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Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von metallischem Walzgut.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln
von metallischem Walzgut das im warmen Zustand mehrere Walzgerste aufeinanderfolgend
durchläuft, Obwohl das zum Auswalzen bestimmte Vormaterial meist derart erhitzt
wird, daß sich ueber die Länge des Vormaterials keine oder nur geringe Temperaturdifferenzen
ergeben, so zeigt doch bekanntlich das fertige Walzgut beim Auslauf aus dem letzten
Walzgerüst über seine Länge sehr beträchtliche Temperaturdifferenzen. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß zwar das gesamte Stück des Vormaterials den zu seinem Erhitzen
dienenden Ofen zu einem bestimmten Zeitpunkt verläßt aber die Differenz zwischen
diesem Zeitpunkt und demjenigen, zu dem das fertige Walzgut das letzte Walzgest
verläßt, in bezug auf den Anfang des fertigen Walzgutes wesentlich kleiner ist als
in bezug auf dessen Ende. Diese Zeitdifferenz und die sich daraus ergebende Temperaturdifferenz
wird
einerseits besinflußt durch dle Längenzunahme des Walzgutes
beim Walzen, andererseits durch die Walzgeschwindigkeit und schließlich durch die
Länge des fertigen Walzgutes Wenn auch im Zuge der Entwicklung von Walzwerken die
Walzgeschwindigkeit ständig zugenommen hat, so ist doch andererseits die Länge des
fertigen Walzgutes gestiegen, so daß erhebliche Temperaturdifferenzen zwischen dem
Anfang und dem Ende des aus dem Walzwerk auslaufenden Walzgutes sowohl bei älteren
wie auch bei den neuesten Walzwerken auftreten, Die tatsächliche Temperatur des
aus der Fertigwalze auslaufenden Walzgutes wird jedoch nicht nur durch die zeitabhängige
Abkühlung während des Walzverganges bestimmt, sondern auch durch andere Tinflüsse,
beispielsweise die durch die Formänderungsarbeit auftretende Erwärmung des Walzgutes,
unkontrollierbare Äbkählungen des Walzguteß während des Walzens und dergleichen.
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Die Temperaturdifferenzen über die Länge des Walzgutes während des
Durchlaufes durch das oder die letzten Walzgerüste haben u.a. die unangenehme Folge,
daß das Walzgut das Endwalzgerüst nicht mit einer gleichbleibenden Abmessung verläßt,
sondern daß die Abmessungen des Walzgutes sich silber seine Länge ändern, d.h. daß
die Maßtoleranzen des fertigen Walzgutes groß sIndO Wenn derartig große, die GUte
des Fertigerzeugnisses beeinträchtigende Maßtoleranzen nicht hingenommen werden
konnten, so mußte unter Hintanstellung der Wirtschaftlichkeit des Walzvorganges
das Walgut in so kurzen Abschnitten gewalzt werden, daß die Fert: gtoleransen in
einem erträglichen Rahmen blieben. Der Erfindung liegt einerseits die Aufgabe zugrunde,
die Maßtoleranzen des fertigen
Walzgutes auch bei sahr großen Welegutlangen
au verringern, was dadurch geschieht, daß dafüx Serge getragen wird, daß das Walzgut
das oder die Fertiggerüste mit einer über seine Läuge im wesentlichen gieichbleibbenden
Temperatur durchläuft.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Verminderung des
Walzenverschleißes, der von der Temperatur des die Walzen durchlaufenden Walzgntes
ahhängt und mit abnehmender Temperatur steigt. Da die Temperatur der heißesten Längenabschnitte
des Walzgutes nicht beliebig gesteigert werden kann, läßt sich eine Verringerung
des Walzenverschleißes nur durch eine Verminderung der Temperaturdifferenzen über
die Länge des Walzgutes erreichen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestcht in der Verbesserung der
Gefüge qualität und der mechanischen Eigenschaften des fertigen Walzgutes, was ebenfalls
dadurch geschieht, daß das Walzgut das oder die Fertigwalzgerüste mit einer vorbestimmten
über die Länge des Walzgutes gleichbleibenden Temperatur durchläuft und/oder aus
den Fertigwalzgerüsten mit über die Länge gleichbleibender Temperatur ausläuft.
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OXe über die Länge des Walzgutes gleichbleibende Temperatur beim Auslauf
aus dem letzten Walzgerüst ist bei einigen Walzgütern, insbesondere bei nicht oder
niedrig legiertem Stahl, von besonders grober Bedeutung wenn das Walzgut nach dem
Auslauf aus dem letzten Walzgerüst einer weiteren Wärmebehandlung, insbesonders
eher geregelten Abschreckung unterworfen wird, bei anderen Walzgütern, beispielsweise
bei hochlegierten Stählen, aber auch dann, wenn das Walzgut an der Atmosphäre abkühlt.
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Die obenstehenden Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst.
daß das Walzgut während seines Durchlaufes
durch die aufeinauderfolgenden
Walzgerüste an einer geeigneten Stelle, insbesondere vor dem bzwO den Fertigwalzgerüsten
einer Wärmebehandlung in einem Wärmebehandlungaraum unterzogen wird. Während des
Durchlaufes des Walzgutes durch den Wärmebehandlungzraum werden die über die Länge
des Walzgutes vorhandenen Temperaturschwankungen ausgeglichen. Außerdem kann aber
auch die Durchachnittstemperatur des Walzgutes erhöht oder gesenkt werden. Hierdurch
können metallurgische Wirkangen erzielt werden. Eine Erhöhung der Durchschnittstemperatur
macht es zudem möglich, mit größeren Anstieg-Querschnitten zu arbeiten, wobei zur
Erzeugung von Walzgut gleicher Abmessungen eine größere Anzahl von Stichen erforderlich
ist als bei Verwendung kleinerer Anstichquerschnitte.
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Selbst wenn hierbei durch geeignete Maßnahmen, wie zoBo Walzen aus
dem Ofen, die Temperaturdifferenzen über die Länge des Walzgutes kleingehalten werden,
so ist doch wegen der großen Anzahl der Stiche eine Erwärmung des Walzgutes vor
Beeudigung des Walzens erforderlich. Die Verwendung großer Anstichquerschnitte wiederum
ermöglicht es, weitaus höhere Ringgewichts aus einer Hitze zu walzen als dies bisher
möglich war und damit eine wesentliche Erhöhung der Wirtschaftlichkeit beim Walzen,
wie auch bei der Weiterverarbeitung des Walzgutes.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Wärmebehandlungsvorgang
mit größtmöglicher Wirtech aftlichkeit durchzuführen. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß das Walzgut den Wärmebehandlungsraum mit einer Geschwindigkeit
durchläuft, die geringer ist als seine Geschwindigkeit in dem vor dem Wärmebehandlungsraum
angeordneten Walzgerüst, Hierdurch läßt sich eine für die j jeweilige WErmebehandlung
ausreichend lange Verweilzeit des Walzgutes im Wärmebehandlungsraun erreichen, ohne
daß die Länge des Wärmebehandlungsraumes zu wirtschaftlichen oder technischen Schwierigkeiten
führen würde0
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der
Erfindung das sich insbesondere zur Wärmebehandlung von ztabförmigem Walzgut eignet,
wird das Walzgut vor oder bei dem Eintritt in den Wärmebehandlungsraum zerschnitten
und die Abschnitte im Wärmebehandlungsraum während eines Zeitraumes vor der Übergabe
an die Fertigwalze(n) gespeichert. Hierbei ist es zweckmäßig, die Abschnitte aus
dem Wärmebehandlungsraum in der Reihenfolge ihres Einlaufes zu entnehmen0 Bei einer
weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung, die sich insbesondere
zur Wärmebehandlung
von Walzdraht eignet, wird das Walzgut vor dem
oder bei dem Einlauf in den Wärmebehandlungsraum in einer Richtung, die quer zur
Forthewegungsrichtung des Walzgutes verläuft, oszillierend bewegt in der durch diese
Bewegung entstandenen Form durch den. Wärmebehandlungeraum geführt und bei dem oder
nach dem Verlassen des Wärmebehandlungsraumes wieder in die langgestreckte Form
gebracht.
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Hierbei kann es zweckmäßig sein, das Walzgut solange geradlinig durch
den Wärmebehandlungsraum zu führen, bis seine Spitze mindestens das erste auf den
Wärmebehandlungsraum folgende Walz- oder Treibgerüst erreicht hat.
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Zur Durohführung der erstgenannten Ausführungaform des Verfahrens
gemäß der Erfindung kann im Wärmebehandlungsraum eine quertransportvorrichtung für
die Walzgutabschnitte angeordnet sein.
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Eine Vorriohtung zur Durchführung der zweitgenannten Ausführungsform
des Verfahrens weist einen vor dem oder am AnanC: des Wärmebehandlungsraumes angeordneten
Windungslegekopf auf, eine in Längsrichtung durch den Wärmebehandlungeraum verleufende
Transprotvorrichtung für die Windungen und einen am Ende-des oder hinter dem Wärmebehandlungeraum
angebrachten Windungssammler. Hierbei können der Windungssammler und/oder der Windungslegekopf
aus zur geradlinigen Durchlaufrichtung des Walzgutes senkrechten Ebenen in dazu
parallele Ebenen verschwenkbar sein, wobei Eje in den erstgenannten stellungen ihre
eigentliche Funktion nicht ausüben, sondern den geradlinigen Durchlauf des Walzgutes
durch den Wärmebehandlungsraum ermöglichen. Hierzu können außerdem zwischen
Windungslegekopf
und Windungseamnler Führungsvorrichtungen zur zeitwelligen Führung des Wälsgutes
angeordnet sein, die in ihrer Arbeitsstellung das Wai,£rut in der geradlinigen Durchlaufrichtung
führen, aber in ihrer Ruhestellung das Walzgut völlig freigeben.
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Der Windungslagekopf kenn ein Legerohr aufweisen, dessen Auslauf von
einer mit der Legekopfachse konzentrischen Ruhestellung in mindestens sine exzentrische
Arbeitsstellung verschwenkbar ist In der Ruhestellung ermöglicht das Legerohr den
geradlinigen Durchlauf des Walzgutes durch den Windungslegekopf Schließlich kann
es zweckmäßig sein, die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrene gemäß der
Erfindung, inebesondere vor mehradrigen Fertigstraßen, so auszubilden, daß in einen
gemeinsamen oder mehreren voneinander getretten Wärmebehandlungeräumen mehrere Transport
- haz. Speichervorrichtungen für das Walzgut angeordnet sind, zweckmäßig je eine
für jede Ader der Fertigstraße.
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Im folgenden sind anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des
Verfahrens gemäß der Erfindung und eine zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung
beschriehen.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch und Fig. 2 eine
Aufsieht suf ein kontinuierliches Drahtwalzwerk mit Wärmebehandlungsraum; Fig. 3
zeigt einen senkrechten Läiigsschnitt durch einen Wärmebohandlungeraum
In
den Fig, 1 und 2 ist mit 1 der zum Erhitzen des Vormateriales, der Knüppel, dienende
Stoßofen bezeichnet.
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Die nicht dargestellten Xnüppel werden zunächst in einer einadrigen
Vorstraße 2 ausgewalzt und das Walzgut gelangt dann, Je nach der Stellung der Weiche
9 auf eine der Transport-und Speichervorriehtungen 4a, 4b, 4c im Wärmebehandlungeraum
5.
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Von dort gelangt das Walzgut nach erfolgter Wärmebehandlung in die
entsprechende Linie 6a, 6b oder 6c der Fertigstraße 7.
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Der Wärmebehandlungsraum' 5 und eine seiner drei gleichartigen.
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Transport- und Speichervorrichtungen sind in Fig. 3 dargestellt. Das
letzte Gerüst der Vorstraße 2 ist mit 8 beseichnet. Auf das Gerüst 8 folgt eine
Verteilerweiche 9, deren schwenkbares Rohr 10 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung
den aus dem Gerüst 8 auslaufenden Walzdraht in ein FUhrungsrohr 11 einleitet. Der
Walzdraht läuft weiter geradlinig durch das æ.Zt, konzentrisch in einem Windungslegekopf
12 angeordnete Legerohr 13, von dort ebenfalls geradlinig durch ein Führungsrohr
14 und durch einen Windungssammler t5 hindurch durch weitere Führungsrohre 16, 17
in die zugeordnete Linie des Fertigwalzwerkes 6 dessen erstes Gerüst oder Treibgerüst
in Fig. 3 mit 18 bezeichnet ist.
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Nachdem das Treibgerüst 18 den Anfang des Walzdrahtes erfaßt hat,
werden die FUhrungsrohre 14, 16 und 17, die zu diesem Zwecke längsgeteilt ausgeführt
sind, aufgeklappt, so daß der Walzdraht nicht mehr geführt wird und infolge seiner
Schwerkraft aus den Führungsrollen hinabfallen kann0 Die Führungsrohre 16 und 17
werden außerdem durch einen Zylinder 19 um Drehpunkte 20, 21 nach oben in eine in
der Zeichnung nicht dargestellte Stellung aus dem Bewegungsbereich des Walzdrahtss
fortgeschwenkt.
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Außerdem wird der Rurch einen Motor 22 und ein Getriebe 23 in Drehung
versetzte Legekopf 12 aus seiner mit ununter brochenen Linien gezeichneten Stellung
in der er sich senkrecht zur geradlinigen lurchlaufrichtung des Walzdrahtes befindet,
in die mit gestrichelten Linien dargestellte und mit 12a bezeichnete Stellung verschwenkt,
und zwar mittels eines Zylinders 24 um den Drehpunkt 25. Das Führungsrohr 11 ist
teleskopartig ausgebildet und besitzt außerdem ein Gelenk 26, so daß es der Bewegung
des Legekopfes 12 folgt und nach wie vor den Walzdraht in dessen Legerohr 13 einleitet,
das Jedoch durch seine Antriebsvorrichtung 27 aus der mit 13 bezeichneten koaxialen
Stellung in eine exzentrische Arbeitsstellung 13a verschwenkt worden ist. In dieser
Stellung legt das Legerohr 13,das mit dem Legekopf umläuft, den Walzdraht in Form
von Umgängen auf die Transportvorrichtung 29 ab.
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Die Transportvorrichtung 29 bewegt die auf ihr befindlichen sich überlappen
den Umgänge langsam durch den Wärmebehandlungsraum 5 hindurch zum Windungssammler
15, der ebenfalls aus seiner zur geradlinigen Walzguttransportrichtung senkrechten
Stellung in die mit 15a bezeichnete zu ihr parallele Stellung geschwenkt worden
ist. Aus dem Windungssammler 15 fallen die einzelnen Umgänge des Walzdrahtes langsam
in den Schlingenraum 30 aus dem der dann in seiner gestreckten Form wiederum mit
31 bezeichnete Walzdraht durch das Treibgerüst 14 in die Fertigstraße weitergeführt
wird.
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Dar Wärmebehandlungsraum 5 ist durch Brenner 32 in an sich bekannter
Weise beheizt. Die IntensitEt der Beheizung richtet sich danach, ob lediglich Temperaturschwankungen
des Walzdrahtes über seine Länge ausgeglichen werden sollen, oder ob der Walzdraht
zusätzlich erhitzt oder etwa seine Temperatur
gesenkt werden solle
Die Länge des Wärmebehandlungsraumes 5, die Bewegungsgaechwindigkeit der Transportvorrichtung
29 und der durch die Exzentrizität des Legerchres 13 bestimmte Durchmesser der Umgänge
28 werden so aufeinander abgestimmt daß die gewünschte Verweilzeit des Walzdrahtes
im Wärmebehandlungsraum 5 erreicht wird. Außerdem werden die Umarehungsw geschwindigkeit
des Schlingenlegekopfes 12 und der Durch messer der Umgänge 28 so eingestellt, wie
es die Geschwindigkeit des aus dem letzten Gerüst 8 der Vorstraße austretenden Walzgutes
erfordert,und schließlich wird in der Regel die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung
29 so eingestellt, daß in der Zeiteinheit die dem Windungssammler 15 zugeführte
Walzdrahtlänge gleich der vom Windungslegekopf 12 ausgelegten Walzdrahtlänge ist.
Wenn Jedoch durch Speicherung von Walzgut in dem Wärmebehandlungsraum 5 ein Ausgleich
zwischen der verhältnismäßig großen Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus der
Vorstraße und der verhältnismäßig geringen Eintrittsgeschwindigkeit des Walzgutes
in die Fertigstraße vorgenommen werden soll, so wird die Menge des in der Zeiteinheit
von Schlingenlegekopf 12 ausgelegten Walzgutes der Abgabemenge der Vorstraße und
die Menge des in der Zeiteinheit vom Windungssammler 15 aufgenommenen Walzgutes
der Aufnahmefähigkeit der Fertigstraße angepaßt. Bei einer einadrigen Vor- und einer
mehradrigen Fertigstraße sowie einer der Adernzahl der Fertigstraße entsprechenden
Anzahl von Gransport- und Speichervorrichtungen im Wärmebehandlungsraum 5 nehmen
die Transport- und Speichervorrichtungen nacheinander durch entsprechende Einstellung
der Verteilerweiche 9 das aus der Fertigstraße mAt hoher Geschwindigkeit auslaufende
Walzgut auf und speichern
es bis es in die Fertigstraße eingelaufen
ist. Hierbei werden nacheinander die einzelnen Transport- und Speichervorrichtungen
frei und können erneut durch entsprechende Einstellung der Verteilerweiche 9 Walzgut
aus der Vorstraße aufnehmen.
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Wenn einer einadrigen Vorstraße eine einadrige Pertigstraße nachgeschaltet
ist, oder Vor- und Fertigstraße gleiche Adernzahlen aufweisen, können die je einer
Ader ständig zugeordneten transport - und Speichervorrichtungen der Wärmebehandlungsräume
mit Vorteil dazu verwendet werden, das aus der Vorstraße schnell auslaufende Walzgut
aufzunehmen und so lange zu speichern, bis es in die Fertigstraße eingelaufen ist.
Bei Anwendung dieser Maßnahme muß nicht die Walzgeschwindigkeit der Vorstraße derjenigen
der Fertigstraße angepaßt, d.h. gegenüber der optimalen Walzgeschwindigkeit erheblich
vermindert werden, was die Eigenschafteü des Walzgutes ungünstig beeinflußt und
für die Walzen der Vorstraße von Nachteil ist. Vielmehr kann die Vorstraße mit der
für das Jeweilige Walzgut optimalen Walzgeschwindigkeit betrieben werden.
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P a t e n t a n s p r ü c h e: