DE2529272C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Walzdraht gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und hiervon unabhängig auf eine weitere Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Das Verfahren zur Behandlung von Walzdraht geht aus von einem Stande der Technik nach der DE-OS 2040 506. Danach wurde der Walzdraht zunächst schnell auf eine Oberflächentemperatur zwischen 500 und 900⁰C abgekühlt Sodann erfolgt eine weitere Abkühlung der Luft zur Sicherstellung einer gewissen Homogenisierung, woran sich eine Abkühlung in einem wäßrigen Medium, dessen Temperatur oberhalb 75% seiner Siedetemperatur (in "C) lag, anschloß, während welcher letztgenannten Abkühlung der größte Teil der allotropischen Gefügeumwandlung verlief. Im Verlaufe der ersten schroffen Abkühlung se'-5*e die Oberflächentemperatur auf 825° C zurückgehen, während die Innentemperatur noch 980⁰C betrug. Die Homogenisierungstemperatur stellte sich dann zwischen diesen beiden Temperaturen ein und lag noch hoch im Austenitbereich, so daß eine demgemäße Austenitkombeeinflussung erreicht wurde. Aus diesem Temperaturbereich führte sodann die abschließende Flüssigkeitsbehandlung zur allotropischen Umwandlung. Von Nachteil ist bei diesem Verfahren neben einer nur begrenzten Einwirkungsmöglichkeit auf das Austenitkornwachstum die Ausbildung eines sehr feinen Zunders, der sich schlecht für eine mechanische Entzunderung, die für einen großen Teil der Walzdrahtproduktion Anwendung findet, eignet

Weiterhin war nach der DE-OS 19 42 731 ein Verfahren zur Wärmebehandlung vom Walzgut und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei welchem das Walzgut in einem Warmwasserbad eine Wärmebehandlung erfuhr, wobei das Warmwasserbad Temperaturen nahe oder gleich der Siedetemperatur besaß. Im Interesse einer möglichst konstant bleibenden Wassertemperatur sollte die Kapazität des Wasserbades möglichst groß gewählt werden, um die Abkühlbedingungen konstant halten zu können.

Ein weiteres Verfahren einschließlich einer dazugehörigen Vorrichtung für die Wärmebehandlung von Stahldraht gemäß der DE-OS 20 09 839 sah die Bildung von Windungen mittels eines Windungslegers unmittelbar am Ausgang aus dem letzten Walzgerüst vor, wor-

aufhin die Windungen isothermisch in einer mittels eines Brenners beheizten Wärmekammer bei einer Temperatur zwischen 200 und 400° C behandelt wurden. Die Wärmekammer konnte dort bei entsprechender Ausgestaltung mit wärmeisolierenden Klappen versehen sein.

Eine Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht nach dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 9 ist nach der US-PS 36 45 805 bekannt gewesen. Hiernach sollte der Walzdraht nach Verlassen des Fertiggerüstes im geraden Durchlauf eine Kühlstrecke durchlaufen und in einem Windungsleger zu sich nicht schließenden Windungen gelegt werden, die mit einem Förderer durch eine teilweise abdeckbare Kammer zu fördern waren, an welche sich ein Windungssammeltrichter anschloß. Während der Förderung durch die Kammer wurde durch Isolation oder Aufheizung eine konstante Drahttemperatur eingestellt, die ein begrenztes Anwachsen des Austeiiitkorns in einer nicht oxydierenden Atmosphäre gestattete. Im Anschluß hieran kam es zur Förderung entlang einer Kühlstrecke, bei welcher eine gesteuerte Luftabkühlung zur allotropischen Umwandlung des Drahtes führte.

