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WO2021038108A1 - Verfahren zur wärmebehandlung eines stahlvorproduktes - Google Patents

Verfahren zur wärmebehandlung eines stahlvorproduktes Download PDF

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WO2021038108A1
WO2021038108A1 PCT/EP2020/074237 EP2020074237W WO2021038108A1 WO 2021038108 A1 WO2021038108 A1 WO 2021038108A1 EP 2020074237 W EP2020074237 W EP 2020074237W WO 2021038108 A1 WO2021038108 A1 WO 2021038108A1
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WO
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steel
product
heat treatment
furnace
temperature
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PCT/EP2020/074237
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schuster
Andreas Böttcher
Original Assignee
Sms Group Gmbh
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Publication date
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for the heat treatment of a steel intermediate product.
  • a specific temperature must be set for a slab in order to achieve optimal forming properties.
  • EP 2 035 587 B1 describes a method and an installation for the production of hot-rolled rolled stock from grain-oriented silicon steel on the basis of slabs.
  • the slab Before entering the rolling train, the slab is heated to a temperature of at least 1200 ° C and, for this purpose, passes through a preheating stage and an intensive heating stage. In the preheating stage, the slab temperature is set between 1000 ° C and 1100 ° C.
  • WO 2016/059 099 A1 discloses a method for producing a grain-oriented electrical steel strip from thin slabs. The thin slabs are heated to a temperature of> 1050 ° C, preferably a maximum of 1150 ° C should not be exceeded in the temperature control before the first piercing.
  • WO 2016/059 101 A1 describes a process with which a grain-oriented electrical steel strip can be produced.
  • a continuously cast thin slab is heated to a temperature> 1050 ° C in a hot rolling mill before the first piercing and annealed at a temperature ⁇ 1150 ° C to equalize the temperature.
  • the aim of temperature control in the publications is to set an optimal rolling temperature and to bring the aluminum nitrides precipitated during the solidification of the slab into solution in order to then selectively precipitate them during hot rolling.
  • the targeted overheating of the slab surface and the associated formation of liquid and / or partially liquid fayalite phases is accepted in these processes, since the dissolving of the aluminum nitrides and precipitation is essential for the properties of use.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for the heat treatment of a steel preliminary product in which liquid and / or partially liquid slag on the surface of the slab is avoided.
  • the object of the invention is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the heat treatment time in the furnace before the first piercing is set to a treatment time t B ⁇ -0.5 min / ° C ⁇ T z + 610 min, preferably t B ⁇ -0.45 min / ° C ⁇ T z + 510 min, limited.
  • the limitation of the treatment time in the heat treatment furnace means that the time required for the transport processes for the formation of liquid and / or partially liquid phases is not reached expire. It is essential to the invention that the surface temperature of the steel pre-product is set in a targeted manner and that the heat treatment times are not exceeded. Definitions:
  • Steel pre-product slab or billet from e.g. a continuous cast or
  • Ingot casting which is processed in a hot rolling mill to e.g.
  • Hot strip or bar are rolled, as well as their intermediate products in multi-stage hot rolling with intermediate heating
  • Thin slab slab with d ⁇ 150 mm
  • Pre-strip steel strip with d ⁇ 50 mm
  • the preliminary steel product is heated to the hot rolling temperature in the core by means of a heating device, preferably an induction heating device, before it enters the first hot rolling stand of the rolling step.
  • a heating device preferably an induction heating device
  • Induction devices make it possible to bring energy into the core of a steel pre-product within a short time without heating the surface too much. This avoids the formation of scale and the core rolling temperature can be easily adjusted.
  • the steel pre-product is moved with the aid of rollers as transport devices. Rollers reduce the risk of surface damage, especially in the case of the soft material according to the invention.
  • the steel preliminary product is moved with the aid of rollers as transport devices in the furnace during the heat treatment in the furnace. This avoids scoring or impressions on the surface of the steel pre-product.
