WO2016059183A1 - Anlage und verfahren zur herstellung von grobblechen - Google Patents

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    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the invention is directed to a method for producing heavy plates from a steel alloy, comprising continuously casting a molten steel and forming an existing casting into a slab with subsequent forming or hot rolling of the slab from the casting heat in several forming steps to a desired plate size and an immediately following , a targeted cooling of the resulting plate causing heat treatment of the plate, wherein the plate is cut in the direction of production before or after its heat treatment to a desired single sheet length.
  • the invention is directed to an apparatus for carrying out such a method, which has a system which for immediate konsekutiven processing and / or processing a molten steel casting in which the molten steel is continuously pourable, a primary molding plant, in which a from the molten steel cast strand is moldable into a slab, a forming or rolling plant, in which the slab from the casting heat in several forming steps to a plate with a desired heavy plate dimension is rollable, and a heat treatment plant and arranged in the direction of production before or after the heat treatment plant heavy plate separation device comprises
  • a system which for immediate konsekutiven processing and / or processing a molten steel casting in which the molten steel is continuously pourable
  • a primary molding plant in which a from the molten steel cast strand is moldable into a slab
  • a forming or rolling plant in which the slab from the casting heat in several forming steps to a plate with a desired heavy plate dimension is rollable
  • the slab is rolled in several passes to the desired final thickness.
  • a process for the production of steel sheet is known from EP 0 415 987 B1.
  • a slab is produced by means of a continuous casting process, which is then heated after passing through a first forming step to reduce the slab thickness in an oven before entering a finishing mill in which the slab is rolled to steel or strip steel.
  • the steel strip is subjected to a treatment consisting of a combination of targeted forming steps and targeted cooling and heating steps.
  • the setting of the desired mechanical properties of the steel strip is effected by this combination of deformation at specifically set temperatures, the degree of deformation specifically carried out at a specific temperature and the deformation rates.
  • the desired lengths of sheet are separated from the finish rolled steel sheet and stacked. After passing through the finishing train, no targeted heat treatment is carried out on the steel sheet produced.
  • WO 2006/106376 A1 a method for the production of sheets having a thickness of 10-100 mm is known, which are produced from a continuously cast casting strand with a subsequent hot rolling.
  • the hot rolling can be combined with cooling devices arranged between the individual rolling stands and a cooling of the rolled steel sheet effected thereby.
  • the steel sheet After passing through the rolling mill, the steel sheet is passed through a heat treatment plant in the form of a cooling system and then steel plates are separated in the particular desired length.
  • the invention has for its object to provide a solution for the production of plate, which does not bring the aforementioned disadvantages with it and allows the flexible production of different plate qualities.
  • the object is achieved in that the heat treatment in the temperature range of 150 ° C - 1 .100 ° C as a combination of a targeted cooling of the obtained plate from the rolling heat to a desired first temperature with an immediately following targeted heating of the plate to a desired second temperature and an immediately subsequent cooling of the plate to a desired third temperature is performed.
  • the object is achieved in that the heat treatment plant comprises at least one cooling device and at least one heater, which are designed such that a heat treatment of the heavy plate in the temperature range of 150 ° C - 1 .100 ° C in Form of a combination of a targeted cooling of the resulting plate from the rolling heat to a desired first temperature with an immediately following targeted heating of the heavy plate to a desired second temperature and an immediately subsequent cooling of the plate to a desired third temperature is feasible.
  • a heat treatment is carried out which comprises a controlled cooling, a targeted reheating and in turn a targeted cooling of the heavy plate in several steps finished plate also formed over the width uniform temperature field with a resulting uniform structure in the finished plate, so that the plate a homogeneous mechanical property, d. H. has a homogeneous strength and / or toughness distribution.
  • both plates in the normalized state d. H. Steels with high toughness, as well as in the tempered state, d. H. Steels with high strength, as well as special steels in the tempered state, d. H. subjected to tempering steels to produce.
  • heavy plate is understood to mean a flat product which is defined as heavy plate in accordance with standard EN 10029.
  • the method can be used to produce a wide variety of grades, such as those denoted by the abbreviation EN 10025-2: 2004. It can be heavy plate "as rolled" (abbreviation + AR), but also a normalized Heavy plate (abbreviation + N) or a thermomechanically rolled heavy plate (abbreviation + M) and a quenched and tempered plate (abbreviation + QT) are produced. And all this with one and the same device or plant.
  • An advantageous method for producing a normalized plate according to the invention may include the measure that the plate is cooled after the forming or hot rolling in the immediately following heat treatment from the rolling heat to the first desired temperature, which is below the complete transition temperature of ⁇ -iron ( ⁇ mixed crystal; austenite) in ⁇ -iron (a mixed crystal; ferrite), it is then heated to the desired second temperature, as Normalglühungstemperatur above the complete conversion temperature of ⁇ -iron in ⁇ -iron, the A C 3- Temperature, is in the range of homogeneous austenite, and finally cooled to ambient temperature than the desired third temperature.
  • the first desired temperature which is below the complete transition temperature of ⁇ -iron ( ⁇ mixed crystal; austenite) in ⁇ -iron (a mixed crystal; ferrite)
  • the desired second temperature as Normalglühungstemperatur above the complete conversion temperature of ⁇ -iron in ⁇ -iron, the A C 3- Temperature, is in the range of homogeneous austenite, and finally cooled to ambient temperature than the desired third temperature.
  • the invention provides for the measures in a refinement that the plate after cooling or hot rolling in the immediately following heat treatment from the rolling heat to the first desired temperature is cooled, which is below the Bainit Strukturstemperatur, then by Heating is maintained at a temperature lying in the region of the bainite transformation as the desired second temperature and is finally cooled to ambient temperature as the desired third temperature.
  • the invention is characterized in an embodiment by the measures that the plate is cooled after forming or hot rolling in the immediately following heat treatment from the rolling heat to the first desired temperature, which is below the martensite formation temperature, then by heating is heated to a below the transition temperature of ⁇ -iron in ⁇ -iron, the A c r temperature, tempering temperature than the desired second temperature and is finally cooled to ambient temperature than the desired third temperature.
  • the intended heat treatment comprises a cooling to room temperature.
  • the invention therefore also provides that the final cooling to ambient temperature is carried out as the desired third temperature as air cooling.
  • the invention therefore further provides in an embodiment that the cooling of the heavy plate from the rolling heat in the heat treatment immediately following the forming or hot rolling of the heavy plate is carried out to the first desired temperature by means of a strong water or air cooling.
  • the invention also provides in a development that a part of, in particular further cooling and / or heating steps comprehensive, heat treatment is carried out after the plate has undergone a straightening and before it is stacked.
  • the plate after its heating is directed to the desired second temperature and subsequently stacked, which the invention also provides.
  • the method can be carried out particularly expediently with a heavy plate, so that the invention is further distinguished by the fact that in the several forming steps a plate with a thickness of more than 8 mm, in particular a thickness of 40 mm - 400 mm, and a width of more than 1 .200 mm is generated.
