AT394670B - METHOD AND ARRANGEMENT FOR ROLLING WIRE AND ROD MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
JJ
j AT 394 670 Bj AT 394 670 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Walzen von Draht- und Stabmaterial aus metallischen Werkstoffen, wobei dem Walzgut eine Verminderung da- Querschnittsfläche von mindestens 50 % erteilt wird. Für eine Herstellung von Draht- und Stabmaterial werden durchwegs Walz- oder Ziehverfahren angewendet, 5 wobei Vormaterial mit großer Querschnittsfläche bzw. mit großem Durchmesser, insbesondere über 10 mm, durch Walzen bei hohen Temperaturen, vorzugsweise über 1000 °C, und Vormaterial mit geringem Durchmesser, insbesondere unter 5 mm, durch Ziehen, zumeist in mehreren Schritten, bei Raumtemperatur, gegebenenfalls mit Weichglühbehandlungen zwischen den Ziehschritten, verformt wird.The invention relates to a method and an arrangement for rolling wire and rod material made of metallic materials, the rolling stock being given a reduction in cross-sectional area of at least 50%. Rolling or drawing processes are used throughout for the production of wire and rod material, 5 whereby starting material with a large cross-sectional area or with a large diameter, in particular over 10 mm, by rolling at high temperatures, preferably over 1000 ° C., and starting material with a small diameter , in particular less than 5 mm, by drawing, usually in several steps, at room temperature, optionally with soft annealing treatments between the drawing steps.
Bei einem bekannten Verfahren der genannten Gattung (CH-PS-654 496) wird Draht mit geringem 10 Querschnitt hergestellt, indem ein kontinuierliches isothermes Walzen in einer mit beheizten Walzen ausgerüsteten Walzenstraße angewendet wird, wonach gegebenenfalls ein anschließendes Ziehen ohne Zwischenglühung erfolgt. Dabei wird die Vorwärm- und Walztemperatur hoch gewählt, um eine Materialverfestigung zu vermeiden bzw. Zwischenglühoperationen einzusparen. Nachteilig dabei sind eine Oxidation der Oberfläche, eine grobe Gefügestruktur sowie die Härtung von hoher kohlenstoffhaltigen Legierungen bei rascher Abkühlung aus 15 der Walzhitze.In a known method of the type mentioned (CH-PS-654 496), wire with a small cross-section is produced by using continuous isothermal rolling in a roll train equipped with heated rolls, followed by a subsequent drawing without intermediate annealing. The preheating and rolling temperature is chosen high to avoid material hardening or to save intermediate annealing operations. Disadvantages here are oxidation of the surface, a coarse structural structure and the hardening of high carbon alloys with rapid cooling from the rolling heat.
Bei einem anderen Verfahren zum Warmwalzen von hochfestem Stahl (GB-PA 2 194 186) wird das Walzgut in mindestens zwei Schritten gewalzt, wobei der letzte Schritt mit einer Verformung von mindestens 50 % mit mindestens zwei Walzschritten bei einer Temperatur, welche nahe, aber über der ARß-Temperatur der Legierung liegt, durchgeführt wird. Nachteilig dabei sind eine Oxidation des Vormaterials bei der Erwärmung und ein 20 erhöhter Walzenverschleiß sowie Gefügeinhomogenitäten über den Querschnitt des Werkstückes durch gegebenenfalls Bildung von Oberflächenmartensit bei Zwischenkühlungen.In another method for hot rolling high-strength steel (GB-PA 2 194 186), the rolling stock is rolled in at least two steps, the last step with a deformation of at least 50% with at least two rolling steps at a temperature that is close but above the ARß temperature of the alloy is carried out. Disadvantages here are oxidation of the primary material during heating and increased roller wear and structural inhomogeneities over the cross section of the workpiece due to the formation of surface martensite during intermediate cooling.
Bei einem weiteren Walzverfahren zur Herstellung von Stahlband (DE-OS 2 725 155) wurde vorgeschlagen, einen Draht entkohlungsfrei in neutraler Atmosphäre auf eine höhere Temperatur als die AC^-Temperatur derIn a further rolling process for the production of steel strip (DE-OS 2 725 155) it has been proposed to decarburize a wire in a neutral atmosphere to a higher temperature than the AC ^ temperature of the
Legierung zu erhitzen und bei dieser Temperatur zu walzen, wonach das gewalzte Material abgekühlt und 25 isotherm bis zur Erzielung einer bainitischen Struktur in einem Bereich oberhalb des Martensitpunktes gehalten wird. Nachteilig bei diesem für die Erzeugung von Verstärkungselementen in Fahrzeugluftreifen vorgesehenen Verfahren sind ein Vergütungsgefüge, welches im wesentlichen keine Weiterverarbeitung mittels thermischer Prozesse vorsieht, sowie die weitgehend durch den Umwandlungsvorgang nicht verringerte Austenitkomgröße.Heat the alloy and roll it at this temperature, after which the rolled material is cooled and kept isothermally 25 in a region above the martensite point until a bainitic structure is achieved. Disadvantages of this method, which is provided for the production of reinforcing elements in pneumatic vehicle tires, are a tempering structure which essentially does not provide any further processing by means of thermal processes, and the austenite grain size which is largely not reduced by the conversion process.
Aus der FR-PS-2 579 116 ist zur kontinuierlichen Herstellung von metallischen Profilen ein Verfahren 30 bekannt, bei welchem ein Draht- oder Stabmaterial der Bevorratungseinrichtung entnommen und in einer Rollenrichtmaschine gerade gerichtet wird, wonach das Walzgut zuerst konduktiv vorgewännt und anschließend induktiv endgewärmt und mit mehreren Walzschritten verformt wird. Dieses Verfahren ist aufwendig, weil eine Oberflächenreinigung des Walzgutes, z. B. durch Bürsten, vor der Konduktiverwärmung erforderlich sein kann. Weiters können dabei durch Unebenheiten der Oberfläche und daher punktförmiger Stromeinleitung in das 35 Vormaterial in diesem Einbrennstellen oder Bereiche, die kurzfristig auf hohe Temperatur gebracht werden und somit aufhärten, gebildet werden. Mittels aufwendiger induktiver Endwärmung sollen bessere Aufheizbedingungen erreicht werden. Durch den Richtvorgang entstehen im Vormaterial stellenweise, insbesondere in der oberflächennahen Zone des Vormaterials, plastische Verformungen bzw. verfestigte Stellen, die bei einer Walzung unterhalb der Umwandlungstemperatur des Materials Inhomogenitäten im Gefüge des Werkstoffes 40 bewirken können. Für ein Warmziehen von härtbaren Stählen wurde gemäß AT-PS 227 643 ein Verfahren vorgeschlagen, mit welchem das Ziehgut konduktiv bis zu einer Temperatur unter Aj «wärmt wird. Dieses Verfahren ist weitgehend nur für oberflächenbehandeltes bzw. oberflächenbearbeitetes Vormaterial geeignet, wobei die Gefügestruktur vom Ziehvorgang und insbesondere vom Gefügezustand im Vormaterial abhängig ist. 45 Aus der DE-PS 24 55 922 ist ein Verfahren zum Herstellen von langgestreckten Werkstücken aus Kohlenstoffstahl mit guten mechanischen Eigenschaften bekannt, bei welchem ein Kaltverformen mit einem Verformungsgrad von 40 bis 50 % mit einem anschließenden Warmverformen von 5 bis 25 % bei 300 bis 600 °C mindestens zweimal erfolgt. Ein Verfahren zum Auswalzen von Profilen mittels Kaliberwalzen, bei welchem die Temperatur des Walzgutes in Abhängigkeit von der Füllung des Walzenkalibers geregelt