DE102010026245B4 - Method for producing hot strip by means of strip casting with adjustable over the strip cross section and the strip length material properties - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Erzeugen von Warmband aus Stahl mit über den Bandquerschnitt und die Bandlänge einstellbaren Werkstoffeigenschaften, wobei eine Stahlschmelze (8) über ein Aufgabesystem auf ein mit Seitenbegrenzungen (12, 12') versehenes umlaufendes Gießband (5) einer horizontalen Bandgießanlage aufgegeben wird, die zu einem Vorband erstarrt und anschließend einem Warmwalzvorgang unterzogen wird, wobei mindestens zwei Schmelzen mit unterschiedlicher Legierungszusammensetzung so auf das Gießband (5) aufgegeben werden, dass sich beide Schmelzen (8, 8') anschließend auf dem Gießband (5) stoffschlüssig zu einem Verbundgießstrang (11) vereinen und sich dabei die Legierungsbestandteile der Schmelzen (8, 8') zumindest in den Kontaktbereichen miteinander vermischen, wobei die Zuführung zum Gießband (5) über das Aufgabesystem so erfolgt, dass dieses zunächst mit einer Schmelze befüllt wird, die Schmelze vor dem Aufgeben auf das Gießband (5) in mindestens zwei Schmelzenströme aufgeteilt und die jeweilige Ziellegierung nach der Aufteilung und vor der Aufgabe auf das Gießband (5) durch Zugabe von Legierungselementen eingestellt wird.Method for producing hot strip from steel with material properties that can be adjusted over the strip cross-section and the strip length, whereby a steel melt (8) is fed via a feed system onto a continuous casting strip (5) provided with side boundaries (12, 12 ') of a horizontal strip casting system, which is fed is solidified on a preliminary strip and then subjected to a hot rolling process, at least two melts with different alloy compositions being applied to the casting belt (5) in such a way that both melts (8, 8 ') subsequently form a bond on the casting belt (5) to form a composite casting strand (11 ) and the alloy components of the melts (8, 8 ') mix at least in the contact areas, the feed to the casting belt (5) taking place via the feed system in such a way that it is initially filled with a melt, the melt before the feed onto the casting belt (5) in at least two melt streams divided and the respective target alloy after division and before the task on the casting belt (5) is adjusted by adding alloy elements.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Warmband mittels Bandgießen mit über den Bandquerschnitt und die Bandlänge einstellbaren Werkstoffeigenschaften.The invention relates to a method for producing hot strip by means of strip casting with over the strip cross section and the strip length adjustable material properties.
Der stark umkämpfte Automobilmarkt zwingt die Hersteller ständig nach Lösungen zur Senkung des Flottenverbrauchs unter Beibehaltung eines höchstmöglichen Komforts und Insassenschutzes zu suchen. Dabei spielt einerseits die Gewichtsersparnis aller Fahrzeugkomponenten eine entscheidende Rolle andererseits aber auch ein die passive Sicherheit der Passagiere förderndes Verhalten der einzelnen Bauteile bei hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen im Betrieb und im Crashfall.The highly competitive automotive market is forcing manufacturers to constantly seek solutions to reduce fleet consumption while maintaining the highest possible comfort and occupant safety. On the one hand, the weight saving of all vehicle components plays a decisive role, on the other hand, but also the passive safety of the passengers promoting behavior of the individual components with high static and dynamic stresses during operation and in the event of a crash.
Die Vormaterial-Lieferanten versuchen diesen Anforderungen durch die Bereitstellung belastungsoptimierter Bleche und Bänder aus Stahl (z. B. Taylored welded oder Taylored rolled Blanks) Rechnung zu tragen, die entsprechend den zu erwartenden Belastungen blechdickenoptimiert sind oder aus unterschiedlich festen Werkstoffen bestehen.The primary material suppliers try to meet these requirements by providing load-optimized steel sheets and strips (eg Taylored welded or Taylored rolled blanks), which are optimized for sheet thickness according to the expected loads or consist of materials of different strengths.
