EP3769862A1 - Verfahren zur herstellung eines tiefziehbaren fertigbands aus stahl in einer giess-walz-verbundanlage - Google Patents

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EP3769862A1
EP3769862A1 EP19213778.4A EP19213778A EP3769862A1 EP 3769862 A1 EP3769862 A1 EP 3769862A1 EP 19213778 A EP19213778 A EP 19213778A EP 3769862 A1 EP3769862 A1 EP 3769862A1
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EP
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rolling
strip
train
finishing
finished
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19213778.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sergey BRAGIN
Simon Grosseiber
Thomas Lengauer
Bernd Linzer
Axel RIMNAC
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of metallurgy, specifically the production of a deep-drawable, hot-rolled finished steel strip in a composite casting and rolling plant.
  • Cast-roll compound systems are basically known to those skilled in the art, e.g. an Arvedi ESP system, an SMS CSP system or a Danieli QSP system. It is also known that thin or ultra-thin strips of the most varied steel grades can be produced in a particularly energy-efficient manner on compound casting and rolling systems.
  • the microstructure of the finished strip necessary for deep drawability is achieved by hot rolling in a conventional hot rolling mill or in a casting-rolling compound plant, by pickling, subsequent cold rolling with a high degree of deformation, annealing and, if necessary, galvanizing.
  • the object of the invention is to modify the known processes for the production of thin steel strips in such a way that a thin finished strip with good deep-drawability can be produced directly on a casting and rolling compound plant without the finished strip necessarily being pickled, cold-rolled and cold-rolled after hot rolling needs to be annealed.
  • the composite casting and rolling plant for carrying out the method according to the invention comprises at least one continuous casting plant for continuously casting a strand, a roughing mill for roughing the strand to form a roughing strip, a finishing mill with several finishing stands for finishing the Pre-strip to a finished strip, and at least one winding device for winding up the finished strip.
  • the roughing train comprises one or more roughing stands.
  • liquid steel is first continuously cast into a strand with a slab or thin slab cross-section, with the liquid steel C ⁇ 0.01% (preferably C ⁇ 0.004%), Mn ⁇ 0.2%, P ⁇ 0.01%, preferably Ti + Nb ⁇ 0.01%, the remainder contains Fe and any impurities or other accompanying elements (Percentages in each case in% by weight).
  • the endless strand is then rolled into a pre-strip in the roughing train, the last rolling pass in the roughing train taking place in the austenitic area and the thickness of the strand being reduced by at least 30%, preferably at least 60%, particularly preferably at least 80%, by the roughing .
  • the endless strand of the at least partially phase-converted preliminary strip is hot-rolled to the finished strip by several rolling passes, the finished strip having a thickness between 0.5 and 4 mm, preferably between 0.6 and 2 mm, after the last rolling pass.
  • nip lubrication is preferred for the last pass, preferably for several of the subsequent passes (e.g.
  • the finished strip is wound up in the winding device, the ferrite in the finished strip at least partially forming a ⁇ 1 1 1 ⁇ texture.
  • the so-called ⁇ 1 1 1 ⁇ texture of the ferrite is responsible for ensuring that the finished strip is easy to deep-draw. Basically, the more ferrite with the ⁇ 1 1 1 ⁇ texture there is in the finished strip, the better the deep-drawability.
  • the liquid steel contains Ti and / or Nb, the sum of these alloying elements Ti + Nb ⁇ 0.01%, the finished strip achieves a further improved deep drawing ability, since a ferritically rolled, titanium and / or niobium alloyed finished strip has a higher proportion of ferrite with the ⁇ 1 1 1 ⁇ texture.
  • the addition of Ti and / or Nb can be dispensed with for subordinate requirements.
  • the roll gap has a low ratio of compressed length and mean roll gap height. This is achieved in that the diameter of the work rolls in the last rolling pass, preferably in several of the final rolling passes, particularly preferably in all rolling passes, in the finishing rolling train is between 200 mm and 750 mm, preferably 200 mm to 500 mm.
  • the coefficient of friction ⁇ between a work roll and the rolling stock in the last rolling pass preferably in several of the final rolling passes, particularly preferably in all rolling passes, in the finishing rolling train is ⁇ ⁇ 0.15. This can be achieved through roll gap lubrication and / or through particularly smooth surfaces of the work rolls.
  • the degree of deformation of the first pass in the finishing train is greater than the degree of deformation of the last pass, or all passes show a degressive course of deformation, i.e. the degree of deformation of an earlier pass is greater than the degree of deformation of a later pass.
  • the temperature of the pre-strip at the exit from the pre-rolling train is ⁇ 900 ° C
  • the temperature of the finished strip at Exit from the finishing train between 700 and 800 ° C and the coiling temperature> 680 ° C
  • the temperature of the pre-strip at the exit from the roughing train is ⁇ 900 ° C
  • the temperature of the finished strip at the exit from the finishing train is ⁇ 750 ° C
  • the winding temperature is ⁇ 600 ° C.
  • option 2 it is advantageous to anneal the finished strip for recrystallization after winding.
  • option 1 recrystallization annealing is not required.
  • the sliver is descaled before finish rolling, it is typically necessary to heat the sliver, preferably inductively.
