Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stranggießanlage mit einer eine stationäre Kokille aufweisende Bandgießmaschine, die über ein Rollgang mit einem Ausgleichsofen verbunden ist und einer Einrichtung zum Gießen von Bändern.

Aus EP 0 264 459 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Stahlband aus stranggegossenen Brammen bekannt, bei dem der erstarrte Gußstrang in Teilstücke gleicher Länge abgetrennt wird und diese Teilstücke nacheinander in einen Ofen eingeführt werden, in welchen sie über einen Zeitraum gespeichert werden, um abschließend einem Ablaufrollgang einer Walzfertigstraße übergeben zu werden. Das verflüssigte Material zur Bildung des Gußstranges wird in der Bogenführung der Stranggießmaschine abgekühlt. Die Austrittstemperatur des Gußstranges am Ende der Bogenführung liegt noch oberhalb von 1150°C. Auf dem Weg von der Mündung der Stranggießmaschine zum Eintritt des Speicherofens kühlt sich der Gußstrang ab und läuft vom Rollgang mit einer Temperatur von etwa 1150°C auf eine im Speicherofen befindliche Rollbahn ein.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Anlage ist an eine festgelegte Strangdicke mit entsprechender Gießgeschwindigkeit gebunden. Änderungen der Gießparameter haben regelmäßig Produktionseinbußen, Qualitätsminderungen und Aufwandserhöhungen zur Folge.

So führt eine Senkung der Gießgeschwindigkeit bei konstanter Erstarrungsdicke, wenn also kein Gießwalzen möglich ist, zu starken Temperatur- Leistungsverlusten durch die zusätzliche Kühlung der Bramme in der Stranggießanlage sowie die große Verweilzeit des Stranges auf seinem Weg zum Ausgleichofen.

Außerdem führt die aus dieser Schrift bekannte Querteilanlage, da hier keine Schere eingesetzt wird, zu großen Strahlungsverlusten bedingt durch die lange Verfahrenszeit.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren mit entsprechender Einrichtung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln die Gießparameter einer vorgegebenen Produktionskette, bestehend aus Stranggießanlage, Ausgleichsofen und Walzwerk, veränderbar sind und dabei die Gießleistung mindestens erhalten bleibt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Verbund der Stranggießstufe mit der Walzstufe sowohl beim Knüppel-, Brammen- als auch insbesondere beim Dünnbrammengießen der Energieinhalt des Stranges in den unmittelbar hinter der Stranggießanlage sich anschließenden Temperaturausgleichsofen die Rollenherd- bzw. Quertransportofen von großer Bedeutung ist. In überraschender Weise zeigt sich, daß der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Leitgröße für das Betreiben der Gesamtanlage genutzt werden kann. Dabei wird der Energieinhalt der Bramme beim Eintritt in den Ausgleichsofen der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes eingestellt. Der Ofen läßt sich dabei so betreiben, daß dem Strang keine Energie zuzuführen ist, sondern daß er nur noch zum Ausgleich der Brammentemperatur dient.

Mit der Auswahl der Brammentemperatur beim Eintritt in den Ausgleichsofen als Fixpunkt ist der Stahlwerker frei, die Parameter in den vorgeschalteten Anlagenteilen zu variieren. Hierbei werden unerwartete Lösungen aufgefunden, wenn bei einer

Basisauslegung z.B. eine Erstarrungsdicke von 60 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. die Erstarrungsdicke der Bramme verringert und Einfluß auf die Gießgeschwindigkeit genommen wird, abgesehen von Einflußgröße wie Strangkühlung oder Isolation zwischen Stranggießmaschine und Ofen.

Eine weitere Steigungsmöglichkeit der Gießleistung verbunden mit einem höheren Wärmeinhalt der Bramme beim Einlauf in einen der Stranggießanlage direkt

nachgeschalteten Ofen wird möglich durch ein Gießwalzen in der Gießmaschine, d.h. der Reduktion der Gießdicke während der Erstarrung.

Erfindungsgemäß werden nach Festlegung des Brammenformates vom Kokillenaustritt die Gießparameter in der Weise eingestellt, daß die Bramme bei Eintritt des

Ausgleichsofens der gewünschten Walztemperatur des zu erzeugenden Warmbandes entspricht. Das System erlaubt es nunmehr, die Gießleistung bei konstanter Gießdicke und maximaler Gießgeschwindigkeit zu steigern sowie den Wärmeinhalt der in den Ausgleichofen einlaufenden Bramme zu steuern. Die Parameter werden dabei so eingestellt, daß die Sumpfspitze sich stets im Mündungsbereich der

Bandgießmaschine befindet. In Abhängigkeit des aktuellen Energieinhaltes des Stranges unmittelbar hinter der Stranggießmaschine wird der Bramme durch aktive Kühlung vorgebbar Wärme entzogen oder durch eine Isoliereinrichtung die Wärmeabstrahlung weitgehendst verhindert.

Bei der Basisauslegung einer Stranggießanlage mit einer Erstarrungsdicke der Bramme von 60 mm und einer maximalen möglichen Geschwindigkeit von 5 m/min. ist beispielsweise eine metallurgische Länge von 9,3 m vorgesehen. Wird die Erstarrungdicke von 60 auf 50 mm durch Gießwalzen oder durch Umrüstung der Stranggießmaschine verringert, so wird unter Beibehaltung der Gießgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung, daß die Strahlungsverluste in Abhängigkeit von der abnehmenden Bramme zunehmen und gleichzeitig die Erstarrungszeit eines Stranges mit kleiner werdender Dicke mit dem Quadrat der halben Dicke abnimmt, die Produktionsleistung verringert.

Wird hingegen entgegen der üblichen Vorgehensweise, die Gießgeschwindigkeit in Abhängigkeit der abnehmenden Dicke bei gleicher Breite der Bramme auf ihren maximalen Wert von 7,2 m/min. Gießgeschwindigkeit erhöht, so wird die Gießleistung von 2,31 auf 2,77 t/min., also von 100 auf 120 % angehoben. Die Gießleistung läßt sich durch diese Maßnahme nicht nur halten, sondern sogar erhöhen. Bei dieser Verfahrensweise steigt gleichzeitig der Energieinhalt und damit die entsprechende durchschnittliche Brammentemperatur am Ofeneintritt von 1111 ^C C auf 1150°C.

Diese Temperaturerhöhung kann dazu führen, daß die Bramme im Bereich des Rollganges vor dem Ausgleichofen durch Kühlung auf die gewünschte Brammentemperatur am Ofeneintritt einzustellen ist.

Durch die Verfahrenstechnik ist eine energieneutrale Ofenfahrweise unter

Sicherstellung des gewünschten Energieinhaltes der Bramme am Ofeneintritt und der entsprechenden Walztemperatur am Ofenaustritt möglich. Ein solches System läßt auch eine unterschiedliche Walztemperatur von Bramme zu Bramme zu, da der Ofen im wesentlichen nur noch als Ausgleichofen und somit neutral arbeitet und keine Aufheizug mehr vorzunehmen hat.

Neben diesen Energievorteilen sind noch weitere Vorteile zu nennen wie:

Verbesserte Gußstruktur durch den Gießwalzvorgang während der Erstarrung - Ein erhöhter Schlackenschmierfilm in der Kokille, der zu einem: verringertem Wärmestau in die Kokille führt und damit zu einer geringeren thermischen Belastung: der Strangschale - Verringerung von Spannungen und von Vermeidung von Rissen - und der Kokillenplatte - Erhöhung der Kokillenhaltbarkeit - .

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die

Figur 1 Ein Schema der Stranggießanlage.

Figur 2 Ein Diagramm der Brammendurchschnittstemperatur in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit.

Die Figur 1 zeigt eine Stranggießmaschine 10 mit einer stationären Kokille 11. Im Strang S erstreckt sich die Sumpfspitze F bis zur Mündung 13 der

Stranggießmaschine 10.

An die Stranggießmaschine 10 schließt sich ein Rollgang 21 an, der eine möglichst kurze Verbindung, beispielsweise eine Länge von 10 m aufweist, zum Ausgleichsofen 50 herstellt. Im oberen Teil des Bildes ist ein Quertransportofen 51 vorgesehen und im unteren Teil des Bildes ein Rollenherdofen 52 vorgesehen.

Weiterhin sind im Bereich des Rollganges 21 im oberen Teil des Bildes Isolierhauben 32 und im unteren Teil des Bildes Kühlelemente 31 zur Einflußnahme des Wärmeinhaltes der Bramme vorgesehen.

Die Stranggießmaschine 10 besitzt eine metallurgische Länge von 9,3 m, der Rollgang 21 weist eine Länge von 10 m auf, die Brammen werden durch eine Quertrenneinrichtung 22 auf eine Länge von etwa 43 m getrennt, so daß der Quertransportofen 51 eine Länge von rund 45 m und der Rollenherdofen 52 eine Länge von 150 m aufweist.

An den Ausgleichsofen 51 oder 52 schließt sich ein übliches Walzwerk 60 zur Herstellung von Warmbändern von 1 mm Dicke an. Es kann z.B. aus einem ein-, oder zweigerüstigen Vorstufe mit sich anschließender Wickelstation und Fertigstraße bestehen.

In der Figur 2 ist in a) die Standardsituation bei einer Basisauslegung von einer Erstarrungsdicke von 60 mm beim Eintritt des Ausgleichsofens, der 10 m entfernt vom Ende der Stranggießanlage vorgesehen ist, und einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min. ausgelegt. In der Stranggießmaschine wird ca. 0,3 bis 0,5 I Wasser/Kg Stahl Spritzwasser soweit gekühlt, so die Bramme am Ende der Maschine eine

Durchschnittsgeschwindigkeit von 1325 ° C auf weist. Bei der Geschwindigkeit von 5 m/min. weist diese Bramme beim Einlauf in den Ausgleichsofen eine Temperatur von 1111 °C auf.

Wird die Brammendicke auf 50 mm verringert, so ergeben sich folgende Situationen: Bei der üblichen Erhöhung der Gießgeschwindigkeit von 5 auf 6 m/min. und konstanter Gießleistung sinkt die Oberflächentemperatur der Bramme und sie tritt mit nur 1067 °C in den Ausgleichofen ein (Punkt g)). Um eine Erhöhung der Brammentemperatur zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß der Strang im

Bereich des Rollganges isoliert und damit die Temperaturminderung verringert werden (siehe Pfeil in Richtung Punkt III). Im diesem Fall führt dies zur konstanten Produktionsmenge (siehe die Gerade durch die Punkte a) und k)).

Wird hingegen die Gießgeschwindigkeit stärker erhöht als bei einer Steigerung bei konstanter Dicke der Bramme entsprechen würde, etwa auf ihren maximalen Wert gebracht und die Berücksichtigung der Einstellung der Sumpfspitze am Ende der Maschine, so tritt eine Temperaturerhöhung ein, im vorliegenden Fall werden 1150 °C beim Eintritt in den Ausgleichofen erwartet (Punkt h)). Sollte diese Temperatur für das gewünschte Walzverfahren zu hoch ist, so kann durch Kühlung dem Strang Wärme entzogen werden.

Der Punkt i) zeigt die zu erwartenden Kapazitäts-Temperaturerhöhungen bei einer Brammendicke von 55 mm und einer möglichen Gießgeschwindigkeit von 6 m/min.

Insgesamt zeigt sich, daß bei der maximalen Geschwindigkeit von 7,2 m/min. und einem ggf. durchgeführten Gießwalzen von 60 auf 50 mm Brammendicke eine Steigerung der Gießleistung von 2,31 t/min auf 2,77 t/min. realistisch ist. Dabei wird eine Temperaturerhöhung der Bramme von 1111 auf 1150 ° C am Einlauf in den Ausgleichofen nach freier Abstrahlung zwischen Stranggießmaschine und Ausgleichofen erzielt.

Die Geraden D zeigen die Verhältnisse bei den jeweiligen Brammendicken, wobei der Index jeweils die Dicke D in mm angibt.

Die römischen Ziffern zeigen die Einflußmöglichkeit bei den einzelnen Brammendicken bezüglich der Einflußnahme auf die Temperatur der Bramme und zwar:

I Variation der Spritzwassermenge in Iwasser/Kg Stahl _' II Kühlung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ofen.

III Isolierung zwischen der Stranggießmaschine und dem Ausgleichofen.

Die eingekreisten Werte zeigen die relative Gießleistung. So ist beispielsweise im Punkt k) eine Leistungssteigerung bezogen zur Gießleistung im Punkt a) um den Faktor 1 ,2 möglich.

Positionsliste

10 Stranggießmaschine

11 Kokille 12 Kokillenaustritt

13 Mündung der Stranggießmaschine

Transporteinrichtung

21 Roligang 22 Quertrenneinrichtung/Schere

30 Einrichtung zur Beeinflußung des Wärmeenergieinhaltes des Stranges

31 Kühlelemente/Düsen

32 Warmhalteelemente/Haube

Regeleinrichtung

41 Thermofühler

42 Aktuatoren

50 Ausgleichofen

51 Quertransportofen 52 Rollenherd

60 Walzwerk

S Strang

B Flüssige Sumpfspitze