DD207162B5 - Thermomechanisches Behandlungsverfahren auf kontinuierlichen Drahtwalzstrassen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine technologische Variante der sogenannten thermomechanischen Behandlung zum Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen, die sich besonders fur die Herstellung von Walzdraht aus Stahlen mit speziellen Gebrauchseigenschaften auf Hochleistungskonti-Drahtstraßen eignet

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Aus Gründen der Materialökonomie einerseits und andererseits aus Gründen der Einsparung von Prozeßstufen und damit verbunden von Energie-, Transport- und Arbeitsaufwand ist man bestrebt, die thermomechanische Behandlung bei der Herstellung von Walzerzeugnissen zur Anwendung zu bringen Die thermomechanische Behandlung nutzt die Vorgange der Werkstoffverfestigung durch Umformung, Phasenumwandlung, Ausscheidungshartung sowie Kornfemung gleichzeitig aus und ermöglicht über die Beeinflussung der Gefugebildung die Produktion von Erzeugnissen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften und hohem Gleichmaßigkeitsgrad Besondere Effekte werden immer dann erzielt, wenn sich stabile Gefugestrukturen herausbilden, die durch Mikrolegierungstechnik verstärkt werden können Es ist bekannt, daß die thermomechanische Behandlung bei hohen Temperaturen vor allem bei der Herstellung von Grobblechen aus hochfesten schweißbaren Baustahlen und zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit angewandt wird Bei minimalem Legierungsaufwand können Grobbleche mit extrem feinkornigem martensitischem, bainitischem oder ferntisch-perlitischem Gefuge und Streckgrenzen von 400 bis 800 MPa mit hoher Zähigkeit und hohem Kaltumformungsvermogen produziert werden Es ist bekannt, Stabstahl und Draht nach dem Walzen gesteuert nach vorheriger intermittierender Wasserabschreckung von Endwalztemperatur auf 780 bis 850⁰C und im Temperaturbereich zwischen 850 und 550⁰C mit 0,3 bis 20Ks"¹ gesteuert abzukühlen oder partiell aus der Walzhitze zu verguten, so daß die Randzonen bis unter die Martensittemperatur abgeschreckt und durch die im Kern verbliebene Warme bei der Unterbrechung der Intensivkuhlung angelassen werden, oder direkt zu harten Nachteilig ist dabei, daß wegen der hohen Endwalztemperaturen die Umformverfestigung des Austenitgefuges auch nicht teilweise auf das Sekundargefuge vererbt und SubStrukturen nicht erhalten werden Es ist weiterhin bekannt, daß bei Hochleistungswalzwerken fur Feinstahl und Draht, insbesondere in den Fertigungsgeruststaffeln und Walzblocken eine Aufheizung des Walzgutes stattfindet, so daß sich Endwalztemperaturen zwischen 980 und 1100⁰C unabhängig von der Anfangstemperatur ergeben Beim Walzen mikrolegierter Stahlwerkstoffe zu Feinstahl und Draht kann nur der Effekt der Kornfemung ausgenutzt werden, weswegen aus materialokonomischen Erwägungen dieses Verfahren nur wenig praktiziert wird

Fur Hochleistungswalzwerke fur Stabstahl und Draht (Neue Hütte 1975, H 11, Stahl und Eisen 1981, H 2) ist charakteristisch, daß die Walzgeruste ortsfest hintereinander aufgestellt und zu Vor-, Zwischen- sowie zwei bis vier parallel angeordneten Fertigstaffeln zusammengefaßt sind, an die sich Kuhlstrecken zur gesteuerten Abkühlung des Walzgutes anschließen, damit eine mehradrige Walzung von Walzerzeugnissen mit gleichmaßigen Werkstoffeigenschaften und hoher Maßhaltigkeit bei Endwalzgeschwmdigkeiten bis 100ms~' vorgenommen werden kann

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht dann, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung fur das Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen zu finden, das eine Niedertemperaturwalzung ohne Leistungsminderung und bei hoher Produktionsstabilitat zulaßt Dabei sollen die Vorgange im Festkörper zielgerichtet zur Einstellung solcher Gefugestrukturen ausgenutzt werden können, die gunstige Gebrauchseigenschaften zur Folge haben, einen hohen Gleichmaßigkeitsgrad der Qualität sichern und besonders materialokonomisch sind

