EP1590112A1 - Device for the continuous production of steel wire or steel bars from hot cast metal and a method for producing the same - Google Patents

Device for the continuous production of steel wire or steel bars from hot cast metal and a method for producing the same

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Publication number
EP1590112A1
EP1590112A1 EP03776754A EP03776754A EP1590112A1 EP 1590112 A1 EP1590112 A1 EP 1590112A1 EP 03776754 A EP03776754 A EP 03776754A EP 03776754 A EP03776754 A EP 03776754A EP 1590112 A1 EP1590112 A1 EP 1590112A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
rolling
wire
billet
steel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03776754A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Urlau
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1590112A1 publication Critical patent/EP1590112A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous production of wire or bar steel from the casting heat according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
  • a discontinuous process principle is used, which comprises at least two independent or at least non-synchronous process steps.
  • large steel billets for example with a cross section of 140 mm x 140 mm, are cast, and in a second process step, these steel billets are hot-rolled to wire or bar steel. Since the steel billets produced in the casting process cool during intermediate storage or when they are fed to the rolling mill, they have to be heated up again to the temperature required for this before the hot rolling process.
  • the known casting and rolling system contains in particular a casting ladle, from which liquid steel first enters a distribution container ("tundish") and flows from there through a stationary mold. The one from the vertically arranged The billet strand which is in the mold is deflected into a horizontal direction of advance by means of a plurality of downstream guide segments. The billet strand is then passed through a tunnel kiln and then enters the hot rolling device formed from a plurality of rolling stacks. After the hot forming, the rolling stock goes into a further processing device, in which it is processed into a storable product in the form of wire or bar steel.
  • the device according to the invention contains means for a continuous advance of the wire or bar steel as well as the following components arranged one after the other in the direction of advance: a) ladle; b) dome casting device; c) hot rolling device; and d) further processing device; the billet casting device being equipped with adjusting means for adapting the casting speed and the casting cross section of the billet strand.
  • the process according to the invention comprises the following process stages: a) liquid steel is poured from a ladle to a billet strand by means of a billet casting device; b) the billet strand is fed continuously to a hot rolling device and hot rolled there to a rolling stock; and c) the rolling stock is continuously fed to a further processing device and processed there into a storable product in the form of wire or bar steel.
  • a temperature-time profile during hot rolling that is matched to the final properties of the product can be set in a substantially larger range than in the prior art. This is achieved by a significantly larger setting range for the casting speed in combination with a significantly larger setting range for the casting cross section of the billet strand.
  • This means that the material properties of the process products can be adjusted over a wide range and thus optimally matched to the intended use.
  • a temperature-time profile required to bring about these properties can be realized on the basis of certain properties to be specified for the process products, by setting the casting speed and / or the casting cross section of the billet strand accordingly.
  • the billet casting device is equipped with movable walls which laterally limit the billet strand and thereby define its casting cross section, the walls being drivable in the direction of advance in accordance with the casting speed.
  • the position of the individual walls can be displaced perpendicular to the respective wall plane in order to adjust the casting cross section.
  • the walls are formed by a circumferential means of transport, in particular in the form of a lower and possibly an upper belt, and of lateral link chains. Accordingly, both the casting cross-section and the casting speed can be continuously adjusted over a wide range and thus optimally adapted to the requirements of the downstream rolling process.
  • the device defined in claim 5 has an area which is stable under an inert gas atmosphere and which surrounds the billet strand at least from the casting ladle to the hot rolling device. This prevents scaling of the billet strand before entering the hot rolling device.
  • the hot rolling device there is an inlet temperature control section between the casting device and the hot rolling device, which can be designed in particular as a cooling section or as a holding section.
  • the hot rolling device can be formed from a plurality of rolling stages, between which temperature control sections are arranged in each case.
  • an outlet temperature control path is arranged between the hot rolling device and the further processing device, by means of which the temperature of the rolling stock can be adapted to the requirements of the further processing.
  • the further processing device includes a device for carrying out an ultrasound test on the rolling stock, and according to claim 10, a holding device is also provided.
  • the further processing device can be designed according to claim 11 for the production of wire steel and according to claim 12 for the production of bar steel.
  • the embodiment according to claim 13 is particularly advantageous, according to which a setting switch is provided, by means of which the rolling stock can be fed either to the wire steel station or to the bar steel station.
  • the wire steel station also comprises a cutting device device with a downstream device for reeling generated steel wire cuts.
  • the device according to claim 15 is particularly advantageous, according to which the wire steel station has means for producing wire coils with adjustable weight, which allows great flexibility with regard to customer requests for different ring weights.
  • the wire reel device is followed by a holding furnace for wire reels produced.
  • the preferred embodiments according to claims 18 and 19 ensure improved adjustability of the temperature-time profile during hot rolling.
  • a control of the temperature of the billet strand is provided according to claim 18, while according to claim 19 the step of hot rolling comprises a plurality of successive hot deformations with temperature control phases in between.
  • the temperature-time profile during hot rolling is set so that at least one of the hot deformations takes place in a multi-phase area of the rolling stock, for example in the austenitic-ferritic 2-phase area. This allows products with good combinations of properties, such as high strength and good toughness, to be produced.
  • both the casting of the billet strand and its feeding to the hot rolling device takes place under an inert gas atmosphere. This means that the descaling that would otherwise be required before the first rolling series can be dispensed with.
  • the thickness of the billet strand can be adjusted according to claim 22 by adapting the casting cross section.
  • the thickness of the billet strand can be adjusted according to claim 23 by adjusting the number of stitches during hot rolling.
  • Methods known per se can be used for the further processing of the rolling stock up to the storable product.
  • the further processing according to claim 24 comprises a heat treatment of the rolling stock.
  • the further processing according to claim 25 can additionally comprise one or more of the following steps: annealing and tempering.
  • Figure 1 shows a device for producing wire or bar steel from the pouring heat, in a schematic representation.
  • Figure 2 shows a dome casting device with upper and lower casting belt, in a schematic, in a schematic cross-sectional representation
  • FIG. 3 shows the billet casting device of FIG. 2, set to a comparatively smaller billet format
  • FIG. 4 shows a dome casting device with a lower casting belt, in a schematic cross-sectional illustration
  • FIG. 5 shows the billet casting apparatus of FIG. 4, set to a comparatively larger billet format
  • the device shown in FIG. 1 includes a ladle 2 and a distribution container or tundish 4 arranged underneath, from which liquid steel is led to a billet casting device 6 and is formed there to form a billet strand 8.
  • the billet casting device 6 is equipped with adjusting means for adapting the casting speed and the casting cross section of the billet strand 8, which are not shown in detail in FIG. 1, however.
  • the billet strand 8 emerging from the billet casting device 6 is fed to a hot rolling device 12 formed from one or more rolling stacks 10, 10a, 10b and hot-rolled there to a rolling stock 14, in particular a wire steel strand 14a or a steel rod strand 14b.
  • a further processing device 16 downstream of the hot rolling device 12 is provided to process the continuously supplied rolling stock 14 into a storable product in the form of wire steel or bar steel.
  • the dome casting device 6 shown in FIGS. 2 and 3 has, in a manner known per se, two endlessly rotating flexible casting belts 18 and 20 which define a casting area 22 lying in between.
  • the two casting belts 18 and 20 extend essentially parallel to one another and vertically spaced apart.
  • the lower casting belt 18 is in the casting area 22 e.g. supported by a number of lower rollers 24, and corresponding upper rollers 26 are assigned to the upper casting belt 20.
  • the dome casting device 6 includes e.g. two likewise endless peripheral dams 28 and 30, which laterally delimit the casting area 22 lying in between.
  • Each side dam 28, 30 has a plurality of side blocks 32 lined up on a flexible loop 34 made of a high strength material.
  • the side blocks 32 have a height which essentially corresponds to the vertical distance between the casting belts and thus the billet thickness D.
  • the horizontal distance between the mutually facing sides of the two side dams 28 and 30 also defines a billet width B. Accordingly, the casting cross section Q is given by the product of billet thickness D and billet width B.
  • the two side dams 28 and 30 are laterally adjustable, so that the billet width can be selected, for example, in an adjustment range from 10 to 100 mm.
  • the billet thickness D is predetermined by the height of the side dams 28 and 30, or by the distance between the two casting belts 18 and 20.
  • At least some of the lower rolls 24 and upper rolls 26 are motor-driven in order to drive the associated casting belt in the direction of rotation.
  • the rotational speed of the two casting belts essentially corresponds to the casting speed v at which the initially liquid steel is conveyed through the casting device 6 in the direction of advance V.
  • the side blocks 32 run at the same rotational speed as the two casting belts.
  • the casting device is also equipped with a primary cooling, not shown in the figures - generally a water-jet spray cooling - by means of which the steel which is liquid when entering the casting device is solidified at least in its edge region.
  • FIGS. 4 and 5 show a further embodiment of a casting device 22a, which has only a lower casting belt 18a and side dams 28a and 30a, but no upper casting belt.
  • the upper limit of the casting cross section Q results from the action of gravity.
  • a secondary cooling device 36 which serves to regulate the inlet temperature of the billet strand in the hot rolling device 10.
  • an inert gas area 38 is also provided, which surrounds the billet strand from the tundish 4 to the hot rolling device 12.
  • the hot rolling device 12 of FIG. 1, arranged one behind the other in the direction of advance, comprises the following components: first rolling mill 10, cutting device 40, first temperature control section 42, second rolling section 10a, second temperature control section 42a and third rolling section 10b.
  • the first rolling mill 10 contains four rolling stands 44, which are provided to form the billet strand 8, which is rectangular in cross section, in a first hot deformation into a round rolling stock 14.
  • the second rolling mill 10a contains two rolling stands 44a and is used to carry out a second hot deformation of the rolling stock 14.
  • the third rolling mill 10b again contains three rolling stands 44b, which act as a reduction and calibration block, and, downstream, a last rolling stand 44c, which is used to attach one Ornamentation is provided.
  • the temperature control sections 42 and 42a located between the rolling stages are equipped with controllable cooling and / or heating elements in order to control the temperature-time profile in the hot rolling process over a wide range.
  • the further processing device 16 contains a setting switch 46, by means of which the rolled material 14 can be fed to a wire steel station 48 for wire steel 14a or a steel bar station 50 for steel bar 14b after it has left the hot rolling device 12.
