DE1508407C - Verfahren zum Erwärmen von Stahlkörpern vor ihrer Warmverformung - Google Patents

Description

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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-

Stahlfohblöcke werden vor ihrer Warmverformung wert von 18% die oxydierende Wirkung der Ofen-

zu 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 Ver-

gemeinhin 1040 bis 1200° C. brennung üblicher Ofenbrennstoffe entstehende

Vor vielen Jahren war es die Praxis, zur Ver- 15 Wasserdampf praktisch 15% 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, ao 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, 95 3 Volumprozent nicht übersteigenden Wert be-

um 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, ferner 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-

Bramrhen 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 50 dioxyd besteht. Da bei .den erwähnten Erwärmungs-

deren 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 ent-

wärmung 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 Witterungseinnüssen 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% 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%,

ίο 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 niedrigtegierte Stähle mit 0,06 bis 1,10% Kohlenstoff, 0,4 bis 1,0% Mangan, 0,2 bis

as 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 erfindungsgemäße 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)

Patentansprüche:

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 Fremdwasserr dampf 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.