DE2401381B2 - Durchziehofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchzieh-Ofen für die Wärmebehandlung von Stahlband mit einer Rekristallisations-Zone, einer ersten Kühlzone, einer Haltezone und einer zweiten Kühlzone.

Die Durchzieh-CHühtechnik für kaltgewalzten Flußstahl wurde für die Weißblechherstellung entwickelt und in weitem Bereich angewendet. Herkömmliche Durchzieh-Öfen weisen üblicherweise eine Rekristallisations-Zone, eine Langsamkühlzone und eine Fertigkühlzone auf, was eine extrem kurze Glühzeit und gleichförmige Materialien ermöglicht. Bei dieser Technik erweist es sich jedoch als nachteilig, daß das Stahlblech nach dem Glühen

1) hart war,

2) ein schlechteres Reckalterungs- bzw. mechanisches Alterungsvermögen aufwies und

3) ein geringeres Formänderungsvermögen hatte.
Diese Nachteile wurden bisher als unvermeidlich

erachtet. Man war mit anderen Worten der Auffassung, daß es unmöglich sei, ein für das Tiefziehen geeignetes Material zu erhalten. Es wurden daher eingedenk dessen weiterhin Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzufinden, welche die Herstellung von tiefziehfähigen Materialien vereinfachen sollten, während gleichzeitig die Eigenschaften des Durcbzieh-Glühens aufrechterhalten werden sollten. Ein Beispiel für diese Bemühungen stellt die US-PS 2 832 711 dar.

In der US-PS 2 832 711 ist eine Technik beschrieben, welche sich mit einem kontinuierlichen Glühverfahren für Bänder aus Kohlenstoffstahl befaßt, bei welchem die Bänder durch einen Ofen hindurchgezogen werden, der eine Glühzone, eine Schnellkühlzone und eine Haltezone enthält. Dies bedeutet, daß die Streifen oder Bänder auf eine Temperatur von 677 bis 704° C in der Glühzone erhitzt werden, dann in der Schnellkühlzone bis unter 538° C rasch abgekühlt werden, und anschließend über eine Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden innerhalb eines Temperaturbereiches von 427 bis 538⁰C gehalten werden. Es ist zutreffend, daß mit dieser Technik die obenerwähnten Nachteile des Durchzieh-Glühens in einem bemerkenswerten maße behoben werden konnten. Trotzdem ist es richtig festzustellen, daß die Behebung dieser Nachteile bisher noch nicht befriedigend gelungen ist, was ein Vergleich mit Stahlblechen für kommerzielle Tiefziehzwecke zeigt, welche gemäß dem herkömmlichen Glühverfahren mit satzweisem Einsatz hergestellt worden sind. Hierbei ist es speziell bekannt, daß das zuerst genannte Verfahren dem zuletzt genannten weit unterlegen ist, was die Streckgrenze und die Tiefziehfähigkeit der Bleche betrifft.

Von der Anmelderin wurde zur Vermeidung dieser Nachteile eine Technik entwickelt, die in der DT-OS 2 331 885 beschrieben ist Die obenerwähnten Nachteile können danach sofort vermieden werden, wenn die Ausgangstemperatur des Schnellkühlens nach der Rekristallisationserhitzung und die Abkühlgeschwindigkeit innerhalb eines spezifisch gegebenen Bereichs gewählt wurden. So wird diese Ausgangstemperatur, wenn eine Schnellabkühlgeschwindigkeit von 30 bis

ίο 200 grd/s benötigt wird, aus dem Bereich von 650 bis 85O⁰C gewählt, während, wenn eine Abkühlgeschwindigkeit benötigt ist, die über 200 grd/s liegt die Ausgangstemperatur aus einem Bereich von 500 bis 600⁰C gewählt wird. Eine derartige Kombination des obigen Temperaturverlaufs wird in erster Linie in Abhängigkeit von der Dicke des Stahlbandes gewählt Bei einer im kommerziellen Maßstabe erstellten Anlage sind jedoch im Gegensatz zu einer Versuchsanlage diese Temperaturverläufe notwendigerweise in der Praxis mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden, wobei diese Schwierigkeiten aus den mit der Versuchsanlage durchgeführten Experimenten nicht hervorgingen. Die Anmelderin hat jedoch diese Schwierigkeiten erkannt und ihre Bemühungen darauf gerichtet eine wirkungsvolle und völlig neuartige Durchzieh-Glühanlage zu schaffen, mit der es gelingt den obigen Glühzyklus auch bei verschiedenen Bandstärken zu verwirklichen. Diese Aufgabe wird bei einem Durchzieh-Glühofen der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß die erste Kühlzone in eine Zone in der das Band mit Kühlgas beaufschlagt wird, und eine Wasserabschreckzone unterteilt wird und ein an dieser Wasserabschreckzone vorbeiführender Nebenweg für das durchlaufende Stahlband vorgesehen ist.

Mit der Erfindung ist es somit gelungen, mittels eines Durchziehglühverfahrens ein Stahlblech mit höchsten mechanischen Eigenschaften herzustellen.

Mit der Erfindung werden somit verbesserte Durchziehöfen geschaffen, in denen bei einem Durchgang des durchlaufenden Stahlbands entsprechend der benötigten Schnellabkühlgeschwindigkeit bzw. Banddicke eine Umschaltung möglich ist

Mit der Erfindung wird ferner eine verbesserte Durchzieh-Glühbetriebsanlage geschaffen, die in der Lage ist, den zweckmäßigsten T emperaturverlauf einschließlich der benötigten Schnellabkühlgeschwindigkeit durchzuführen, so daß man ein Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erhält. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung ersichtlich. Darin zeigt

F i g. 1 einen Grundaufbau von einem erfindungsgemäßen Durchzieh-Glühofen,
F i g. 2 eine schematische Darstellung der inneren

Struktur für die Gasdüsenkühlzone von F i g. 1 und

F i g. 3 eine Skizze der in F i g. 1 dargestellten Wasserhärtungszone und eines parallel zu dieser vorgesehenen Nebenwegs.
Der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die entsprechenden Temperaturverläufe sind in F i g. 1 dargestellt. Ein Band 1 wird von einer Ablaufhaspel 2 herausgeführt und tritt in eine Reinigungsstrecke 3 ein. Zwischen der Ablaufhaspel 2 und der Reinigungsstrecke 3 sind üblicherweise, auch wenn dies nicht dargestellt ist, eine Schneid- und eine Schweißvorrichtung angebracht Das Band 1 wird anschließend durch einen Schlingenturm <l hindurchgeführt. Anschließend tritt es in die Glühzcine 5 ein. Das

Band wird auf eine Temperatur von 710⁰C oder auf eine annähernd derartige Temperatur erhitzt, wobei die Rekristallisation und die Karbidauflösung stattfinden. Das Band 1 tritt dann in die KühJzone 6 ein, welche einen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet Das Band wird in dieser Kühlzone durch Beaufschlagung von Kühlgas mittels Düsen rasch auf die erwünschte Temperatur abgekühlt, bei der in der folgenden Stufe eine Wasserhärtung einsetzt In diesem Falle wird das Band auf eine Temperatur von 500 bis 600° C abgekühlt, bei welcher die Wasserhärtung einsetzt In der Wasserabschreckzone 7 kommt eine Kühlgeschwindigkeit von snehr als 200 grd/s für das durchlaufende Band zur Anwendung. Ein derartiges mit hoher Geschwindigkeit durchgeführtes Abschrecken führt dazu, daß das Cnd augenblicklich auf Raumtemperatur gebracht wird. Das Band 1 wird anschließend durch Beizen, Neutralisieren, Abspulen und Trocknen weiterbehandelt und anschließend Haltezone 8 eingeführt In dieser Zone wird das Band wieder auf eine Temperatur von 400 bis 500⁰C erhitzt und über eine vorbestimmte Zeitdauer, d. h. länger als zumindest 30 Sekunden, innerhalb dieses Temperaturbereichs gehalten. Während der Abkühlung und der Haltezeit scheidet sich der Kohlenstoff wieder aus. Hierdurch werden mechani- 2; sehe Eigenschaften erzeugt, weiche denen nicht unterlegen sind, wie man sie bei einem herkömmlichen Glühverfahren mit satzweisem Einsatz erhält, obwohl das verwendete Verfahren ein kontinuierliches Glühverfahren ist. Das so bearbeitete Band 1 tritt in die Fertigkühlzone 9 ein und wird dort auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wird es, nachdem es über einen Schlingenturm 10 gelaufen ist, einer geringfügigen Reduktion von ungefähr 1% unterzogen, was mittels eines Dressierwalzgerüstes 11 erfolgt Zum Schluß wird das Band von einer Zughaspel 12 aufgespult.

