BILGEN, Christian (Becherstrasse 16, Düsseldorf, 40476, DE)
BÖCHER, Tilmann (Leuchtenberger Kirchweg 51, Düsseldorf, 40489, DE)
NEUMANN, Luc (Aachener Strasse 54, Düsseldorf, 40223, DE)
KLINKENBERG, Christian (Im Siepen 30a, Herdecke, 58313, DE)
BILGEN, Christian (Becherstrasse 16, Düsseldorf, 40476, DE)
BÖCHER, Tilmann (Leuchtenberger Kirchweg 51, Düsseldorf, 40489, DE)
NEUMANN, Luc (Aachener Strasse 54, Düsseldorf, 40223, DE)
| Patentansprüche: 1. Verfahren zum Stranggießen einer Bramme (1), insbesondere aus Stahl, bei dem die gegossene Bramme (1) durch einen Ofen (2) geführt wird und bei dem die Bramme (1) einer Entzunderungsoperation unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Abschnitt (3) des Ofens (2) die Brammenoberfläche einer Reduzierung unterzogen wird, indem in dem Abschnitt (3) des Ofens (2) eine Atmosphäre aufrecht erhalten wird, die aus einem I- nertgas und Wasserstoff (H2) oder aus reinem Wasserstoff (H2) besteht. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Wasserstoff (H2) zwischen 3 % und 99,5 % beträgt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Wasserstoff (H2) zwischen 5 % und 50 % beträgt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas Stickstoff (N2) ist. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas Argon (Ar) ist. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Förderrichtung (F) vor und/oder hinter dem mindestens einen Abschnitt (3) des Ofens (2) mit reduzierender Atmosphäre ein Abschnitt (4) des Ofens (2) anschließt, in dem die Brammenoberfläche einer Oxidation unterzogen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (4) des Ofens (2) mit oxidierender Atmosphäre zu- mindest teilweise Sauerstoff (O2) aufweist. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Bramme (1) im Ofen (2) durch Induktion erfolgt. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stranggießen als Gieß-Walz-Prozess erfolgt. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Bramme (1) in Förderrichtung (F) hinter dem Gießprozess und vor dem Walzprozess erfolgt. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung der Bramme (1) kontinuierlich erfolgt. 12. Vorrichtung zum Stranggießen einer Bramme (1), die einen Ofen (2) aufweist, durch den die Bramme (1) geführt werden kann, wobei weiterhin Entzunderungsmittel vorhanden sind, mit denen die Brammenoberfläche entzundert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (2) mindestens zwei Abschnitte (3, 4) aufweist, wobei Mittel vorhanden sind zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre in mindestens einem Abschnitt (3) des Ofens (2) und wobei Mittel vor- handen sind zur Aufrechterhaltung einer oxidierenden Atmosphäre in mindestens einem anderen Abschnitt (4) des Ofens (2). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre mindestens eine Zuführleitung für Wasserstoff (H2) umfassen. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre zusätzlich mindestens eine Zuführleitung für ein Inertgas umfassen. 15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung einer oxidierenden Atmosphäre mindestens eine Zuführleitung für Sauerstoff (O2) umfassen. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (2) ein Muffelofen ist. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (3, 4) des Ofens (2) durch Strahlrohre gebildet werden. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (2) induktive Heizmittel umfasst. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen einer Bramme, insbesondere aus Stahl, bei dem die gegossene Bramme durch einen Ofen geführt wird und bei dem die Bramme einer Entzunderungsoperation unterzogen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Stranggießen einer Bramme.
Bei der Herstellung eines Stahlbandes ist das direkte Walzen aus der Gießhitze heraus bekannt. Das Verfahren ist dabei umso interessanter, je größer die Gießgeschwindigkeit ist. Bekannt ist das Verfahren beispielsweise aus der EP 0 889 762 B1 und aus der WO 2006/106376 Al Dabei wird zunächst in einer Stranggießmaschine eine Bramme hergestellt, die aus einer Kokille senkrecht nach unten austritt und dann in die Horizontale umgelenkt wird. Das noch heiße Band wird dann einer Walzstraße zugeführt. In jedem Walzgerüst der Walzstra- ße erfolgt eine Dickenreduktion der Bramme, bis das Band mit der gewünschten Dicke hergestellt ist. Die Vorteile dieses Verfahrens des kontinuierlichen Gießwalzens liegen in einer relativ kompakten Bauweise der Anlage und damit verbundenen geringeren Investitionskosten. Weiterhin kann Energie bei der Bandherstellung eingespart werden. Das Verfahren ermöglicht es, schwierig zu walzende Produkte zu fertigen, beispielsweise sehr dünne Bänder (Dicke von z. B. 0,8 mm), hochfeste Sondermaterialien zu verarbeiten und breite und dünne Bänder kombiniert herzustellen.