  • the device according to the invention in an expedient and advantageous embodiment is characterized in that the cooling of the heavy plate to the desired third temperature is at least partially outside the heat treatment plant.
  • the device is characterized in that the heat treatment plant is designed such that the heavy plate after forming or hot rolling in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat the first desired temperature, which is below the complete transformation temperature of ⁇ -iron ( ⁇ -mixed crystal; austenite) in ⁇ -iron (a-mixed crystal; ferrite), can be cooled, that the heavy plate is subsequently heated to the desired second temperature by means of the heating device; which can be heated as normalizing temperature above the complete transformation temperature of ⁇ -iron in ⁇ -iron, the A C 3 temperature, in the region of the homogeneous austenite, and that the heavy plate is finally cooled to ambient temperature than the desired third temperature.
  • the heat treatment plant is designed such that the heavy plate after forming or hot rolling in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat the first desired temperature, which is below the complete transformation temperature of ⁇ -iron ( ⁇ -mixed crystal; austenite) in ⁇ -iron (a-mixed crystal; ferrite), can
  • the device according to the invention is further characterized in that the heat treatment plant is designed such that the heavy plate after forming or hot rolling in a immediately following heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat can be cooled to the first desired temperature, which is below the Bainit Strukturstemperatur, that the heavy plate is then by means of the heater by heating to a temperature lying in the bainite transformation temperature as the desired second temperature and that the heavy plate is finally at ambient temperature than the desired third temperature is cooled.
  • a particularly advantageous embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the invention for the production of sheets with the highest strength is characterized in that the heavy plate after forming or hot rolling in an immediately subsequent heat treatment by means of the cooling device from the rolling heat to the first desired temperature below can be cooled, that the heavy plate is then heated by means of the heater by heating to below the transition temperature of ⁇ -iron in ⁇ -iron, the A c r temperature, tempering temperature than the desired second temperature and that the plate finally to ambient temperature than the desired third temperature can be cooled.
  • the device is designed to be used to produce a heavy plate having a thickness of more than 8 mm, in particular a thickness of 40 mm - 400 mm, and a width of more than 1 .200 mm in the several forming steps of the rolling mill is designed and trained, which the invention also provides.
  • the device according to the invention in the production direction of the plate has a heating device downstream straightening system, which the invention also provides in development.
  • the invention is also characterized by the fact that they one or more of the straightening machine in the production direction of the heavy plate downstream further heat treatment plant (s), which preferably each comprise at least one further cooling device and at least one further heating device / include.
  • This embodiment of the invention makes it possible to carry out heat treatment processes or heat treatment measures on the rolled heavy plate even after straightening the produced heavy plate.
  • Figure 1 is a schematic representation in the upper part of a device according to the invention for the production of continuous heavy plate and in the lower part of a schematic diagram of the temperature profile in each produced flat product over the length of the device and the individual parts of the device and device
  • Figure 2 shows a schematic representation in the upper part of a device according to the invention for the production of single heavy plate and in the lower part of a diagram in a schematic representation of the
  • an endless flat material thus passes through the individual plant parts or plant devices of the device 1 formed in the form of a production plant behind the heat treatment plant 5. Thereafter, the heavy plates 4 cut to individual plate lengths pass through a straightening system 6 and are then stacked by means of a discharge unit 7 in the usual way.
  • the endless sheet material produced is already separated into individual sheet lengths prior to entry into the heat treatment unit 5, so that heavy plates 4 already divided into individual sheet lengths pass through the heat treatment unit 5 and then subsequently the straightening unit 6 and the discharge unit 7.
  • the production of heavy plate in single sheet operation in the device 1 'according to the figure 2 is particularly for the production and processing of quenched sheets with very high shear strengths of advantage. Heavy plates with lower strengths, which on the other hand have lower strength values after passing through the heat treatment plant 5, can be produced both with the plant according to FIG. 2 in single sheet operation and with the plant according to FIG. 1 in continuous sheet operation.
  • a molten steel is cast continuously in a casting plant 8 designed as a continuous casting plant in direct consecutive processing and / or processing.
  • the cast strand forming thereby is formed in the usual way in a casting plant 8 associated with the original 9 to a slab, which then after passing through a descaling device 10 in a forming a forming system rolling mill 1 1 from the casting heat in several forming steps to a heavy plate 4 with each rolled rolled sheet.
  • the ur- and formed heavy plate 4 then passes through the plant after the 1, the heat treatment plant 5 and is then separated by means of the separator 2, which is a cross-cutting device, to single length.
  • the separator 2 which is a cross-cutting device
  • the primary and shaped product heavy plate 4 is divided into individual sheet lengths prior to entry into the heat treatment plant 5 by means of the separating device 2, which is likewise designed as a cross-separating device, and driven through the heat treatment plant 5 as a single sheet.
  • the heat treatment system 5 comprises a cooling device 12 and a heating device 13. Thereafter, the heavy plates 4 pass through the leveling device 6 and are stacked in the discharge unit 7. In a manner not shown can also be arranged between the straightener 6 and the discharge unit 7 more heat treatment equipment 5, if this should be necessary for qualities that must be subjected to a special heat treatment.
  • These systems can also each comprise a cooling device and a heating device, so that a combination of increased air cooling or water cooling with a subsequent heating to a tempering temperature can also be carried out with these heat treatment plants.
  • the forming or rolling plant 1 1 is equipped in a conventional manner with means for profile and flatness adjustment and means for controlling the surface temperature of the rolling stock.
  • the embodiment of the device 1 according to FIG. 1 is suitable for heavy plates with small thicknesses and low shear strengths, in which high shear rates can be achieved.
  • the embodiment of the device V according to FIG. 2 it is also possible to produce heavy plates having the highest strength values, since the separation in the separating device 2 in the production direction 3 takes place immediately after leaving the rolling plant 11 from the rolling heat and thus in a high temperature range. In these Temperatures have the usual heavy plate processed materials still low shear strengths.
  • heavy plates can be produced directly from the casting heat of a continuous casting plant. A cooling to room temperature of more than five minutes does not take place.
  • the cast slabs have a thickness of at least 40 mm, wherein the maximum possible slab thickness is limited by the design and technical characteristics of the subsequent forming and rolling mill 1 1 and the required or desired at the outlet or thickness of the heavy plate 4.
  • the width of the slab is not particularly limited but corresponds to the slab widths which can usually be achieved with such systems according to the state of the art.
  • the continuous caster may be a sheetfed, a vertical turn, a vertical or a horizontal caster.
  • a reduction in the thickness of the cast strand by deformation with liquid core (liquid core reduction) or a slight deformation in the area of the final solidification of the cast strand (dynamic soft reduction) is not necessary for carrying out the method according to the invention, but can be carried out if desired.
  • the endlessly cast casting strand leaves the exit region of the primary molding installation 9 with an average temperature of from 1..150 ° C. to 1 .300 ° C. and solidified core.
  • Steel grades or materials which are prone to scale formation are then descaled in the descaling device 10. In the case of high-alloyed materials, this process step may be omitted, although in these materials cleaning of the surface after a first forming step in the subsequent forming plant or rolling plant 11 is recommended.