  • the pre-strip After heating, the pre-strip is descaled and optionally additionally intensively cooled by a liquid coolant (see “Power Cooling” from Primetals Technologies).
  • the pre-strip is descaled before or after cooling.
  • the descaling takes place before the intensive cooling.
  • Either the strand or the pre-strip is preferably covered with a powder that hinders scaling, so that the pre-strip enters the finishing rolling train fully or partially ferritically after active or passive cooling.
  • the powder can, for example, be a borate, in particular a salt of boric acid, particularly preferably a sodium salt of boric acid, very particularly preferably borax with or without crystal water, such as anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ), borax pentahydrate (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 5H 2 O) or Borax decahydrate (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 10H 2 O), or the powder contain at least one of these compounds.
  • a borate in particular a salt of boric acid, particularly preferably a sodium salt of boric acid, very particularly preferably borax with or without crystal water, such as anhydrous borax (Na 2 B 4 O 7 ), borax pentahydrate (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 5H 2 O) or Borax decahydrate (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 10H 2 O), or the powder contain at least one of these compounds.
  • the compound casting and rolling system 1 of the Fig 1 is in the continuous casting plant 2 liquid steel with the following chemical composition ⁇ i> Table 1: Chemical composition of the steel ⁇ /i> element Weight% C. ⁇ 0.004 Mn ⁇ 0.2 P ⁇ 0.01 Ti + Nb 0.03 Fe rest continuously cast into a strand 3 with a slab cross-section.
  • the strand 3 leaves the continuous caster 2 with a thickness of 110 mm and a speed of 6 m / min.
  • the strand 3 enters the three-stand roughing train 5 uncut and is there reduced to a roughing strip 4 with a thickness of 10 mm.
  • the last rolling pass in stand R3 of roughing train 5 takes place in the austenitic temperature range at a final rolling temperature of 950 ° C.
  • the temperature of the pre-strip 4 is then heated to 1050 ° C. by an induction furnace IH, and the temperature of the pre-strip is then cooled to 800 ° C. by descaling D and intensive cooling 7.
  • the austenite present in the preliminary strip 4 is largely or almost completely converted into ferrite.
  • the endless, partially phase-changed preliminary strip 4 then enters the five-stand finishing rolling train 8 and is there finish-rolled in 5 passes to form a finished strip 6 with a thickness of 1 mm.
  • the last three rolling passes in the roll stands F3, F4 and F5 of the finishing train 8 are carried out using roll gap lubrication.
  • a mineral oil is sprayed on between the work rolls of a finishing stand and the rolling stock, which reduces the coefficient of friction in the roll gap to a value ⁇ ⁇ 0.15. This prevents shear bands, which lead to the development of an undesirable GOSS texture, from forming in the finished band.
  • the finished strip 6 leaves the finishing train 8 at a temperature of 720 ° C. and is wound into bundles in the winding device DC without being cooled by liquid in the subsequent cooling section.
  • the Winding temperature is 690 ° C.
  • the endless finished band is cut by the scissors 10 and wound onto another (in Fig 1 winding device (not shown) continued, the ferrite in the finished strip 6 at least partially forming a ⁇ 1 1 1 ⁇ texture.
  • the Fig 2 shows a second variant of a composite casting and rolling installation 1 for carrying out the method according to the invention.
  • FIGS 3 and 4 are three further variants, called V1 to V3, of operating methods for producing a finished strip 6 from steel on the compound casting-rolling system 1 of Fig 2 shown.
  • the variants V1 and V2 are on the cast-roll compound system 1 according to Fig 1 carried out; the variant V3 on the casting-rolling compound system 1 according to Fig 2 .
  • the pre-strip 4 heated in the induction furnace IH and descaled in the descaling device D is fed directly to the first stand F1 of the finishing train 8 without being further cooled by an intensive cooling 7.
  • the compound casting and rolling system 1 are the Fig 2 and the operating method V3 is further simplified.
  • liquid steel with the chem. Composition cast into a 90 mm thick thin slab strand 3.
  • the thin slab strand 3 leaves the continuous caster 2 at a casting speed of 6 m / min and a temperature of 1100 ° C. Since the pre-rolling train 5 directly follows the continuous caster 2, the uncut thin slab strand also enters the first stand R1 of the pre-rolling train 5 at 1100 ° C and becomes a pre-strip 4 with a thickness of in the three stands R1 ... R3 of the pre-rolling train 5 12.4 mm rough rolled. The last pass in stand R3 of roughing train 5 takes place at 1000 ° C and thus in austenitic temperature range of the steel. The pre-rolling reduces the thickness of the strand by 86%.
  • the pre-strip 4 is then heated to 1100 ° C. in the induction furnace IH and then descaled in the descaling device D.
  • the temperature of the pre-strip 4 drops to 1000 ° C. in the process.
  • the sliver is then intensively cooled in the intensive cooling system 7, the temperature of the sliver 4 falling to below 900 ° C.
  • the pre-strip 4 is neither heated in the induction furnace IH nor descaled in the descaling device D. It would just as well be possible to omit the induction furnace IH and the descaling device D. It should be clear that the surface quality of the finished strip 6 may not meet expectations due to the omission of the descaling. On the other hand, high energy efficiency is more important than high surface quality for some applications. As shown above, the scaling of the strand or the pre-strip can be reduced or prevented by a powder. In this case, the method according to the invention has a high energy efficiency and the finished strip has a high surface quality.
