[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines TRIP-Stahlbands gemäß
Patentanspruch 1 und ein TRIP-Stahlband gemäß Patentanspruch 13.
[0002] Aus
EP1045737 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbands bekannt.
[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines TRIP-Stahlbands
mit einer Gieß-Walz-Verbundanlage im Endlosbetrieb und ein TRIP-Stahlband bereitzustellen.
[0004] Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 und mittels eines
TRIP-Stahlbands gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0005] Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Verfahren zum direkten Herstellen eines TRIP-Stahlbands
im Endlosbetrieb in einer Gieß-Walz-Verbundanlage bereitgestellt werden kann, welche
eine Fertigwalzstraße und eine Kühlstrecke aufweist. Der Fertigwalzstraße wird ein
heißes Vorband zugeführt, das die Fertigwalzstraße zu einem Fertigband fertigwalzt.
Anschließend an das Fertigwalzen des Fertigbands wird das Fertigband einer ersten
Kühlgruppe der Kühlstrecke zugeführt und in der ersten Kühlgruppe wird ein Kern des
Fertigbands auf eine zweite Austrittstemperatur derartig zwangsgekühlt, dass die zweite
Austrittstemperatur in einem Bereich von 620°C bis 700°C ist. Der Kern des Fertigbands
weist beim Austritt aus der ersten Kühlgruppe ein überwiegend, bevorzugt zu wenigstens
90 % Phasenanteil, insbesondere zu wenigstens 95 % Phasenanteil, insbesondere vollständig
austenitisches Gefüge auf. Das abgekühlte Fertigband wird nach Austritt aus der ersten
Kühlgruppe zu einer dritten Kühlgruppe der Kühlstrecke transportiert, wobei sich während
des Transports des Fertigbands zwischen der ersten Kühlgruppe und der dritten Kühlgruppe
eine zweite Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands einstellt, wobei die zweite
Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands einschließlich -25 K/s, insbesondere
einschließlich 0 K/s, bis einschließlich 20 K/s beträgt. Während des Transports in
der zweiten Kühlgruppe wandelt sich in dem Fertigband ein erster Teil des austenitischen
Gefüges in ein ferritisches Gefüge um. In der dritten Kühlgruppe wird der Kern des
Fertigbands auf eine dritte Austrittstemperatur, die kleiner oder gleich der Bainit-Starttemperatur
ist, zwangsgekühlt, sodass ein erster Teil des Austenits des Fertigbands zumindest
teilweise in Bainit überführt wird. Die Abkühlung kann dabei in der dritten Kühlgruppe
derart erfolgen, dass der erste Teil des Austenits im Idealfall in einen zementitfreien
Bainit überführt wird.
[0006] Der Vorteil besteht darin, dass mittels des Verfahrens das TRIP-Band am Ende des
Verfahrens unabhängig von seiner Enddicke direkt fertig hergestellt ist. Insbesondere
kann auf einen zusätzlichen Kaltwalzschritt und/oder einen Glühschritt nach der Kühlstraße
vermieden werden kann. Durch die direkte Herstellung des TRIP-Band ist das oben beschriebene
Verfahren besonders energiesparsam. Insbesondere kann mittels des Verfahrens besonders
kostengünstig ein TRIP780/HCT780T-Band hergestellt werden. Ferner ist sichergestellt,
dass das Fertigband bereits seine Enddicke im Rahmen des Warmwalzens und nicht im
Rahmen des Kaltwalzschritts erreicht hat.
[0007] Dabei kann die zweite Abkühlgeschwindigkeit aufgrund der während des Transports stattfindenden
Phasenumwandlungen und einer dabei entstehenden Umwandlungswärme auch negativ sein.
[0008] Durch die geringe zweite Abkühlgeschwindigkeit während des Transports, die beispielsweise
dadurch erzielt wird, dass auf eine Zwangskühlung verzichtet wird, wird eine hohe
Homogenität des Gefüges im TRIP-Band erzielt. Ferner wird ein definierter und ein
reproduzierbarer Phasenanteil von metastabilem Austenit und Bainit durch die geringe
zweite Abkühlgeschwindigkeit mit hoher Prozesssicherheit sichergestellt.
[0009] Die direkte Herstellung des Fertigwalzbands im Endlosbetrieb, also wenn das Fertigwalzband
mechanisch mit dem Vorwalzband und mit dem Dünnbrammenstrang verbunden ist, hat weiter
den Vorteil, dass extrem hohe Reduktionen je Vorwalz- und/oder Fertigwalzgerüst erzielt
werden können. Damit können auch hochfeste Güten direkt auf geringe, beispielsweise
für den Automobil-Leichtbau notwendige Banddicken warmgewalzt werden.
[0010] Die gesamte Zeit, in der die zweite Abkühlgeschwindigkeit vorherrscht, wird auch
als Haltezeit bezeichnet, in der nur eine natürliche Abkühlung auf Grund einer Konvention
durch die deaktivierte zweite Kühlgruppe auftreten kann oder sich aufgrund von Phasenumwandlungen
während der Haltezeit das Fertigband erwärmen kann. Die zweite geringe Abkühlgeschwindigkeit
gibt dem Gefüge genug Zeit während des Transports zwischen der ersten Kühlgruppe und
der dritten Kühlgruppe, um bei der eingestellten Temperatur den gewünschten Phasenanteil
von wenigstens 50 % von Austenit in Ferrit umzuwandeln.
[0011] Gegenüber einem Batch-Warmwalzen hat das oben beschriebene Verfahren, das ausschließlich
im (quasi) Endlosbetrieb durchgeführt wird, den Vorteil, dass eine Beschleunigung
des Fertigbands vermieden werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die für die
Herstellung des TRIP-Bands notwendigen Prozessparameter, insbesondere im Bereich der
Kühlstrecke, über lange Zeit hinweg zuverlässig aufrechterhalten werden können. Dadurch
wird eine hohe Homogenität über das gesamte hergestellte TRIP-Band sichergestellt.
[0012] Des Weiteren stellt das oben beschriebene Verfahren sicher, dass eine gute Vergießbarkeit
und damit die für den Endlosprozess notwendigen Gießgeschwindigkeiten und Massenflüsse
eingehalten werden können. Ferner weist das TRIP-Band durch das oben beschriebene
Verfahren eine geringe Neigung zu Oberflächendefekten, beispielsweise verursacht durch
selektive (Hochtemperatur-) Oxidation der Austenitkorngrenzen während des Stranggusses,
auf, sowie eine geringe Neigung zu einer inneren Oxidation und einer inneren Rissbildung.
[0013] Des Weiteren stellt die zweite Austrittstemperatur von einschließlich 620°C bis einschließlich
700°C sicher, dass während des Transports zwischen der ersten Kühlgruppe und der dritten
Kühlgruppe eine rasche Bildung von Ferrit sichergestellt ist und sich ferner ein globularer
Ferrit bildet. Dies wirkt sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften einer Mikrostruktur
des TRIP-Stahl aus. Ferner kann der räumliche Abstand der ersten Kühlgruppe zu der
dritten Kühlgruppe durch die rasche Bildung des globularen Ferrits verkürzt sein.
[0014] In einer weiteren Ausführungsform wird das abgekühlte Fertigband nach Austritt aus
der ersten Kühlgruppe einer zweiten Kühlgruppe der Kühlstrecke zugeführt, wobei eine
Zwangskühlung des Fertigbands in der zweiten Kühlgruppe deaktiviert ist und das Fertigband
in der zweiten Kühlgruppe zu einer dritten Kühlgruppe der Kühlstrecke transportiert
wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine räumliche Länge der ersten bis
dritten Kühlgruppe in Abhängigkeit einer Fördergeschwindigkeit der Fertigbands angepasst
werden kann.
[0015] Das Fertigband wird aufgehaspelt und im Coil von der dritten Austrittstemperatur
auf eine Umgebungstemperatur abgekühlt. Bei Abkühlung des aufgehaspelten Fertigbandes
auf die Umgebungstemperatur wird ein verbleibender zweiter Teil des Austenits des
Fertigbands mit (im zementitfreien Bainit im Wesentlichen unlöslichem) Kohlenstoff
angereichert, sodass sich ein metastabiler Restaustenitanteil ausbildet. Der metastabile
Restaustenit wandelt sich bei einer Kaltverformung, insbesondere bei einer schnellen
Kaltverformung, beispielsweise im Crashfall eines Kraftfahrzeugs, in Martensit um.
Der metastabile Restaustenit kann sich auch bei Kaltverformung des fertiggewalzten
Fertigbands in Martensit umwandeln, sodass die durch Umformtechnik hergestellte Komponente,
beispielsweise ein Karosseriebauteil, besonders steif und zäh ist.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform wird in der ersten Kühlgruppe das Fertigband derart
zwangsgekühlt, dass sich eine erste Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands
einstellt. In der dritten Kühlgruppe wird das Fertigband derart zwangsgekühlt, dass
sich eine dritte Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands einstellt. Die zweite
Abkühlgeschwindigkeit ist geringer als die erste Abkühlgeschwindigkeit und/oder die
dritte Abkühlgeschwindigkeit. Vorzugsweise beträgt die erste Abkühlgeschwindigkeit
und/oder die dritte Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands einschließlich
20 K/s bis 400 K/s, insbesondere 50 K/s bis 200 K/s. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil,
dass durch die erste hohe Abkühlgeschwindigkeit es zu einer raschen Abkühlung in den
(teil-)ferritischen Bereich kommt. Dies wiederum begünstigt die rasche Bildung von
homogenen Ferritkörnern aus dem austenitischen Gefüge. Die dritte Abkühlgeschwindigkeit
ist notwendig, um eine Umwandlung vom verbliebenen Austenit in Ferrit zu vermeiden.
Stattdessen wird dank der hohen zweiten Abkühlgeschwindigkeit der verbleibende zweite
Teil des Austenits großteils in Bainit umgewandelt. Der Restaustenit bleibt teilweise
zwischen Bainitplatten bestehen. Dabei wird eine Zementitausscheidung durch die Legierungsbestandteile
Silizium und/oder Aluminium behindert, wodurch der Kohlenstoff nicht als Eisenkarbid
ausscheiden kann und somit im zwischen den Bainitplatten verbliebenen Restaustenit
angereichert wird.
[0017] In einer weiteren Ausführungsform weist der Kern des Fertigbands beim Austritt aus
der Fertigwalzstraße eine erste Austrittstemperatur oberhalb der Ferritausscheidungstemperatur
(Ar3-Temperatur), insbesondere von 800 °C bis 950 °C, insbesondere von 830 °C bis
860 °C auf.