  • materials or steel grades are cleaned with a higher tendency to scale formation in the usual way before the first forming step in the forming or rolling mill 1 1, which is usually done with pressurized water or steam, but using alternative methods such as Cleaning with dry ice or water to which abrasive ingredients are added is also possible.
  • the forming process carried out in the casting installation 8 and the primary molding installation 9 is then followed in the forming installation or rolling plant 11 by a forming or forming process comprising at least two forming steps with an accumulated logarithmic deformation degree of more than 0.7.
  • a forming or forming process comprising at least two forming steps with an accumulated logarithmic deformation degree of more than 0.7.
  • more than two scaffolds that perform at least two forming steps be part of the rolling mill 1 1, so that depending on the required final thickness of the plate further forming steps can follow.
  • the heavy plate 4 which has been shaped and rolled to the desired plate size after passing through the rolling mill 1 1, leaves the rolling mill 1 1 at a temperature in the range from 950 ° C. to 1 .100 ° C.
  • the heavy plate 4 at this point has a temperature which is above an optimum temperature for normalizing rolling.
  • a heat treatment by means of the heat treatment system 5 follows directly from the rolling heat, to which the heavy plate 4 is fed directly after the deformation and rolling.
  • the rolling stock, ie the heavy plate 4 remains for this purpose in the production plant or the device 1 or 1 '.
  • a normalized plate 4 is produced.
  • the rolled plate 4 is supplied in the heat treatment plant 5 of the cooling device 12 and cooled here to a temperature (T), in which the conversion of ⁇ -iron, ie the forming ⁇ -mixed crystal or austenite, in ⁇ -iron, ie the Forming a-solid solution or ferrite, has completely expired.
  • T temperature
  • the plate 4 is thus cooled to a temperature which is below the temperature line 15, which represents the lower end temperature of the conversion range of ⁇ -iron in ⁇ -iron.
  • the cooling rates are in this case such that no fractions of hard microstructures such as martensite or bainite arise.
  • the thus cooled heavy plate 4 is subjected to a Normalglühung, including the temperature of the plate 4 is increased over the A C 3 temperature of the respective material and is held there for a short time.
  • This is done by means of the heating device 13, which passes through the heavy plate 4 after passing through the cooling device 12 in the production direction 3.
  • the desired heating of the heavy plate 4 to a temperature above the A C 3 temperature by means of a conventional roller hearth furnace with open gas firing or radiant tube heating, by means of induction heating or by using the so-called "direct flame inpingement" or a combination of all
  • the heating device 13 is designed such that it can be operated in a temperature range of 150 ° C. to 1 .100 ° C.
  • the manufactured heavy plate 4 is cooled in air to ambient temperature, which is usually carried out. after the heavy plate 4 has left the heat treatment plant 5.
  • the course of the dotted cooling curve and heat treatment line 16 shows the temperature profile in the production of high-strength sheets, which have useful properties that are characterized by a bainitic microstructure state.
  • the rolled plate 4 is cooled in the heat treatment plant 5 by means of the cooling device 12 to temperatures between the beginning of the bainite transformation characterizing temperature line 17 and the beginning of the transformation of the microstructure in a martensite microstructure characterizing temperature line 18.
  • the plate 4 is then held within the heat treatment plant 5 in this, lying between the temperature lines 17 and 18 area, so that the conversion of the structure in a bainite structure continues to run.
  • the rolled plate 4 in the cooling device 12 of the heat treatment system 5 is relatively strongly cooled to temperatures below the temperature line 18 characterizing the beginning of the martensite transformation.
  • the heavy plate 4 in the heater 13 to below the A i C -temperature of the respective material and thus below the temperature limiting the end of the conversion range of ⁇ -iron into ⁇ -iron.
  • the heavy plate 4 is again cooled in air to ambient temperature after leaving the heat treatment plant 5.
  • the method according to the invention as well as the device according to the invention make it possible to save energy in the production of heavy plates, which otherwise require a subsequent heat treatment integrated in the production process of a respective heavy plate in a single length in a production according to the methods known from the prior art.
  • heavy plates 4 in the normalized state for example the quality S355J2 + N
  • tempered plates for example the quality S355 + QT
  • a steel grade or a steel quality can be produced in one casting sequence. Ie. It can be produced in the system in a casting sequence plates 4 steel melts whose chemical composition or basic composition is the same, but their heat treatment is different.
  • the processes which can be carried out with the devices 1 and 1 'according to the invention do not apply compared to the prior art, the cooling of the slab produced to room temperature, their reheating before hot rolling and additionally the cooling and heating before a heat treatment.
  • Another advantage of the devices 1 and 1 'according to the invention is that it is possible to produce with these plates 4 made of high-strength steels with a bainitic structure by annealing in the bainite stage.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Grobblechen (4) aus einer Stahllegierung, umfassend das kontinuierliche Gießen einer Stahlschmelze und Urformen eines erhaltenen Gießstrangs zu einer Bramme mit anschließendem Umformen oder Warmwalzen der Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten auf ein gewünschtes Grobblechmaß und eine unmittelbar nachfolgende, ein gezieltes Abkühlen des erhaltenen Grobblechs (4) bewirkende Wärmebehandlung des Grobblechs (4), wobei das Grobblech (4) in Produktionsrichtung (3) vor oder nach seiner Wärmebehandlung auf eine gewünschte Einzelblechlänge geschnitten wird, soll eine Lösung zur Erzeugung von Grobblech bereitgestellt werden, welche die flexible Herstellung unterschiedlicher Grobblechqualitäten ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 150 °C –1.100 °C als eine Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobbleches (4) aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte dritte Temperatur durchgeführt wird.

