DD207162A1

DD207162A1 - Thermomechanisches behandlungsverfahren beim walzen von draht auf konti-drahtstrassen

Info

Publication number: DD207162A1
Application number: DD24353382A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Lehnert; Manfred Finger; Peter Zengler
Original assignee: Wolfgang Lehnert; Manfred Finger; Peter Zengler
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1984-02-22
Also published as: DD207162B5

Abstract

Thermomechanisches Behandlungsverfahren beim Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraîen, besonders für die Herstellung von Walzdraht aus Stahl mit speziellen Gebrauchseigenschaften mit dem Ziel, eine Niedertemperaturwalzung ohne Leistungsminderung und bei hoher Produktionsstabilität zu ermöglichen. Weiterhin soll die Einstellung bestimmter Gefügestrukturen zielgerichtet günstige Gebrauchseigenschaften bei minimalem Legierungszusatz erbringen. Dies wird erfindungsgemäî dadurch erreicht, dass Walzdraht im Anschluss an das Walzen im Hochtemperaturwalzbereich konventioneller Bauart in Zwischenkühlstrecken mit mindestens 250 Ks exp - 1 auf eine Temperatur bis in das untere Austenitgebiet, vorzugsweise bis auf eine Temperatur von 800 bis 850 Grad C stufenweise bei Walzgeschwindigkeit abgekühlt wird. Daran anschlieîend erfolgt unmittelbar eine gesteuerte Abkühlung bis zum Windungslegen mit über 250 Ks exp - 1 und nach dem Windungslegen mit 0,1 bis 20 Ks exp - 1 zu unteren Temperaturen um 500 Grad C. Der fertiggewalzte Draht wird nach weniger als 1s, vorzugsweise weniger als 0,1s, gesteuert abgekühlt. Die Erfindung kann für das Drahtwalzen auf Hochleistungs-Kontidrahtstraîen angewendet werden.

Description

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Titel der Erfindung

Thermotnechanische Behandlungsverfahren beim Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen

Anwendungsgebiet der Erfindung

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

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

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 Vorgänge der Werkstoffverfestigung durch Umformung, Phasenumwandlung, Ausscheidungshärtung sowie Kornfeinung gleichzeitig aus und ermöglicht über die Beeinflussung der Gefügebildung die Produktion von Erzeugnissen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften und hohem Gleichmäßigkeitsgrad· Besondere Effekte werden immer dann erzielt, wenn sich stabile Gefügestrukturen herausbilden, die durch Mikrolegierungstechnik verstärkt werden können·

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Es ist bekannt, daß die thermomechanische Behandlung bei hohen Temperaturen vor allem bei der Herstellung von Grobblechen aus hochfesten schweißbaren Baustählen und zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit angewandt wird· Bei minimalem Legierungsaufwand können Grobbleche mit extrem feinkörnigem martensitischem, bainitischem oder ferritischperlitischem Gefüge und Streckgrenzen von 400 bis 800 MPa mit hoher Zähigkeit und hohem Kaltumformungsvermögen produziert werden. Es ist bekannt, Stabstahl und Draht nach dem Walzen gesteuert nach vorheriger intermittierender Wasserabschreckung von Endwalztemperatur auf 780 bis 850 ⁰C und im Temperaturbereich zwischen 850 und 550 ⁰C mit 0,3 bis 20 K s gesteuert abzukühlen, oder partiell aus der Walzhitze zu vergüten, so daß die Randzonen bis unter die Martensittemperatur abgeschreckt und durch die Im Kern verbliebene Wärme bei der Unterbrechung der Intensivkühlung angelassen werden,oder direkt zu härten« Nachteilig ist dabei, daß wegen der hohen Endwalztemperaturen die Umformverfestigung des Austenitgefüges auch nicht teilweise auf das Sekundärgefüge vererbt und SubStrukturen nicht erhalten werden«

Es ist weiterhin bekannt, daß bei Kochleistungswalzwerken für Feinstahl und Draht, insbesondere in den Fertigungsgerüststaffeln und Walzblöcken eine Aufheizung des Walzgutes stattfindet, so daß sich Endwalztemperaturen zwischen 980 und 1100 ⁰C unabhängig von der Anfangstemperatur ergeben· Beim Walzen mikrolegierter Stahlwerkstoffe zu Feinstahl und Draht kann nur der Effekt der Kornfeinung ausgenutzt werden, weswegen aus materialökonomischen Erwägungen dieses Verfahren nur.wenig praktiziert wird·

Für Hochleistungswelzwerke für Stabstahl und Draht (Neue Hütte 1975, H. 111 Stahl und Eisen 1981, H· 2) ist charakteristisch, daß die Walzgerüste ortsfest hintereinander aufgestellt und zu Vor-, Zwischen- sowie zwei bis vier parallel angeordneten Fertigstaffeln zusammengefaßt sind, an die sich Kühlstrecken zur gesteuerten Abkühlung des