  • the austenite in the pre-strip 4 is at least partially converted into ferrite. Subsequently, the at least partially phase-converted sliver 4 enters uncut into the first stand F1 of the finishing train 8.
  • the first rolling pass takes place in the first stand F1 of the finishing rolling train 8 at 875 ° C.
  • the last rolling pass in the fifth stand F5 of the finishing train 8 takes place at a final rolling temperature of 735 ° C.
  • the finished strip 6 with a thickness of 1.7 mm passes through the cooling section 9 without being cooled and is at a winding temperature of 690 ° C on the DC winding device wound up. It would also be possible to omit the cooling section 9, ie to arrange the winding devices DC immediately after the last stand F5 of the finishing rolling train 8. Since, however, mostly different products are produced on a composite casting and rolling system 1, a cooling section 9 is typically present.
  • the first rolling pass takes place in the first stand F1 of the finishing train 8 at 840 ° C.
  • the last rolling pass in the fifth stand F5 takes place at a final rolling temperature of 700 ° C.
  • the finished strip 6 with a thickness of 1.7 mm is cooled further in the cooling section 9 and wound onto the winding device DC at a winding temperature of 550 ° C.
  • the thickness of the pre-strip is reduced by 86% by finish rolling.
  • the last three rolling passes in the rolling stands F3, F4 and F5 of the finishing train 8 are again carried out using roll gap lubrication.
  • the temperatures in the individual units of the composite casting and rolling system 1 according to variants V1 to V3 result from either Fig 4 or the following table: ⁇ i> Table 2: Temperature control ⁇ /i> Temperature [° C] V1 V2 V3 CCM Out 1100 1100 1100 R1 1100 1100 1100 R2 1050 1050 1050 R3 1000 1000 1000 IH In 900 900 900 IH Out 1100 1100 880 D. 1000 1000 870 F1 875 840 840 F2 840 805 805 F3 805 770 770 F4 770 735 735 F5 735 700 700 DC 690 550 550
  • the finished strip 6 is cut directly in front of the winding devices and alternately wound up by at least two winding devices DC.
  • the wound finished strip 6 has good deep-drawability without the finished strip 6 having to be cold-rolled or annealed after hot rolling. Since the finished strip is wound at a relatively low temperature in the V2 and V3 variants, no recrystallization takes place in the coil itself. Therefore, the finished strip should subsequently be subjected to a recrystallization annealing. However, even if the finished strip 6 is still cold-rolled and annealed for higher requirements, the method according to the invention is extremely advantageous, since the cold-rolling can be carried out with lower reduction rates and the annealing time can be greatly shortened. The good deep-drawability results on the one hand from the chem. Composition of the liquid steel and the advantageous application of the method according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fertigbands (6) aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage (1). Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu finden, durch das direkt auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage ein dünnes Fertigband (6) mit guter Tiefziehbarkeit hergestellt werden kann, ohne dass das Fertigband (6) nach dem Warmwalzen notwendigerweise gebeizt, kaltgewalzt und geglüht wird. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Metallurgie, konkret die Herstellung eines tiefziehbaren, warmgewalzten Fertigbands aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage.
  • Gieß-Walz-Verbundanlagen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, z.B. eine Arvedi ESP Anlage, eine SMS CSP Anlage oder eine Danieli QSP Anlage. Bekannt ist auch, dass auf Gieß-Walz-Verbundanlagen besonders energieeffizient dünne oder ultradünne Bänder verschiedenster Stahlgüten hergestellt werden können.
    • Stand der Technik
  • Da bestimmte Bänder eine gewisse Tiefziehbarkeit aufweisen müssen, welche nach dem Stand der Technik durch konventionelles Warmwalzen nicht erreicht werden kann, wird die für Tiefziehbarkeit notwendige Gefügetextur des fertigen Bandes durch Warmwalzen in einer konventionellen Warmwalzstraße oder in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, durch Beizen, anschließendes Kaltwalzen mit hohen Umformgraden, Glühen sowie ggf. durch Verzinken eingestellt.