Description

Anlage und Verfahren zur Herstellung von Grobblechen
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Grobblechen aus einer Stahllegierung, umfassend das kontinuierliche Gießen einer Stahlschmelze und Urformen eines erhaltenen Gießstrangs zu einer Bramme mit anschließendem Umformen oder Warmwalzen der Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten auf ein gewünschtes Grobblechmaß und eine unmittelbar nachfolgende, ein gezieltes Abkühlen des erhaltenen Grobblechs bewirkende Wärmebehandlung des Grobblechs, wobei das Grobblech in Produktionsrichtung vor oder nach seiner Wärmebehandlung auf eine gewünschte Einzelblechlänge geschnitten wird.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, die eine Anlage aufweist, die zur unmittelbaren konsekutiven Verarbeitung und/oder Bearbeitung einer Stahlschmelze eine Gießanlage, in welcher die Stahlschmelze kontinuierlich vergießbar ist, eine Urformanlage, in welcher ein aus der Stahlschmelze gegossener Gießstrang zu einer Bramme formbar ist, eine Umformanlage oder Walzanlage, in welcher die Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech mit gewünschtem Grobblechmaß walzbar ist, und eine Wärmebehandlungsanlage sowie eine in Produktionsrichtung vor oder hinter der Wärmebehandlungsanlage angeordnete Grobblechtrenneinrichtung umfasst Bei der Herstellung von Warmband im Einzelbund-, Semiendlos- oder Endlosverfahren ist es üblich, dass eine im Stranggießverfahren erzeugte Bramme direkt aus der Gießhitze einem Nachwärm- oder Ausgleichsofen zugeführt wird, in welchem eine für das nachfolgende Fertigwalzen gewünschte Temperatur eingestellt wird. In dem Fertigwalzwerk wird die Bramme in mehreren Stichen auf die gewünschte Enddicke ausgewalzt. Ein Verfahren zur Herstellung von Stahlblech ist aus der EP 0 415 987 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mittels eines Stranggießverfahrens eine Bramme erzeugt, die dann nach Durchlaufen einer ersten Umformstufe zur Reduzierung der Brammendicke in einem Ofen erwärmt wird, bevor sie in ein Fertigwalzwerk einläuft, in welchem die Bramme zu dem Stahlblech oder Bandstahl ausgewalzt wird. In dem mehrere Umformschritte umfassenden Walzwerk wird das Stahlband einer Behandlung unterworfen, die aus einer Kombination von gezielten Umformschritten und gezielten Abkühl- und Erwärmungsschritten besteht. Hierbei erfolgt die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes durch diese Kombination aus Umformung bei gezielt eingestellten Temperaturen, den bei einer bestimmten Temperatur gezielt durchgeführten Umformgraden und den Umformgeschwindigkeiten. Nach dem Durchlaufen des Fertigwalzwerkes werden die gewünschten Blechlängen von dem fertiggewalzten Stahlblech abgetrennt und gestapelt. Nach dem Durchlauf der Fertigwalzstraße wird an dem erzeugten Stahlblech keine gezielte Wärmebehandlung mehr durchgeführt.
Aus der WO 2006/106376 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Blechen mit einer Dicke von 10-100 mm bekannt, die aus einem kontinuierlich gegossenen Gießstrang mit einem nachfolgenden Warmwalzen hergestellt sind. Das Warmwalzen kann mit zwischen den einzelnen Walzgerüsten angeordneten Kühlvorrichtungen und einem damit bewirkbaren Abkühlen des gewalzten Stahlbleches kombiniert sein. Nach dem Durchlaufen der Walzstraße wird das Stahlblech durch eine Wärmebehandlungsanlage in Form einer Kühlanlage geführt und danach werden Stahlblechplatten in der jeweils gewünschten Länge abgetrennt.
Problematisch bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist es, dass sich kornfeinende Vorgänge aufgrund der schnellen Rekristallisation von Stählen im Temperaturbereich oberhalb von 1 .100 °C sehr schnell vollziehen, und dass sich in der Praxis immer ein Temperaturfeld in einer Bramme einstellt, welches nach jedem kornfeinenden Umformschritt zu einem, der örtlichen Temperatur folgenden Kornwachstum führt. Als Folge des örtlich unterschiedlichen Kornwachstums bildet sich zumindest über die Breite des aus der Bramme gewalzten Bleches ein unterschiedliches Gefüge aus, welches sich im fertigen Blech als inhomogene mechanische Eigenschaft, die durch den jeweiligen Festigkeitswert und/oder den jeweiligen Zähigkeitswert gebildet wird, äußert. Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es demnach nicht sicher möglich, Bleche, insbesondere Grobbleche, herzustellen, die in gleichbleibender Qualität hohe Zähigkeitsanforderungen erfüllen. Auch ist es mit den im Stand der Technik für die Herstellung von Grobblechen bisher offenbarten Verfahren und Vorrichtungen, die lediglich eine Kombination aus Umformung/Erwärmung/Abkühlung mit einer nachfolgenden Abkühlung umfassen, nicht möglich, Bleche im Lieferzustand +QT (vergütet) herzustellen. Auch Stähle, die in ihren Lieferstandards einer gezielten Wärmebehandlung, einer Normalisierung oder einem Anlassen zwingend unterzogen werden müssen, können auf den bekannten Anlagen ebenfalls nicht hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Erzeugung von Grobblech bereitzustellen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile nicht mit sich bringt und die flexible Herstellung unterschiedlicher Grobblechqualitäten ermöglicht.
Bei dem eingangs näher bezeichneten Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 150 °C - 1 .100 °C als eine Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobbleches aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs auf eine gewünschte dritte Temperatur durchgeführt wird. Bei einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlungsanlage mindestens eine Kühlvorrichtung und mindestens eine Heizvorrichtung umfasst, die derart ausgelegt sind, dass damit eine Wärmebehandlung des Grobblechs im Temperaturbereich von 150 °C - 1 .100 °C in Form einer Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobblechs aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs auf eine gewünschte dritte Temperatur durchführbar ist.
Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass unmittelbar nach dem Durchführen des Walzprozesses und damit nach dem Auswalzen der Bramme auf das Grobblechmaß eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, die in mehreren Schritten ein gezieltes Abkühlen, ein gezieltes Wiedererwärmen und ein wiederum gezieltes Abkühlen des Grobbleches umfasst, wird in dem fertigen Grobblech ein auch über die Breite einheitliches Temperaturfeld mit einem daraus resultierenden gleichmäßigen Gefüge im fertigen Grobblech ausgebildet, so dass das Grobblech eine homogene mechanische Eigenschaft, d. h. eine homogene Festigkeitsund/oder Zähigkeitsverteilung aufweist. Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, sowohl Grobbleche im normalisierten Zustand, d. h. Stähle mit hoher Zähigkeit, als auch im vergüteten Zustand, d. h. Stähle mit hoher Festigkeit, als auch Sonderstähle im angelassenen Zustand, d. h. einer Anlassbehandlung unterworfene Stähle, herzustellen.
Unter Grobblech wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Flacherzeugnis verstanden, das gemäß der Norm EN 10029 als Grobblech definiert ist. Mit dem Verfahren können verschiedenste Güten, wie sie beispielsweise in der Norm EN 10025-2:2004 mit Kurzzeichen bezeichnet sind, hergestellt werden. Es kann Grobblech „wie gewalzt" (Kurzzeichen +AR), aber auch ein normalisiertes Grobblech (Kurzzeichen +N) oder ein thermomechanisch gewalztes Grobblech (Kurzzeichen +M) sowie ein vergütetes Grobblech (Kurzzeichen +QT) hergestellt werden. Und all dies mit ein und derselben Vorrichtung oder Anlage. Eine vorteilhafte Verfahrensweise zur Herstellung eines normalisierten Grobbleches kann gemäß Ausgestaltung der Erfindung die Maßnahme umfassen, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a-Mischkristall; Ferrit) liegt, anschließend auf die gewünschte zweite Temperatur erwärmt wird, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der AC3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
Soll hingegen ein hochfestes Grobblech erzeugt werde, so sieht die Erfindung in Ausgestaltung die Maßnahmen vor, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur gehalten wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
Auch ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bleche höchster Festigkeit herzustellen. In diesem Fall zeichnet sich die Erfindung in Ausgestaltung durch die Maßnahmen aus, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Acr Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmt wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
In vorteilhafter und zweckmäßiger Weise umfasst die vorgesehene Wärmebehandlung eine Abkühlung auf Raumtemperatur. Die Erfindung sieht daher auch vor, dass die abschließende Abkühlung auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur als Luftkühlung durchgeführt wird.