Die genannte Technologie wird auch als CSP-Technologie bezeichnet. Darun- ter ist das Fertigen eines Stahlbandes in einer Dünnbrammen-Gießwalzanlage zu verstehen, die eine effiziente Produktion von Warmband ermöglicht, wenn die starre Verbindung von Stranggussanlage, Durchlaufofen zum Temperaturausgleich und Walzstraße und deren Temperaturführung durch die Gesamtanlage beherrscht wird. Hierbei sind also die Walzgerüste direkt hinter der Gieß- maschine und dem Durchlaufofen angeordnet. Durch den Einsatz der genann- ten Gieß-Walz-Anlage ist ein gekoppelter, vollkontinuierlicher, direkter Gieß- Walz-Prozess möglich.
Für das Erreichen einer hinreichenden Oberflächenqualität des herzustellenden Bandes ist das Entstehen von Zunder sehr nachteilig. Der während des Gie- ßens und Erstarrens sowie beim Aufheizen und Verweilen im Brammenofen gebildete Oberflächenzunder auf dem Stahlstrang bzw. auf der Bramme muss daher vor dem Warmwalzen entfernt werden.
Insbesondere ist von Nachteil, dass bei dem genannten kontinuierlichen Gieß- Walz-Prozess während des Gießens und des Erstarrens des Strangs bzw. der Brammen gebildeter Zunder nicht entfernt werden kann. Der Strang bzw. die Bramme werden in oxidierender Atmosphäre gegossen und erhitzt, wobei die Oberfläche verzundert. Auf der Strang- bzw. Brammenunterseite gebildeter Zunder kann auf der Auflagefläche im Ofen (Rollen, Wimmler, etc.) eingedrückt werden und so zu einer mechanischen Schädigung der Oberfläche führen. Die Reinigung der Oberflächen mittels eines in klassischer Weise eingesetzten Zunderwäschers kann nur außerhalb des Ofens erfolgen. Abgesehen davon führt das Entfernen von Zunder mittels eines Zunderwäschers vor und/oder hinter dem Ofen zu einer Abkühlung des Strangs bzw. der Bramme, was durch höheren Energieeintrag im Ofen kompensiert werden muss.
Die DE 199 59 688 A1 zeigt ein Verfahren zum Erhitzen von Rohlingen aus metallischen Werkstoffen für einen Walz- oder Umformprozess, bei dem die Erhitzung durch elektrische oder magnetische Felder oder durch eine elektrische Widerstandsheizung erfolgt, wobei eine schützende Atmosphäre eingesetzt wird. Diese besteht hier vor allem aus Kohlendioxid, aus Argon, aus Stickstoff, aus Schwefelhexafluorid oder aus Helium.
Die WO 2007/054237 A1 offenbart für einen kombinierten Gießwalzprozess, das vorgewalzte Warmband unmittelbar vor dem Eintritt in eine Temperaturein- Stelleinrichtung zu entzundern, wobei das so vorbehandelte Band in der Temperatureinstelleinrichtung in einer Schutzgasatmosphäre gehalten wird.
Ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bandstahl oder Stahlblech offenbart auch die WO 89/11363. Ähnliches zeigt die WO 98/00248.
Der vorliegenden Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, vorhandene Zunderschichten zu vermindern und die Bildung und den Aufbau einer Zunderschicht während der Glühbehandlung zu verhindern. Des Weiteren wird angestrebt, Zunder-bedingte Oberflächenfehler zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrenstechnisch dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Abschnitt des Ofens die Brammen- bzw. Strangoberfläche einer Reduzierung unterzogen wird, indem in dem Abschnitt des Ofens eine Atmosphäre aufrecht erhalten wird, die aus einem Inertgas und Wasserstoff oder aus reinem Wasserstoff besteht.
Der Anteil an Wasserstoff kann dabei zwischen 3 % und 100 % betragen, bevorzugt zwischen 5 % und 50 %. Das Inertgas ist bevorzugt Stickstoff oder Ar- gon.
