DE4009861C2 - Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Stangenmaterial wie Feinstahl oder Draht und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Stan­ genmaterial wie Feinstahl oder Draht, ausgehend von Vormaterial aus Gussstahl, wobei dieses zunächst zu Knüppeln verarbeitet und die Knüppel sodann in einer Folge von Walzstichen auf die jeweils vorgegebenen Walzquerschnitte zu Fein­ stahl oder Draht ausgewalzt werden und eine Anlage zur Durchführung des Ver­ fahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Übliche Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Feinstahl oder Draht ver­ wenden als Vormaterial stranggegossene Brammen oder Knüppel. Diese werden vor dem Walzen gleichmäßig auf Walztemperatur erwärmt. Sodann werden sie in einer Vielzahl von Umformungsschritten (Stichen) in einer Feinstahl- oder Draht­ straße auf die jeweils vorgesehenen Endabmessungen bzw. -querschnitte fertig­ gewalzt. Dabei ist vor dem Durchlauf der Knüppel durch die Walzstraße eine Wie­ dererwärmung des Walzgutes erforderlich, die eine Bereitstellung von Stoßöfen oder Herdöfen mit entsprechend hohem Energiebedarf zur Folge hat.

In der DE 14 33 023 B wird ein derartiges Verfahren zum Herstellen von Knüppeln aus einem Gießstrang beschrieben, bei dem eine rechteckige Bramme strangge­ gossen wird, deren Gießquerschnitt die Summe der herzustellenden Knüppel­ querschnitte übersteigt. Zur Herstellung der Knüppel wird nach gänzlicher Erstar­ rung der Bramme diese durch eine oder mehrere kalibrierte Walzensätze geleitet, wobei der Knüppelquerschnitt durch längende Verformung erreicht wird. Dabei wird die durcherstarrte Bramme kontinuierlich aus der Gießhitze in eine Breitung nicht zulassenden geschlossenen Kalibern auf die Knüppelquerschnitte gewalzt, wobei dem Material Walzgefüge verliehen wird. Danach wird der Strang in Knüp­ pel aufgeteilt und diese auf die gewünschte Länge geschnitten. Infolge der starken Längung, der die Bramme bei der Walzung in den geschlossenen Kalibern unter­ worfen wird, wird eine gute Durcharbeitung des Stahles erzielt.

Die bekannten Verfahren zum Herstellen von Feinstahl oder Draht aus stranggegossenen oder vorgewalzten Knüppeln verursachen folglich einen äußerst hohen Investitions- und Energieaufwand und benötigen entsprechend aufwendig ausgestattete separate Walzwerksanlagen. Die Wiedererwärmung bedingt nicht nur einen hohen Energieverbrauch, sondern auch die Bereitstellung der erforderlichen Öfen und Transporteinrichtungen. Das bisher übliche Auswalzen der Knüppel mit hohen Querschnittsabmessungen von bis zu 200 mm² beansprucht somit einen hohen Anteil am gesamten Investitions- und Energieaufwand bei der Herstellung von warmgewalztem Feinstahl oder Draht. Das hierfür erforderliche Walzwerk ist infolge der schweren Walzgerüste mit allen zugehörigen Transport- und Führungseinrichtungen wie Rollgänge etc. derart investitionsaufwendig, daß solche Anlagen zur Durchführung der üblichen Walzverfahren bei der Herstellung von Feinstahl- und Drahterzeugnissen nur dann sinnvoll einzusetzen sind, wenn große Erzeugungseinheiten wirtschaftlich genutzt werden können.

In verstärktem Maße werden jedoch besonders für Schwellenländer mit vergleichsweise geringen Reserven an Kapital und Energie Walzwerke gefordert, die auch bei relativ kleinen Erzeugungseinheiten ökonomisch betreibbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stangenmaterial wie Feinstahl oder Draht anzugeben, bei welchen der erforderliche Kapitaleinsatz für Investitionen signifi­ kant geringer als bei einer konventionellen Anlage ist, und mit welchen bei mög­ lichst ökonomischem Einsatz von Primärenergie eine gleichbleibend gute Qualität des Walzgutes auch bei relativ geringen Produktionsmengen sowie bei Erzeugung von Walzprodukten mit unterschiedlichen Endabmessungen möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An­ spruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch, dass als Vormaterial strangge­ gossenes Breitband mit einer Dicke zwischen 25 und 80 mm verwendet wird, das durch eine Querteileinrichtung und eine mit mehreren Schneidmitteln ausgebilde­ ten Längsteileinrichtung bei Erstarrungstemperatur quer und längs zur Förder­ richtung in mehrere nebeneinander angeordnete Knüppel vorgegebener Länge und Querschnittsfläche (rechteckig bzw. quadratisch) zerteilt wird, wobei die ne­ beneinander angeordneten Knüppel gleichzeitig individuell einstellbare Breiten aufweisen, und im Anschluss die Knüppel kontinuierlich aus der Gießhitze wahl­ weise zu Feinstahl oder Draht mit vorgegebenen Endabmessungen ausgewalzt werden. Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 gelöst.

Mit Vorteil ist der erforderliche Gesamtaufwand an Kapital und Energie für die er­ findungsgemäße Knüppelherstellung aus stranggegossenem Breitband wesentlich geringer als bei einer konventionellen Anlage. Denn hierfür sind weder schwere Walzgerüste erforderlich, noch Öfen mit den zugehörigen Transport- und Füh­ rungseinrichtungen. Sowohl die Herstellung der Knüppel durch Zerteilen eines stranggegossenen Breitbandes, als auch die anschließende Walzung der Knüppel auf die vorgesehenen Endabmessungen zu Feinstahl aus der Gießhitze, ergibt vorteilhaft eine wesentliche Reduzierung des Investitions- und Energiebedarfs.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zerteilung des Breitbandes die hergestellten Knüppel zur Zwischenlagerung sowie zum Temperaturausgleich in einen Halteofen bzw. in Coilboxen eingebracht wer­ den, aus dem bzw. der die Knüppel sequentiell zum Einführen in ein Walzwerk entnommen werden. Im Walzwerk erfolgt dann das Auswalzen der Knüppel auf die jeweils vorgesehenen Endabmessungen bzw. -querschnitte in einer kontinuier­ lichen Folge von Walzstichen zu Feinstahl oder Draht.

Neben der bereits erwähnten Ersparnis an Investitions- und Energiekosten resul­ tiert aus der Erfindung der Vorteil, das bei entsprechender Einstellung von Dicke und Breite des Bandes sowie des Querabstandes der zur Zerteilung vorgesehe­ nen Längsschnitte und des Längenabstandes der Zerteilungs-Querschnitte die Abmessungen der Knüppel an die betrieblichen Bedingungen für deren Weiterver­ arbeitung zum Walz- Endprodukt optimal angepaßt werden können. Auch können aus einem stranggegossenen Band vorteilhaft gleichzeitig mehrere Knüppel gleicher Dicke aber unterschiedlicher Breite geschnitten werden.

Bei der Teilung eines stranggegossenen Breitbandes zu Knüppeln ergibt sich der weitere Vorteil, daß eine Angleichung der Produktionskapazitäten zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk ermöglicht wird.

Geht man beispielsweise von einer Gießgeschwindigkeit von etwa 0,13 m/s bei einer mittleren Banddicke von 40 mm aus und unterstellt, daß die aus dem Band geschnittenen Knüppel zu Draht heruntergewalzt werden, dann ergibt sich fallweise eine Reduzierung zwischen Anfangs- und Endquerschnitt im Verhältnis von 20 zu 1 bis 25 zu 1. Für eine vereinfachte Betrachtungsweise beim Auswalzen eines Knüppels im Konti-Betrieb unter der Voraussetzung, daß die Gießgeschwindigkeit gleich der Einlaufgeschwindigkeit des Knüppels in das Walzwerk ist, würde sich bei einer 20-fachen Reduktion eine Austrittsgeschwindigkeit des fertiggewalzten Gutes von ca. 2,6 m/s ergeben. Dagegen soll zur Vermeidung von prohibitiven Temperaturabnahmen beim Walzprozeß von Stabstahl die minimale Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus einer mehrgerüstigen Feinstahlstraße 10 bis 20 m/s betragen. Unter der Annahme einer erforderlichen Austrittsgeschwindigkeit von z. B. 15 m/s würde sich für den Konti-Betrieb eines nicht unterteilten stranggegossenen Bandstranges eine im Verhältnis von ca. 1 : 6 zu geringe Durchlaufgeschwindigkeit des Walzgutes durch die Walzstraße ergeben.

Wird nun das stranggegossene Band beispielsweise kontinuierlich in sechs Knüppel als Aufgabegut für den Walzprozeß unterteilt, und werden diese Knüppel sequentiell in ununterbrochener Reihenfolge in das Walzwerk eingeführt, so kann bei einer Gießgeschwindigkeit von etwa 0,13 m/s eine minimale Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus der Walzstraße von annähernd 15 m/s erreicht werden.

Somit bewirkt die Erfindung zusätzlich zur Kapital- und Energieersparnis einen vorteilhaften Ausgleich der unterschiedlichen Produktionskapazitäten zwischen der Stranggießanlage und einem nachgeordneten Walzwerk und ermöglicht damit eine vollkontinuierliche Betriebsweise mit signifikanter Senkung der Investitions- sowie Betriebs- und Energiekosten. Dabei ergibt sich eine zusätzliche Energieersparnis infolge Durchführung des Walzprozesses aus der Gießhitze.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.

Eine Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Feinstahl oder Draht, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine zum Stranggießen eines Breitbandes aus Stahl von 25 bis 80 mm Dicke ausgebildete Stranggießanlage. Dieser ist eine Querteileinrichtung und eine mit mehreren in Förderrichtung des Bandes parallele Schnitte erzeugenden Schneidmitteln ausgebildete Längsteileinrichtung nachgeordnet, und weiterhin ein Warmhalteofen bzw. mit Warmhalteeinrichtungen ausgebildete Coilboxen. Diese besitzen Mittel zum Quertransport der Knüppel bzw. für die Coilboxen. Dem Warmhalteofen bzw. den Coilboxen ist ein zur Stranggießanlage seitlich-parallel versetztes Walzwerk mit anschließendem Kühlbett nachgeordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind entsprechend den Merkmalen der Anlagen-Unteransprüche vorgesehen.

Die Erfindung wird in bevorzugten Ausführungsformen anhand von Verfahrensstammbäumen in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage mit einem zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk angeordneten Halteofen mit innerer Knüppeltransporteinrichtung;

Fig. 2 eine Anlage mit zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk angeordneten und mittels Fördereinrichtungen verfahrbaren Coilboxen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt die Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Feinstahl oder Draht am Produktionsanfang eine zum Stranggießen eines Breitbandes (19) aus Stahl von 25 bis 80 mm Dicke ausgebildete Stranggießanlage (1). Der Gießanlage (1) ist eine Querteileinrichtung (2) und eine Längsteileinrichtung (3) nachgeordnet. Diese Einrichtungen (2) bzw. (3) dienen zum Zerteilen des Bandes (19) in Längs- und querschnitte zur Gewinnung von Knüppeln (10). Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird stranggegossenes Breitband (19) in acht Knüppel (10), und zwar in drei etwas breitere und fünf etwas schmälere Knüppel (10), zerteilt.

Mit der erfindungsgemäßen Gewinnung der Knüppel (10) durch Zerteilen eines stranggegossenen Breitbandes (19) ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, durch entsprechende Dimensionierung des Breitbandquerschnittes die Anzahl und Querschnitte der aus dem Breitband (19) auszuschneidenden Knüppel (10) nach Maßgabe der Verarbeitungskapazität des Walzwerkes (11) vorzugeben, und umgekehrt. Entsprechend ist die Längsteileinrichtung (3) mit mehreren in Förderrichtung des Bandes (19) parallele Schnitte (b) erzeugenden Schneidmitteln ausgebildet. Hierbei kann es sich um übliche, bekannte Mittel wie Laser- Schneidstrahleinrichtungen oder Sauerstoffschneidstrahleinrichtungen oder auch um Trenneinrichtungen mit mechanischen Schneidmitteln handeln.

