Verfahren zur Herstellung eines mikrolegierten Stahls, ein mit dem Verfahren hergestellter mikrolegierter Stahl und Gieß-Walz-Verbundanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikrolegierten Stahls gemäß Pa tentanspruch 1 , einen mikrolegierten Stahl gemäß Patentanspruch 12 sowie eine Gieß- Walz-Verbundanlage gemäß Patentanspruch 14.

Aus WO 2019/020492 A1 ist ein Walzgerüst mit einem Gerüstkühler zum Abkühlen eines Stahlbands bekannt.

Aus US 2016/151814 A1 ist eine Anlage und ein Verfahren zum Warmwalzen eines Stahl bands bekannt.

Aus EP 2 398 929 A1 ist ein hochfestes und dünnes Gussstreifenprodukt und ein Herstel lungsverfahren dafür bekannt.

Aus „Microstructural Evolution and Strengthening Mechanism of X65 Pipeline Steel Pro- cessed by Ultra-fast Cooling”, veröffentlicht im Journal of Northeastern University (Natural Science) Bd. 40, Nr. 3, 1. März 2019, Seiten 334-338, XP009531477, ISSN 1005-3026 ist ein Verfahren zur Herstellung von X65 Pipeline Stahl bekannt.

Ferner ist aus WO 2020/126473 A1 eine Kühlung von einem Metallband in einem Walzge rüst bekannt.

Aus AT 512 399 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines mikrolegierten Röhrenstahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines mikrole gierten Stahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage, einen verbesserten mikrolegierten Stahl und eine verbesserte Gieß-Walz-Verbundanlage bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 1, mittels eines mik rolegierten Stahls, insbesondere eines mikrolegierten Röhrenstahls, gemäß Patentan spruch 12 und einer Gieß-Walz-Verbundanlage gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteil hafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines mikrolegierten Stahls in einer Gieß-Walz-Verbundanlage dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Gieß-Walz-Verbundanlage eine Stranggießmaschine mit einer Kokille, eine ein- oder mehrgerüstige Vorwalzstraße, eine Fertigwalzstraße mit einer ersten Gerüstgruppe mit wenigstens einem ersten Fertigwalzgerüst und einer zweiten Gerüstgruppe mit wenigs tens einem Gerüstkühler aufweist. Eine metallische Schmelze wird in der Kokille zu einem teilerstarrten Dünnbrammenstrang vergossen. In dieser Anmeldung werden stranggegos sene Stränge mit einer Dicke < 150 mm als Dünnbrammenstränge bezeichnet. Der teiler starrte Dünnbrammenstrang wird gestützt, umgelenkt und abgekühlt. Der Dünnbrammen strang wird zu einem Vorwalzband in der Vorwalzstraße gewalzt. Die erste Gerüstgruppe der Fertigwalzstraße walzt das Vorwalzband zu dem Fertigwalzband fertig. Unmittelbar anschließend an das Fertigwalzen wird das fertiggewalzte Fertigwalzband der zweiten Gerüstgruppe zugeführt und in der zweiten Gerüstgruppe wird das Fertigwalzband unter Beibehaltung einer Dicke des Fertigwalzbands derartig zwangsgekühlt, dass eine Abkühl geschwindigkeit eines Kerns des Fertigwalzbands in der zweiten Gerüstgruppe größer 20°C/s und kleiner 200°C/s ist.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass - vorzugsweise in einem Endlosbetrieb - der mikrolegierte Stahl auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann. Insbesondere kann beispielsweise dadurch auch mit einer metallischen Schmelze mit 10 % weniger Mikrolegierungselementen (beispielsweise Titan, Niob und/oder Vanadium), die beispiels weise einem X60- bis X120-Stahl gemäß dem Standard API 5L/IS03183:2007 entspricht, ein mikrolegierter Stahl hergestellt werden, der die mechanischen Anforderungen für die Stahlgüten gemäß dem genannten Standard erfüllt. Durch das Verfahren kann somit be sonders einfach und kostengünstig der mikrolegierte Stahl hergestellt werden.

Im Endlosbetrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage wird ein endlos produzierter Dünnbram menstrang ungeschnitten vor- und fertiggewalzt und der mikrolegierte Stahl erstmals nach dem Durchlaufen der Kühlstrecke auf Bundlänge abgeschnitten.

In einerweiteren Ausführungsform weist die zweite Gerüstgruppe ein zweites Fertigwalz gerüst auf, wobei das zweite Fertigwalzgerüst in einem Vorbereitungsschritt zeitlich vor Vergießen der metallischen Schmelze zu dem Gerüstkühler dadurch umgebaut wird, dass wenigstens eine Arbeitswalze des zweiten Fertigwalzgerüsts entnommen wird und we nigstens ein Kühlbalken in das zweite Fertigwalzgerüst eingesetzt wird. Dadurch kann die Gieß-Walz-Verbundanlage besonders einfach umgebaut werden. In einer weiteren Ausführungsform wird eine dritte Oberflächentemperatur, mit der das Fertigwalzband die zweite Gerüstgruppe verlässt, ermittelt. Die Zwangskühlung in der zweiten Gerüstgruppe wird in Abhängigkeit der dritten Oberflächentemperatur und einer dritten Solltemperatur derart gesteuert und/oder geregelt, dass die dritte Oberflächentem peratur im Wesentlichen der dritten Solltemperatur entspricht. Die dritte Solltemperatur ist dabei kleiner als eine Ferrit-Perlit-Umwandlungstemperatur, vorzugsweise kleiner als eine Bainitstarttemperatur, insbesondere kleiner als eine Martensitstarttempertur. Diese Aus gestaltung hat den Vorteil, dass ein besonders kostengünstiger und mechanisch hochwer tiger mikrolegierter Stahl hergestellt werden kann, der besonders wenig Mikrolegierungs elemente aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine zweite Oberflächentemperatur, mit der das Fertigwalzband die erste Gerüstgruppe verlässt, ermittelt. Die zweite Oberflächentempe ratur wird bei Steuerung der Zwangskühlung des Fertigwalzbands in der zweiten Gerüst gruppe mitberücksichtigt. Dadurch kann besonders genau die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigwalzbands mittels der Zwangskühlung eingestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fer tigwalzbands 20°C/s bis 80°C/s, insbesondere 45°C/s bis 55°C/s. Von Vorteil ist, wenn die Abkühlung kontinuierlich erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, dass ein hochfester z.B. bai- nitischer und/oder martensitischer mikrolegierter Stahl hergestellt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Kern des fertiggewalzten Fertigwalzbands mit einer ersten Austrittstemperatur von 830 °C bis 950 °C, insbesondere von 880 °C bis 920 °C, in die zweite Gerüstgruppe der Fertigwalzstraße transportiert. Bei Austritt des Fer tigwalzbands aus der zweiten Gerüstgruppe weist der Kern des Fertigwalzbands eine zweite Austrittstemperatur kleiner 700 °C, insbesondere von 350 °C bis 700 °C, vorzugs weise von 400 °C bis 460 °C, auf.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Kern des Fertigwalzbands in einem Zeitinter vall von 2 Sekunden bis 40 Sekunden von der ersten Austrittstemperatur auf die zweite Austrittstemperatur, vorzugsweise kontinuierlich, abgekühlt. Dadurch können ungewollte Gefügeänderungen durch die kontinuierliche Abkühlung in dem Fertigwalzband vermie den werden.

In einer weiteren Ausführungsform tritt innerhalb eines Zeitintervalls von 1 Sekunde bis 15 Sekunden nach dem Fertigwalzen des Fertigwalzbands in der ersten Gerüstgruppe das Fertigwalzband in die zweite Gerüstgruppe ein. Durch das kurze Zeitintervall wird das Fer tigwalzband von einer besonders hohen ersten Austrittstemperatur abgekühlt. Ferner wird eine ungewollte Abkühlung des Fertigwalzbands zwischen der ersten Gerüstgruppe und der zweiten Gerüstgruppe besonders gering gehalten.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Gieß-Walz-Verbundanlage eine der Fertig walzstraße bezogen auf eine Förderrichtung des Fertigwalzbands nachgeordnete Kühl strecke und eine der Kühlstrecke nachgeordnete Haspeleinrichtung auf. Eine Zwangsküh lung des Fertigwalzbands in der Kühlstrecke ist deaktiviert und das Fertigwalzband wird durch die Kühlstrecke von der zweiten Gerüstgruppe zu der Haspeleinrichtung transpor tiert. Dadurch kann das Fertigwalzband in der Kühlstraße abtrocknen, sodass das Fertig walzband trocken zu einem Coil aufgehaspelt wird. Ferner ist ein Verschleiß der Kühl straße reduziert und dadurch ist ein Wartungsaufwand für die Kühlstrecke minimiert.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt eine Korngröße des Vorwalzbands bei Verlas sen der Vorwalzstraße 10 pm bis 30 pm. Die Korngröße des Vorwalzbands zwischen der Vorwalzstraße und dem Eintritt in die erste Gerüstgruppe wächst auf 20 pm bis 60 pm an oder die Korngröße bleibt erhalten. Die Korngröße des Fertigwalzbands beim Walzen in der ersten Gerüstgruppe auf 2 pm bis 20 pm reduziert wird. Insbesondere weist das Ge füge eine "Pancake-Struktur" auf, wenn das Fertigwalzband aus der ersten Gerüstgruppe austritt. Die Korngröße kann am abgekühlten Vorwalzband 110 und/oder abgekühlten Fertigwalzband 145 in einem Querschnitt im normalen Winkel zur Förderrichtung bei spielsweise mittels Lichtmikroskopie und beispielsweise nach IS0643 in einer Bandmitte (sowohl in der Breite als auch der Dicke) des jeweiligen Bands bestimmt werden. Auf Ba sis der gemessenen Korngröße kann die Korngröße des Vorwalzbands zwischen der Vor walzstraße und der Fertigwalzstraße und/oder des Fertigwalzbands beispielsweise mittels eines mathematischen Modells berechnet werden. Ein beispielhaftes mathematisches Modell ist beispielsweise aus der ISIJ International, Vol. 32 (1992), No. 12, Seiten 1329 bis 1338, veröffentlicht unter dem Titel „A Mathematical Model to Predict the Mechanical Properties of Hot Rolled C-Mn and Microalloyed Steels” bekannt.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt eine Dicke des Vorwalzbands beim Eintritt in die erste Gerüstgruppe 40 mm bis 62 mm, insbesondere 45 mm. Die erste Gerüstgruppe reduziert die Dicke des Vorwalzbands auf 10 mm bis 25 mm, insbesondere 16 mm bis 20 mm. Diese Dicke eignet sich insbesondere zur Herstellung von Röhren aus dem mikro legierten Stahl. In einer weiteren Ausführungsform weist die metallische Schmelze für einen X60- oder ei nen X70-Stahl eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025-0,05 %; Si 0,1-0, 3 %; Mn 0,07-1,5 %, Cr <0,15 %; Mo <0,2 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; N <0,008 %; Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen auf. Im Vergleich zum beispielsweise zur AT 512 399 B1 sind durch das Verfahren die Grenzen von Koh lenstoff, Silizium und Chrom herabgesetzt. Molybdän kann hinzugefügt werden, um die Festigkeit zu erhöhen.

Die metallische Schmelze fürX80- bis X120-Stähle, insbesondere für X90- bis X120- Stähle, hat vorzugsweise eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025-0,09 %; Si 0,1 -0,3 %; Mn 0.07-2,0 %, Cr <0,5 %; Mo <0,5 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; Ni <0,5%; Cu <0,4%; N <0,01 %; Rest Fe und unvermeidliche Ver unreinigungen.

Ein verbesserter und kostengünstiger mikrolegierter Stahl, insbesondere mikrolegierter Röhrenstahl mit einer Dicke von 10 mm bis 25 mm, insbesondere von 16 mm bis 20 mm, kann mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Der mikrolegierte Stahl für einen X60- oder einen X70-Stahl weist vorzugsweise eine chemische Zusam mensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025-0,05 %; Si 0,1 -0,3 %; Mn 0,07-1,5 %, Cr <0,15 %; Mo <0,2 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; N <0,008 %; Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen auf. Der mikrolegierte Stahl fürX80- bis X120-Stähle hat vorzugsweise eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025- 0,09 %; Si 0,1-0, 3 %; Mn 0.07-2,0 %, Cr <0,5 %; Mo <0,5 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; Ni <0,5%; Cu <0,4%; N <0,01 %; Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigun gen.

Der mikrolegierte Stahl weist vorteilhafterweise bei Raumtemperatur wenigstens eine der folgenden Ausscheidungen auf: Ti(C,N), Nb(C,N) V(C,N) TiC, TiN, Ti(C,N), (Nb,Ti)C, (Nb,Ti)N, (Nb,Ti)(C,N), NbC, NbN, VC, VN, V(C,N), (Nb,Ti,V)(C,N), (Nb,V)C, (Ti,V)C, (Nb,V)(C,N), (Ti,V)(C,N), (Nb,V)N, (Ti,V)N, (Nb,Ti,V)C, (Nb,Ti,V)N. Eine Ausscheidungs dichte der Ausscheidungen beträgt 10 ² °-10 ²³ 1/m ³ , wobei die Ausscheidungen eine durch schnittliche Größe von 1 nm bis 15 nm aufweisen. Vorzugsweise kann die Ausschei dungsdichte und/oder die durchschnittliche Größe mittels Transmissionselektronenmikro skopie (TEM) bestimmt werden, wobei vorzugsweise eine Ausscheidungsgröße zur Be stimmung der durchschnittlichen Größe der Ausscheidungen quer zu einer Förderrichtung des Fertigwalzbands und senkrecht zu einem Querschnitt des Fertigwalzbands zu bestim men ist. Es wurde erkannt, dass eine verbesserte Gieß-Walz-Verbundanlage zur Herstellung eines mikrolegierten Stahls dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Gieß-Walz-Ver- bundanlage eine Stranggießmaschine mit einer Kokille, eine ein- oder mehrgerüstige Vor walzstraße und eine Fertigwalzstraße mit wenigstens einer ersten Gerüstgruppe und einer zweiten Gerüstgruppe aufweist. Eine metallische Schmelze ist in der Kokille zu einem teil erstarrten Dünnbrammenstrang vergießbar und der Vorwalzstraße ist der Dünnbrammen strang zuführbar.

Die Vorwalzstraße ist ausgebildet, den vollständig erstarrten Dünnbrammenstrang zu ei nem Vorwalzband zu walzen, wobei der Fertigwalzstraße das Vorwalzband zuführbar ist. Die erste Gerüstgruppe ist ausgebildet, das Vorwalzband zu einem Fertigwalzband fertig zuwalzen. Bezogen auf eine Förderrichtung des Fertigwalzbands ist die zweite Gerüst gruppe der ersten Gerüstgruppe nachgeordnet und weist wenigstens einen Gerüstkühler auf. Die zweite Gerüstgruppe ist ausgebildet, unter Beibehaltung einer Dicke des Fertig walzbands das Fertigwalzband derartig zwangszukühlen, dass eine Abkühlgeschwindig keit eines Kerns des Fertigwalzbands in der zweiten Gerüstgruppe größer 20°C/s und kleiner 200°C/s ist. Dadurch kann mit einer Gieß-Walz-Verbundanlage, die bspw. im End losbetrieb arbeitet und üblicherweise herkömmliche Stahlfertigbänder herstellt, auf einfa che Art und Weise genutzt werden, um Fertigwalzbänder mit mikrolegiertem Stahl, insbe sondere mit mikrolegiertem Röhrenstahl, herzustellen. Dadurch kann die Gieß-Walz-Ver- bundanlage flexibel dazu genutzt werden, um dünne Bleche mit einer Dicke von 0,8 mm bis 2,5 mm und um das Fertigwalzband aus dem mikrolegierten Stahl mit der oben ge nannte Dicke von 8 mm bis 25 mm herzustellen.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Gieß-Walz-Verbundanlage eine der zweiten Gerüstgruppe bezogen auf die Förderrichtung des Fertigwalzbands nachgeordnete Kühl strecke und eine der Kühlstrecke nachgeordnete Haspeleinrichtung auf. Bei Zwangsküh lung des Fertigwalzbands in der zweiten Gerüstgruppe ist eine Zwangskühlung des Fer tigwalzbands in der Kühlstrecke deaktiviert. Die Kühlstrecke ist ausschließlich ausgebil det, das Fertigwalzband zu der Haspeleinrichtung zu transportieren und das Fertigwalz band vorzugsweise zu trocknen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Gieß- Walz-Verbundanlage besonders energieeffizient betrieben werden kann. Ferner kann das Fertigwalzband trocken aufgehaspelt werden, so dass eine Korrosion des Fertigwalz bands vermieden wird.