Allgemein ist bekannt, daß die Qualität von Walzdraht, und zwar insbedondere seine Ziehfähigkeit und seine Oberflächenbeschaffenheit, im wesentlichen von der Verformung in den letzten Walzgerüsten sowie vom Verlauf der Drahtabkühlung nach dem Austritt aus dem Walzwerk abhängig sind. Der für die Weiterverarbeitung in Ziehereien bestimmte Walzdraht bedarf neben der Patentierbehandlung, die ihm ein für das Ziehen geeignetes Gefüge verleiht, einer Beizbehandlung, um die entstandene Oxydschicht zu beseitigen, und einer anschließenden Beschichtungsbehandlung, um die Oberfläche für das Ziehen vorzubereiten. Die besondere Bedeutung, welche der Patentierbehandlung zukommt, hat ihren Niederschlag in zahlreichen Verfahren der kontrollierten Abkühlung im Anschluß an das Walzen gefunden, wie sich aus den weiter oben abgehandelten Veröffentlichungen ergibt Die den Ausgangspunkt der Erfindung bildenden Verfahren und Vorrichtungen für eine Behandlung im Heißwasserbad befriedigen indes noch nicht hinreichend. Bei Hartstahldraht ist die Einflußnahme auf die Drahteigenschaften im Verlauf der Abkühlung nicht ausreichend, während bei Flußstahldraht neben der Härtungsgefahr die erwähnte Aus ■ bildung einer feinen Zunderschicht stehend ist.

Demgemäß soll durch die Erfindung sowohl für Walzdraht aus Hartstahl, das heißt aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,4% und 0,85%, wie auch für Walzdraht aus Flußstahl eine verbesserte Anpassung an die geforderten Eingenschaftswerte erreicht werden, und zwar einerseits im Hinblick auf das Ziehverhalten und andererseits im Hinblick auf die angestrebte zunderfreie Oberflächenschicht.

Diese Aufgabenstellung löst die Erfindung durch den Vorschlag des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1, der durch die Unteransprüche 2 bis 8 weiterentwickelt wird, die sich teilweise auf das Verfahren und teilweise auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beziehen. Weiter löst die Erfindung die Aufgabenstellung durch die Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht gemäß dem Kennzeichnungsteil des Nebenanspruchs 9.

Zur Veranschaulichung der erfindungsgemäß erziel-'.en, vorteilhaften Wirkungen sei nachstehend der metallurgische Prozeß im Hinblick auf seine Auswirkungen für die Drahtqualität näh*.· veranschaulicht.

Bei Hartstahldraht hängen die Festigkeitseigenschaften von der Abkühlungsgeschwindigkeit im Bad und der Größe des Austenitkorns ab. Während die Abkühlgeschwindigkeit durch die Beschaffenheit und die Temperatur der das Wasserbad bildenden Lösung festgelegt wird, beeinflußt man die Austenitkorngröße durch die Wahl der beiden folgenden Parameter:

der für die Austenitisierung maßgeblichen Ablegetemperatur der Windungen, die sich durch entspre-

chende Regelung der plötzlichen Abkühlungsphase, beispielsweise über die Wassermenge, verändern läßt; und

der Förderer-Eintrittsgeschwindigkeit, durch welche eine Veränderung der Dauer der Abkühlung an

ruhiger Luft vor Eintauchen in das Bad bewirkt werden kann.

Durch labormäßige Versuche ließ sich feststellen, daß

durch Erhöhung der Austenitisierungstemperatur um 60° C die Zugfestigkeit eines aus Stahl mit 0,6% C und

03% Mn gefertigten Drahtes um 6C-MPa vergrößert werden konnte.

Eine Erhöhung der Ablegetemperatur um 75° C führte bei einem Stahl mit 0,65% C und 0,55 Mn zu einer Steigerung der Druckfestigkeit um 30 MPa.

Bei Wi^stahl aus Flußstahl erlaubt die Erfindung die Erfüllung der nachstehenden Anforderung:

Qualitätsdraht erfährt durch die Behandlung keine unzulässige Aufhärtung;

die Zunderbildung ist derart, daß sich eine Entzunderung leicht vornehmen läßt;
bei Austritt aus dem Bad sind die Ringe kalt genug, so daß die Abkühlung an der Luft auf einem Hakenförderer ohne Verformung abläuft

Somit erfahren die Abiegetemperatur und die Eintrittsfördergeschwindigkeit unter Beachtung der jeweils gewünschten Zunderschichtdicke die erfindungsg^mä-

ße Einstellung, die zu einer Abkühlgeschwindigkeit bis zu 25°C/s führt Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaub insbesondere über die Steuerung der Badspiegelhöhe im Behandlungsbehälter die Beeinflussung der Ringtemperatur.

