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Die Integration der Brammenbreite leistet einen
erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung aufgrund der
Intensivierung der Verwendung von Stranggußformen beim
Stranggießen und der Verkürzung von
Verfahrensschritten. In jüngerer Zeit wurde vorgeschlagen, das
Stranggießen mit einer Warmbandstraße durch
Vereinheitlichung der Breiten der stragngegossenen Brammen zu
synchronisieren.
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Um die Brammenbreite zu vereinheitlichen, ist es
erforderlich, die Breite der Bramme in einem vorab
erfolgenden Schritt durch ein Warm-Vorwalzverfahren
erheblich bis zu einem Minimalprodukt zu verringern. Ein
Verfahren zur Verringerung der Brammenbreite, das der
zuvor genannten Anforderung genügt, wird im folgenden
beschrieben.
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Es ist ein Verfahren zur erheblichen Reduzierung der
Brammenbreite mittels einer großformatigen Walze oder
einer großformatigen Kalibrierwalze bekannt, das aus
dem herkömmlichen Breitenverringerungsverfahren, das
als Breitenangleichungseinrichtung eine
Vertikal-Walzstraße verwendet, abgeleitet ist.
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Bei diesem Verfahren wird die Bramme jedoch durch die
Walze erheblich reduziert, so daß Metall insbesondere
am vorderen und am hinteren Ende der
breitenverringerten Bramme zu dem vorderen und dem hinteren Ende hin
fließt, und demzufolge ein sogenannter Schopf stark
zunimmt, so daß die Ausbeute stark vermindert ist.
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Andererseits ist in der japanischen
Offenlegungsschrift 59-101,201 ein Pressen in Breitenrichtung
vorgeschlagen, bei dem eine Bramme zwischen zwei
Preßwerkzeugen zugeführt wird, die sich bis zu einer
vorgegebenen Minimalöffnung aufeinander zu und
voneinander weg bewegen, um die Breite der Bramme graduell
zwischen den schrägen Bereichen der Preßwerkzeuge zu
verringern und der Bramme zwischen den parallelen
Bereichen der Preßwerkzeuge die vorgegebene Breite zu
geben. Insbesondere die japanische Offenlegungsschrift
61-135,402 offenbart, daß zur Minimierung des Schopfes
am vorderen Ende, die Quantität des vorderen
Endbereichs der zwischen die Preßwerkzeuge eingeführten
Bramme größer sein muß als die Quantität des
konstanten Bereichs, und daß zur Verhinderung einer stumpfen
Verformung der Bramme an der Schulter des vorderen
Endes, der vordere Endbereich mit einer Länge von 50-
100 mm breiter sein muß als die Breite des konstanten
Bereichs.
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Beim Walzen der derart hergestellten Bramme zur
Bildung einer Warmbandspule wird die stumpfe Verformung
des Schulterbereichs verhindert und der Verlust durch
den Schopf wird gering, jedoch tritt ein anderes
Problem auf, nämlich, daß die Bandbreite an einer Stelle,
die vom vorderen Ende aus gesehen innen liegt,
erheblich verringert ist. Ein solcher Bereich schmaler
Breite ist besonders auf der Seite des vorderen Endes
groß und kann auch auf der Seite des hinteren Endes
auftreten, wobei dieser Bereich aufgrund der
verringerten Breite abgetrennt wird, wodurch der Ausstoß
erheblich verringert wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Verringerung einer Bramme in der Breitenrichtung
mittels
einer Presse zu schaffen, um eine Warmbandspule
zu erzeugen, die in der Längsrichtung der Spule eine
hohe Breitengenauigkeit über die gesamte Länge
aufweist, wobei das Verfahren die schnelle Verringerung
der Breite verhindert, die an dem vordersten
Endbereich und dem kleinen hinteren Endbereich der
Warmbandspule bewirkt wird, wobei die Warmbandspule durch
Walzen der durch die Preßwerkzeuge in ihrer Breite
verringerten Bramme erzeugt wird, und das Verfahren
ferner die ansonsten an dem hinteren Ende auftretende
Verringerung der Breite wirksam verhindert.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Verringerung der Breite einer Bramme und zum
anschließenden Walzen der Bramme vorgesehen, wobei das
Verfahren das Pressen der Bramme durch Zuführen der
Bramme zwischen zwei sich hin und her bewegende
Preßwerkzeuge umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mindestabstand zwischen den Preßwerkzeugen derart
verändert wird, daß die Breite vorderer oder hinterer
Endbereiche der gepressten Bramme um einen Betrag δ
größer ist als die Breite des Mittelbereichs der
gepreßten Bramme, wobei δ = α ΔWo, und ΔWo=Wo-Wp ist,
und daß die Länge (lLE, lLT) der breiteren vorderen
und/oder hinteren Endbereiche der gepreßten Bramme im
Bereich von 150 bis 2000 mm liegt, wobei
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α ein Proportionalitätsfaktor mit einem Wert von
0,8 bis 0,9 ist,
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Wo die Breite der Bramme nach horizontalem Walzen
und
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Wp die Breite der Bramme nach dem Pressen ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung liegt δ im Bereich 10 mm ≤ δ ≤ 70 mm.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung liegt lLE im Bereich 400 mm ≤ lLE ≤ 2000 mm.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung liegt lTE im Bereich 150 mm ≤ lTE ≤ 1500
mm.
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In der Praxis wird der Endbereich der Bramme mit einer
Breite, die durch Verringerung des Betrags der
Breitenreduzierung breiter als diejenige des konstanten
Bereichs ist, an der vorderen Endseite der Bramme
länger gemacht als an der hinteren Endseite, und die
Differenz der reduzierten Breite δ beträgt üblicherweise
nicht mehr als 70 mm und ist entsprechend der Größe
der Bramme ordnungsgemäß gewählt.
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Die Erfindung wird im folgenden in Zusammenhang mit
den zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche
zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen, in der Breite angepaßten
Bramme;
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Fign. 2a bis 2d jeweils schematische Darstellungen von
erfindungsgemäßen Verfahrensschritten zur Reduzierung
der Bramme in der Breitenrichtung;
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Fig. 3 ein Kurvendiagramm einer längsgerichteten
Breitenverteilung einer Spule, die erzeugt wird, wenn eine
erfindungsgemäße oder bekannte breitenreduzierte
Bramme einem Fertigwalzen unterzogen wird;
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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht
auf die Bramme nach einem Flachbahnwalzvorgang im
Anschluß an das Pressen;
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Fig. 5 einen Querschnitt der Bramme nach dem Pressen;
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Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf einen örtlich
verbreiterten Bereich der Brammenbreite, der entsteht,
wenn lLE zu groß bemessen ist; und
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Fig. 7 ein Kurvendiagramm, das die Bandlängen von
Breitenverringerungsbereichen am vorderen Ende (LE)
und am hinteren Ende (TE) bei verschiedenen Brammen
angibt, deren Breitenverringerungsbedingungen in der
Tabelle 1 angeführt sind.
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In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine in der Breite
angepaßte Bramme 2' dargestellt, die durch die
erfindungsgemäße Reduzierung der Bramme in Breitenrichtung
erzeugt ist, wobei lLE, lTE die Länge des vorderen
bzw. des hinteren Endbereichs, jeweils vom vorderen
und hinteren Ende der Bramme aus gesehen, sind, und
WLE, WTE die Brammenbreiten der gleichen Endbereiche
sind, und WM die Brammenbreite des konstanten Bereichs
ist.
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Die Reduzierung der Bramme in Breitenrichtung wird
anhand der Abfolge der Schritte von Fig. 2 im
einzelnen beschrieben.
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In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 zwei
Preßwerkzeuge und das Bezugszeichen 2 eine Bramme in
breitenreduziertem Zustand.
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Durch sukzessives Durchführen der Bramme 2 zwischen
zwei Preßwerkzeugen 1, 1, die zur periodischen
Wiederholung ihrer Annäherungs- und Trennbewegung
betrieben sind, wird die Breite der Bramme 2 auf eine
Brammenbreite WLE verringert, die, wie in Fig. 2a
dargestellt, durch eine Mindestöffnung zwischen
parallelen Bereichen 1" und 1", welche zwischen schrägen
Bereichen 1', 1' gebildet sind, und parallelen Bereichen
1" und 1" an der Einlaßseite der Preßwerkzeuge 1, 1
bestimmt ist. Bei der anschließenden Vorwärtsbewegung
des vorderen Endbereichs der Bramme von den schrägen
Bereichen 1"', 1"' an der Auslaßseite der
Preßwerkzeuge um lediglich die Strecke lLE wie in Fig. 2b
gezeigt, wird die Mindestöffnung zwischen den
Presswerkzeugen 1, 1 weiter auf einen Wert verringert,
welcher einer reduzierten Breite WM entspricht, um die
Breitenreduzierung des konstanten Bereichs der Bramme
durchzuführen. Nähert sich der hintere Endbereich der
Bramme 2 den schrägen Bereichen 1',1' auf der
Einlaßseite der Preßwerkzeuge 1, 1, wie in Fig. 2c
dargestellt, wird die Mindestöffnung wieder auf einen Wert
WTE verbreitert, wie in Fig. 2d dargestellt, um den
hinteren Endbereich in der Breitenrichtung zu
reduzieren. In diesem Fall ist die Länge des
breitenreduzierten hinteren Endbereichs lTE.
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Auf diese Weise läßt sich die breitenangepaßte Bramme
2' erhalten, bei der, wie in Fig. 1 dargestellt, die
Breiten der durch die Längen lLE, lTE des vorderen
bzw. des hinteren Endes angegebenen Endbereiche
breiter sind als die Breite des konstanten Bereichs.
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Wird die Bramme vom vorderen Ende bis zum hinteren
Ende mit derselben Mindestöffnung der Werkzeuge
gepreßt (herkömmliches Preßverfahren) und anschließend
auf eine Dicke gewalzt, die ungefähr gleich oder
geringer als die Dicke der ursprünglichen Bramme ist,
weisen der vordere und der hintere Endbereich in
Draufsicht eine Form auf, wie sie schematisch in Fig.
4 dargestellt ist. Das heißt, der vordere und der
hintere Endbereich der Längen lf und lr sind schmaler als
der konstante Bereich. Wird eine solche Bramme zu
einer Spule gewalzt, werden die Längen lf und lr mit der
Reduzierung der Breite weiter verlängert, was zu einem
hohen Verlust an Ausbeute führt.
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Der bei einer solchen Verschmälerung am vorderen und
hinteren Ende wirkende Mechanismus wird im folgenden
beschrieben. Die Querschnittsformen sind nach dem
Pressen in Breitenrichtung bei dem vorderen und dem
hinteren Endbereich sowie dem konstanten Bereich
unterschiedlich, wie in den Figuren 5a und 5b
dargestellt. Am vorderen und hinteren Endbereich wird ein
Fließen von Metall in Längsrichtung bewirkt, so daß
die Querschnittsformen eine einzelne, sich
ausbuchtende Form wiedergeben, bei der der in Breitenrichtung
mittlere Bereich relativ dick ist. Andererseits
beschränkt der konstante Bereich das Fließen von Metall
in der Längsrichtung und die Querschnittsform gibt
eine doppelt ausgebuchtete Form wieder, bei der beide
Seitenränder dick sind. Wird diese Bramme
flachgewalzt, werden Bereiche mit einer relativ großen Dicke
stark gewalzt, wobei sich Metall in der Längs- und der
Querrichtung bewegt. In diesem Fall wird in dem
konstanten Bereich kaum Metall in Längsrichtung bewegt,
so daß Metall im Vergleich zu den vorderen und
hinteren Endbereichen leicht zum Fließen in Querrichtung
gebracht wird. Darüber hinaus bildet der dickere
Bereich des konstanten Bereichs dessen Seitenränder, so
daß eine Verbreiterung erleichtert wird. Hieraus
erklärt sich das Phänomen, daß die Breite des konstanten
Bereichs zunimmt und, anders ausgedrückt, die Breite
des vorderen bzw. des hinteren Endes relativ schmal
werden.
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Daher ist es wichtig, die Breite der gepreßten Bramme
am vorderen und am hinteren Ende, entsprechend
geschätzter Mengen der Breitenzunahme am hinteren und
vorderen Ende und dem konstanten Bereich, breiter
vorzusehen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die
Quantität (6) und die Längen (lLE, lTE) des zu
pressenden vorderen bzw. hinteren Endbereichs im Vergleich
zu denjenigen des konstanten Bereichs zu bestimmen.
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Die Bestimmung von δ basiert auf der Schätzung der
Breitenzunahme des konstanten Bereichs, wenn die
Bramme nach dem Pressen einer Flachbandwalzung unterzogen
wird (ΔWo=Wo-Wp, wobei Wo die Breite nach dem
Flachbandwalzen und Wp die Breite der Bramme nach dem
Pressen ist). ΔWo wird in Relation zur Größe der Bramme
vor dem Pressen (Dicke H, Breite W), der Breite der
Bramme nach dem Pressen (Wp) und den
Flachbandwalzbedingungen (Walzendurchmesser D, Streckung r)
bestimmt. Das heißt, ΔWo ist durch die folgende
Gleichung angegeben:
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ΔWo = f (H, W, Wp, D, r) .....(1)
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Ferner sind die tatsächlich zu messenden δ und ΔWo
empirisch durch die folgende Gleichung wiedergegeben:
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δ = α ΔWo .....(2)
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Hierbei ist α ein Proportionalitätsfaktor mit einem
Wert von 0,8 bis 0,9. Beträgt das Maß der
Breitenreduzierung nicht mehr als 350 mm, hat δ bei Brammen mit
einer schmalen Breite von weniger als 1300 mm einen
Wert von 10-40 mm und, bei Brammen mit einer Breite
von mehr als 1600 mm, einen Wert von 20-70 mm. Ferner
sind die Werte von δ am vorderen Ende und am hinteren
Ende im wesentlichen gleich, wodurch eine
Breitenverringerung am vorderen und hinteren Ende verhindert
werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf lLE, lTE
beschrieben. lLE, lTE sind Entfernungen vom vorderen
und hinteren Ende, so daß die Querschnittsform in
Breitenrichtung nach dem Pressen gleich der Form des
konstanten Bereichs ist, und sind in den folgenden
Gleichungen als Funktionen der Brammengröße und der
Preßbedingungen angegeben:
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lLE = f(H, W, Wp)
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}.....(3)
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lTE = f(H, W, Wp)
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Als Ergebnis verschiedener Versuche bezüglich lLE,
lTE, betragen die Werte von lLE und lTE bei einer
Bramme mit schmaler Breite für lLE=400-1500 mm und für
lTE=150-1000 mm, und bei einer Bramme mit großer Breite
für lLE=1000-2000 mm und für lTE=700-1500 mm. Sind lLE
und lTE zu lang, entsteht nach dem Flachbandwalzen ein
in Fig. 6 dargestellter örtlich verbreiterter Bereich
5 in diesen Bereichen, der von der Differenz zwischen
den in Fig. 5 dargestellten Querschnittsformen
herrührt, so daß bei der Erhöhung der Werte von lLE und
lTE Vorsicht geboten ist. Dieser verbreiterte Bereich
wird durch vertikales Walzen beim anschließenden
Vorwalzen reduziert, überschreitet er jedoch die
Walzfähigkeiten der vertikalen Walze, bleibt der
verbreiterte Bereich so, wie er ist, oder die vertikale Walze
kann beschädigt werden.
Beispiel
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf das folgende
Beispiel im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren
beschrieben.
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Eine warme Stahlbramme von 215 mm Dicke und 1600 mm
Länge, vgl. die nachstehende Tabelle 1, wurde
sukzessiv zwischen zwei einander gegenüberliegenden
Preßwerkzeugen einer Horizontal-Presse durchgeführt, wobei
lLE, lTE, WLE und WTE verändert wurden, um die Bramme
in Breitenrichtung bis zu einer Breite des konstanten
Bereichs WM= 1430 mm zu reduzieren, und wurde sodann
unmittelbar einem Walzen durch Vorwalzstraßen und
Fertigwalzstraßen unterzogen, um eine Warmbandspule von
2,8 mm Dicke, 1420 mm Breite und 400 m Länge zu
erzeugen.
TABELLE 1
ANFAGSGRÖSSEN (mm)
BRAMMENBREITE NACH DEM PRESSEN (mm)
LÄNGE DES BREITEN BEREICHS NACH PRESSEN (mm)
GRÖSSE DER SPULE
VERFAHREN
Symbol
BRAMMENDICKE
BRAMMENBREITE
WLE VORDERES ENDE
WM KONSTANT. BEREICH
WTE HINT. ENDE
lLE VORDERES ENDE
lTE HINT. ENDE
DICKE (mm)
BREITE (mm)
LÄNGE (mm)
ERFINDUNGSGMÄSSES VERFAHREN
HERKÖMMLICHES VERFAHREN
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Da der nach der Gleichung (2) berechnete Wert von δ
gleich 40 mm ist, hat das Material A4 in der Tabelle 1
die Breiten WLE und WTE, die einer Breite von 1470 mm
entsprechen, welche durch das Addieren von δ zu der
Breite des konstanten Bereichs erhalten wird, und lLE,
lTE werden aus der Gleichung (3) berechnet. Bei A1 und
A2 sind WLE und WTE kleiner als bei A4, während WLE
bei A3 gleich derjenigen von A4, WTE jedoch kleiner
als bei A4 ist. Insbesondere die Länge lLE des breiten
Bereichs des vorderen Endbereichs von A3 ist 1,5 mal
größer als bei A4. Andererseits wurde durch das
herkömmliche Verfahren durch sukzessives Verringern in
Breitenrichtung eine Bramme (Symbol B) mit WLE=WM
=-WTE=1430 mm erhalten, wobei die Mindestöffnung vom
vorderen zum hinteren Ende hin konstant ist. Die
Breitenverteilung über die gesamte Länge vom vorderen bis
zum hinteren Ende der Spulen A4 und B ist in Fig. 3
dargestellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, gibt es
Bereiche in dem vorderen und dem hinteren Endbereich der
herkömmlichen Spule, die nicht der Standardbreite
entsprechen, während die Breite des Materials A4 über die
gesamte Länge breiter als die Standardbreite wird. In
Fig. 7 sind die Längen des vorderen Endes (LE) und des
hinteren Endes (TE) der Materialien A1-A4 und B
dargestellt, die nicht die Standardbreite erreichen, wobei
es ersichtlich ist, daß bei kleinem Wert von WLE und
WTE, die genannten Längen groß sind. Der Wert von LE
bei A3 gibt den Fall wieder, daß lLE größer gewählt
wurde als der aus der Gleichung (3) berechnete Wert,
so daß der erweiterte breite Bereich am vorderen Ende
auftritt, wodurch die Belastung der vertikalen Walze
am Anfang des Vorwalzens erhöht wird, während der
erweiterte breite Bereich auf der Auslaßseite der
Vorwalzstraßen nicht auftritt, um so keine
Breitenverringerung der Spule zu erzeugen.
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Infolgedessen kann die aus der erfindungsgemäßen
breitenangepaßten Bramme A hergestellte Spule A4 über die
gesamte Länge zu einem Produkt verarbeitet werden,
während bei dem herkömmlichen Material B das vordere
und das hintere Ende mit einer Gesamtmenge von 14,8%
als breitenverkürzt abgeschnitten werden, wodurch der
Ausstoß erheblich verringert wird.
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Das Ausmaß der Verkürzung der Länge und der Breite am
vorderen und hinteren Ende ist bei dem herkömmlichen
Verfahren erheblich größer als die Breitenverkürzung
bei dem in Breitenrichtung durch die
Vertikal-Walzstraße des anderen herkömmlichen Verfahrens
reduzierten Produkt, wobei es sich um ein dem durch Pressen in
Breitenrichtung reduzierten Material inhärentes
Phänomen handelt. Ferner ist der in der zuvor genannten
japanischen Offenlegungsschrift 61-135,402 genannte,
sich vom vorderen Ende her erstreckende Bereich von
50-100 mm durch Pressen breit ausgebildet, um den
Schopfverlust durch ein Vorblech zu verringern, jedoch
wird dieser Bereich vor dem Fertigwalzen abgetrennt,
was einem Schopfverlust in Bereichen außerhalb der in
Fig. 3 gezeigten vorderen und hinteren Enden gleicht
und von der genannten Breitenverkürzung durch das
herkömmliche Verfahren völlig verschieden ist.
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Ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist,
daß die Breiten am vorderen und am hinteren Ende der
Bramme in der Breitenrichtung breiter sind als der
Konstante Bereich, um die bei der durch das
herkömmliche Preßverfahren erzeugten Spule auftretende
Breitenverkürzung über den breiten Bereich zu verhindern,
so daß es selbstverständlich ist, daß das
Formgebungsverfahren nicht auf das in Fig. 2 dargestellte
sukzessive
Pressen vom vorderen Ende aus beschränkt ist.
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Um eine Breitenverkürzung durch die Breitenreduzierung
nach dem herkömmlichen Preßverfahren zu verhindern,
kann die Breite über die gesamte Länge der Bramme mit
einer Breite WLE des breiten Bereichs am vorderen Ende
ausgebildet werden. In diesem Fall wird jedoch die
Breite des konstanten Bereichs nach dem
Flachbandwalzen zu breit und die Walzmenge beim Walzen in der
Vertikal-Walzstraße wird bei einem nachfolgenden
Verfahren zu groß, so daß Probleme wie das Auftreten von
Knickungen, das Überlasten der Vertikal-Walzstraße und
dergleichen auftreten können. Im allgemeinen sind die
Vertikal-Walzgerüste in einer Vorwalzstraße von
geringer Größe und die Breite wird bei fortschreitendem
Walzen reduziert, so daß das breitenreduzierte
Material sich in der Nähe des Breitenendes ansammelt und
eine Knochenform bildet, wobei das Material in den
nachfolgenden Horizontal-Walzgerüsten im wesentlichen
wieder in der Breitenrichtung zurückbewegt wird und
die Breite der erzeugten Spule daher zunimmt, so daß
der Verlust an Ausstoß entsteht. Von diesem Punkt an,
ist es ausreichend, daß die Länge des breiten Bereichs
am vorderen und am hinteren Ende 2000 mm beträgt. Ist
die Länge größer als dieser Wert, entsteht der in Fig.
6 dargestellte breite Bereich.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen
Breitenreduzierung einer Bramme kann die am vorderen und hinteren
Ende des breitenreduzierten Materials auftretende
Breitenverkürzung verhindert werden, so daß, selbst
wenn die Breiten der stranggegossenen Brammen
vereinheitlicht sind, die Möglichkeit besteht, diese durch
Pressen in Breitenrichtung zu reduzieren, was bei der
Herstellung von Warmbändern aufgrund der
Energieeinsparung und der Verfahrensvereinfachung sehr
vorteilhaft ist.