  • Obwohl auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage direkt Bänder mit einer Dicke < 1 mm hergestellt werden können, werden die Vorzüge der Gieß-Walz-Verbundanlagen durch die Schritte Warmwalzen - Beizen - Kaltwalzen - Glühen und gegebenenfalls Verzinken teilweise eingebüßt. Demnach besteht ein Bedarf, direkt auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage dünne Bänder mit einer guten Tiefziehbarkeit herstellen zu können, ohne dass diese notwendigerweise die weiteren Schritte Beizen - Kaltwalzen - Glühen und gegebenenfalls Verzinken durchlaufen müssen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannten Verfahren zur Herstellung dünner Bänder aus Stahl so abzuändern, dass direkt auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage ein dünnes Fertigband mit guter Tiefziehbarkeit hergestellt werden kann, ohne dass das Fertigband nach dem Warmwalzen notwendigerweise gebeizt, kaltgewalzt und geglüht werden muss.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Konkret erfolgt die Lösung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fertigbands aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage
    • eine Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs,
    • eine Vorwalzstraße zum Vorwalzen des Strangs zu einem Vorband,
    • eine Fertigwalzstraße mit mehreren Fertiggerüsten zum Fertigwalzen des Vorbands zu einem Fertigband, und
    • zumindest eine Wickeleinrichtung zum Aufwickeln des Fertigbands,
    aufweist, umfassend die Verfahrensschritte:
    • Stranggießen von flüssigem Stahl zu dem Strang mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt in der Stranggießanlage, wobei der flüssige Stahl C < 0,01% (bevorzugt C < 0,004%), Mn < 0,2%, P < 0,01%, optional Ti+Nb ≥ 0,01%, der Rest Fe und etwaige Verunreinigungen (auch Begleitelemente genannt) enthält;
    • Vorwalzen des ungeschnittenen Strangs zu dem Vorband in der Vorwalzstraße, wobei der letzte Walzstich in der Vorwalzstraße im austenitischen Bereich erfolgt und die Dicke des Strangs durch das Vorwalzen um zumindest 30%, bevorzugt zumindest 60%, besonders bevorzugt zumindest 80% reduziert wird;
    • zumindest teilweise Phasenumwandlung des Austenits im Vorband zu Ferrit vor dem Fertigwalzen;
    • Fertigwalzen des ungeschnittenen, zumindest teilweise phasenumgewandelten Vorbands in der Fertigwalzstraße durch mehrere Walzstiche zu dem Fertigband, wobei das Fertigband nach dem letzten Walzstich eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm, bevorzugt zwischen 0,6 und 2 mm aufweist;
    • Walzspaltschmierung beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche, besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße, wodurch die Reibung zwischen den Arbeitswalzen eines Fertiggerüsts und dem Walzgut reduziert wird, sodass Scherbänder im Fertigband, die zur Entwicklung einer unerwünschten GOSS-Textur führen, verhindert werden;
    • Aufwickeln des Fertigbands in der Wickeleinrichtung, sodass der Ferrit im Fertigband zumindest teilweise eine {1 1 1} Textur ausbildet.
  • Die Gieß-Walz-Verbundanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst zumindest eine Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs, eine Vorwalzstraße (engl. roughing mill) zum Vorwalzen des Strangs zu einem Vorband, eine Fertigwalzstraße (engl. finishing mill) mit mehreren Fertiggerüsten zum Fertigwalzen des Vorbands zu einem Fertigband, und zumindest eine Wickeleinrichtung zum Aufwickeln des Fertigbands. Die Vorwalzstraße umfasst ein oder mehrere Vorwalzgerüste.
  • Auf der Gieß-Walz-Verbundanlage wird zuerst flüssiger Stahl in der Stranggießanlage zu einem Strang mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt stranggegossen, wobei der flüssige Stahl C < 0,01% (vorzugsweise C < 0,004%), Mn < 0,2%, P < 0,01%, vorzugsweise Ti+Nb ≥ 0,01%, der Rest Fe und etwaige Verunreinigungen bzw. sonstige Begleitelemente enthält (Prozentangaben jeweils in Gewichts %). Der endlose Strang wird anschließend zu einem Vorband in der Vorwalzstraße gewalzt, wobei der letzte Walzstich in der Vorwalzstraße im austenitischen Bereich erfolgt und die Dicke des Strangs durch das Vorwalzen um zumindest 30%, bevorzugt zumindest 60%, besonders bevorzugt zumindest 80%, reduziert wird. Im Anschluss an das Vorwalzen erfolgt eine zumindest teilweise Phasenumwandlung des Austenits im Vorband zu Ferrit, sodass das Vorband voll- oder teilferritisch in die Fertigwalzstraße eintritt. In der Fertigwalzstraße wird der endlose Strang des zumindest teilweise phasenumgewandelten Vorbands durch mehrere Walzstiche zu dem Fertigband warmgewalzt, wobei das Fertigband nach dem letzten Walzstich eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm, bevorzugt zwischen 0,6 und 2 mm aufweist. Um die Ausbildung von Scherbändern, die zur Entwicklung der unerwünschten GOSS-Textur führen, im Fertigband zu verhindern, wird beim Fertigwalzen eine Walzspaltschmierung beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche (z.B. beim letzten und beim vorletzten Walzstich), besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße angewendet, wobei jeweils der Walzspalt - z.B. durch ein flüssiges Schmiermittel, wie ein Öl oder Mineralöl - geschmiert wird. Nach dem Fertigwalzen wird das Fertigband in der Wickeleinrichtung aufgewickelt, wobei der Ferrit im Fertigband zumindest teilweise eine {1 1 1} Textur ausbildet. Die sog. {1 1 1} Textur des Ferrits ist dafür verantwortlich, dass das Fertigband eine gute Tiefziehbarkeit aufweist. Grundsätzlich gilt, dass je mehr Ferrit mit der {1 1 1} Textur im Fertigband vorhanden ist, desto besser ist die Tiefziehbarkeit. Wenn der flüssige Stahl Ti und/oder Nb enthält, wobei die Summe dieser Legierungselemente Ti+Nb ≥ 0,01%, erreicht das Fertigband eine nochmals verbesserte Tiefziehfähigkeit, da ein ferritisch gewalztes, titan- und/oder nioblegiertes Fertigband einen höheren Anteil von Ferrit mit der {1 1 1} Textur aufweist. Für untergeordnete Anforderungen kann in vielen Fällen auf die Zugabe von Ti und/oder Nb verzichtet werden.