Für die Abkühlung des Grobbleches aus der Walzhitze ist eine forcierte Abkühlung zweckmäßig. Die Erfindung sieht in Ausgestaltung daher weiterhin vor, dass die Abkühlung des Grobblechs aus der Walzhitze in der dem Umformen oder Warmwalzen des Grobblechs unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung auf die erste gewünschte Temperatur mittels einer starken Wasser- oder Luftabkühlung durchgeführt wird.
Es ist aber auch möglich, einen Teil oder weitere Abkühlungs- und/oder Erwärmungsschritte an dem hergestellten oder erzeugten Grobblech erst dann oder auch noch dann vorzunehmen, wenn dieses bereits eine Richtanlage oder eine Richteinrichtung durchlaufen hat. Insofern sieht die Erfindung in Weiterbildung ebenfalls vor, dass ein Teil der, insbesondere weitere Abkühl- und/oder Erwärmungsschritte umfassenden, Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem das Grobblech eine Richtanlage durchlaufen hat und bevor es gestapelt wird.
Vorteilhaft und zweckmäßig ist es zudem, wenn das Grobblech nach seiner Erwärmung auf die gewünschte zweite Temperatur gerichtet und nachfolgend gestapelt wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Besonders zweckmäßig lässt sich das Verfahren bei einem Grobblech durchführen, so dass sich die Erfindung weiterhin dadurch auszeichnet, dass in den mehreren Umformschritten ein Grobblech mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1 .200 mm erzeugt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in zweckmäßiger und vorteilhafter Ausgestaltung dadurch aus, dass die Abkühlung des Grobblechs auf die gewünschte dritte Temperatur zumindest teilweise außerhalb der Wärmebehandlungsanlage erfolgt.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines normalisierten Bleches vorteilhaft durchführen zu können, zeichnet sich die Vorrichtung in Ausgestaltung dadurch aus, dass die Wärmebehandlungsanlage derart ausgelegt ist, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a- Mischkristall; Ferrit) liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung auf die gewünschte zweite Temperatur, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der AC3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, erwärmbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Bleches, welches im bainitischem Zustand des Gefüges seine Gebrauchseigenschaften hat, verwenden zu können, zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin dadurch aus, dass die Wärmebehandlungsanlage derart ausgelegt ist, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur haltbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Blechen mit höchster Festigkeit zeichnet sich dadurch aus, dass das Grobblech nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech anschließend mittels der Heizvorrichtung durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Acr Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmbar ist und, dass das Grobblech abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist. In vorteilhafter Weise ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, dass sie zur Erzeugung eines Grobblechs mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1 .200 mm in den mehreren Umformschritten der Walzanlage ausgelegt und ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Von Vorteil ist es zudem, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in Produktionsrichtung des Grobblechs eine der Heizvorrichtung nachgeschaltete Richtanlage aufweist, was die Erfindung in Weiterbildung ebenfalls vorsieht. Schließlich zeichnet sich die Erfindung auch noch dadurch aus, dass sie in Produktionsrichtung des Grobblechs eine oder mehrere der Richtanlage nachgeschaltete weitere Wärmebehandlungsanlage(n) aufweist, die vorzugsweise jeweils mindestens eine weitere Kühlvorrichtung und mindestens eine weitere Heizvorrichtung umfasst/umfassen. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, auch nach einem Richten des hergestellten Grobbleches noch Wärmebehandlungsverfahren oder Wärmebehandlungsmaßnahmen an dem gewalzten Grobblech vornehmen zu können.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
Figur 1 in schematischer Darstellung im oberen Teilbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Endlosgrobblech und im unteren Teilbild in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf in dem jeweils erzeugten Flachprodukt über die Länge der Vorrichtung und die einzelnen Anlagenteile der Vorrichtung und in
Figur 2 in schematischer Darstellung im oberen Teilbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Einzelgrobblech und im unteren Teilbild in schematischer Darstellung den
Temperaturverlauf in dem jeweils erzeugten Flachprodukt über die Länge der Vorrichtung und die einzelnen Anlagenteile der Vorrichtung. Die in Form einer Produktionsanlage der Figuren 1 und 2 dargestellten und insgesamt jeweils mit 1 oder 1 ' bezeichneten Vorrichtungen unterscheiden sich lediglich dadurch, dass bei der Ausführungsform nach der Figur 1 eine Trenneinrichtung 2 in der durch den Pfeil 3 angedeuteten Produktionsrichtung des Grobbleches 4 ausgangsseitig hinter einer Wärmebehandlungsanlage 5 und bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 eingangsseitig vor einer Wärmebehandlungsanlage 5 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 nach der Figur 1 ermöglicht somit die Herstellung von Grobblechen 4 im Endlosbetrieb der Produktionsanlage, da das als Endlosgrobblech produzierte Flachmaterial erst nach einer in der Wärmebehandlungsanlage 5 durchgeführten Wärmebehandlung mittels der Trenneinrichtung 2 in Einzelblechlängen getrennt wird. In diesem Fall durchläuft also ein Endlosflachmaterial die einzelnen Anlagenteile oder Anlageneinrichtungen der in Form einer Produktionsanlage ausgebildeten Vorrichtung 1 bis hinter die Wärmebehandlungsanlage 5. Danach durchlaufen dann die auf Einzelblechlängen geschnittenen Grobbleche 4 eine Richtanlage 6 und werden dann mittels einer Abfuhreinheit 7 in üblicher Weise gestapelt. Bei der Ausführungsform nach der Figur 2 wird das produzierte Endlosflachmaterial bereits vor Eintritt in die Wärmebehandlungsanlage 5 in Einzelblechlängen getrennt, so dass bereits in Einzelblechlängen aufgeteilte Grobbleche 4 die Wärmebehandlungsanlage 5 und dann anschließend die Richtanlage 6 und die Abfuhreinheit 7 durchlaufen. Die Produktion von Grobblech im Einzelblechbetrieb in der Vorrichtung 1 ' nach der Figur 2 ist insbesondere für die Herstellung und Verarbeitung vergüteter Bleche mit sehr hohen Scherfestigkeiten von Vorteil. Grobbleche mit geringeren Festigkeiten, die nach dem Durchlaufen der Wärmebehandlungsanlage 5 demgegenüber geringere Festigkeitswerte aufweisen, können sowohl mit der Anlage nach der Figur 2 im Einzelblechbetrieb als auch mit der Anlage nach der Figur 1 im Endlosblechbetrieb hergestellt werden.
