Verfahren zum Herstellen eines Stahlbandes durch Giessen eines Stranges und anschliessendes Walzen

Abstract

 Um den Lauf eines Bandes, das durch Stranggießen, anschließendes Zusammenquetschen des Stranges (2) bis zum Verschweißen der Strangschalen (2a,2b) und anschließendes Warmwalzen hergestellt wird, zu steuern, ist vorgesehen, daß die Lage der Bandkanten nach dem Warmwalzen (4a,4b) festgestellt wird und in Abhängigkeit davon bei unverändertem Walzenspalt das Profil beim Zusammenquetschen (3a,3b) im Sinne eines Geradeauslaufes des Bandes (5) verändert wird.
Für die Zusammenfassung ist die einzige Figur bestimmt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbandes, insbesondere mit einer Dicke von 2-25 mm, durch Gießen eines Stranges in einer gekühlten, oszillierenden Durchlaufkokille, durch Zusammenquetschen des die Durchlaufkokille mit erstarrten Strangschalen und flüssigem Kern, insbesondere in einer Dicke von 40-50 mm, verlassenden Stranges bis mindestens zum Verschweißen der Strangschalen und anschließendes Warmwalzen des Stranges in der Gießhitze, insbesondere bis zu einer Banddicke von 2-25 mm.

[0002] Mit einem solchen aus der EP 0 286 862 A1 bekannten Verfahren lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand qualitativ hochwertige Stahlbänder kleiner Dicke herstellen. Bei diesem Verfahren erfolgt das Zusammenquetschen mittels eines der Kokille unmittelbar nachgeordneten Quetschrollenpaares. Danach wird der Strang mit einem Verformungsgrad von 5-85 % auf die Banddicke von 2-25 mm heruntergewalzt.

[0003] Bei diesem Verfahren kann es wegen der unterschiedlichen Wärmeübergänge beim Kühlen des Stranges in der Durchlaufkokille zu einer Bildung von Strangschalen mit örtlich unterschiedlicher Dicke kommen. Wird ein solcher Strang durch die der Kokille nachgeordneten Quetschrollen bis zum Verschweißen der Strangschalen zusammengequetscht, kann ein Strang entstehen, der über seine Breite nicht nur eine unterschiedliche Temperatur, sondern auch eine unterschiedliche Dicke und Gefügestruktur aufweist. Diese über die Strangbreite örtlichen Unterschiede bedingen unterschiedliche Verformungswiderstände des Materiales und führen beim Herunterwalzen mit den Quetschrollen dazu, daß das aus dem Walzspalt austretende Band wegen unterschiedlich langer Fasern in Längsrichtung über die Breite gesehen wellig erscheint. Sofern das Material an den gegenüberliegenden Bandkanten unterschiedliche Längen hat, führt das dazu, daß das Band einen säbelförmigen Verlauf annimmt, das heißt, vom Geradeauslauf abweicht. Vom Geradeauslauf abweichende Bänder führen zu Verarbeitungsschwierigkeiten in den nachgeordneten Verarbeitungsaggregaten, wie Hochverformungswalzgerüst und Haspel.

[0004] Um bei gewalzten Bändern den Geradeauslauf zu steuern, ist es aus der US-PS 3,491,562 bekannt, hinter einem Walzgerüst die Abweichung des Bandlaufes vom Geradeauslauf festzustellen und bei einer Abweichung das Spaltprofil des vorgeordneten Walzgerüstes im Sinne einer Korrektur des Bandlaufes einzustellen. Diese Korrektur des Bandlaufes führt zwangsläufig zu einer Veränderung der Banddicke über die Bandbreite. Beim Walzen eines Bandes mit einem geringen Verformungsgrad mag die unterschiedliche Banddicke akzeptabel sein, bei wesentlich höheren Verformungsgraden bis zu 85 % würden sich bei dieser Art der Korrektur des Bandlaufes nicht mehr hinnehmbare Dickenunterschiede über die Bandbreite ergeben, insbesondere auch deshalb, weil für die nachgeordneten Hochverformungswalzen ein vorgegebenes Bandprofil als Einlaufprofil erforderlich ist. Diese bekannte Methode der Korrektur des Bandlaufes ist deshalb für ein Verfahren der eingangs genannten Art nicht geeignet.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbandes der eingangs genannten Art eine Korrekturmöglichkeit für den Bandlauf vorzusehen.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei über die Bandbreite vorgegebenem Walzspaltprofil der Bandlauf des warmgewalzten Bandes bei einer Abweichung vom Geradeauslauf durch Verändern des Strangprofiles beim Zusammenquetschen korrigiert wird.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik zur Korrektur des Bandlaufes nicht an der Verformungseinheit, die das Bandprofil bestimmt und hinter der ein etwaiger Schieflauf festgestellt wird, eingegriffen, sondern an der vorgeordneten Verformungseinheit. Das ist vorteilhaft, weil zum einen durch den Eingriff das Bandprofil nicht negativ beeinflußt wird und zum anderen an der vorgeordneten Verformungseinheit, also dort wo der Strang zusammengequetscht wird, der Eingriff mit vergleichsweise kleinen Verformungskräften durchgeführt werden kann. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß für die Korrektur des Bandlaufes es lediglich erforderlich ist, der dem Band profilgebenden Verformungseinheit ein geändertes Profil vorzugeben. Ob das im Bereich zwischen dem Zusammenquetschen des Stranges und dem Herunterwalzen zu einem schiefen Bandlauf führt, ist unerheblich, weil letztendlich es nur darauf ankommt, daß das Band nach dem Herunterwalzen geradeaus läuft und über die gesamte Breite das für die Weiterverarbeitung erforderliche Profil hat.

[0008] Beim Zusammenquetschen läßt sich das Dickenprofil des Stranges in gewissen Grenzen sehr exakt und ohne großen Kraftaufwand einstellen, da hier der Strang noch einen flüssigen Kern besitzt, beziehungsweise die Innenseiten der Schale noch teigig sind. Um einen homogenen und überall dichten Strang zu erhalten, der für die Einstellung eines bestimmten Dickenprofiles über die Bandbreite beim Walzen und für einen geraden Bandlauf wichtig ist, sollte folgende Randbedingung eingehalten werden:





mit SD als Dicke der Strangschale bei Erreichen der Quetschzone und QS als Dicke des Stranges.

[0009] Das Zusammenquetschen des aus der Kokille austretenden Stranges erfolgt vorzugsweise durch mindestens ein Rollenpaar mit angetriebenen Rollen. Um einerseits das Einwirken unzulässig hoher Zugkräfte auf den Strang zu vermeiden und andererseits ein Durchrutschen des Stranges wegen schlackenbedingten unterschiedlichen Schlupfes über die Strangbreite mit dem Nachteil zu vermeiden, daß das Band dem nachfolgenden Walzgerüst schief zugeführt wird, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß bei für das Zusammenquetschen eingesetzten Quetschrollen mit einem Durchmesser DQ und einer auf diese Quetschrollen einwirkenden Quetschkraft QK für das Drehmoment M dieser Quetschrollen die Randbedingung:





eingehalten wird. Gute Ergebnisse hat man mit einem Durchmesser für die Quetschrollen DQ = 200-500 mm erzielt. Ausreichend für das Verschweißen der Strangschalen und für die gewünschte Gefügeverdichtung ist eine Quetschkraft QK = 50-600 kN.

[0010] Sofern das Zusammenquetschen des Stranges in mehreren Schritten erfolgt, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die den Bandlauf korrigierende Einstellung des Strangprofiles an den letzten Quetschrollen erfolgt.

[0011] Um die Soll-/Istwertabweichung des Bandlaufes des warmgewalzten Bandes festzustellen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Danach können mittels üblicher Meßgeräte, wie Bandkanten abtastenden Rollen oder berührungslosen Fühlern, wie induktiven Tastern, oder Laserabstandsmeßvorrichtungen die Bandkanten erfaßt werden. Um eine kurze Stellzeit einzuhalten, sollte der Meßort möglichst dicht am Ort des Warmwalzens sein. Allerdings muß er soweit vom Ort des Warmwalzens entfernt sein, daß eine Abweichung mit einfachen Mitteln meßtechnisch erfaßt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bandkanten in Bandlaufrichtung in mehreren hintereinander liegenden Ebenen erfaßt werden. Sofern das Band im Bogen geführt wird, läßt sich der Bandlauf auch dadurch feststellen, daß der Radius des Bogens an beiden Bandkanten festgestellt wird. Diese Meßmethode beruht auf der Erkenntnis, daß das Band vor und hinter dem Bogen fest eingespannt ist, dazwischen aber frei geführt ist, so daß sich entsprechend der unterschiedlichen Bandkantenlängen, die für den Schieflauf verantwortlich sind, unterschiedliche Bogenradien ergeben.

[0012] Die Korrektur eines schieflaufenden Bandes führt in der Regel dazu, daß beim Zusammenquetschen sich unterschiedliche Spaltweiten für die beiden Kanten des Stranges im Quetschrollenspalt ergeben.

[0013] Zur Regelung des Bandlaufes nach dem Walzgerüst wird erfindungsgemäß der Spalt der vor dem Walzgerüst angeordneten Quetschrollen eingestellt. Dabei ergibt sich, daß der Quetschrollenspalt an der rechten und linken Kante unterschiedliche Werte annimmt. Es hat sich nun gezeigt, daß bei Einstellung eines extrem unsymmetrischen Quetschrollenspaltes die Lage des Stranges zwischen den Quetschrollen und dem Kokillenauslauf ebenfalls beeinflußt werden kann, und zwar auch dann, wenn der Antrieb der Quetschrollen ein Durchrutschen der Rollen verhindert. Dabei kann es auch zu Rückwirkungen auf den noch in der Kokille befindlichen Strangteil kommen. Hierbei können sich Verkantungen des Stranges in der Kokille ergeben, die zum partiellen Abheben der Strangschale, insbesondere von den Wänden der Kokillenschmalseiten, führen. Das Abheben der Strangschale von der Kokillenwand führt in diesem Fall zu einem einseitig schlechten Wärmeübergang zwischen Strangschale und Kokillenwand und damit zu ungleichmäßigem Schalenwachstum der abgehobenen Strangschale. Dies kann im Extremfall zum Strangdurchbruch führen. In der Regel wird sich aber nur eine ungleichmäßige Wärmeverteilung in der Strangschale und damit eine unregelmäßige Schalendicke ergeben. Zur Vermeidung dieser Nachteile und zur Erzielung eines Stranges mit gleichmäßigem Gefügeaufbau ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steuerung der Quetschrollen, die in Abhängigkeit von den hinter dem Walzgerüst gemessenen Lagewerten des Bandes erfolgt, eine zweite Steuerung überlagert wird, die in Abhängigkeit von der Temperatur oder der Wärmestromdichte der Kokillenschmalseiten erfolgt. Durch diese temperaturabhängige Steuerung wird ein gleichmäßiges Schalenwachstum sichergestellt, was für die Einstellung eines dichten Stranges mit über die Breite gleichmäßiger Temperatur von entscheidender Bedeutung ist. Erfindungsgemäß soll dabei die in den Schmalseiten gemessene Wärmestromdichte zwischen 500 und 1.500 kW/m² eingestellt werden. Beim Unterschreiten einer Wärmestromdichte von 500 kW/m² besteht die Gefahr eines Strangschalendurchbruches, so daß beim Auftreten eines solchen Wertes der Guß vorübergehend unterbrochen werden muß.

[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die eine Anlage zum Herstellen eines Bandes in schematischer Darstellung in Seitenansicht zeigt.

[0015] Die Anlage besteht aus einer oszillierenden Durchlaufkokille 1 mit gekühlten Wänden. Aus dieser Durchlaufkokille 1 tritt ein Strang 2 mit verfestigten Strangschalen 2a,2b und flüssigem Kern 2c aus. Zwischen einem Quetschrollenpaar 3a,3b wird der Strang 2 in einem Maße zusammengequetscht, daß die im Einlaufbereich des Quetschrollenpaares 3a,3b jeweils eine Dicke SD aufweisenden Strangschalen 2a,2b innenseitig mindestens miteinander verschweißen. Von den Quetschrollen 3a,3b gelangt der Strang 2 in ein Walzgerüst mit zwei Walzen 4a,4b, die dem austretenden Band 5 ein über die Bandbreite vorgegebenes Profil geben. Das Band 5 wird im Bogen frei geführt und eventuell über Führungsrollen 6a,6b durch einen Ofen 7 zum Ausgleich der Temperaturverluste geleitet und von einem oder mehreren Hochverformungsgerüsten 8a,8b weiter umgeformt.

[0016] Eine solche Anlage ohne Ofen 7 ist Stand der Technik (EP 0 286 862 A1). Mit dieser Anlage läßt sich ein Stahlband 5 mit einer Dicke von bis zu 2 mm herstellen. Aus der Kokille 1 wird der Stahlstrang 2 mit einer Geschwindigkeit von 2-20 m/Min. in einer Dicke von 40-50 mm abgezogen. Zwischen den Quetschrollen wird er auf unter 30 mm, insbesondere 10-25 mm, zusammengequetscht. Im Walzgerüst 4a,4b wird er auf das Endmaß von 2-25 mm heruntergewalzt mit einem Umformgrad von > - 20 %, vornehmlich aber 30 %.

[0017] Die Besonderheit bei der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß in Bandlaufrichtung hinter dem Walzgerüst 4a,4b der Bandlauf gemessen wird, das heißt festgestellt wird, ob das Band 5 schief läuft.

[0018] Beim Ausführungsbeispiel erfolgt die Messung über die Krümmungsradien R₁,R₂ der beiden Bandkanten beziehungsweise über eine Abstandsmessung der Bandkanten von festen, bei Sollage des Bandes im gleichen Abstand angeordneten Orten. In Abhängigkeit von diesem Meßergebnis wird an den Quetschrollen 3a,3b eine Einstellung vorgenommen, indem der Abstand der Quetschrollen 3a,3b an ihrem einen Ende vergrößert oder verkleinert wird je nach gewünschter Bandlaufkorrektur. Dabei wird aber die Grenzbedingung 2 SD - 3 mm < QS < 2 SD - 0,5 mm (SD = Dicke der Strangschale 2a beziehungsweise 2b; QS = Abstand der Quetschrollen 3a,3b) eingehalten.

[0019] Bei dieser Einstellung des Bandlaufes wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß beim Walzen eines Stahlstranges die Längenänderung des gewalzten Bandes unter anderem von der Strangdicke vor dem Walzspalt abhängig ist, und zwar in dem Sinne, daß eine Vergrößerung des Angebotes des zu verformenden Materiales vor dem Walzspalt zu einer Verlängerung des entsprechenden Bereiches des gewalzten Bandes führt. Angewendet auf das Ausführungsbeispiel bedeutet das, daß das Materialangebot für die Kante mit dem Radius R₁ verringert werden muß, also der Abstand der Quetschrollen 3a,3b an der dieser Bahnkante zugeordnten Seite verkleinert oder das Materialangebot für die Bandkante mit dem Radius R vergrößert, also der Abstand der Quetschrollen 3a,3b an der dieser Bandkante zugeordneten Seite vergrößert werden muß.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Stahlbandes (5), insbesondere mit einer Dicke von 2-25 mm, durch Gießen eines Stranges (2) in einer gekühlten, oszillierenden Durchlaufkokille (1), durch Zusammenquetschen (3a,3b) des die Durchlaufkokille (1) mit erstarrten Strangschalen (2a,2b) und flüssigem Kern (2c), insbesondere in einer Dicke von 40-50 mm, verlassenden Stranges (2) bis mindestens zum Verschweißen der Strangschalen (2a,2b) und anschließendes Warmwalzen (4a,4b) des Stranges (2) in der Gießhitze bis auf eine Dicke von 2-25 mm,
dadurch gekennzeichnet, daß bei über die Bandbreite vorgegebenem Walzspalt der Bandlauf des warmgewalzten Bandes (5) bei einer Abweichung vom Geradeauslauf durch Veränderung des Profiles des Stranges (2) beim Zusammenquetschen (3a,3b) korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenquetschen (3a,3b) des Stranges (2) mit einer Dicke (SD) einer jeden Strangschale (2a,2b) für die Dicke (QS) des Stranges (2) die Randbedingung 2 SD - 3 mm < QS < 2 SD - 0,5 mm eingehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei für das Zusammenquetschen (3a,3b) eingesetzen, angetriebenen Quetschrollen (3a,3b) mit einem Durchmesser (DQ) und einer auf diese Quetschrollen (3a,3b) einwirkenden Quetschkraft (QK) für das Drehmoment (M) dieser Quetschrollen (3a,3b) die Randbedingung

eingehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren für das Zusammenquetschen des Stranges (2) eingesetzten Paaren von Quetschrollen (3a,3b) die den Bandlauf korrigierende Einstellung des Profiles des Stranges (2) an den letzten Quetschrollen (3a,3b) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Korrektur des Bandlaufes die Soll-/Istwertabweichung in mindestens einer unmittelbar hinter dem Ort des Warmwalzens - bei mehreren Stichen dem ersten Stich - liegenden Ebene festgestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem nach dem Warmwalzen frei im Bogen geführten Band (5) für die Korrektur des Bandlaufes die Radien (R₁,R₂) des Bogens an den Bandkanten festgestellt werden.

Zeichnung