  • the temperature on the surface of the steel precursor is, according to claim 6, during the heat treatment preferably a maximum of 20 K above the temperature at which liquid or partially liquid phases from oxidic binary and / or ternary compounds of the scale, preferably comprising Fe x O y , S1O2, AI2O3, form.
  • the formation temperatures of various relevant oxidic phases, in particular phases or mixed phases with Fe x O y , S1O2, Al2O3, are disclosed in the slag atlas. In addition to the mass transfer, this also inhibits the rate of formation of the liquid or partially liquid phases.
  • FIG. 1 shows a diagram with a heat treatment of a thin slab from the casting heat.
  • the core of the thin slab has a significantly higher temperature than the surface of the thin slab.
  • the target temperature is a homogeneous temperature of 1050 ° C both in the core and on the surface. After the temperature has been equalized, the core of the slab is heated to 1250 ° C by inductive heating before the first piercing in the roll stand.
  • FIG. 2 shows the temperature profile of a cold ingot cast slab up to the first tapping.
  • the ingot cast slab is slowly heated to a temperature below 1000 ° C. in two steps.
  • the preheating is followed by a heating curve to the target surface temperature of 1150 ° C. with a maximum holding time of 20 minutes. As a result, the surface of the slab cools down briefly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Stahlvorproduktes. Durch begrenzen der Haltezeit auf Temperaturen bei denen sich flüssige oder teilflüssige Zunderphasen bilden, wird die Oberflächenqualität eines aus dem Stahlvorprodukt hergestellten Warmband verbessert.

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung eines Stahlvorproduktes
Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Stahlvorproduktes.
Stand der Technik:
Vor dem Warmwalzen einer Bramme zu einem Warmband muss bei einer Bramme eine gezielte Temperatur eingestellt werden, um optimale Umformeigenschaften zu erreichen. Dazu werden entweder kalte Brammen aufgeheizt oder die Gießhitze der Brammen ausgenutzt um die Zieltemperatur zu erreichen oder zu halten.
Bei den unterschiedlichen Verfahren entstehen dabei Temperaturdifferenzen zwischen dem Kern der Bramme und der Oberfläche der Bramme. Weiterhin entsteht auf der Oberfläche der Bramme FexOy-haltiger Zunder. Sofern der Stahl Silizium aufweist, kann dieser auch verzundert werden und mit dem FexOy zu Fayalit (Fe2(Si04) reagieren. Fayalit ist schon bei einer Temperatur von 1088°C flüssig und neigt dazu sich beispielsweise auf den Rollen eines Rollganges in der Walzstraße als Schicht unregelmäßig aufzubauen. Insbesondere bei auf Umformtemperatur weichen Stahlgüten, wie z.B. nicht kornorientierten Elektrobandstahlwerkstoffen, erzeugen diese Fayalit-Ablagerungen auf den Rollen Oberflächenbeschädigungen an der Bramme, die sich dann auf die Qualität des Warmbandes auswirken.
Die EP 2 035 587 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Warmband-Walzgut aus kornorientiertem Siliziumstahl auf der Basis von Brammen. Die Bramme wird vor Einlauf in die Walzstraße auf eine Temperatur von mindestens 1200°C aufgeheizt und durchläuft dazu eine Vorwärmstufe und eine Intensivheizstufe. In der Vorwärmstufe wird eine Temperatur der Bramme von 1000°C bis 1100°C eingestellt. Die WO 2016/059 099 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlbandes aus Dünnbrammen. Die Dünnbrammen werden auf eine Temperatur von > 1050°C aufgeheizt, wobei bevorzugt ein Maximum von 1150°C in der Temperaturführung vor dem ersten Anstich nicht überschritten werden soll.