Derartige Stahl-Bleche und -Bänder müssen vergleichsweise hohen Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Dehnfähigkeit, Zähigkeit, Energieaufnahme, Verschleiß und ihrer Verarbeitbarkeit wie beispielsweise Kaltumformung, Schweißen und/oder Oberflächenbehandlung genügen.Such steel sheets and strips must meet comparatively high requirements in terms of strength, ductility, toughness, energy absorption, wear and their processability such as cold working, welding and / or surface treatment.
Nachteile belastungsoptimierter Stahl-Bleche sind bei den geschweißten Blechplatinen die aufwändigen Schneid- und Fügeprozesse sowie scharfe Eigenschaftsgradienten beim Werkstoffübergang.Disadvantages of load-optimized steel sheets in the welded sheet metal blanks are the complex cutting and joining processes as well as sharp property gradients in the material transfer.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbandes aus Stahl ist beispielsweise aus der
Nachteil ist auch hier der durch die Plattierung bedingte scharfe Sprung der Eigenschaften des Verbundwerkstoffes, der die den jeweiligen Anforderungen entsprechende optimale Anpassung der Eigenschaften über die Banddicke erschwert. Des Weiteren können die Eigenschaften über die Bandbreite nicht variiert werden.Another disadvantage here is the sharp jump in the properties of the composite material due to the plating, which complicates the optimum adaptation of the properties over the strip thickness corresponding to the respective requirements. Furthermore, the properties can not be varied over the bandwidth.
Ein Verfahren zum Erzeugen von Warmbändern aus Leichtbaustahl mittels einer horizontalen Bandgießanlage ist z. B. aus der Fachzeitschrift „Steel research 74 (2003), No. 11/12, Page 724–731, ISSN 1611-3683”, bekannt. Bei diesem Verfahren wird aus einem Aufgabesystem Schmelze aus einem Zulaufgefäß über eine Gießrinne auf ein umlaufendes Gießband einer horizontalen Bandgießanlage aufgegeben. Durch intensive Kühlung des Gießbandes erstarrt die aufgegebene Schmelze zu einem Vorband mit einer Dicke im Bereich zwischen 6–20 mm. Nach der Durcherstarrung wird das Vorband einem Warmwalzprozess unterzogen.A method for producing hot strips of lightweight steel by means of a horizontal strip caster is z. B. from the journal "Steel research 74 (2003), no. 11/12, Page 724-731, ISSN 1611-3683 ". In this process, melt is fed from a feed system via a runner onto a revolving casting belt of a horizontal strip casting plant from a feed system. By intensive cooling of the casting belt, the discontinued melt solidifies to a pre-strip with a thickness in the range between 6-20 mm. After solidification, the pre-strip is subjected to a hot rolling process.
Mit diesem Verfahren lassen sich in idealer Weise beispielsweise hochmanganhaltige Leichtbaustähle herstellen, die sich mittels konventioneller Verfahren, wie dem Stranggießen, nur schwer erzeugen lassen.With this method, for example, high manganese lightweight steels can be produced in an ideal manner, which can be produced using conventional methods, such as continuous casting, difficult.
Bei diesen im Ausgangszustand austenitischen Stählen wird durch den hohen Anteil von Legierungsbestandteilen mit einem spezifischen Gewicht weit unterhalb des spezifischen Gewichts von Eisen (z. B. Mn, Si, Al) eine für die Automobilindustrie vorteilhafte Gewichtsreduzierung unter Beibehaltung der bisherigen Konstruktionsbauweise erreicht.In these base austenitic steels, the high proportion of alloying constituents having a specific gravity well below the specific gravity of iron (eg, Mn, Si, Al) provides a weight reduction advantageous to the automotive industry while retaining the previous design construction.
Aus der
Bislang ist es mit diesem bekannten Bandgießverfahren jedoch nicht möglich, Warmbänder aus einer Stahlschmelze herzustellen, die über den Bandquerschnitt und die Bandlänge belastungsoptimierte Werkstoffeigenschaften im Hinblick auf Verformungs-, Crash- oder Verschleißverhalten aufweisen.So far, however, it is not possible with this known strip casting method to produce hot strips from a molten steel, which have load-optimized material properties with regard to deformation, crash or wear behavior over the strip cross section and the strip length.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen von Warmband aus Stahl mittels horizontalem Bandgießen anzugeben, mit dem über den Bandquerschnitt und die Bandlänge die geforderten Werkstoffeigenschaften variabel eingestellt werden können.The object of the invention is to provide a method for producing hot strip of steel by means of horizontal strip casting, with which over the strip cross section and the strip length the required material properties can be variably adjusted.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. This object is achieved with the features of
Nach der Lehre der Erfindung werden mindestens zwei Schmelzen mit unterschiedlicher Legierungszusammensetzung so auf das Gießband aufgegeben, dass sich beide Schmelzen anschließend auf dem Gießband stoffschlüssig zu einem Verbundgießstrang vereinen und sich dabei die Legierungsbestandteile der Schmelzen zumindest in den Kontaktbereichen miteinander vermischen.According to the teachings of the invention, at least two melts with different alloy compositions are applied to the casting belt in such a way that the two melts subsequently fuse cohesively to form a composite casting strand on the casting belt, thereby mixing the alloying constituents of the melts, at least in the contact regions.
Dabei wird das Aufgabesystem im Bereich hinter der Schmelzenzuführung längs geteilt, um zwei Schmelzenströme zu erzeugen. Innerhalb der aufgeteilten Schmelzenströme lassen sich dann jeweils Legierungselemente mittels Pulver, Draht oder Fülldraht zuführen, so dass sich aus einer Basisschmelze im Aufgabesystem Schmelzen mit zwei unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen herstellen lassen. Dadurch lassen sich vorteilhaft die logistischen Aufwendungen zur zeitgleichen Bereitstellung von zwei Pfannen mit Schmelzen unterschiedlicher Legierungen umgehen.The feed system is split longitudinally in the area behind the melt feed to produce two melt streams. Within the divided melt streams, alloying elements can then be fed by means of powder, wire or flux-cored wire so that melts having two different alloy compositions can be produced from a base melt in the feed system. As a result, the logistical expenses for the simultaneous provision of two pans with melts of different alloys can advantageously be avoided.
Das Verfahren ist ebenso bei zwei unabhängigen Aufgabesystemen anwendbar, bei denen beide Aufgabesysteme aus einer Verteilerrinne mit einer Stahlschmelze befüllt und diese anschließend separat auflegiert werden.The method is also applicable to two independent feed systems in which both feed systems are filled from a tundish with a molten steel and these are then alloyed separately.
Mit einem erfindungsgemäß über dem Gießband angeordneten Querrührer, der vorteilhaft elektromagnetisch angetrieben wird, lassen sich der Grad der Vermischung der Schmelzen und damit der Eigenschaftsgradient des Bandes in Quer- und Längsrichtung in vorteilhafter Weise variabel einstellen und die sonst üblichen scharfen Eigenschaftssprünge des Verbundproduktes bzw. des Warmbandes wirksam vermeiden.With a transverse stirrer according to the invention arranged over the casting belt, which is advantageously electromagnetically driven, the degree of mixing of the melts and thus the property gradient of the strip in the transverse and longitudinal directions can advantageously be set variably and the otherwise sharp property jumps of the composite product or of the Avoid hot strip effectively.
Die Werkstoffeigenschaften können erfindungsgemäß symmetrisch oder asymmetrisch oder den jeweiligen Anforderungen entsprechend flexibel über die Breite und Länge des Verbundgießstranges eingestellt werden.The material properties can be adjusted according to the invention symmetrically or asymmetrically or flexibly according to the respective requirements across the width and length of the Verbundgießstranges.
Die Schmelzen können vorteilhaft über parallel angeordnete oder gemäß einer weiteren Ausführungsform über in einem Winkel zueinander stehenden Aufgabesystemen auf das Gießband aufgegeben werden.The melts can advantageously be applied to the casting belt via parallel arranged or, according to another embodiment, by means of feed systems which are at an angle to one another.