-2- 207 162 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, auf einer Kontiwalzanlage Draht im Abmessungsbereich 5,5 bis 13 mm Durchmesser bei hohen Geschwindigkeiten mit hoher Produktivität und großer Produktionsstabilität im Niedertemperaturbereich thermomechanisch zu walzen.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hochleistungs-Kontistraßen im Fertigwalzbereich so ausgelegt werden, daß wichtige Umformparameter entsprechend den werkstoffspezifischen Erfordernissen einstellbar sind. Durch Trennung der Fertigstraße in einen ortsfesten mehrgerüstigen Walzblock mit Gruppenantrieb und in einen Niedertemperaturteil, bestehend aus 2 bis 4 verschiebbaren Walzeinheiten und einer dazwischenliegenden Wasserkühlstrecke, kann die Walztemperatur abgesenkt werden, und in Verbindung mit der Variation der Pausenzeit zwischen den letzten Stichen können werkstoffgerechte Umformbedingungen zur thermomechanischen Behandlung der Walzdrähte erzielt werden. Die Kontidrahtstraße wird in einen Hoch- und Niedertemperaturwalzteil untergliedert, wobei der Hochtemperaturwalzteil in üblicher Bauform aus mehreren ortsfesten Walzgerüsten errichtet wird, die zu Vor-, Zwischen- und Fertiggruppen zusammengefaßt sind. An jede Fertigwalzeinheit des Hochtemperaturwalzteiles schließen sich Kühlstrecken an, die aus mehreren, vorzugsweise bis 5 Kühlsegmenten bestehen, und in denen das Walzgut im Gleichstrom direkt mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch oder mit Wasser und Dampf intermittierend gekühlt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Walzgut der betreffenden Zwischenabmessung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 250 Ks"¹ bis in das untere Austenitgebiet, vorzugsweise bis auf eine Temperatur von 800 bis 850°C stufenweise bei Walzgeschwindigkeit abgekühlt. Der sich anschließende Niedertemperaturwalzteil besteht in jeder Strecke aus mindestens 2, in der Regel aus 4 kompakten Walzgerüsten, die Einzelabtrieb besitzen. Die Walzgerüste sind mit dem dazugehörigen Getriebe und Antriebsmotor auf Grundplatten verspannt und können axial einzeln verschoben werden, so daß der Abstand untereinander variiert werden kann. Dabei können durch Veränderung des Abstandes der Einzelwalzgerüste die Zwischenzeiten im Verhältnis 1:20 variiert und den Werkstoffbelangen angepaßt werden. Die Umformung des Drahtes im Niedertemperaturwalzbereich erfolgt drallfrei, vorzugsweise in um 90° versetzt angeordneten Walzgerüsten. Die Endumformung im Niedertemperaturwalzbereich wird mit einem Gesamtumformungsgrad von 0,3 bis 1,5 bzw. mit bis zu vierfacher Querschnittsverringerung vorgenommen. Zur weiteren Abkühlung nach dem letzten Stich durchläuft der Walzdraht wiederum eine aus mehreren Segmenten aufgebaute Kühlstrecke, in der mit Druckwasser bis zur Temperatur des Windungslegers in ein oder mehreren Stufen gekühlt wird. Die weitere Abkühlung von der Temperatur des Windungslegers, die zwischen 640 und 850°C eingestellt wird, kann in Wasser, mit einem Wasser-Luft-Gemisch, mit Gebläseluft oder an ruhender Luft bzw. verzögert mit Abkühlgeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 20 Ks"¹ bis zu unteren Temperaturen um 500°C vorgenommen werden. Der fertiggewalzte Draht wird nach weniger als 1 s, vorzugsweise weniger als 0,1 s, gesteuert abgekühlt.