In der WO 2016/059 101 A1 wird ein Prozess beschrieben mit dem ein kornorientierten Elektrostahlband erzeugt werden kann. Eine kontinuierlich gegossene Dünnbramme wird hier vor dem ersten Anstich in einer Warmwalzstraße auf eine Temperatur > 1050°C aufgeheizt und bei einer Temperatur < 1150°C zum Temperaturausgleich geglüht. Ziel der Temperaturführung in den Druckschriften ist das Einstellen einer optimalen Walztemperatur und das in Lösung Bringen der bei der Erstarrung der Bramme ausgeschiedenen Aluminiumnitride, um diese dann beim Warmwalzen gezielt auszuscheiden. Die gezielte Überhitzung der Brammenoberfläche und damit einhergehende Bildung von flüssigen und / oder Teilflüssigen Fayalit-Phasen wird bei diesen Prozessen hingenommen, da das in Lösung Bringen der Aluminiumnitride und Ausscheiden für die Gebrauchseigenschaften wesentlich ist.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren für die Wärmebehandlung eines Stahlvorproduktes bereitzustellen bei dem flüssige und / oder teilflüssige Schlacken auf der Oberfläche der Bramme vermieden werden. Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer Zieltemperatur Tz auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes wird die Wärmebehandlungszeit im Ofen vor dem ersten Anstich auf eine Behandlungszeit tB < -0,5 min/°C · Tz + 610 min, vorzugsweise tB < -0,45 min/°C · Tz + 510 min, begrenzt. Durch die Begrenzung der Behandlungszeit im Wärmebehandlungsofen wird die Zeitdauer unterschritten, die notwendig ist, damit die Transportvorgänge für die Bildung von flüssigen und / oder teilflüssige Phasen ablaufen. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Oberflächentemperatur des Stahlvorproduktes gezielt eingestellt wird und die Wärmebehandlungszeiten nicht überschritten werden. Definitionen:
Stahlvorprodukt: Bramme oder Knüppel aus z.B. einem Strangguss oder
Blockguss, die in einem Warmwalzwerk zu einem z.B.
Warmband oder Stab gewalzt werden, sowie deren Zwischenprodukte bei einem mehrstufigen Warmwalzen mit Zwischenerwärmung Dünnbramme: Bramme mit d < 150 mm
Vorband: Stahlband mit d < 50 mm
Weitere bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 ausgeführt. Gemäß dem Anspruch 2 ist es bevorzugt, wenn das Stahlvorprodukt vor dem ersten Anstich im Walzgerüst entzundert wird. Auch im Erfindungsgemäßen Verfahren entstehen feste Zunderschichten auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes. Das Entfernen der Zunderschichten vor dem Anstich verbessert die Oberflächenqualität des erzeugten Warmbandes.
Das Stahlvorprodukt wird, gemäß dem Anspruch 3, vor Eintritt in das erste Warmwalzgerüst des Walzschrittes mittels einer Wärmeinrichtung, vorzugsweise einer Induktionswärmeinrichtung, auf die Warmwalztemperatur im Kern erwärmt. Induktionsvorrichtung ermöglichen es innerhalb kurzer Zeit Energie in den Kern eines Stahlvorproduktes zu bringen ohne die Oberfläche stark zu erwärmen. Dadurch wird eine Zunderbildung vermieden und eine Kernwalztemperatur wird einfach einstellbar.
Gemäß dem Anspruch 4 ist es bevorzugt, wenn das Stahlvorprodukt mit Hilfe von Rollen als Transporteinrichtungen bewegt wird. Rollen reduzieren das Risiko für Oberflächenbeschädigungen, insbesondere bei dem erfindungsgemäßen weichen Werkstoff. Das Stahlvorprodukt wird, gemäß dem Anspruch 5, mit Hilfe von Rollen als Transporteinrichtungen im Ofen bei der Wärmebehandlung im Ofen bewegt. Dadurch werden Riefen oder Eindrücke auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes vermieden.
Die Temperatur auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes liegt, gemäß dem Anspruch 6, bei der Wärmebehandlung bevorzugt maximal 20 K oberhalb der Temperatur, bei dem sich flüssige oder teilflüssige Phasen aus oxidischen binären und / oder ternären Verbindungen des Zunders, vorzugsweise aufweisend FexOy, S1O2, AI2O3, bilden. Die Bildungstemperaturen von verschiedenen relevanten oxidischen Phasen, insbesondere Phasen bzw. Mischphasen mit FexOy, S1O2, AI2O3, sind im Schlackenatlas offenbart. Hierdurch wird neben dem Stofftransport auch die Bildungsgeschwindigkeit der flüssigen bzw. teilflüssigen Phasen gehemmt.