  • Der Endlosbetrieb in der Gieß-Walz-Verbundanlage gewährleistet eine optimale Prozessstabilität und in der Folge eine gleichmäßige Bandgeometrie und mechanische Eigenschaften.
  • Zur Reduktion von Reibspannungen im Walzspalt ist es vorteilhaft, wenn der Walzspalt ein niedriges Verhältnis aus gedrückter Länge und mittlerer Walzspalthöhe aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Durchmesser der Arbeitswalzen beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche, besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße zwischen 200 mm und 750 mm, bevorzugt 200 mm bis 500 mm, beträgt.
  • Zur weiteren Reduktion von Reibspannungen im Walzspalt ist es vorteilhaft, wenn der Reibbeiwert µ zwischen einer Arbeitswalze und dem Walzgut beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche, besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße µ ≤ 0,15 beträgt. Dies kann durch eine Walzspaltschmierung und/oder durch besonders glatte Oberflächen der Arbeitswalzen erreicht werden.
  • Typischerweise ist der Umformgrad des ersten Walzstiches in der Fertigwalzstraße größer als der Umformgrad des letzten Walzstiches, bzw. weisen alle Walzstiche einen degressiven Verlauf der Umformgrade auf, d.h. dass der Umformgrad eines früheren Walzstiches größer ist als der Umformgrad eines späteren Walzstiches.
  • Für die Ausbildung eines hohen Anteils von Ferrit mit {1 1 1} Textur ist es vorteilhaft, wenn der Gesamtumformgrad aller Walzstiche in der Fertigwalzstraße ≥ 70% beträgt.
  • Bezüglich der Temperaturführung in der Gieß-Walz-Verbundanlage gibt es zwei Möglichkeiten. Gemäß Option 1 beträgt die Temperatur des Vorbands beim Austritt aus der Vorwalzstraße ≥ 900 °C, die Temperatur des Fertigbands beim Austritt aus der Fertigwalzstraße zwischen 700 und 800 °C, und die Wickeltemperatur > 680 °C. Gemäß Option 2 beträgt die Temperatur des Vorbands beim Austritt aus der Vorwalzstraße ≥ 900 °C, die Temperatur des Fertigbands beim Austritt aus der Fertigwalzstraße < 750 °C, und die Wickeltemperatur < 600 °C.
  • Bei Verwendung der Option 2 ist es vorteilhaft, das Fertigband nach dem Aufwickeln zur Rekristallisation zu glühen. Vorteilhaft an der Option 1 ist, dass das Rekristallisationsglühen nicht erforderlich ist.
  • Falls das Vorband vor dem Fertigwalzen entzundert wird, ist es typischerweise erforderlich, das Vorband, vorzugsweise induktiv, zu erhitzen.
  • Nach dem Erhitzen wird das Vorband entzundert und optional zusätzlich durch ein flüssiges Kühlmittel intensiv abgekühlt (vgl. "Power Cooling" der Fa. Primetals Technologies).
  • Für die Ausbildung der gewünschten {1 1 1} Textur im Fertigband spielt es keine Rolle, ob das Vorband vor oder nach dem Abkühlen entzundert wird. Vorzugsweise erfolgt das Entzundern aber vor dem intensiven Abkühlen.
  • Vorzugsweise wird entweder der Strang oder das Vorband mit einem die Verzunderung behindernden Pulver abgedeckt, sodass das Vorband nach einer aktiven oder passiven Abkühlung voll- oder teilferritisch in die Fertigwalzstraße eintritt. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, dass die Entzunderung wegfällt und daher in den meisten Fällen auch auf das Erhitzen des Vorbands verzichtet werden kann. Das Pulver kann z.B. ein Borat, insbesondere ein Salz der Borsäure, besonders bevorzugt ein Natrium Salz der Borsäure, ganz besonders bevorzugt Borax mit oder ohne Kristallwasser, wie Anhydrous borax (Na2B4O7), Borax pentahydrate (Na2B4O7·5H2O) oder Borax decahydrate (Na2B4O7·10H2O), sein bzw. das Pulver zumindest eine diese Verbindungen beinhalten.