  • the wire steel station 48 comprises - arranged one behind the other in the advancing direction - the following components: wire cutting device 52, outlet temperature control section 54 for the wire rod 14a, ultrasonic wire test station 56, wire reel device 58 and wire warming section 60.
  • wire cutting device 52 outlet temperature control section 54 for the wire rod 14a
  • ultrasonic wire test station 56 wire reel device 58
  • wire warming section 60 wire.
  • rings with a preselectable weight can be produced with the wire reel device 58 in connection with the continuous (“in-line”) production of the wire rod (casting, solidification, rolling).
  • ring weights in the range of 1 to 3 1 can be wound.
  • the bar steel station 50 - arranged one behind the other in the direction of advance - comprises the following components: bar cutting device 62, outlet temperature control section 64 for the bar steel 14b, ultrasonic bar test station 66,.
  • the outlet temperature control section 64 comprises a plurality of sub-areas 64a, 64b, 64c, the temperature of which can be adjusted individually and which are preferably stable under inert gas.
  • the plant shown in FIGS. 1 and 2 is advantageously suitable for various embodiments of casting and rolling processes. Because of the modular structure, depending on the type of product desired, certain components of the device can be used in the process or omitted. As furthermore explained in more detail below, very different products can be produced owing to the great variability of the process parameters, in particular the temperature-time profile during hot rolling and the type of subsequent processing.
  • Tab. 1 provides guide values for the following parameters, whereby for the sake of simplicity a square billet (casting) format and a circular rolling stock format have been assumed:
  • the table shows typical ranges of variability of selected parameters, from which the large scope of different operating modes of the system according to the invention can be seen in comparison with those according to the prior art.
  • the rolling speed of the rolling stock plays an important role in the design options for the thermomechanical treatment as it passes through the hot rolling device. For reasons of clarity, this is done by comparing the size VE, ie the rolling speed at the end of the hot rolling device, although the effective speed at the point in question of the hot rolling device should actually be used as the relevant size.
  • VE the size of the rolling speed at the end of the hot rolling device
  • v E the degree of the rolling speed at the point in question of the hot rolling device.
  • Tab. 1 Exemplary list of device and process features
  • thermomechanical treatment of the rolling stock during hot rolling which generally requires a certain treatment time, would require a very long route.
  • a treatment time of just 5 seconds would require a temperature control section of 400 m at a rolling speed of 80 m / s, and accordingly longer temperature control sections would have to be provided for even longer treatment times.
  • the casting and rolling plant according to the invention enables very different operating modes. Thanks to a considerable range of variation in the final speed of the rolling stock, the most varied types of thermomechanical treatments can be implemented and the properties of the products can thus be adapted to the respective requirements (cf. Examples 5 to 12 "Focus on thermomechanical treatment”). On the other hand, an optimization of the throughput can be aimed at - especially for products with less high quality requirements (cf. Examples 13 to 15 "Focus on productivity”). In general, the casting and rolling system is suitable for casting close to the final dimensions.
  • the degree of deformation is at least 70%; the rolling process can be carried out with 6 passes.
  • the operating parameters in the casting and rolling process can be optimally adapted to the desired products - in contrast to the systems according to the prior art. Both in the conventional rolling plants and in the previously known continuous casting and rolling plant, the operating parameters can only be changed within relatively narrow limits, so that there is no great scope for the properties of the products. In contrast, a product-related procedure in the selection of the operating parameters opens up in the present case. For example, based on the final diameter and the metallurgical properties of the product to be manufactured, it can first be determined what type of thermomechanical treatment and, accordingly, what length of stay is required in the individual temperature control systems.
  • the required rolling speed of the rolling stock is then determined, taking into account the corresponding track lengths. Finally, Due to this rolling speed, a suitable combination of casting format and casting speed was chosen, the product of the billet cross section A 0 and the casting speed v 0 being the essential size.
  • the first digit corresponds to the rolling stock format
  • the second digit corresponds to the sample number or the average (0)

Abstract

The invention relates to a device for the continuous production of steel wire or steel bars comprising the following components for the continuous propulsion of the steel wire or steel bars, said components being positioned one behind the other in the direction of propulsion (V): casting ladle (2), billet casting device (6), hot-rolling device (12) and subsequent processing device (16). The billet casting device (6) is equipped with setting means for adapting the casting speed (v) and the cast cross-section (Q) of the billet strip (8). A temperature-time progression, which is tailored to the characteristics of the product, is set for the hot-rolling process by adapting the casting speed (v) and/or the cast cross-section (Q) of the billet strip (8).

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl aus der Giesshitze und Verfahren zu deren BetriebDevice for the continuous production of wire or bar steel from the casting heat and method for its operation
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Drahtoder Stabstahl aus der Giesshitze gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.TECHNICAL FIELD The invention relates to a device for the continuous production of wire or bar steel from the casting heat according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
Stand der Technik Bei der herkömmlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl wird ein diskontinuierliches Verfahrensprinzip angewandt, das mindestens zwei unabhängige oder zumindest nicht-synchron ablaufende Verfahrensstufen umfasst. In einer ersten Verfahrensstufe werden grosse Stahlknüppel, beispielsweise mit einem Querschnitt von 140 mm x 140 mm, gegossen, und in einer zweiten Verfahrens- stufe werden diese Stahlknüppel zu Draht- oder Stabstahl warmgewalzt. Da sich die im Giessprozess erzeugten Stahlknüppel bei der Zwischenlagerung bzw. bei der Zuführung zum Walzwerk abkühlen, müssen diese vor dem Warmwalzpro- zess wieder auf die hierfür erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.PRIOR ART In the conventional production of wire or bar steel, a discontinuous process principle is used, which comprises at least two independent or at least non-synchronous process steps. In a first process step, large steel billets, for example with a cross section of 140 mm x 140 mm, are cast, and in a second process step, these steel billets are hot-rolled to wire or bar steel. Since the steel billets produced in the casting process cool during intermediate storage or when they are fed to the rolling mill, they have to be heated up again to the temperature required for this before the hot rolling process.
Eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl aus der Giesshitze wurde unter der Bezeichnung "ABS Luna ECR (Endless Casting Rol- ling)" von Acciaierie Bertoli Safau (ABS) in Udine (Italien) errichtet. Diese Giess- walzanlage beinhaltet eine Giessvorrichtung und eine nachgeordnete Warmwalzvorrichtung, in welcher der aus der Giessvorrichtung tretende Knüppelstrang direkt weiterverarbeitet wird. Durch diese Anordnung ist ein an sich endloser Giesswalzprozess möglich, der nur gelegentlich, insbesondere bei Wartungsarbeiten oder durch allfällige Störungen, unterbrochen wird.A plant for the continuous production of wire or bar steel from the casting heat was built under the name "ABS Luna ECR (Endless Casting Rolling)" by Acciaierie Bertoli Safau (ABS) in Udine (Italy). This casting and rolling system includes a casting device and a downstream hot rolling device in which the billet strand emerging from the casting device is directly processed further. This arrangement enables an endless casting rolling process which is only interrupted occasionally, in particular during maintenance work or due to any malfunctions.
Die bekannte Giesswalzanlage beinhaltet im Einzelnen eine Giesspfanne, aus welcher flüssiger Stahl zunächst in einen Verteilbehälter ("Tundish") gelangt und von dort durch eine stationäre Kokille strömt. Der aus der vertikal angeordneten Kokille tretende Knüppelstrang wird mittels einer Mehrzahl von nachgeordneten Führungssegmenten in eine horizontale Vortriebsrichtung umgelenkt. Anschlies- send wird der Knüppelstrang durch einen Tunnelofen geführt und tritt dann in die aus mehreren Walzstaffeln gebildete Warmwalzvorrichtung. Nach der Warmum- formung gelangt das Walzgut in eine Weiterverarbeitungsvorrichtung, in der es zu einem lagerungsfähigen Erzeugnis in Form von Draht- oder Stabstahl verarbeitet wird.The known casting and rolling system contains in particular a casting ladle, from which liquid steel first enters a distribution container ("tundish") and flows from there through a stationary mold. The one from the vertically arranged The billet strand which is in the mold is deflected into a horizontal direction of advance by means of a plurality of downstream guide segments. The billet strand is then passed through a tunnel kiln and then enters the hot rolling device formed from a plurality of rolling stacks. After the hot forming, the rolling stock goes into a further processing device, in which it is processed into a storable product in the form of wire or bar steel.
Bei der bekannten Giesswalzanlage beträgt der Giessquerschnitt ungefähr 150 mm x 150 mm. Wenn ein Knüppelstrang dieser Grosse direkt zu einem Drahtoder Stabstahl mit einem Durchmesser von beispielsweise 6 mm gewalzt wird, ergibt sich aufgrund der sehr starken Querschnittsreduktion eine entsprechend hohe Walzgeschwindigkeit des umgeformten Walzgutes. Eine an sich wünschenswerte mehrstufige Temperaturführung des Walzgutes würde deshalb sehr lange Regelstrecken erfordern, deren praktische Realisierung einen unzumutbaren Aufwand bedeuten würde. Demnach weist die bekannte Giesswalzanlage den Nachteil auf, dass mit ihr nur in begrenztem Masse eine eigenschaftsbezo- gene Temperaturführung möglich ist.In the known casting and rolling plant, the casting cross section is approximately 150 mm x 150 mm. If a billet strand of this size is rolled directly into a wire or bar steel with a diameter of, for example, 6 mm, the very large reduction in cross section results in a correspondingly high rolling speed of the formed rolling stock. A multi-stage temperature control of the rolling stock which is desirable per se would therefore require very long controlled systems, the practical implementation of which would mean an unreasonable effort. Accordingly, the known casting and rolling system has the disadvantage that it is only possible to control the temperature in a property-related manner to a limited extent.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Draht- oder Stabstahl aus der Giesshitze sowie ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.The object of the invention is to provide an improved device for producing wire or bar steel from the casting heat and a method for its operation.
Gelöst werden diese Aufgaben durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung sowie das im Anspruch 17 definierte Verfahren.These tasks are solved by the device defined in claim 1 and the method defined in claim 17.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung beinhaltet Mittel für einen kontinuierlichen Vortrieb des Draht- oder Stabstahls sowie folgende, in Vortriebsrichtung nach- einander angeordnete Bestandteile: a) Giesspfanne; b) Knuppelgiessvorrichtung; c) Warmwalzvorrichtung; und d) Weiterverarbeitungsvorrichtung; wobei die Knuppelgiessvorrichtung mit Einstellmitteln zur Anpassung der Giessgeschwindigkeit und des Giessquerschnitts des Knüppelstrangs ausgestattet ist.The device according to the invention contains means for a continuous advance of the wire or bar steel as well as the following components arranged one after the other in the direction of advance: a) ladle; b) dome casting device; c) hot rolling device; and d) further processing device; the billet casting device being equipped with adjusting means for adapting the casting speed and the casting cross section of the billet strand.