In einerweiteren Ausführungsform weist Gieß-Walz-Verbundanlage eine dritte Tempera turmesseinrichtung und ein Steuergerät auf, wobei die dritte Temperaturmesseinrichtung und die zweite Gerüstgruppe datentechnisch mit dem Steuergerät verbunden sind. Die dritte Temperaturmesseinrichtung ist bezogen auf die Förderrichtung des Fertigwalzbands zwischen der zweiten Gerüstgruppe und der Kühlstrecke angeordnet und ist ausgebildet, eine dritte Oberflächentemperatur des Fertigwalzbands zu ermitteln. Das Steuergerät ist ausgebildet, auf Grundlage der ermittelten dritten Oberflächentemperatur des Fertigwalz bands und einer vordefinierten dritten Solltemperatur die Zwangskühlung der zweiten Ge rüstgruppe zu steuern. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Regelkreis zur Ver fügung gestellt werden kann, um die Abkühlung des Fertigwalzbands in der zweiten Ge rüstgruppe zu regeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage gemäß ei ner ersten Ausführungsform;

FIG 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der in FIG 1 gezeigten

Gieß-Walz-Verbundanlage;

FIG 3 ein erstes Diagramm einer Kerntemperatur in der Herstellung eines Fertig walzbands aufgetragen über der Zeit;

FIG 4 einen ersten in FIG 3 markierten Ausschnitt A des in FIG 3 gezeigten ers ten Diagramms;

FIG 5 einen zweiten in FIG 3 markierten Ausschnitt B des in FIG 3 gezeigten ers ten Diagramms;

FIG 6 ein zweites Diagramm eines Verlaufs einer Korngröße in der Herstellung des Fertigwalzbands aufgetragen über der Zeit;

FIG 7 ein ZTU-Diagramm für eine X60-Stahlschmelze; und

FIG 8 eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage gemäß ei ner zweiten Ausführungsform.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage 10 gemäß ei ner ersten Ausführungsform.

Die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 weist beispielsweise eine Stranggießmaschine 15, eine Vorwalzstraße 20, eine erste bis dritte Trenneinrichtung 25, 30, 35, eine Zwischenheizung 40, vorzugsweise einen Entzunderer 45, eine Fertigwalzstraße 50, eine Kühlstrecke 55, eine Haspeleinrichtung 60 und ein Steuergerät 65 auf. Zusätzlich kann die Gieß-Walz- Verbundanlage 10 eine erste bis dritte Temperaturmesseinrichtung 70, 75, 80, beispiels weise ein Pyrometer, aufweisen.

Die Stranggießmaschine 15 ist beispielhaft als Bogenstrangmaschine ausgebildet. Die Stranggießmaschine 15 weist eine Pfanne 85, einen Verteiler 86 und eine Kokille 90 auf. Im Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 wird der Verteiler 86 mittels der Pfanne 85 mit einer metallischen Schmelze 95 befüllt. Die metallische Schmelze 95 kann beispiels weise mittels eines Konverters, beispielsweise in einem Linz-Donawitz-Verfahren herge stellt werden. Die metallische Schmelze 95 ist bspw. eine Stahlschmelze. Vom Verteiler 86 strömt die metallische Schmelze 95 in die Kokille 90. In der Kokille 90 wird die metalli sche Schmelze 95 zu einem Dünnbrammenstrang 100 vergossen. Der teilerstarrte Dünn brammenstrang 100 wird aus der Kokille 90 gezogen und durch die Ausgestaltung der Stranggießmaschine 15 als Bogenstranggießmaschine bogenförmig in eine Horizontale umgelenkt, dabei gestützt und erstarrt. Der Dünnbrammenstrang 100 wird in Förderrich tung von der Kokille 90 weggefördert.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die Stranggießmaschine 15 einen endlosen Dünnbrammenstrang 100 gießt und diesen einer in Förderrichtung des Dünnbrammen strangs 100 nachgeordneten Vorwalzstraße 20 zuführt. Dabei folgt in der Ausführungs form die Vorwalzstraße 20 direkt der Stranggießmaschine 15.

Die Vorwalzstraße 20 kann ein oder mehrere Vorwalzgerüste 105 aufweisen, die in der Förderrichtung des Dünnbrammenstrangs 100 hintereinander angeordnet sind. Die An zahl von der Vorwalzgerüste 105 ist im Wesentlichen frei wählbar und ist im Wesentlichen abhängig von einem Format des Dünnbrammenstrangs 100 und von einer gewünschten Dicke des Vorwalzbands 110. Dabei sind in der Ausführungsform beispielhaft drei Vor walzgerüste 105 für die in FIG 1 gezeigte Vorwalzstraße 20 vorgesehen. Die Vorwalz straße 20 ist ausgebildet, den bei Zuführung in die Vorwalzstraße 20 heißen Dünnbram menstrang 100 zu einem Vorwalzband 110 zu walzen.

Die erste und zweite Trenneinrichtung 25, 30 sind der Vorwalzstraße 20 nachgeordnet be zogen auf die Förderrichtung des Vorwalzbands 110 angeordnet. Die zweite Trenneinrich tung 30 ist bezogen auf die Förderrichtung des Vorwalzbands 110 beabstandet zu der Vorwalzstraße 20 angeordnet. Zwischen der ersten Trenneinrichtung 25 und der zweiten Trenneinrichtung 30 kann eine Ausfördereinrichtung angeordnet sein. Auf die zweite Trenneinrichtung 30 kann auch verzichtet werden. Die erste und/oder zweite Trennein richtung 25, 30 kann beispielsweise als Trommelschere oder Pendelschere ausgebildet sein.

Bei der Herstellung des mikrolegierten Stahls, insbesonderedes mikrolegierten Röhren stahls kann die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 im Endlosbetrieb betrieben werden, d.h. dass der Dünnbrammenstrang ungeschnitten in die Vorwalzstraße 105 eintritt, das Vor walzband ungeschnitten die erste und/oder zweite Trenneinrichtung durchläuft und das Vorwalzband ungeschnitten in der Fertigwalzstraße 50 fertiggewalzt wird und erst nach dem Durchlaufen der Kühlstrecke 55 auf Bundlänge abgeschnitten wird.

Bezogen auf die Fördereinrichtung des Vorwalzbands 110 folgt in der Ausführungsform beispielhaft auf die zweite Trenneinrichtung 30 die Zwischenheizung 40. Die Zwischenhei zung 40 ist beispielsweise als Induktionsofen ausgebildet. Auch eine andere Ausgestal tung der Zwischenheizung 40 wäre möglich. Die Zwischenheizung 40 ist bezogen auf die Förderrichtung des Vorwalzbands 110 der Fertigwalzstraße 50 und dem Entzunderer 45 vorgeordnet. Der Entzunderer 45 ist der Fertigwalzstraße 50 direkt vorgeordnet und der Zwischenheizung 40 nachgeordnet.

Die Fertigwalzstraße 50 weist in der Ausführungsform eine erste Gerüstgruppe 115 und eine zweite Gerüstgruppe 120 auf. Die erste Gerüstgruppe 115 ist bezogen auf die För derrichtung des Vorwalzbands 110 der zweiten Gerüstgruppe 120 vorgeordnet. Die erste Gerüstgruppe 115 kann beispielsweise zwei bis vier erste Fertigwalzgerüste 125 aufwei sen. Die ersten Fertigwalzgerüste 125 sind bezogen auf die Förderrichtung des Vorwalz bands 110 hintereinander angeordnet. Dabei schließt sich die erste Gerüstgruppe 115 di rekt bezogen auf die Förderrichtung des Vorwalzbands 110 an den Entzunderer 45 an, sofern der Entzunderer 45 vorgesehen ist. Wird auf den Entzunderer 45 verzichtet, so schließt sich die erste Gerüstgruppe 115 direkt an die Zwischenheizung 40 an.

Die zweite Gerüstgruppe 120 weist wenigstens ein, vorzugsweise zwei zweite Fertigwalz gerüste 130 auf, wobei das erste Fertigwalzgerüst 125 und das zweite Fertigwalzgerüst 130 identisch aufgebaut sein können. In der Ausführungsform weist jedoch zumindest zu sätzlich das zweite Fertigwalzgerüst 130 eine Umbaumöglichkeit zu einem Gerüstkühler 135 auf. In der Ausführungsform sind die beiden zweiten Fertigwalzgerüste 130 zu jeweils einem Gerüstkühler 135 umgebaut. In der Funktion des Gerüstkühlers 135 führt das zweite Fertigwalzgerüst 130 kein Walzverfahren mehr durch. Zusätzlich kann die zweite Gerüstgruppe 120 wenigstens einen Zwischenkühler 140 auf weisen. Der Zwischenkühler 140 kann zwischen zwei Fertigwalzgerüsten 125, 130 jeweils angeordnet sein. In der Ausführungsform weist die zweite Gerüstgruppe 120 beispielhaft zwei Zwischenkühler 140 auf, wobei ein erster der beiden Zwischenkühler 140 beispiel haft zwischen dem in Förderrichtung letzten ersten Fertigwalzgerüst 125 der ersten Ge rüstgruppe 115 und dem in Förderrichtung zuvorderst angeordneten zweiten Fertigwalz gerüst 130 angeordnet ist. Auch kann zwischen den beiden zweiten Fertigwalzgerüsten 130 ein weiterer Zwischenkühler 140 angeordnet sein. Auch kann auf die Zwischenkühler 140 verzichtet werden oder nur einer der beiden Zwischenkühler 140 vorgesehen sein.

