DE19720058A1

DE19720058A1 - Verfahren zur Herstellung von Rundstahlsträngen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19720058A1
Application number: DE1997120058
Authority: DE
Inventors: Horst Gaertner
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-11-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rundstahlsträngen durch Stranggießen, mit einer Strangguß anlage und einer Walzanlage mit einem oder mehreren Walzge rüsten, wobei zumindest das am Einlauf der Walzanlage be findliche Walzgerüst Planetenschrägwalzen umfaßt, sowie ei ne Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist Stand der Technik, daß zur Herstellung von Strängen mit einem Rundprofilquerschnitt Stranggießverfahren und Walzverfahren unabhängig voneinander in zwei getrennten Ab schnitten durchgeführt werden. In einem ersten Schritt wird der flüssige Stahl durch eine Horizontal- oder Vertikalko kille zu einem Strang gegossen. Nach der Erstarrung des Strangs wird dieser in einzelne Blöcke zerteilt und zur Kühlung zwischengelagert. In einem zweiten Schritt werden dann die einzelnen Blöcke solange erwärmt, bis sie die ge wünschte Walztemperatur erreicht haben. Anschließend werden die erwärmten Blöcke in der Walzanlage auf das gewünschte Maß gewalzt.

Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß ein hoher Energiebedarf notwendig ist, da die bereits nach dem ersten Schritt abgekühlten einzelnen Blöcke wieder auf Walztemperatur erhitzt werden müssen und so die an sich bereits eingebrachte Wärmeenergie nicht genutzt werden kann. Dieses Verfahren bringt auch mit sich, daß hohe Inve stitionskosten zur Schaffung einer solchen Anlage notwendig sind, da ein Kühlbett zur Abkühlung der einzelnen Blöcke nach dem Stranggießverfahren und ein Wiedererwärmofen zur Erwärmung der einzelnen Blöcke für den Walzvorgang notwen dig sind. Zudem ist hierfür und für das zur Lagerung der einzelnen Blöcke notwendige Zwischenlager viel Raum erfor derlich.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, daß bei Anwendung dieses bekannten Verfahrens viel Schrott anfällt. Dieser Schrott entsteht dadurch, daß beim Einfahren eines jeden Blockes in die Walzanlage eine bestimmte Zeit vergeht, bis sich ein stationärer Walzprozeß einstellt; der bis dahin gewalzte Stab muß abgetrennt und verschrottet werden, da er den Qualitätsanforderungen nicht entspricht. Ebenso muß der gewalzte Stab am hinteren Ende geschopft werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren sowie eine Anlage zur Herstellung vom Strängen mit run dem Querschnitt zu schaffen, die die vorstehend geschilder ten Probleme vermeiden.

Das Lösungsprinzip der Aufgabe besteht darin, daß der un mittelbar aus der Stranggießanlage austretende Strang ohne Trennung in Blöcke und ohne langandauernde Abkühlprozesse in die Walzanlage eingeführt wird. Daher besteht das erfin dungsgemäße Verfahren im wesentlichen aus folgenden Einzelschritten:

a) Gießen von flüssigem Stahl durch eine Horizontal- oder Vertikalkokille,
b) unmittelbarer Transport des gegossenen und noch nicht abgekühlten Strangs zur Walzanlage,
c) Walzen des gegossenen Strangs, wobei die Walzen in einem Rotor gelagert sind, der um den Strang umläuft und so verhindert, daß sich der Strang in der Walzanlage dreht.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene erfindungs gemäße Anlage zeichnet sich dadurch aus, daß die Strang gießanlage mit der Walzanlage derart gekoppelt ist, daß der aus der Stranggießanlage aus tretende und nur gering abge kühlte Strang unmittelbar in die Walzanlage eintritt und zur Vermeidung von Eigendrehungen des Strangs in der Walzanlage Sensor- und Steuerungsmittel zur Regelung eines Überlagerungsantriebs vorgesehen sind, wobei die Sensormit tel die Eigendrehung des Strangs feststellen und die Steue rungsmittel den Überlagerungsantrieb und die Walzgeschwin digkeit derart regeln, daß eine Gegendrehbewegung zur Ei gendrehung des Strangs aufgebaut wird.

Die Kopplung einer Stranggießanlage mit einer nachfolgenden Walzanlage setzt voraus, daß zum einen die Austrittsge schwindigkeit des Strangs aus der Stranggießanlage nahezu identisch mit der Einlaufgeschwindigkeit in die Walzanlage ist. Zudem muß vorausgesetzt werden, daß sich der im Quer schnitt runde Strang nicht beim Lauf durch die Walzanlage dreht. Um diese Voraussetzungen zu schaffen, werden vor teilhaft in der Walzanlage sogenannte Planetenschrägwalzen eingesetzt.

Die bisher bekannte Auslegung von Planetenschrägwalzen er laubt jedoch keine unmittelbare Kopplung an die Stranggußan lage, da sich der Strang, wenn auch geringfügig, dreht.

Es ist daher ferner vorgesehen, daß die Walzanlage bzw. ein Walzgerüst einen Überlagerungsantrieb mit auf einem Rotor gelagerten Planetenschrägwalzen aufweist. Dadurch kann die beim Walzen entstehende Drehung des Stranges durch eine Ge genbewegung des Rotors zusammen mit den Walzen kompensiert werden. Somit entsteht keine Drehung des Stranges zumindest nicht beim Austritt aus der Walzanlage.

Weiterhin ist erfindungsgemäß eine neuartige Form der Walze vorgesehen. Um weitere Eigendrehungen des Stranges, insbe sondere beim Einlaufen in die Walzanlage zu vermeiden, ist vorgesehen, daß die Walzen, nicht wie bisher aus zwei Ab schnitten, nämlich einem Reduktionsteil und einem Glätteil, sondern aus insgesamt drei Abschnitten bestehen. Dabei ist das Reduktionsteil nochmals aufgeteilt in ein Einlaufteil und ein flächenmäßig kleineres Reduktionsteil. Das Einlaufteil besteht im einfachsten Fall aus einem Ke gelstumpf. Dieses bildet einen Winkel zwischen seiner Au ßenfläche und der Längsachse der Walze, wobei dieser Winkel maßgebend für die Kompensation der Eigendrehung des zu wal zenden Stranges ist. Somit kann bei geeigneter Gestaltung des Einlaufteils auf einfache Weise eine Eigendrehung des zu walzenden Strangs in der Einlaufphase vermieden werden. Der durch die Verwendung eines Planetenschrägwalzwerks sich ergebende Vorteil, nämlich ein nicht drehender auslaufender Strang, bleibt unverändert erhalten.

Da sich die Walzbedingungen während eines Walzprozesses än dern, ist es notwendig, daß die Einstellparameter, wie Drehzahl der Walzen, Drehzahl des Überlagerungsantriebs und Neigung des Längsachsen der Walzen zur Walzrichtung vari ierbar sind. Zur Veränderung dieser Einstellparameter der Anlage ist ein Steuerungsmittel vorgesehen, das Regler um faßt, die aufgrund von mit Sensormittel durchgeführten Ge schwindigkeitsmessungen des Stranges nach dem Austritt aus der Kokille und vor dem Eintritt in die Walzanlage sowie aufgrund von Messungen der Strangdrehungen vor dem Eintritt in die Walzanlage die Drehzahl der Walzen, die Drehzahl des Überlagerungsantriebs der Walzanlage und die Neigung der Walzen zur Walzrichtung entsprechend anpassen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorteilhafter weise auch am Ende eines Walzgerüsts ein Sensormittel zur Erfassung der Strangdrehung vorgesehen. Dies ist dann not wendig, wenn der bereits gewalzte Strang durch ein weiteres Walzgerüst geführt werden muß. Hierbei ist es erforderlich, daß der aus dem ersten Walzgerüst austretende Strang keine Eigendrehung ausführt.

Um nun eine konstante Durchführung des gegossenen Strangs durch die Walzanlage hindurch ohne Eigendrehung zu errei chen, müssen folgende Parameter erfüllt sein:

1. Einlaufgeschwindigkeit in die Walzanlage, die der Gießge schwindigkeit entspricht,
2. Strang darf sich bei Einlauf in die Walzanlage nicht dre hen,
3. Strang darf sich beim Auslauf aus der Walzanlage nicht drehen.

Diese Parameter werden dann erfüllt, wenn die drei vonein ander unabhängigen Stellglieder, nämlich die Drehzahl der Walzen und des Überlagerungsantriebs der Walzanlage sowie die Neigungswinkel der Längsachsen der Walzen zur Walzrich tung in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Durch die Steuerungsmittel werden sie ständig an die tat sächlichen Walzbedingungen angepaßt, wodurch ein optimaler und einfacher Bearbeitungsprozeß gewährleistet ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Rundstahlsträngen zu sammen mit Sensor- und Steuerungsmitteln;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Planetenschrägwalze im Eingriff mit einem Walzgut.

Wie aus Fig. 1 zu sehen, besteht ein erstes Ausführungsbei spiel einer erfindungsgemäßen Anlage 1 aus einer Strang gießanlage 2 und einer Walzanlage 3. Aus der in dieser Fi gur dargestellten Kokille 4 tritt senkrecht der gegossene Strang 5 aus und läuft über eine bestimmte Strecke 6, in der er auf Walztemperatur abkühlt, in die Walzanlage 3 ein. In der Walzanlage 3 sind in einem Winkel α zur Walzrichtung 7 geneigt angeordnete Walzen 8, sogenannte Planetenschräg walzen vorgesehen. Diese Planetenschrägwalzen, wie auch in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt, sind auf ihrer Umfangsfläche 9 in drei Teile unterteilt, nämlich in ein Einlaufteil 10, ein Reduktionsteil 11 und ein Glätteil 12. Das Einlaufteil 10 kommt mit dem einlaufenden Strang 5 zu erst in Kontakt, bevor das Reduktionsteil 11 den Strang auf das gewünschte Maß und das Glätteil 12 die Oberfläche des gewalzten Strangs 5 entsprechend formt. Das Einlaufteil ist vorzugsweise kegelstumpfartig ausgebildet und schließt ei nen Winkel γ zwischen der Außenfläche 13 und der Längsachse 14 des Einlaufteils 10 bzw. der Walze 8 ein. Dieser Winkel γ kann sowohl kleiner als auch größer als der Winkel sein, der durch die Außenfläche des Reduktionsteils 11 und die Längsachse 14 gebildet wird.

Im Bereich der Strecke 6, die zur Abkühlung des gegossenen Strangs 5 vorgesehen ist, ist ein Sensormittel 15 zur Mes sung der Geschwindigkeit des Strangs 5 angeordnet. Ferner ist vor dem Einlauf in die Walzanlage 3 ein weiteres Sen sormittel 16 angeordnet, das ebenfalls zur Messung der Ge schwindigkeit des Strangs 5 vorgesehen ist. Ein drittes Sensormittel 17 ist ebenfalls vor dem Einlauf in die Walzanlage 3 angeordnet, welches zur Erfassung der Eigen drehung des Strangs 5 vorgesehen ist. Alle Sensormittel 15, 16, 17 sind mit dem Steuerungsmittel 18 verbunden, wobei dieser Regler 19 und 20 umfaßt. Der eine Regler 19, der mit den Sensormitteln 15, 16 zur Erfassung der Geschwindigkeit des Strangs 5 gekoppelt ist, vergleicht die Geschwindigkeit des Strangs 5 nach dem Austritt aus der Kokille 4 und un mittelbar vor Einlauf in die Walzanlage 3. Entsteht bei diesem Vergleich eine Differenz, so regelt der Regler 19 die Drehzahl der Walzen und somit den Hauptantrieb 21 der Walzanlage 3 solange, bis die Differenz ausgeglichen ist. Der weitere Regler 20 des Steuerungsmittels 18 regelt die Drehzahl eines zur Kompensierung der Eigendrehung des Strangs 5 vorgesehenen Überlagerungsantriebs 21. Der Über lagerungsantrieb selbst besteht im wesentlichen aus auf ei nem - in der Figur nicht dargestellten - Rotor gelagerten Walzen 8, der sich um den Strang 5 dreht.

Bei einem weiteren nicht in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiel ist im Gegensatz zum ersten Ausführungs beispiel am Ende der Walzanlage ebenfalls ein Sensormittel zur Messung der Eigendrehung des aus der Anlage austreten den Strangs vorgesehen.

Mit Hilfe der durch die Sensormittel gemessenen Werte kann dann die Drehzahländerung des Hauptantriebs, des Überlage rungsantriebs und die Neigungswinkel der Walzen berechnet werden.

Anstelle des Neigungswinkel als Einstellparameter kann auch die Walzenanstellung herangezogen werden. Hierbei wird zu gelassen, daß das Walzgut mit unterschiedlichen Durchmessen aus den Planetenschrägwalzen herausläuft. Ein nachfolgendes Walzgerüst gleicht dann die unterschiedlichen Durchmesser des Strangs wieder aus.

Bei einem weiteren, ebenfalls nicht in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsbeispiel wird als Einstellparameter das Reibungsverhältnis zwischen der Walze und dem Walzgut verwendet. Da der Reibungsbeiwert von der Temperatur der Walze und des Walzgutes abhängt, kann die Reibung verändert werden, indem man entweder die Oberfläche des Walzgutes un mittelbar vor den Planetenschrägwalzen unterschiedlich stark erhitzt oder kühlt oder die Walzenkühlung verändert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Rundstahlsträngen durch Stranggießen mittels einer Stranggußanlage und einer Walzanlage mit einem oder mehreren Walzgerüsten, wobei zumindest das am Einlauf der Walzanlage befindliche Walz gerüst Planetenschrägwalzen umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Gießen von flüssigem Stahl durch eine Horizontal- oder Vertikalkokille (4),
b) unmittelbarer Transport des gegossenen und noch nicht abgekühlten Strangs (5) zur Walzanlage (3),
c) Walzen des gegossenen Strangs (5), wobei die Walzen (8) in einem Rotor gelagert sind, der um den Strang (5) umläuft und so verhindert, daß sich der Strang (5) in der Walzanlage (3) dreht.

2. Anlage zur Herstellung von Rundstahlsträngen durch Stranggießen, bestehend aus einer Stranggußanlage und ei ner Walzanlage mit einem oder mehreren Walzgerüsten, wo bei zumindest das am Einlauf der Walzanlage befindliche Walzgerüst Planetenschrägwalzen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießanlage (2) mit der Walzanlage (3) der art gekoppelt ist, daß der aus der Stranggießanlage (2) austretende und nur gering abgekühlte Strang (5) unmit telbar in die Walzanlage (3) eintritt und zur Vermeidung von Eigendrehungen des Strangs (5) in der Walzanlage (3) Sensor- und Steuerungsmittel (15, 16, 17; 18) zur Rege lung eines Überlagerungsantriebs (22) vorgesehen sind, wobei die Sensormittel (15, 16, 17) die Eigendrehung des Strangs (5) feststellen und die Steuerungsmittel (18) den Überlagerungsantrieb (22) und die Walzgeschwindigkeit derart regeln, daß eine Gegendrehbewegung zur Eigendre hung des Strangs aufgebaut wird.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (8) in der Walzanlage (3) ihrer Längsachse (14) nach in zwei Abschnitte aufgeteilt ist, wobei der erste Abschnitt einen Einlaufteil (10) und einen Redukti onsteil (11) und der zweite Abschnitt einen Glätteil (12) umfaßt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Walze (8) im eingebauten Zustand in der Walzanlage (3) in Walzrichtung (7) zuerst das Einlaufteil (10), dann das Reduktionsteil (11) und anschließend das Glätteil (12) folgt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufteil (10) kegelstumpfartig ausgebildet ist und einen Winkel (γ) zwischen der Außenfläche (13) und der Längsachse (14) des Einlaufteils (10) einschließt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (γ) kleiner ist als der Winkel, der zwi schen der Außenfläche (13) und der Längsachse (14) des Reduktionsteils (11) gebildet ist.

7. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsantrieb (22) aus auf einem Rotor ge lagerten Walzen (8) besteht, wobei der Rotor um den Strang (5) dreht.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel (18) einen Regler (19) zur Rege lung der Drehzahl der Walzen (8) umfassen.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel (18) einen weiteren Regler (20) zur Regelung der Drehzahl des Überlagerungsantriebs (22) aufweisen.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel (15, 16, 17) zur Messung der Strang geschwindigkeit zumindest in der Stranggießanlage (2) und im Kühlbereich vor der Walzanlage (3) vorgesehen sind.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel (15, 17) zur Messung der Strangge schwindigkeit derart mit dem Regler (19) gekoppelt sind, daß bei Feststellung einer Differenz zwischen der Ge schwindigkeit des Stranges (5) beim Austritt aus der Ko kille (4) und der Geschwindigkeit vor dem Eintritt in die Walzanlage (3) der Regler (19) solange auf den Hauptan trieb (21) der Walzanlage (3) und somit auf die Drehzahl der Walzen (8) einwirkt, bis die Differenz gleich oder annähernd null ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormittel (16) zur Messung der Eigendrehung des Strangs (5) derart mit dem Regler (20) gekoppelt sind, daß bei Feststellung Eigendrehung des Strangs (5) der Regler (20) solange auf den Überlagerungsantrieb (22) der Walzanlage (3) und somit auf die Drehzahl des Rotors einwirkt, bis die Eigendrehung kompensiert ist.

13. Planetenschrägwalze, bestehend aus einem Walzenkörper und einer Drehachse, um die der Walzenkörper rotiert, wo bei die Drehachse, die der Längsachse der Walze ent spricht, zur Walzrichtung geneigt ist und die Walze einen ersten Abschnitt in Form eines Reduktionsteils und einen weiteren Abschnitt in Form eines Glätteils umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des Reduktionsteils auf der dem Glätteil (12) abgewandten Seite neben einem flächenmäßig kleineren Reduktionsteil (11) ein Einlaufteil (10) auf weist.

14. Planetenschrägwalze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufteil (10) kegelstumpfartig ausgebildet ist und einen Winkel (γ) zwischen der Außenfläche (13) und der Längsachse (14) des Einlaufteils (10) einschließt.

15. Planetenschrägwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (γ) kleiner ist als der Winkel, der zwi schen der Außenfläche (13) und der Längsachse (14) des Reduktionsteils (11) gebildet ist.

16. Planetenschrägwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (γ) größer ist als der Winkel, der zwi schen der Außenfläche (13) und der Längsachse (14) des Reduktionsteils (11) gebildet ist.