ist, wird 50 durch AT-PS- 256 006 geoffenbartFrom FR-PS-2 579 116 a method 30 is known for the continuous production of metallic profiles, in which a wire or rod material is removed from the storage device and straightened in a roller straightening machine, after which the rolling stock is first preheated conductively and then inductively final heated and is deformed with several rolling steps. This method is expensive because surface cleaning of the rolling stock, e.g. B. by brushing, may be necessary before conductive heating. Furthermore, unevenness of the surface and therefore punctiform introduction of current into the primary material in this stoving point or areas which are brought to high temperature for a short time and thus harden can be formed. Better heating conditions are to be achieved by means of complex inductive final heating. Due to the straightening process, plastic deformations or solidified spots arise in places in the raw material, in particular in the zone of the raw material near the surface, which can cause inhomogeneities in the structure of the material 40 when rolled below the transformation temperature of the material. According to AT-PS 227 643, a method has been proposed for hot-drawing hardenable steels by means of which the drawn material is conductively heated to a temperature below A 1. This method is largely only suitable for surface-treated or surface-processed raw material, the microstructure being dependent on the drawing process and in particular on the structural condition in the raw material. 45 From DE-PS 24 55 922 a method for producing elongated workpieces made of carbon steel with good mechanical properties is known, in which a cold forming with a degree of deformation of 40 to 50% with a subsequent hot forming of 5 to 25% at 300 to 600 ° C at least twice. A method for rolling out profiles by means of caliber rolling, in which the temperature of the rolling stock is regulated depending on the filling of the roll caliber, is disclosed by AT-PS-256 006
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung dünner Drähte aus Stählen und Legierungen mit geringem Formänderungsvermögen bei Erwärmen des Vormaterials auf eine Temperatur unter der ACj-Temperatur desA method and an apparatus for producing thin wires from steels and alloys with low deformability when the raw material is heated to a temperature below the ACj temperature of the
Werkstoffes und anschließendem mehrstufigem Walzen ist aus der EP-PA 0314667 bekanntMaterial and subsequent multi-stage rolling is known from EP-PA 0314667
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, mit welchem auf 55 einfache Weise ein eine geringe Querschnittsfläche aufweisendes Walzprodukt mit hoher Oberflächengüte und mit über den Querschnitt homogen ausgebildeter feinerer Gefügestruktur des Werkstoffes mit vorteilhaften Gebrauchseigenschaften und guter Weiterveraibeitbarkeit hergestellt werden kann.The invention has for its object to provide a generic method with which a rolled product having a small cross-sectional area with a high surface quality and with a finer structural structure of the material which is homogeneously formed over the cross section can be produced in a simple manner with advantageous usage properties and good further availability.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 1 bis 8 gekenn-60 zeichnet.This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1. Advantageous refinements and developments are characterized in claims 1 to 8.
Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Walzen anzugeben, welche sich durch einen -2-Furthermore, it is an object of the invention to provide an arrangement for rolling, which is characterized by a -2-
AT 394 670 B besonders einfachen Aufbau auszeichnet und eine Herstellung von Walzprodukten mit hoher Genauigkeit und besonderen Eigenschaften gewährleistetAT 394 670 B is characterized by a particularly simple structure and guarantees the manufacture of rolled products with high accuracy and special properties
Diese weitere Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 gelöst Weitere bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 8 bis 13.This further object is achieved in a generic arrangement by the characterizing features of claim 7. Further preferred developments of the invention result from the characterizing features of claims 8 to 13.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß vor dem Aufwärmen auf eine Temperatur verbesserter Verformbarkeit und einem anschließenden Walzen das Vormaterial bzw. Walzgut in einem ersten Schritt vorverformt wird, wobei dessen Werkstoffeigenschaften geändert werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Verringerung der Querschnittsfläche des Walzgutes bei einer Vorverformung, vorzugsweise bei im wesentlichen Raumtemperatur, und eine Verfestigung und Einstellung eines inneren Spannungszustandes im Werkstoff, neue Versetzungen im Kristallgitter erzeugen, die Versetzungen zum Wandern bringen und blockieren und eine Gitterverspannung bewirken. Wie sich überraschenderweise weiter gezeigt hat, wird durch die im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Erwärmung des Walzgutes, bei härtbaren Stählen vorzugsweise auf eine Temperatur knapp unterhalb der Umwandlungstemperatur bzw. der AC^-Temperatur, die Gitterspannung labilisiert und bei der nachfolgenden Walzverformung schon bei geringeren Verformungsgraden eine besondere Kornfeinung erreicht, die mit den weiteren Walzschritten intensiviert wird. Wird eine tiefreichende Vorverformung durch Walzen mit einer Querschnittsflächenvenninderung von mindestens 1,8 % durchgeführt, so ergibt sich im Walzprodukt eine besonders homogene, fein ausgebildete Gefügestruktur des Werkstoffes mit vorteilhaften Gebrauchseigenschaften. Es hat sich auch gezeigt, daß durch die Vorverformung die Übergangsbedingungen für den elektrischen Strom im Kontaktbereich einer Konduktiverwärmungseinrichtung wesentlich verbessert werden, so daß daraus keinerlei Oberflächen- und Gefügefehler durch eine Lichtbogenbildung und/oder örtliche Materialüberhitzung entstehen. Eine durch die Vorverformung erreichbare Querschnittsflächenkonstanz des Walzgutes bewirkt zusätzlich eine leichtere und genauere Temperaturregelung bei der konduktiven Erwärmung. Bei einer Verwendung von gebeiztem oder entzundertem Vormaterial ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft anwendbar und es können damit Walzprodukte mit besonderer Innen- und Oberflächengüte hergestellt weiden.The process according to the invention is characterized in that the pre-material or rolling stock is pre-deformed in a first step before it is warmed up to a temperature of improved deformability and then rolled, the material properties of which are changed. It has been shown that a reduction in the cross-sectional area of the rolling stock during a pre-deformation, preferably at substantially room temperature, and a consolidation and setting of an internal stress state in the material produce new dislocations in the crystal lattice, which cause dislocations to migrate and block and cause a lattice tension . Surprisingly, it has further been shown that the heating of the rolling stock provided in the second step of the method according to the invention, in the case of hardenable steels preferably to a temperature just below the transition temperature or the AC ^ temperature, stabilizes the lattice tension and already during the subsequent roll deformation low degrees of deformation achieved a special grain refinement, which is intensified with the further rolling steps. If deep pre-deformation is carried out by rolling with a reduction in cross-sectional area of at least 1.8%, the rolled product has a particularly homogeneous, finely formed structural structure of the material with advantageous usage properties. It has also been shown that the pre-deformation significantly improves the transition conditions for the electrical current in the contact area of a conductive heating device, so that no surface and structural defects result from arcing and / or local material overheating. A cross-sectional area constancy of the rolling stock that can be achieved by the pre-deformation additionally results in easier and more precise temperature control during the conductive heating. If pickled or descaled primary material is used, the method according to the invention can be used particularly advantageously and rolled products with a particular internal and surface quality can be produced with it.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, welche anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert wird.The invention also relates to an arrangement for carrying out the method, which is explained in more detail with reference to the schematic drawing.
Es zeigt Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Anordnung.1 shows the basic structure of the arrangement.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird ein Vormaterial (7) im entzunderten, gebeizten, geschliffenen od. dgl. Zustand einer Bereitstellungseinrichtung (1), z. B. einer Trommel (11) oder (nicht dargestellt) einem Stapel entnommen, und einer Vorverformungseinrichtung (2) zugeführt. Eine derartige Verformungseinrichtung kamt aus zwei aufeinanderfolgenden Kaltwalzgerüsten (21,22) bestehen, in welchen der Vormaterialquerschnitt verringert und ein genauer Rund- oder Flachquerschnitt gewalzt wird.In the arrangement shown in Fig. 1, a raw material (7) in the descaled, pickled, ground or the like. Condition of a provision device (1), z. B. a drum (11) or (not shown) a stack, and fed to a pre-deformation device (2). Such a deformation device would consist of two successive cold rolling stands (21, 22), in which the raw material cross section is reduced and a precise round or flat cross section is rolled.
Zur Vorverformung kann auch eine Zieheinrichtung oder dgl. verwendet werden, wobei jedoch der Verfahrensbeginn erschwert bzw. aufwendiger durchführbar wird.A drawing device or the like can also be used for the pre-deformation, but the start of the method is made more difficult or more complex to carry out.
Nach dem Austritt des Walzmaterials aus der Vorverformungseinrichtung besitzt dieses im wesentlichen Geradheit, eine glatte Oberfläche mit konstantem Querschnitt bzw. gleichbleibender Querschnittsform und eine Kristallgitterverspannung im Werkstoff. In einer Erwärmungseinrichtung (3) wird mittels Kontaktrollen (31, 32) ein Stromkreis geschlossen, ein elektrischer Stromfluß von einer Stromquelle durch das Walzgut bewirkt und eine Widerstandserwärmung erzielt. Mit einer Temperaturmeßeinrichtung (30), welche der Erwärmungszone nachgeschaltet ist, kann eine Regelung der Energiezufuhr und dgl. und/oder eine Steuerung des Verfahrens vorgenommen werden. Es kann auch vorgesehen sein, eine Temperaturausgleichseinrichtung (4) einer Verformungseinrichtung (5) vorzuordnen. Die Verformungseinrichtung (5) besteht vorzugsweise aus mindestens zwei Walzgerüsten (51, 52) oder einem Kassettenwalzwerk für eine Mindestverformung von insgesamt 50 %.After the rolled material emerges from the pre-forming device, it has essentially straightness, a smooth surface with a constant cross section or constant cross-sectional shape and a crystal lattice strain in the material. In a heating device (3), a circuit is closed by means of contact rollers (31, 32), an electrical current flow from a current source through the rolling stock and resistance heating is achieved. A regulation of the energy supply and the like and / or a control of the method can be carried out with a temperature measuring device (30) which is connected downstream of the heating zone. Provision can also be made for a temperature compensation device (4) to be arranged in front of a deformation device (5). The deformation device (5) preferably consists of at least two roll stands (51, 52) or a cassette rolling mill for a minimum deformation of 50% in total.
Das Fertigprodukt wird von Lagerungseinrichtung (6), z. B. Trommel (61), oder Stapelbehältnis aufgenommen. Besonders gute Ergebnisse werden mit einer erfindungsgemäßen Anordnung erzielt, wenn die Vorverformungseinrichtung (2) und die Walzeinrichtung (5) und gegebenenfalls die Kontaktrollen der Erwärmungseinrichtung (3) derart gesteuert werden, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes nach der Vorverformung, die Durchgangsgeschwindigkeit durch die Erwärmungseinrichtung und die Eintrittsgeschwindigkeit in die Walzeinrichtung im wesendichen gleich groß sind und im dazwischen liegenden Walzgut Zugspannungen herrschen. Für eine derartige Steuerung hat sich eine temperaturgeführte Gesamtregelung als vorteilhaft erwiesen. -3-The finished product is from storage device (6), z. B. drum (61), or stack container added. Particularly good results are achieved with an arrangement according to the invention if the preforming device (2) and the rolling device (5) and, if appropriate, the contact rollers of the heating device (3) are controlled in such a way that the exit speed of the rolling stock after the preforming, the passage speed through the heating device and the speed of entry into the rolling device is essentially the same and tensile stresses prevail in the rolling stock in between. A temperature-controlled overall control has proven to be advantageous for such a control. -3-
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| EP0442864A1 (en) | 1991-08-21 |
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