Bei paralleler Anordnung ist es außerdem möglich, die Aufgabepunkte der Schmelzen gegeneinander in Längsrichtung des Gießbandes zu versetzen und damit in vorteilhafter Weise bei unterschiedlichen Schmelzpunkten und/oder Erstarrungsintervallen der aufzugebenden Schmelzen die finale Erstarrung der Schmelzen so zu steuern, dass diese in etwa zum gleichen Zeitpunkt auf einer Linie auf dem Gießband erfolgt.In a parallel arrangement, it is also possible to offset the task points of the melts against each other in the longitudinal direction of the casting belt and thus advantageously at different melting points and / or solidification intervals of the molten melts to control the final solidification of the melts so that these at about the same time done on a line on the casting belt.
Die Abtrennung der Schmelzen zwischen den Aufgabesystemen kann beispielsweise durch feuerfeste Materialien, mittels eines Gasschleiers aus Schutzgas oder auch elektromagnetisch erfolgen.The separation of the melts between the charging systems can be carried out, for example, by refractory materials, by means of a gas curtain of inert gas or else electromagnetically.
Sollte es aus metallurgischen Gründen erforderlich sein, kann eine Schmelze an einem Aufgabepunkt auf das Gießband aufgegeben werden, an dem die Schmelze aus dem anderen Aufgabesystem bereits erstarrt ist.Should it be necessary for metallurgical reasons, a melt can be applied to a casting point on the casting belt, where the melt from the other feed system is already solidified.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden weitere Schmelzen mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen je Aufgabesystem nacheinander abgegossen, wodurch unterschiedliche Werkstoffeigenschaften über die gegossene Länge und Breite des Verbundgießstranges variabel einstellbar sind.According to a further embodiment of the invention, further melts with different alloy compositions are discharged successively for each application system, whereby different material properties can be variably adjusted via the cast length and width of the composite casting strand.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es erstmals möglich, mit dem horizontalen Bandgießverfahren ein Warmband als Verbundwerkstoff herzustellen, das unterschiedlich einstellbare Eigenschaftsgradienten in Bandquer- und Längsrichtung aufweist und damit die Forderungen nach ortsspezifischen Materialeigenschaften bezüglich Verformungs-, Crash- und Verschleißverhalten erfüllt.With the present invention, it is possible for the first time to use the horizontal strip casting method to produce a hot strip as a composite material which has differently adjustable property gradients in the strip transverse and longitudinal direction and thus meets the requirements for site-specific material properties with regard to deformation, crash and wear behavior.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für die Erzeugung von Warmbändern aus den verschiedensten metallischen Werkstoffen geeignet, insbesondere auch für hochlegierte Leichtbaustähle mit hohen Mn-, Si- und Al-Gehalten.The inventive method is basically suitable for the production of hot strips of various metallic materials, especially for high-alloy lightweight steels with high Mn, Si and Al contents.
Zusammenfassend ergeben sich aus der Erfindung folgende Vorteile:
- • kostengünstige Realisierung von Kombinationen unterschiedlicher Bandquer- und Längseigenschaften,
- • Warmbandeigenschaften ohne scharfen Eigenschaftssprung fließend einstellbar,
- • durch einstellbaren Durchmischungsgrad Nutzung bereichsweise verschiedener Legierungszusammensetzungen zur Erzeugung von Festigkeitsgradienten bzw. ortsspezifischer Verformungs-/Crasheigenschaften,
- • Herstellung von „Tailored Blanks” aus unterschiedlichen, nicht miteinander verschweißbaren Werkstoffen
- Cost-effective realization of combinations of different strip transverse and longitudinal properties,
- • hot strip properties can be adjusted fluently without a sharp property jump,
- By adjustable degree of mixing utilization of different alloy compositions in certain areas for the production of strength gradients or site-specific deformation / crash properties,
- • Production of "tailored blanks" made of different materials that can not be welded together
In einer Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen:In a drawing, the inventive method is explained in detail. Show it:
Zu erkennen ist ein erstes Aufgabesystem A, bestehend aus einem Schmelzgefäß
Nicht dargestellt ist in dieser Seitenansicht ein zweites Aufgabesystem B, welches parallel zum ersten Aufgabesystem A angeordnet ist und separat eine weitere Schmelze
Abgestützt wird das Gießband
Mittels eines in Quer- und Längsrichtung des Gießbandes
In dem in
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141010 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |