DE19623786A1 - Verfahren und Anlage zur Inline Herstellung von Draht - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Inline Herstellung von Draht

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Stahl-Draht aus einem gegossenen Vormaterial, das nach seiner Erstarrung einer Querschnittsverformung unterzogen und ohne Querteilung zu einem Bund aufgewickelt wird.
Ein übliches Verfahren zur Herstellung von Stahl-Draht ist gekennzeichnet durch das Vorwalzen von gegebenenfalls stranggegossenen quadratischen Knüppeln, die in einer Vielzahl von Walzstichen reduzierend verformt werden, um in einem Fertigwalzwerk, in der Regel einem Drahtblock zum Endprodukt ausgewalzt zu werden. Walzwerke der beschriebenen Art können nur wirtschaftlich arbeiten, wenn die Produktion ein solches Volumen erreicht, daß sich die hohen Investitions- und Betriebskosten rentieren. Bei Produktionsmengen von 30 bis 100 000 Jahrestonnen sind derartige Walzwerke nicht rentabel, so daß insbesondere zur Herstellung kleiner Tonnagen unterschiedlicher Stahlqualitäten der Bedarf besteht, nach alternativen Fertigungsmöglichkeiten zu suchen.
Dabei bietet es sich an, auf eine große Anzahl von Verformungsstufen des Warmwalzprozesses zu verzichten und bereits endabmessungsnahe Querschnitte einzusetzen. Derartige Querschnitte können beispielsweise im Stranggießverfahren hergestellt werden, wie das deutsche Gebrauchsmuster 19 88 311 vorschlägt. In diesem Gebrauchsmuster wird zur Herstellung von Draht eine Stranggießanlage vorgeschlagen, bei der der Strang bogenförmig austritt, in einer Matrize zu Draht gezogen und danach aufgehaspelt wird. Nach dem Aufhaspeln wird der Strang einem Walzwerk zugeleitet, indem er in mehreren Walzstufen auf den gewünschten Querschnitt reduziert wird. Eine derartige Anlage ist zwar theoretisch zur Herstellung kleiner Tonnagen geeignet und reduziert den Aufwand des Walzwerkes erheblich; doch ist aufgrund der niedrigen Gießgeschwindigkeiten dessen Produktionsleistung so deutlich eingeschränkt, daß auch bei dieser Anlage eine wirtschaftliche Herstellung von Draht nicht gegeben ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem Stand der Technik, wie ihn das deutsche Gebrauchsmuster 19 88 311 beschreibt, ein Verfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Stahl-Draht aus gegossenem Vormaterial zu schaffen, das bzw. die besonders für kleinere Tonnagen in der Größenordnung von 30 bis 100 000 Tonnen pro Jahr wirtschaftlich mit qualitativ gutem Ergebnis betrieben werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet, ist:
  • a. Gießen eines zwischen 1 mm und 15 mm dünnen und 1 m bis 1,5 m breiten Bandes auf ein mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 20 m/min umlaufendes Kühlband,
  • b. Abkühlen des Bandes auf eine Temperatur von ca. 1000°C,
  • c. Verformen des erstarrten Bandes unter Ausnutzung der Gießhitze,
  • d. Längsteilen des verformten Bandes in Stränge etwa gleicher Dicke und Breite,
  • e. Aufwickeln der Stränge zu Bunden gewünschten Bundgewichtes.
Anders als beim Stand der Technik, bei dem eine einsträngige Bogenanlage zur Herstellung des als Vormaterial für den Draht dienenden Stranges eingesetzt wird, ist es der Gedanke der vorliegenden Erfindung, ein in einer Bandgießanlage erstelltes endabmessungsnahes Band als Vormaterial für den Draht zu verwenden. Dabei ist es besonders günstig, ein nach dem Bandgießverfahren hergestelltes Band zu verwenden, weil das auf dem Kühlband abkühlende Band eine für den weiteren Prozeß sehr günstige Gefügeausbildungen aufweist, insbesondere weil infolge der einseitigen Abkühlung Gefügestörungen im Zentrum des Bandes vermieden werden. Das in bekannter Weise gegossene endabmessungsnahe Band kühlt auf eine Temperatur von ca. 1000°C ab und wird mit Walztemperatur unter Ausnutzung der Gießhitze verformt, wodurch sich das Gefüge weiterhin verbessert. Unmittelbar nach der Verformung erfolgt ein Längsteilen des Bandes in Stränge etwa gleicher Dicke und Breite, die als Vormaterial für den auf Fertigabmessungen weiterverformten Draht zu Bunden gewünschten Bundgewichtes aufgewickelt werden. Auf diese Weise kann aus einem Band in einem Produktionsschritt eine Vielzahl von Strängen hergestellt werden so daß die Tonnenleistung der Anlage bei geringsten Maschineninvestitionen sehr hoch ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß mit der Verformung des Bandes gleichzeitig mehrere, an der Bandober- und -unterseite in Längsrichtung parallel zueinander verlaufende, sich gegenüberliegende Einkerbungen gebildet werden, in deren Bereich das Längsteilen in Stränge erfolgt. Diese durch Walzen eingebrachten Einkerbungen dienen der Vorbereitung der später aufgetrennten Stränge und sind so zu gestalten, daß das Querschnittsprofil dieser Stränge dem Weiterverarbeitungsprozeß angepaßt ist.
Günstigerweise wird erfindungsgemäß mit dem Verformen des Bandes und der Bildung der Einkerbungen den Strängen eine dem Rund angenäherte Querschnittsform erteilt.
In einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Stränge unmittelbar im Anschluß an den Verfahrensschritt d., also das Längsteilen des verformten Bandes, einem aus mindestens einer Ziehstufe bestehenden Ziehprozeß unterzogen werden. Durch das Ziehen der Stränge in konventioneller Weise wird das aus dem Band hervorgegangene Vormaterial auf gewünschte Querschnittsabmessungen gestreckt und gleichzeitig hinsichtlich ihres Gefüges verbessert.
In einer alternativen Ausgestaltung ist auch denkbar, die Stränge unmittelbar im Anschluß an den Verfahrensschritt des Längsteilens einer oder mehreren Walzstufen und gegebenenfalls einem anschließenden Ziehprozeß zu unterziehen. Natürlich können die durch Längsteilen entstandenen Stränge auch in Walzstufen reduzierend verformt werden, um einerseits den Querschnitt der Stränge zu vergleichmäßigen und gleichzeitig die Stränge den gewünschten Endabmessungen anzunähern. In dem anschließenden Ziehprozeß kann das Fertigprodukt ohne Zwischentrennung Inline hergestellt werden.
Es ist günstig, wenn die Stränge in der vorgesehenen Walzstufe bzw. den Walzstufen zu einem Rund- oder Ovalquerschnitt gewalzt werden, damit sie in konventioneller Weise ausgewalzt werden können.
Das Längsteilen der Bänder im Anschluß an deren Verformung erfolgt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mit feststehenden Messern, gegenüber denen das Band in Längsrichtung gezogen bewegt wird. Das Längsteilen kann alternativ auch mittels Rollenmessern durchgeführt werden, wobei die Schneiden der Rollenmesser so gestaltet sein können, daß möglichst gratfreie Schnitte erreicht werden.
Auch das Längsteilen mittels Laserschneideinrichtungen oder dergleichen ist anwendbar, um möglichst saubere Schnittstellen beim Längsteilen der Bänder zu erreichen.
Sollte die Schnittstelle noch Grate aufweisen, die bei späteren Verformungsprozessen sich störend bemerkbar machen, so kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß nach und während des Längsteilens ein Entgraten des Längsteilbereichs der Stränge erfolgt.
Die Vorverformung des Bandes erfolgt erfindungsgemäß in Horizontal-Walzgerüsten, die nach einem Merkmal der Erfindung mit kalibrierten Walzen versehen sein können. In einer besonderen Ausbildung sind die Kaliber der Horizontalwalzen derartig ausgebildet, daß der zwischen den Einkerbungen verbleibende Bandquerschnitt nach dessen Verformung im wesentlichen dem nach der Längsteilung des Bandes verbleibenden runden oder ovalen Strangquerschnitt entspricht. Auf diese Weise können die verformten Bänder bereits dem Profil des weiter zu verarbeitenden Stranges angepaßt werden, so daß die Verformungsstufen nach dem Längsteilen des Bandes reduziert werden können.