Aufgrund dieser Einstellmittel zeichnet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung durch einen sehr breiten Anwendungsbereich und eine grosse Flexibilität aus. Insbesondere lassen sich mit ein- und derselben Vorrichtung unterschiedliche Erzeugnisse mit völlig verschiedenen Materialeigenschaften herstellen, wobei die Umstellzeit, d.h. die zur Einstellung der Vorrichtung auf ein anderes Erzeugnis benötigte Zeit sehr kurz ist.Because of these setting means, the device according to the invention is characterized by a very wide range of applications and great flexibility. In particular, different products with completely different material properties can be produced with one and the same device, the changeover time, i.e. the time required to adjust the device to another product is very short.
Das erfindungsgemässe Verfahren beinhaltet die folgenden Verfahrensstufen: a) flüssiger Stahl wird aus einer Giesspfanne mittels einer Knuppelgiessvorrichtung zu einem Knüppelstrang gegossen; b) der Knüppelstrang wird einer Warmwalzvorrichtung kontinuierlich zugeführt und dort zu einem Walzgut warmgewalzt; und c) das Walzgut wird einer Weiterverarbeitungsvorrichtung kontinuierlich zugeführt und dort zu einem lagerungsfähigen Erzeugnis in Form von Draht- oder Stabstahl verarbeitet.The process according to the invention comprises the following process stages: a) liquid steel is poured from a ladle to a billet strand by means of a billet casting device; b) the billet strand is fed continuously to a hot rolling device and hot rolled there to a rolling stock; and c) the rolling stock is continuously fed to a further processing device and processed there into a storable product in the form of wire or bar steel.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann gegenüber dem Stand der Tech- nik ein auf die Endeigenschaften des Erzeugnisses abgestimmter Temperatur- Zeit-Verlauf beim Warmwalzen in einem wesentlich grösseren Bereich eingestellt werden. Dies wird erreicht durch einen wesentlich grösseren Einstellbereich der Giessgeschwindigkeit in Kombination mit einem wesentlich grösseren Einstellbereich des Giessquerschnittes des Knüppelstranges. Damit lassen sich die Mate- rialeigenschaften der Verfahrenserzeugnisse über einen weiten Bereich einstellen und so in optimaler Weise auf den Verwendungszweck abstimmen. Insbe- sondere kann - in Umkehrung des vorgenannten Prinzips - ausgehend von gewissen vorzugebenden Eigenschaften der Verfahrenserzeugnisse ein zur Herbeiführung dieser Eigenschaften erforderlicher Temperatur-Zeit-Verlauf realisiert werden, indem die Giessgeschwindigkeit und/oder der Giessquerschnitt des Knüppelstrangs entsprechend eingestellt werden.In the method according to the invention, a temperature-time profile during hot rolling that is matched to the final properties of the product can be set in a substantially larger range than in the prior art. This is achieved by a significantly larger setting range for the casting speed in combination with a significantly larger setting range for the casting cross section of the billet strand. This means that the material properties of the process products can be adjusted over a wide range and thus optimally matched to the intended use. In particular, In particular, in reverse of the above-mentioned principle, a temperature-time profile required to bring about these properties can be realized on the basis of certain properties to be specified for the process products, by setting the casting speed and / or the casting cross section of the billet strand accordingly.
Zwecks Optimierung der Materialeigenschaften ist ein endabmessungsnahes Giessen mit einem vergleichsweise kleinen Giessquerschnitt zweckmässig. Dabei lassen sich aufgrund der vergleichsweise geringen Walzgutgeschwindigkeit vorteilhafte Temperatur-Zeit-Verläufe einstellen, ohne dass hierfür unpraktisch lange Temperaturregelstrecken nötig wären. Demgegenüber kann zwecks Optimierung der Produktivität mit einem vergleichsweise grösseren Giessquerschnitt operiert werden. Ein Wechsel zwischen diesen beiden Verfahrensvarianten ist aufgrund der Einstellbarkeit von Giessgeschwindigkeit und Giessquerschnitt oh- ne weiteres möglich.In order to optimize the material properties, casting close to final dimensions with a comparatively small casting cross section is advisable. Due to the comparatively low rolling stock speed, advantageous temperature-time profiles can be set without the need for impractically long temperature control sections. In contrast, in order to optimize productivity, a comparatively larger casting cross-section can be used. A change between these two process variants is easily possible due to the adjustability of the casting speed and casting cross section.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist die Knuppelgiessvorrichtung mit bewegbaren Wandungen ausgestattet, welche den Knüppelstrang seitlich begrenzen und dadurch dessen Giessquerschnitt definieren, wobei die Wandungen in Vortriebsrichtung entsprechend der Giessgeschwindigkeit antreibbar sind. Insbesondere ist gemäss Anspruch 3 die Lage der einzelnen Wandungen senkrecht zur jeweiligen Wandungsebene verschiebbar, um den Giessquerschnitt einzustellen. Vorteilhafterweise sind gemäss Anspruch 4 die Wandungen durch ein umlaufendes Transportmittel, insbesondere in Form eines unteren und allenfalls oberen Bandes sowie von lateralen Gliederketten gebildet. Demnach lassen sich sowohl der Giessquerschnitt als auch die Giessgeschwin- digkeit über einen weiten Bereich kontinuierlich einstellen und damit optimal auf die Erfordernisse des nachgeordneten Walzvorgangs anpassen. Die im Anspruch 5 definierte Vorrichtung weist einen unter Inertgasatmosphäre haltbaren Bereich auf, welcher den Knüppelstrang mindestens von der Giesspfanne bis zur Warmwalzvorrichtung umgibt. Damit lässt sich eine Verzunderung des Knüppelstrangs vor Eintritt in die Warmwalzvorrichtung vermeiden.In the preferred embodiment according to claim 2, the billet casting device is equipped with movable walls which laterally limit the billet strand and thereby define its casting cross section, the walls being drivable in the direction of advance in accordance with the casting speed. In particular, according to claim 3, the position of the individual walls can be displaced perpendicular to the respective wall plane in order to adjust the casting cross section. Advantageously, according to claim 4, the walls are formed by a circumferential means of transport, in particular in the form of a lower and possibly an upper belt, and of lateral link chains. Accordingly, both the casting cross-section and the casting speed can be continuously adjusted over a wide range and thus optimally adapted to the requirements of the downstream rolling process. The device defined in claim 5 has an area which is stable under an inert gas atmosphere and which surrounds the billet strand at least from the casting ladle to the hot rolling device. This prevents scaling of the billet strand before entering the hot rolling device.
Gemäss Anspruch 6 befindet sich zwischen der Giessvorrichtung und der Warmwalzvorrichtung eine Einlauftemperatur-Regelstrecke, welche insbesondere als Kühlstrecke oder als Warmhaltestrecke ausgestaltet sein kann. Ebenso kann gemäss Anspruch 7 die Warmwalzvorrichtung aus einer Mehrzahl von Walzstaffeln gebildet sein, zwischen denen jeweils Temperaturregelstrecken angeordnet sind.According to claim 6, there is an inlet temperature control section between the casting device and the hot rolling device, which can be designed in particular as a cooling section or as a holding section. Likewise, according to claim 7, the hot rolling device can be formed from a plurality of rolling stages, between which temperature control sections are arranged in each case.
Gemäss Anspruch 8 ist zwischen der Warmwalzvorrichtung und der Weiterbear- beitungsvorrichtung eine Auslauftemperatur-Regelstrecke angeordnet, mittels welcher die Temperatur des Walzgutes auf die Erfordernisse der Weiterverarbeitung anpassbar ist.According to claim 8, an outlet temperature control path is arranged between the hot rolling device and the further processing device, by means of which the temperature of the rolling stock can be adapted to the requirements of the further processing.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Weiterverarbeitungsvorrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 16 definiert. So beinhaltet gemäss Anspruch 9 die Weiterverar- beitungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Durchführung einer Ultraschall-Prüfung am durchlaufenden Walzgut, und gemäss Anspruch 10 ist zudem eine Warmhaltevorrichtung vorgesehen.Advantageous refinements of the further processing device are defined in claims 9 to 16. According to claim 9, the further processing device includes a device for carrying out an ultrasound test on the rolling stock, and according to claim 10, a holding device is also provided.
Prizipiell kann die Weiterverarbeitungsvorrichtung gemäss Anspruch 11 für die Erzeugung von Drahtstahl und gemäss Anspruch 12 für die Erzeugung von Stabstahl ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Ausgestaltung nach Anspruch 13, wonach eine Stellweiche vorgesehen ist, mittels welcher das Walzgut wahlweise der Drahtstahlstation oder aber der Stabstahlstation zuführbar ist.In principle, the further processing device can be designed according to claim 11 for the production of wire steel and according to claim 12 for the production of bar steel. However, the embodiment according to claim 13 is particularly advantageous, according to which a setting switch is provided, by means of which the rolling stock can be fed either to the wire steel station or to the bar steel station.
Gemäss Anspruch 14 umfasst zudem die Drahtstahlstation eine Schneidvorrich- tung mit nachgeord neter Vorrichtung zum Aufhaspeln von erzeugten Drahstah- labschnitten auf. Besonders vorteilhaft ist dabei die Vorrichtung nach Anspruch 15, wonach die Drahtstahlstation Mittel zur Erzeugung von Drahthaspeln ("coils") mit einstellbarem Gewicht aufweist, was eine grosse Flexibilität bezüglich der Kundenwünsche nach unterschiedlichem Ringgewicht ermöglicht. Gemäss Anspruch 16 der Drahthaspelvorrichtung ein Warmhalteofen für erzeugte Drahthaspeln nachgeordnet ist.According to claim 14, the wire steel station also comprises a cutting device device with a downstream device for reeling generated steel wire cuts. The device according to claim 15 is particularly advantageous, according to which the wire steel station has means for producing wire coils with adjustable weight, which allows great flexibility with regard to customer requests for different ring weights. According to claim 16, the wire reel device is followed by a holding furnace for wire reels produced.