In Förderrichtung vor und/oder hinter dem mindestens einen Abschnitt des O- fens mit reduzierender Atmosphäre kann sich ein Abschnitt des Ofens anschließen, in dem die Brammenoberfläche einer Oxidation unterzogen wird. Dieser Abschnitt des Ofens mit oxidierender Atmosphäre kann dann also zumindest teilweise Sauerstoff aufweisen.
Die Erwärmung der Bramme im Ofen kann durch Induktion erfolgen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem beschriebenen Verfahren um das Stranggießen im Gieß-Walz-Prozess. Die Erwärmung oder Ausgleichsglühung der Bramme erfolgt dann bevorzugt in Förderrichtung hinter dem Gießprozess und vor dem Walzprozess. Dabei wird die Bramme kontinuierlich gefördert.
Die Vorrichtung zum Stranggießen einer Bramme, die einen Ofen aufweist, durch den die Bramme geführt werden kann, wobei weiterhin Entzunderungs- mittel vorhanden sind, mit denen die Brammenoberfläche entzundert werden kann, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Ofen mindestens zwei Abschnitte aufweist, wobei Mittel vorhanden sind zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre in mindestens einem Abschnitt des Ofens und wobei Mittel vorhanden sind zur Aufrechterhaltung einer oxidierenden Atmo- Sphäre in mindestens einem anderen Abschnitt des Ofens.
Die Mittel zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre haben bevorzugt Zuführleitungen für Wasserstoff und vorzugsweise auch für ein Inertgas. Die Mittel zur Aufrechterhaltung einer oxidierenden Atmosphäre haben bevor- zugt mindestens eine Zuführleitung für Sauerstoff.
Der Ofen kann ein Muffelofen sein. Die Abschnitte des Ofens können auch durch Strahlrohre gebildet werden, was den Vorteil hat, dass keine offene Flamme vorhanden ist. Der Ofen kann auch induktive Heizmittel umfassen.
Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist es möglich, einen Stahlstrang bzw. eine Stahlbramme mit verbesserten Oberflächeneigenschaften zu erzeugen. Dies erfolgt durch eine gezielte Einstellung der Ofenatmosphäre während der Erwärmung oder der Ausgleichsglühung in einem stationären Ofen oder in einem Rollenherdofen.
Gemäß dem Vorschlag wird eine vorhandene Zunderschicht reduziert und die Bildung bzw. der Aufbau einer Zunderschicht während der Glühbehandlung weitgehend verhindert. Zusätzlich können über eine gezielte Kombination aus Verzundern und Reduzieren kleinere Oberflächenfehler entfernt werden. Dadurch kann die Oberflächenqualität des Strangs bzw. der Bramme verbessert werden, was insbesondere für direkt gewalztes Warmband gilt, z. B. aus dem CSP-Gießwalzprozess. Damit können hohe Anforderungen an die Oberflächenqualität erfüllt werden, wie sie z. B. für Bleche für Außenhautteile im Automobilbau bestehen.
Der Zunderaufbau an den Auflageflächen im Ofen (Rollen, Wimmler, etc.) kann vermieden oder jedenfalls vermindert werden.
Durch das Vermeiden von Zunderverlusten und Abwertungen kann eine höhere Ausbringung der Anlage erreicht werden.
Es kommt auch zu einer Energieeinsparung durch einen besseren Wärmeübergang im Ofen. Eine Energieeinsparung und auch eine Einsparung von Wasser ergeben sich auch dadurch, dass ggf. noch erforderliche Zunderwäscher mit reduzierter Wassermenge gefahren werden können. Der damit verbundene geringere Temperaturverlust von Strang bzw. Bramme erlaubt die Vorgabe einer niedrigeren Ofentemperatur bei gleich bleibender Temperatur der Bramme bei Eintritt in das erste Walzgerüst.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Anlage zum Gieß-Walzen einer Bramme mit einer Gießvorrichtung, einem Rollenherdofen und einer Warm- Walzstraße und
Fig. 2 schematisch eine Anlage für den konventionellen Warmwalzpro- zess mit einer Gießmaschine, einem Brammenlager, einem Aufwärmofen und einer Walzstraße. In Fig. 1 ist eine Gieß-Walz-Anlage gezeigt, die als solche bekannt ist. In einer Gießmaschine 5 wird eine Bramme gegossen, die aus einer Kokille senkrecht nach unten austritt und dann mit einer Anzahl Rollen in die Horizontale umgelenkt wird, wobei sich der gegossene Strang weiter verfestigt. In Förderrichtung F weiter hinten schließt sich eine Warmwalzstraße 6 an, weiter folgt in Förder- richtung F eine Kühlgruppe 7 und ein Haspel 8 für das fertige Band.
Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist zwischen der Gießmaschine 5 und der Warmwalzstraße 6 ein Rollenherdofen 2 angeordnet.
Bei der alternativen Lösung gemäß Fig. 2 kommt ein konventioneller Warm- walzprozess zum Einsatz, bei dem die Brammen hinter der Gießmaschine 5 zunächst in einem Brammenlager 9 gelagert werden. Die Brammen gelangen von diesem in einen Ofen 2, der als Aufwärmofen gestaltet ist. Anschießend folgt der in Fig. 1 beschriebene weitere Prozess, d. h. das Walzen, das Kühlen und das Haspeln des Bandes.
Der während des Aufheizens und dem Verweilen im Brammenofen gebildete Oberflächenzunder muss vor dem Warmwalzen entfernt werden. Dies erfolgt klassisch mit einem Zunderwäscher über das Abspritzen mit Wasser unter ho- hem Druck (200 bis 400 bar). Im Gegensatz zur konventionellen Herstellung über Strangguss, Abkühlen und anschließendes Wiedererwärmen und Warmwalzen (gemäß Fig. 2) werden Brammen aus dem Gießwalzprozess (s. insbesondere den oben genannten CSP-Prozess und Fig. 1) in einem kontinuierlichen Verfahren über einen Rollenherdofen direkt der Warmbandfertigstraße zugeführt. Dabei entfällt die Möglichkeit, vor dem Warmwalzen Oberflächenfehler durch Flammen oder Schleifen der Brammen zu entfernen.
Für beide erläuterte Prozesse ist vorgesehen, dass ein Ofen 2 zum Einsatz kommt, bei dem in mindestens einem Abschnitt 3 des Ofens 2 (s. Fig. 1) die Brammenoberfläche einer Reduzierung unterzogen wird, indem in dem Ab- schnitt 3 des Ofens 2 eine Atmosphäre aufrecht erhalten wird, die aus einem Inertgas und/oder Wasserstoff H 2 besteht.
In dem besagten Abschnitt 3 des Ofens 2 wird also eine reduzierende Ofenatmosphäre eingestellt, mit der eine Reduzierung des Oberflächenzunders vor- genommen werden kann. Der eingesetzte Wasserstoff (H 2 ) kann einen Gehalt von rund 3 % bis 100 % aufweisen.
In Förderrichtung F vor dem Abschnitt 3 mit reduzierender Atmosphäre ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 (dargestellt allerdings nur in Fig. 1) ein Abschnitt 4 mit oxidierender Oberfläche angeordnet. Hier wird also Sauerstoff (O 2 ) eingegeben; möglich ist auch, dass hier der Zutritt der (sauerstoffhaltigen) Atmosphäre ermöglicht wird.
Kleinere Oberflächenfehler aus dem Gieß- und Erstarrungsprozess von Strang bzw. Bramme können somit durch gezieltes Abzundern entfernt werden. Durch eine gezielte Kombination von Ofenzonen mit oxidierender und reduzierender Atmosphäre kann eine saubere, metallisch blanke Brammenoberfläche hinter dem Ofen 2 erreicht werden.
Eine Trennung des Verbrennungsraums und der Ofenkammer kann durch den Einsatz eines Muffelofens oder von Strahlrohren erreicht werden. Alternativ ist es auch möglich, ganz oder teilweise die Erwärmung und Ausgleichsglühung mittels induktiver Heizelemente vorzunehmen.
Im Ausführungsbeispiel folgen zwei Ofenabschnitte bzw. -kammern 3, 4 in Förderrichtung F aufeinander, wobei - wie erläutert - vorzugsweise zunächst die Oxidation der Bramme 1 und dann deren Reduktion erfolgt. Es ist auch möglich, dass mehr als zwei Abschnitte, insbesondere drei Abschnitte, im Ofen 2 vorgesehen sind (nicht dargestellt), in denen jeweils unterschiedliche Atmosphären für die Reduktion bzw. Oxidation aufrechterhalten werden. Bezugszeichenliste:
1 Bramme / Strang
2 Ofen
3 Abschnitt des Ofens
4 Abschnitt des Ofens
5 Gießmaschine
6 Warmwalzstraße
7 Kühlgruppe
8 Haspel
9 Brammenlager
H 2 Wasserstoff
N 2 Stickstoff
O 2 Sauerstoff
F Förderrichtung
Next Patent: CHARGING STATION FOR ELECTRIC VEHICLES