In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1 ' wird in unmittelbarer konsekutiver Verarbeitung und/oder Bearbeitung eine Stahlschmelze in einer als Stranggießanlage ausgebildeten Gießanlage 8 kontinuierlich vergossen. Der sich dabei bildende Gießstrang wird auf übliche Weise in einer der Gießanlage 8 zugeordneten Urformanlage 9 zu einer Bramme geformt, die dann nach Durchlaufen einer Entzunderungseinrichtung 10 in einer eine Umformanlage ausbildenden Walzanlage 1 1 aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech 4 mit dem jeweils gewünschten Grobblechmaß gewalzt wird. Das ur- und umgeformte Grobblech 4 durchläuft dann bei der Anlage nach der Figur 1 die Wärmebehandlungsanlage 5 und wird danach mittels der Trenneinrichtung 2, bei der es sich um eine Quertrenneinrichtung handelt, auf Einzellänge getrennt. Bei der Vorrichtung 1 ' nach der Figur 2 wird das ur- und umgeformte Produkt Grobblech 4 vor Eintritt in die Wärmebehandlungsanlage 5 mittels der Trenneinrichtung 2, die ebenfalls als Quertrenneinrichtung ausgebildet ist, in Einzelblechlängen zerteilt und als Einzelblech durch die Wärmebehandlungsanlage 5 hindurch gefahren. Bei beiden Vorrichtungen 1 und 1 ' umfasst die Wärmebehandlungsanlage 5 eine Kühlvorrichtung 12 und eine Heizvorrichtung 13. Danach durchlaufen die Grobbleche 4 die Richtanlage 6 und werden in der Abfuhreinheit 7 gestapelt. In nicht dargestellter Weise können auch zwischen der Richtanlage 6 und der Abfuhreinheit 7 weitere Wärmebehandlungsanlagen 5 angeordnet sein, wenn dies für Qualitäten notwendig sein sollte, die einer besonderen Wärmebehandlung unterzogen werden müssen. Auch diese Anlagen können jeweils eine Kühlvorrichtung und eine Heizvorrichtung umfassen, so dass mit diesen Wärmebehandlungsanlagen ebenfalls eine Kombination aus einer verstärkten Luftabkühlung oder Wasserabkühlung mit einem nachfolgenden Erwärmen auf eine Anlasstemperatur durchgeführt werden können. In nicht dargestellter Weise ist die Umformanlage oder Walzanlage 1 1 in üblicher Weise mit Einrichtungen zur Profil- und Planheitseinstellung sowie Einrichtungen zur Steuerung der Oberflächentemperatur des Walzgutes ausgestattet.
Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach der Figur 1 eignet sich für Grobbleche mit geringen Dicken und niedrigen Scherfestigkeiten, bei welchen hohe Schergeschwindigkeiten erreicht werden können. Mit der Ausführungsform der Vorrichtung V nach der Figur 2 lassen sich auch Grobbleche mit höchsten Festigkeitswerten herstellen, da das Abtrennen in der Trenneinrichtung 2 in Produktionsrichtung 3 unmittelbar nach dem Verlassen der Walzanlage 1 1 aus der Walzhitze und somit in einem hohen Temperaturbereich erfolgt. Bei diesen Temperaturen weisen die üblicherweise zu Grobblech verarbeiteten Werkstoffe noch niedrige Scherfestigkeiten auf.
Mit den in den Figuren 1 und 2 dargestellten, vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 1 und 1 ' lassen sich Grobbleche direkt aus der Gießhitze einer Stranggießanlage herstellen. Eine Abkühlung auf Raumtemperatur von mehr als fünf Minuten erfolgt nicht. Die gegossenen Brammen weisen eine Dicke von mindestens 40 mm auf, wobei die maximal mögliche Brammendicke durch die Auslegung und die technischen Gegebenheiten der nachfolgenden Umformanlage und Walzanlage 1 1 sowie die an deren Auslauf geforderte oder gewünschte Dicke des Grobbleches 4 begrenzt ist. Die Brammenbreite ist nicht besonders begrenzt sondern entspricht den mit derartigen Anlagen üblicherweise nach dem Stand der Technik erreichbaren Brammenbreiten. Bei der Stranggießanlage kann es sich um eine Bogenanlage, eine Senkrecht-Abbiege-Anlage, eine Senkrechtanlage oder eine Horizontalstranggießmaschine handeln. Eine Dickenreduktion des Gießstranges durch Verformung mit flüssigem Kern (Liquid Core Reduction) oder eine geringfügige Umformung im Bereich der Enderstarrung des Gießstranges (Dynamic Soft Reduction) ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig, kann aber gewünschtenfalls durchgeführt werden.
Der endlos gegossene Gießstrang verlässt den Ausgangsbereich der Urformanlage 9 mit einer mittleren Temperatur von 1 .150 °C bis 1 .300 °C und durcherstarrtem Kern. Stark zur Zunderbildung neigende Stahlqualitäten oder Werkstoffe werden dann in der Entzunderungseinrichtung 10 entzundert. Bei hochlegierten Materialien kann dieser Prozessschritt gegebenenfalls entfallen, wobei sich bei diesen Werkstoffen aber eine Reinigung der Oberfläche nach einem ersten Umformschritt in der nachfolgenden Umformanlage oder Walzanlage 1 1 empfiehlt. Ebenso werden Werkstoffe oder Stahlqualitäten mit höherer Neigung zur Zunderbildung in üblicher Weise vor dem ersten Umformschritt in der Umformanlage oder Walzanlage 1 1 gesäubert, was üblicherweise mit Druckwasser oder Dampf geschieht, wobei aber alternative Verfahren wie eine Säuberung mit Trockeneis oder Wasser, dem abrasiv wirkende Inhaltsstoffe beigemischt sind, ebenfalls möglich ist. Bei einer Entzunderung mit Druckwasser ist es vorteilhaft, rotierende Systeme vorzusehen. An den in der Gießanlage 8 und der Urformanlage 9 durchgeführten Umformprozess schließt sich dann in der Umformanlage oder Walzanlage 1 1 eine Umformung oder ein Umformprozess an, der mindestens zwei Umformschritte mit einem akkumulierten logarithmischen Umformgrad von mehr als 0,7 umfasst. Dies führt dazu, dass die Gussstruktur der Bramme in eine umgeformte Struktur gewandelt wird und so eine Grundzähigkeit des eingesetzten Stahlmaterials erreicht wird und eventuelle Kernporositäten geschlossen werden. Je nach geforderter Enddicke können mehr als zwei Gerüste, die mindestens zwei Umformschritte ausführen, Bestandteil der Walzanlage 1 1 sein, so dass sich je nach geforderter Enddicke des Grobbleches weitere Umformschritte anschließen können. Das nach dem Durchlaufen der Walzanlage 1 1 auf das gewünschte Grobblechmaß umgeformte und gewalzte Grobblech 4 tritt aus der Walzanlage 1 1 mit einer Temperatur im Bereich von 950°C bis 1 .100 °C aus. Damit weist das Grobblech 4 an dieser Stelle eine Temperatur auf, die oberhalb einer für ein normalisierendes Walzen optimalen Temperatur liegt. Um dennoch die gewünschten Endeigenschaften der Grobbleche 4 oder des jeweiligen Grobbleches 4 einstellen zu können, folgt unmittelbar aus der Walzhitze eine Wärmebehandlung mittels der Wärmebehandlungsanlage 5, der das Grobblech 4 direkt im Anschluss an die Umformung und das Walzen zugeführt wird. Das Walzgut, d. h. das Grobblech 4, verbleibt dazu in der Produktionsanlage bzw. der Vorrichtung 1 oder 1 '.
