Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen und Walzen

Abstract

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

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Stranggiesskokille für das Verfahren.

[0002] 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.

[0003] Bekannt ist auch die gegossenen Knüppeln heiss (ca. 600°C) 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.

[0004] 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.

[0005] 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 (1150-1250°C) aufweisen. Insbesondere sollte die Oberflächentemperatur möglichst homogen verteilt sein.

[0006] Aus der EP-B1-0 761 327 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.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine einfachere Anlagekonfiguration und einen kostengünstigeren Betrieb ermöglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0009] Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie bevorzugte Stranggiesskokillen für das Verfahren bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0010] 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 eingiessseitigen Ende der Kokille entlang einer Umfangslinie seines Querschnittes mindestens zwei Umfangsabschnitte auf, die je eine Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten 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 gleichmässige Kühlung und Schalenwachstum bzw. eine homogene Temperaturverteilung entlang des Strangumfanges gewährleistet wird, wodurch eine die direkte Einführung in die Walzstrasse erlaubende hohe Stranggiessgeschwindigkeit möglich ist. Auch sind die Temperaturverhältnisse im Giesstrang am Auslauf der Giessanlage für die Einführung in die Walzstrasse geeignet, allenfalls kann eine Temperaturregulierung vorgesehen sein, jedoch ist keine Aufheizung notwendig.

[0011] 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.

[0012] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Stranggiesskokille 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 Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes als Ausbuchtung auf. Die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.

[0013] 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 Querschnittsvergrösserungen des Formhohlraumes in der Form von Ausbuchtungen auf und die Bogenhöhen der Ausbuchtungen verkleinern sich auf allen Umfangsabschnitten in Stranglaufrichtung mindestens entlang einer Teillänge des Formhohlraumes.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] Fig.1 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.

[0017] 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 Formhohlraumes 3' gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille 3 in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, was nicht näher veranschaulicht ist.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] Beim Ausguss 11 des oberhalb der Kokille 3 befindlichen Zwischengefässes 2 ist ein an sich herkömmliches Regelorgan, vorzugsweise ein Schiebeverschluss 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-Slave 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.

[0023] 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.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl-Langprodukten durch Stranggiessen von Stahl zu Knüppelsträngen und anschliessendes Walzen dieser Knüppelstränge und Vorblockstränge zu den Langprodukten, wie Stabstahl oder Draht, wobei der Flüssigstahl in eine Stranggiesskokille gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die gegossenen Knüppelstränge 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 Verrundung 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 Querschnittsvergrösserung des Formhohlraumes gegenüber den entsprechenden Umfangsabschnitten des Formhohlraumquerschnittes am strangaustrittseitigen Ende der Kokille in der Form von Ausbuchtungen begrenzen, und sich Bogenhöhen 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 Schiebeverschluss, 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 Eingiessseite zwischen allen Ecken Umfangsabschnitte mit Querschnittsvergrösserungen 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.

11. 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 11, 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.

Zeichnung