DE1508407B1 - Verfahren zum Erwaermen von Stahlkoerpern vor ihrerWarmverformung - Google Patents
Verfahren zum Erwaermen von Stahlkoerpern vor ihrerWarmverformungInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Er- dampfgehalt innerhalb des Wärmofens auf maximal
wärmen von Stahlkörpern vor ihrer Warmverfor- 18 Volumprozent begrenzt wird,
mung, und zwar von solchen Stahlkörpern, die Tellur Es ist anzunehmen, daß sich der Wasserdampf
und/oder Selen als Zusätze zur Verbesserung ihrer durch die Erhitzung in Wasserstoff und Sauerstoff
Bearbeitbarkeit enthalten. 5 spaltet und hierdurch die oxydierende Wirkung der
Die Stahlkörper sollen 0,02 bis 0,50 %>
Vorzugs- Ofenatmosphäre vergrößert, während durch Beweise 0,02 bis 0,07 %·, Tellur und/oder Selen ent- schränkung des Wasserdampfgehalts im Ofen wähhalten.
rend des Wärmvorganges auf den kritischen Höchst-
Stahlrohblöcke werden vor ihrer Warmverformung wert von 18 % die oxydierende Wirkung der Ofenzu
Brammen für gewöhnlich auf 1200 bis 1320° C io atmosphäre auf die Te- und/oder Se-haltigen Stähle
erhitzt. Bei aus Brammen warmgewalzten Knüppeln in zulässigen Grenzen gehalten wird,
ist die Wiedererwärmtemperatur vor dem Warm- Bezüglich der Regelung des Wasserdampfgehalts
walzen zu Stangen etwas geringer und beträgt ist davon auszugehen, daß der durch die Vergemeinhin
1040 bis 1200° C. brennung üblicher Ofenbrennstoffe entstehende
Vor vielen Jahren war es die Praxis, zur Ver- 15 Wasserdampf praktisch 15<>/o des Ofenvolumens
besserung der Bearbeitbarkeit von Stählen diesen nicht überschreitet.
etwa 0,2 bis 0,5% Schwefel zuzusetzen. Sie werden Dieser als Verbrennungsprodukt auftretende
im folgenden als geschwefelte Stähle bezeichnet. Wasserdampfgehalt bis zu 15 Volumprozent kann
Auch diese Stähle wurden vor ihrer Warmverfor- bei den herrschenden Ofentemperaturen jedoch ohne
mung auf die vorgenannten Temperaturen erwärmt. 20 weiteres hingenommen werden, weil er nicht über
Erfahrungsgemäß hat dies nicht zur Bildung von den genannten kritischen Wert hinausgeht, sofern
Rissen auf der Stahloberfläche geführt, sofern die Vorsorge getroffen wird, daß der Zutritt von aus
Stähle einen ausreichenden Mangangehalt hatten, anderen Quellen stammendem Fremdwasserdampf
und es ist seit langem allgemein bekannt, in ge- in den Ofen genau überwacht und auf einen
schwefelten Stählen den Mangangehalt zu erhöhen, 25 3 Volumprozent nicht übersteigenden Wert beum
die als »Rotbrüchigkeit« bezeichnete Ober- schränkt wird,
flächenrißbildung zu vermeiden. Zur Verhütung des Eintritts von Wasserdampf in
Der Zusatz von Tellur und/oder Selen im Stahl als den Ofen außer demjenigen, der als Verbrennungs-Elemente
zur Verbesserung seiner Bearbeitbarkeit produkt entsteht, sind gegebenenfalls besondere
hat sich erst in den letzten Jahren durchgesetzt und 30 Maßnahmen zu ergreifen,
ist vorwiegend von dem Erfinder entwickelt worden. Bei den der Warmverformung vorgeschalteten
Da Tellur und Selen der gleichen Gruppe VI des Wärmöfen üblicher Bauart, die mit Naturgas, Öl,
Periodischen Systems angehören, in der unter Hochofengas usw. beheizt werden, hat es sich außeranderem
auch Schwefel steht, und in mancher dem als vorteilhaft erwiesen, neben der erwähnten