In den unteren Teilbildern der Figuren 1 und 2 sind die Temperaturverläufe (T) eines in der jeweiligen Vorrichtung 1 oder V hergestellten Fl ach Produktes über die Anlagenlänge (I) und damit die jeweilige Produktionszeit (s) dargestellt. Mittels der Wärmebehandlungsanlage 5 lassen sich Grobbleche 4, die bis dahin einen gleichen Temperatur- und Abkühlungsverlauf durchlaufen haben, unterschiedlich behandeln, so dass unterschiedliche Qualitäten und Festigkeitswerte erzeugt werden können.
Bei dem durch die durchgezogene Linie 14 dargestellten Temperatur- und Verfahrensablauf wird ein normalisiertes Grobblech 4 erzeugt. Hierzu wird das gewalzte Grobblech 4 in der Wärmebehandlungsanlage 5 der Kühleinrichtung 12 zugeführt und hier auf eine Temperatur (T) abgekühlt, bei der die Umwandlung von γ- Eisen, d. h. dem sich bildenden γ -Mischkristall oder Austenit, in α-Eisen, d. h. dem sich bildenden a-Mischkristall oder Ferrit, vollständig abgelaufen ist. Das Grobblech 4 wird also auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Temperaturlinie 15 liegt, die die untere Endtemperatur des Umwandlungsbereiches von γ- Eisen in α-Eisen darstellt. Die Abkühlgeschwindigkeiten sind hierbei derart bemessen, dass keine Anteile harter Gefüge wie Martensit oder Bainit entstehen. Anschließend wird das derart gekühlte Grobblech 4 einer Normalglühung unterzogen, wozu die Temperatur des Grobblechs 4 über die AC3-Temperatur des jeweiligen Materiales erhöht und kurzzeitig dort gehalten wird. Dies erfolgt mittels der Heizvorrichtung 13, welche das Grobblech 4 nach dem Durchlaufen der Kühlvorrichtung 12 in Produktionsrichtung 3 durchläuft. In der Heizvorrichtung 13 kann die gewünschte Erwärmung des Grobblechs 4 auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur mittels eines üblichen Rollenherdofens mit offener Gasfeuerung oder Strahlrohrbeheizung, mittels einer Induktionsheizung oder mittels der Anwendung des sogenannten„Direct Flame Inpingement" oder einer Kombination aus allen diesen Feuerungsmöglichkeiten oder Heizvorrichtungsmöglichkeiten erfolgen. Die Heizvorrichtung 13 ist derart ausgelegt, dass sie in einem Temperaturbereich von 150 °C bis 1 .100 °C betrieben werden kann. Anschließend erfolgt eine Abkühlung des hergestellten Grobbleches 4 an Luft auf Umgebungstemperatur, was üblicherweise durchgeführt wird, nachdem das Grobblech 4 die Wärmebehandlungsanlage 5 verlassen hat. Das durch den Verlauf der Kurve 14 gekennzeichnete und vorstehend beschriebene Verfahren, insbesondere Wärmebehandlungsverfahren, eignet sich für alle Blechsorten, die den Qualitätszustand +N„normalisiert" aufweisen sollen.
Der Verlauf der gepunkteten Abkühlkurve und Wärmebehandlungslinie 16 zeigt den Temperaturverlauf bei der Herstellung hochfester Bleche, welche Gebrauchseigenschaften aufweisen, die durch einen bainitischen Gefügezustand gekennzeichnet sind. Zur Herstellung derartiger Qualitäten wird das gewalzte Grobblech 4 in der Wärmebehandlungsanlage 5 mittels der Kühlvorrichtung 12 auf Temperaturen abgekühlt, die zwischen der den Beginn der Bainitumwandlung kennzeichnenden Temperaturlinie 17 und der den Beginn der Umwandlung des Gefüges in ein Martensit-Gefüge kennzeichnenden Temperaturlinie 18 liegen. Mittels der Heizvorrichtung 13, in welche das Grobblech 4 nach Durchlaufen der Kühlvorrichtung 12 in Produktionsrichtung 3 einläuft, wird das Grobblech 4 innerhalb der Wärmebehandlungsanlage 5 dann auch in diesem, zwischen den Temperaturlinien 17 und 18 liegenden Bereich gehalten, so dass die Umwandlung des Gefüges in ein Bainit-Gefüge weiter abläuft. Mit diesem Verfahren, insbesondere Wärmebehandlungsverfahren, lassen sich hoch- und höchstfeste Grobbleche 4 mit guten Umform- und Verschleißeigenschaften sowie Grobbleche 4 mit definierten Gehalten an Restaustenit herstellen. Nach Verlassen der Wärmebehandlungsanlage 5 kühlt auch das nach dem Verfahren oder dem Verlauf der Temperaturlinie 16 hergestellte Grobblech 4 an Luft auf Umgebungstemperatur ab.
Die weitere, in den unteren Teilbildern der Figuren 1 und 2 gestrichelt dargestellte Temperaturverlaufskurve 19 gibt den Abkühl- und Erwärmungsverlauf eines Grobbleches 4 wieder, wenn ein Grobblech 4 höchster Festigkeit hergestellt werden soll. Hierzu wird das gewalzte Grobblech 4 in der Kühlvorrichtung 12 der Wärmebehandlungsanlage 5 relativ stark auf Temperaturen abgekühlt, die unterhalb der den Beginn der Martensitumwandlung kennzeichnenden Temperaturlinie 18 liegen. Danach wird das Grobblech 4 in der Heizvorrichtung 13 auf eine unterhalb der ACi -Temperatur des jeweiligen Materials und damit unterhalb der das Ende des Umwandlungsbereiches von γ- Eisen in a-Eisen begrenzenden Temperatur angelassen. Nachfolgend und abschließend wird das Grobblech 4 nach dem Verlassen der Wärmebehandlungsanlage 5 wiederum an Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Neben den vorstehend beschriebenen Wärmebehandlungsverfahren können weitere Kombinationen von Abkühlung und Erwärmung, d. h. von Kühlstopptemperaturen und Anlass- und Glühtemperaturen, in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1 ' durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, in den Vorrichtungen 1 und 1 ' ein Lösungsglühen hochlegierter Stähle oder eine Ausscheidungshärtung zuvor abgeschreckter Grobbleche 4 durchzuführen. Hierbei ist es auch möglich, dass zwischen der jeweiligen Richtanlage 6 und der die Grobbleche 4 einem Stapel zuführenden Abfuhreinheit 7 weitere ggf. mehrstufige Behandlungen eines Grobblechs 4 in entsprechenden Wärmebehandlungsanlagen durchgeführt werden. Hierbei weisen auch diese Wärmebehandlungsanlagen vorteilhafterweise eine Kühlvorrichtung mit einer in Produktionsrichtung 3 nachfolgenden Heizvorrichtung auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die Einsparung von Energie bei der Herstellung von Grobblechen, die ansonsten bei einer Herstellung nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren einer nachfolgenden, nicht unmittelbar in den Herstellprozess eines jeweiligen Grobbleches in Einzellänge integrierten Wärmebehandlung bedürfen. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1 ' können Grobbleche 4 im normalisierten Zustand, beispielsweise die Qualität S355J2+N, ebenso wie vergütete Grobbleche, beispielsweise die Qualität S355+QT, einer Stahlmarke oder einer Stahlqualität in einer Gießsequenz hergestellt werden. D. h. es können in der Anlage in einer Gießsequenz Grobbleche 4 aus Stahlschmelzen erzeugt werden, deren chemische Zusammensetzung oder Grundzusammensetzung gleich ist, deren Wärmebehandlung aber unterschiedlich ist. Bei den mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1 ' durchführbaren Verfahren entfallen gegenüber dem Stand der Technik die Abkühlung der erzeugten Bramme auf Raumtemperatur, ihre Wiedererwärmung vor dem Warmwalzen sowie zusätzlich die Abkühlung und das Erwärmen vor einer Wärmebehandlung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und 1 ' besteht darin, dass es möglich ist, mit diesen Grobbleche 4 aus hochfesten Stählen mit bainitischem Gefüge durch Glühen in der Bainitstufe herzustellen.
Bezugszeichenliste
1 , r Vorrichtung
2 Grobblechtrenneinrichtung 3 Produktionsrichtung
4 Grobblech
5 Wärmebehandlungsanlage
6 Richtanlage
8 Gießanlage
9 Urformanlage
12 Kühlvorrichtung
13 Heizvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von Grobblechen (4) aus einer Stahllegierung, umfassend das kontinuierliche Gießen einer Stahlschmelze und Urformen eines erhaltenen Gießstrangs zu einer Bramme mit anschließendem Umformen oder Warmwalzen der Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten auf ein gewünschtes Grobblechmaß und eine unmittelbar nachfolgende, ein gezieltes Abkühlen des erhaltenen Grobblechs (4) bewirkende Wärmebehandlung des Grobblechs (4), wobei das Grobblech (4) in Produktionsrichtung (3) vor oder nach seiner Wärmebehandlung auf eine gewünschte Einzelblechlänge geschnitten wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 150 °C - 1 .100 °C als eine Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobbleches (4) aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte dritte Temperatur durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von v- Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a-Mischkristall; Ferrit) liegt, anschließend auf die gewünschte zweite Temperatur erwärmt wird, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der AC3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur gehalten wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in der unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, anschließend durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Aci-Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmt wird und abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abschließende Abkühlung auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur als Luftkühlung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Grobblechs (4) aus der Walzhitze in der dem Umformen oder Warmwalzen des Grobblechs (4) unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung auf die erste gewünschte Temperatur mittels einer starken Wasser- oder Luftabkühlung durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der, insbesondere weitere Abkühl- und/oder Erwärmungsschritte umfassenden, Wärmebehandlung durchgeführt wird, nachdem das Grobblech (4) eine Richtanlage (6) durchlaufen hat und bevor es gestapelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobblech (4) nach seiner Erwärmung auf die gewünschte zweite Temperatur gerichtet und nachfolgend gestapelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den mehreren Umformschritten ein Grobblech (4) mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1 .200 mm erzeugt wird.
0. Vorrichtung (1 ,1 ') zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9, die einen Anlage aufweist, die zur unmittelbaren konsekutiven Verarbeitung und/oder Bearbeitung einer Stahlschmelze eine Gießanlage (8), in welcher die Stahlschmelze kontinuierlich vergießbar ist, eine Urformanlage (9), in welcher ein aus der Stahlschmelze gegossener Gießstrang zu einer Bramme formbar ist, eine Umformanlage oder Walzanlage (1 1 ), in welcher die Bramme aus der Gießhitze in mehreren Umformschritten zu einem Grobblech (4) mit gewünschtem Grobblechmaß walzbar ist, und eine Wärmebehandlungsanlage (5) sowie eine in Produktionsrichtung (3) vor oder hinter der Wärmebehandlungsanlage (5) angeordnete Grobblechtrenneinrichtung (2) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmebehandlungsanlage (5) mindestens eine Kühlvorrichtung (12) und mindestens eine Heizvorrichtung (13) umfasst, die derart ausgelegt sind, dass damit eine Wärmebehandlung des Grobblechs (4) im Temperaturbereich von 150 °C - 1 .100 °C in Form einer Kombination aus einer gezielten Abkühlung des erhaltenen Grobblechs (4) aus der Walzhitze auf eine gewünschte erste Temperatur mit einer unmittelbar nachfolgenden gezielten Erwärmung des Grobblechs(4) auf eine gewünschte zweite Temperatur und einer unmittelbar nachfolgenden Abkühlung des Grobblechs (4) auf eine gewünschte dritte Temperatur durchführbar ist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Grobblechs (4) auf die gewünschte dritte Temperatur zumindest teilweise außerhalb der Wärmebehandlungsanlage (5) erfolgt.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen (γ-Mischkristall; Austenit) in α-Eisen (a-Mischkristall; Ferrit) liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) auf die gewünschte zweite Temperatur, die als Normalglühungstemperatur oberhalb der vollständigen Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der AC3-Temperatur, im Bereich des homogen Austenits liegt, erwärmbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Bainitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) durch Erwärmung auf einer im Bereich der Bainitumwandlung liegenden Temperatur als der gewünschten zweiten Temperatur haltbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsanlage (5) derart ausgelegt ist, dass das Grobblech (4) nach dem Umformen oder Warmwalzen in einer unmittelbar nachfolgenden Wärmebehandlung mittels der Kühlvorrichtung (12) aus der Walzhitze auf die erste gewünschte Temperatur, die unterhalb der Martensitbildungstemperatur liegt, abkühlbar ist, dass das Grobblech (4) anschließend mittels der Heizvorrichtung (13) durch Erwärmung auf eine unterhalb der Umwandlungstemperatur von γ-Eisen in α-Eisen, der Acr Temperatur, liegende Anlasstemperatur als der gewünschten zweiten Temperatur erwärmbar ist und, dass das Grobblech (4) abschließend auf Umgebungstemperatur als die gewünschte dritte Temperatur abkühlbar ist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung eines Grobblechs (4) mit einer Dicke von mehr als 8 mm, insbesondere einer Dicke von 40 mm - 400 mm, und einer Breite von mehr als 1 .200 mm in den mehreren Umformschritten der Walzanlage (1 1 ) ausgelegt und ausgebildet ist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Produktionsrichtung (3) des Grobblechs (4) eine der Heizvorrichtung (13) nachgeschaltete Richtanlage (6) aufweist.
Vorrichtung (1 ,1 ') nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Produktionsrichtung (3) des Grobblechs (4) eine oder mehrere der Richtanlage (6) nachgeschaltete weitere Wärmebehandlungsanlage(n) aufweist, die vorzugsweise jeweils mindestens eine weitere Kühlvorrichtung und mindestens eine weitere Heizvorrichtung umfasst umfassen.
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