Insgesamt erbringt das Verfahren eine wirksame Behandlung von Walzdraht, um spezielle Gebrauchseigenschaften, wie hohe Festigkeit und Zähigkeit, zu erzielen. Dabei arbeitet das Verfahren ohne nachträgliche Wärmebehandlung und bei sparsamster Verwendung von Legierungselementen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. Aus gegossenen und vorgewalzten Knüppeln wird Walzdraht mit 5,5 mm Durchmesser bei einer Geschwindigkeit von 50 ms"¹ hergestellt. Bei Knüppeln mit 125 mm vkt sind im Hochtemperaturwalzteil 23 Walzstiche für jede Walzader und dementsprechend Walzgerüste und Walzeinheiten vorgesehen. Der Niedertemperaturwalzteil besteht aus 4 Gerüsten, von denen 2 mindestens eingesetzt werden.

Variante 1:

4 Gerüste im Niedertemperaturteil. Es wird im Hochtemperaturwalzbereich in mehr als 21 Stichen gewalzt, und im 21. Gerüst wird die Abmessung 11,0mm Durchmesser erhalten, die mit einer Geschwindigkeit von 20,65m/s aus der letzten Walzeinheit austritt. Die Temperatur der Walzader beträgt je nach Anstichtemperatur und Werkstoff 980 bis 1020°C. In der Zwischenkühlstreckewird intermittierend auf 850⁰C abgekühlt. Die Kühlstrecke ist 20m lang. Im Niedertemperaturwalzteil wird das Walzgut um das 3,9fache gestreckt. Die Temperatur steigt dabei 50 bis 7OK an. Die Pausenzeit zwischen den Stichen kann durch gegenseitiges Verschieben der Gerüste zwischen 0,015 s und 0,3s beliebig variiert und den Werkstofferfordernissen angepaßt werden.

Variante 2:

2 Walzgerüste im Niedertemperaturwalzteil. Es werden im Hochtemperaturwalzbereich mindestens 23 Stiche ausgeführt, und es wird die Abmessung 6,8 mm Durchmesser ν = 32,3 m/s gewalzt. Die Walztemperatur von 1 000 bis 1040°C ist für eine thermomechanische Behandlung zu hoch, weswegen die Zwischenabkühlung auf beispielsweise 850°C vorgenommen wird. In den folgenden zwei Stichen wird die Endabmessung 5,5mm Durchmesser gewalzt, und es erhöht sich die Walztemperatur um 30 bis 50 K, so daß die Walzendtemperatur mit 880 bis 900⁰C eingestellt werden kann. Infolge der hohen Umformgeschwindigkeiten und kurzen Stichzeiten bleibt die Umformverfestigung zum größten Teil erhalten. Sie kann zur Gefügebildung zielgerichtet ausgenutzt werden.

Beispielsweise wurden bei einem Stahl der Zusammensetzung 0,23% C, 0,48% Si, 0,68% Mn durch diese Walztechnologie und durch Abkühlung mit etwa 8 Ks"¹ im Temperaturbereich von 800 bis 500°C eine Streckgrenze von 410 MPa, eine Zugfestigkeit von 600MPa und eine Bruchdehnung A₁₀ Ss 20% erzielt.

Claims (3)

1. Thermomechanisches Behandlungsverfahren auf kontinuierlichen Drahtwalzstraßen mit gesteuerter Abkühlung zur Erzielung einerfeinkornigen Gefügeausbildung, bei dem der Draht nach dem Hochtemperaturwalzen zunächst vorgekühlt und dann nach dem Fertigwalzen auf Endtemperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkuhlung stufenweise bei Walzgeschwindigkeiten mit einer Kühlgeschwindigkeit von mindestens 250 Ks"¹ vorzugsweise auf eine Temperatur von 800 bis 85O⁰C erfolgt, darauf die Endumformung mit bis zu vierfacher Querschnittsverringerung in zwei bis vier Stufen auf einzelangetriebenen, in Walzrichtung gegeneinander verschiebbaren kompakten Walzgerusteinheiten vorgenommen wird und anschließend daran bis zum Windungsiegen eine gesteuerte Abkühlung mit 0,1 bis 20 Ks"¹ bis zu Temperaturen um 500°C erfolgt.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenpausenzeiten im Niedertemperaturwalzteil im Verhältnis 1:20 variiert und den Werkstoffbelangen angepaßt werden können.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der fertiggewalzte Draht nach weniger als 1 s, vorzugsweise weniger als 0,1 s, gesteuert abgekühlt wird.