Hinsicht sich ähnlich wie Schwefel verhalten, glaubte 35 Beschränkung des Wasserdampfgehalts im Ofen
man bisher, daß es richtig sei, die Te- und/oder unter Einbeziehung des als Verbrennungsprodukt
Se-haltigen Rohblöcke, Brammen oder Knüppel vor entstehenden Wasserdampfes einen Überschuß an
ihrer Warmverformung, z. B. vor dem Warmwalzen, Verbrennungsluft oder Sauerstoff zu vermeiden,
in der gleichen Weise zu erwärmen wie geschwefelten Zur Beheizung üblicher Wärmöfen werden Kohlen-
Stahl. 40 oxyd und/oder Kohlendioxyd bzw. Kohlenwasser-
Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, stoffe enthaltende Heizgase benutzt, z. B. vorwiegend
daß die für geschwefelte Stähle übliche Vorwärmung aus einer Mischung von Kohlenoxyd und Kohlenin
ihrer Anwendung auf Te- und/oder Se-haltige dioxyd bestehendes Hochofengas oder aus Kohlen-Stähle
bei deren Warmverformung zur Bildung von oxyd, Kohlendioxyd und etwas Wasserstoff bestehen-Oberflächenrissen
führt, durch die die fertigen Walz- 45 des Koksofengas, femer Naturgas oder Heizöl, die im
Werkserzeugnisse unverkäuflich werden. wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehen. Aus
Diese Oberflächenrisse treten nicht so sehr bei der Verbrennung dieser Stoffe entsteht im allge-Brammen
oder Knüppeln mit rundem Querschnitt meinen eine schwach oxydierende Ofenatmosphäre,
auf als bei solchen mit dem üblichen quadratischen die aus einer Mischung von Kohlenoxyd und Kohlen-
und rechteckigen Querschnitt, und zwar stets an 5° dioxyd besteht. Da bei den erwähnten Erwärmungsderen
Kanten, an denen die Spannungen nicht gleich- bzw. Wiedererwärmungstemperaturen Kohlendioxyd
mäßig verteilt sind. oxydierend wirkt, sollte eigentlich angenommen
Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten werden, daß es bei der Regelung der Ofenatmosphäre
bei der der Warmverformung vorausgehenden Er- darauf ankommt, dieser das Kohlendioxyd zu entwärmung
von Te- und/oder Se-haltigen Stahlkörpern 55 ziehen. Erfindungsgemäß ist jedoch erkannt worden,
durch Regelung der Wärmofenatmosphäre ver- daß dies bei der Erwärmung von Te- und/oder
mieden. Se-haltigen Stählen der vorliegenden Art nicht not-
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß Te- wendig ist, sofern die genannten Maßnahmen zur
und/oder Se-haltige Stähle bei den vorerwähnten Begrenzung des maximalen Wasserdampfgehalts im
Erwärmungs- bzw. Wiedererwärmungstemperaturen 60 Ofen getroffen werden. Wird nämlich beim Betrieb
besonders dann für die Entstehung von Oberflächen- des Ofens die Zufuhr von Luft oder Sauerstoff über
rissen anfällig sind, wenn der Wasserdampfgehalt der das für die vollständige Verbrennung eines kohlen-Ofenatmosphäre
einen kritischen Höchstwert über- wasserstoffhaltigen Brennstoffs erforderliche Maß
schreitet. hinaus vermieden, so geht nur ein Teil des Kohlen-
Bei der der Warmverformung vorausgehenden Er- 65 Stoffs in Kohlendioxyd über, und es wird als Verwärmung
von unfertigen Stahlkörpern mit einem Te- brennungsprodukt ein schwach oxydierendes Ge-
und/oder Se-Gehalt von insgesamt 0,02 bis 0,50°/» misch aus Kohlenoxyd und Kohlendioxyd erhalten,
besteht die Erfindung daher darin, daß der Wasser- Für die praktische Durchführung der Erfindung
