgangsgruppe bzw. der Rollgangsrahmen und die Segmentgruppe bzw. der Segmentrahmen sind miteinander verbunden. Entweder können also die Segmente oder ein gedämmter Rollgangsbereich in der Produktionslinie stehen.
Dies ist in den 6 bis 8 dargestellt.
In 6 ist eine Gießmaschine 2 mit seitlich verschiebbaren Segmenten bzw. verschiebbarem Rollgang zu sehen, wobei oben, unten und seitlich eine thermische Isolation 8 (Wärmedämmung) in der Fertigungslinie angeordnet ist. Das Ende der Gießmaschine ist mit 10 bezeichnet. Treiberrollen bzw. Rollgangsrollen 11 fördern den Gießstrang bzw. die Bramme 1. Die Walzstraße 3 (nicht dargestellt) ist beabstandet hinter der Gießmaschine 2 angeordnet.
In 7 ist die Gießmaschine 2 noch einmal dargestellt, wobei nunmehr Segmentrollen 12 in die Fertigungslinie geschoben wurden.
In 8 ist die verschiebbare Anordnung dargestellt, bei der einmal die Isolation 8 (Wärmedämmung) und einmal alternativ die Segmentrollen 12 in die Fertigungslinie geschoben werden können. Hierzu ist ein verschiebbarer Rahmen 13 vorhanden, der in Richtung des Doppelpfeils in 8 bewegt werden kann. Die jeweils nicht benutzte Anordnung auf ihrem Rahmen 13 befindet sich dann neben der Fertigungslinie.
Bezugszeichenliste

1: Bramme (Gießstrang)
2: Gießmaschine
3: Walzstraße
4: Strangführung
5: Kühlmedium
6: Kühlvorrichtung (Kühlbalken)
7: Spritzdüse
7‘: passive Spritzdüse
8: thermische Isolation
9: Rollgangsrolle
10: Ende der Gießmaschine
11: Treiberrolle/Rollgangsrolle
12: Segmentrolle
13: verschiebbarer Rahmen
F: Förderrichtung
Q: Richtung horizontal und quer zur Förderrichtung
M: Mittenbereich der Bramme
K: Kantenbereich der Bramme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2809465 B1 [0003]
WO 89/11363 A1 [0005]
DE 69007240 T2 [0005]
DE 102010022003 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Beitrag von Jean-Pierre Briat et al. „State of the art and developments in near-net-shape casting of flat steel products” (EU-Bericht 16671, Final ECSC report 03/1995; ISBN 92-827-5639-4) [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen, bei dem zunächst in einer Gießmaschine (2) eine Bramme (1) gegossen und diese anschließend kontinuierlich in einer Walzstraße (3) mit mindestens einem Walzgerüst gewalzt wird, wobei die Gießmaschine (2) eine Strangführung (4) aufweist, in der die gegossene Bramme (1) in Förderrichtung (F) in Richtung Walzstraße (3) geführt wird, wobei das Material der Bramme (1) im Bereich der Strangführung (4) durch Aufspritzen eines Kühlmediums (5) mittels einer Anzahl von Kühlvorrichtungen (6) gekühlt wird, wobei jede Kühlvorrichtung (6) eine Anzahl Spritzdüsen (7) aufweist, die in Richtung quer (Q) zur Förderrichtung (F) nebeneinander angeordnet sind und über die das Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kühlvorrichtungen (6) so betrieben wird, dass nur über eine Anzahl im Mittenbereich (M) der Bramme (1) angeordneter Spritzdüsen (7) Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, während über die sich im Kantenbereich (K) der Bramme (1) befindlichen Spritzdüsen (7) kein oder nur in vermindertem Umfang Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, wobei im Bereich der Strangführung (4) und/oder im Bereich zwischen der Strangführung (4) und der Walzstraße (3) die gesamte Bramme (1), vorzugsweise nur der Kantenbereich (K) der Bramme (1), mittels einer thermischen Isolation (8) gegen Abkühlung geschützt wird und/oder die Bramme (1) entlang einer Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (3) in ihrem Kantenbereich (K) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einem Ort entlang der Förderrichtung (F) der Bramme (1) die mittlere Temperatur im Kantenbereich (K) der Bramme (1) gegenüber der mittleren Temperatur im Mittenbereich (M) der Bramme (1) um mindestens 20 K höher gehalten wird, vorzugsweise um mindestens 100 K.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kantenbereich (K) der Bramme (1) über einen Bereich zwischen 40 und 150 mm vom seitlichen Brammenende entfernt frei von aufgespritztem Kühlmedium (5) oder in reduzierter Kühlwirkung gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzzonenbreite in vorzugsweise separat mit Kühlmedium beaufschlagbare schmale Breitenabschnitte, vorzugsweise zwischen 50 mm und 300 mm, besonders bevorzugt zwischen 50 mm und 100 mm, aufgeteilt ist, um eine optimale Anpassung der aktiven Wassermenge an unterschiedliche Brammenbreiten durchführen zu können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturerhöhung zwischen der Temperatur der Bramme (1) im Kantenbereich (K) und der Temperatur der Bramme (1) im Mittenbereich (M) vom Beginn der Erstarrung der Bramme bis zum Ende der Durcherstarrung der Bramme (1) vorzugsweise kontinuierlich vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme (1) zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (3) zum Ausgleich der Temperatur zwischen dem Mittenbereich (M) der Bramme (1) und dem Kantenbereich (K) der Bramme (1) entlang einer Ausgleichsstrecke mit einer Länge (L_S) geführt wird, die sich ergibt zu: L_S ≥ k·(H_B)^0,5·v_B mit: L_S: Länge der Ausgleichsstrecke in m, H_B: Dicke der Bramme in mm, v_B: Gießgeschwindigkeit der Bramme in m/min, k: dimensionsbehafteter Koeffizient: k = 0,10.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Bramme (1) innerhalb einer thermischen Isolation (8) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Gießprodukt oder abhängig vom eingestellten Massenfluss während einer Gießpause mindestens ein Segment der Gießmaschine (2) durch seitliches Verschieben durch einen quer zur Fördererrichtung (F) verschiebbaren thermisch isolierten Rollgang ersetzt wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen, umfassend eine Gießmaschine (2) zum Gießen einer Bramme (1) und eine sich an diese in Förderrichtung (F) der Bramme (1) anschließende Walzstraße (3) mit mindestens einem Walzgerüst, wobei die Gießmaschine (2) eine Strangführung (4) aufweist, in der Material der Bramme (1) in Förderrichtung (F) in Richtung Walzstraße (3) geführt wird, wobei eine Anzahl von Kühlvorrichtungen (6) vorhanden sind, mit denen die Bramme (1) im Bereich der Strangführung (4) durch Aufspritzen eines Kühlmediums (5) gekühlt werden kann, wobei jede Kühlvorrichtung (6) eine Anzahl Spritzdüsen (7) aufweist, die in Richtung quer (Q) zur Förderrichtung (F) nebeneinander angeordnet sind und über die das Kühlmedium (5) auf das Material der Bramme (1) ausgebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel vorhanden sind, um eine mindestens eine der Kühlvorrichtungen (6) so betreiben zu können, dass nur über eine Anzahl im Mittenbereich (M) der Bramme (1) angeordneter Spritzdüsen (7) Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, während über die sich im Kantenbereich (K) der Bramme (1) befindlichen Spritzdüsen (7) kein oder nur in vermindertem Umfang Kühlmedium (5) auf die Bramme (1) ausgebracht wird, wobei eine thermische Isolation (8) im Bereich der Strangführung (4) und/oder im Bereich zwischen der Strangführung (4) und der Walzstraße (3) angeordnet ist, die ausgebildet ist, die gesamte Bramme (1), vorzugsweise nur den Kantenbereich (K) der Bramme (1), gegen Abkühlung zu schützen und/oder wobei eine Heizvorrichtung angeordnet ist, die ausgebildet ist, die Bramme (1) entlang einer Ausgleichsstrecke zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (3) vorzugsweise in ihrem Kantenbereich (K) zu erwärmen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonenbreiten oder Abstände der Spritzdüsen in Breitenrichtung der Bramme (1) zwischen 50 und 300 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm, betragen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation (8) in Richtung (Q) quer zur Förderrichtung (F) verschiebbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der Temperatur zwischen dem Mittenbereich (M) der Bramme (1) und dem Kantenbereich (K) der Bramme (1) zwischen der Gießmaschine (2) und der Walzstraße (3) eine Ausgleichsstrecke vorhanden ist, die eine Länge (L_S) aufweist, die sich ergibt zu: L_S ≥ k·(H_B)^0,5·v_B mit: L_S: Länge der Ausgleichsstrecke in m, H_B: Dicke der Bramme in mm, v_B: Gießgeschwindigkeit der Bramme in m/min, k: dimensionsbehafteter Koeffizient: k = 0,10.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich neben mindestens einem Segment der Strangführung (4) oder der Gießmaschine (2) ein quer zur Förderrichtung (F) verschiebbarer thermisch isolierter Rollgang mit Wärmedämmung angeordnet ist.