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WO2015000895A1 - Anlage und verfahren zum warmwalzen von stahlband - Google Patents

Anlage und verfahren zum warmwalzen von stahlband Download PDF

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WO2015000895A1
WO2015000895A1 PCT/EP2014/063955 EP2014063955W WO2015000895A1 WO 2015000895 A1 WO2015000895 A1 WO 2015000895A1 EP 2014063955 W EP2014063955 W EP 2014063955W WO 2015000895 A1 WO2015000895 A1 WO 2015000895A1
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WO
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Prior art keywords
cooling
rolling
steel strip
hot
stand
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/063955
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heribert FISCHER
Caspar Schmitt
Andreas Zaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to ES14736716T priority patent/ES2756453T3/es
Priority to JP2016522581A priority patent/JP6450379B2/ja
Priority to PL14736716T priority patent/PL3016754T3/pl
Priority to CN201480038407.1A priority patent/CN105392574B/zh
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Priority to EP14736716.3A priority patent/EP3016754B2/de
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    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0231—Warm rolling

Definitions

  • the invention relates to a plant and a method for hot rolling steel strip.
  • a hot rolling mill of the type in question usually comprises a hot rolling mill with several in
  • Hot strip mill It is therefore desirable to hot roll even thick steel strips in a conventional hot rolling mill.
  • a test specimen of defined weight is dropped from a similarly defined height on a strip-shaped sheet sample, which provided on its side facing away from the impacting test specimen in the region of the expected fracture with a defined groove-like notch and placed with their end portions on a respective support is. It is usually required that at a certain predetermined temperature, for example -35 ° C, the ductile fracture fraction is on average 85% in the fraction of the sample thus produced.
  • the starting material is in the first mill stand of Finishing scale initiated at a temperature which is at least 30 ° C above the recrystallization stop temperature of the respective steel. Then, a continuous hot rolling of the Vorbands to a hot strip in one or more stitches. The hot rolling is carried out in a temperature range, the
  • Recrystallization range of austenite includes. Between two rolling stands thereupon a cooling of the
  • Cooling rate of the cooling is at least 10 ° C / s. Then the rolling below the
  • steels for the manufacture of thick-walled tubes are typically made of an alloy in which, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight), C: 0,1 0.18%, Si: 1.5 %, Mn: ⁇ 2.5%, P: 0, 005 - 0.1%, S: ⁇ 0.03%, N: ⁇ 0.02%, Cr: ⁇ 0.5%, Cu: ⁇ 0, 5%, Ni: ⁇ 0.5%, Mo: ⁇ 0.5%, Al ⁇ 2%, to a total of 0.3% of one or more of the elements B, Nb, Ti, V, Zr and Ca are present.
  • These steels include those known as "X70" and X80
  • the object of the invention was to create a plant and a process for hot rolling on the basis of a conventional hot rolling plant, with which reliable hot strips with a final thickness of more than 15 mm can be produced, which are also the highest
  • the plant according to the invention for hot rolling of steel strip accordingly comprises, in accordance with the prior art given at the outset, a hot rolling stand which has a plurality of rolling stands, which are successively passed in the conveying direction of the hot-rolled steel strip.
  • such a hot rolling stand comprises five to seven rolling mills, which are lined up in the conveying direction one behind the other and from each
  • the conveying direction of the hot-rolled steel strip is not only seen behind the last mill stand
  • Hot-rolling line The beginning of the cooling section is set up so that the cooling section in immediate
  • Cooling section actively passed rolling mill begins. "Active” here means that in this rolling mill another
  • the hot strip is detected when leaving the last in the conveying direction before the start of the cooling section last hot rolling mill, in which still takes place a hot rolling, directly from the cooling section discharged cooling fluid and
  • Hot rolling team such that the rolling relay at least a rolling mill can be shortened and the cooling section is extended at least as far in the rolling scale that the inactivation of one or more of the last in the conveying direction of the hot rolled steel strip rolling mill cooling can be done directly behind the last rolling mill, in the still one
  • Forming takes place.
  • Rolled steel strip accordingly provides that it is carried out on a plant designed according to the invention and thereby during in-hot rolling at inactive
  • the invention is thus based on the proposal to operate a conventional multi-stand rolling train so that the thickness of the steel strip is not reduced in each of him passed through hot rolling stands. Instead, the steel strip is deformed only in the active rolling stands of the rolling scale. In the inactive rolling stands, the nip is opened so far that his work rolls no longer touch the rolling stock, so no in him
  • Forming can take place more.
  • the beginning of the cooling section is shifted into the hot rolling scale, so that, for example, at a
  • This approach is based on the finding that when high-strength tube sheet grades with a thickness of more than 15 mm, the toughest demands on their toughness, are to be hot rolled in a hot rolling mill in which they are the rolling stands in one
  • Transition temperature of - 10 ° C and less and up to thicknesses of 25.4 mm have high toughness requirements.
  • bainitic steels can preferably be used in order to reliably achieve the requirements to be met according to DWTT.
  • ferritic / pearlitic steels Forming onset cooling, the application of ferritic / pearlitic steels can be extended to larger thicknesses.
  • the cooling of the rolls in thicknesses> 15 mm which reaches into the rolling scale according to the invention until the rolling scale, provides unhindered access of oxygen and, consequently, a strong after-scaling of the strip surfaces
  • the rolling speeds are low due to the early end of the active forming and the low overall forming ratios achieved during hot rolling. Typically, they are in the range of less than 3 m / s.
  • the system configuration only has to be designed so that z. B. when rolling in a rolling scale with seven rolling stands, of which, however, only the first five are activated, the injection begins directly behind the fifth frame, optimally deployed respectively before or behind the unused rolling stands
  • Cooling fluid quantity is adjustable.
  • measuring house different holding times can be realized at desired cooling curves.
  • the cooling section may comprise a plurality of cooling units and above that in the conveying direction behind the last before entering the cooling section
  • Cooling rates of at least 130 K / s have proven to be particularly useful, in practice the
  • Cooling rate is typically up to 160 K / s.
  • the grain growth in the respectively hot-rolled steel strip is limited and the cold toughness of the material is increased so that it achieves maximum toughness values at low temperatures
  • cooling section is able to afford a cooling fluid output of at least 1000 m 3 / h, in particular up to 1500 m 3 / h. It will preferably both the top and the
  • Intense cooling can remain on the hot strip
  • Intensive cooling units may be formed.
  • Cooling units are limited from each other, resulting in practice best work results.
  • Hot rolling mills are used to cool each hot rollable strip between two stands.
  • used cooling units cause according to the invention such an intensive belt cooling that no controlled deformation can be done more in Austenit.
  • the exit temperature with which the steel strip enters the cooling section when it leaves the last rolling mill via which it is thermoformed is typically between 740 ° C. and 900 ° C.
  • Cooling stop temperature has reached. It has also proven to be advantageous in terms of the expression of the desired mechanical properties when the steel strip is cooled after reaching this cooling stop temperature for 2 - 12 seconds without active cooling in air.
  • the steel strip can be reeled at a reel temperature which is between 450 ° C and 650 ° C.
  • the hot rolling according to the invention are in particular thin slab or pre-strip with a thickness of 50 - 100 mm, in question.
  • the hot rolling according to the invention are in particular thin slab or pre-strip with a thickness of 50 - 100 mm, in question.
  • Final thickness of the present invention hot rolled steel strip typically more than 15 mm.
  • Hot rolling which are up to 25.4 mm thick, and which also meet the highest demands on toughness in the DWTT.
  • the inventive method is suitable for higher strength, micro-alloyed steels, and steels according to DIN EN 10149.
  • the process according to the invention is particularly suitable for processing steel strips from the bainitic grades X60, X65, X70, X80 and other comparable steels which Usually used for heavy plate production.
  • the particularly suitable for the process according to the invention steels can be classified under the general
  • Cooling section and hot roll stand deactivated or operated so that they meet the requirements placed on the cooling during conventional hot rolling.
  • the invention is based on
  • FIG. 1 shows a plant 1 for hot rolling of steel strip S with a final thickness D of more than 15 mm with cooling from above and below;
  • Figure 2 shows two provided in Appendix 1 rolling stands in a side view.
  • FIG. 3 the two stands according to FIG. 2 in a
  • FIG. 4 shows a diagram in which the temperature profile over time is shown for various variants of a cooling of the steel strip carried out in the plant 1.
  • the plant 1 comprises a hot rolling stand 2, which is formed in a conventional manner by seven rolling stands Fl, F2, F3, F4, F5, F6, F7, which are set up successively in the conveying direction F of the hot rolled steel strip S in Appendix 1, a roller table 3, which follows the hot rolling stand 2 in the conveying direction F, a reeling device 4, which is positioned at the end of the roller table 3, viewed in the conveying direction F.
  • a measuring house M which is arranged adjacent to the end of the hot rolling stand 2 in the area of the roller table 3, and a cooling section 5.
  • the cooling section 5 is lined up by several in the conveying direction F consecutively, as compact refrigerators
  • cooling units K4, K5, K6, Kn formed which are fed via a cooling fluid supply, not shown here, and theirméfluidausbringung can be set individually.
  • the cooling fluid is thereby applied by the respective cooling units Kl - Kn respectively from below and from above onto the respective associated lower and upper sides of the steel strip S.
  • the cooling fluid flowing to the cooling units K1-K3 may, if necessary, be pressurized by means of pumps which are likewise not shown here.
  • Cooling section 5 is arranged between the fifth rolling stand F5 and the sixth rolling stand F6 and the second cooling unit K2 of the cooling section 5 between the sixth rolling stand F6 and the seventh rolling stand F7 of the rolling squadron 2, so that the cooling section 5 extends into the rolling squadron 2 and, accordingly, the End section 6 of
  • the length section a, over which the cooling units K 1, K 2 and K 3 respectively arranged in the rolling scale, apply cooling fluid to the steel strip S, is limited to approximately 10% of the distance A, in which, as in the conveying direction F, one behind the other
  • a respective spraying device Q1, Q2, Q3 is provided, which has a transverse direction to the conveying direction F and aligned in the direction of the respective cooling unit K1, K2, K3
  • High pressure jet 0 at least on the top of the
  • Steel bands S directed to drive there standing cooling fluid from the surface in question.
  • the practice shows that in each case at least five of the rolling stands Fl - F7 must be active, according to the invention in each case after the last in the conveying direction F active rolling mill, but at the latest after the last
  • Refrigeration unit Kl is set up so that, if that
  • Cooling unit Kl is turned on by him
  • Coolant jets if the cooling unit K2 is turned on, reach the exit from the roll stand F6. Likewise arranged in the conveying direction F behind the seventh rolling stand F7 cooling unit K3 is set up so that, if the cooling unit K3
  • Coolant jets extend to the mill stand F7.
  • At least one of the cooling units K1 - K3 is in each case in operation. In the area of each non-active cooling unit can take place cooling in air.
  • Hot roll stand 2 standing cooling units K4 - Kn the hot strip is cooled to the respective required reel temperature HT.
  • Steel slabs are typically in the range of 180-270 mm in practice. Specifically, 255 mm thick slabs have been produced in the embodiments described here from the specified in Table 1 steels El, E2, E3, with a lying typically in the range of 800 - 1050 ° C hot rolling start temperature WAT in the
  • Hot roll relay 2 arrived and there in one
  • Rolling mills Fl, F2, F3, F4, F5 were each hot-rolled to form a steel strip S.
  • the thickness D of the steel strips S hot-rolled from the steels E1, E2, E3 was in each case 23 mm or 18 mm. The explained in the here
  • Rolling mills F6 and F7 of the rolling scale 2 no deformation of the steel strip S more instead.
  • the steel strip S emerging from the working gap A5 is detected by the cooling fluid jet of the cooling unit K1 and intensively cooled on its way to the next rolling stand F6 until it has reached the entrance E6 of the rolling stand F6.
  • the steel strip S has passed through the working gap A6 of the inactive rolling stand F6, it is directly in the same way from the cooling fluid jet of the
  • Cooling unit K2 recorded and also intensively cooled until it has reached the entrance E7 of the inactive rolling stand F7. Just as immediately when it has passed through the working gap A7 of the rolling stand F7, the steel strip S is the cooling fluid jet of
  • Cooling unit K3 has been detected and leaked to the roller table 3, on which it has been further accelerated and controlled cooled by the there arranged further cooling units K4 - Kn, to a
  • Cooling stop temperature of 500 - 700 ° C has been achieved. Upon reaching the cooling stop temperature is the active
  • the cooling units Kl - Kn the cooling section 5 have at a cooling fluid pressure of more than 3 bar, specifically 3.2 bar, and a cooling fluid temperature of less than 40 ° C, specifically 25 ° C, via the cooling section 5 a
  • water has been used as the cooling fluid.
  • other cooling fluids can be used to achieve the required cooling rate.
  • Roll stand F5 is cooled down to the measuring house M in the air and after the measuring house M by means of conventional laminar cooling.
  • Rolling stand F5 has, by filled triangles, the respective temperature TAF6, which has the hot strip at the output of the first inactive rolling stand F6, by unfilled triangles, the respective temperature WET, which had the respective steel strip S at the end of the rolling scale 2, by a square and the respective reel temperature symbolized by a circle.
  • Each of the steel strips S produced in this way from the steels El, E2 and E3 achieved the desired values for the respective steel in terms of strength (steel El: Rm at least 570 MPa, Rt0.5 at least 485 MPa, steel E2: Rm at least 570 MPa, Rt0.5 at least 485 MPa, steel E3: Rm at least 625 MPa, Rt0.5 at least 555 MPa).
  • CAq C + Mn / 6 + (Ni + Cu) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 (according to International Institute of Welding (I.I.W.))
  • PCM C + Si / 30 + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Ni / 60 + Mo / 15 + V / 10 + 5B (according to ITO et al .: Weldability Formula of High Steels, Related to Heat-Affected Zone Cracking, Sumintomo Search, 1 (1969), H.5, p.59-70)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Warmwalzen von Stahlband (S), wobei die Anlage eine Warmwalzstaffel (2), die mehrere in Förderrichtung (F) des warmzuwalzenden Stahlbands (S) nacheinander durchlaufene Walzgerüste (F1 - F7) umfasst, und eine Kühlstrecke (5) zum intensiven Kühlen des aus dem letzten Walzgerüst (F7) der Walzstaffel (2) austretenden warmgewalzten Stahlbands (S) aufweist. Mit der Erfindung ist es möglich, auf Grundlage einer solchen konventionellen Warmwalzanlage betriebssicher Warmbänder mit einer Enddicke von mehr als 15 mm zu erzeugen, die auch höchsten Anforderungen an ihre Zähigkeit gerecht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Beginn der Kühlstrecke (5) in Förderrichtung (F) des warmzuwalzenden Stahlbands (S) gesehen vor das Ende der Warmwalzstaffel (2) verlagert ist und dass die Kühlstrecke (5) im Anschluss an das letzte vor dem Eintritt in die Kühlstrecke (5) durchlaufene Walzgerüst (F5) beginnt, in dem eine Warmwalzung des jeweils warmzuwalzenden Stahlbands (S) erfolgt.

Description

Anlage und Verfahren zum Warmwalzen von Stahlband
Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Warmwalzen von Stahlband.
Eine Warmwalzanlage der hier in Rede stehenden Art umfasst üblicherweise eine Warmwalzstaffel mit mehreren in
Förderrichtung des warmzuwalzenden Stahlbands nacheinander durchlaufene Walzgerüsten und eine Kühlstrecke zum
intensiven Kühlen des aus dem letzten Walzgerüst der Walzstaffel austretenden warmgewalzten Stahlbands.
Anlagen und Verfahren der erfindungsgemäßen Art werden zum Walzen von so genanntem "Grobblech" eingesetzt, dessen Dicke mindestens 15 mm beträgt. Bei der konventionellen Herstellung von derart dicken Stahlbändern wird das jeweilige Stahlband reversierend in einem Quartogerüst thermomechanisch gewalzt. Dieser Walzvorgang dauert jedoch sehr viel länger als das Warmwalzen in einer
Warmbandstraße. Es wird daher angestrebt, auch dicke Stahlbänder in einer konventionellen Warmwalzanlage warmzuwalzen .
Eine besondere Herausforderung stellt das Walzen von Stahlflachmaterial dar, das für die Herstellung von dickwandigen Rohrleitungen bestimmt ist, an deren
Zähigkeit und ünempfindlichkeit gegen Rissbildung höchste Anforderungen gestellt werden. Diese Eigenschaften werden üblicherweise anhand der Ergebnisse des so genannten "Drop Weight Tear Test", kurz "DWTT" , beurteilt. Der DWTT ist in der Vorschrift API 5L3 des American Petroleum Institutes 3. Edition, 02/1996, im ASTM E436, in der DIN EN 10274 von 1999 und im Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1326
beschrieben. Bei diesem Test wird ein Prüfkörper von definiertem Gewicht aus einer ebenso definierten Höhe auf eine streifenförmige Blechprobe fallen gelassen, die auf ihrer vom auftreffenden Prüfkörper abgewandten Seite im Bereich des zu erwartenden Bruchs mit einer definierten nutartigen Kerbe versehen und mit ihren Endabschnitten auf jeweils einem Auflager aufgelegt ist. Dabei wird in der Regel verlangt, dass bei einer bestimmten vorgegebenen Temperatur, beispielsweise -35 °C, beim so erzeugten Bruch der jeweiligen Probe der Duktilbruchanteil im Mittel 85 % beträgt .
Es ist versucht worden, die Zähigkeit von dicken
Stahlbändern, die für die Herstellung von Öl- oder Gas- Pipelines benötigt werden, durch bestimmte Warmwalz- und Kühlstrategien zu optimieren. Verschiedene Beispiele für diese Verfahren sind beispielsweise in der EP 1 038 978 Bl zusammengefasst . Das in der EP 1 038 978 Bl selbst neu beschriebene Verfahren ermöglicht die kostengünstige Herstellung von hochfestem Warmband mit herausragender Zähigkeit. Hierzu wird aus einem unlegierten oder niedrig legierten Stahl mit Zusätzen von Mikrolegierungselementen ein Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenes Band erzeugt, das anschließend eine aus mehreren
Walzgerüsten gebildete Fertigstaffel durchläuft. Das Vormaterial wird dabei in das erste Walzgerüst der Fertigstaffel mit einer Temperatur eingeleitet, die um mindestens 30 °C über der Rekristallisationsstopp- Temperatur des jeweiligen Stahls liegt. Dann erfolgt ein kontinuierliches Warmwalzen des Vorbands zu einem Warmband in einem oder mehreren Stichen. Das Warmwalzen wird dabei in einem Temperaturbereich durchgeführt, der den
Rekristallisationsbereich des Austenits umfasst. Zwischen zwei Walzgerüsten erfolgt daraufhin ein Abkühlen des
Warmbandes mittels einer Kühleinrichtung auf eine
Temperatur, die mindestens 20 °C unterhalb der
Rekristallisationsstopp-Temperatur liegt, wobei die
Abkühlgeschwindigkeit der Abkühlung mindestens 10 °C/s beträgt. Dann wird das Walzen unterhalb der
Rekristallisationsstopp-Temperatur mit einem
Gesamtumformgrad von mindestens 30 % im Temperaturbereich unterhalb der Rekristallisationsstopp-Temperatur
fortgesetzt, bis das fertige Warmband aus der
Warmwalzstaffel austritt.
Wie in der EP 1 038 978 Bl ebenfalls dargelegt, bestehen Stähle für die Herstellung dickwandiger Rohre typischerweise aus einer Legierung, in der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: ^ 0,18 %, Si: 1,5 %, Mn: ^ 2,5 %, P: 0, 005 - 0,1 %, S: < 0,03 %, N: < 0,02 %, Cr: < 0,5 %, Cu: < 0,5 %, Ni: < 0,5 %, Mo: < 0,5 %, AI < 2 %, bis insgesamt 0,3 % von einem oder mehreren der Elemente B, Nb, Ti, V, Zr und Ca vorhanden sind. Zu diesen Stählen zählen auch die unter der Bezeichnung "X70" und X80 bekannten
Stahlgüten.
Praktische Erfahrungen zeigen, dass trotz der jeweils vergleichbar aufwändigen Maßnahmen, die für die im Stand der Technik jeweils geforderte Temperaturführung nötig sind, mit den aus der Praxis bekannten Verfahren zwar dicke Warmbänder mit erhöhter Festigkeit erzeugt werden können, dass diese Warmbänder jedoch nicht mit der notwendigen Zuverlässigkeit die im Bereich des Pipelinebaus an ihre Zähigkeit gestellten Anforderungen erfüllen.
Die Aufgabe der Erfindung bestand vor diesem Hintergrund darin, auf Grundlage einer konventionellen Warmwalzanlage eine Anlage und ein Verfahren zum Warmwalzen zu schaffen, mit denen sich betriebssicher Warmbänder mit einer Enddicke von mehr als 15 mm erzeugen lassen, die auch höchsten
Anforderungen an ihre Zähigkeit gerecht werden.
In Bezug auf die Warmwalzanlage ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass eine solche Anlage gemäß Anspruch 1 ausgestaltet worden ist.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe in Bezug auf das
Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, dass bei der
Herstellung von dickem Warmband die in Anspruch 9 angegebenen Arbeitsschritte durchlaufen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Die erfindungsgemäße Anlage zum Warmwalzen von Stahlband umfasst demnach in Übereinstimmung mit dem eingangs angegebenen Stand der Technik eine Warmwalzstaffel, die mehrere in Förderichtung des warmzuwalzenden Stahlbands nacheinander durchlaufene Walzgerüste aufweist.
Typischerweise umfasst eine solche Warmwalzstaffel fünf bis sieben Walzgerüste, die in Förderrichtung hintereinander aufgereiht sind und vom jeweils
warmzuwalzenden Stahlband nacheinander durchlaufen werden. Ebenso ist bei der erfindungsgemäßen Anlage, wie bei konventionellen Warmwalzanlagen üblich, eine Kühlstrecke zum intensiven Kühlen des aus dem letzten Walzgerüst der Walzstaffel austretenden warmgewalzten Stahlbands
vorgesehen .
Erfindungsgemäß beginnt nun die Kühlstrecke in
Förderrichtung des warmzuwalzenden Stahlbands gesehen nicht erst hinter dem letzten Walzgerüst der
Warmwalzstaffel, sondern bereits vor dem Ende der
Warmwalzstaffel. Dabei ist der Beginn der Kühlstrecke so eingerichtet, dass die Kühlstrecke in unmittelbarem
Anschluss an das letzte vor dem Eintritt in die
Kühlstrecke aktiv durchlaufene Walzgerüst beginnt. "Aktiv" bedeutet hier, dass in diesem Walzgerüst noch eine
Warmwalzung stattfindet. "Inaktiv" sind dagegen die
Walzgerüste, deren Walzspalt durch eine entsprechende Verstellung der Arbeitswalzen so weit geöffnet ist, dass das Warmband beim Durchlaufen des betreffenden Walzgerüsts keine Verformung mehr erfährt. Erfindungsgemäß wird also das Warmband beim Verlassen des in Förderrichtung vor dem Beginn der Kühlstrecke letzten Warmwalzgerüsts , in dem noch eine Warmwalzung stattfindet, unmittelbar vom von der Kühlstrecke ausgebrachten Kühlfluid erfasst und
beschleunigt abgekühlt.
Bei einer erfindungsgemäßen Anlage zum Warmwalzen
überschneiden sich folglich die Kühlstrecke und die
Warmwalzstaffel derart, dass die Walzstaffel um mindestens ein Walzgerüst verkürzt sein kann und die Kühlstrecke mindestens soweit in die Walzstaffel hinein verlängert ist, dass das bei Inaktivierung eines oder mehrerer der in Förderrichtung des warmzuwalzenden Stahlbands zuletzt durchlaufenen Walzgerüste die Kühlung direkt hinter dem letzten Walzgerüst erfolgen kann, in dem noch eine
Umformung stattfindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von
gewalztem Stahlband sieht dementsprechend vor, dass es auf einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage durchgeführt wird und dabei während des Warmwalzens bei inaktiven
Walzgerüsten der Walzspalt soweit geöffnet wird, dass bei diesem Walzgerüst in der Warmwalzstaffel keine Verformung des Stahlbands mehr stattfindet, wobei das Stahlband im Anschluss an den Austritt aus dem letzten aktiven
Walzgerüst durch Beaufschlagen mit einem Kühlfluid
beschleunigt gekühlt wird.
Die Erfindung basiert somit auf dem Vorschlag, eine konventionelle mehrgerüstige Walzstraße so zu betreiben, dass die Dicke des Stahlbands nicht in jedem der von ihm durchlaufenen Warmwalzgerüste reduziert wird. Stattdessen wird das Stahlband nur in den aktiven Walzgerüsten der Walzstaffel verformt. In den inaktiven Walzgerüsten wird der Walzspalt so weit geöffnet, dass seine Arbeitswalzen das Walzgut nicht mehr berühren, in ihm also keine
Umformung mehr stattfinden kann. Gleichzeitig ist der Beginn der Kühlstrecke in die Warmwalzstaffel hinein verlagert, so dass beispielsweise bei einer
Warmwalzstaffel mit sieben Warmwalzgerüsten die
beschleunigte Kühlung bereits unmittelbar nach dem fünften Walzgerüst erfolgen kann und über dem vorletzten, d.h. dem sechsten, und letzten, d.h. dem siebten, Walzgerüst kein Warmwalzen mehr erfolgt.
Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass dann, wenn hochfeste Rohrblechgüten mit einer Dicke von mehr als 15 mm, an deren Zähigkeit höchste Anforderungen gestellt werden, in einer Warmwalzstaffel warmgewalzt werden sollen, in der sie die Walzgerüste in einer
kontinuierlichen Abfolge nacheinander durchlaufen, nur eine eingeschränkte Anzahl von Warmverformungen
vorgenommen werden sollten, um einerseits mittels der aktivierten Walzgerüste eine für eine gute Maßhaltigkeit des Bandes ausreichende Verformung pro Walzstich zu bewirken. Andererseits gelingt es durch die eingeschränkte Zahl von Walzstichen mit einer direkt nach der letzten Verformung einsetzenden Kühlung die Übergangstemperatur der Zähigkeit zu niedrigeren Temperaturwerten zu
verschieben. Auf diese Weise können auf Basis von
konventionellen, in der erfindungsgemäßen Weise
umgestalteten Warmwalzanlagen Stahlbleche für Rohre erzeugt werden, die nicht nur eine hohe Festigkeit
aufweisen, wie beispielsweise die Stahlgüten "X70" oder "X80", sondernd dabei auch noch eine niedrige
Übergangstemperatur von - 10° C und weniger und bis zu Dicken von 25,4 mm hohe Zähigkeitsanforderungen besitzen.
Bei der erfindungsgemäßen Erzeugung von Warmband mit einer Dicke von mehr als 18 mm können bevorzugt bainitische Stähle eingesetzt werden, um die gemäß DWTT zu erfüllenden Anforderungen sicher zu erreichen. Durch die Verbesserung der Übergangstemperaturen in Folge der erfindungsgemäß möglichst kurzfristig nach dem letzten wirksamen
Umformstich einsetzenden Kühlung kann der Einsatzbereich ferritisch / perlitischer Stähle auf größere Dicken ausgeweitet werden.
Gegenüber der konventionellen Kühlung nach dem letzten Gerüst einer Fertigstaffel wird durch die erfindungsgemäß bis in die Walzstaffel hineinreichende, frühzeitig einsetzende Kühlung beim Walzen in Dicken >15 mm ein ungehinderter Sauerstoffzutritt und damit einhergehend eine starke Nachverzunderung der Bandoberflächen
unterbunden .
Beim erfindungsgemäßen Betrieb einer Warmwalzanlage sind die Walzgeschwindigkeiten in Folge des frühen Endes des aktiven Umformens und der niedrigen beim Warmwalzen erzielten Gesamtumformgrade gering. Typischerweise liegen sie im Bereich von weniger als 3 m/s.
Durch die Verlängerung der Kühlstrecke in die
Fertigstaffel hinein ergibt sich darüber hinaus die
Möglichkeit, Abkühlkurven mit Haltezeiten darzustellen. Die Anlagenkonfiguration muss dazu lediglich so ausgelegt sein, dass z. B. beim Walzen in einer Walzstaffel mit sieben Walzgerüsten, von denen jedoch nur die ersten fünf aktiviert sind, die Abspritzung direkt hinter dem fünften Gerüst beginnt, wobei optimalerweise die jeweils vor bzw. hinter den ungenutzten Walzgerüsten ausgebrachte
Kühlfluidmenge einstellbar ist. In Verbindung mit einer weiteren Abspritzung hinter dem siebten Gerüst oder/ und einer geeigneten Kühlstrecke hinter dem standardmäßig bei Warmwalzanlagen der hier in Rede stehenden Art vorgesehenen Messhaus können unterschiedliche Haltezeiten bei gewünschten Abkühlkurven realisiert werden.
Zu diesem Zweck kann bei einer erfindungsgemäßen Anlage zum Warmwalzen die Kühlstrecke mehrere Kühlaggregate umfassen und über dem in Förderrichtung hinter dem letzten vor dem Eintritt in die Kühlstrecke durchlaufenen
Walzgerüst und jedem weiteren im Anschluss daran
durchlaufenen Walzgerüst jeweils ein Kühlaggregat
angeordnet sein.
Die nach dem letzten aktiven Walzgerüst erfolgende Kühlung wird nicht mittels konventioneller Laminarkühlung
vorgenommen, die man von konventionellen Warmwalzanlagen kennt, sondern es wird eine besonders schnell einsetzende Kühlung mit einer höheren Abkühlrate von mindestens 80 K/s eingesetzt. Abkühlraten von mindestens 130 K/s haben sich dabei besonders bewährt, wobei in der Praxis die
Abkühlrate typischerweise bis zu 160 K/s beträgt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene schnelle Abkühlung wird das Kornwachstum im jeweils warmgewalzten Stahlband begrenzt und die Kalt Zähigkeit des Werkstoffs erhöht, so dass dieser maximale Zähigkeitswerte bei niedrigen
Temperaturen sicher erreicht und dementsprechend höchste mechanische Eigenschaften besitzt.
Um die erfindungsgemäße intensive Kühlung zu
bewerkstelligen, können beispielsweise Intensivkühlungen oder Kompaktkühleinheiten eingesetzt werden. Diese sollten so ausgelegt sein, dass die Kühlstrecke in der Lage ist, eine Kühlfluidausbringung von mindestens 1000 m3/h, insbesondere bis zu 1500 m3/h, zu leisten. Dabei wird vorzugsweise sowohl von der Ober- als auch von der
Unterseite des zu kühlenden Bands her gekühlt, um über den Bandquerschnitt eine möglichst gleichmäßige schnelle
Abkühlung zu gewährleisten. Nach dem jeweiligen
Intensivkühlen kann das auf dem Warmband verbliebene
Wasser durch Querabspritzung mit Hochdruck abgespritzt werden, bevor das Warmband das nächste inaktive Walzgerüst durchläuft und im Anschluss daran eine weitere Kühlung einsetzt. Auf diese Weise wird verhindert, dass nach der jeweiligen Kühlstufe Wasser auf dem Warmband steht und sichergestellt, dass man eine dementsprechend
kontrollierte stufenweise Abkühlung des Warmbands
erreicht .
Für die erfindungsgemäß in die Walzstaffel vorgezogene beschleunigte Abkühlung eignen sich insbesondere
Kompaktkühlaggregate, die jeweils einen auf einen
bestimmten Abschnitt konzentrierten Kühlfluidstrahl auf das jeweilige Warmband ausbringen. Außerhalb der
Walzstaffel können die Kühlaggregate der Kühlstrecke dagegen beispielsweise als konventionelle
Intensivkühlaggregate ausgebildet sein.
Im Hinblick auf die gezielt gesteuerte Art und Weise, in der die Abkühlung erfindungsgemäß vorgenommen wird, hat es sich in diesem Zusammenhang als optimal erwiesen, wenn die in Förderrichtung des warmzuwalzenden Stahlbands gemessene Länge, über die das in Förderrichtung jeweils hinter einem der Walzgerüste innerhalb der Walzstaffel angeordnete Kühlaggregat das Stahlband jeweils mit Kühlfluid
beaufschlagt, höchstens 25 % des Abstands beträgt, in dem die jeweils benachbart zueinander angeordneten Walzgerüste der Walzstaffel in Förderrichtung aufeinander folgend aufgestellt sind. Insbesondere dann, wenn der
Längenabschnitt, über den die Kühlfluidbeaufschlagung jeweils erfolgt, auf 8 - 15 % des Abstands der
Kühlaggregate voneinander beschränkt ist, ergeben sich in der Praxis beste Arbeitsergebnisse.
Auf diese Weise lässt sich die Abkühlung zwischen den Walzgerüsten so vornehmen, dass wegen der Stärke der
Abkühlung jeweils keine geregelte Verformung im
Austenitgebiet des jeweils verarbeiteten Stahls mehr stattfinden kann. Hierin unterscheiden sich die
erfindungsgemäß vorgesehenen, insbesondere als
Kompaktkühlaggregate ausgebildeten Kühlaggregate von solchen Kühleinrichtungen, die bei konventionellen
Warmwalzstraßen zum Kühlen des jeweils warmzuwalzenden Bandes zwischen zwei Walzgerüsten eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß ab dem letzten aktiven Walzgerüst
eingesetzten Kühlaggregate bewirken erfindungsgemäß eine so intensive Bandkühlung, dass keine geregelte Verformung mehr im Austenitgebiet erfolgen kann.
Typischerweise liegt bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Warmwalzverfahrens die
Warmwalzanfangstemperatur des Stahlbandes über 800 °C und unterhalb von 1050 °C. Die Austrittstemperatur, mit der das Stahlband beim Verlassen des letzten Walzgerüsts, über das es warmverformt wird, in die Kühlstrecke eintritt, liegt dagegen typischerweise zwischen 740 °C und 900 °C.
Zur Ausprägung der gewünschten Zähigkeitseigenschaften des erfindungsgemäß warmgewalzten Stahlbands kann es zweckmäßig sein, die Kühlung des Stahlbands bei einer Kühlstopptemperatur zu unterbrechen, wenn das Stahlband eine zwischen 500 °C und 700 °C liegende
Kühlstopptemperatur erreicht hat. Dabei hat es sich ebenfalls im Hinblick auf die Ausprägung der gewünschten mechanischen Eigenschaften als vorteilhaft erwiesen, wenn das Stahlband nach Erreichen dieser Kühlstopptemperatur über 2 - 12 Sekunden ohne aktive Kühlung an Luft abgekühlt wird .
Nach der in der voranstehend erläuterten Weise
durchgeführten Abkühlung kann das Stahlband bei einer Haspeltemperatur gehaspelt werden, die zwischen 450 °C und 650 °C liegt.
Als Vorprodukt für das erfindungsgemäße Warmwalzen kommen insbesondere Dünnbramen oder Vorband mit einer Dicke, die 50 - 100 mm beträgt, in Frage. Dagegen beträgt die
Enddicke des erfindungsgemäß warmgewalzten Stahlbands typischerweise mehr als 15 mm. Versuche haben dabei belegt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Grobbleche auf in erfindungsgemäßer Weise umgerüsteten Warmwalzanlagen in einer kontinuierlichen
Arbeitsschrittfolge Warmwalzen lassen, die bis zu 25,4 mm dick sind und im DWTT auch höchste Anforderungen an ihre Zähigkeit erfüllen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für höherfeste, mikrolegierte Stähle, und Stähle gemäß DIN EN 10149.
Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Stahlbändern aus den bainitischen Güten X60, X65, X70, X80 und anderen vergleichbaren Stählen, die üblicherweise für die Grobblechherstellung eingesetzt werden. Die für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten Stähle lassen sich unter der allgemeinen
Legierungsvorschrift (in Gew.-%) C: ^ 0,18 %, Si: ^ 1,5 %, Mn: < 2,5 %, P: 0, 005 - 0,1 %, S: < 0,03 %, N: < 0,02 %, Cr: < 0,5 %, Cu: < 0,5 %, Ni: < 0,5 %, Mo: < 0,5 %, AI < 2 %, bis insgesamt 0,3 % von einem oder mehreren der Elemente B, Nb, Ti, V, Zr und Ca, Rest Eisen und unvermeidbare
Verunreinigungen, zusammenfassen.
Mit der Erfindung stehen eine Anlage und ein Verfahren zur Verfügung, die es auf vielseitige Weise ermöglichen, auf Grundlage einer konventionellen Warmwalzanlage warmgewalztes Stahlband von großer Dicke herzustellen, das nicht nur hohe Festigkeitswerte besitzt, sondern auch eine optimale
Zähigkeit besitzt. Die so erzeugten Stahlbänder eignen sich aufgrund ihres Eigenschaftsprofils insbesondere für den Pipelinebau. Dabei lässt sich eine erfindungsgemäß gestaltete Warmwalzanlage ohne Weiteres auch für andere Warmwalzaufgaben einsetzen. Hierzu müssen lediglich die erfindungsgemäß vorgesehenen Kühlaggregate im Überschnittbereich von
Kühlstrecke und Warmwalzstaffel deaktiviert oder so betrieben werden, dass sie den beim konventionellen Warmwalzen an die Kühlung gestellten Anforderungen entsprechen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch :
Fig. 1 eine Anlage 1 zum Warmwalzen von Stahlband S mit einer Enddicke D von mehr als 15 mm mit Kühlung von oben und unten; Fig. 2 zwei in der Anlage 1 vorgesehene Walzgerüste in seitlicher Ansicht;
Fig. 3 die beiden Walzgerüste gemäß Fig. 2 in einer
Ansicht von oben;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem für verschiedene Varianten einer in der Anlage 1 durchgeführten Abkühlung des Stahlbands der Temperaturverlauf über die Zeit dargestellt ist.
Die Anlage 1 umfasst eine Warmwalzstaffel 2, die in konventioneller Weise durch sieben Walzgerüste Fl, F2 , F3, F4, F5, F6, F7 gebildet ist, die in der in Förderrichtung F des in der Anlage 1 warmzuwalzenden Stahlbands S aufeinander folgend aufgestellt sind, einen Rollgang 3, der in Förderrichtung F auf die Warmwalzstaffel 2 folgt, eine Haspeleinrichtung 4, die in Förderrichtung F gesehen am Ende des Rollgangs 3 positioniert ist, ein Messhaus M, das im Bereich des Rollgangs 3 benachbart zum Ende der Warmwalzstaffel 2 angeordnet ist, und eine Kühlstrecke 5.
Die Kühlstrecke 5 ist durch mehrere in Förderrichtung F hintereinander aufgereihte, als Kompaktkühlgeräte
ausgebildete Kühlaggregate Kl, K2, K3 und als
konventionelle, optional als Laminarkühleinheiten
ausgebildete Kühleinheiten K4 , K5, K6, Kn gebildet, die über einen hier nicht gezeigten Kühlfluidvorrat gespeist werden und deren Kühlfluidausbringung jeweils individuell eingestellt werden kann. Das Kühlfluid wird dabei von den jeweiligen Kühlaggregaten Kl - Kn jeweils von unten und von oben auf die jeweils zugeordnete Unter- und Oberseite des Stahlbands S aufgebracht. Um die erforderliche Kühlfluidausbringung zu gewährleisten, kann beispielsweise das zu den Kühlaggregaten Kl - K3 strömende Kühlfluid erforderlichenfalls mittels hier ebenfalls nicht gezeigter Pumpen druckbeaufschlagt werden.
Das in Förderrichtung F erste Kühlaggregat Kl der
Kühlstrecke 5 ist zwischen dem fünften Walzgerüst F5 und dem sechsten Walzgerüst F6 und das zweite Kühlaggregat K2 der Kühlstrecke 5 zwischen dem sechsten Walzgerüst F6 und dem siebten Walzgerüst F7 der Walzstaffel 2 angeordnet, so dass die Kühlstrecke 5 in die Walzstaffel 2 hineinreicht und sich dementsprechend der Endabschnitt 6 der
Walzstaffel 2 und der Anfangsabschnitt 7 der Kühlstrecke 5 einander überlappen. Der Längenabschnitt a, über den die in der Walzstaffel jeweils angeordneten Kühlaggregate Kl, K2 und K3 Kühlfluid auf das Stahlband S ausbringen, ist jeweils auf ca. 10 % des Äbstands A beschränkt, in dem, wie anhand der in Förderrichtung F hintereinander
angeordneten Walzgerüste F5 und F6 in den Figuren 2 und 3 dargestellt, die zueinander benachbarten Walzgerüste Fl - F7 jeweils angeordnet sind.
Zwischen dem jeweiligen in der Walzstaffel 2 angeordneten Kühlaggregat Kl und K2 und dem in Förderrichtung F jeweils nächstfolgend aufgestellten Walzgerüst F6,F7 und hinter dem nach Walzgerüst F7 vorgesehenen Kühlaggregat K3 ist jeweils eine Abspritzeinrichtung Q1,Q2,Q3 vorgesehen, die einen quer zur Förderichtung F und in Richtung des jeweiligen Kühlaggregats K1,K2,K3 ausgerichteten
Hochdruckstrahl 0 mindestens auf die Oberseite des
Stahlbands S richtet, um dort stehendes Kühlfluid von der betreffenden Oberfläche zu treiben. Grundsätzlich ist es möglich, von den Walzgerüsten Fl - F7 auch weiter vorne in der Warmwalzstaffel 2 angeordnete Walzgerüste Fl - F7 inaktiv zu fahren. Allerdings zeigt die Praxis, dass jeweils mindestens fünf der Walzgerüste Fl - F7 aktiv sein müssen, wobei gemäß der Erfindung in jedem Fall nach dem in Förderrichtung F jeweils letzten aktiven Walzgerüst, spätestens aber nach dem letzten
Walzgerüst F7 der Warmwalzstaffel 2 die intensive
Kompaktkühlung einsetzt.
Das zwischen dem fünften Walzgerüst F5 und dem sechsten Walzgerüst F6 der Warmwalzstaffel 2 angeordnete
Kühlaggregat Kl ist so eingerichtet, dass, sofern das
Kühlaggregat Kl eingeschaltet ist, die von ihm
ausgebrachten senkrecht nach unten gerichteten
Kühlflüssigkeitsstrahlen bis zum Austritt aus dem
Walzgerüst F5 reichen. Genauso ist das zwischen dem
sechsten Walzgerüst F6 und dem siebten Walzgerüst F7 der Warmwalzstaffel 2 angeordnete Kühlaggregat K2 so
eingerichtet, dass die von ihm ausgebrachten
Kühlflüssigkeitsstrahlen, sofern das Kühlaggregat K2 eingeschaltet ist, bis zum Austritt aus dem Walzgerüst F6 reichen. Ebenso ist das in Förderrichtung F hinter dem siebten Walzgerüst F7 angeordnete Kühlaggregat K3 so eingerichtet, dass, sofern das Kühlaggregat K3
eingeschaltet ist, die von ihm ausgebrachten
Kühlflüssigkeitsstrahlen bis zum Walzgerüst F7 reichen.
Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeweils mindestens eines der Kühlaggregate Kl - K3 in Betrieb. Im Bereich des jeweils nicht aktiven Kühlaggregats kann eine Abkühlung an Luft stattfinden. Mittels der konventionellen, in Förderrichtung F hinter der
Warmwalzstaffel 2 stehenden Kühlaggregate K4 - Kn wird das Warmband auf die jeweils geforderte Haspeltemperatur HT abgekühlt .
Die Dicke der in der Walzstaffel 2 verarbeiteten
Stahlbrammen liegt in der Praxis typischerweise im Bereich von 180 - 270 mm. Konkret sind bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen aus den in Tabelle 1 angegebenen Stählen El, E2, E3 255 mm dicke Brammen erzeugt worden, die mit einer typischerweise im Bereich von 800 - 1050 °C liegenden Warmwalzanfangstemperatur WAT in die
Warmwalzstaffel 2 eingelaufen und dort in einer
kontinuierlichen Aufeinanderfolge in den ersten fünf
Walzgerüsten Fl, F2 , F3, F4, F5 zu jeweils einem Stahlband S warmgewalzt worden sind. Die Dicke D der aus den Stählen E1,E2,E3 warmgewalzten Stahlbänder S betrug dabei jeweils 23 mm oder 18 mm. Die bei den hier erläuterten
Ausführungsbeispielen jeweils konkret eingestellten
Warmwalzanfangstemperaturen WAT sind in Tabelle 3
angegeben. Dort sind darüber hinaus für das jeweils verarbeitete, aus dem jeweiligen Stahl El, E2, E3 erzeugte Warmband ebenso die Temperatur TAF5 am Auslauf des fünften Walzgerüstes F5, die Temperatur WET am Auslauf der
Fertigstraße und die Haspeltemperatur HT angegeben.
Die aus dem fünften Walzgerüst F5 austretenden Stahlbänder S haben ebenfalls die beiden letzten Walzgerüste F6 und F7 der Warmwalzstaffel 2 durchlaufen. Jedoch waren bei diesen Walzgerüsten F6,F7 die Arbeitswalzen so weit auseinander gefahren, dass die Höhe des von ihnen begrenzten
Walzspalts größer war als die Dicke D des aus dem fünften Walzgerüst F5 austretenden Stahlbands S. Infolgedessen fand bei den hier erläuterten Ausführungsbeispielen über die beiden in Förderrichtungen F gesehen letzten
Walzgerüste F6 und F7 der Walzstaffel 2 keine Umformung des Stahlbands S mehr statt.
Da die Walzgerüste F6 und F7 inaktiv gestellt waren und somit das Walzgerüst F5 das in Förderrichtung F letzte der Walzgerüste Fl - F7 war, in dem eine Warmumformung des Stahlbands S stattfand, waren die Kühlaggregate Kl und K2 sowie alle folgenden Kühlaggregate K3 - Kn der Kühlstrecke 5 aktiviert. Dementsprechend ist das aus dem in
Förderrichtung F letzten aktiven Walzgerüst F5 austretende Stahlband S nach seinem Austritt aus dem Arbeitsspalt A5 vom Kühlfluidstrahl des Kühlaggregats Kl erfasst und auf seinem Weg zum nächsten Walzgerüst F6 intensiv gekühlt worden, bis es den Eintritt E6 des Walzgerüsts F6 erreicht hat. Sobald das Stahlband S den Arbeitsspalt A6 des inaktiven Walzgerüsts F6 durchtreten hat, ist es in gleicher Weise unmittelbar vom Kühlfluidstrahl des
Kühlaggregats K2 erfasst und ebenso intensiv weiter abgekühlt worden, bis es den Eintritt E7 des inaktiven Walzgerüsts F7 erreicht hat. Ebenso unmittelbar dann, wenn es durch den Arbeitsspalt A7 des Walzgerüsts F7 getreten ist, ist das Stahlband S vom Kühlfluidstrahl des
Kühlaggregats K3 erfasst worden und auf den Rollgang 3 ausgelaufen, auf dem es durch die dort angeordneten weiteren Kühlaggregate K4 - Kn weiterhin beschleunigt und kontrolliert abgekühlt worden ist, bis eine
Kühlstopptemperatur von 500 - 700 °C erreicht worden ist. Mit Erreichen der Kühlstopptemperatur ist die aktive
Kühlung abgebrochen worden und das Stahlband S auf dem Rollgang 3 ausgelaufen, bis es mit einer Haspeltemperatur von 450 - 650 °C in der Haspeleinrichtung 4 zu einem Coil gehaspelt worden ist.
Die Kühlaggregate Kl - Kn der Kühlstrecke 5 haben bei einem Kühlfluiddruck von mehr als 3 bar, konkret 3,2 bar, und einer Kühlfluidtemperatur von weniger als 40 °C, konkret 25 °C, über die Kühlstrecke 5 eine
Gesamtausbringung von bis zu 1500 m3/h, konkret 1400 m3/h, Kühlfluid erreicht.
Bei den hier beschriebenen Äusführungsbeispielen ist als Kühlfluid Wasser verwendet worden. Selbstverständlich können auch andere Kühlfluide eingesetzt werden, um die erforderliche Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen.
In Fig. 4 ist jeweils für eine aus dem Stahl El
hergestellte, 23 mm dicke Warmbandprobe über die Zeit t als durchgezogene Linie Tl der Temperaturverlauf
dargestellt, der bei der voranstehend erläuterten
erfindungsgemäßen Fahrweise der Anlage 1 erzielt wird.
Zum Vergleich ist in Fig. 4 durch die gestrichelte Linie T2 der Temperaturverlauf wiedergegeben, der bei der
Erzeugung einer aus dem Stahl El hergestellten, 23 mm dicken Warmbandprobe erzielt wird, wenn die Abkühlung bereits in erfindungsgemäßer Weise in der Walzstaffel 2 beginnt, die Abkühlrate jedoch geringer als 80 K/s ist.
Dagegen wird bei einer konventionellen, mit sieben
Walzgerüsten ausgestatteten Warmwalzanlage, bei der das 23 mm dicke, aus dem Stahl El bestehende Warmband nach dem Verlassen des letzten aktiven Walzgerüstes bis nach dem Messhaus M an Luft und dann mittels einer erst nach dem Messhaus M einsetzenden Kompaktkühlung abgekühlt wird, der in Fig. 4 durch die strichpunktierte Linie T3 dargestellte Temperaturverlauf erzielt.
Schließlich ist durch die in Fig. 4 ebenfalls eingetragene punktierte Linie T4 der Temperaturverlauf dargestellt, der bei einer konventionellen Warmwalzanlage erzielt wird, die mit sieben Walzgerüsten ausgestattet ist und bei der das Warmband nach dem Verlassen des letzten aktiven
Walzgerüsts F5 bis zum Messhaus M an Luft und nach dem Messhaus M mittels einer konventionellen Laminarkühlung abgekühlt wird.
In dem Diagramm gemäß Fig. 4 sind zusätzlich für jeden Temperaturverlauf Tl - T4 die jeweilige Temperatur TAF5, die das Warmband am Ausgang des letzten aktiven
Walzgerüsts F5 aufweist, durch gefüllte Dreiecke, die jeweilige Temperatur TAF6, die das Warmband am Ausgang des ersten inaktiven Walzgerüsts F6 aufweist, durch ungefüllte Dreiecke, die jeweilige Temperatur WET, die das jeweilige Stahlband S am Ende der Walzstaffel 2 aufwies, durch ein Quadrat und die jeweilige Haspeltemperatur durch einen Kreis symbolisiert.
Es zeigt sich, dass sich nur bei der erfindungsgemäßen Fahrweise ein Temperaturverlauf der Abkühlung einstellt (Linie Tl) , bei dem sicher das für die gewünschte
Zähigkeit benötigte bainitische Gefüge erreicht wird. Jedes der auf diese Weise aus den Stählen El, E2 und E3 gefertigten Stahlbänder S erreichte die für den jeweiligen Stahl in Bezug auf die Festigkeit vorgegebenen Sollwerte (Stahl El: Rm mindestens 570 MPa, Rt0,5 mindestens 485 MPa; Stahl E2 : Rm mindestens 570 MPa, Rt0,5 mindestens 485 MPa; Stahl E3: Rm mindestens 625 MPa, Rt0,5 mindestens 555 MPa) .
Die für die aus den Stählen El, E2, E3 in der voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Weise erzeugten
Stahlbänder S im DWTT ermittelten gemittelten
Übergangstemperaturen Tue, bei denen ein Mattbruchanteil von im Mittel mehr als 85 % vorlag, sowie die jeweils konkret gemessenen Zugfestigkeiten Rm und Dehngrenzen Rp0,5 sind in Tabelle 2 angegeben. Somit erfüllte jedes der erfindungsgemäß erzeugten Stahlbänder S auch die an ihre Zähigkeit gestellten Anforderungen,
Stahl C Si Mn P S AI Cr Cu Mo N Ni Nb Ti V Sn B Ca CÄq*11 P
E1 0,054 0,297 1,528 0,014 0,0013 0,036 0,221 0,026 0,103 0,0054 0,2053 0,0657 0,0191 0,0006 0,005 0,0004 0,0012 0,389 0,1
E2 0,075 0,388 1,633 0,014 0,0014 0,032 0,044 0,023 0,008 0,0063 0,0296 0,0564 0,0044 0,0826 0,0065 0,0004 0,0007 0,378 0,1
E3 0,046 0,290 1,690 0,012 0,001 0,035 0,280 0,040 0,110 0,0054 0,0500 0,0770 0,0130 0,0030 0,0030 0,0005 0,0011 0,412 0,1
Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
CAq = C + Mn/6 + (Ni + Cu)/15 + (Cr + Mo + V)/5 (gemäß International Institut of Welding (I.I.W.))
PCM = C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B (gemäß ITO et al.: Weldability Formula of High Steels, Related to Heat-Affected Zone Cracking, Sumintomo Search, 1 (1969), H. 5, p. 59-70)
Tabelle 1
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Tabelle 2
Stahl Stahlband- WAT TAF5 WET HT dicke [mm] rq PC] PC] PC]
Ε1 18 900 820 730 550
El 23 880 820 700 550
Ε2 18 900 820 730 550
Ε3 18 880 820 730 550
Tabelle 3
BEZUGSZEICHEN
1 Anlage zum Warmwalzen von Stahlband S
2 Warmwalzstaffel
3 Rollgang
4 Haspeleinrichtung
5 Kühlstrecke
6 Endabschnitt der Walzstaffel 2
7 Anfangsabschnitt der Kühlstrecke 5
A Abstand zwischen zwei benachbart angeordneten
Walzgerüsten Fl - F7
a Längenabschnitt, über den die Kühlaggregate K1-K3 jeweils Kühlfluid auf das Stahlband S ausbringen A5 Arbeitsspalt des Walzgerüsts F5
A6 Arbeitsspalt des Walzgerüsts F6
A7 Arbeitsspalts des Walzgerüsts F7
D Dicke des Stahlbands S
E6 Eintritt des Walzgerüstes F6
E7 Eintritt des Walzgerüstes F7
F Förderrichtung Stahlbands S
Fl - F7 Walzgerüste der Warmwalzstaffel 2
Kl - K3 Kühlaggregate im Bereich der Warmwalzstaffel 2 K4 - Kn Kühlaggregate in Förderrichtung F hinter Messhaus M M Messhaus
0 von den Abspritzeinrichtungen Q1,Q2 jeweils
ausgebrachter Fluidstrahl
Q1,Q2,Q3 Abspritzeinrichtungen
S Stahlband
T1-T4 Temperaturverläufe bei erfindungsgemäßer Fahrweise T Temperatur in °C
t Zeit in s

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Anlage zum Warmwalzen von Stahlband (S) , mit einer Warmwalzstaffel (2) , die mehrere in Förderrichtung
(F) des warmzuwalzenden Stahlbands (S) nacheinander durchlaufene Walzgerüste (Fl - F7 ) umfasst, und mit einer Kühlstrecke (5) zum intensiven Kühlen des aus dem letzten Walzgerüst (F7) der Walzstaffel (2) austretenden warmgewalzten Stahlbands (S) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Beginn der Kühlstrecke (5) in Förderrichtung (F) des warmzuwalzenden Stahlbands (S) gesehen vor das Ende der Warmwalzstaffel (2) verlagert ist und d a s s die Kühlstrecke (5) im Anschluss an das letzte vor dem Eintritt in die Kühlstrecke (5) durchlaufene Walzgerüst (F5) beginnt, in dem eine Warmwalzung des jeweils warmzuwalzenden Stahlbands
(S) erfolgt.
Anlage nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die
Kühlstrecke (5) mehrere Kühlaggregate (Kl - Kn) umfasst und dass in Förderrichtung (F) hinter dem letzten vor dem Eintritt in die Kühlstrecke (5) durchlaufenen Walzgerüst (F5) und jedem weiteren im Anschluss daran durchlaufenen Walzgerüst (F6,F7) jeweils ein Kühlaggregat (Kl,K2,K3) angeordnet ist.
3. Anlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens die innerhalb der Walzstaffel (2) angeordneten Kühlaggregate (Kl - K3) als
Kompaktkühlaggregate ausgebildet sind.
4. Anlage nach Anspruch 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die in
Förderrichtung (F) des warmzuwalzenden Stahlbands (S) gemessene Länge, über die das in Förderrichtung (F) jeweils hinter einem der Walzgerüste (F5,F6,F7) angeordnete Kühlaggregat (K1,K2,K3) jeweils das Stahlband mit Kühlfluid beaufschlagt, höchstens 25 % des jeweiligen Abstands (A) beträgt, in dem die jeweils benachbart zueinander angeordneten
Walzgerüste (Fl - F7 ) der Walzstaffel (2) in
Förderrichtung (F) aufeinander folgend aufgestellt sind.
5. Anlage nach Anspruch 4, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in
Förderichtung (F) hinter mindestens einem der jeweils zwischen zwei benachbart zueinander
angeordneten Walzgerüsten (F5, F6; F6, F7) angeordneten Kühlaggregaten (K1,K2) oder in Förderrichtung (F) hinter dem nach dem letzten Walzgerüst (F7)
angeordneten Kühlaggregat (K3) eine
Abspritzeinrichtung (8) angeordnet ist, die einen Flüssigkeitsstrahl (Q) auf das Stahlband (S) richtet, um auf dem Stahlband (S) stehendes Kühlfluid vor dem Eintritt in das nächst folgend durchlaufene Walzgerüst (F6,F7) von dem Stahlband (S) wegzutreiben.
Anlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s die außerhalb der Walzstaffel (2) angeordneten Kühlaggregate (K4 - Kn) als Intensivkühlaggregate ausgebildet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s die Kühlaggregate (Kl - Kn) der Kühlstrecke (5) getrennt voneinander regelbar sind.
Anlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s die Kühlstrecke (5) eine Kühlfluidausbringung von insgesamt mindestens 1000 m3/h aufweist.
Verfahren zum Warmwalzen von Stahlband,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s es auf einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildeten Anlage (1) ausgeführt wird und d a s s während des Warmwalzens beim in
Förderrichtung (F) gesehen letzten Walzgerüst (F7) der Arbeitsspalt (A6,A7) soweit geöffnet wird, dass ab diesem Walzgerüst (A6,A7) in der Warmwalzstaffel (2) keine Verformung des Stahlbands (S) mehr stattfindet, und d a s s das Stahlband (S) im Anschluss an den Austritt des vor dem jeweils ersten geöffneten Walzgerüst (F6,F7) durchlaufenen
Walzgerüstes (F5) durch Beaufschlagen mit einem Kühlfluid mit einer Abkühlrate von mindestens 80 K/s beschleunigt gekühlt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Enddicke (D) des Stahlbands (S) beim Austritt aus der
Warmwalzstaffel (2) mindestens 15 mm beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Warmwalzendgeschwindigkeit weniger als 3 m/s beträgt .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Warmwalzanfangstemperatur des Stahlbands (S) mehr als 800 °C und weniger als 1050 °C beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Austrittstemperatur, mit der das Stahlband (S) beim Verlassen des letzten Walzgerüsts (F5), über das es warmverformt wird, in die Kühlstrecke (5) eintritt, zwischen 740 °C und 900 °C liegt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Kühlung des Stahlbands (S) bei einer
Kühlstopptemperatur abgebrochen wird, die zwischen 500 °C und 700 °C liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das
Stahlband (2) bei Erreichen der Kühlstopptemperatur über 2 - 12 Sekunden bei der jeweiligen Temperatur gehalten wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Stahlband (S) bei einer Haspeltemperatur, die zwischen 450 °C und 650 °C liegt, gehaspelt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dicke (D) des Stahlbands (S) bei seinem Eintritt in die Warmwalzstaffel 50 - 100 mm und beim
Verlassen der Warmwalzstaffel >15 - 25,5 mm beträgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Stahlband (S) aus einem Stahl hergestellt ist, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen aus (in Gew.-%) C: < 0,18 %, Si: < 1,5 %, Mn: < 2,5 %, P: 0, 005 - 0,1 %, S: < 0,03 %, N: <> 0,02 %, Cr: < 0,5 %, Cu: < 0,5 %, Ni: £ 0,5 %, Mo: < 0,5 %, AI < 2 %, bis insgesamt 0,3 % von einem oder mehreren der Elemente B, Nb, Ti, V, Zr, Ca besteht.
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