Der Beschreibung der Erfindung sind zwei Figuren beigefügt:
Figur 1 : Zeit-T emperatur-Diagramm Oberfläche
Dünnbramme 1100°C
Figur 2: Zeit-T emperatur-Diagramm Oberfläche Dünnbramme 1160°C
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 zeigt ein Diagramm mit einer Wärmebehandlung einer Dünnbramme aus der Gießhitze. Die Dünnbramme weist im Kern eine deutlich höhere Temperatur als an der Oberfläche der Dünnbramme auf. Zieltemperatur ist eine homogene Temperatur von 1050°C sowohl im Kern als auch auf der Oberfläche. Nach der Temperaturvergleichmäßigung wird der Kern der Bramme vor dem ersten Anstich im Walzgerüst durch eine induktive Erwärmung auf 1250°C erwärmt.
Figur 2 stellt den Temperaturverlauf einer kalten Blockguss-Bramme bis zum ersten Anstich dar. Die Blockguss-Bramme wird langsam auf eine Temperatur unterhalb von 1000°C in zwei Schritte aufgeheizt. Nach der Vorwärmung folgt eine Aufheizkurve auf die Zieloberflächentemperatur von 1150°C mit einer maximalen Haltezeit von 20 min. Die derartig erwärmte Blockguss-Bramme wird in einem Hochdruckentzunderer von Oberflächenzunder befreit. Dadurch kühlt die Oberfläche der Bramme kurzfristig ab.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Stahlvorproduktes, insbesondere zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrostahlbandes, aufweisend die Legierungsbestandteile (in Gew.-%) Si > 1 ,8 % AI > 0,5 % C < 50 ppm N < 40 ppm S < 30 ppm Mn 0,060 % - 0,500 % Cu < 0,100 % Ni < 0,100 % Mo < 0,100 % Cr < 0,100 % Sn < 0,100 % Sb < 0,100 % Si + AI < 4,6 % sowie Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen, in einem Ofen in einem Walzwerk vor einem Warmwalzschritt, wobei bei der Wärmebehandlung in dem Ofen Zunder auf den Oberflächen des Stahlvorproduktes in Form von oxidischen Verbindungen entsteht und das Stahlvorprodukt mit Hilfe von Transportvorrichtungen im Ofen sowie zwischen dem Ofen und dem ersten Anstich in einem Walzgerüst des Warmwalzschrittes bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zieltemperatur Tz auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes die Wärmebehandlungszeit im Ofen vor dem ersten Anstich auf eine Behandlungszeit tB < -0,5 min/°C · Tz + 610 min, vorzugsweise tB < - 0,45 min/°C · Tz + 510 min, begrenzt wird.
2. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlvorprodukt vor dem ersten Anstich im Walzgerüst entzundert wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlvorprodukt vor Eintritt in das erste Warmwalzgerüst des Walzschrittes mittels einer Wärmeinrichtung, vorzugsweise einer Induktionswärmeinrichtung, auf die Warmwalztemperatur im Kern erwärmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlvorprodukt mit Hilfe von Rollen als Transporteinrichtungen bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlvorprodukt mit Hilfe von Rollen als Transporteinrichtungen im Ofen bei der Wärmebehandlung im Ofen bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur auf der Oberfläche des Stahlvorproduktes bei der Wärmebehandlung maximal 20 K oberhalb der Temperatur liegt, bei dem sich flüssige oder teilflüssige Phasen aus oxidischen binären und / oder ternären Verbindungen des Zunders, vorzugsweise aufweisend FexOy, S1O2, AI2O3, bilden.
PCT/EP2020/074237 2019-08-30 2020-08-31 Verfahren zur wärmebehandlung eines stahlvorproduktes WO2021038108A1 (de)

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