Wie oben bereits erläutert, ist in der Ausführungsform das zweite Fertigwalzgerüst 130 zu dem Gerüstkühler 135 umgebaut. Die Umbaumöglichkeit kann dadurch realisiert sein, dass das zweite Fertigwalzgerüst 130 eine (nicht dargestellte) Wechseleinrichtung auf weist. Die Wechseleinrichtung befestigt in einer Ausgestaltung des zweiten Fertigwalzge- rüsts 130 als zweites Walzgerüst wenigstens ein Einbaustück und eine obere und/oder untere Arbeitswalze 141, 142 (strichliert in FIG 1 dargestellt) in dem zweiten Fertigwalzge rüst 130. In der Ausgestaltung als zweites Walzgerüst mit zumindest der oberen und/oder unteren Arbeitswalze 141 , 142 ist das zweite Fertigwalzgerüst 130 zum Walzen des Vor walzbands 110 ausgebildet.

In der Ausgestaltung des zweiten Fertigwalzgerüsts 130 als Gerüstkühler 135 befestigt die Wechseleinrichtung Mittel zur Kühlung eines Fertigwalzbands 145 anstatt des Einbau stücks und der unteren und/oder oberen Arbeitswalze 141 , 142. Das Einbaustück und die obere und/oder untere Arbeitswalze 141 , 142 sind entnommen. Auf die Ausgestaltung des zweiten Fertigwalzgerüsts 130 als Gerüstkühler 135 und die vorgesehenen Mittel zur Küh lung des Fertigwalzbands 145 wird im Folgenden eingegangen. Durch die Wechselein richtung kann das zweite Fertigwalzgerüst 130 schnell und einfach zwischen dem zweiten Walzgerüst zum Walzen des Vorwalzbands 110 und dem Gerüstkühler 135 umgebaut werden.

Der Gerüstkühler 135 und der Zwischenkühler 140 weisen jeweils als Mittel zur Kühlung wenigstens einen Kühlbalken auf. Die Kühlbalken des Gerüstkühlers 135 und/oder des Zwischenkühlers 140 sind jeweils vorzugsweise sowohl oberseitig als auch unterseitig zu dem Fertigwalzband 145 angeordnet, um beidseitig das Fertigwalzband 145 besonders schnell und effektiv abzukühlen. In dem Gerüstkühler 135 ist der Kühlbalken mittels der Wechseleinrichtung anstelle der oberen und/oder unteren Arbeitswalze 141 , 142 befestigt. Dabei können durch die in FIG 1 gezeigte Ausgestaltung mittels zweier Zwischenkühler 140 und zweier Gerüstkühler 135 insgesamt beispielsweise 16 Kühlbalken vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise jeder Gerüstkühler 135 jeweils zwei oberseitig angeord nete Kühlbalken und zwei unterseitig zu dem Fertigwalzband 145 angeordnete Kühlbal ken aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Ausgestaltung eine beispielhafte Ausgestaltung der zweiten Gerüstgruppe 120 ist. Selbstverständlich wäre auch denkbar, dass die zweite Gerüstgruppe 120 andersartig ausgebildet ist. So kann beispielsweise auf zumindest einen der Zwischenkühler 140 verzichtet werden. Auch wäre eine andere An ordnung des/der Zwischenkühler 140 denkbar. Auch ist die Anordnung und/oder Anzahl der Kühlbalken beispielhaft. So kann die Anzahl der Kühlbalken in einer Weiterbildung er höht oder verringert sein. Auch ist denkbar, dass die Kühlbalken nur oberseitig oder unter seitig des Fertigwalzbands 145 angeordnet sind.

In der Ausführungsform sind die obere und/oder untere Arbeitswalze 141 , 142 demontiert, um hinreichend Bauraum für die Kühlbalken in dem zum Gerüstkühler 135 umgebauten zweiten Fertigwalzgerüst 130 zu schaffen. In einer Weiterbildung wäre auch möglich, dass nur die obere oder untere Arbeitswalze 141 , 142 entnommen ist.

Im Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 walzen die ersten Fertigwalzgerüste 125 das in die erste Gerüstgruppe 115 zugeführte Vorwalzband 110 zu dem Fertigwalzband 145 fertig. Die Kühlstrecke 55 ist bezogen auf eine Förderrichtung des Fertigwalzbands 145 der Fertigwalzstraße 50 nachgeordnet. In Förderrichtung des Fertigwalzbands 145 ist die dritte Trenneinrichtung 35 der Kühlstrecke 55 nachgeordnet. Dabei ist die dritte Trennein richtung 35 zwischen der Haspeleinrichtung 60 und der Kühlstrecke 55 angeordnet. Die dritte Trenneinrichtung 35 kann beispielsweise als Trommelschere oder Pendelschere ausgebildet sein.

Das Steuergerät 65 weist eine Steuereinrichtung 150, einen Datenspeicher 155 und eine Schnittstelle 160 auf. Der Datenspeicher 155 ist mittels einer ersten Datenverbindung 165 mit der Steuereinrichtung 150 datentechnisch verbunden. Ebenso ist die Schnittstelle 160 mittels einer zweiten Datenverbindung 170 datentechnisch mit der Steuereinrichtung 150 verbunden.

In dem Datenspeicher 155 sind eine vordefinierte erste Solltemperatur, eine vordefinierte zweite Solltemperatur und eine vordefinierte dritte Solltemperatur TS3 abgespeichert. Fer ner ist in dem Datenspeicher 155 ein Verfahren zur Herstellung des mikrolegierten Stahls abgespeichert, auf dessen Grundlage die Steuereinrichtung 150 die Komponenten der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 steuert. Die Schnittstelle 160 ist datentechnisch mittels einer dritten Datenverbindung 175 mit der Zwischenheizung 40 verbunden. Eine vierte Datenverbindung 180 verbindet datentech nisch die Fertigwalzstraße 50 mit der Schnittstelle 160. Eine fünfte Datenverbindung 185 verbindet die Kühlstrecke 55 mit der Schnittstelle 160. Die Temperaturmesseinrichtung 70, 75, 80 ist jeweils über eine zugeordnete sechste bis achte Datenverbindung 190, 195, 200 mit der Schnittstelle 160 datentechnisch verbunden. Ferner können weitere Datenver bindungen (in FIG 1 nicht dargestellt) zu den weiteren Komponenten der Gieß-Walz-Ver- bundanlage 10 zusätzlich vorgesehen sein, sodass ein Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 und dem Steuergerät 65 möglich ist. Die dritte bis achte Datenverbindung 175, 180, 185, 190, 195, 200 kann beispielsweise Teil eines Industrienetzwerkes sein.

FIG 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der in FIG 1 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10.

Bevor das im Folgenden beschriebene Verfahren durchgeführt wird, werden die zweiten Fertigwalzgerüste 130 oder das zweite Fertigwalzgerüst 130 der zweiten Gerüstgruppe 120 auf die Ausgestaltung als Gerüstkühler 135 in einem Vorbereitungsschritt umgebaut. Dazu können die obere und/oder untere Arbeitswalze 141 , 142 durch ein Öffnen der Wechseleinrichtung aus dem zweiten Fertigwalzgerüst 130 entnommen und durch die Kühlbalken ersetzt werden. Ferner kann der Kühlbalken so ausgerichtet sein, dass er di rekt in Richtung einer Durchführung, durch die das Fertigwalzband 145 durchgeführt wird, gerichtet ist. In geschlossenem Zustand der Wechseleinrichtung sind die Kühlbalken in dem Gerüstkühler 135 befestigt.

Durch den Vorbereitungsschritt entspricht der Aufbau der in FIG 1 gezeigten Gieß-Walz- Verbundanlage 10 nicht mehr dem herkömmlichen Aufbau einer Gieß-Walz-Verbundan- lage, sondern weicht von deren Aufbau ab. Durch den Umbau ist die Gieß-Walz-Ver- bundanlage 10 nicht mehr geeignet, um ein dünnes Fertigwalzband 145 mit einer Dicke von 0,8 mm bis 8 mm herzustellen. Der Vorbereitungsschritt wird zeitlich vor Herstellung des Herstellungsverfahrens zur Herstellung des mikrolegierten Stahls durchgeführt.

FIG 3 zeigt ein erstes Diagramm einer Kerntemperatur eines Kerns des Fertigwalzbands 145 in der Herstellung des Fertigwalzbands 145 aufgetragen über einer Zeit t. FIG 4 zeigt einen ersten in FIG 3 markierten Ausschnitt A des in FIG 3 gezeigten ersten Diagramms. FIG 5 zeigt einen zweiten in FIG 3 markierten Ausschnitt B des in FIG 3 gezeigten ersten Diagramms. FIG 6 zeigt ein zweites Diagramm eines Verlaufs einer Korngröße K in der Herstellung des Fertigwalzbands 145 aufgetragen über der Zeit t. Im Folgenden werden die FIGN 2 bis 6 gemeinsam erläutert. Um einzelne Verfahrensschritte in den FIGN 3 bis 7 zu markieren, ist das jeweilige Bezugszeichen des zugeordneten Verfahrensschritts in den FIGN 3 bis 7 angegeben.