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Walzgutes anschließen, damit eine mehradrige Walzung von Walzerzeugnissen mit gleichmäßigen Werkstoffeigenschaften und hoher Maßhaltigkeit bei Endwalzgeschwindigkeiten bis 100 ms vorgenommen werden kann«

Das Ziel der Erfindung besteht darin« ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung für das Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen zu finden, das eine Niedertemperaturwalzung ohne Leistungsminderung und bei hoher Produktionsstabilität zuläßt* Dabei sollen die Vorgänge im Festkörper zielgerichtet zur Einstellung solcher Gefügestrukturen ausgenutzt werden können, die günstige Gebrauchseigenschaften zur Folge haben, einen hohen Gleichmäßigkeitsgrad der Qualität sichern und besonders materialökonomisch sind·

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 Pau-

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'senzeit 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 bis in das untere Austenitgebiet, vorzugsweise bis auf eine Temperatur von 800 bis 850 ⁰C 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 ls20 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 Querechnittsverringerung vorgenommen·

Zur weiteren Abkühlung nach dem letzten Stich durchläuft der Walzdraht wiederum eine aus mehreren Segmenten aufgebaute Kühlstrecke^ in der mit Druckwasser bis zur Tempe-

ratur des Windungslegers in ein oder mehreren Stufen gekühlt wird· Die weitere Abkühlung von der Temperatur des Windungslegersi die zwischen 640 und 850 ⁰C eingestellt wird _s kann in Wasser, mit einem Wasser-Luft-Gemisch, mit Gebläseluft oder an ruhender Luft bzw* verzögert mit Abkühlgeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 20Ks bis zu unteren Temperaturen um 500 ⁰C 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·

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert» Aus gegossenen und vorgeheizten Knüppeln wird Walzdraht mit 5,5 mm Durchmesser bei einer Geschwindigkeit ••1

von 50 m s 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 Is 4 Gerüste im Niedertemperaturteil· Es wird im Hochtemperaturwalzbereich in mehr als 21 Stichen gewalzt, und im 21* Gerüst wird die Abmessung 11,0 mm Durchmesser erhalten, die mit einer Geschwindigkeit von 20,65 m/s aus der letzten Walzeinheit austritt· Die Temperatur der Walzader beträgt je nach Anstichtemperatur und Werkstoff 980 bis 1020 ⁰C* In der Zwischenkühlstrecke wird intermittierend auf 850 ⁰C abgekühlt· Die Kühlstrecke ist 20 m lang· Im Niedertempe«·

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raturwalzteil wird das Walzgut um das 3,9-fache gestreckt« Die Temperatur steigt dabei 50 bis 70 K an· Die Pausenzeit zwischen den Stichen kann durch gegenseitiges Verschieben der Gerüste zwischen 0,015 s und 0_e3 s beliebig variiert und den Werkstofferfordernissen angepaßt werden«

Variante 2 s 2 Wfalzgerüste 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 1000 bis 1040 ⁰C ist für eine thermomeehanische Behandlung zu hoch, weswegen die Zwischenabkühlung auf beispielsweise 850 ⁰C vorgenommen wird» In den folgenden zwei Stichen wird die Endabmessung 5,5 mm Durchmesser gewalzt, und es erhöht sich die Walztemperatur um 30 bis 50 K, so daß die Walzendtemperatur mit 880 bis 900 °c 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 Abkuh-

—i lung mit etwa 8 K s im Temperaturbereich von

800 bis 500 ⁰C eine Streckgrenze von 410 MPa, eine Zugfestigkeit von 600 MPa und eine Bruchdehnung A₁₀^ 20 % erzielt·

Claims

H *J .J O Q L·, ^r f indunqsa nspruch

1» Thermomechanisches Behandlungsverfahren beim Walzen von Draht auf Konti^Drahtstraßen,, gekennzeichnet dadurch* daß sich an einen Hochtemperaturwalzbereich konventioneller Ausführung, bestehend aus mehreren Gerüsten und/oder Waizblöcken, Zwischenkühlstrecken anschließen« in denen der Draht mit mindestens 250 K s auf eine Temperatur bis in das untere Austenitgebiet, vorzugsweise auf eine Temperatur von 800 bis 850 ⁰C, stufenweise bei Walzgeschwindigkeit gekühlt wird und die Endumformung im Niedertemperaturbereich mit einem Gesamtumformungsgrad von 0,3 bis 1,5 bzw» mit bis zu vierfacher Querschnittsverringerung, in mindestens zwei, vorzugsweise in zwei oder vier Stufen auf einzelangetriebenen, in Walzrichtung gegeneinander verschiebbaren kompakten Walzgerüsteinheiten vorgenommen wird^ anschließend unmittelbar eine gesteuerte Abkühlung bis zum Windungs-

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legen erfolgt und danach mit 0,1 bis 20Ks bis zu Temperaturen um 500 ⁰C abgekühlt wird.

2.? Verfahren nach Punkt ι« , gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenpausenzeiten im Niedertemperaturwalzteil im Verhältnis 1s20 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·