Den Quer- (2) bzw. Längs- (3) Teileinrichtungen ist ein Warmhalteofen (4) nach Fig. 1 bzw. sind mit Warmhalteeinrichtungen ausgebildete Coilboxen (7) nach Fig. 2 nachgeordnet. Der Warmhalteofen (4) besitzt eine übliche Einrichtung (8) zum Quertransport der Knüppel (10). Die Coilboxen (7) sind mit Einrichtungen (9) zu deren Quertransport und/oder mit Einrichtungen (5) zu deren Längstransport sowie mit Einrichtungen (nicht gezeigt) zum Entnehmen der Knüppel und zum Einführen in das Walzwerk (11) ausgebildet. Das seitlich-parallel versetzte Walzwerk (11) weist bei den gezeigten Ausführungen eine Fertigstaffel einer Feinstahlstraße (13) mit vier beispielsweise je abwechselnd horizontalen (15) bzw. vertikalen (14) Walzgerüsten mit anschließendem Kühlbett (12) auf. Die Walzgerüste können jedoch eine beliebige Anordnung haben, d. h. auch vertikal-horizontal oder horizontal- horizontal.

Zusätzlich zu dieser Feinstahlstraße (13) kann das Walzwerk (11) insbesondere zum Walzen von Draht einen Drahtfertigblock (16) im Anschluß an die Feinstahlstraße (13) aufweisen. Die Drahtstraße (16) kann vorzugsweise als zehngerüstiger, sogenannter V- Block (16) ausgebildet sein, d. h. mit Gerüsten in gekippter Horizontal-Vertikal-Anordung in einem Block mit einheitlichem Antrieb und festen Getriebeübersetzungen.

Zwischen der Fertigstaffel (13) und der Drahtstraße (16) ist eine Weiche (20) angeordnet. Diese kann von einer (nicht gezeigten) Bedienungseinrichtung mit einer Programmsteuereinheit ausgesteuert werden. Auf diese Weise und mit diesem Lay Out kann die Anlage in flexibler Betriebsauslastung zum Beispiel unterschiedlich breite Knüppel wahlweise zu Feinstahl oder zu Draht walzen, ohne daß hierzu eine separate Walzstraße erforderlich wäre.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Anlage nach der Erfindung im Vergleich zu üblichen Anlagen, bei denen als Vormaterial stranggegossene Brammen oder Knüppel verwendet und nach Erwärmung auf Walzhitze in schweren Walzgerüsten vorgewalzt und in einer separaten Feinwalzstraße auf die vorgegebenen Endabmessungen zu Feinstahl oder Draht fertiggewalzt werden, erheblich einfacher ausgebildet und erfordert zu ihrer Erstellung entsprechend geringere Investitionskosten sowie im Betrieb erheblich geringere Energie- und Unterhaltungskosten.