Die bevorzugten Ausführungsformen nach den Ansprüchen 18 und 19 gewähr- leisten eine verbesserte Einstellbarkeit des Temperatur-Zeit-Verlaufs beim Warmwalzen. Dabei ist gemäss Anspruch 18 eine Regelung der Temperatur des Knüppelstrangs vorgesehen, während gemäss Anspruch 19 der Schritt des Warmwalzens eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Warmverformungen mit dazwischen liegenden Temperatur-Regelungsphasen umfasst.The preferred embodiments according to claims 18 and 19 ensure improved adjustability of the temperature-time profile during hot rolling. A control of the temperature of the billet strand is provided according to claim 18, while according to claim 19 the step of hot rolling comprises a plurality of successive hot deformations with temperature control phases in between.
Bei der im Anspruch 20 definierten Ausführungsform wird der Temperatur-Zeit- Verlauf beim Warmwalzen so eingestellt, dass mindestens eine der Warmverformungen in einem Mehrphasengebiet des Walzgutes, beispielsweise im auste- nitisch-ferritischen 2-Phasengebiet, stattfindet. Damit lassen sich Erzeugnisse mit guten Eigenschaftkombinationen wie zum Beispiel hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Zähigkeit herstellen.In the embodiment defined in claim 20, the temperature-time profile during hot rolling is set so that at least one of the hot deformations takes place in a multi-phase area of the rolling stock, for example in the austenitic-ferritic 2-phase area. This allows products with good combinations of properties, such as high strength and good toughness, to be produced.
Gemäss Anspruch 21 erfolgt sowohl das Giessen des Knüppelstrangs als auch dessen Zuführung zur Warmwalzvorrichtung unter einer Inertgasatmosphäre. Damit kann auf die sonst erforderliche Entzunderung vor der ersten Walzstaffel verzichtet werden.According to claim 21, both the casting of the billet strand and its feeding to the hot rolling device takes place under an inert gas atmosphere. This means that the descaling that would otherwise be required before the first rolling series can be dispensed with.
Grundsätzlich kann die Dicke des Knüppelstrangeses gemäss Anspruch 22 durch Anpassung des Giessquerschnitt.es eingestellt werden. Alternativ oder zu- sätzlich kann die Dicke des Knüppelstranges gemäss Anspruch 23 durch Anpassung der Stichzahl beim Warmwalzen eingestellt werden. Bei der Weiterverarbeitung des Walzgutes bis zum lagerungsfähigen Erzeugnis können an sich bekannte Verfahren angewendet werden. Vorteilhafterweise um- fasst die Weiterverarbeitung gemäss Anspruch 24 eine Wärmebehandlung des Walzgutes. Darüber hinaus kann die Weiterverarbeitung gemäss Anspruch 25 zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: Glühen und Vergüten.Basically, the thickness of the billet strand can be adjusted according to claim 22 by adapting the casting cross section. Alternatively or additionally, the thickness of the billet strand can be adjusted according to claim 23 by adjusting the number of stitches during hot rolling. Methods known per se can be used for the further processing of the rolling stock up to the storable product. Advantageously, the further processing according to claim 24 comprises a heat treatment of the rolling stock. In addition, the further processing according to claim 25 can additionally comprise one or more of the following steps: annealing and tempering.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnun- gen näher beschrieben, dabei zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawings, which show:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Draht- oder Stabstahl aus der Giesshitze, in schematischer Darstellung; undFigure 1 shows a device for producing wire or bar steel from the pouring heat, in a schematic representation. and
Fig. 2 eine Knuppelgiessvorrichtung mit oberem und unterem Giessband, in schematischer in schematischer Querschnitt-Darstellung;Figure 2 shows a dome casting device with upper and lower casting belt, in a schematic, in a schematic cross-sectional representation;
Fig. 3 die Knuppelgiessvorrichtung der Fig. 2, eingestellt auf ein vergleichsweise kleineres Knüppelformat;3 shows the billet casting device of FIG. 2, set to a comparatively smaller billet format;
Fig. 4 eine Knuppelgiessvorrichtung mit unterem Giessband, in schematischer Querschnitt-Darstellung;4 shows a dome casting device with a lower casting belt, in a schematic cross-sectional illustration;
Fig. 5 die Knuppelgiessvorrichtung der Fig. 4, eingestellt auf ein vergleichs- weise grösseres Knüppelformat;5 shows the billet casting apparatus of FIG. 4, set to a comparatively larger billet format;
Fig. 6 Mikrofotografien von drei Proben einer mit einem Umformgrad von 85,3% hergestellten Walzader ("Format 1");6 microphotographs of three samples of a roll core produced with a degree of deformation of 85.3% (“format 1”);
Fig. 7 Mikrofotografien von drei Proben einer mit einem Umformgrad von 94,3% hergestellten Walzader ("Format 2"). Wege zur Ausführung der Erfindung GiesswalzanlageFig. 7 microphotographs of three samples of a roll core produced with a degree of deformation of 94.3% ("Format 2"). WAYS OF IMPLEMENTING THE INVENTION
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung beinhaltet eine Giesspfanne 2 sowie einen darunter angeordneten Verteilbehälter oder Tundish 4, von welchem aus flüssiger Stahl zu einer Knuppelgiessvorrichtung 6 geführt und dort zu einem Knüppelstrang 8 gebildet wird. Die Knuppelgiessvorrichtung 6 ist mit Einstellmitteln zur Anpassung der Giessgeschwindigkeit und des Giessquerschnitts des Knüppelstrangs 8 ausgestattet, welche jedoch in der Fig. 1 nicht näher dargestellt sind. Der aus der Knuppelgiessvorrichtung 6 tretende Knüppelstrang 8 wird einer aus einer oder mehreren Walzstaffeln 10, 10a, 10b gebildeten Warmwalzvorrichtung 12 zugeführt und dort zu einem Walzgut 14, insbesondere einem Drahtstahl-Strang 14a oder einem Stabstahl-Strang 14b warmgewalzt. Eine der Warmwalzvorrichtung 12 nachgeordnete Weiterverarbeitungsvorrichtung 16 ist dazu vorgesehen, das kontinuierlich zugeführte Walzgut 14 zu einem lagerungs- fähigen Erzeugnis in Form von Drahtstahl oder Stabstahl zu verarbeiten.The device shown in FIG. 1 includes a ladle 2 and a distribution container or tundish 4 arranged underneath, from which liquid steel is led to a billet casting device 6 and is formed there to form a billet strand 8. The billet casting device 6 is equipped with adjusting means for adapting the casting speed and the casting cross section of the billet strand 8, which are not shown in detail in FIG. 1, however. The billet strand 8 emerging from the billet casting device 6 is fed to a hot rolling device 12 formed from one or more rolling stacks 10, 10a, 10b and hot-rolled there to a rolling stock 14, in particular a wire steel strand 14a or a steel rod strand 14b. A further processing device 16 downstream of the hot rolling device 12 is provided to process the continuously supplied rolling stock 14 into a storable product in the form of wire steel or bar steel.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Knuppelgiessvorrichtung 6 weist in an sich bekannter Weise zwei endlos umlaufende biegsame Giessbänder 18 und 20 auf, welche einen dazwischen liegenden Giessbereich 22 definieren. Im Giessbe- reich 22 erstrecken sich die beiden Giessbänder 18 und 20 im wesentlichen parallel zueinander und vertikal beabstandet. Das untere Giessband 18 ist im Giessbereich 22 z.B. durch eine Anzahl von Unterwalzen 24 abgestützt, und entsprechende Oberwalzen 26 sind dem oberen Giessband 20 zugeordnet. Des weiteren beinhaltet die Knuppelgiessvorrichtung 6 z.B. zwei ebenfalls endlos um- laufende Seitendämme 28 und 30, welche den dazwischen liegenden Giessbereich 22 seitlich begrenzen. Jeder Seitendamm 28, 30 weist eine Vielzahl von Seitenblöcken 32 auf, die auf einer flexiblen Schleife 34 aus einem hochfesten Material aufgereiht sind.The dome casting device 6 shown in FIGS. 2 and 3 has, in a manner known per se, two endlessly rotating flexible casting belts 18 and 20 which define a casting area 22 lying in between. In the casting area 22, the two casting belts 18 and 20 extend essentially parallel to one another and vertically spaced apart. The lower casting belt 18 is in the casting area 22 e.g. supported by a number of lower rollers 24, and corresponding upper rollers 26 are assigned to the upper casting belt 20. Furthermore, the dome casting device 6 includes e.g. two likewise endless peripheral dams 28 and 30, which laterally delimit the casting area 22 lying in between. Each side dam 28, 30 has a plurality of side blocks 32 lined up on a flexible loop 34 made of a high strength material.
Die Seitenblöcke 32 weisen eine Höhe auf, die im wesentlichen dem vertikalen Abstand zwischen den Giessbändem und damit der Knüppeldicke D entspricht. Der horizontale Abstand zwischen den einander zugewandten Seiten der beiden Seitendämme 28 und 30 definiert zudem eine Knüppelbreite B. Dementsprechend ist der Giessquerschnitt Q durch das Produkt von Knüppeldicke D und Knüppelbreite B gegeben. Zur Einstellung der Knüppelbreite B sind die beiden Seitendämme 28 und 30 lateral verstellbar, wodurch die Knüppelbreite beispielsweise in einem Einstellbereich von 10 bis 100 mm wählbar ist. Die Knüppeldicke D ist durch die Höhe der Seitendämme 28 und 30, beziehungsweise durch den Abstand der beiden Giessbänder 18 und 20 vorgegeben. Durch Auswechseln der Seitenblöcke 32 und entsprechende Anpassung des vertikalen Abstandes zwischen den beiden Giessbändern ist es jedoch möglich, die Knüppeldicke in einem Einstellbereich von beispielsweise 10 bis 50 mm zu variieren.The side blocks 32 have a height which essentially corresponds to the vertical distance between the casting belts and thus the billet thickness D. The horizontal distance between the mutually facing sides of the two side dams 28 and 30 also defines a billet width B. Accordingly, the casting cross section Q is given by the product of billet thickness D and billet width B. To adjust the billet width B, the two side dams 28 and 30 are laterally adjustable, so that the billet width can be selected, for example, in an adjustment range from 10 to 100 mm. The billet thickness D is predetermined by the height of the side dams 28 and 30, or by the distance between the two casting belts 18 and 20. By changing the side blocks 32 and adapting the vertical distance between the two casting belts accordingly, it is possible to vary the billet thickness in an adjustment range of, for example, 10 to 50 mm.