In FIG 4 sind ein erster Graph 400 und ein zweiter Graph 405 aufgetragen. Der erste Graph 400 zeigt den Temperaturverlauf des Kerns bei Durchführung des im Folgenden zu FIG 2 beschriebenen Verfahrens. Der zweite Graph 405 zeigt einen Temperaturverlauf des Kerns, wenn mittels der in FIG 1 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10 und drei walzenden Fertigwalzgerüsten 125, 130 und der Kühlstrecke 55 das Fertigwalzband 145 mit der oben angegebenen Dicke von 10 mm bis 25 mm hergestellt wird.

Im Betrieb der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 wird in einem ersten Verfahrensschritt 305 die Kokille 90 (in FIG 1 dargestellt) der Stranggießmaschine 15 mit einem Kaltstrang kopf (nicht dargestellt in FIG 1) verschlossen und durch zusätzliches Dichtmaterial abge dichtet. Mit der Pfanne 85 wird die metallische Schmelze 95 in einen Verteiler der Strang gießmaschine 15 eingefüllt. Um den Strangguss zu beginnen, wird ein Stopfen von einem Gießrohr der Stranggießmaschine 15 entfernt. Die metallische Schmelze 95 weist für ei nen X60- oder einen X70-Stahl eine chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025-0,05 %; Si 0,1 -0,3 %; Mn 0,07-1 ,5 %, Cr <0,15 %; Mo <0,2 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; N <0,008 %; Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen auf. Die metallische Schmelze 95 kann fürX80- bis X120-Stähle vorzugsweise eine che mische Zusammensetzung in Gewichtsprozent von C 0,025-0,09 %; Si 0, 1-0,3 %; Mn 0.07-2,0 %, Cr <0,5 %; Mo <0,5 %; Nb 0,02-0,08 %; Ti <0,05 %; V <0,08 %; Ni <0,5%; Cu <0,4%; N <0,01 %; Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen aufweisen. Die Angabe des Stahls bezieht sich auf den Standard API 5L/IS03183:2007. Auch kann die metalli sche Schmelze 95 eine andere chemische Zusammensetzung aufweisen.

Die im Folgenden angegebenen Temperaturen und Verfahrensschritte beziehen sich auf die in der Ausführungsform bevorzugten Zusammensetzungen des Stahls, um mittels der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 einen mikrolegierten Stahl, insbesondere einen mikrolegier ten Röhrenstahl mit einer Stahlgüte X60 bis X120, insbesondere X90 bis X120, gemäß dem Standard API 5L/IS03183:2007 herzustellen.

Zu Beginn des Stranggusses umfließt die metallische Schmelze 95 in der Kokille 90 den Kaltstrangkopf und verfestigt sich durch Abkühlung im Kaltstrangkopf. Der Kaltstrangkopf wird langsam aus der Kokille 90 der Stranggießmaschine 15 in Richtung der Vorwalz straße 20 gezogen. In Förderrichtung hinter dem Kaltstrangkopf kühlt die metallische Schmelze 95 in der Kokille 90 an ihren Kontaktflächen zu der Kokille 90 ab und bildet eine Schale des Dünnbrammenstrangs 100 aus. Die Schale umschließt einen noch flüssigen Kern und hält den flüssigen Kern. Am Kokillenausgang kann der Dünnbrammenstrang 100 beispielsweise eine Dicke von 100 mm bis 150 mm betragen.

In der Stranggießmaschine 15 wird der Dünnbrammenstrang 100 umgelenkt und auf dem Weg zur Vorwalzstraße 20 weiter abgekühlt, sodass sich der Dünnbrammenstrang 100 von außen nach hin verfestigt. In der Ausführungsform ist beispielhaft die Stranggießma schine 15 als Bogenstranggießmaschine ausgebildet, sodass durch die Umlenkung des Dünnbrammenstrangs 100 um im Wesentlichen 90° aus der Senkrechten der Dünnbram menstrang 100 in die Vorwalzstraße 20 im Wesentlichen horizontal verlaufend zugeführt wird.

In einem zweiten Verfahrensschritt 310 wird der Dünnbrammenstrang 100, wie bereits oben erläutert, in der Vorwalzstraße 20 durch die Vorwalzgerüste 105 zu dem Vorwalz band 110 gewalzt. Beim Eintritt in die Vorwalzstraße 20 weist ein Gefüge des Dünnbram menstrangs 100 etwa eine Korngröße K von etwa 800 pm bis 1000 pm auf. An den Vor walzgerüsten 105 wird jeweils die Dicke sukzessive auf beispielsweise 40 mm bis 62 mm, insbesondere 45 mm reduziert. Ferner rekristallisiert das Gefüge des Dünnbrammen strangs 100 beim Warmwalzen zu dem Vorwalzband 110, sodass das Gefüge des Vor walzbands 110, wenn es aus der Vorwalzstraße 20 geführt wird, vorzugsweise vollständig rekristallisiert ist. Durch die einzelnen Warmwalzschritte in den Vorwalzgerüsten 105, wird das Gefüge des Dünnbrammenstrangs 100 zu dem Vorwalzband 110 hin homogenisiert. Die Korngröße K kann beim Verlassen der Vorwalzstraße 10 pm bis 30 pm betragen.

Eine Kerntemperatur T des Kerns des Dünnbrammenstrangs 100 beim Eintritt in die Vor walzstraße 20 bei den oben genannten chemischen Zusammensetzungen beträgt etwa 1300 bis 1450 °C. Bei jedem Walzschritt in der Vorwalzstraße 20 wird die Kerntemperatur des Kerns reduziert, sodass beim Austritt das Vorwalzband 110 eine Kerntemperatur von etwa 980 bis 1150 °C aufweist.

In einem dritten Verfahrensschritt 315 wird das Vorwalzband 110 durch die erste und zweite Trenneinrichtung 25, 30 geführt, wobei ein Abtrennen des Vorwalzbands 110 nicht durchgeführt wird. Die erste und zweite Trenneinrichtung 25, 30 wird somit nur durchlau fen. Durch Konvektion kühlt dabei das Vorwalzband 110 weiter ab, wobei durch eine Schutzabdeckung die Abkühlung reduziert werden kann. Während des Transports des Vorwalzbands 110 zu der Zwischenheizung 40 und der damit einhergehenden Abkühlung kann die Korngröße K im Vorwalzband 110 auf 20 pm bis zu 60 pm anwachsen. Auch kann die Korngröße K, insbesondere bei den oben genannten chemischen Zusammenset zungen der Schmelze 95 erhalten bleiben und nicht anwachsen.

In dem vierten Verfahrensschritt 320 aktiviert die Steuereinrichtung 150 die Zwischenhei zung 40, sodass die Zwischenheizung 40, die beispielsweise als Induktionsofen ausgebil det ist, die Kerntemperatur des Vorwalzbands 110 von etwa 870 °C bis 980 °C beim Ein tritt in die Zwischenheizung 40 auf etwa 1050 °C bis 1100 °C erwärmt (vgl. FIG 3). Die Korngröße K kann in dem Gefüge beim Erwärmen im Wesentlichen konstant gehalten werden (vgl. FIG 6).

In einem fünften Verfahrensschritt 325 ermittelt die erste Temperaturmesseinrichtung 70, die beispielsweise als erstes Pyrometer ausgebildet ist, eine erste Oberflächentemperatur des aus der Zwischenheizung 40 geführten Vorwalzbands 110. Die erste Temperaturmes seinrichtung 70 stellt eine erste Information über die erste Oberflächentemperatur des Vorwalzbands 110 zwischen der Zwischenheizung 40 und dem Entzunderer 45 über die sechste Datenverbindung 190 der Schnittstelle 160 bereit, die die erste Information der Steuereinrichtung 150 bereitstellt.

In einem sechsten Verfahrensschritt 330 regelt die Steuereinrichtung 150 eine Heizleis tung der Zwischenheizung 40 derart, dass die ermittelte erste Oberflächentemperatur des Vorwalzbands 110 zwischen der Zwischenheizung 40 und dem Entzunderer 45 im We sentlichen der ersten Solltemperatur entspricht. Dabei kann die Steuereinrichtung 150 den fünften und sechsten Verfahrensschritt 325, 330 in einer Schleife in einem vordefinierten Zeitintervall regelmäßig wiederholen.

In einem siebten Verfahrensschritt 335 aktiviert die Steuereinrichtung 150 den Entzunde rer 45 (sofern vorhanden). Der Entzunderer 45 entzundert das Vorwalzband 110. Dabei kühlt das Vorwalzband 110 beispielsweise um etwa 80 C bis 100 C bezogen auf den Kern des Vorwalzbands 110 ab.

Mit der ersten Eintrittstemperatur TE1 wird das Vorwalzband 110 in einem achten Verfah rensschritt 340 zu der ersten Gerüstgruppe 115 der Fertigwalzstraße 50 transportiert. Die erste Eintrittstemperatur TE1 bezogen auf den Kern des Vorwalzbands 110, mit der das Vorwalzband 110 nach dem Entzunderer 45 in die erste Gerüstgruppe 115 eintritt, kann zwischen 850 °C und 1060 °C, insbesondere zwischen 920 °C und 980 °C betragen.

Beim Eintritt in die erste Gerüstgruppe 115 ist vorzugsweise das Gefüge des Vorwalz bands 110 homogen austenitisch und rekristallisiert. In einem neunten Verfahrensschritt 345 wird das Vorwalzband 110 beispielsweise mittels drei erster Fertigwalzgerüste 125 zu dem Fertigwalzband 145 fertiggewalzt. Dabei kühlt bei jedem Walzschritt in der ersten Gerüstgruppe 115 das zu dem Fertigwalzband 145 zu walzende Vorwalzband 110 um etwa 50 °C ab. Über die drei ersten Fertigwalzgerüste 125 wird dabei die Dicke des Vorwalzbands 110 von beispielsweise 40 mm bis 62 mm, insbe sondere 45 mm, auf eine Dicke von 10 mm bis 25 mm, insbesondere auf 16 mm bis 20 mm, reduziert.

Durch die drei Walzschritte in den jeweils ersten Fertigwalzgerüsten 125 bildet sich ein "Pancake" oder ein rekristallisiertes austenitisches Gefüge in dem zum Fertigwalzband 145 gewalzten Vorwalzband 110 aus (vgl. FIG 5). Dabei beträgt vorzugsweise nach dem neunten Verfahrensschritt 345 die Korngröße K beim Austritt aus der ersten Gerüstgruppe 115 2 pm bis 20 pm. Eine erste Austrittstemperatur TA1 des Fertigwalzbands 145 nach Durchlaufen der ersten Gerüstgruppe 115 beträgt vorzugsweise 830 °C bis 950 °C. Insbe sondere beträgt die erste Austrittstemperatur TA1 880 °C bis 920 °C. Die erste Austritts temperatur TA1 ist auf den Kern des Fertigwalzbands 145 bezogen.

Die Korngröße kann am abgekühlten Vorwalzband 110 und/oder abgekühlten Fertigwalz band 145 in einem Querschnitt senkrecht zur Förderrichtung beispielsweise mittels Licht mikroskopie in einer Bandmitte (sowohl in der Breite als auch der Dicke) des jeweiligen Bands bestimmt werden. Auf Basis der gemessenen Korngröße kann die Korngröße K des Vorwalzbands 110 zwischen der Vorwalzstraße 20 und der Fertigwalzstraße 50 bei spielsweise mittels eines mathematischen Modells berechnet werden. Ein beispielhaftes mathematisches Modell ist beispielsweise aus der ISIJ International, Vol. 32 (1992), No. 12, Seiten 1329 bis 1338, veröffentlicht unter dem Titel „A Mathematical Model to Predict the Mechanical Properties of Hot Rolled C-Mn and Microalloyed Steels” bekannt.

Mit der ersten Austrittstemperatur TA1 wird das fertiggewalzte Fertigwalzband 145 in ei nem zehnten Verfahrensschritt 350 weiter in Richtung der zweiten Gerüstgruppe 120 transportiert. Dadurch dass sich die zweite Gerüstgruppe 120 unmittelbar an die erste Ge rüstgruppe 115 anschließt, ist eine Zeitdauer vom Austritt aus der ersten Gerüstgruppe 115 in die zweite Gerüstgruppe 120 minimal. Insbesondere kann die Zeitdauer, beispiels weise bei einer Fördergeschwindigkeit von 0,4 m/s bis 1 m/s durch die unmittelbare An ordnung der zweiten Gerüstgruppe 120 stromabwärtsseitig der ersten Gerüstgruppe 115 nur 1 Sekunde bis 15 Sekunden betragen. Insbesondere kann sich der an die erste Ge rüstgruppe 115 anschließende Zwischenkühler 140 räumlich bis auf wenige Meter (kleiner 10 m) bis hin zu etwa 0,5 Meter an die erste Gerüstgruppe 115 anschließen. Durch den räumlich geringen Abstand zwischen der ersten Gerüstgruppe 115 und der zweiten Gerüstgruppe 120 entspricht die erste Austrittstemperatur TA1 im Wesentlichen einer zweiten Eintrittstemperatur TE2, mit der das fertiggewalzte Fertigwalzband 145 in die zweite Gerüstgruppe 120 eintritt.

Ferner wird in dem zehnten Verfahrensschritt 350 mittels der zweiten Temperaturmess einrichtung 75 eine zweite Oberflächentemperatur des aus der ersten Gerüstgruppe 115 kommenden Fertigwalzbands 145 ermittelt. Die zweite Temperaturmesseinrichtung 75 stellt eine zweite Information mit der ersten Austrittstemperatur TA1 über die siebte Da tenverbindung 195 und die Schnittstelle 160 der Steuereinrichtung 150 bereit. Die Steuer einrichtung 150 kann die zweite Oberflächentemperatur bei der Steuerung der Zwischen heizung 40 mitberücksichtigen. Die zweite Oberflächentemperatur korreliert mit der ersten Austrittstemperatur TA1 , wobei die zweite Oberflächentemperatur im Wert von der ersten Austrittstemperatur TA1 abweicht. Die Regelung der Zwischenheizung 40 erfolgt dabei derartig, dass die zweite Oberflächentemperatur einer zweiten Solltemperatur im Wesent lichen entspricht. Auf die zweite Temperaturmesseinrichtung 75 und den zehnten Verfah rensschritt 350 kann auch verzichtet werden.

In einem elften Verfahrensschritt 355 aktiviert die Steuereinrichtung 150 den Zwischen kühler 140 sowie den Gerüstkühler 135. Der Zwischenkühler 140 und der Gerüstkühler 135 sprühen ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser ggf. mit einem Additiv, auf das Fer tigwalzband 145, sodass das Fertigwalzband 145 in der zweiten Gerüstgruppe 120 zwangsgekühlt wird. Dabei wird das Fertigwalzband 145 unter Beibehaltung seiner Dicke durch die zweite Gerüstgruppe 120 geführt. Ein weiteres Walzen des Fertigwalzbands 145, bei dem die Dicke des Fertigwalzbands 145 reduziert wird, erfolgt nicht. Ist eine der Arbeitswalzen 141 , 142 in dem Gerüstkühler 135 verblieben, kann diese zur Stützung und/oder zum Transport des Fertigwalzbands 145 genutzt werden.

Beispielhaft ist die Fördermenge des Kühlmediums derart gewählt, dass innerhalb der zweiten Gerüstgruppe 120 das Fertigwalzband 145 von der zweiten Eintrittstemperatur TE2 auf eine zweite Austrittstemperatur TA2 kleiner 700 °C, insbesondere von 350 °C bis 700 °C, insbesondere von 400 °C bis 460 °C, innerhalb von 2 bis 40 Sekunden abgekühlt wird. Dabei steuert die Steuereinrichtung 150 die Fördermenge des Kühlmediums derart, dass eine Kühlleistung der zweiten Gerüstgruppe 120 eine Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Fertigwalzbands 145 von wenigstens 20°C/s bis 200°C/s sicherstellt. Vorzugs weise beträgt die Abkühlgeschwindigkeit 20°C/s bis 80°C/s, insbesondere 45°C/s bis 55°C/s, wobei die Abkühlung im Kern über die zweite Gerüstgruppe 120 vorzugsweise kontinuierlich erfolgt. Diese Abkühlgeschwindigkeit wird in der Ausführungsform dadurch sichergestellt, dass vorzugsweise zwei Zwischenkühler 140 und zwei Gerüstkühler 135 vorgesehen sind. Da bei können beispielsweise pro Kühlbalken des Gerüstkühlers 135 etwa 100 m ³ /h bis 300 m ³ /h des Kühlmediums bei einem Druck von 2 bar bis 4 bar auf das Fertigwalzband 145 aufgebracht werden. Dies stellt sicher, dass innerhalb der kurzen Durchlaufzeit des Fertigwalzbands 145 durch die zweite Gerüstgruppe 120 der Kern des Fertigwalzbands 145 von der zweiten Eintrittstemperatur TE2 von beispielsweise 870 °C bis 910 °C auf die zweite Austrittstemperatur TA2, beispielsweise 400 °C bis 460 °C, abgekühlt wird.

Dabei kann jeder Gerüstkühler 135 derart ausgebildet sein, dass für jeden Kühlbalken je weils ein durch die Steuereinrichtung 150 steuerbares Steuerventil vorgesehen ist, um vorzugsweise stufenlos und getrennt von dem jeweils anderen Kühlbalken des Zwischen kühlers 140 oder des anderen Gerüstkühlers 135 diese getrennt voneinander anzusteu ern. Dadurch ist ein Volumenstrom des Kühlmediums stufenlos zwischen 0 % bis 100 % durch die Steuereinrichtung 150 für jeden Kühlbalken regelbar.

Durch die rasche und sehr frühe Abkühlung des Fertigwalzbands 145 direkt unmittelbar nach der ersten Gerüstgruppe 115 kann sichergestellt werden, dass die maximal mögli che Abkühlgeschwindigkeit mit der hohen zweiten Austrittstemperatur TE2 begonnen wird. Ein Abkühlen des Fertigwalzbands 145 bei einem reinen Durchlaufen der zweiten Gerüstgruppe 120 und deaktivierter Förderung des Kühlmediums durch die zweiten Ge rüstgruppen 120 und eine erst in der Kühlstrecke 55 begonnene Abkühlung wird dadurch vermieden.

In einem zwölften Verfahrensschritt 360 ermittelt die dritte Temperaturmesseinrichtung 80, die beispielsweise als drittes Pyrometer ausgebildet ist, eine dritte Oberflächentempera tur, die mit der zweiten Austrittstemperatur TA2 korreliert, nach Austritt des Fertigwalz bands 145 aus der zweiten Gerüstgruppe 120. Die dritte Temperaturmesseinrichtung 80 stellt eine dritte Information über die dritte Oberflächentemperatur über die achte Daten verbindung 200 der Schnittstelle 160 und über die Schnittstelle 160 der Steuereinrichtung 150 bereit. Die Steuereinrichtung 150 kann bei Regelung des Volumenstroms des Kühl mediums in der zweiten Gerüstgruppe 120 im elften Verfahrensschritt 355 die Information über die dritte Oberflächentemperatur mitberücksichtigen und den Volumenstrom des Kühlmediums derart regeln, dass die dritte Oberflächentemperatur im Wesentlichen der dritten Solltemperatur TS3 entspricht. Ferner kann bei der Regelung des Volumenstroms zusätzlich die zweite Oberflächentemperatur mitberücksichtigt werden, um eine gleichmä ßige hohe Abkühlrate in der zweiten Gerüstgruppe 120 sicherzustellen. Dabei kann die Steuereinrichtung 150 den elften und zwölften Verfahrensschritt 355, 360 in einer Schleife in einem vordefinierten Zeitintervall regelmäßig wiederholen.

In einem dreizehnten Verfahrensschritt 365 wird das Fertigwalzband 145 in abgekühltem Zustand in die Kühlstrecke 55 transportiert. Im dreizehnten Verfahrensschritt 365 deakti viert oder hält die Steuereinrichtung 150 die Kühlstrecke 55 in deaktiviertem Zustand, so- dass beim Durchlaufen des Fertigwalzbands 145 durch die Kühlstrecke 55 kein weiteres Kühlmedium auf das Fertigwalzband 145 zum weiteren Zwangskühlen des Fertigwalz bands 145 gebracht wird. Dies ist zum einen aufgrund der hohen Kühlleistung der zweiten Gerüstgruppe 120 nicht notwendig, zum anderen genügt die konvektive Kühlung beim Durchlaufen der Kühlstrecke 55 zur weiteren Abkühlung des Fertigwalzbands 145 von der zweiten Austrittstemperatur TA2 auf eine unterhalb der zweiten Austrittstemperatur TA2 liegende dritte Austrittstemperatur TA3. Ferner trocknet das auf dem Fertigband verblie bende Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, in der Kühlstrecke 55 ab. Dadurch kühlt das Fertigwalzband 145 in der Kühlstrecke 55 weiter ab.

Selbstverständlich kann im dreizehnten Verfahrensschritt 365 auch die Steuereinrichtung 150 die Kühlstrecke 55 aktivieren, um das Fertigwalzband 145 von der zweiten Austritts temperatur TA2 auf die dritte Austrittstemperatur TA3 zwangszukühlen.

In einem vierzehnten Verfahrensschritt 370 wird das in der Kühlstrecke 55 weiter abge kühlte Fertigwalzband 145 durch die dritte Trenneinrichtung 35 hin zu der Haspeleinrich tung 60 geführt. In der Haspeleinrichtung 60 wird das fertiggewalzte, getrocknete und ab gekühlte Fertigwalzband 145 zu einem Coil aufgewickelt. Nach Aufwickeln des Coils kann die Steuereinrichtung 150 die dritte Trenneinrichtung 35 aktivieren, sodass das kontinuier lich aus der Kühlstrecke 55 geförderte Fertigwalzband 145 vom Coil abgetrennt wird und das Coil entfernt werden kann. Das weitere, durch die Kühlstrecke 55 transportierte Fer tigwalzband 145 kann auf einem neuen Coil aufgewickelt werden.

Die oben beschriebene Gieß-Walz-Verbundanlage 10 und das in FIG 2 beschriebene Ver fahren haben den Vorteil, dass mit der chemischen Zusammensetzung, beispielsweise mit einer chemischen Zusammensetzung für einen X60-Stahl, die mechanischen Bedin gungen für einen X70 bis X120 mikrolegierten Stahl erfüllt werden können. Der mikrole gierte Stahl eignet sich insbesondere als mikrolegierter Röhrenstahl zur Herstellung von Röhren, Pipelines oder Drucktanks. Durch die unmittelbar an die erste Gerüstgruppe 115 folgende Abkühlung mittels der zu Gerüstkühlern 135 umgebauten zweiten Fertigwalzge rüsten 130 und den Zwischenkühlern 140 können besonders gute Materialeigenschaften für den mikrolegierten Stahl sichergestellt werden. Dadurch ist der mikrolegierte Stahl be sonders zäh und fest. Ferner weist die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 eine besonders exakte Temperaturführung auf.

Dadurch dass ausschließlich die beiden Gerüstkühler 135 vorgesehen sind bzw. die zwei ten Fertigwalzgerüste 130 zu Gerüstkühlern 135 umzubauen sind, um das oben beschrie bene Verfahren durchführen, kann, sofern kein mikrolegierter Stahl, insbesondere kein mikrolegierter Röhrenstahl herzustellen ist, die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 konventio nell betrieben werden, wobei in konventionellem Betrieb die Gerüstkühler 135 wieder zu zweiten Fertigwalzgerüsten 130 umgebaut sind. Ferner sind im konventionellen Betrieb die Zwischenkühler 140 deaktiviert und die Kühlstrecke 55 aktiviert. Im konventionellen Betrieb, beispielsweise, um dünne Bleche mit einer Dicke von 0,8 mm bis 8 mm herzustel len, wird das Fertigwalzband 145 dann von allen fünf Fertigwalzgerüsten 125, 130 gewalzt und die Abkühlung des Fertigwalzbandes 145 erfolgt im Wesentlichen in der Kühlstrecke 55 anstatt in der zweiten Gerüstgruppe 120 auf die zweite Austrittstemperatur TA2.

Der zweite Graph 405 (vgl. FIG 4) zeigt anschaulich wie das Fertigwalzband 145 langsam von der ersten Austrittstemperatur TA1 bis hin zur zweiten Austrittstemperatur TA2 ab kühlt. Beim konventionellen Betrieb der in FIG 1 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10 beträgt die erste Austrittstemperatur TA1 etwa 800 °C bis 950 °C. Erst in der Kühlstrecke 55 wird das Fertigwalzband 145 abgekühlt und eine Kerntemperatur sinkt dort dann ra pide ab. Dadurch dass das Fertigwalzband 145 langsam um etwa 50 °C bis 100 °C über etwa eine Zeitdauer von etwa 15 bis 50 Sekunden abkühlt, kann der mittels des in FIG 2 beschriebenen Verfahrens herstellbare mikrolegierte Stahl nicht hergestellt werden. Um einen gewünschten mikrolegierten Stahl mit diesen Eigenschaften herzustellen, sind zu sätzliche Legierungszusätze beim konventionellen Betrieb der in FIG 1 gezeigten Gieß- Walz-Verbundanlage 10 notwendig.

Der erste Graph 400, der den Temperaturverlauf des in FIG 2 gezeigten Verfahrens dar stellt, zeigt anschaulich, wie schnell der Kern des Fertigwalzbands 145 von der ersten Austrittstemperatur TA1 auf die zweite Austrittstemperatur TA2 abgekühlt wird. Dadurch können mittels beispielsweise einer chemischen Legierung, die einem X60-Stahl ent spricht, die mechanischen Eigenschaften eines höher legierten, beispielsweise eines X70- bis X120-Stahls zu geringeren Kosten erreicht werden.

FIG 7 zeigt ein schematisches ZTU-Diagramm für eine X60-Stahlschmelze. In FIG 7 ist die dritte Solltemperatur TS3 in Abhängigkeit eines herzustellenden ge wünschten mikrolegierten Stahls angegeben. Die dritte Solltemperatur TS3 ist zumindest niedriger als eine Ferrit-Perlit-Umwandlungstemperatur An , vorzugsweise niedriger als eine Bainitstarttemperatur, insbesondere niedriger als eine Martensitstarttemperatur Ms, gewählt.

In Abhängigkeit der dritten Solltemperatur TS3 kann ausgehend von der zweiten Eintritts temperatur TE2, die im Wesentlichen derder ersten Austrittstemperatur TA1 entspricht, das Fertigwalzband 145 in der zweiten Gerüstgruppe 120 im zwölften Verfahrensschritt 360 abgekühlt werden. Je nach Wahl der vordefinierten dritten Solltemperatur TS3 steuert die Steuereinrichtung 150 den Volumenstrom des an das Fertigwalzband 145 geführten Kühlmediums und somit die Abkühlgeschwindigkeit. Ist die dritte Solltemperatur TS3 be sonders niedrig gewählt, steuert die Steuereinrichtung 150 die zweite Gerüstgruppe 120 derart an, dass diese mit einer besonders großen Menge von Kühlmedium das Fertig walzband 145 abkühlt. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise mittels der oben angege benen chemischen Zusammensetzung, die beispielsweise im Wesentlichen einem X60- Stahl entspricht, ein mikrolegierter Stahl mit den mechanischen Eigenschaften eines X120-Stahls hergestellt werden kann.

Ist die dritte Solltemperatur TS3 oberhalb einer Martensitstarttemperatur M _s angesetzt, so kann mittels der oben genannten X60-Stahlschmelze 95 ein mikrolegierter Stahl mit den mechanischen Eigenschaften eines X80-Stahls hergestellt werden. Ebenso kann, sollte die dritte Solltemperatur TS3 höher als eben beschrieben angesetzt werden, mit der X60- Stahlschmelze mikrolegierter Stahl mit den mechanischen Eigenschaften eines X70- Stahls hergestellt werden. Der X70- und der X80- mikrolegierte Stahl weisen jeweils über wiegend einen bainitische Phasenanteil B auf, während hingegen der X120- mikrolegierte Stahl im Wesentlichen einen Phasenanteil von 25-65 % Martensit M aufweist.

Ebenso kann mit dem in FIG 2 beschriebenen Verfahren ein typischer X60- oder X70- mikrolegierter Stahl mit einem perlitischen Phasenanteil P in Höhe von 5-50 Volumenpro zent auf einfache Weise hergestellt werden.

Der mikrolegierte Stahl kann wenigstens eine der folgenden Ausscheidungen aufweisen: Ti(C,N), Nb(C,N) V(C,N) TiC, TiN, Ti(C,N), (Nb,Ti)C, (Nb,Ti)N, (Nb,Ti)(C,N), NbC, NbN, VC, VN, V(C,N), (Nb,Ti,V)(C,N), (Nb,V)C, (Ti,V)C, (Nb,V)(C,N), (Ti,V)(C,N), (Nb,V)N, (Ti,V)N, (Nb,Ti,V)C, (Nb,Ti,V)N. Eine Ausscheidungsdichte der Ausscheidung(en) beträgt 10 ²⁰ bis 10 ²³ 1/m ³ . Die Ausscheidung weist eine durchschnittliche Größe von 1 nm bis 20 nm auf. Die durchschnittliche Größe der Ausscheidungen sollen in einer Probe ermittelt werden die im normalen Winkel zur Förderrichtung ausgerichtet ist. Um die durchschnittlich Größe und/oder die Ausscheidung in ihrer Zusammensetzung zu bestimmen, kann beispiels weise eine Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) eingesetzt werden. Die Bestim mung der Größe der Ausscheidungen erfolgt vorzugsweise senkrecht zu einem Quer schnitt des Fertigwalzbands. Von besonderem Vorteil ist, wenn beispielsweise in einer Querrichtung senkrecht zur Förderrichtung des Fertigwalzbands in mehreren nicht über lappenden Bildausschnitten in dem Querschnitt die Ausscheidungsgröße der Ausschei dungen bestimmt wird. Ferner ist von Vorteil, wenn die Bestimmung im Bereich einer Bandmitte (bezogen auf eine Dicke und eine Breite des Fertigwalzbands) erfolgt.

FIG 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Gieß-Walz-Verbundanlage 10 gemäß ei ner zweiten Ausführungsform.

Die Gieß-Walz-Verbundanlage 10 ist im Wesentlichen identisch zu der in FIG 1 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Un terschiede der in FIG 8 gezeigten Gieß-Walz-Verbundanlage 10 gegenüber der ersten Ausführungsform der Gieß-Walz-Verbundanlage 10, die in FIG 1 gezeigt ist, eingegan gen.

Abweichend von FIG 1 ist in FIG 8 nur das letzte zweite Fertigwalzgerüst 130 der zweiten Gerüstgruppe 120 zu dem Gerüstkühler 135 umgebaut. Das in Förderrichtung bezogen auf das Fertigwalzband 145 vorgeordnete zweite Fertigwalzgerüst 130 ist nicht umgebaut und ist als Fertigwalzgerüst 130 zum Walzen ausgebildet. Die beiden in FIG 1 gezeigten Zwischenkühler 140 sind in FIG 8 ebenso vorgesehen.

Die in FIG 8 gezeigte Ausgestaltung hat gegenüber FIG 1 den Vorteil, dass in Förderrich tung nur das letzte zweite Fertigwalzgerüst 130 in der Vorbereitung der Gieß-Walz-Ver- bundanlage 10 zum Gerüstkühler 135 umgebaut werden muss, um das in FIG 2 beschrie bene Verfahren durchzuführen. Dadurch ist ein Umbauaufwand einer konventionellen Gieß-Walz-Verbundanlage 10 besonders gering gehalten. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere dann, wenn nur kleine Mengen des mikrolegierten Stahls im Rahmen eines ESP-Prozesses hergestellt werden sollen. Dadurch dass nur eines der beiden zwei ten Fertigwalzgerüste 130 zum Gerüstkühler 135 umgerüstet ist, ist auch eine Umrüstzeit zurück zum konventionellen Aufbau, das heißt mit fünf ersten und zweiten Fertigwalzge rüsten 125, 130, die walzfähig sind, besonders kurz. Das in FIG 2 beschriebene Verfahren wird ebenso mit der in FIG 8 gezeigten Gieß-Walz- Verbundanlage 10 beschrieben durchgeführt, wobei jedoch bei Durchführung des Fertig walzbands 145 durch das in Förderrichtung vordere zweite Fertigwalzgerüst 130 der zwei ten Gerüstgruppe 120 kein Walzen des Fertigwalzbands 145 durchgeführt wird, sondern das zweite Fertigwalzgerüst 130 ausschließlich zum Transport des Fertigwalzbands 145 dient. Dies bedeutet, dass das Fertigwalzband 145 im Wesentlichen unter Aufrechterhal tung seiner Dicke durch das nicht-umgebaute zweite Fertigwalzgerüst 130 geführt wird. Die in FIG 8 gezeigte Ausgestaltung der Gieß-Walz-Verbundanlage 10 hat den Vorteil, dass mittels geringer Umbauzeiten beispielsweise auf Basis einer chemischen Zusam- mensetzung eines mikrolegierten Stahls für einen X60-Stahl kostengünstig ein mecha nisch höherwertiger mikrolegierter Stahl beispielsweise X70-Stahl herstellbar ist.

Bezugszeichenliste

10 Gieß-Walz-Verbundanlage

15 Stranggießmaschine

20 Vorwalzstraße

25 erste Trenneinrichtung

30 zweite Trenneinrichtung

35 dritte Trenneinrichtung

40 Zwischenheizung

45 Entzunderer

50 Fertigwalzstraße

55 Kühlstrecke

60 Haspeleinrichtung

65 Steuergerät

70 erste Temperaturmesseinrichtung

75 zweite Temperaturmesseinrichtung

80 dritte Temperaturmesseinrichtung

85 Pfanne

86 Verteiler 90 Kokille 95 metallische Schmelze 100 Dünnbrammenstrang 105 Vorwalzgerüst 110 Vorwalzband 115 erste Gerüstgruppe 120 zweite Gerüstgruppe 125 erstes Fertigwalzgerüst 130 zweites Fertigwalzgerüst 135 Gerüstkühler

140 Zwischenkühler

141 obere Arbeitswalze

142 untere Arbeitswalze 145 Fertigwalzband 150 Steuereinrichtung 155 Datenspeicher 160 Schnittstelle 165 erste Datenverbindung 170 zweite Datenverbindung 175 dritte Datenverbindung

180 vierte Datenverbindung

185 fünfte Datenverbindung

190 sechste Datenverbindung

195 siebte Datenverbindung

200 achte Datenverbindung

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

400 erster Graph

405 zweiter Graph

K Korngröße

Mi Martensitumwandlungstemperatur

Ms Martensitstarttemperatur

A Ferrit-Perlit-Umwandlungstemperatur

TS3 dritte Solltemperatur

TA1 erste Austrittstemperatur

TA2 zweite Austrittstemperatur

TA3 dritte Austrittstemperatur

TE1 erste Eintrittstemperatur

TE2 zweite Eintrittstemperatur