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren infolge Herstellung von Knüppeln mit geringen Querschnittsabmessungen durch Zerteilung eines vergleichsweise dünnen stranggegossenen Breitbandes ein Ausgleich zwischen der Gießkapazität der Stranggießanlage (1) und der Walzkapazität des Walzwerkes (11) möglich ist, kann das Walzen von Feinstahl oder Draht nach der Erfindung vollkontinuierlich unter Nutzung der Gießhitze und folglich mit einem Optimum an Verfahrensökonomie durchgeführt werden. Dadurch reduzieren sich die Kosten für Investitionen sowie für Energiebedarf und Betrieb bei einer Anlage sowie einem Verfahren nach der Erfindung im Vergleich zu konventionellen Verfahren und Produktionsanlagen erheblich. Diese sind somit auch für weniger kapitalkräftige Länder bzw. Betreiber infolge ihrer hohen Wirtschaftlichkeit attraktiv.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Stangenmaterial wie Feinstahl oder Draht, ausgehend von Vormaterial aus Gussstahl, wobei dieses zunächst zu Knüppeln verarbeitet und die Knüppel sodann in einer Folge von Walzsti­ chen auf die jeweils vorgegebenen Walzquerschnitte zu Feinstahl oder Draht ausgewalzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Vormaterial stranggegossenes Breitband (19) mit einer Dicke zwi­ schen 25 und 80 mm verwendet wird, das durch eine Querteileinrichtung (2) und eine mit mehreren Schneidmitteln ausgebildeten Längsteileinrichtung (3) bei Erstarrungstemperatur quer und längs zur Förderrichtung in mehrere ne­ beneinander angeordnete Knüppel (10) vorgegebener Länge und Quer­ schnittsfläche (rechteckig oder quadratisch) zerteilt wird, wobei die nebenein­ ander angeordneten Knüppel (10) gleichzeitig individuell einstellbare Breiten aufweisen, und im Anschluss die Knüppel (10) kontinuierlich aus der Gießhitze wahlweise zu Feinstahl oder Draht mit vorgegebenen Endabmessungen aus­ gewalzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zerteilung des Breitbandes (19) die hergestellten Knüppel (10) zur Zwischenlagerung sowie zum Temperaturausgleich in einen Halteofen (4) bzw. in Coilboxen (7) eingebracht werden, aus dem bzw. der die Knüppel (10) sequentiell zum Einführen in ein Walzwerk (11) entnommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gießgeschwindigkeit und eine Dimensionierung des Breitbandes sowie eine Anzahl und Dimensionierung der daraus auszuschneidenden Knüppel (10) in Übereinstimmung mit einer Arbeitskapazität des Walzwerks (11) vorgegeben werden und umgekehrt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Knüppel (10) nach Einführen in das Walzwerk (11) zunächst in einer Vorwalzstufe unter Verwendung einer vorzugsweise viergerüstigen Vorstraße vorgewalzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigwalzen des vorgewalzten Materials in einer Fertigwalzstufe unter Verwendung eines vorzugsweise zehngerüstigen Fertigblocks (16) vor­ genommen wird.

6. Anlage zur Herstellung von warmgewalztem Stangenmaterial wie Feinstahl oder Draht zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese die folgenden Anlagenteile umfasst:

• a) eine zum Stranggießen eines Breitbandes (19) aus Stahl von 25 bis 80 mm Dicke ausgebildete Stranggießanlage (1);
• b) der Stranggießanlage (1) ist unmittelbar eine Querteileinrichtung (2) und ei­ ne Längsteileinrichtung (3) nachgeordnet;
• c) die Längsteileinrichtung (3) ist mit mehreren in Förderrichtung des Breit­ bandes (19) parallele Schnitte (6) erzeugenden Schneidmitteln ausgebildet, beispielsweise übliche bekannte Laser- oder Sauerstoffschneidstrahlein­ richtungen oder mechanische Trenneinrichtungen;
• d) den Quer- (2) bzw. Längsteileinrichtungen (3) ist ein Warmhalteofen (4) bzw. sind mit Warmhalteeinrichtungen ausgebildete Coilboxen (7) nachgeordnet und diese (4) bzw. (7) mit Einrichtungen (8) bzw. (9) zum Quertransport für Knüppel (10) bzw. für die Coilboxen (7) ausgebildet;
• e) dem Warmhalteofen (4) bzw. den Coilboxen (7) ist ein zur Stranggießanla­ ge (1) seitlich-parallel versetztes Walzwerk (11) mit anschließendem Kühl­ bett (12) nachgeordnet.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzwerk (11) eine Fertigstaffel einer Feinstahlstraße (13) mit vor­ zugsweise vier Walzgerüsten aufweist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzwerk (11) zusätzlich zur Fertigstaffel (13) eine Drahtstraße (16) aufweist und dass diese vorzugsweise als zehngerüstiger V-Block ausgebildet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fertigstaffel (13) und der Drahtstraße (16) eine Weiche (20) angeordnet ist.