Mit der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend erläutert worden ist gelingt es rasch, in der oben beschriebenen Weise den Temperaturverlauf für das kontinuierliche Glühverfahren zu erhalten, durch den die gleiche Tiefziehfähigkeit erzielt wird, wie man ihn von der.i herkömmlichen Glühen mit satzweisem Einsatz erhält. Wenn beispielsweise die Temperatur des Bandes an der Abgabeseite der Rekristallisationszone 5 mit 700⁰C eingestellt ist, während die Temperatur auf der Eingangsseite der Wasserhärtungszone 7 mit 55O⁰C festgesetzt ist, beträgt die Differenz zwischen diesen Temperaturen 150⁰C. Wenn die Glühkapazität des verwendeten Durchzieh-Ofens 60 t/Std. oder einen ähnlichen Wert beträgt und wenn ein Band mit einer Dicke von 0,8 mm und einer Breite von 1000 mm durch die Strecke hindurchgeführt wird, kommt man auf eine Geschwindigkeit von 3 m/Min. Wenn unter diesen Bedingungen eine Abkühlung um die erwähnte Temperaturdifferenz von 150⁰C durch natürliches Abkühlen erfolgen sollte, würde man eine außerordentlich große Länge der Abkühlzone benötigen, welche auf eine Bandlänge von mindestens 450 m zwischen der Rekristallisations-Heizungszone und der Wasserhärtungszone ausgedehnt werden müßte. Dies wäre nötig, da die natürliehe Abkühlgeschwindigkeit bei maximal 1 grd/s liegt. Selbstverständlich ist ein Ofen mit einer derart langen Kühlzone außerordentlich unpraktisch. Wenn ein Kühlgas mit einem geeigneten Kühlvermögen ausgewählt wird, ergibt sich durch Regelung der in die Kühlzone ⁶S eintretenden Gasmenge eine äußerst einfache Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit Eine derartig arbeitende Abkühlzone ist in ihrer Konstruktion und ihrem Betrieb hinsichtlich ihrer Brauchbarkeit bei weitem überlegen. Selbst wenn ein normales Gas verwendet werden soll, bestehen keine Schwierigkeiten, eine Abkühlgeschwindigkeit von 15 grd/s zu erhalten, wobei die Länge des Bandes in der Abkühlzone, wie oben erwähnt, lediglich 30 m beträgt Es ist daher selbstverständlich, daß die Verweilzeit des Bandes in dieser mit Gas betriebenen Kühlzone sehr kürz wird. Es ist klar, daß die Verwendung eines atmosphärischen Gases mit einem Kühlvermögen, das über 30 grd/s liegt, eine weitere Vereinfachung dieser Zone bewirkt Die leichte Regelbarkeit der Kühlgeschwindigkeit verbessert in unvergleichlicher Weise die Brauchbarkeit im praktischen Betrieb. So weisen beispielsweise nicht alle Bänder, welche durch den Durchzieh-Glühofen hindurchgeführt werden, die gleiche Größe auf. Dies bedeutet daß beim praktischen Betrieb Spulen unterschiedlicher Dicke und Breite üblicherweise eine nach der anderen miteinander verbunden werden. Selbst in diesen Fällen bestehen keine Schwierigkeiten für die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Regelung dieser Abkühlgeschwindigkeit Dasselbe trifft auch für diejenigen Fälle zu, bei denen sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Bandes ändert. Es ist somit mit anderen Worten ausgedrückt möglich, die Temperatur konstant zu halten, bei der die folgende Wasserabschreckung begonnen wird. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß dies zu einer gleichförmigeren Tiefziehfähigkeit der Stahlbleche führt. Die tatsächliche Steuerung einer derartigen Abkühlgeschwindigkeit ist sehr einfach. So wird beispielsweise die Temperatur des durchlaufenden Bandes an einer geeigneten Stelle kurz vor der Wasserhärtungszone festgestellt. Dieser festgestellte Wert wird in elektrische Signale usw. derart umgewandelt, daß automatisch der Grad der Schieberöffnung festgelegt wird. Ein derartiger Einstellmechanismus, welcher eine hohe Präzision und Stabilität aufweist, ist ohne weiteres auf dem Markt erhältlich und läßt sich auf die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung ohne irgendwelche Schwierigkeiten anwenden.

Das Abschrecksystem, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält grundsätzlich eine Gasdüsen- Kühlzone sowie eine Wasserabschreckzone. Damit man mit diesem System Produkte erhält, deren mechanische Eigenschaften denjenigen von Produkten nicht unterlegen sind, welche mittels eines Glühverfahrens mit satzweisem Einsatz hergestellt werden, sollte zu Beginn des Abschreckens in optimaler Weise eine Temperatur zwischen 500 und 600⁰C eingenommen werden. Es ist jedoch nicht bei jeder Bandstärke die gleiche Tiefziehqualität zu erwarten. Dies bedeutet, daß sich für ein Band mit einer Stärke von etwa 0,6 mm oder mehr gute Qualität ergibt. Bei einem dünneren Band, beispielsweise von 0,5 mm Stärke, kommt es jedoch rasch zu Fehlern wie z. B. zur Zipfelbildung, die durch ein ungleichmäßiges Abschrecken hervorgerufen wird. Für solche dünnen Bänder wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Nebenweg vorgesehen, der parallel zu der Wasserabschreckzone verläuft, wobei diese Zone beiseite gerückt ist, so daß die mit Kühlgas betriebene KUhlzone 6 und die Haltezone 8 direkt miteinander verbunden sind (F i g. 3). Das durchlaufende Band 1 wird an der Abgabeseite der Zone 6 von Hilfswalzen 19 abgelenkt. Es tritt anschließend in einen Schutzkanal 20 ein und wird dann direkt zur Haltezone 8 geleitet. Eine große Anzahl von Experimenten bestätigte, daß es möglich ist, eine weitere optimale Abkühlgeschwindigkeit zu erhalten, die oberhalb von 30 grd/s

liegt. Dies gelingt auf Grund desUmstands.daßdieKühlgeschwindigkeit beschleunigt wird, wenn die Dicke abnimmt und wenn ein Kühlgas mit einem höheren Kühlvermögen verwendet wird. In diesem Fall sollte das Abschrecken bei 650 bis 85O⁰C begonnen werden. Diese Temperatur führt zu der Festsetzung der Temperatur für die Rekristallisationserhitzung und ist leicht zu verwirklichen. In der Haltezone 8 wird eine Behandlungstemperatur als optimal erachtet, die unterhalb 500° C und ungefähr bei 35O⁰C liegt. Wenn beispielsweise das rasche Abkühlen bei einer Temperatur von 700° C begonnen wurde, und wenn die Temperatur bei der Eingangsseite der Haltezone β mit 490° C gewählt wird, ergibt sich ein Temperaturbereich für die schnelle Abkühlung in der Kühlzone 6 von 210⁰C. Eine derartige Temperaturabsenkung des durchlaufenden Bandes läßt sich aus den obigen Gründen sehr leicht erhalten, und auch ihre Regelung kann automatisch durchgeführt werden. Wenn die Zone 6 und die Haltezone 8 in der obenerwähnten Weise direkt miteinander verbunden sind, besteht keine Notwendigkeit, das durchlaufende Band auf Zimmertemperatur abzukühlen, wie dies der Fall ist, wenn die Wasserabschreckzone verwendet wird, da die Steuerung der Abkühlungsgeschwindigkeit in der Zone 6 leicht durchzuführen ist. Demgemäß ist ein Wiederaufheizen nicht notwendig, und es ist lediglich notwendig, die langsame Abkühlung oder das HaI-ten über eine Dauer von Mindestens 30 Sekunden von 490 auf 350⁰C durchzuführen. Es wird somit auf einfache Weise auch die Herstellung eines dünnen Bandes mit einer Dicke von unterhalb 0,5 mm möglich, welches ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, welche mit denen von Stahlblechen vergleichbar sind, die durch das herkömmliche Glühverfahren mit satzweisem Einsatz behandelt wurden.

Bei der vorliegenden Erfindung, wie sie obenstehend beschrieben wurde, ist es möglich, derartige Kühlmechanismen wie Kühlwassermantelsysteme oder Gasmantelsysteme anstatt der Gasdüsen-Kühlzone anschließend an die Rekristallisationszone zu verwenden Es bestätigte sich jedoch, daß jedes dieser Systeme bemerkenswerte Schwierigkeiten bezüglich ihres Kühl-Vermögens oder der Temperatursteuerung aufweist Für die vorliegende Erfindung empfiehlt sich daher eir direkter Kühlmechanismus mittels eines Beaufschla gens mit Gas als am besten geeignet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Durchzieh-Ofen für die kontinuierliche Wärmebehandlung von Stahlbändern, bestehend aus einer Rekristallisationszone, einer ersten Kühlzone, einer Haltezone und einer zweiten Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlzone in eine Zone (6), bei der die Kühlung durch Beaufschlagung mit Kühlgas erfolgt, und eine Wasserabschreckzone (7) unterteilt und ein an der Wasserabschreckzone (7) vorbeiführender Nebenweg (20) für das Stahlband (1) vorgesehen ist.