[0018] In einer weiteren Ausführungsform wird innerhalb eines zweiten Zeitintervalls von
3 Sekunden bis 8 Sekunden, insbesondere von 4 Sekunden bis 5 Sekunden, das Fertigband
von der ersten Kühlgruppe, vorzugsweise über die zweite (inaktive) Kühlgruppe, in
die dritte Kühlgruppe transportiert. Diese Ausführungsform stellt sicher, dass eine
ausreichend lange Haltedauer für zur Ferritbildung in dem Fertigband ermöglicht wird
und sich dadurch ein hinreichend großer Phasenanteil von Austenit in Ferrit umwandeln
kann.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform verlässt der Kern des fertiggewalzten Fertigbandes
die zweite Kühlgruppe mit einer dritten Austrittstemperatur von einschließlich 580
°C bis einschließlich 680 °C, insbesondere von einschließlich 620 °C bis einschließlich
660 °C, und wird in die dritte Kühlgruppe der Kühlstrecke transportiert. Ferner weist
beim Austritt des Fertigbands aus der dritten Kühlgruppe der Kern des Fertigbands
eine vierte Austrittstemperatur wobei beim Austritt des Fertigbands 165 aus der dritten
Kühlgruppe 168 der Kern des Fertigbands 165 eine vierte Austrittstemperatur TA4 von
einschließlich 180°C bis einschließlich 450 °C, insbesondere einschließlich 330°C,
insbesondere 360°C bis einschließlich 420°C, insbesondere 330°C bis einschließlich
390°C, aufweist auf.
[0020] In einer weiteren Ausführungsform wird der Kern des Fertigbands innerhalb eines vierten
Zeitintervalls von 24 Stunden bis 72 Stunden von der vierten Austrittstemperatur auf
eine Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Umgebungstemperatur beträgt üblicherweise
- 20 °C bis +50 °C. Die langsame (natürliche und konvektive) Abkühlung des Fertigbands
sorgt dafür, dass für die Diffusion des in Ferrit praktisch unlöslichen Kohlenstoffs
genügend Zeit vorhanden ist, dass der Kohlenstoff in den Restaustenit diffundieren
kann und sich somit ein bei Umgebungstemperatur metastabiler Restaustenit ausbildet.
[0021] In einer weiteren Ausführungsform beträgt eine Dicke des Vorbands beim Eintritt in
die Fertigwalzstraße 4 mm bis 25 mm, insbesondere 6 mm bis 18 mm. Die Fertigwalzstraße
reduziert die Dicke des Vorbands zu dem Fertigband auf einschließlich 0,6 mm bis einschließlich
6 mm, insbesondere auf einschließlich 0,8 mm bis einschließlich 2 mm.
[0022] Von besonderem Vorteil ist, wenn das Fertigband eine chemische Zusammensetzung in
Gewichtsprozent von C einschließlich 0,15 % bis einschließlich 0,25 %, insbesondere
einschließlich 0,19 % bis einschließlich 0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere
1,4 % bis 1,6 %, Si 1,0 % bis 1,5 %, insbesondere 1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich
0,3 % bis 0,7 %, insbesondere einschließlich 0,45 % bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche
Verunreinigungen aufweist.
[0023] Von besonderem Vorteil ist, wenn die Gieß-Walz-Verbundanlage eine Stranggießmaschine
mit einer Kokille und einer ein- oder mehrgerüstigen Vorwalzstraße aufweist, wobei
eine metallische Schmelze in der Kokille zu einem teilerstarrten Dünnbrammenstrang
vergossen wird, wobei der teilerstarrte Dünnbrammenstrang gestützt und umgelenkt wird,
wobei der Vorwalzstraße der teilerstarrte Dünnbrammenstrang aus der Stranggießmaschine
direkt zugeführt wird, wobei die Vorwalzstraße den Dünnbrammenstrang zu dem Vorband
walzt, wobei das Vorband unterbrechungsfrei der Fertigwalzstraße zugeführt wird. Durch
die unterbrechungsfreie Zuführung des Dünnbrammenstrangs der Vorvvalzstraße und die
unterbrechungsfreie Zuführung des Vorbands der Fertigwalzstraße wird das TRIP-Band
im Endlosbetrieb mit besonders wenig Energieaufwand hergestellt. Durch die unterbrechungsfreie
Herstellung ist das Fertigband mechanisch mit dem Vorband und mechanisch mit dem Dünnbrammenstrang
verbunden. Das TRIP-Band wird direkt ohne die Verwendung von Zwischenspeichern oder
einer Vorbandtrennung, beispielsweise durch Scheren, hergestellt.
[0024] Eine hohe Walztemperatur in der Fertigwalzstraße und ein Walzen auf eine besonders
dünne Enddicke wird dadurch sichergestellt, dass zwischen der Vorwalzstraße und der
Fertigwalzstraße eine Zwischenheizung angeordnet ist, wobei die Zwischenheizung einen
Kern des Vorband um wenigstens einschließlich 100°C bis einschließlich 300°C, insbesondere
auf 1100°C bis 1180°C, erwärmt, wobei das erwärmte Vorband der Fertigwalzstraße zugeführt
wird.
[0025] Das TRIP-Stahlband ist mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt. Dabei
weist das TRIP-Stahlband eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C einschließlich
0,15 % bis einschließlich 0,25 %, insbesondere einschließlich 0,19 % bis einschließlich
0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere 1,4 % bis 1,6 %, Si 1,0 % bis 1,5 %, insbesondere
1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich 0,3 % bis 0,7 %, insbesondere einschließlich 0,45
% bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen auf. Das Fertigband weist
bei Raumtemperatur folgende Mikrostruktur bezogen auf Volumenprozent auf: von einschließlich
40% Ferrit bis einschließlich 60 %, insbesondere von einschließlich 45 % bis 55% Ferrit,
von einschließlich 8 % bis einschließlich 15 % metastabilen Restaustenit, Rest, vorzugsweise
zementitfreier, Bainit. Vorzugsweise weist das TRIP-Stahlband eine Dicke von einschließlich
0,6 mm bis einschließlich 6 mm, insbesondere einschließlich 0,8 mm bis einschließlich
2 mm auf.
[0026] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- FIG 1
- eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage;
- FIG 2
- einen in FIG 1 markierten Ausschnitt A der Gieß-Walz-Verbundanlage in einer symbolischen
Darstellung;
- FIG 4
- ein Diagramm einer Temperatur des Stahls zwischen der metallischen Schmelze und dem
TRIP-Stahlband aufgetragen über der Zeit während eines Durchlaufs durch die Gieß-Walz-Verbundanlage;
und
- FIG 3
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der in den FIGN 1 und 2 gezeigten
Gieß-Walz-Verbundanlage;
[0027] FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage 10 zur Herstellung
eines TRIP-Stahlbands 245.
[0028] Die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 weist beispielsweise eine Stranggießmaschine 15, eine
Vorwalzstraße 20, vorzugsweise eine erste bis dritte Trenneinrichtung 25, 30, 35,
eine Zwischenheizung 45, vorzugsweise einen Entzunderer 50, eine Fertigwalzstraße
55, eine Kühlstrecke 65, wenigstens eine, vorzugsweise zweite, Haspeleinrichtungen
70 und ein Steuergerät 75 auf.
[0029] Die Stranggießmaschine 15 ist beispielhaft als Bogenstranggießmaschine ausgebildet.
Auch eine andere Ausgestaltung der Stranggießmaschine 15 wäre denkbar. Die Stranggießmaschine
15 weist eine Pfanne 95, einen Verteiler 100 und eine Kokille 105 auf. Im Betrieb
der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 wird der Verteiler 100 mittels der Pfanne 95 mit einer
metallischen Schmelze 110 befüllt. Die metallische Schmelze 110 kann beispielsweise
mittels eines Konverters, beispielhaft in einem Linz-Donawitz-Verfahren, hergestellt
werden. Die metallische Schmelze 110 kann beispielsweise Stahl aufweisen. Vom Verteiler
100 strömt die metallische Schmelze 110 in die Kokille 105. In der Kokille 105 wird
die metallische Schmelze 110 zu einem Dünnbrammenstrang 115 vergossen. Der teilerstarrte
Dünnbrammenstrang 115 wird aus der Kokille 105 gezogen und durch die Ausgestaltung
der Stranggießmaschine 15 als Bogenstranggießmaschine bogenförmig in eine Horizontale
umgelenkt, dabei gestützt und erstarrt. Der Dünnbrammenstrang 115 wird in Förderrichtung
von der Kokille 105 weggefördert.
[0030] In einer Förderrichtung des Dünnbrammenstrangs 115 ist die Vorwalzstraße 20 der Stranggießmaschine
15 nachgeordnet. Dabei folgt in der Ausführungsform die Vorwalzstraße 20 direkt der
Stranggießmaschine 15.
[0031] Die Vorwalzstraße 20 kann ein oder mehrere Vorwalzgerüste 120, 121, 122 aufweisen.
Diese sind in Förderrichtung des Dünnbrammenstrangs 115 hintereinander angeordnet.
Die Anzahl der Vorwalzgerüste ist im Wesentlichen frei wählbar und ist im Wesentlichen
abhängig von einem Format des Dünnbrammenstrangs 115. Auch eine gewünschte Dicke eines
Vorbands 125, das die Vorwalzgerüste 120, 121, 122 walzen, spielt hierbei eine Rolle.
Dabei sind in der Ausführungsform beispielhaft drei Vorwalzgerüste 120, 121, 122 für
die in FIG 1 gezeigte Vorwalzstraße 20 vorgesehen. Die Vorwalzstraße 20 ist ausgebildet,
den bei Zuführung in die Vorwalzstraße 20 heißen Dünnbrammenstrang 115 zu dem Vorband
125 zu walzen. Dabei ist ein einer Strangrichtung des Dünnbrammenstrangs 115 ein erste
Vorwalzgerüst 120 einem zweiten Vorwalzgerüst 121 vorgeordnet.
[0032] In Strangrichtung des Dünnbrammenstrangs 115 ist ein drittes Vorwalzgerüst 122 dem
zweiten Vorwalzgerüst 121 nachgeordnet.
[0033] In der Ausführungsform sind beispielhaft die erste Trenneinrichtung 25 und die zweite
Trenneinrichtung 30 der Vorwalzstraße 20 bezogen auf die Förderrichtung des Vorbands
125 nachgeordnet. Die zweite Trenneinrichtung 30 ist bezogen auf die Förderrichtung
des Vorbands 125 beabstandet zu der Vorwalzstraße 20 angeordnet. Zwischen der ersten
Trenneinrichtung 25 und der zweiten Trenneinrichtung 30 kann eine Ausfördereinrichtung
(in FIG 1 nicht dargestellt) angeordnet sein, um ein von der ersten Trenneinrichtung
25 und der zweiten Trenneinrichtung 30 abgetrenntes Dünnbrammenstück auszufördern.
Auf die zweite Trenneinrichtung 30 kann auch verzichtet werden. Die erste und zweite
Trenneinrichtung 25, 30 können beispielsweise als Trommelscheren oder Pendelscheren
ausgebildet sein.
[0034] Bezogen auf die Förderrichtung des Vorbands 125 folgt in der Ausführungsform beispielhaft
auf die zweite Trenneinrichtung 30 die Zwischenheizung 45. Die Zwischenheizung 45
kann beispielsweise als Induktionsofen ausgebildet sein. Auch eine andere Ausgestaltung
der Zwischenheizung 45 wäre möglich. Die Zwischenheizung 45 ist bezogen auf die Förderrichtung
des Vorbands 125 der Fertigwalzstraße 55 und dem Entzunderer 50 vorgeordnet. Der Entzunderer
50 ist der Fertigwalzstraße 55 direkt vorgeordnet und der Zwischenheizung 45 nachgeordnet.
Auch kann auf den Entzunderer 50 verzichtet werden. Die Fertigwalzstraße 55 ist dem
Entzunderer 50 bezogen auf die Förderrichtung des Vorbands 125 nachgeordnet. Die Fertigwalzstraße
55 weist in der Ausführungsform fünf Fertigwalzgerüste 145, 146, 147, 148, 149 auf.
Die Fertigwalzgerüste 145, 146, 147, 148, 149 sind bezogen auf die Förderrichtung
des Vorbands 125 hintereinander angeordnet. Im Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage
10 walzen die Fertigwalzgerüste 145, 146, 147, 148, 149 das der Fertigwalzstraße 55
zugeführte Vorband 125 zu einem Fertigband 165. Dabei ist bezogen auf die Förderrichtung
des zugeführten Vorbands 125 ein erstes Fertigwalzgerüst 145 den anderen Fertigwalzgerüsten
146, 147, 148, 149 vorgeordnet. Ein zweites Fertigwalzgerüst 146 ist dem ersten Fertigwalzgerüst
145 nachgeordnet und einem dritten bis fünften Fertigwalzgerüst 147, 148, 149 vorgeordnet.
Das dritte Fertigwalzgerüst 147 ist dem zweiten Fertigwalzgerüst 146 nachgeordnet
und einem vierten Fertigwalzgerüst 148 vorgeordnet. Das vierte Fertigwalzgerüst 148
ist dem dritten Fertigwalzgerüst 147 nachgeordnet und dem fünften Fertigwalzgerüst
149 vorgeordnet.
[0035] Das Steuergerät 75 weist eine Steuereinrichtung 170, einen Datenspeicher 175 und
eine Schnittstelle 180 auf. Der Datenspeicher 175 ist mittels einer ersten Datenverbindung
185 datentechnisch verbunden. Ebenso ist die Schnittstelle 180 mittels einer zweiten
Datenverbindung 190 datentechnisch mit der Steuereinrichtung 170 verbunden.
[0036] In dem Datenspeicher 175 ist vorzugsweise eine vordefinierte erste Soll-Temperatur,
eine vordefinierte zweite Soll-Temperatur und eine vordefinierte dritte Soll-Temperatur
abgespeichert. Ferner ist in dem Datenspeicher 175 ein Verfahren zur Herstellung des
TRIP-Stahlbands 245 abgespeichert, auf dessen Grundlage die Steuereinrichtung 170
die Komponenten der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 steuert.
[0037] Die Schnittstelle 180 ist ferner datentechnisch mittels einer dritten Datenverbindung
195 mit der Zwischenheizung 45 datentechnisch verbunden. Eine vierte Datenverbindung
200 verbindet datentechnisch die Fertigwalzstraße 55 mit der Schnittstelle 180. Eine
fünfte Datenverbindung 205 verbindet die Kühlstrecke 65 mit der Schnittstelle 180
datentechnisch.
[0038] Ferner kann die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 eine erste Temperaturmesseinrichtung 80
und eine zweite Temperaturmesseinrichtung 85 aufweisen. Zusätzlich kann die Gieß-Walz-Verbundanlage
10 eine dritte Temperaturmesseinrichtung 172 aufweisen. Die erste Temperaturmesseinrichtung
80 und/oder die zweite Temperaturmesseinrichtung 85 und/ oder die dritte Temperaturmesseinrichtung
172 können beispielsweise als Pyrometer ausgebildet sein. Die erste Temperaturmesseinrichtung
80 ist bezogen auf die Förderrichtung des Vorbands 125 der Zwischenheizung 45 nachgeordnet
und vorzugsweise dem Entzunderer 50 vorgeordnet. Die zweite Temperaturmesseinrichtung
85 ist zwischen der Kühlstrecke 65 und der Fertigwalzstraße 55 angeordnet. Die dritte
Temperaturmesseinrichtung 172 kann in der Kühlstrecke 65 angeordnet sein. Die erste
Temperaturmesseinrichtung 80 ist datentechnisch mittels einer sechsten Datenverbindung
210 mit der Schnittstelle 180 datentechnisch verbunden. Eine siebte Datenverbindung
215 verbindet die zweite Temperaturmesseinrichtung 85 datentechnisch mit der Schnittstelle
180. Die dritte Temperaturmesseinrichtung 172 ist mittels einer achten Datenverbindung
225 mit der Schnittstelle 180 datentechnisch verbunden.
[0039] FIG 2 zeigt einen in FIG 1 markierten Ausschnitt A der Gieß-Walz-Verbundanlage 10
in einer symbolischen Darstellung.
[0040] Die Kühlstrecke 65 weist eine erste Kühlgruppe 166, eine zweite Kühlgruppe 167, wenigstens
eine dritte Kühlgruppe 168 und vorzugsweise einen Rollengang 171 auf. Die erste Kühlgruppe
166 ist bezogen auf die Förderrichtung des Fertigbands 165 der zweiten Kühlgruppe
167 vorgeordnet. Die zweite Kühlgruppe 167 schließt sich beispielhaft direkt an die
erste Kühlgruppe 166 an. Bezogen auf die Förderrichtung des Fertigbands 165 ist die
dritte Kühlgruppe 168 direkt der zweiten Kühlgruppe 167 nachgeordnet. Anschließend
an die dritte Kühlgruppe 168 ist die dritte Trenneinrichtung 35 angeordnet. Die erste
bis dritte Kühlgruppe 166, 167, 168 können jeweils eine Mehrzahl von Kühlbalken 169
aufweisen, wobei die Kühlbalken 169 oberseitig und/oder unterseitig des Fertigbands
165 angeordnet sind. Der Rollengang 171 erstreckt sich in Förderrichtung entlang der
ersten bis dritten Kühlgruppe 166, 167, 168, um das Fertigband 165 in der Kühlstrecke
65 zwischen der Fertigwalzstraße 55 und der dritten Trenneinrichtung 35 zu transportieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine jeweilige Länge der Kühlgruppe 166, 167, 168
beispielhaft ist. Insbesondere wird die Länge der Kühlgruppe 166, 167, 168 durch eine
Transportgeschwindigkeit des Fertigbands 165 bestimmt. In Abhängigkeit der Transportgeschwindigkeit
kann eine Länge der jeweiligen Kühlgruppe 166, 167, 168 dynamisch verändert werden.
[0041] Bezogen auf die Förderrichtung des Fertigbands 165 ist beispielhaft die erste Kühlgruppe
166 kürzer ausgebildet als die zweite Kühlgruppe 167 und die dritte Kühlgruppe 168.
Ferner ist die dritte Kühlgruppe 168 kürzer ausgebildet als die zweite Kühlgruppe
167.
[0042] Zwischen der ersten Kühlgruppe 166 und dem in Förderrichtung zuletzt angeordneten
ersten Fertigwalzgerüst 145 kann die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 eine Messstrecke 60
aufweisen, die bezogen auf die Fördereinrichtung des Fertigbands 165 zwischen der
ersten Kühlgruppe 166 und dem letzten ersten Fertigwalzgerüst 145 angeordnet ist.
[0043] FIG 3 zeigt ein Diagramm einer Temperatur des Stahls zwischen der metallischen Schmelze
110 und dem TRIP-Stahlband 245 aufgetragen über der Zeit t während des Durchlaufs
durch die Gieß-Walz-Verbundanlage 10. FIG 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens
zum Betrieb der in den FIGN 1 und 2 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10.
[0044] Dabei ist in FIG 3 oberhalb des Diagramms schematisch die in FIG 1 bereits erläuterte
Gieß-Walz-Verbundanlage 10 dargestellt, um die einzelnen Temperaturen graphisch der
jeweiligen Komponente der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 leicht zuordnen zu können. Im
Folgenden werden die FIGN gemeinsam erläutert.
[0045] Im Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 wird in einem ersten Verfahrensschritt
305 die Kokille 105 der Stranggießmaschine 15 mit einem Kaltstrangkopf (nicht dargestellt
in FIG 1) verschlossen und durch zusätzliche Dichtmittel abgedichtet. Mit der Pfanne
95 wird die metallische Schmelze 110 in den Verteiler 100 der Stranggießmaschine 15
eingefüllt.
[0046] Um den Strangguss zu beginnen, wird ein Stopfen von einem Gießrohr der Stranggießmaschine
15 entfernt. Die metallische Schmelze 110 weist vorzugsweise eine chemische Zusammensetzung
in Gewichtsprozent von C einschließlich 0,15 % bis einschließlich 0,25 %, insbesondere
einschließlich 0,19 % bis einschließlich 0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere
1,4 % bis 1,6 %, Si 1% bis 1,5 %, insbesondere 1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich 0,3
% bis 0,7 %, insbesondere einschließlich 0,45 % bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche
Verunreinigungen auf. Auch kann die metallische Schmelze 110 eine andere chemische
Zusammensetzung aufweisen.
[0047] Die im Folgenden angegebenen Temperaturen und Verfahrensschritte beziehen sich auf
die in der Ausführungsform bevorzugte chemische Zusammensetzung des Stahls, um mittels
der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 das TRIP-Stahlband 245 herzustellen.
[0048] Zu Beginn des Stranggusses umfließt die metallische Schmelze 110 in der Kokille 105
den Kaltstrangkopf und verfestigt sich am Kaltstrangkopf. Der Kaltstrangkopf wird
langsam aus der Kokille 105 der Stranggießmaschine 15 in Richtung der Vorwalzstraße
20 gezogen. In Förderrichtung hinter dem Kaltstrangkopf kühlt die metallische Schmelze
110 in der Kokille 105 an ihren Kontaktflächen zu der Kokille 105 ab und bildet eine
Schale des Dünnbrammenstrangs 115 aus. Die Schale umschließt einen flüssigen Kern
und hält den flüssigen Kern. Am Kokillenausgang kann der Dünnbrammenstrang 115 beispielsweise
eine Dicke von 80 mm bis 150 mm betragen.
[0049] In der Stranggießmaschine 15 wird der Dünnbrammenstrang 115 umgelenkt und auf dem
Weg zur Vorwalzstraße 20 weiter abgekühlt, sodass der Dünnbrammenstrang 115 von außen
nach innen hin verfestigt. In der Ausführungsform ist beispielhaft die Stranggießmaschine
15 wie oben erläutert als Bogenstranggießmaschine ausgebildet, sodass durch die Umlenkung
des Dünnbrammenstrangs 115 um im Wesentlichen 90° aus der Senkrechten der Dünnbrammenstrang
115 der Vorwalzstraße 20 im Wesentlichen horizontal verlaufend zugeführt wird.
[0050] In einem zweiten Verfahrensschritt 310 wird der Dünnbrammenstrang 115, wie bereits
oben erläutert, in der Vorwalzstraße 20 durch die Vorwalzgerüste 120, 121, 122 zu
dem Vorband 125 gewalzt.
[0051] Eine Kerntemperatur des Kerns des Dünnbrammenstrangs 115 beim Eintritt in die Vorwalzstraße
20 bei der oben genannten chemischen Zusammensetzung beträgt etwa 1300 °C bis 1450
°C. Bei jedem Warmwalzschritt in der Vorwalzstraße 20 wird die Kerntemperatur des
Kerns reduziert, sodass das Vorband 125 beim Austritt aus der Vorvvalzstraße 20 eine
Kerntemperatur von etwa 980 °C bis 1150 °C aufweist.
[0052] Von besonderem Vorteil ist, wenn an dem ersten Vorwalzgerüst 120 und/oder dem zweiten
Vorwalzgerüst 121 jeweils eine Dickenreduktion des Vorband 125 von einschließlich
35 Prozent bis einschließlich 60 Prozent im Vorwalzstich erfolgt. Eine Dickenreduktion
des Vorwalzbands 125 beträgt vorzugsweise einschließlich 35 Prozent bis einschließlich
50 Prozent am dritten Vorwalzgerüst. Dabei die jeweilige Dickenreduktion bezogen auf
eine Dicke des Vorwalzbands 125 beim Austritt aus dem jeweilige Vorwalzgerüst 120,
121, 122 zu einer Dicke des Vorwalzbands 125 beim Eintritt in das entsprechende Vorwalzgerüst
120, 121, 122. Dies hat den Vorteil, dass ein dünnes Vorwalzband 125 am Ende der Vorwalzstraße
20 die Vorwalzstraße 20 verlässt.
[0053] In einem dritten Verfahrensschritt 315 wird das Vorband 125 durch die erste und zweite
Trenneinrichtung 25, 30 geführt, wobei ein Abtrennen des Vorbands 125 nicht durchgeführt
wird. Die erste und zweite Trenneinrichtung 25, 30 werden somit nur durchlaufen. Durch
Konvektion kühlt das Vorband 125 dabei weiter ab, wobei durch eine Schutzabdeckung
die Abkühlung während des Transports zur Zwischenheizung 45 reduziert werden kann.
[0054] In einem vierten Verfahrensschritt 320 aktiviert die Steuereinrichtung 170 die Zwischenheizung
45 über die dritte Datenverbindung 195, sodass die Zwischenheizung 45, die beispielsweise
als Induktionsofen ausgebildet ist, die Kerntemperatur des Vorbands 125 von 850 °C
bis 950 °C beim Eintritt in die Zwischenheizung 45 auf etwa 1050 °C bis 1200 °C erwärmt.
Von besonderem Vorteil ist, wenn das Vorband 125 mit der Kerntemperatur von 1100°C
bis 1180°C die Zwischenheizung 45 verlässt. Dies hat den Vorteil, optimale Warmband-Oberflächenqualität
sichergestellt ist.
[0055] In einem fünften Verfahrensschritt 325 ermittelt die erste Temperaturmesseinrichtung
80, die beispielsweise als erstes Pyrometer ausgebildet ist, eine erste Oberflächentemperatur
TO1 des aus der Zwischenheizung 45 geführten Vorbands 125. Die erste Temperaturmesseinrichtung
80 stellt eine erste Information über die erste Oberflächentemperatur TO1 des Vorbands
125 zwischen der Zwischenheizung 45 und dem Entzunderer 50 über die sechste Datenverbindung
210 der Schnittstelle 180 bereit, die die erste Information der Steuereinrichtung
170 bereitstellt.
[0056] In einem sechsten Verfahrensschritt 330 regelt die Steuereinrichtung 170 eine Heizleistung
der Zwischenheizung 45 derart, dass die ermittelte erste Oberflächentemperatur TO1
des Vorbands 125 zwischen der Zwischenheizung 45 und dem Entzunderer 50 im Wesentlichen
der ersten Soll-Temperatur entspricht. Dabei kann die Steuereinrichtung 170 den fünften
und sechsten Verfahrensschritt 325, 330 in einer Schleife in einem vordefinierten
Zeitintervall regelmäßig wiederholen.
[0057] In einem siebten Verfahrensschritt 335 aktiviert die Steuereinrichtung 170 den Entzunderer
50 (sofern vorhanden). Der Entzunderer 50 entzundert das Vorband 125. Dabei kühlt
das Vorband 125 beispielsweise um 80 °C bis 100 °C bezogen auf den Kern des Vorbands
125 ab. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass wenn die Kerntemperatur von
1100°C bis 1180°C am Austritt aus der Zwischenheizung 45 beträgt, eine optimale Entzunderleistung
des Entzunderers 50 erfolgt.
[0058] Mit einer ersten Eintrittstemperatur TE1 (bezogen auf den Kern des Vorbands 125)
wird das Vorband 125 in einem achten Verfahrensschritt 340 zu dem ersten Fertigwalzgerüst
145 der Fertigwalzstraße 55 transportiert. Die erste Eintrittstemperatur TE1 ist bezogen
auf den Kern des Vorbands 125, mit der das Vorband 125 nach dem Entzunderer 50 in
das in Förderrichtung bezogen auf das Vorband 125 erste Fertigwalzgerüst 145 eintritt.
Die erste Eintrittstemperatur TE1 kann zwischen 950 °C und 1120 °C, insbesondere zwischen
950°C und 1050 °C, betragen.
[0059] In einem neunten Verfahrensschritt 345 wird das Vorband 125 beispielsweise mittels
fünf Fertigwalzgerüste 145 zu dem Fertigband 165 fertiggewalzt. Von besonderem Vorteil
ist, wenn an dem ersten Fertigwalzgerüst 145 eine Dickenreduktion des Vorband 125
zu dem Fertigwalzbands 165 von einschließlich 35 Prozent bis einschließlich 55 Prozent
in einem ersten Fertigwalzstich erfolgt. Vorzugsweise erfolgt am zweiten Fertigwalzgerüst
146 im zweiten Fertigwalzstich eine Dickenreduktion von einschließlich 30 Prozent
bis 50 Prozent. Des Weiteren erfolgt am dritten Fertigwalzgerüst 147 im dritten Fertigwalzstich
eine Dickenreduktion von einschließlich 25 Prozent bis einschließlich 40 Prozent.
Am vierten Fertigwalzgerüst 148 erfolgt vorzugsweise im vierten Fertigwalzstich eine
Dickenreduktion von einschließlich 20 Prozent bis einschließlich 30 Prozent. Am fünften
Fertigwalzgerüst 149 erfolgt vorzugsweise im fünften Fertigwalzstich eine Dickenreduktion
von einschließlich 10 Prozent bis einschließlich 20 Prozent. Die Dickenreduktion erfolgt
somit vor allem am ersten bis dritten Fertigwalzgerüst 145, 146, 147, sodass sich
eine wiederholte Rekristallisation des Gefüges im Fertigwalzband 165 einstellt. Diese
wird insbesondere durch die hohe Kerntemperatur von 1100°C bis 1180°C beim Austritt
aus der Zwischenheizung ermöglicht. Die hohe Dickenreduktion vor allem am ersten bis
dritten Fertigwalzgerüst 145, 146, 147 ist nur im Endlosbetrieb möglich, da nur eine
Durchzugsbedingung zu erfüllen ist, jedoch nicht eine Greifbedingung. Durch eine vorzugsweise
abnehmende Dickenreduktion in Förderrichtung des Fertigbands 165 am ersten bis fünften
Fertigwalzgerüst 145, 146, 147, 148, 149, ist das Fertigwalzband bei Austritt aus
der Fertigwalzstraße 55 besonders plan.
[0060] Das Fertigband 165 tritt dabei mit einer Dicke von auf einschließlich 0,6 mm bis
6 mm, insbesondere auf 0,8 mm bis 2 mm aus. Dabei kühlt an jedem ersten Fertigwalzgerüst
145 der Fertigwalzstraße 55 das zu dem Fertigband 165 zu walzende Vorband 125 um etwa
50 °C ab, sodass sich im Temperaturverlauf (vgl. FIG 4) eine gestufte Linie ausbildet.
[0061] Eine erste Austrittstemperatur TA1 des Fertigbands 165 nach Durchlaufen der Fertigwalzstraße
55 beträgt etwa 800 °C bis 950 °C, insbesondere von einschließlich 830 °C bis einschließlich
860 °C. Die erste Austrittstemperatur TA1 ist bezogen auf den Kern des Fertigbands
165 angegeben. Die erste Austrittstemperatur TA1 kann mittels der Zwischenheizung
45 gezielt eingestellt werden. Ferner ist die erste Austrittstemperatur TA1 bevorzugt
größer als eine Ferritumwandlungstemperatur Ar3. Das Fertigwalzen über die ersten
Fertigwalzgerüste 145 erfolgt vorzugsweise in einem austenitischen Gefüge. Insbesondere
kann durch die Sicherstellung der ersten Austrittstemperatur TA1 von einschließlich
830 °C bis einschließlich 860 °C mit der Kerntemperatur von 1100°C bis 1180°C am Austritt
aus der Zwischenheizung 45 ein homogener, feinkörniger Austenit im Fertigband 165
am Austritt aus der Fertigwalzstraße 55 erzeugt werden. Des Weiteren kann durch die
Kerntemperatur von 1100°C bis 1180°C am Austritt aus der Zwischenheizung 45 eine unerwünschte
Fayalitbildung (bei Si-legierten Stählen) und die Ausbildung von Zundernarben auf
einer Oberfläche des fertig gewalzten Fertigbandes 165 vermieden werden.
[0062] Mit der ersten Austrittstemperatur TA1 wird das fertiggewalzte Fertigband 165 in
einem zehnten Verfahrensschritt 350 weiter in Richtung der Kühlstrecke 65 transportiert.
Dabei wird das Fertigband 165 an der zweiten Temperaturmesseinrichtung 85 vorbeitransportiert.
Die zweite Temperaturmesseinrichtung 85 kann als Pyrometer ausgebildet sein und misst
eine zweite Oberflächentemperatur TO2 des aus der Fertigwalzstraße 55 kommenden Fertigbands
165. Die zweite Temperaturmesseinrichtung 85 stellt eine Information, die mit der
ersten Austrittstemperatur TA1 korreliert, über die siebte Datenverbindung 215 und
die Schnittstelle 180 der Steuereinrichtung 170 bereit. Die Steuereinrichtung 170
kann die zweite Oberflächentemperatur TO2 bei der Steuerung der Zwischenheizung 45
mitberücksichtigen. Die zweite Oberflächentemperatur TO2 korreliert, wie bereits erläutert,
mit der ersten Austrittstemperatur TA1. Die zweite Oberflächentemperatur TO2 weicht
jedoch in ihrem Wert von der ersten Austrittstemperatur TA1 ab. Dies ist insbesondere
darin begründet, dass sich die zweite Oberflächentemperatur TO2 auf die Oberfläche
des Fertigbands 165 und die erste Austrittstemperatur TA1 auf den Kern des Fertigbands
165 bezieht. Dadurch, dass das Fertigband 165 nur vorzugsweise 0,6 mm bis 6 mm, insbesondere
auf 0,8 mm bis 2 mm dick ist, ist jedoch eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten
Austrittstemperatur TA1 und der zweiten Oberflächentemperatur TO2 gering (kleiner
10 °C).
[0063] Die Regelung der Zwischenheizung 45 durch die Steuereinrichtung 170 erfolgt in der
Ausführungsform beispielhaft in der Art, dass die zweite Oberflächentemperatur TO2
bei der Regelung der Zwischenheizung 45 der zweiten Soll-Temperatur im Wesentlichen
entspricht. Auf die zweite Temperaturmesseinrichtung 85 und/oder den zehnten Verfahrensschritt
350 kann aber auch verzichtet werden.
[0064] In einem elften Verfahrensschritt 355 aktiviert die Steuereinrichtung 170 die erste
Kühlgruppe 166 über die fünfte Datenverbindung 205. Das Fertigband 165 wird mit der
ersten Austrittstemperatur TA1 in die erste Kühlgruppe 166 eingeführt. Im Wesentlichen
tritt keine Phasenumwandlung in dem Fertigband 165 im Bereich zwischen einem letzten
Walzstich eines letzten Fertigwalzgerüsts und dem Eintritt in die erste Kühlgruppe
166 auf.
[0065] In der ersten Kühlgruppe 166, die vorzugsweise einen, insbesondere mehrere Kühlbalken
169 aufweist, wird mittels der Kühlbalken 169 ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser,
gegebenenfalls mit einem Additiv, auf das heiße fertiggewalzte Fertigband 165 gesprüht.
Dadurch wird das Fertigband 165 in der ersten Kühlgruppe 166 zwangsgekühlt. Beim Austritt
aus der ersten Kühlgruppe 166 weist der Kern des Fertigbands 165 ein überwiegend austenitisches
Gefüge auf. Der Phasenanteil des austenitischen Gefüges beträgt vorzugsweise somit
mehr als 50 %, besonders bevorzugt 100% beim Austritt aus der ersten Kühlgruppe 166.
Der Phasenanteil bezieht sich hierbei auf Volumenprozent.
[0066] Vorzugsweise ist ein Volumenstrom des Kühlmediums derartig gewählt, dass innerhalb
der ersten Kühlgruppe 166 das Fertigband 165 von einer zweiten Eintrittstemperatur
TE2, die im Wesentlichen der ersten Austrittstemperatur TA1 entspricht, auf eine zweite
Austrittstemperatur TA2, von insbesondere 550 °C bis 720 °C, innerhalb eines ersten
Zeitintervalls t1 mit der ersten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt wird. Die Abkühlung
in der ersten Kühlgruppe 166 erfolgt dabei derart, beispielsweise durch Steuerung
des Volumenstroms des Kühlmediums, dass die zweite Austrittstemperatur TA2 kleiner
als die Ae3 ist.
[0067] Von besonderem Vorteil ist, wenn die zweite Austrittstemperatur TA2 von einschließlich
620 °C bis einschließlich 720 °C beträgt.
[0068] Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die Fördermenge des Kühlmediums derart gewählt
ist, dass eine Kühlleistung der ersten Kühlgruppe 166 eine erste Abkühlgeschwindigkeit
des Kerns des Fertigbands 165 von wenigstens einschließlich 20 K/s bis einschließlich
1000 K/s, insbesondere einschließlich 20 K/s bis einschließlich 500 K/s, insbesondere
einschließlich 20 K/s bis einschließlich 400 K/s, insbesondere einschließlich 50 K/s
bis einschließlich 200 K/s sicherstellt. Dabei erfolgt die Abkühlung im Kern des Fertigbands
165 in der ersten Kühlgruppe 166 über die erste Kühlgruppe 166 vorzugsweise kontinuierlich.
[0069] Die erste Abkühlgeschwindigkeit wird in der Ausführungsform beispielsweise dadurch
sichergestellt, dass vorzugsweise mit der Anordnung aus mehreren Kühlbalken 169 ein
Volumenstrom von etwa 100 m
3/h bis 350 m
3/h des Kühlmediums mit deinem Druck von 2 Bar bis 4 Bar auf das Fertigband 165 gespritzt
wird. Dies stellt sicher, dass innerhalb der kurzen Durchlaufzeit des Fertigbands
165, beispielsweise mit einer Transportgeschwindigkeit von 4 m/s bis 15 m/s durch
die erste Kühlgruppe 166 der Kern des Fertigbands 165 von der zweiten Eintrittstemperatur
TE2 beispielsweise von einschließlich 800 °C bis 950 °C, insbesondere 830 °C bis 900
°C, auf die zweite Austrittstemperatur TA2 abgekühlt wird. Um eine besonders exakte
Steuerung durch die Steuereinrichtung 170 des Volumenstroms sicherzustellen, kann
für jeden Kühlbalken 169 ein Steuerventil vorgesehen sein, das die Steuereinrichtung
170 ansteuern kann. Dadurch ist der Volumenstrom des Kühlmediums stufenlos zwischen
10 % und 100 % durch die Steuereinrichtung 170 für jeden Kühlbalken 169 der ersten
Kühlgruppe 166 möglich.
[0070] In einem zwölften Verfahrensschritt 360 wird das Fertigband 165 mit der zweiten Austrittstemperatur
TA2 in die zweite Kühlgruppe 167 transportiert. Der Transport innerhalb der Kühlstrecke
65 erfolgt mittels des Rollengangs 171. Die Steuereinrichtung 170 stellt sicher, dass
die zweite Kühlgruppe 167 dahingehend deaktiviert wird, dass innerhalb der zweiten
Kühlgruppe 167 kein Kühlmedium auf das Fertigband 165 gefördert wird und somit keine
aktive Zwangskühlung erfolgt. Innerhalb der zweiten Kühlgruppe 167 tritt somit eine
Abkühlung des Fertigbands 165 nur durch Abkühlung durch Strahlung und Konvektion an
die Umgebung des Fertigbands 165 innerhalb der zweiten Kühlgruppe 167 auf.
[0071] Beim Eintritt des Fertigbands 165 im zwölften Verfahrensschritt 360 in die zweite
Kühlgruppe 167 ist ein Gefüge des Fertigbands 165 teilweise, insbesondere größer 80
Prozent Phasenanteil besonders bevorzugt vollständig austenitisch, da im Wesentlichen
im elften Verfahrensschritt 355 keine oder nur eine geringe Phasenumwandlung in dem
Fertigband 165 auftritt.
[0072] Die dritte Temperaturmesseinrichtung 172 ermittelt eine dritte Oberflächentemperatur
TOS, die mit der zweiten Austrittstemperatur TA2 korreliert, nach Austritt des Fertigbands
165 aus der ersten Kühlgruppe 166. Die dritte Temperaturmesseinrichtung 172 stellt
eine dritte Information über die dritte Oberflächentemperatur TO3 über die achte Datenverbindung
225 der Schnittstelle 180 und über die Schnittstelle 180 der Steuereinrichtung 170
bereit.
[0073] Die Steuereinrichtung 170 kann bei der Regelung des Volumenstroms des Kühlmediums
in der ersten Kühlgruppe 166 im elften Verfahrensschritt 355 die Information über
die dritte Oberflächentemperatur TO3 mitberücksichtigen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung
170 den Volumenstrom des Kühlmediums, der von der ersten Kühlgruppe 166 auf das Fertigband
165 geführt wird, insbesondere gespritzt wird, derart regeln, dass die dritte Oberflächentemperatur
TO3 im Wesentlichen der dritten Soll-Temperatur entspricht. Die dritte Soll-Temperatur
ist dabei derart gewählt, dass die zweite Austrittstemperatur TA2, die auf den Kern
bezogen ist, zwischen der Ferritausscheidungstemperatur Ae3 und der Bainit-Starttemperatur
BS liegt.
[0074] Ferner kann bei der Regelung des Volumenstroms die Steuereinrichtung 170 zusätzlich
die zweite Oberflächentemperatur TO2 mitberücksichtigen, um eine gleichmäßige erste
Abkühlgeschwindigkeit in der ersten Kühlgruppe 166 sicherzustellen. Dabei kann die
Steuereinrichtung 170 den elften und zwölften Verfahrensschritt 355, 360 in einer
Schleife in einem vordefinierten Zeitintervall regelmäßig wiederholen.
[0075] In einem dreizehnten Verfahrensschritt 365 wird das Fertigband 165 durch den Rollengang
171 in warmem, teilabgekühltem Zustand in der zweiten Kühlgruppe 167 in Richtung der
dritten Kühlgruppe 168 transportiert. Dabei hält, wie bereits oben erwähnt, die Steuereinrichtung
170 die zweite Kühlgruppe 167 in deaktiviertem Zustand, sodass beim Durchlaufen des
Fertigbands 165 durch die zweite Kühlgruppe 167 kein weiteres Kühlmedium auf das Fertigband
165 zum weiteren Zwangskühlen des Fertigbands 165 aufgebracht wird.
[0076] Im zwölften und dreizehnten Verfahrensschritt 360, 365 kühlt über die zweite Kühlgruppe
167 das Fertigband 165 mit einer zweiten Abkühlgeschwindigkeit von der zweiten Austrittstemperatur
TA2 auf eine dritte Austrittstemperatur TA3 ab. Die zweite Abkühlgeschwindigkeit ist
deutlich geringer als die erste Abkühlgeschwindigkeit. Die zweite Abkühlgeschwindigkeit
beträgt dabei beispielsweise einschließlich -25 K/s bis einschließlich 20 K/s, insbesondere
einschließlich 0 K/s bis einschließlich 20 K/s. Die zweite Abkühlgeschwindigkeit resultiert
vor allen Dingen aus einer kombinierten konvektiven und radiativen Abkühlung des Fertigbands
165 in der zweiten Kühlgruppe 167 auf dem Rollengang 171. Durch die Zwangskühlung
des Fertigbands 165 im elften Verfahrensschritt 355 unterhalb der Ferritstarttemperatur
Ae3 wandelt sich ein erster Teil des austenitischen Gefüges des Fertigbands 165 während
des Transports in Ferrit um.
[0077] Zum Durchlaufen der zweiten Kühlgruppe 167 benötigt das Fertigband 165 ein zweites
Zeitintervall t2. Das zweite Zeitintervall t2 ist deutlich länger als das erste Zeitintervall
t1. Dabei kann das zweite Zeitintervall t2 von einschließlich 3 Sekunden bis einschließlich
8 Sekunden, insbesondere von einschließlich 4 Sekunden bis einschließlich 5 Sekunden
dauern. Im zweiten Zeitintervall t2 durchläuft das Fertigband 165 die zweite Kühlgruppe
167 und wird somit von der ersten Kühlgruppe 166 innerhalb des zweiten Zeitintervalls
t2 über die zweite Kühlgruppe 167 in die dritte Kühlgruppe 168 transportiert. Das
zweite Zeitintervall t2 dient dabei als Haltezeit. Dabei bildet sich im zweiten Zeitintervall
t2 das Mischgefüge aus Austenit und Ferrit in dem Fertigband 165 weiter aus. Während
des Transports in der zweiten Kühlgruppe 167 wächst der Ferritanteil in dem Gefüge
des Fertigbands 165 stark an. Am Ende der zweiten Kühlgruppe 167 ist insbesondere
die Zusammensetzung des Werkstoffs des Fertigbands 165 wie folgt (bezogen auf Volumenprozent):
40 % bis 80 % Ferrit, insbesondere 45 % bis 60 % Ferrit, der Rest im Wesentlichen
Austenit. Insbesondere begünstigt der homogene, feinkörnige Austenit (vgl. neunter
Verfahrensschritt 345) die schnelle Bildung des Ferrits während des Durchlaufs durch
die deaktivierte zweite Kühlgruppe 167. Dadurch kann räumlich die zweite Kühlgruppe
167 kurzgehalten werden.
[0078] Am Ende der zweiten Kühlgruppe 167 weist der Kern des Fertigbands 165 die dritte
Austrittstemperatur TA3 auf, die geringer ist als die zweite Austrittstemperatur TA2.
Insbesondere ist jedoch die dritte Austrittstemperatur TA3 noch größer als die Austenit-Ferritumwandlungstemperatur
Ar1. Dabei kann die dritte Austrittstemperatur TA3 580 °C bis 710 °C, insbesondere
von 650 °C bis 690 °C, betragen.
[0079] Die dritte Austrittstemperatur TA3 entspricht einer dritten Eintrittstemperatur TE3,
mit der das Fertigband 165 in die dritte Kühlgruppe 168 eintritt, und ist auf den
Kern des Fertigbands 165 bezogen.
[0080] In einem vierzehnten Verfahrensschritt 370 aktiviert die Steuereinrichtung 170, sofern
noch nicht aktiviert, die dritte Kühlgruppe 168 über die fünfte Datenverbindung 205.
In der dritten Kühlgruppe 168 kühlt die Kühlstrecke 65 mittels des Kühlmediums das
Fertigband 165 von der dritten Eintrittstemperatur TE3 und somit von der dritten Austrittstemperatur
TA3 auf eine vierte Austrittstemperatur TA4 ab. Dabei wird in der dritten Kühlgruppe
168 das Kühlmedium auf das warme Fertigband 165 aufgespritzt, sodass das Fertigband
165 in der dritten Kühlgruppe 168 zwangsgekühlt wird.
[0081] Die vierte Austrittstemperatur TA4 kann insbesondere von einschließlich 300 °C bis
einschließlich 450 °C betragen und ist somit kleiner als Ae1. Die vierte Austrittstemperatur
TA4 ist ferner auch deutlich größer als eine Umgebungstemperatur TU von etwa 20°C
bis 40°C der Gieß-Walz-Verbundanlage 10.
[0082] Die Abkühlung des Fertigbands 165 in der dritten Kühlgruppe 168 erfolgt insbesondere
innerhalb eines dritten Zeitintervalls t3 In der dritten Kühlgruppe 168 wird das Fertigband
165 mit einer dritten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt, deutlich größer als die zweite
Abkühlgeschwindigkeit ist. Die dritte Abkühlgeschwindigkeit kann einschließlich 20
K/s bis einschließlich 1000 K/s, insbesondere einschließlich 20 K/s bis einschließlich
500 K/s, insbesondere einschließlich 20 K/s bis einschließlich 400 K/s, insbesondere
einschließlich 50 K/s bis einschließlich 200 K/s betragen. Dabei erfolgt die Abkühlung
im Kern des Fertigbands 165 über die dritte Kühlgruppe 168 vorzugsweise kontinuierlich.
Die dritte Abkühlgeschwindigkeit kann unterschiedlich zur ersten Abkühlgeschwindigkeit
sein.
[0083] Die dritte Abkühlgeschwindigkeit wird in der Ausführungsform derart sichergestellt,
dass vorzugsweise ein weiterer Volumenstrom von 100 m
3/h bis 300 m
3/h des Kühlmediums mit einem Druck von 2 Bar bis 4 Bar auf das Fertigband 165 mittels
der Kühlbalken 169 der dritten Kühlgruppe 168 aufgebracht wird. Dies stellt sicher,
dass innerhalb des kurzen dritten Zeitintervalls t3 des Fertigbands 165 durch die
zweite Kühlgruppe 168 der Kern des Fertigbands 165 von der dritten Eintrittstemperatur
TE3 auf die vierte Austrittstemperatur TA4 abgekühlt wird.
[0084] Auch kann dabei analog zur ersten Kühlgruppe 166 in der dritten Kühlgruppe 168 jeder
Kühlbalken 169 der dritten Kühlgruppe 168 derart ausgebildet sein, dass für diesen
jeweils ein durch die Steuereinrichtung 170 steuerbares Steuerventil vorgesehen ist,
um damit vorzugsweise stufenlos und getrennt von dem jeweils anderen Kühlbalken 169
der dritten Kühlgruppe 168 diese getrennt voneinander anzusteuern. Dadurch ist ein
Volumenstrom des Kühlmediums innerhalb der dritten Kühlgruppe 168 stufenlos zwischen
0 % und 100 % durch die Steuereinrichtung 170 für jeden der Kühlbalken 169 der dritten
Kühlgruppe 168 regelbar.
[0085] Durch die rasche Abkühlung des Fertigbands 165 von der dritten Austrittstemperatur
TA3 / dritten Eintrittstemperatur TE3 auf die vierte Austrittstemperatur TA4 wird
ein zweiter Anteil des Austenits in zementitfreien Bainit umgewandelt. Eine Zementitausscheidung
wird in der Ausführungsform durch die Legierungsbestandteile Si und AI behindert,
wodurch der Kohlenstoff C in Lösung bleibt. Durch die dünnwandige Ausgestaltung des
Fertigbands 165 wird eine über die Banddicke homogene Umwandlung des Austenits in
zementitfreien Bainit sichergestellt.
[0086] In einem fünfzehnten Verfahrensschritt 375 wird das durch die dritte Kühlgruppe 168
auf die vierte Austrittstemperatur TA4 abgekühlte und Fertigband 165 durch die dritte
Trenneinrichtung 35 hin zu der Haspeleinrichtung 70 geführt. In der Haspeleinrichtung
70 wird das fertiggewalzte und auf die vierte Austrittstemperatur TA4 abgekühlte Fertigband
165 zu einem Coil 250 aufgehaspelt.
[0087] Da die Haspeleinrichtung 70 nur nahe mit wenigen Metern Abstand zu einem Ende der
Kühlstrecke 65 angeordnet ist, entspricht die vierte Austrittstemperatur TA4 im Wesentlichen
einer vierten Eintrittstemperatur TE4, mit der das Fertigband 165 in die Haspeleinrichtung
70 geführt wird. Dadurch dass die Haspeleinrichtung 70 jedoch beabstandet zu der Kühlstrecke
65 angeordnet ist und die vierte Austrittstemperatur TA4 deutlich größer als 180 °C
ist, insbesondere im Bereich von einschließlich 360 °C bis einschließlich 420 °C.
insbesondere im Bereich von einschließlich 360°C bis einschließlich 390°C, liegt,
kann zwischen dem Austritt des Fertigbands 165 und dem Aufwickeln des Fertigbands
165 in der Haspeleinrichtung 70 zu dem Coil 250 überschüssiges Kühlmedium sowohl von
dem Fertigband 165 ablaufen als auch abtrocknen, sodass das Fertigband 165 vorzugsweise
trocken aufgewickelt wird.
[0088] Nach dem Aufwickeln des Coils 250 kann die Steuereinrichtung 170 die dritte Trenneinrichtung
35 aktivieren und das Fertigband 165 abtrennen, sodass das aufgewickelte Coil 250
aus der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 entfernt werden kann. Dadurch kann kontinuierlich
das Fertigband 165 weitergefördert werden und zu einem weiteren Coil 250 aufgewickelt
werden. Insbesondere kann die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 zusätzlich eine weitere Trenneinrichtung
und weitere Haspeleinrichtungen 70 aufweisen.
[0089] Das fertig aufgewickelte Coil 250 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet
und weist einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf. Dabei ist von Vorteil,
wenn ein Verhältnis des Außendurchmessers zu dem Innendurchmesser einschließlich 2
bis einschließlich 2,8 beträgt.
[0090] In einem sechzehnten Verfahrensschritt 380 wird das Fertigband 165 in aufgewickelten
Zustand von der vierten Austrittstemperatur TA4 auf die Umgebungstemperatur TU abgekühlt.
Dabei ist das Coil 250 einer Umgebung ausgesetzt. Dabei kühlt das Coil unmittelbar
nach dem Aufwickeln mit einer vierten Abkühlgeschwindigkeit von einschließlich 20
K/h bis einschließlich 30 K/h an einer Außenwindung und/oder einer Innenwindung des
Coils 250, vorzugsweise innerhalb der ersten Stunde, nach dem Aufwickeln ab. In einer
Mittenwindung des Coils 250, die in radialer Richtung im Wesentlichen in mittiger
Lage zu der Außenwindung und der Innenwindung angeordnet ist, beträgt eine fünfte
Abkühlgeschwindigkeit nach dem Aufwickeln einschließlich 1 K/h bis einschließlich
20 K/h, vorzugsweise innerhalb der ersten Stunde nach dem Aufwickeln.
[0091] Eine Durchschnittsabkühlgeschwindigkeit mit der das Coil 250 von der vierten Austrittstemperatur
TA4 auf die Umgebungstemperatur TU abkühlt kann vorzugsweise einschließlich 3 K/h
bis einschließlich 15 K/h betragen, sodass beispielsweise das Coil 250 in einem vierten
Zeitintervall t4 von etwa 24 Stunden bis 72 Stunden abgekühlt.