  • Bei bestimmten Temperaturführungen kann es notwendig sein, das Fertigband in der Kühlstrecke abzukühlen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt:
    • Fig 1
    eine schematische Darstellung einer ersten Gieß-Walz-Verbundanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig 2
    eine schematische Darstellung einer zweiten Gieß-Walz-Verbundanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig 3
    ein Dickenprofil für drei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig 4
    ein Temperaturprofil für drei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • In der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 der Fig 1 wird in der Stranggießanlage 2 flüssiger Stahl mit folgender chemischer Zusammensetzung Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung des Stahls
    Element Gewichts%
    C <0,004
    Mn < 0,2
    P < 0,01
    Ti+Nb 0,03
    Fe Rest
    zu einem Strang 3 mit Brammenquerschnitt stranggegossen. Der Strang 3 verlässt die Stranggießanlage 2 mit einer Dicke von 110 mm und einer Geschwindigkeit von 6 m/min. Der Strang 3 tritt ungeschnitten in die dreigerüstige Vorwalzstraße 5 ein und wird dort zu einem Vorband 4 mit einer Dicke von 10 mm reduziert. Der letzte Walzstich im Gerüst R3 der Vorwalzstraße 5 erfolgt im austenitischen Temperaturbereich bei einer Endwalztemperatur von 950°C. Anschließend wird die Temperatur des Vorbands 4 durch einen Induktionsofen IH auf 1050°C erhitzt und anschließend die Temperatur des Vorbands durch eine Entzunderung D und eine Intensivkühlung 7 auf 800°C abgekühlt. Dabei wird der im Vorband 4 vorhandene Austenit größtenteils bzw. beinahe vollständig in Ferrit umgewandelt. Das endlose, teilweise phasenumgewandelte Vorband 4 tritt anschließend in die fünfgerüstige Fertigwalzstraße 8 ein und wird dort in 5 Walzstichen zu einem Fertigband 6 mit einer Dicke von 1 mm fertiggewalzt. Die letzten drei Walzstiche in den Walzgerüsten F3, F4 und F5 der Fertigwalzstraße 8 werden unter Anwendung einer Walzspaltschmierung durchgeführt. Dabei wird jeweils zwischen den Arbeitswalzen eines Fertiggerüsts und dem Walzgut ein Mineralöl aufgesprüht, das den Reibbeiwert im Walzspalt auf einen Wert µ < 0,15 heruntersetzt. Dadurch wird verhindert, dass sich Scherbänder, die zur Entwicklung einer unerwünschten GOSS-Textur führen, im Fertigband ausbilden. Das Fertigband 6 verlässt die Fertigwalzstraße 8 mit einer Temperatur von 720°C und wird ohne in der nachfolgenden Kühlstrecke durch Flüssigkeit abgekühlt zu werden in der Wickeleinrichtung DC zu Bunden aufgewickelt. Die Wickeltemperatur beträgt 690°C. Kurz bevor der Bund sein Zielgewicht erreicht, wird das endlose Fertigband durch die Schere 10 geschnitten und das Aufwickeln auf einer weiteren (in Fig 1 nicht dargestellten) Wickeleinrichtung fortgesetzt, wobei der Ferrit im Fertigband 6 zumindest teilweise eine {1 1 1} Textur ausbildet.
  • Die Fig 2 zeigt eine zweite Variante einer Gieß-Walz-Verbundanlage 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den Figuren 3 und 4 werden drei weitere Varianten, genannt V1 bis V3, von Betriebsverfahren zur Herstellung eines Fertigbands 6 aus Stahl auf der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 der Fig 2 dargestellt. Die Varianten V1 und V2 werden auf der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 gemäß Fig 1 durchgeführt; die Variante V3 auf der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 gemäß Fig 2.
  • Gemäß der Variante V3 wird das im Induktionsofen IH erhitzte und in der Entzunderungseinrichtung D entzunderte Vorband 4 direkt dem ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 8 zugeführt, ohne durch eine Intensivkühlung 7 weiter abgekühlt zu werden. Dadurch werden die Gieß-Walz-Verbundanlage 1 der Fig 2 sowie das Betriebsverfahren V3 weiter vereinfacht.
  • In der Stranggießanlage 3 wird bei den Varianten V1, V2 und V3 jeweils flüssiger Stahl mit der in Tabelle 1 angegebenen chem. Zusammensetzung zu einem 90 mm dicken Dünnbrammenstrang 3 vergossen. Der Dünnbrammenstrang 3 verlässt die Stranggießanlage 2 mit einer Gießgeschwindigkeit von 6 m/min und einer Temperatur von 1100°C. Da die Vorwalzstraße 5 unmittelbar der Stranggießanlage 2 nachfolgt, tritt der ungeschnittene Dünnbrammenstrang auch mit 1100°C in das erste Gerüst R1 der Vorwalzstraße 5 ein und wird in den drei Gerüsten R1...R3 der Vorwalzstraße 5 zu einem Vorband 4 mit einer Dicke von 12,4 mm vorgewalzt. Der letzte Walzstich im Gerüst R3 der Vorwalzstraße 5 erfolgt bei 1000°C und somit im austenitischen Temperaturbereich des Stahls. Durch das Vorwalzen wird die Dicke des Strangs um 86% reduziert.
  • Bei den Varianten V1 und V2 wird das Vorband 4 anschließend im Induktionsofen IH auf 1100°C erwärmt und danach in der Entzunderungseinrichtung D entzundert. Dabei fällt die Temperatur des Vorbands 4 auf 1000°C ab. Anschließend wird das Vorband in der Intensivkühlung 7 intensiv abgekühlt, wobei die Temperatur des Vorbands 4 auf unter 900°C abfällt.
  • Bei der Variante V3 wird das Vorband 4 weder im Induktionsofen IH erwärmt noch in der Entzunderungseinrichtung D entzundert. Ebenso gut wäre es möglich, den Induktionsofen IH und die Entzunderungseinrichtung D wegzulassen. Es dürfte klar sein, dass die Oberflächenqualität des Fertigbands 6 durch das Weglassen des Entzunderns möglicherweise nicht den Erwartungen entspricht. Auf der anderen Seite ist für manche Anwendungen eine hohe Energieeffizienz wichtiger als eine hohe Oberflächenqualität. Wie oben dargestellt, kann die Verzunderung des Strangs oder des Vorbands durch ein Pulver reduziert bzw. verhindert werden. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Energieeffizienz und das Fertigband eine hohe Oberflächenqualität auf.
