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WO2009015782A2 - Verfahren zur erzeugung von stahl-langprodukten durch stranggiessen und walzen - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von stahl-langprodukten durch stranggiessen und walzen Download PDF

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WO2009015782A2
WO2009015782A2 PCT/EP2008/005864 EP2008005864W WO2009015782A2 WO 2009015782 A2 WO2009015782 A2 WO 2009015782A2 EP 2008005864 W EP2008005864 W EP 2008005864W WO 2009015782 A2 WO2009015782 A2 WO 2009015782A2
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continuous casting
strand
mold cavity
rolling
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Concast AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/0406—Moulds with special profile
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    • B21B1/463—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 in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing long-steel products according to the preamble of claim 1 and a continuous casting mold for the process.
  • the minimum intake speed at the inlet of the rolling train should under no circumstances be less than 4.2 m / min in order not to thermally overload the rollers due to the long contact time with the rolling stock.
  • the billet should have at the inlet of the rolling mill suitable for rolling temperature both at the surface and in the core (1 150-1250 0 C).
  • the surface temperature should be distributed as homogeneously as possible.
  • the billet and billet strands produced by rapid continuous casting can be fed directly to a rolling train without additional heating.
  • the mold cavity of this continuous casting mold has at the inlet end of the mold along a circumferential line of its cross section at least two circumferential sections which each limit a cross-sectional enlargement of the mold cavity relative to the corresponding peripheral sections of the mold cavity cross section at the strand exit end of the mold in the form of protrusions.
  • the arc heights of the bulges are reduced in the strand running direction such that during casting a strand shell forming in the mold cavity deforms as it passes through the mold, thereby ensuring uniform cooling and shell growth or a homogeneous temperature distribution along the circumference of the strand direct introduction into the rolling train allowing high continuous casting speed is possible.
  • the temperature conditions in the foundry strand suitable at the outlet of the casting plant for the introduction into the rolling train if necessary, a temperature regulation can be provided, but no heating is necessary.
  • the circumference of an approximately circular cavity section is divided on the pouring side in at least three substantially equal circumferential portions and each of these peripheral sections has on the pouring the Querterrorismsver- enlargement of the mold cavity as a bulge.
  • the arc heights of the bulges are reduced on all peripheral sections in the strand direction at least along a partial length of the mold cavity.
  • the peripheral line of a polygonal, preferably quadrangular cavity section on the pouring side has circumferential sections with cross-sectional enlargements of the mold cavity in the form of bulges between all corners and the arc heights of the bulges are reduced on all circumferential sections in the strand running direction at least along a partial length of the mold cavity.
  • the inventive method for producing long-steel products in which the billets and Vorblockstrlinde generated in the continuous casting mold directly - fed without additional heating - a rolling train and there rolled into long products, allows a simple system configuration and a cost-effective operation.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a working according to the inventive continuous casting plant with a rolling train.
  • Fig. L shows schematically the structure of a known continuous casting 10 with a ladle 1, an intermediate vessel 2 (Tundish), cooled with water mold 3, and a Strandumlenk noticed 6 for the strand 5, which pulled by means of rollers 6 'and in the Horizontal bent. Thereafter, the strand 5 according to the invention is fed directly to a rolling train 20, which has a plurality of rolling units 21 with rolling rolls 22, which is not shown in detail since such rolling trains 20 or rolling mills are known.
  • a mold cavity 3 'of this mold 3 has at the inlet end of the mold along a circumferential line of its cross section at least two peripheral portions, each having a cross-sectional enlargement of the mold. cavity 3 'with respect to the corresponding peripheral portions of the mold cavity cross-section at the strand outlet end of the mold 3 limit in the form of bulges, which is not illustrated in detail.
  • the continuous casting speed of the strand 5 is advantageously at least 4.2 m / min in order not to exceed the permissible contact time between the strand and the rolls at the inlet of the rolling train and thereby not to shorten their durability unreasonable.
  • the temperature conditions at the outlet of the continuous casting plant 10 for the introduction into the rolling train are precisely adapted so that the rolling of the strand can be carried out in an optimal manner. At most, however, a passive temperature compensation, without external energy supply can be made.
  • the mold cavity cross section of the continuous casting mold is essentially formed as a four-round format.
  • This four-round format is based on a square or rectangle, but it is provided in the corners with relatively large radii. Strand exit side, these radii in the corner regions are advantageously approximately 20 to 40 mm at a length or width of the mold cavity cross-section of 120 to 180 mm.
  • an edge rounding of about 25 mm and the continuous casting speed of at least 5.2 m / min and correspondingly in a four-round format of 180 mm an edge rounding of about 40 mm and casting speed of at least 4.2 m / min could be provided.
  • a conventional control element preferably a sliding closure 15, is provided in the mold for the purpose of precise inflow control of the molten steel to be discharged.
  • a regulation of the filling level of the melt in the mold 3 takes place as a function of the inlet speed in the first rolling stand (so-called master slave operation), for which a control device 13 and a filling level measuring device 14 are provided in the mold 3.
  • This regulation is intended to achieve an approximately constant filling level in the mold.
  • a refractory dip tube attached to the inflow control element and protruding into the mold is advantageous, so that the bath surface in the mold is as smooth as possible.
  • the cast billet strands essentially form a four-round format and their fillet is selected according to the format such that, if the casting speed is sufficiently high, a strand is produced having a temperature distribution required for rolling, which can be directly rolled without any active reheating, i. the cast strands are fed endlessly to the rolling train without being cut into pieces.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen von Stahl zu Knüppel- bzw. Vorblocksträngen (5) und anschliessendes Walzen dieser Knüppel- bzw. Vorblockstränge wird der Flüssigstahl in eine Stranggiesskokille (3) gegossen. Die gegossenen Knüppel- bzw. Vorblockstränge (5) werden direkt einer Walzstrasse (20) im Wesentlichen ohne Nacherwärmung zugeführt. Damit ergibt sich eine einfachere Anlagekonfiguration und es wird ein kostengünstigerer Betrieb ermöglicht.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen und Walzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl- Langprodukten gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Stranggiesskokille für das Verfahren.
Es ist bekannt, den beim Stranggiessen erzeugten Giessstrang zu einzelnen Knüppeln oder Vorblöcken zu schneiden, auf Raumtemperatur abzukühlen und dann in einem Walzwerk wiedererwärmt zu Stahlstab, Draht und anderen Stahl-Langprodukten zu verwalzen. Bekannt ist auch die gegossenen Knüppeln heiss (ca. 6000C) in den Walzwerksofen zwecks Nacherwärmung vor dem anschliessenden Verwalzen einzusetzen.
Um Energie zu sparen und das Ausbringen zu erhöhen, wird seit langem nach Lösungen gesucht, wie man eine Stranggiessanlage und eine Walzstrasse, vorzugsweise eine Giessader und eine Walzader, direkt verbinden könnte.
Dabei stellen die unterschiedlichen Durchsätze, Geschwindigkeiten und Temperaturen sowie Temperaturverteilungen (Strangguss-Oberfläche / Zentrum) am Auslauf der Giessanlage und am Einlauf der Walzstrasse die Hauptprobleme dar.
Die minimale Einzugsgeschwindigkeit am Einlauf der Walzstrasse sollte keinesfalls unter 4.2 m/min liegen um die Walzen infolge der langen Kontaktzeit mit dem Walzgut nicht thermisch zu überlasten. Ausserdem soll der Knüppel am Einlauf der Walzstrasse eine für das Walzen geeignete Temperatur sowohl an der Oberfläche als auch im Kern (1 150-12500C) aufweisen. Insbesondere sollte die Oberflächentemperatur möglichst homogen verteilt sein.
Aus der EP-B l-O 761 327 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der in einer Stranggiessmaschine erzeugte Giessstrang einer Temperaturhalte- und Vorerwärmungsvorrichtung zugeführt wird, wonach er in einer weiteren Temperaturausgleichs- und Schnellaufheizvorrichtung aufgeheizt wird, bevor er in die Walzstrasse eingeführt wird. Nachteilig dabei sind die relativ hohen Kosten für die Installation und für den Betrieb der Nacherwärmungseinrichtung. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine einfachere Anlagekonfiguration und einen kostengünstigeren Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie bevorzugte Stranggiesskokillen für das Verfahren bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass bei Verwendung von Stranggiesskokillen, wie sie aus der EP-B2-0 498 296 bekannt sind, die durch Schnell-Stranggiessen erzeugten Knüppel- und Vorblockstränge ohne zusätzliches Aufheizen direkt einer Walzstrasse zugeführt werden können. Der Formhohlraum dieser Stranggiesskokillen weist am eingiessseiti- gen Ende der Kokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte auf, die je eine Querschnittsvergrös- serung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangsab- schnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille in der Form von Ausbuchtungen begrenzen. Die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich in Stranglaufrichtung derart, dass sich während des Giessbetriebes eine in Formhohlraum bildende Strangschale beim Durchlauf durch die Kokille verformt, und dadurch eine gleichmäs- sige Kühlung und Schalenwachstum bzw. eine homogene Temperaturverteilung entlang des Strangumfanges gewährleistet wird, wodurch eine die direkte Einführung in die Walzstrasse erlaubende hohe Stranggiessge- schwindigkeit möglich ist. Auch sind die Temperaturverhältnisse im Gies- strang am Auslauf der Giessanlage für die Einführung in die Walzstrasse geeignet, allenfalls kann eine Temperaturregulierung vorgesehen sein, jedoch ist keine Aufheizung notwendig.
Es ist heute praktisch möglich, im Querschnitt vierkantige Stränge im Formatbereich 120-130 mm mit einer Geschwindigkeit von ca. 6m/min zu Giessen. Bei Kokillen-Querschnittsformen nach der EP-B2-0 498 296 ergibt sich ein Strang mit homogener Temperaturverteilung an der Oberfläche, ohne kalte Kanten, welche sonst induktiv oder mittels Gasbrenner vor der Walzstrasse hätten erwärmt werden müssen. Gleichzeitig werden bei diesem Format die giesstechnischen Vorteile eines Quadrat-Querschnitts gegenüber einem Rundquerschnitt (günstigeres Verhältnis Oberfläche/Volumen bei gleichem Metergewicht) weitgehend beibehalten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Stranggiesskokil- Ie für das erfindungsgemässe Verfahren ist die Umfangslinie eines etwa runden Formhohlraumquerschnittes auf der Eingiessseite in mindestens drei im wesentlichen gleich grosse Umfangsabschnitte unterteilt und jeder dieser Umfangsabschnitte weist auf der Eingiessseite die Querschnittsver- grösserung des Formhohlraumes als Ausbuchtung auf. Die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer Stranggiesskokille für das erfindungsgemässe Verfahren weist die Umfangslinie eines polygonalen, vorzugsweise viereckigen Formhohlraumquerschnittes auf der Eingiessseite zwischen allen Ecken Umfangsabschnitte mit Querschnitts- vergrösserungen des Formhohlraumes in der Form von Ausbuchtungen auf und die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Um- fangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten, bei welchem die in der Stranggiesskokille erzeugten Knüppel- und Vorblockstränge unmittelbar - ohne zusätzliches Aufheizen - einer Walzstrasse zugeführt und dort zu Langprodukten gewalzt werden, ermöglicht eine einfache Anlagekonfiguration sowie einen kostengünstigen Betrieb.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Stranggiessanlage mit einer Walzstrasse.
Fig. l zeigt schematisch den Aufbau einer an sich bekannten Stranggiessanlage 10 mit einer Giesspfanne 1, einem Zwischengefäss 2 (Tundish), einer mit Wasser gekühlten Kokille 3, sowie einer Strangumlenkeinrichtung 6 für den Strang 5, der mittels Rollen 6' ausgezogen und in die Horizontale gebogen. Danach wird der Strang 5 erfindungsgemäss direkt einer Walzstrasse 20 zugeführt, welche mehrere Walzeinheiten 21 mit Walzrollen 22 aufweist, was nicht weiter im Detail dargetan ist, da solche Walzstrassen 20 bzw. Walzwerke bekannt sind.
Ein Formhohlraum 3 ' dieser Kokille 3 weist am eingiessseitigen Ende der Kokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte auf, die je eine Querschnittsvergrösserung des Form- hohlraumes 3 ' gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille 3 in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, was nicht näher veranschaulicht ist.
Die Stranggiessgeschwindigkeit des Stranges 5 beträgt vorteilhaft mindestens 4.2 m/min, um die zulässige Kontaktzeit zwischen Strang und der Walzen am Einlauf der Walzstrasse nicht zu überschreiten und dadurch deren Haltbarkeit nicht unzumutbar zu verkürzen.
Die Temperaturverhältnisse am Auslauf der Stranggiessanlage 10 für die Einführung in die Walzstrasse sind genau angepasst, damit das Walzen des Stranges in optimaler Weise erfolgen kann. Allenfalls kann jedoch ein passiver Temperaturausgleich, ohne Fremdenergiezufuhr vorgenommen werden.
Der Formhohlraumquerschnitt der Stranggiesskokille ist im Wesentlichen als Vierrundformat gebildet. Dieses Vierrundformat basiert auf einem Quadrat oder Rechteck, wobei es in den Eckbereichen jedoch mit relativ grossen Radien versehen ist. Strangaustrittseitig betragen diese Radien in den Eckbereichen vorteilhaft annähernd 20 bis 40 mm bei einer Länge bzw. Breite des Formhohlraumquerschnittes von 120 bis 180 mm.
Zum Beispiel könnte bei einem Vierrundformat 120 mm eine Kantenverrundung von ca. 25 mm sowie die Stranggiessgeschwindigkeit mind. 5.2 m/min und entsprechend bei einem Vierrundformat 180 mm eine Kantenverrundung von ca. 40 mm sowie Giessgeschwindigkeit von mindestens 4.2 m/min vorgesehen sein. Beim Ausguss 1 1 des oberhalb der Kokille 3 befindlichen Zwischengefäs- ses 2 ist ein an sich herkömmliches Regelorgan, vorzugsweise ein Schie- beverschluss 15 zwecks genauer Zuflussregelung der abzugiessenden Stahlschmelze in die Kokille vorgesehen. Eine Regelung der Füllstandshöhe der Schmelze in der Kokille 3 erfolgt in Abhängigkeit der Einlaufgeschwindigkeit im ersten Walzgerüst (sog. Master- S lave Betrieb), dafür eine Regeleinrichtung 13 und ein Füllstandsmessgerät 14 bei der Kokille 3 vorgesehen sind. Mit dieser Regelung soll eine annähernd konstante Füllhöhe in der Kokille erzielt werden. Vorteilhaft ist zudem ein am Zuflussregelorgan befestigtes und in die Kokille ragendes feuerfestes Tauchrohr vorhanden, damit sich eine möglichst ruhige Badoberfläche in der Kokille ergibt.
Die gegossenen Knüppelstränge bilden im Wesentlichen ein Vierrund- Format und deren Verrundung entsprechend dem Format so gewählt wird, dass bei ausreichend grosser Giessgeschwindigkeit ein Strang mit für das Walzen erforderlicher Temperaturverteilung produziert wird, welches ohne jeglicher aktiver Nacherwärmung direkt verwalzt werden kann, d.h. die gegossenen Stränge werden endlos, ohne in Stücke geteilt zu werden, der Walzstrasse zugeführt.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Strang- giessen von Stahl zu Knüppel- bzw. Vorblocksträngen und anschliessendes Walzen dieser Knüppel- bzw. Vorblockstränge zu den Langprodukten, wie Stabstahl oder Draht, wobei der Flüssigstahl in eine Stranggiesskokille gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossenen Knüppel- bzw. Vorblockstränge direkt einer Walzstrasse im Wesentlichen ohne Nacherwärmung zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossenen Knüppelstränge im Wesentlichen ein Vierrund-Format bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- rundung beim Vierrund-Format entsprechend dem Format so gewählt wird, dass bei ausreichend grosser Giessgeschwindigkeit ein Strang mit für das Walzen erforderlicher Temperaturverteilung produziert wird, welches ohne jegliche aktive Nacherwärmung direkt verwalzt werden kann
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossenen Knüppelstränge im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggiesskokille einen beidseitig offenen Formhohlraum bildet, wobei der Formhohlraum am eingiessseitigen Ende der Stranggiesskokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte aufweist, die je eine Querschnittsver- grösserung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangs- abschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, und sich Bogen- höhen der Ausbuchtungen in Stranglaufrichtung derart verkleinern, dass sich während des Giessbetriebes eine in Formhohlraum bildende Strangschale beim Durchlauf durch die Kokille verformt und dadurch eine schnelle und gleichmässige Kühlung bzw. eine homogene Temperaturverteilung entlang des Strangumfanges gewährleistet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggiessgeschwindigkeit mindestens 4.2 m/min beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausguss des oberhalb der Kokille befindlichen Zwischengefässes ein Regelorgan, vorzugsweise ein Schiebever- schluss, zwecks genauer Regelung der abzugiessenden Stahlschmelze in die Kokille vorhanden ist, wobei eine Regelung der Füllstandshöhe der Schmelze in der Kokille in Abhängigkeit der Einlaufgeschwindigkeit in das erste Walzgerüst der Walzstrasse erfolgt und das Regelorgan entsprechend geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Massen- bzw. Betonstähle verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Qualitätsstahl verwendet wird.
10. Stranggiesskokille für das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie eines polygonalen, vorzugsweise viereckigen Formhohlraumquerschnittes auf der Eingiesssei- te zwischen allen Ecken Umfangsabschnitte mit Querschnittsvergrösserun- gen des Formhohlraumes in der Form von Ausbuchtungen aufweist und die Bogenhöhen der Ausbuchtungen sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes verkleinern.
1 1. Stranggiesskokille nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraumquerschnitt der Stranggiesskokille im Wesentlichen ein Vierrundformat bildet, welches an sich quadratisch bzw. rechteckig ausgebildet ist, in den Eckbereichen jedoch mit Radien versehen ist.
12. Stranggiesskokille nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stranggiesskokille strangaustrittseitig die Radien in den Eckbereichen annähernd 20 bis 40 mm bei einer Dicke bzw. Breite des Formhohlraumquerschnittes von 120 bis 180 mm betragen.
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