Während der Anfangsphase der plötzlichen Abkühlung wird der Walzdraht zweckmäßig auf eine zwischen 550⁰C und 700⁰C liegende Temperatur gebracht. Die Austenitkorngröße läßt sich, wie schon erwähnt, durch Regulierung der Wassermenge während der Phase der

plötzlichen Abkühlung und durch Regulierung der Fördergeschwindigkeit bzw. der Abführung der vom Draht freigesetzten Wärme steuern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens beinhaltet somit ins-

besondere eine erste Einrichtung zur plötzlichen Abkühlung des Walzdrahtes nach seinem Austritt aus dem Walzwerk, eine zweite Einrichtung zur Abkühlung des Drahtes in der Luft sowie eine dritte Einrichtung zur Behandlung des in «"in Wasserbad eingetauchten Drah-

tes und Mittel zum Herausnehmen des Walzdrahtes aus dem Behandlungsbehälter, wobei nur die zweiten und dritten Einrichtungen Mittel zur Förderung d<?s in nicht geschlossenen Windungen gehaltenen Drahtes aufweisen. Das Wasserbad kann Salz- oder Netzmittel enthal-

ten.

Zur plötzlichen Abkühlung des Walzdrahtes nach seinem Austritt aus dem Walzwerk findet eine Wasser·/ Luftkühlstrecke Anwendung, deren Länge vorzugswei-

se zwischen 0,6 und 0,8 (ν) m liegt, wobei (v) die WaIzwerks-Austrittsgeschwindigkeit in m/s ist.

Die zweite Einrichtung für die Abkühlung des Drahtes in Luft besteht aus einem Windungslegerkopf zur Ablage des Drahtes in Windungen und in einem sich anschließenden Förderer, der durch die gegebenenfalls wärmeisolierte Wärmekammer führt und vorteilhaft zwischen 5 bis 7 m lang ist, während seine Geschwindigkeit zwischen 0,1 bis 1,0 m/s regulierbar ist. Hieraus ergibt sich eine Verweilzeit der Windungen im Förderer zwischen 5 und 70 s.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht nach seinem Austritt aus dem Walzwerk sieht der Vorschlag des Nebenanspruches 9 vor. Neben den bereits erörterten metallurgischen Wirkungen bietet diese Vorrichtung noch weitere Vorteile mechanischer Art.

Diese Vorteile sind:

der mechanische Teile enthaltende Windungslegerkopf befindet sich nicht in dampfübersättigter Luft; außerdem ist durch Badauswürfe bzw. Badspritze bedingt keine funktioneile Beeinträchtigung des Abwurftrichters zu erwarten;

bedingt durch die Tatsache, daß sich der Windungslegerkopf nicht über dem Schacht befindet, kann die Behandlung und der Transport von Ringen mit hohem Gewicht mit Hilfe konventioneller Mittel erfolgen.

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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Vorrichtung.

Demnach besteht im Anschluß an das letzte Gerüst 1 des Walzwerkes eine Wasser-ZLuftkühlstrecke 2. Dieser schließt sich ein Windungslegerkopf 3 an, dem ein Förderer 4 folgt Letzterer kann ein Rollenförderer oder ein Kettenförderer sein. Ein Teil des Förderers führt durch eine Wärmekammer 5 mit abnehmbaren Abdeckungen, so daß sich die Drahtabkühlung in ruhiger Luft steuern läßt. An den Förderer schließen sich die Windungssammeltrichter 6 sowie schließlich ein Schacht 7 mit dem Wasserbad an. Für den Schacht 7 sind herkömmliche, zeichnerisch nicht wiedergegebene Ringtransportmittel vorgesehen. Er ist darüber hinaus an einen ein zusätzliches Bad enthaltenen Behälter 8 sowie an einen Entleerungsbehälter 9 angeschlossen, dessen Fassungsvermögen groß genug ist, um den Badinhalt des Behandlungsschachtes 7 aufnehmen zu können. Eine Pumpe 10 ermöglicht das schnelle Umpumpen von Lösungen aus dem Behandlungsschacht in den Entleerungsbehälter. Man erkennt weiterhin eine Heizeinrichtung 11, beispielsweise eine Dampfheizung, mittels derer die Lösung auf eine Temperatur nahe dem Siedepunkt gebracht werden kann. Schließlich ist ein Wasserzulaufsystem 12 vorhanden, an welches die Vorrichtung angeschlossen ist Teilweise läßt sich der Wärmebehandlungsschacht auch in den Behälter 8 entleeren.

Wie bereits dargelegt und nachstehend zusammengefaßt, ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich:

dem Verfahren zur Behandlung von Walzdraht durch Eintauchen in ein Heißwasserbad diejenige Flexibilität zu verleihen, die ihm hinsichtlich der Steuerung der Eigenschaften von Haristahi fehlt; Eigenschaften zu erreichen, die nahe den durch Belipatentierung erzielbaren liegen;
das Verfahren für den Einsatz in Hochleistungs-Walzstraßen mit hohen Tonnagen an Flußstahldraht geeignet zu machen; und die Zunderdicke zu steuern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von Walzdraht, der nach seinem Austritt aus dem Walzwerk einer plötzliehen Abkühlung in Wasser oder Luft unterzogen, auf einen Förderer in Form nicht geschlossener Windungen abgelegt, sodann einer Abkühlung in ruhiger Luft ausgesetzt und anschließend noch in Form nicht geschlossener Windungen in einen Behälter mit einem Wasserbad, dessen Temperatur in der Nähe seines Siedepunktes liegt, derart eingeleitet wird, daß die allotropische Umwandlung des Stahls sichergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Drahtes in ruhiger Luft mit einer Geschwindigkeit bis zu 25°C/s erfolgt und zu dem Zeitpunkt durch Eintauchen in das Wasserbad abgeschlossen wird, in dem die allotropische Umwandlung des Stahls beginnt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahi während der Anfarigsphase der plötzlichen Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 55O°C und 700⁰C gebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2 unter Verwendung von Wasser für die Phase der plötzlichen Abkühlung und Regulierang der austenitischen Korngröße des Stahls, dadurch gekennzeichnet, daß die austenitische Korngröße durch Regulierung der Wassermenge in der Phase der plötzlichen Abkühlung gesteuert wird.

4. VerfaLen nach den Ansprüchen 1 bis 3 unter Regulierung der austenitis^hen Korngröße des Stahls während der Luftabkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die austentesche Korngröße vor dem Eintauchen in den Badbehälter durch Regelung der Geschwindigkeit des Förderers bzw. der Abführung der vom Draht freigesetzten Wärme gesteuert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlbedingungen für den in den Wasserbadbehälter eingetauchten Draht durch Veränderung der Badspiegelhöhe im Behälter gesteuert werden.

6. Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit einer ersten Einrichtung zur plötzlichen Abkühlung des Walzdrahtes nach seinem Austritt aus dem Walzwerk, einer zweiten Einrichtung zur Abkühlung des Drahtes in Luft, einer dritten Einrichtung zur Behandlung des in ein Wasserbad eingetauchten Drahtes und Mitteln zum Herausnehmen des Walzdrahtes aus dem Behandlungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß nur die zweiten und dritten Einrichtungen Mittel zur Förderung des in nicht geschlossenen Windungen gehaltenen Drahtes aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einrichtungen für die Abkühlung des Drahtes in ruhiger Luft eine Transportvorrichtung aufweisen, auf welche die Windungen abgeiegt sind, und auf welcher sie durch ein wärmeisoliertes Gehäuse geführt werden.

8. Verrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter für die Behandlung des eingetauchten Drahtes mit einem Entleerungsbehälter derart verbunden ist, daß sich die Badspiegelhöhe im Behandlungsbehälter steuern läßt.

9. Vorrichtung zur Behandlung von Walzdraht nach seinem Austritt aus dem Walzwerk, die eine im Anschluß an das letzte Gerüst (1) des Walzwerkes angeordnete Wasser-/Luftkühlstrecke (2), einen sich daran anschließenden Windungslegerkopf (3), dem ein Förderer (4) nachgeschaltet ist, und einen Windungssammeltrichter (6), umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen über einen Teii der Länge des Förderers abnehmbar sind und dem Windungssammeltrichter (6) ein Behälter zur Aufnahme des Wärmebehandlungsbades mit Ringtraniporteinrichtungen, ferner ein Zusatzlösungsbehälter, ein Entleerungsbehälter sowie eine Pumpe zum Umpumpen von Badflüssigkeit aus dem Behandlungs- in den Entleerungsbehälter und ein Wasserzulaufsystem nachgeschaltet sind, wobei das Bad durch Beheizungseinrichtungen im wesentlichen auf Siedetemperatur zu halten ist