können verschiedene Ofentypen benutzt werden. So besteht z. B. die Möglichkeit, Rohblöcke vor dem
Walzen zu Brammen in Regenerativöfen zu erwärmen oder Knüppel in kontinuierlich betriebenen
Öfen wiederzuerwärmen, die mit Brennern oberhalb der Vorschubbahn der Knüppel ausgerüstet sind und
in denen die Knüppel gegen den Strom der Verbrennungsgase durch den Ofen geführt werden. In
solchen Öfen sind die Brenner so angeordnet, daß die Knüppel von den Brennerflammen nicht berührt
werden, wie dies von dem Erfinder in einer seiner USA.-Anmeldungen bereits vorgeschlagen wurde. In
diskontinuierlich betriebenen Öfen bildet sich während ihrer Abkühlung zwischen den einzelnen Beheizungs-
und Arbeitsphasen häufig Kondenswasser, das zwecks Beschränkung des Wasserdampfgehalts
auf den angegebenen Höchstwert entfernt werden muß. Bei Regenerativöfen muß alles durch die Züge
für die Vorwärmung der Verbrennungsluft sickernde Kondenswasser entfernt werden. Auch ist eine
periodische Entwässerung der zum Ofen führenden Heizgasleitung zwecks Entfernung des sich in dieser
bildenden Wassers erforderlich.
Einige Öfen zum Wiedererwärmen von Knüppeln sind mit Gleitschienen ausgerüstet, die von Kühlwasser
durchflossen werden. Hier ist darauf zu achten, daß aus den Gleitschienen kein Wasser austritt,
weil dieses zu einer starken Wasserdampfbildung im Ofen führen würde.
Es ist ferner darauf zu achten, daß die Knüppel oder Brammen trocken in den Wärmofen gelangen,
wobei es oft angebracht ist, die Knüppel oder Brammen einer vorherigen Trocknungsbehandlung
zu unterziehen. Während ihrer Lagerung sind sie vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Wird der Ofen mit nassem Hochofengas beheizt, so ist dieses vor dem Eintritt in den Ofen mindestens
teilweise zu trocknen, was durch Kühlung des Gases geschehen kann, die mit einer partiellen Kondensation
des darin enthaltenen Wasserdampfes einhergeht.
Mit Hilfe derartiger Maßnahmen kann selbst bei üblichen Wärmöfen erreicht werden, daß der aus
Quellen außerhalb des Ofens stammende Wasserdampfgehalt nicht mehr als 3 Volumprozent beträgt.
Er sollte sogar auf weniger als 2% gehalten werden können, und am günstigsten wäre es, wenn er auf
weniger als 1 %, d. h. auf einen zu vernachlässigenden Wert vermindert würde, so daß der Wasserdampf
im Ofen praktisch ausschließlich aus der Verbrennung der Heizstoffe herrührt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Öfen benutzt werden, die keine
Zufuhr von Sauerstoff oder Luft für die Verbrennung eines Heizgases benötigen, z. B. ein mit
Strahlungsheizkörpern ausgerüsteter Ofen oder ein Ofen, der, abgesehen von dem geregelten Wasserdampfgehalt,
vorwiegend ein endothermes Gas, wie Kohlenmonoxyd oder Wasserstoff, bzw. ein endothermes
Gasgemisch in seiner Atmosphäre enthält. Die Ofenatmosphäre kann auch aus einem Inertgas,
z. B. aus Stickstoff oder Argon, bestehen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist für Stähle mit einem Te- und/oder Se-Gehalt von 0,02 bis
0,50°/» bestimmt. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß eine wesentliche Verbesserung der
Bearbeitbarkeit erzielt wird, wenn der Te- und/oder Se-Gehalt 0,07 %■ nicht überschreitet.
Der Stahl kann ein unlegierter Kohlenstoffstahl sein mit 0,08 bis 1,0 »/0 Kohlenstoff, 0,25 bis 1,65
Mangan, bis zu 0,04% Phosphor und 0,05% Schwefel (sofern er keinen weiteren S-Zusatz zur Verbesserung
der Bearbeitbarkeit enthält), der neben Tellur und/oder Selen, gegebenenfalls auch Pb, als Rest
Eisen mit den üblichen Verunreinigungen enthält, wobei es sich bei den Verunreinigungen insbesondere
um Silicium handelt, das jedoch nicht mehr als 0,3 %, vorzugsweise nicht mehr als 0,1% betragen soll, damit
durch den Si-Gehalt die die Bearbeitbarkeit verbessernde Wirkung des Te- und/oder Se-, vor allem
auch des Pb-Zusatzes nicht aufgehoben wird.
Ein anderer Kohlenstoffstahl, der für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, kann
folgende Zusammensetzung haben: 0,08 bis 0,13% Kohlenstoff, 0,80 bis 1,20% Mangan, 0,04 bis
0,09% Phosphor, 0,25 bis 0,35 % Schwefel, 0,15 bis 0,35% Blei, insgesamt 0,04 bis 0,06% Tellur und/
oder Selen, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist auch anwendbar auf niedriglegierte Stähle mit 0,05 bis
1,10% Kohlenstoff, 0,4 bis 1,0% Mangan, 0,2 bis 2,2% Silicium, Schwefel, Phosphor, Blei, Tellur und/
oder Selen wie beim vorgenannten Stahl, und als Legierungselemente 0,2 bis 5,25% Nickel, 0,2 bis
1,75% Chrom und 0,08 bis 0,30 % Molybdän. An Stelle von Nickel und Molybdän kann dieser Stahl
auch 0,10 bis 0,15% Vanadin enthalten.
Durch die erfmdungsgemäße Regelung des Wasserdampfgehalts im Ofen ist es möglich, die Oberflächenrißbildung
von Stählen, die Tellur und/oder Selen in dem genannten Mengenverhältnis enthalten,
zu vermeiden bzw. sie auf ein zu vernachlässigendes Mindestmaß zu beschränken.
Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Stähle, die in üblichen Öfen mit kohlenwasserstoffhaltigen
Brennstoffen als Heizmittel erwärmt werden.
Claims (13)
1. Verfahren zum Erwärmen von Stahlkörpern, insbesondere von Halbzeug, die als Zusätze zur
Verbesserung ihrer Bearbeitbarkeit Tellur und/ oder Selen von insgesamt 0,02 bis 0,50 Gewichtsprozent
enthalten, vor deren Warmverformung, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wasserdampfgehalt der Ofenatmosphäre auf maximal 18 Volumprozent begrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Fremdwasserdampf
im Ofen auf maximal 3 Volumprozent gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdwasserdampf im
Ofen auf weniger als 2 Volumprozent gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem mit Kohlenmonoxyd und/oder
Kohlendioxyd und/oder Wasserstoff enthaltenden Brennstoff beheizten Ofen, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Luft- oder Sauerstoffmenge
in den Ofen geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Verbrennungsprodukt
entstehende Wasserdampfgehalt im Ofen auf nicht mehr als 15 Volumprozent eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zutritt von Fremdwasserdampf in den Ofen vermieden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zur Beheizung des Ofens ein wasserhaltiges Hochofengas verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das nasse Hochofengas vor seiner Verbrennung im Ofen getrocknet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Ofen mittels eines durch eine
Gasleitung zugeführten Brenngases beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das sich in der Gasleitung
bildende Kondenswasser aus dieser entfernt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Ofen mit einem Brenngas beheizt
und die hierzu erforderliche Verbrennungsluft in einem Gitterwerkssystem vorgewärmt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Gitterwerkszügen sich bildende Kondens- und
Sickerwasser entfernt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beheizung
des Ofens das in diesem gebildete Kondenswasser entfernt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Ofenatmosphäre
mindestens ein Inertgas benutzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Regelung der Ofenatmosphäre mindestens ein endothermes Gas benutzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ofen mittels elektrischer Strahlungsheizkörper beheizt wird.
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