Der vorgeschlagene Ziehprozeß zur Weiterverarbeitung der Stränge kann aus mehreren Geradeauszügen bestehen, d. h. der Strang wird durch mehrere Ziehwerkzeuge kontinuierlich durchgezogen.
Um eine Oxidation der Bandoberfläche bis zum Längsteilen des Bandes zu verhindern, ist nach einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen, die Verfahrensschritte a. bis d. unter Schutzgasatmosphäre durchzuführen.
Eine Anlage zur Herstellung von Draht nach den vorstehenden Verfahrensschritten ist gekennzeichnet durch die Hintereinanderanordnung der folgenden Anlagenteile:
  • a. Bandgießeinrichtung mit einem endlos umlaufenden Kühlband, auf dem die Schmelze zur Bildung eines endabmessungsnahen Bandes zur Erstarrung gebracht wird,
  • b. Vorverformungseinrichtung für das erstarrte Band, bestehend aus mindestens einem Paar Horizontalwalzen,
  • c. Längsteileinrichtung zum Trennen des Bandes in einzelne Stränge,
  • d. Aufwickelvorrichtungen für jeden der einzelnen Stränge zu Bunden gewünschten Gewichtes.
Die Horizontalwalzen der Vorverformungseinrichtung sind erfindungsgemäß zur Bildung eines Vorprofiles für die abzutrennenden, im Querschnitt angenäherten runden Stränge, entsprechend kalibriert. In der Praxis sind in die Horizontalwalzen des Verformungsgerüstes Kaliber mit kreisbogenförmiger Kontur eingeschnitten, die zusammen mit der gegenüberliegenden Horizontalwalze ein geschlossenes Rundkaliber bilden. Auch der Einschnitt ovaler Kaliberformen ist möglich.
Hinter der Längsteileinrichtung sind in einer Anlage nach der Erfindung mehrere Walzgerüste zur reduzierenden Verformung der einzelnen Stränge angeordnet. Zusätzlich oder statt der Walzgerüste können eine oder mehrere Inline-Ziehmaschinen angeordnet sein, die die vorgewalzten oder vorverformten Stränge auf die gewünschten Querschnittsabmessungen reduzieren.
Bei Anordnung mehrerer Walzgerüste zur reduzierenden Verformung der einzelnen Stränge sind diese, wie allgemein üblich, in H-V-Anordnung aufgestellt, d. h. die im Kaliber ausgewalzten Stränge werden im nächsten Kaliber an um 90° verdrehten Umfangsbereichen ausgewalzt.
Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders gut zur Inline Herstellung von Draht aus dünnen Gießbändern für Produktionsmengen von 30 bis 100 000 Tonnen pro Jahr. Auf der Anlage und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die verschiedensten Drahtqualitäten hergestellt werden, insbesondere auch Federstahl, Werkzeugstahl und Tiefziehstahlqualitäten. Die Anlage ist sehr flexibel und leicht auf andere Qualitäten umstellbar. Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, im Zuge der Anlage und zwischen den Verfahrensschritten qualitätsbeeinflussende thermische Schritte einzuschalten, so können Temperaturveränderungen durch Zwischenschaltung von induktiven Heizeinrichtungen ebenso durchgeführt werden, wie Gefügeveränderungen an den Strängen durch gezieltes Kühlen der Strangoberfläche.