  • Durch die Temperaturführung des Vorbands 4 nach dem letzten Walzstich R3 in der Vorwalzstraße 5 und vor dem ersten Walzstich F1 in der Fertigwalzstraße 8 wird der Austenit im Vorband 4 zumindest teilweise in Ferrit umgewandelt. Anschließend tritt das zumindest teilweise phasenumgewandelte Vorband 4 ungeschnitten in das erste Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 8 ein.
  • Gemäß der Variante V1 erfolgt der erste Walzstich im ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 8 bei 875°C. Der letzte Walzstich im fünften Gerüst F5 der Fertigwalzstraße 8 erfolgt bei einer Endwalztemperatur von 735°C. Das Fertigband 6 mit einer Dicke von 1,7 mm durchläuft die Kühlstrecke 9 ungekühlt und wird mit einer Wickeltemperatur von 690°C auf der Wickeleinrichtung DC aufgewickelt. Es wäre ebenfalls möglich, die Kühlstrecke 9 wegzulassen, d.h. die Wickeleinrichtungen DC unmittelbar nach dem letzten Gerüst F5 der Fertigwalzstraße 8 anzuordnen. Da auf einer Gieß-Walz-Verbundanlage 1 meist jedoch unterschiedliche Produkte erzeugt werden, ist typischerweise eine Kühlstrecke 9 vorhanden.
  • Bei den Varianten V2 und V3 erfolgt der erste Walzstich im ersten Gerüst F1 der Fertigwalzstraße 8 bei 840°C. Der letzte Walzstich im fünften Gerüst F5 erfolgt bei einer Endwalztemperatur von 700°C. Das Fertigband 6 mit einer Dicke von 1,7 mm wird in der Kühlstrecke 9 weiter abgekühlt und mit einer Wickeltemperatur von 550°C auf der Wickeleinrichtung DC aufgewickelt.
  • Bei allen drei Varianten wird die Dicke des Vorbands durch das Fertigwalzen um 86% reduziert.
  • Die letzten drei Walzstiche in den Walzgerüsten F3, F4 und F5 der Fertigwalzstraße 8 werden wiederum unter Anwendung einer Walzspaltschmierung durchgeführt.
  • Die Temperaturen bei den einzelnen Aggregaten der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 gemäß den Varianten V1 bis V3 ergeben sich entweder aus Fig 4 oder der nachfolgenden Tabelle: Tabelle 2: Temperaturführung
    Temperatur [°C]
    V1 V2 V3
    CCM Out 1100 1100 1100
    R1 1100 1100 1100
    R2 1050 1050 1050
    R3 1000 1000 1000
    IH In 900 900 900
    IH Out 1100 1100 880
    D 1000 1000 870
    F1 875 840 840
    F2 840 805 805
    F3 805 770 770
    F4 770 735 735
    F5 735 700 700
    DC 690 550 550
  • Die Reduktionsraten in den einzelnen Gerüsten R1...R3 und F1...F5 sowie die Dicken der Dünnbramme 2, des Vorbands 4 und des Fertigbands 6 gemäß den Varianten V1 bis V3 ergeben sich entweder aus Fig 3 oder der nachfolgenden Tabelle: Tabelle 3: Dicken und Reduktionsraten
    Dicke [mm] Reduktionsraten [%]
    V1 V2 V3 V1 V2 V3
    CCM Out 90,0 90,0 90,0
    R1 In 90,0 90,0 90,0 50 50 50
    R1 Out 45,0 45,0 45,0
    R2 In 45,0 45,0 45,0 50 50 50
    R2 Out 22,5 22,5 22,5
    R3 In 22,5 22,5 22,5 45 45 45
    R3 Out 12,4 12,4 12,4
    IH In 12,4 12,4 12,4
    IH Out 12,4 12,4 12,4
    D 12,4 12,4 12,4
    F1 In 12,4 12,4 12,4 45 45 45
    F1 Out 6,8 6,8 6,8
    F2 In 6,8 6,8 6,8 40 40 40
    F2 Out 4,1 4,1 4,1
    F3 In 4,1 4,1 4,1 35 35 35
    F3 Out 2,7 2,7 2,7
    F4 In 2,7 2,7 2,7 25 25 25
    F4 Out 2,0 2,0 2,0
    F5 In 2,0 2,0 2,0 15 15 15
    F5 Out 1,7 1,7 1,7
    DC 1,7 1,7 1,7
  • Um den endlosen Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 zu gewährleisten, wird das Fertigband 6 direkt vor den Wickeleinrichtungen geschnitten und abwechselnd durch zumindest zwei Wickeleinrichtungen DC aufgewickelt.
  • Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren in der Gieß-Walz-Verbundanlage 1 weist das aufgewickelte Fertigband 6 eine gute Tiefziehbarkeit auf, ohne dass das Fertigband 6 nach dem Warmwalzen noch kaltgewalzt oder geglüht werden müsste. Da das Fertigband bei den Varianten V2 und V3 mit relativ niedriger Temperatur aufgewickelt wird, findet im Coil selbst keine Rekristallisation statt. Daher sollte das Fertigband nachfolgend einem Rekristallisationsglühen unterzogen werden. Doch selbst wenn das Fertigband 6 für höhere Anforderungen noch kaltgewalzt und geglüht wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren äußerst vorteilhaft, da das Kaltwalzen mit niedrigeren Reduktionsraten erfolgen und die Glühzeit stark verkürzt werden kann. Die gute Tiefziehbarkeit ergibt sich einerseits aus der chem. Zusammensetzung des flüssigen Stahls sowie der vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gieß-Walz-Verbundanlage
    2, CCM
    Stranggießanlage
    3
    Strang
    4
    Vorband
    5
    Vorwalzstraße
    6
    Fertigband
    7
    Intensivkühlung
    8
    Fertigwalzstraße
    9
    Kühlstrecke
    10
    Schere
    D
    Entzunderungseinrichtung
    DC
    Wickeleinrichtung
    F1...F5
    Erstes bis fünftes Gerüst der Fertigwalzstraße
    IH
    Induktionsofen
    In
    Eingang eines Aggregats
    Out
    Ausgang eines Aggregats
    R1...R3
    Erstes bis drittes Gerüst der Vorwalzstraße

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Fertigbands (6) aus Stahl in einer Gieß-Walz-Verbundanlage (1), wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage (1) aufweist:
    - eine Stranggießanlage (2) zum Stranggießen eines Strangs (3),
    - eine Vorwalzstraße (5) zum Vorwalzen des Strangs (3) zu einem Vorband (4),
    - eine Fertigwalzstraße (8) mit mehreren Fertiggerüsten zum Fertigwalzen des Vorbands (4) zu dem Fertigband (6), und
    - zumindest eine Wickeleinrichtung (DC) zum Aufwickeln des Fertigbands (6),
    umfassend die Verfahrensschritte:
    - Stranggießen von flüssigem Stahl zu dem Strang (3) mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt in der Stranggießanlage (2), wobei der flüssige Stahl in Gewichts% C < 0,01%, Mn < 0,2%, P < 0,01%, optional Ti+Nb ≥ 0,01%, der Rest Fe und etwaige Verunreinigungen enthält;
    - Vorwalzen des ungeschnittenen Strangs (3) zu dem Vorband (4) in der Vorwalzstraße (5), wobei der letzte Walzstich (R3) in der Vorwalzstraße (5) im austenitischen Bereich erfolgt und die Dicke des Strangs (3) durch das Vorwalzen um zumindest 30%, bevorzugt zumindest 60%, besonders bevorzugt zumindest 80% reduziert wird;
    - zumindest teilweise Phasenumwandlung des Austenits im Vorband (4) zu Ferrit vor dem Fertigwalzens;
    - Fertigwalzen des ungeschnittenen, zumindest teilweise phasenumgewandelten Vorbands (3) in der Fertigwalzstraße (8) durch mehrere Walzstiche zu dem Fertigband (6), wobei das Fertigband (6) nach dem letzten Walzstich (F5) eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm, bevorzugt zwischen 0,6 und 2 mm aufweist;
    - Walzspaltschmierung beim letzten Walzstich (F5), bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche (F3...F5), besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen (F1...F5), in der Fertigwalzstraße (8), wodurch die Reibung zwischen den Arbeitswalzen eines Fertiggerüsts und dem Walzgut reduziert wird;
    - Aufwickeln des Fertigbands (6) in der Wickeleinrichtung (DC) .
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Arbeitswalzen beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche, besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße zwischen 200mm und 750mm, bevorzugt 200mm bis 500 mm, beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbeiwert µ zwischen einer Arbeitswalze und dem Walzgut beim letzten Walzstich, bevorzugt bei mehreren der abschließenden Walzstiche, besonders bevorzugt bei sämtlichen Walzstichen, in der Fertigwalzstraße (8) µ ≤ 0,15 beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformgrad des ersten Walzstiches in der Fertigwalzstraße (8) größer als der Umformgrad des letzten Walzstiches ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtumformgrad aller Walzstiche in der Fertigwalzstraße (8) ≥ 70% beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Vorbands (4) beim Austritt aus der Vorwalzstraße (5) ≥ 900 °C, die Temperatur des Fertigbands (6) beim Austritt aus der Fertigwalzstraße (8) zwischen 700 und 800 °C, und die Wickeltemperatur > 680 °C beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Vorbands (4) beim Austritt aus der Vorwalzstraße (5) ≥ 900 °C, die Temperatur des Fertigbands (6) beim Austritt aus der Fertigwalzstraße (8) < 750 °C, und die Wickeltemperatur < 600 °C beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigband (6) nach dem Aufwickeln zur Rekristallisation geglüht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband (4) vor dem Fertigwalzen, vorzugsweise induktiv, erhitzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband (4) nach dem Erhitzen und vor dem Fertigwalzen entzundert und optional zusätzlich durch ein flüssiges Kühlmittel abgekühlt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Strang (3) oder das Vorband (4) mit einem die Verzunderung behindernden Abdeckpulver abgedeckt wird und das Vorband (4) nach einer aktiven oder passiven Abkühlung voll- oder teilferritisch in die Fertigwalzstraße (8) eintritt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband (4) vor oder nach dem Abkühlen entzundert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigband (6) in der Kühlstrecke (9) abgekühlt wird.
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