[0092] Die Abkühlung erfolgt durch Strahlung und Konvektion, ohne dass hierbei eine zusätzliche
aktive Kühlung erfolgt. Durch dieses natürliche Abkühlen im vierten Zeitintervall
t4 wird zumindest ein verbliebener dritter Teil von Restaustenit in dem Gefüge mit
dem im Ferrit praktisch unlöslichen Kohlenstoff C angereichert, sodass sich ein metastabiler
Restaustenit ausbildet. Das beschriebene Abkühlen des Coils 250 ohne Wärmehaube hat
den Vorteil, hinsichtlich Kohlenstoffübersättigung bei gleichzeitiger Vermeindung
einer Zementitausscheidung im Restaustenitanteil.
[0093] Alternativ ist auch denkbar, dass im sechzehnten Verfahrensschritt 380 zusätzlich
eine Wärmehaube auf das Coil 250 aufgesetzt wird, die das Coil 250 thermisch gegenüber
der Umgebung isoliert, um eine besonders langsame und gezielte Abkühlung des Coils
250 zu erzielen. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn die vierte Austrittstemperatur
360°C bis 390°C beträgt.
[0094] Durch die Wärmehaube kann das Coil 250 (sowohl an der Innenwindung und/oder der Außenwindung
und/oder der Mittenwindung) mit einer sechsten Abkühlgeschwindigkeit von einschließlich
1 K/h bis einschließlich 10 K/h in der ersten Stunde nach dem Aufhaspeln unter der
Wärmehaube abkühlen. Die Durchschnittsabkühlgeschwindigkeit kann beginnend von der
vierten Austrittstemperatur TA4 vorzugsweise einschließlich 1 K/h bis einschließlich
8 K/h unter der Wärmehaube betragen kann.
[0095] Nach Abkühlung des Coils 250 an der Mittenwindung auf eine fünfte Austrittstemperatur,
die etwa einschließlich 10°C bis einschließlich 100°C kleiner der vierten Austrittstemperatur
TA4 ist, wird in einem siebzehnten Verfahrensschritt 385 die Wärmehaube entfernt und
eine weitere Abkühlung des Coils 250 erfolgt durch die Umgebung des Coils 250 auf
die Umgebungstemperatur TU. Dabei kann die Durchschnittsabkühlgeschwindigkeit nach
Entfernung der Wärmehaube einschließlich 2 K/h bis einschließlich 12 K/h betragen.
[0096] Der Einsatz der Wärmehaube hat den Vorteil, dass das TRIP-Stahlband 245 ein besonders
homogenes Gefüge und somit besonders homogene Materialeigenschaften aufweist.
[0097] Nach Abkühlung auf die Umgebungstemperatur TU ist die Herstellung des Fertigbands
165 abgeschlossen und das abgekühlte Fertigband 165 ist nun als TRIP-Stahlband 245
ausgebildet. Wird im späteren Herstellungsverfahren das TRIP-Stahlband 245 mechanisch,
beispielsweise aufgrund eines Verkehrsunfalls oder in einer Presse, verformt, so bildet
der metastabile Restaustenit bei Umformung Martensit aus.
[0098] Insbesondere weist das TRIP-Stahlband 245 die folgende chemische Zusammensetzung
auf: von einschließlich 0,15 % bis einschließlich 0,25 %, insbesondere einschließlich
0,19 % bis einschließlich 0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere 1,4 % bis 1,6 %,
Si 1,0 % bis 1,5 %, insbesondere 1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich 0,3 % bis 0,7 %,
insbesondere einschließlich 0,45 % bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen.
[0099] Ferner weist das TRIP-Stahlband 245 bei Umgebungstemperatur TU folgende Mikrostruktur
auf (bezogen auf Volumenprozent): von einschließlich 40% Ferrit bis einschließlich
60 %, insbesondere von einschließlich 45 % bis 55% Ferrit, von einschließlich 8 %
bis einschließlich 15 % metastabilem Restaustenit sowie, vorzugsweise zementitfreier,
Bainit.
[0100] Durch das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Gieß-Walz-Verbundanlage
10 kann somit das TRIP-Stahlband 245 mit besonders geringer Dicke, insbesondere 0,6
mm bis 6 mm, insbesondere auf 0,8 mm bis 2 mm, im Endlosgieß-Walzverbund direkt ohne
Kaltwalzen und Glühen hergestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Energieaufwand
zur Herstellung des TRIP-Stahlbands 245 deutlich geringer ist und somit das TRIP-Stahlband
245 umweltfreundlicher und kostengünstiger herstellbar ist.
[0101] Auch bei hoher Geschwindigkeit, beispielsweise bei 10 m/s, wird die Haltezeit, die
dem zweiten Zeitintervall t2 entspricht, zwischen dem Austritt des Fertigbands 165
aus der ersten Kühlgruppe 166 bis zum Eintritt in die dritte Kühlgruppe 168 von 3
Sekunden bis 8 Sekunden, insbesondere von 4 Sekunden bis 5 Sekunden sichergestellt.
Dadurch liegt ein hinreichend großer Anteil von Ferrit am Ende der zweiten Kühlgruppe
167 in dem Fertigband 165 vor.
[0102] Ferner erlaubt die oben beschriebene Ausgestaltung der Gieß-Walz-Verbundanlage 10
mit dem oben beschriebenen Verfahren, dass bei der angegebenen Dicke des Dünnbrammenstrangs
115 von 100 mm bis 150 mm eine hohe Gießgeschwindigkeit von 0,08 m/s bis 0,1 m/s,
erzielt wird.
[0103] Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 auch andersartig
als in den Figuren beschrieben ausgebildet sein kann. Insbesondere wäre auch möglich,
dass die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 beispielsweise sechs Fertigwalzgerüste 145 aufweist,
wobei das in Förderrichtung beispielsweise letzte Fertigwalzgerüst 145 in einem Vorbereitungsschritt
dahingehend zu einem Gerüstkühler umgebaut wird. Dazu können in dem Vorbereitungsschritt
Arbeitswalzen aus dem Fertigwalzgerüst 145 durch ein Öffnen einer Wechseleinrichtung
entnommen werden und durch ein oder mehrere Kühlbalken ersetzt werden. Ferner kann
der Kühlbalken das Gerüstkühlers so ausgerichtet sein, dass er direkt in Richtung
einer Durchführung, durch die das Fertigband 165 geführt wird, gerichtet ist. In geschlossenem
Zustand der Wechseleinrichtung sind die Kühlbalken in dem Gerüstkühler befestigt.
[0104] Durch den Umbau des in Förderrichtung beispielsweise letzten Fertigwalzgerüsts 145
in den Gerüstkühler wird die Kühlstrecke 65 entgegen der Förderrichtung des Fertigbands
erweitert und der Gerüstkühler bildet einen Teilabschnitt der ersten Kühlgruppe 166
aus. Zusätzlich könnten auch noch ein Zwischenkühler zwischen dem Fertigwalzgerüst
145 und dem Gerüstkühler angeordnet sein.
[0105] Das mittels der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 und dem in FIG 3 beschriebenen Verfahren
im Endlosstrang hergestellte TRIP-Stahlband 245 eignet sich insbesondere zur Herstellung
von Fahrzeugkarosserieblechen und weist besonders gute Materialeigenschaften auf.
Die Erhöhung der Festigkeit während der Umformung eignet sich insbesondere für hochbelastete
Komponenten, insbesondere Crash-Karosserie-Bauelemente von Kraftfahrzeugen. Dabei
tritt die Umwandlung von metastabilem Austenit in Martensit vorzugsweise während des
Crashfalls auf, wobei durch die Festigkeitssteigerung während der Umformung bei hoher
Bruchdehnung viel Energie abgebaut werden kann. Auch für andere Komponenten des Fahrzeugs
eignet sich das TRIP-Stahlband 245. Das TRIP-Stahlband 245 und die damit hergestellte
Komponente sind besonders zäh und fest.
[0106] Des Weiteren weist die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 durch den Endlosbetrieb und der
direkten Herstellung des TRIP-Stahlbands 245 eine besonders exakte und stabile Prozessführung
auf, sodass eine hohe Homogenität des Warmbandes sichergestellt ist. Dadurch, dass
auf ein Kaltwalzen und Glühen in der direkten Herstellung des TRIP-Stahlbands 245
im Endlosbetrieb von bereits auf Umgebungstemperatur abgekühlten Material des Fertigbands
165 verzichtet werden kann, ist der Energieaufwand zu Herstellung des TRIP-Stahlbands
245 besonders gering.
Bezugszeichenliste
[0107]
- 10
- Gieß-Walz-Verbundanlage
- 15
- Stranggießmaschine
- 20
- Vorwalzstraße
- 25
- erste Trenneinrichtung
- 30
- zweite Trenneinrichtung
- 35
- dritte Trenneinrichtung
- 45
- Zwischenheizung
- 50
- Entzunderer
- 55
- Fertigwalzstraße
- 60
- Messstrecke
- 65
- Kühlstrecke
- 70
- Haspeleinrichtung
- 75
- Steuergerät
- 80
- erste Temperaturmesseinrichtung
- 85
- zweite Temperaturmesseinrichtung
- 95
- Pfanne
- 100
- Verteiler
- 105
- Kokille
- 110
- metallische Schmelze
- 115
- Dünnbrammenstrang
- 120
- Vorwalzgerüst
- 125
- Vorband
- 130
- Ausfördereinrichtung
- 135
- erste Gerüstgruppe
- 140
- zweite Gerüstgruppe
- 145
- Fertigwalzgerüst
- 156
- obere Arbeitswalze
- 157
- untere Arbeitswalze
- 165
- Fertigband
- 166
- erste Kühlgruppe
- 167
- zweite Kühlgruppe
- 168
- dritte Kühlgruppe
- 169
- Kühlbalken
- 170
- Steuereinrichtung
- 171
- Rollengang
- 172
- dritte Temperaturmesseinrichtung
- 175
- Datenspeicher
- 180
- Schnittstelle
- 185
- erste Datenverbindung
- 190
- zweite Datenverbindung
- 195
- dritte Datenverbindung
- 200
- vierte Datenverbindung
- 205
- fünfte Datenverbindung
- 210
- sechste Datenverbindung
- 215
- siebte Datenverbindung
- 225
- achte Datenverbindung
- 230
- Sensoreinrichtung
- 245
- TRIP-Stahlband
- 250
- Coil
- 305
- erster Verfahrensschritt
- 310
- zweiter Verfahrensschritt
- 315
- dritter Verfahrensschritt
- 320
- vierter Verfahrensschritt
- 325
- fünfter Verfahrensschritt
- 330
- sechster Verfahrensschritt
- 335
- siebter Verfahrensschritt
- 340
- achter Verfahrensschritt
- 345
- neunter Verfahrensschritt
- 350
- zehnter Verfahrensschritt
- 355
- elfter Verfahrensschritt
- 360
- zwölfter Verfahrensschritt
- 365
- dreizehnter Verfahrensschritt
- 370
- vierzehnter Verfahrensschritt
- 375
- fünfzehnter Verfahrensschritt
- 380
- sechzehnter Verfahrensschritt
- 385
- siebzehnter Verfahrensschritt
- 400
- erster Graph
- 405
- zweiter Graph
- Ar1
- Austenit-Ferritumwandlungstemperatur
- Ar3
- Ferritausscheidungstemperatur
- t1
- erstes Zeitintervall
- t2
- zweites Zeitintervall
- t3
- drittes Zeitintervall
- t4
- viertes Zeitintervall
- TA1
- erste Austrittstemperatur
- TA2
- zweite Austrittstemperatur
- TA3
- dritte Austrittstemperatur
- TA4
- vierte Austrittstemperatur
- TE1
- erste Eintrittstemperatur
- TE2
- zweite Eintrittstemperatur
- TE3
- dritte Eintrittstemperatur
- TE4
- vierte Eintrittstemperatur
- TO1
- erste Oberflächentemperatur
- TO2
- zweite Oberflächentemperatur
- TO3
- dritte Oberflächentemperatur
- TU
- Umgebungstemperatur
1. Verfahren zum Herstellen eines TRIP-Stahlbands (245) in einer Gieß-Walz-Verbundanlage
(10),
- wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage (10) eine Fertigwalzstraße (55) und eine Kühlstrecke
(65) aufweist,
- wobei der Fertigwalzstraße (55) ein heißes Vorband (125) zugeführt wird, das die
Fertigwalzstraße (55) zu einem Fertigband (165) fertigwalzt,
- wobei anschließend an das Fertigwalzen des Fertigbands (165) das Fertigband (165)
einer ersten Kühlgruppe (166) der Kühlstrecke (65) zugeführt wird und in der ersten
Kühlgruppe (166) ein Kern des Fertigbands (165) auf eine zweite Austrittstemperatur
(TA2) derartig zwangsgekühlt wird, dass die zweite Austrittstemperatur (TA2) in einem
Bereich von einschließlich 620°C bis einschließlich 700°C ist,
- wobei der Kern des Fertigbands (165) beim Austritt aus der ersten Kühlgruppe (166)
ein überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, austenitisches Gefüge aufweist,
- wobei das Fertigband (165) zu einer beabstandet zu der ersten Kühlgruppe (166) angeordneten
dritten Kühlgruppe (168) transportiert wird,
- wobei sich während des Transports des Fertigbands (165) zwischen der ersten Kühlgruppe
(166) und der dritten Kühlgruppe (168) eine zweite Abkühlgeschwindigkeit des Kerns
des Fertigbands (165) einstellt,
- wobei die zweite Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands (165) einschließlich
-25 K/s bis einschließlich 20 K/s beträgt und während des Transports sich in dem Fertigband
(165) ein erster Teil des austenitischen Gefüges in ein ferritisches Gefüge umwandelt,
- wobei in der dritten Kühlgruppe (168) der Kern des Fertigbands (165) auf eine dritte
Austrittstemperatur (TA3), die kleiner oder gleich der Bainit-Starttemperatur (BS)
ist, zwangsgekühlt wird, sodass ein zweiter Teil des Austenits des Fertigbands (165)
zumindest teilweise in ein bainitisches Gefüge überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
- wobei das abgekühlte Fertigband (165) nach Austritt aus der ersten Kühlgruppe (166)
einer zweiten Kühlgruppe (167) der Kühlstrecke (65) zugeführt wird,
- wobei eine Zwangskühlung des Fertigbands (165) in der zweiten Kühlgruppe (167) deaktiviert
ist und das Fertigband (165) in der zweiten Kühlgruppe (167) zu einer dritten Kühlgruppe
(168) der Kühlstrecke (65) transportiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei nach Durchlaufen der Kühlstrecke (65) das Fertigband (165) zu einem Coil (250)
aufgehaspelt wird,
- wobei das Fertigband (165) aufgehaspelt im Coil (250) von der dritten Austrittstemperatur
(TA3) auf eine Umgebungstemperatur (TU) abgekühlt wird,
- wobei bei Abkühlung des aufgehaspelten Fertigbands (165) auf Umgebungstemperatur
(TU) ein verbliebener dritter Teil des Austenits des Fertigbands (165) mit in Lösung
befindlichem Kohlenstoff (C) angereichert wird, sodass sich ein metastabiler Austenit
Phasenanteil ausgebildet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei in der ersten Kühlgruppe (166) das Fertigband (165) derart zwangsgekühlt wird,
dass sich eine erste Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands (165) einstellt,
- wobei in der dritten Kühlgruppe (168) das Fertigband (165) derart zwangsgekühlt
wird, dass sich eine dritte Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigbands (165)
einstellt,
- wobei die zweite Abkühlgeschwindigkeit geringer ist als die erste Abkühlgeschwindigkeit
und/oder die dritte Abkühlgeschwindigkeit,
- wobei vorzugsweise die erste Abkühlgeschwindigkeit und/oder die dritte Abkühlgeschwindigkeit
des Kerns des Fertigbands (165) einschließlich 20 K/s bis 400 K/s, insbesondere 50
K/s bis 200 K/s, beträgt,
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei der Kern des Fertigbands (165) beim Austritt aus der Fertigwalzstraße (55)
eine erste Austrittstemperatur (TA1) von oberhalb einer Ferritausscheidungstemperatur
(Ar3-Temperatur) aufweist, insbesondere von 800 °C bis 950 °C, insbesondere von 830
°C bis 860 °C.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (t2) von 3 Sekunden bis 8 Sekunden,
insbesondere von 4 Sekunden bis 5 Sekunden, das Fertigband (165) von der ersten Kühlgruppe
(166) in die dritte Kühlgruppe (168) transportiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei der Kern des fertiggewalzten Fertigbands (165) die zweite Kühlgruppe (167)
mit einer dritten Austrittstemperatur (TA3) von einschließlich 580 °C bis einschließlich
680 °C, insbesondere von einschließlich 620 °C bis einschließlich 660 °C, verlässt
und in die dritte Kühlgruppe (168) der Kühlstrecke (65) transportiert wird,
- wobei vorzugsweise die dritte Austrittstemperatur (TA3) größer als die Austenit-Ferritumwandlungstemperatur
(Ar1) ist,
- wobei beim Austritt des Fertigbands (165) aus der dritten Kühlgruppe (168) der Kern
des Fertigbands (165) eine vierte Austrittstemperatur (TA4) von einschließlich 180°C
bis einschließlich 450 °C, insbesondere einschließlich 330°C bis einschließlich 420°C,
insbesondere einschließlich 360°C bis einschließlich 390°C, aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7,
- wobei der Kern des Fertigbands (165) innerhalb eines vierten Zeitintervalls (t4)
von 24 Stunden bis 72 Stunden von der vierten Austrittstemperatur (TA4) auf eine Umgebungstemperatur
(TU) abgekühlt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei eine Dicke des Vorbands (125) beim Eintritt in die Fertigwalzstraße (55) 4
mm bis 25 mm, insbesondere 6 mm bis 18 mm, beträgt,
- wobei die Fertigwalzstraße (55) die Dicke des Vorbands (125) zu dem Fertigband (165)
auf 0,6 mm bis 6 mm, insbesondere auf 0,8 mm bis 2 mm, reduziert.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei das Fertigband (165) eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von
C von einschließlich 0,15 % bis einschließlich 0,25 %, insbesondere einschließlich
0,19 % bis einschließlich 0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere 1,4 % bis 1,6 %,
Si 1,0 % bis 1,5 %, insbesondere 1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich 0,3 % bis 0,7 %,
insbesondere einschließlich 0,45 % bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen
aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Gieß-Walz-Verbundanlage (10) eine Stranggießmaschine (15) mit einer Kokille
(105) und einer ein- oder mehrgerüstigen Vorwalzstraße (20) aufweist,
- wobei eine metallische Schmelze (110) in der Kokille (105) zu einem teilerstarrten
Dünnbrammenstrang (115) vergossen wird,
- wobei der teilerstarrte Dünnbrammenstrang (115) gestützt und umgelenkt wird,
- wobei der Vorwalzstraße (20) der teilerstarrte Dünnbrammenstrang (115) aus der Stranggießmaschine
unterbrechungsfrei zugeführt wird,
- wobei die Vorwalzstraße (20) den Dünnbrammenstrang (115) zu dem Vorband (125) walzt,
- wobei das Vorband (125) unterbrechungsfrei der Fertigwalzstraße (55) zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
- wobei zwischen der Vorwalzstraße (20) und der Fertigwalzstraße (55) eine Zwischenheizung
(45) angeordnet ist,
- wobei die Zwischenheizung (45) einen Kern des Vorband (125) um wenigstens einschließlich
100°C bis einschließlich 300°C, insbesondere auf 1100°C bis 1180°C, erwärmt,
- wobei das erwärmte Vorband (125) der Fertigwalzstraße (55) zugeführt wird.
13. TRIP-Stahlband (245), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- mit einer chemischen Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C einschließlich 0,15
% bis einschließlich 0,25 %, insbesondere einschließlich 0,15 % bis einschließlich
0,21 %, Mn 1,0 % bis 2,0 %, insbesondere 1,4 % bis 1,6 %, Si 1,0 % bis 1,9%, insbesondere
1,1 % bis 1,3%, AI einschließlich 0,3 % bis 0,7 %, insbesondere einschließlich 0,45
% bis 0,55%, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen aufweist,
- wobei das Fertigband (165) bei Raumtemperatur folgende Mikrostruktur bezogen auf
Volumenprozent aufweist: von einschließlich 40% Ferrit bis einschließlich 60 %, insbesondere
von einschließlich 45 % bis 55% Ferrit, von einschließlich 8 % bis einschließlich
15 % metastabilen Restaustenit, Rest, vorzugsweise zementitfreier, Bainit,
- wobei vorzugsweise das TRIP-Stahlband (245) eine Dicke von auf einschließlich 0,6
mm bis 6 mm, insbesondere auf 0,8 mm bis 2 mm, aufweist.