Mit der Erfindung wird ein Inline Herstellungsverfahren für Draht vorgeschlagen, das mit der Ausnutzung der metallurgischen Vorteile des gegossenen Bandes, die sich durch die einseitige Erstarrung und die Vermeidung von Mittenseigerungen ergeben. Gegenüber dem Drahtgießen nach dem Stand der Technik ergibt sich eine deutlich erhöhte Leistungsfähigkeit der Anlage, wohingegen die Investitionskosten gegenüber herkömmlichen Drahterzeugungslinien um ca. 50% reduzierbar sind. Vorwalzwerke, aufwendige Gießmaschinen und der in Knüppelanlage zur Herstellung von Draht übliche Drahtblock fallen bei der Anlage der Erfindung weg. Mit zusätzlich möglicher Wärmebehandlung zur Beeinflussung des Gefüges werden die hervorragenden Drahtqualitäten noch verbessert, so daß für kleinere Stahlwerke die erfindungsgemäße Anlage eine lohnende Investition ist. Durch Flexibilität in Qualität und Abmessungen können dem Kundenwunsch angepaßte Menge einfach hergestellt werden. Die Anlage erfordert keine große Logistik, die Lagerbestände für fertige Bunde können klein gehalten werden. Mit der vorgeschlagenen Anlage ist es durch entsprechende Vorverformung der Stränge möglich, auch unterschiedliche Querschnitte aus einem Vorband zu erzeugen. Es wird nur die notwendige Verformung der Strangquerschnitte eingesetzt, anders als bei herkömmlichen Knüppelanlagen, wo sehr große Verformungen eingesetzt werden müssen, um von dem Knüppel auf die gewünschte Drahtabmessungen zu gelangen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist grob schematisch in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anlage in Seitenansicht,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Anlage ergänzt durch eine Ziehstufe,
Fig. 3 die erfindungsgemäße Anlage mit Walzstufe und Ziehstufe, und
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein vorverformtes Band.
In Fig. 1 ist mit 1 das Verteilergefäß einer Bandgießanlage bezeichnet, auf deren endlos umlaufendes Kühlband 2 über die Gießdüse 3 die Schmelze aufgebracht wird, die nach Abkühlung auf dem Gießband 2 und Erstarrung zu dem Band 4 führt. In der Anlage nach Fig. 1 wird das erstarrte Band 4 in einer mit 5 bezeichneten Verformungseinrichtung vorverformt und durch die feststehenden Messer 6 einer Längsteilanlage in einzelne Stränge 7 aufgeteilt, die auf mehrere (in der Zeichnungsebene hintereinanderliegende) Haspel 11 aufgewickelt werden. Die so erzeugten Stränge können nach Umsetzen einer Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
In Fig. 2 sind die gleichen Anlagenteile gleichen Bezugszeichen versehen. Im Anschluß an die Längsteileinrichtung mit den Messern 6 ist bei 8 angedeutet eine zweistufige Zieheinrichtung angeordnet, in der der Strang 7 zu einem Draht 9 verformt wird, der bei 11 aufgewickelt wird.
In Fig. 3 ist erneut die Anlage gemäß Fig. 1 identisch wiedergegeben, mit dem Unterschied, daß die Stränge 7 hinter den feststehenden Messern 6 der Längsteileinrichtung mehreren Walzstufen unterzogen werden, die durch die drei Walzenpaare 10 angedeutet sind. Die Walzenpaare können - wie in der Zeichnung nicht dargestellt - in Horizontal-Vertikal-Anordnung eingebaut sein, um alle Umfangsbereiche der Stränge 7 gleichmäßig zu verwalzen. Im Anschluß an die Walzstufen werden die entsprechend reduzierten Stränge 7 mit 7a bezeichnet - einer zweistufigen Zieheinrichtung 8 zugeführt, auf Fertigmaß reduziert und im Anschluß daran bei 11 aufgewickelt.
Wie in Fig. 4 erkennbar können die Oberwalzen 5a und 5b der Verformungseinrichtung so kalibriert sein, daß der Querschnitt des Bandes 4 in später längs zu teilenden Strängen entsprechend vorverformt wird. Dazu werden in das Band Einkerbungen 11 eingewalzt, die - sich gegenüberliegend - zwischen benachbarten Einkerbungen einen Profilquerschnitt bilden, der bereits die angenäherte Form der nach der Trennung des Bandes 4 verbleibenden Stränge aufweist. Auf diese Weise wird die notwendige Verformung der Stränge in den nachfolgenden Verformungseinrichtungen (Ziehmaschine, Walzwerk) verringert.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl-Draht aus einem gegossenen Vormaterial, das nach seiner Erstarrung einer Querschnittsverformung unterzogen und ohne Querteilung zu einem Bund aufgewickelt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • a. Gießen eines zwischen 1 mm und 15 mm dünnen und 1 m bis 1,5 m breiten Bandes auf ein mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 20 m/min umlaufendes Kühlband,
  • b. Abkühlen des Bandes auf eine Temperatur von ca. 1000°C
  • c. Verformen des erstarrten Bandes unter Ausnutzung der Gießhitze
  • d. Längsteilen des verformten Bandes in Stränge etwa gleicher Dicke und Breite
  • e. Aufwickeln der Stränge zu Bunden gewünschten Bundgewichtes.
2. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verformung gleichzeitig mehrere an der Bandober- und Unterseite in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden, sich gegenüberliegenden Einkerbungen gebildet werden, in deren Bereich das Längsteilen in Stränge erfolgt.
3. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verformen des Bandes und der Bildung der Einkerbungen den Strängen eine dem Rund angenäherte Querschnittsform erteilt wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge unmittelbar im Anschluß an den Verfahrensschritt d. einem aus mindestens einer Ziehstufe bestehenden Ziehprozeß unterzogen werden.
5. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge unmittelbar im Anschluß an den Verfahrensschritt d. einem oder mehreren Walzstufen und ggf. anschließenden Ziehprozeß unterzogen werden.
6. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge in der Walzstufe bzw. den Walzstufen zu einem Rund- oder Ovalquerschnitt gewalzt werden.
7. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsteilen mittels feststehender Messer erfolgt.
8. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsteilen mittels Rollenmessern erfolgt.
9. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsteilen mittels Laserschneideinrichtungen erfolgt.
10. Verfahren zur Herstellung von Draht nach einem der Ansprüche 1, 2, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach oder während des Längsteilens ein Entgraten des Längsteilbereiches erfolgt.
11. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverformung des Bandes in Horizontal-Walzgerüsten mit kalibrierten Walzen erfolgt.
12. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaliber der Horizontalwalzen derartig ausgebildet sind, daß der zwischen den Einkerbungen verbleibende Bandquerschnitt nach dessen Verformung im wesentlichen dem nach der Längsteilung des Bandes verbleibenden runden oder ovalen Strangquerschnitt entspricht.
13. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehprozeß aus mehreren Geradeauszügen besteht.
14. Verfahren zur Herstellung von Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte a. bis d. unter Schutzgasatmosphäre erfolgen.
15. Anlage zur Herstellung von Draht aus einem gegossenen Vormaterial, das nach seiner Erstarren einer Querschnittsverformung unterzogen und ohne Querteilung zu einem Bund aufgewickelt wird, gekennzeichnet durch die Hintereinanderanordnung der folgenden Anlagenteile:
  • a. Bandgießeinrichtung mit einem endlos umlaufendem Kühlband (2), auf dem die Schmelze zur Bildung eines endabmessungsnahen Bandes (4) zur Erstarrung gebracht wird
  • b. Vorverformungseinrichtung (5) für das erstarrte Band (4), bestehend aus mindestens einem Paar Horizontalwalzen (5a, 5b),
  • c. Längsteileinrichtung (6) zum Trennen des Bandes (4) in einzelne Stränge (7)
  • d. Aufwickelvorrichtungen (11) für jeden der einzelnen Stränge (7) zu Bunden gewünschten Gewichtes.
16. Anlage zur Herstellung von Draht aus einem gegossenen Vormaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalwalzen (5a, 5b) zur Bildung eines Vorprofiles für die abzutrennenden, im Querschnitt angenähert runden Stränge (7), entsprechend kalibriert sind.
17. Anlage zur Herstellung von Draht aus einem gegossenen Vormaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Längsteileinrichtung (6) ein oder mehrere Walzgerüste (10) zur reduzierenden Verformung der einzelnen Stränge (7) angeordnet sind.
18. Anlage zur Herstellung von Draht aus einem gegossenen Vormaterial, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Längsteileinrichtung (6) oder hinter dem Walzgerüst bzw. den Walzgerüsten (10) eine oder mehrere Inline-Ziehmaschinen (8) angeordnet sind.
19. Anlage zur Herstellung von Draht aus einem gegossenen Vormaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Walzgerüste (10) zur reduzierenden Verformung der einzelnen Stränge (7) diese in H-V Anordnung aufgestellt sind.
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