Mindestens ein Teil der Unterwalzen 24 und Oberwalzen 26 sind motorgetrieben, um das zugeordnete Giessband in Umlaufrichtung anzutreiben. Die Um- laufgeschwindigkeit der beiden Giessbänder entspricht dabei im wesentlichen der Giessgeschwindigkeit v, mit welcher der anfänglich flüssige Stahl in Vortriebsrichtung V durch die Giessvorrichtung 6 hindurchbefördert wird. Die Seitenblöcke 32 laufen mit derselben Umlaufgeschwindigkeit wie die beiden Giessbänder.At least some of the lower rolls 24 and upper rolls 26 are motor-driven in order to drive the associated casting belt in the direction of rotation. The rotational speed of the two casting belts essentially corresponds to the casting speed v at which the initially liquid steel is conveyed through the casting device 6 in the direction of advance V. The side blocks 32 run at the same rotational speed as the two casting belts.
Die Giessvorrichtung ist zudem mit einer in den Figuren nicht dargestellten Primärkühlung - in der Regel eine Wasserdüsen-Spritzkühlung - ausgestattet, mittels welcher der beim Eintreten in die Giessvorrichtung flüssige Stahl mindestens in seinem Randbereich zum Erstarren gebracht wird.The casting device is also equipped with a primary cooling, not shown in the figures - generally a water-jet spray cooling - by means of which the steel which is liquid when entering the casting device is solidified at least in its edge region.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Giessvorrichtung 22a, welche lediglich ein unteres Giessband 18a und Seitendämme 28a und 30a, jedoch kein oberes Giessband aufweist. Eine obere Begrenzung des Giessquerschnitts Q ergibt sich in diesem Fall durch Wirkung der Schwerkraft.4 and 5 show a further embodiment of a casting device 22a, which has only a lower casting belt 18a and side dams 28a and 30a, but no upper casting belt. In this case, the upper limit of the casting cross section Q results from the action of gravity.
Zurückkommend zur Fig.1 , befindet sich zwischen der Giessvorrichtung 6 und der Warmwalzvorrichtung 12 eine Sekundärkühlvorrichtung 36, welche zur Regelung der Einlauftemperatur des Knüppelstranges in die Warmwalzvorrichtung 10 dient. Im gezeigten Beispiel ist zudem ein Inertgasbereich 38 vorgesehen, welcher den Knüppelstrang vom Tundish 4 bis zur Warmwalzvorrichtung 12 um- gibt.Returning to Fig.1, is between the casting device 6 and the hot rolling device 12, a secondary cooling device 36, which serves to regulate the inlet temperature of the billet strand in the hot rolling device 10. In the example shown, an inert gas area 38 is also provided, which surrounds the billet strand from the tundish 4 to the hot rolling device 12.
Die Warmwalzvorrichtung 12 der Fig. 1 umfasst - in Vortriebsrichtung hintereinander angeordnet - die folgenden Komponenten: erste Walzstaffel 10, Schneidvorrichtung 40, erste Temperaturregelstrecke 42, zweite Walzstaffel 10a, zweite Temperaturregelstrecke 42a sowie dritte Walzstaffel 10b. Die erste Walzstaffel 10 beinhaltet vier Walzgerüste 44, welche dazu vorgesehen sind, den im Querschnitt rechteckförmigen Knüppelstrang 8 in einer ersten Warmverformung zu einem runden Walzgut 14 umzuformen. Die zweite Walzstaffel 10a beinhaltet zwei Walzgerüste 44a und dient der Durchführung einer zweiten Warmverfor- mung des Walzgutes 14. Die dritte Walzstaffel 10b beinhaltet nochmals drei Walzgerüste 44b, welche als Reduzier- und Kalibrierblock wirken, sowie nachgeordnet ein letztes Walzgerüst 44c, welches zum Anbringen einer Verzierung vorgesehen ist. Die zwischen den Walzstaffeln befindlichen Temperaturregelstrecken 42 und 42a sind mit steuerbaren Kühlungs- und/oder Heizungselemen- ten ausgerüstet, um den Temperatur-Zeit-Verlauf im Warmwalzprozess in einem weiten Bereich zu steuern.The hot rolling device 12 of FIG. 1, arranged one behind the other in the direction of advance, comprises the following components: first rolling mill 10, cutting device 40, first temperature control section 42, second rolling section 10a, second temperature control section 42a and third rolling section 10b. The first rolling mill 10 contains four rolling stands 44, which are provided to form the billet strand 8, which is rectangular in cross section, in a first hot deformation into a round rolling stock 14. The second rolling mill 10a contains two rolling stands 44a and is used to carry out a second hot deformation of the rolling stock 14. The third rolling mill 10b again contains three rolling stands 44b, which act as a reduction and calibration block, and, downstream, a last rolling stand 44c, which is used to attach one Ornamentation is provided. The temperature control sections 42 and 42a located between the rolling stages are equipped with controllable cooling and / or heating elements in order to control the temperature-time profile in the hot rolling process over a wide range.
Die Weiterverarbeitungsvorrichtung 16 beinhaltet im gezeigten Beispiel eine Stellweiche 46, mittels welcher das Walzgut 14 nach dem Austritt aus der Warmwalzvorrichtung 12 wahlweise einer Drahtstahlstation 48 für Drahtstahl 14a oder einer Stabstahlstation 50 für Stabstahl 14b zuführbar ist.In the example shown, the further processing device 16 contains a setting switch 46, by means of which the rolled material 14 can be fed to a wire steel station 48 for wire steel 14a or a steel bar station 50 for steel bar 14b after it has left the hot rolling device 12.
Die Drahtstahlstation 48 umfasst - in Vortriebsrichtung hintereinander angeordnet - die folgenden Komponenten: Drahtschneidvorrichtung 52, Auslauf- Temperaturregelstrecke 54 für den Walzdraht 14a, Ultraschall-Drahtprüfstation 56, Drahthaspelvorrichtung 58 sowie Draht-Warmhaltestrecke 60. Vorteilhafter- weise können mit der Drahthaspelvorrichtung 58 in Verbindung mit der kontinuierlichen ("in-line") Erzeugung des Walzdrahtes (Giessen, Erstarren, Walzen) Ringe mit vorwählbarem Gewicht hergestellt werden. Beispielsweise können je nach Kundenwunsch Ringgewichte im Bereich von 1 bis 3 1 gewickelt werden.The wire steel station 48 comprises - arranged one behind the other in the advancing direction - the following components: wire cutting device 52, outlet temperature control section 54 for the wire rod 14a, ultrasonic wire test station 56, wire reel device 58 and wire warming section 60. As a result, rings with a preselectable weight can be produced with the wire reel device 58 in connection with the continuous (“in-line”) production of the wire rod (casting, solidification, rolling). For example, depending on customer requirements, ring weights in the range of 1 to 3 1 can be wound.
Die Stabstahlstation 50 umfasst - in Vortriebsrichtung hintereinander angeordnet - die folgenden Komponenten: Stabschneidvorrichtung 62, Auslauftemperaturregelstrecke 64 für den Stabstahl 14b, Ultraschall-Stabprüfstation 66, . Vorteilhafterweise umfasst die Auslauftemperaturregelstrecke 64 eine Mehrzahl von Teil- bereichen 64a, 64b, 64c, deren Temperatur individuell einstellbar ist und die vorzugsweise unter Inertgas haltbar sind.The bar steel station 50 - arranged one behind the other in the direction of advance - comprises the following components: bar cutting device 62, outlet temperature control section 64 for the bar steel 14b, ultrasonic bar test station 66,. Advantageously, the outlet temperature control section 64 comprises a plurality of sub-areas 64a, 64b, 64c, the temperature of which can be adjusted individually and which are preferably stable under inert gas.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anlage ist in vorteilhafter Weise für verschiedene Ausführungsformen von Giesswalzverfahren geeignet. So können aufgrund des modularen Aufbaus je nach Art des gewünschten Erzeugnisses gewisse Komponenten der Vorrichtung im Verfahrensablauf eingesetzt werden oder aber ausgelassen werden. Wie überdies nachfolgend näher ausgeführt, lassen sich aufgrund der grossen Variabilität der Verfahrensparameter, insbesondere des Temperatur-Zeit-Verlaufs beim Warmwalzen sowie der Art der anschliessenden Weiterverarbeitung, sehr unterschiedliche Erzeugnisse herstellen.The plant shown in FIGS. 1 and 2 is advantageously suitable for various embodiments of casting and rolling processes. Because of the modular structure, depending on the type of product desired, certain components of the device can be used in the process or omitted. As furthermore explained in more detail below, very different products can be produced owing to the great variability of the process parameters, in particular the temperature-time profile during hot rolling and the type of subsequent processing.
Giesswalzverfahrencasting-rolling
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden die wesentlichen Vorrichtungsund Verfahrensmerkmale nachfolgender Anlagen verglichen:To explain the invention in more detail, the essential device and process features of the following systems are compared:
A herkömmliche Anlage zur diskontinuierlichen Herstellung von Draht- oderA conventional plant for the discontinuous production of wire or
Stabstahl der von Moos Stahl AG; B vorbekannte kontinuierlichen Giesswalzanlage ABS Luna ECR (EndlessSteel bars from von Moos Stahl AG; B previously known continuous casting and rolling system ABS Luna ECR (Endless
Casting Rolling)" der Acciaierie Bertoli Safau (ABS) in Udine (Italien); C erfindungsgemässe kontinuierliche Giesswalzanlage. Zu diesem Zweck sind in der Tab. 1 Richtwerte für die folgenden Parameter zusammengestellt, wobei der Einfachheit halber ein quadratisches Knüp- pel(giess)format und ein kreisrundes Walzgutformat angenommen wurde:Casting Rolling) "by Acciaierie Bertoli Safau (ABS) in Udine (Italy); C continuous casting and rolling machine according to the invention. For this purpose, Tab. 1 provides guide values for the following parameters, whereby for the sake of simplicity a square billet (casting) format and a circular rolling stock format have been assumed:
Vo Ziehgeschwindigkeit aus dem Wiedererwärmungsofen des Walzwerkes (für A) bzw. Giessgeschwindigkeit (für B, C)Vo drawing speed from the reheating furnace of the rolling mill (for A) or casting speed (for B, C)
Lo Seitenlänge des quadratischen KnüppelsLo side length of the square stick
Ao Querschnitt des Knüppels dε Enddurchmesser des gewalzten Strangs AE Querschnitt des gewalzten Strangs nβ Anzahl der Walzstiche ε Umformgrad = (1 - AE/A0)Ao cross-section of the billet dε final diameter of the rolled strand A E cross-section of the rolled strand nβ number of passes ε degree of deformation = (1 - AE / A 0 )
VE Walzgeschwindigkeit am Ende der WarmwalzvorrichtungVE rolling speed at the end of the hot rolling device
ITU MassendurchsatzITU mass throughput
Insbesondere sind in der Tabelle typische Variabilitätsbereiche von ausgewählten Parametern angegeben, aus welchen der grosse Spielraum unterschiedlicher Betriebsarten der erfindungsgemässen Anlage im Vergleich zu denjenigen nach dem Stand der Technik erkennbar wird.In particular, the table shows typical ranges of variability of selected parameters, from which the large scope of different operating modes of the system according to the invention can be seen in comparison with those according to the prior art.
Wie nachfolgend noch eingehend erläutert wird, spielt die Walzgeschwindigkeit des Walzgutes beim Durchlaufen der Warmwalzvorrichtung eine wesentliche Rolle bei der Gestaltungsmöglichkeit der thermomechanischen Behandlung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird dies anhand von Vergleichen der Grosse VE d.h. der Walzgeschwindigkeit am Ende der Warmwalzvorrichtung getan, ob- schon als massgebliche Grosse eigentlich die effektive Geschwindigkeit an der betrachteten Stelle der Warmwalzvorrichtung heranzuziehen wäre. Unter der Voraussetzung, dass die thermomechanische Behandlung bei einem Walzgutdurchmesser vorgenommen wird, der bereits nahe beim Enddurchmesser liegt, stellt die Betrachtung von vE eine gute Näherung für die tatsächlichen Verhält- nisse dar. Desweiteren erlaubt die Betrachtung von VE auch einen relativen Vergleich der einzelnen Verfahrensvarianten.As will be explained in detail below, the rolling speed of the rolling stock plays an important role in the design options for the thermomechanical treatment as it passes through the hot rolling device. For reasons of clarity, this is done by comparing the size VE, ie the rolling speed at the end of the hot rolling device, although the effective speed at the point in question of the hot rolling device should actually be used as the relevant size. Provided that the thermomechanical treatment is carried out with a rolling stock diameter that is already close to the final diameter, the consideration of v E is a good approximation for the actual conditions Furthermore, considering VE also allows a relative comparison of the individual process variants.
Tab. 1 Beispielhafte Aufstellung von Vorrrichtungs- und VerfahrensmerkmalenTab. 1 Exemplary list of device and process features
Her öm_m[iches_ Wa[zen Beispiele.1_und_2)_Her öm_m [iches_ Wa [zen Examples.1_and_2) _
Bei einer herkömmlichen Walzanlage wird typischerweise von wiedererwärmten Knüppeln mit einer Seitenlänge = 135 mm ausgegangen, welche gemäss Bei0 spiel 1 mit einer Walzgeschwindigkeit v0 = 7.8 m/min zugeführt werden. Für das Walzen zu einem runden Erzeugnis mit einem Enddurchmesser dε = 6 mm, was einem Umformgrad ε = 99.8% entspricht, werden beispielsweise 30 Stiche verwendet. Der Massendurchsatz der Anlage beträgt in diesem Beispiel mt = 65 t/h. Aufgrund der erheblichen Querschnittreduktion ergibt sich für das Walzgut eine vergleichsweise hohe Walzgeschwindigkeit; so wird nach Erreichen des End- durchmessers dε = 6 mm eine Endgeschwindigkeit vε = 83.8 m/s erreicht. Dies bedeutet jedoch, dass eine thermomechanische Behandlung des Walzgutes beim Warmwalzen, welche in aller Regel eine gewisse Behandlungszeit benötigt, eine sehr lange Streckenführung erfordern würde. Bereits eine Behandlungszeit von lediglich 5 Sekunden würde bei einer Walzgeschwindigkeit von 80 m/s eine Temperaturregelstrecke von 400 m erfordern, für noch längere Behandlungszeiten wären entsprechend längere Temperaturregelstrecken vorzusehen.In a conventional rolling mill, typically reheated billets with a side length = 135 mm are assumed, which according to example 1 are fed at a rolling speed v 0 = 7.8 m / min. For rolling into a round product with a final diameter dε = 6 mm, what corresponds to a degree of deformation ε = 99.8%, for example 30 stitches are used. The mass throughput of the plant in this example is m t = 65 t / h. Due to the considerable reduction in cross-section, the rolling stock has a comparatively high rolling speed; after reaching the final diameter dε = 6 mm, a final speed vε = 83.8 m / s is reached. However, this means that a thermomechanical treatment of the rolling stock during hot rolling, which generally requires a certain treatment time, would require a very long route. A treatment time of just 5 seconds would require a temperature control section of 400 m at a rolling speed of 80 m / s, and accordingly longer temperature control sections would have to be provided for even longer treatment times.
Zur Vermeidung unerwünscht langer Temperaturregelstrecken wäre es zwar grundsätzlich möglich, die anfängliche Vortriebsgeschwindigket zu reduzieren, doch dies ist bei den herkömmlichen Walzanlagen nur beschränkt machbar. Wird gemäss Beispiel 2 die Anfangsgeschwindigkeit auf Vo = 6 m/min reduziert, so ergibt sich eine entsprechende Reduktion der Endgeschwindigkeit auf vε = 64.5 m/s. Demnach lässt sich durch diese Massnahme die Aufenthaltsdauer des Walzgutes in einer Temperaturregelstrecke vorgegebener Länge um rund 30% erhöhen.In order to avoid undesirably long temperature control sections, it would in principle be possible to reduce the initial jacking speed, but this is only possible to a limited extent in the conventional rolling plants. If, according to Example 2, the initial speed is reduced to Vo = 6 m / min, there is a corresponding reduction in the final speed to vε = 64.5 m / s. Accordingly, this measure can increase the length of stay of the rolling stock in a temperature control path of a predetermined length by around 30%.
Bei einer kontinuierlichen Giesswalzanlage der Art von ABS Luna ECR wird mit einem vorgegebenen Knüppelformat gegossen, beispielsweise mit einer Seiten- länge L0 = 150 mm. Gemäss Beispiel 3 wird mit einer anfänglichen Walzgeschwindigkeit, entsprechend der Giessgeschwindigkeit, von Vo = 5 m/min operiert. Für das Walzen zu einem runden Erzeugnis mit einem Enddurchmesser dε = 6 mm, was einem Umformgrad ε = 99.9% entspricht, werden mehr als 30 Stiche benötigt. Der Massendurchsatz der Anlage beläuft sich in diesem Beispiel auf mt = 51t/h, und die Endgeschwindigkeit des Walzgutes beträgt VE = 66 m/s. Gegenüber dem Beispiel 1 ist die Walzgeschwindigkeit annähernd gleich. Durch Reduktion der Giessgeschwindigkeit auf Vo = 2.5 m/min lässt sich eine Senkung der Endgeschwindigkeit auf vε = 33.2 m/s erreichen, womit bei vorgegebener Streckenlänge die Aufenthaltsdauer des Walzgutes um rund 50% erhöht werden kann. Hier dürfte jedoch eine Grenze erreicht sein, denn eine weitere Verminde- rung der Giessgeschwindigkeit würde zu Problemen beim Giessen mit stationärer Kokille führen.In a continuous casting and rolling system of the ABS Luna ECR type, casting is carried out with a specified billet format, for example with a side length L 0 = 150 mm. According to Example 3, an initial rolling speed corresponding to the casting speed of Vo = 5 m / min is used. More than 30 passes are required for rolling into a round product with a final diameter dε = 6 mm, which corresponds to a degree of deformation ε = 99.9%. The mass throughput of the system in this example amounts to mt = 51t / h, and the final speed of the rolling stock is VE = 66 m / s. Compared to Example 1, the rolling speed is approximately the same. By Reducing the casting speed to Vo = 2.5 m / min, the final speed can be reduced to vε = 33.2 m / s, which means that the length of stay of the rolling stock can be increased by around 50% for a given length of line. However, a limit is likely to have been reached here, since a further reduction in the casting speed would lead to problems when casting with a stationary mold.
Erfinj[ungsgemässes_ Wa[zen Bejsp[ele_ 5_bis_ i §Erfinj [ungsgemäßes_ Wa [zen Bejsp [ele_ 5_bis_ i §
Die erfindungsgemässe Giesswalzanlage ermöglicht sehr unterschiedliche Be- triebsarten. Dank einer beträchtlicher Variationsbreite bei der Endgeschwindigkeit des Walzgutes lassen sich die verschiedensten Arten der thermomechani- sche Behandlungen realisieren und damit die Eigenschaften der Erzeugnisse an die jeweiligen Erfordernisse anpassen (vgl. Beispiele 5 bis 12 "Fokus thermome- chanische Behandlung"). Andererseits kann aber - insbesondere für Erzeugnisse mit weniger hohen Qualitätsanforderungen - eine Optimierung des Durchsatzes angestrebt werden (vgl. Beispiele 13 bis 15 "Fokus Produktivität"). Generell ist die Giesswalzanlage für ein endabmessungsnahes Giessen geeignet.The casting and rolling plant according to the invention enables very different operating modes. Thanks to a considerable range of variation in the final speed of the rolling stock, the most varied types of thermomechanical treatments can be implemented and the properties of the products can thus be adapted to the respective requirements (cf. Examples 5 to 12 "Focus on thermomechanical treatment"). On the other hand, an optimization of the throughput can be aimed at - especially for products with less high quality requirements (cf. Examples 13 to 15 "Focus on productivity"). In general, the casting and rolling system is suitable for casting close to the final dimensions.
In den Beispielen 5 und 6 werden Knüppel mit einem vergleichsweise kleinen Format von lediglich Lo = 10 mm gegossen. Beim Walzen zu einem runden Erzeugnis mit Enddurchmesser dε = 6 mm beträgt dann der Umformgrad ε= 70%, was in metallurgischer Hinsicht gerade noch akzeptabel sein dürfte. Hingegen bedeutet die vergleichsweise geringe Querschnittreduktion beim Walzen, dass selbst bei einer Giessgeschwindigkeit Vo = 10 m/min (Beispiel 5) eine sehr nied- rige Endgeschwindigkeit V = 0.6 m/s resultiert. Damit lassen sich selbst bei vergleichsweise kurzen Temperaturregelstrecken von beispielsweise 10 bis 100 Meter sehr lange Einwirkungszeiten erreichen. Bei einer Giessgeschwindigkeit v0 = 60 m/min (Beispiel 6) erhöht sich die Endgeschwindigkeit auf vε = 3.3 m/s. Wird zudem gemäss Beispiel 7 auf ein grösseres Knüppelformat von Lo = 45 mm übergewechselt, so lässt sich erstens der Umformgrad auf ε= 98.6% erhöhen und zweitens die Endwalzgeschwindigkeit auf VE = 71.7 m/s steigern. Diese enorme Variationsbreite der Endwalzgeschwindigkeit bedeutet, dass die Aufenthaltsdauer des Walzgutes in einer Temperaturregelstrecke vorgegebener Länge um mehr als zwei Grössenordungen erhöht werden kann (beispielsweise um den Faktor 118.5 beim Übergang vom Beispiel 7 zum Beispiel 5).In Examples 5 and 6, billets are cast with a comparatively small format of only Lo = 10 mm. When rolling to a round product with a final diameter of dε = 6 mm, the degree of deformation is ε = 70%, which should just be acceptable from a metallurgical point of view. On the other hand, the comparatively small cross-section reduction during rolling means that even at a casting speed Vo = 10 m / min (example 5), a very low final speed V = 0.6 m / s results. This means that very long exposure times can be achieved even with comparatively short temperature control systems of, for example, 10 to 100 meters. At a casting speed v 0 = 60 m / min (example 6) the final speed increases to vε = 3.3 m / s. If, in addition, according to Example 7, a change is made to a larger billet size of Lo = 45 mm, firstly the degree of deformation can be increased to ε = 98.6% and secondly the final rolling speed can be increased to VE = 71.7 m / s. This Enormous range of variation of the final rolling speed means that the length of stay of the rolling stock in a temperature control section of a given length can be increased by more than two orders of magnitude (for example by a factor of 118.5 when changing from example 7 to example 5).
Die Beispiele 8 bis 10 und die Beispiele 11 und 12 zeigen ein ähnliches Bild für das Walzen auf grössere Enddurchmesser d - 19 mm beziehungsweise dε = 28 mm, ausgehend von Knüppelformaten L0 = 30 mm oder Lo = 45 mm. In allen Fällen beträgt der Umformgrad mindestens 70%; der Walzprozess lässt sich mit 6 Stichen durchführen.Examples 8 to 10 and Examples 11 and 12 show a similar picture for rolling to larger final diameters d - 19 mm or dε = 28 mm, starting from billet formats L 0 = 30 mm or Lo = 45 mm. In all cases, the degree of deformation is at least 70%; the rolling process can be carried out with 6 passes.
Die Beispiele 13 bis 15 beziehen sich auf eine Betriebsart mit vergleichsweise hohem Massendurchsatz mt = 55 t/h. Ausgehend von einem Knüppelformat Lo = 45 mm wird auf unterschiedliche Enddurchmesser dε = 6 mm, 19 mm bzw. 28 mm gewalzt, wofür 10 bzw. 6 Walzstiche verwendet werden.Examples 13 to 15 relate to an operating mode with a comparatively high mass throughput m t = 55 t / h. Starting from a billet size Lo = 45 mm, rolling to different end diameters dε = 6 mm, 19 mm or 28 mm is carried out, for which 10 or 6 roll passes are used.
Produktbezogene Bestimmung der Parameter für das Giesswalzverfahren Mit der hier beschriebenen kontinuierlichen Giesswalzanlage können die Betriebsparameter im Giesswalzverfahren - anders als bei den Anlagen nach dem Stand der Technik - optimal an die gewünschten Erzeugnisse angepasst werden. Sowohl bei den herkömmlichen Walzanlagen als auch bei der vorbekannten kontinuierlichen Giesswalzanlage sind die Betriebsparameter nur in relativ engen Grenzen veränderbar, so dass bezüglich der Eigenschaften der Erzeugnisse kein grosser Spielraum besteht. Demgegenüber eröffnet sich im vorliegenden Fall ein produktbezogenes Vorgehen bei der Wahl der Betriebsparameter. Beispielsweise kann ausgehend vom Enddurchmesser und den metallurgischen Eigenschaften des herzustellenden Erzeugnisses zunächst ermittelt werden, welche Art von thermomechanischer Behandlung und dementsprechend welche Aufenthaltsdauer in den einzelnen Temperaturregelstrecken erforderlich ist. Da- nach wird - unter Berücksichtigung der entsprechenden Streckenlängen - die benötigte Walzgeschwindigkeit des Walzgutes ermittelt. Schliesslich wird auf- grund dieser Walzgeschwindigkeit eine passende Kombination von Giessformat und Giessgeschwindigkeit gewählt, wobei als wesentliche Grosse das Produkt von Knüppelquerschnitt A0 und Giessgeschwindigkeit v0 zu definieren ist.Product-related determination of the parameters for the casting and rolling process With the continuous casting and rolling system described here, the operating parameters in the casting and rolling process can be optimally adapted to the desired products - in contrast to the systems according to the prior art. Both in the conventional rolling plants and in the previously known continuous casting and rolling plant, the operating parameters can only be changed within relatively narrow limits, so that there is no great scope for the properties of the products. In contrast, a product-related procedure in the selection of the operating parameters opens up in the present case. For example, based on the final diameter and the metallurgical properties of the product to be manufactured, it can first be determined what type of thermomechanical treatment and, accordingly, what length of stay is required in the individual temperature control systems. The required rolling speed of the rolling stock is then determined, taking into account the corresponding track lengths. Finally, Due to this rolling speed, a suitable combination of casting format and casting speed was chosen, the product of the billet cross section A 0 and the casting speed v 0 being the essential size.
Ausführungsbeispielembodiment
Ein Stahl mit einem Gewichtsanteil von 0,14% C, 0,02% Si, 0,55% Mn, 0,10% AI sowie weiteren stahlüblichen Beimengungen, der Rest Fe, wurde zu einem Knüppel mit quadratischem Querschnitt mit einer Seitenlänge L0 = 37 mm und einer Knüppellänge von 1000 mm gegossen. Nach Abkühlen auf Raumtempera- tur wurde der Knüppel auf 1150°C angewärmt, wobei eine Anwärmzeit von 25 bis 30 Minuten und eine Temperaturausgleichszeit von 5 Minuten verwendet wurde. Anschliessend erfolgte eine Walzung, wobei an ruhender Luft auf eine vor dem letzten Stich mittels Pyrometer gemessene Endwalztemperatur von 880°C abgekühlt wurde. Es wurden zwei unterschiedliche, nachfolgend als "Format 1" und "Format 2" bezeichnete Endabmessungen gewalzt, die einem Umformgrad von 85,3% bzw. 94,3% entsprechen (Tab. 2).A steel with a weight fraction of 0.14% C, 0.02% Si, 0.55% Mn, 0.10% Al and other steel additions, the rest Fe, became a billet with a square cross-section with a side length L 0 = 37 mm and a billet length of 1000 mm. After cooling to room temperature, the billet was heated to 1150 ° C using a warm-up time of 25 to 30 minutes and a temperature equalization time of 5 minutes. This was followed by rolling, cooling in still air to a final rolling temperature of 880 ° C., measured using a pyrometer before the last stitch. Two different final dimensions, hereinafter referred to as "Format 1" and "Format 2", were rolled, which correspond to a degree of deformation of 85.3% and 94.3%, respectively (Table 2).
Tab. 2 WalzbedingungenTab. 2 rolling conditions
Die zur Charakterisierung des erzeugten Walzgutes durchgeführten Messungen sind nachfolgend beschrieben (s.a. Tab. 3): a) Zur Bestimmung der Härte (HV 30) wurden über den Walzaderdurchmesser am Rand, Übergang und Kern jeweils 5 Messungen durchgeführt; in der Tab. 3 sind die entsprechenden Mittelwerte angegeben.The measurements carried out to characterize the rolling stock produced are described below (see also Table 3): a) To determine the hardness (HV 30), 5 measurements were carried out on the roll core diameter at the edge, transition and core; the corresponding mean values are given in Table 3.
b) Es wurden Zerreissversuche mit Proben DIN 50 125 A8 x 40 an 2 bzw. 3 Proben durchgeführt.b) Tear tests were carried out with samples DIN 50 125 A8 x 40 on 2 or 3 samples.
c) Für die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Gefügeaufnahmen wurden aus den Walzadern ca. 10 mm lange Proben entnommen, diese halbiert und jeweils drei Aufnahmen gemacht.c) For the micrographs shown in FIGS. 6 and 7, approximately 10 mm long samples were taken from the roll cores, these halved and three shots were taken in each case.
Tab. 3 Mechanische Eigenschaften des WalzgutesTab. 3 Mechanical properties of the rolling stock
* Die erste Ziffer entspricht dem Walzgutformat, die zweite Ziffer entspricht der Pro- bennummer bzw. dem Durchschnitt (0)* The first digit corresponds to the rolling stock format, the second digit corresponds to the sample number or the average (0)
Die obigen Messungen zeigen, dass trotz eines vergleichsweise geringen Umformgrades von ungefähr 85 bzw. 94% ein Walzgut mit guten mechanischen Eigenschaften und einem homogenem Gefüge herstellen lässt. BezugszeichenlisteThe above measurements show that, despite a comparatively low degree of deformation of approximately 85 or 94%, a rolling stock with good mechanical properties and a homogeneous structure can be produced. LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Giesspfanne2 ladle
4 Tundish4 tundish
6 Knuppelgiessvorrichtung6 dome casting device
8 Knüppelstrang8 billet strand
10, 10a, 10b Walzstaffel10, 10a, 10b rolling mill
12 Warmwalzvorrichtung12 hot rolling device
14 Walzgut14 rolling stock
14a Drahtstahl-Strang14a wire steel strand
14b Stabstahl-Strang14b steel rod strand
16 Weiterverarbeitungsvorrichtung16 processing device
18 unteres Giessband18 lower casting belt
20 oberes Giessband20 upper casting belt
22 Giessbereich22 casting area
24, 24a Unterwalze24, 24a lower roller
26 Oberwalze26 top roller
28, 28a Seitendamm28, 28a side dam
30, 30a Seitendamm30, 30a side dam
32 Seitenblock32 page block
34 Schleife34 loop
36 Sekundärkühlung36 secondary cooling
38 Inertgasbereich38 inert gas range
40 Schneidvorrichtung40 cutting device
42, 42a Temperaturregelstrecken42, 42a temperature control systems
44, 44a, 44b, 44c Walzgerüste44, 44a, 44b, 44c roll stands
46 Stellweiche46 switch
48 Drahtstahlstation48 wire steel station
50 Stabstahlstation50 steel bar station
52 Drahtschneidvorrichtung52 wire cutting device
54 Auslauf-Temperaturregelstrecke für Drahtstahl 56 Ultraschall-Drahtprüfstation54 Outlet temperature control system for wire steel 56 Ultrasonic wire test station
58 Haspelvorrichtung58 reel device
60 Draht-Warmhaltestrecke60 wire warming section
62 Stabschneidvorrichtung 64 Auslauftemperaturregelstrecke für Stabstahl62 Bar cutting device 64 Outlet temperature control system for bar steel
66 Ultraschall-Stabprüfstation66 Ultrasonic rod test station
B KnüppelbreiteB billet width
D KnüppeldickeD billet thickness
Q Giessquerschnitt V Vortriebsrichtung v Walzgeschwindigkeit Q casting cross-section V direction of advance v rolling speed

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Draht- oder Stabstahl aus der Giesshitze, mit Mitteln für einen kontinuierlichen Vortrieb des Draht- oder Stabstahls sowie mit folgenden, in Vortriebsrichtung (V) nacheinander angeordneten Bestandteilen: a) Giesspfanne (2); b) Knuppelgiessvorrichtung (6); c) Warmwalzvorrichtung (12); und d) Weiterverarbeitungsvorrichtung (16); dadurch gekennzeichnet, dass die Knuppelgiessvorrichtung (6) mit Einstellmitteln zur Anpassung der Giessgeschwindigkeit (v) und des Giessquer- schnitts (Q) des Knüppelstrangs (8) ausgestattet ist.1. Device for the continuous production of wire or bar steel from the casting heat, with means for a continuous advancement of the wire or bar steel and with the following components arranged one after the other in the direction of advance (V): a) casting ladle (2); b) dome casting device (6); c) hot rolling device (12); and d) further processing device (16); characterized in that the billet casting device (6) is equipped with adjusting means for adapting the casting speed (v) and the casting cross section (Q) of the billet strand (8).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Knuppelgiessvorrichtung (6) mit bewegbaren Wandungen (18, 20, 28, 30; 18a, 28a, 30a) ausgestattet ist, welche den Knüppelstrang (8) seitlich begrenzen und dadurch dessen Giessquerschnitt (Q) definieren, wobei die Wandungen in Vortriebsrichtung (V) entsprechend der Giessgeschwindigkeit (v) antreibbar sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the dome casting device (6) is equipped with movable walls (18, 20, 28, 30; 18a, 28a, 30a) which laterally limit the billet strand (8) and thereby its casting cross section ( Define Q), the walls being driven in the direction of advance (V) according to the casting speed (v).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage einzelner Wandungen (20, 28, 30; 28a, 30a) senkrecht zur jeweiligen Wandungsebene verschiebbar ist, um den Giessquerschnitt (Q) einzustellen.3. Device according to claim 2, characterized in that the position of individual walls (20, 28, 30; 28a, 30a) is displaceable perpendicular to the respective wall plane in order to adjust the casting cross section (Q).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wandung (18, 20, 28, 30; 18a, 28a, 30a) durch ein umlaufendes Transportmittel gebildet ist.4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that each wall (18, 20, 28, 30; 18a, 28a, 30a) is formed by a rotating means of transport.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen unter Inertgasatmosphäre haltbaren Bereich (38) aufweist, welcher den Knüppelstrang (8) mindestens von der Giesspfanne (2) bis zur Warmwalzvorrichtung (12) umgibt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has a region (38) which is stable under an inert gas atmosphere, which surrounds the billet strand (8) at least from the ladle (2) to the hot rolling device (12).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zwischen der Giessvorrichtung (6) und der Warmwalzvorrichtung (12) angeordnete Einlauftemperatur-Regelstrecke (36) aufweist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has an inlet temperature control path (36) arranged between the casting device (6) and the hot rolling device (12).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwalzvorrichtung (12) eine Mehrzahl von Walzstaffeln (10, 10a, 10b) aufweist, zwischen denen Temperaturregelstrecken (42, 42a) angeordnet sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hot rolling device (12) has a plurality of rolling racks (10, 10a, 10b), between which temperature control sections (42, 42a) are arranged.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zwischen der Warmwalzvorrichtung (12) und der Weiterbear- beitungsvorrichtung (16) angeordnete Auslauftemperatur-Regelstrecke (54) aufweist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has an outlet temperature control path (54) arranged between the hot rolling device (12) and the further processing device (16).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung (16) eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung einer Ultraschall-Prüfung (56; 66) am durchlaufenden Walzgut (14a;9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the further processing device (16) has a device for carrying out an ultrasound test (56; 66) on the rolling stock (14a;
14b) beinhaltet.14b) includes.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung (16) eine Warmhaltevorrichtung (60) aufweist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the further processing device (16) has a warming device (60).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung eine Drahtstahlstation (48) aufweist.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the further processing device has a wire steel station (48).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung eine Stabstahlstation (50) aufweist. 12. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the further processing device has a bar steel station (50).
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Stellweiche (46) ausgestattet ist, mittels welcher das Walzgut (14) wahlweise der Drahtstahlstation (48) oder der Stabstahlstation (50) zuführbar ist.13. The apparatus according to claim 11 and 12, characterized in that it is equipped with a setting switch (46), by means of which the rolling stock (14) can optionally be fed to the wire steel station (48) or the bar steel station (50).
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstahlstation (48) eine Schneidvorrichtung (52) mit nachgeordneter Vorrichtung (58) zum Aufhaspeln von erzeugten Drahstahlabschnitten aufweist.14. The apparatus of claim 11 or 13, characterized in that the wire steel station (48) has a cutting device (52) with a downstream device (58) for reeling generated steel steel sections.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstahlstation (48) Mittel zur Erzeugung von Drahthaspeln mit einstellbarem Ringgewicht aufweist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the wire steel station (48) has means for producing wire reels with adjustable ring weight.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahthaspelvorrichtung ein Warmhalteofen für erzeugte Drahthaspeln nachgeordnet ist.16. The apparatus of claim 14 or 15, characterized in that the wire reel device is followed by a holding furnace for wire reels generated.
17. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Verfahrensstufen: a) flüssiger Stahl wird aus der Giesspfanne (2) mittels der Knuppelgiessvorrichtung (6) zu einem Knüppelstrang (8) gegossen; b) der Knüppelstrang (8) wird der Warmwalzvorrichtung (12) kontinuierlich zugeführt und dort zu einem Walzgut (14) warmgewalzt; c) das Walzgut (14) wird der Weiterverarbeitungsvorrichtung (16) kontinu- ierlich zugeführt und dort zu einem lagerungsfähigen Erzeugnis in Form von Draht- oder Stabstahl verarbeitet; wobei ein auf die Eigenschaften des Erzeugnisses abgestimmter Temperatur-Zeit-Verlauf beim Warmwalzen durch eine Anpassung der Giessgeschwindigkeit (v) und/oder des Giessquerschnitts (Q) des Knüppelstrangs (8) eingestellt wird. 17. A method of operating a device according to claim 1, comprising the following process steps: a) liquid steel is poured from the ladle (2) by means of the dome casting device (6) into a billet strand (8); b) the billet strand (8) is fed continuously to the hot rolling device (12) and hot-rolled there to form a rolling stock (14); c) the rolling stock (14) is continuously fed to the further processing device (16) and processed there into a storable product in the form of wire or bar steel; wherein a temperature-time profile that is matched to the properties of the product during hot rolling is set by adapting the casting speed (v) and / or the casting cross section (Q) of the billet strand (8).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Zeit-Verlauf beim Warmwalzen zusätzlich durch eine Temperaturregelung des Knüppelstrangs (8) eingestellt wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the temperature-time profile during hot rolling is additionally set by temperature control of the billet strand (8).
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Warmwalzens eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Warmverformungen mit dazwischen liegenden Temperatur-Regelungsphasen umfasst.19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the step of hot rolling comprises a plurality of successive hot deformations with intermediate temperature control phases.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Zeit-Verlauf beim Warmwalzen so eingestellt wird, dass mindestens eine der Warmverformungen in einem Mehrphasengebiet des Walzgutes stattfindet.20. The method according to claim 19, characterized in that the temperature-time profile during hot rolling is set so that at least one of the hot deformations takes place in a multi-phase area of the rolling stock.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessen des Knüppelstrangs (8) und dessen Zuführen zur Warmwalzvorrichtung (12) unter einer Inertgasatmosphäre erfolgen.21. The method according to any one of claims 17 to 20, characterized in that the casting of the billet strand (8) and its supply to the hot rolling device (12) take place under an inert gas atmosphere.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Dicke (dε) des Walzges (14) durch Anpassung des Giessquer- schnittes (Q) einstellt.22. The method according to any one of claims 17 to 21, characterized in that the thickness (dε) of the rolling mill (14) is adjusted by adapting the casting cross section (Q).
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Dicke (dE) des Walzgutes (14) durch Anpassung der Stichzahl (ΠQ) beim Warmwalzen einstellt.23. The method according to any one of claims 17 to 21, characterized in that the thickness (d E ) of the rolling stock (14) is adjusted by adjusting the number of passes (ΠQ) during hot rolling.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung des Walzgutes (14) eine Wärmebehandlung umfasst. 24. The method according to any one of claims 17 to 23, characterized in that the further processing of the rolling stock (14) comprises a heat treatment.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung des Walzgutes (14) zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: Glühen und Vergüten. 5. The method according to any one of claims 17 to 24, characterized in that the further processing of the rolling stock (14) additionally comprises one or more of the following steps: annealing and tempering.
EP03776754A 2002-12-24 2003-12-23 Device for the continuous production of steel wire or steel bars from hot cast metal and a method for producing the same Withdrawn EP1590112A1 (en)

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