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Verfahren zur Herstellung von Walzdraht Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Herstellung von Walzdraht, insbesondere auf die Behandlung
von Walzdraht im Anschluß an das Warmwalzen.
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Bekanntlich hängt die Qualität von Walzdraht von der Gesamtheit-verschiedener
Bedingungen ab, so zum Beispiel von den Abmessungen und der Querschnittsform des
Drahtes, der Reinheit des verwendeten Stahls, besonders im Hinblick auf das Fehlen
eventueller Einschlüsse, den Festigkeitseigenschaften des Drahtes, insbesondere
seiner Ziehbarkeit, bedingt durch das Feingefüge des Stahls, der Gleichförmigkeit
dieses Feingefüges in Quer- und Längsrichtung und schließlich des äußeren Aussehens
der Drahtoberfläche, vor allem des eventuellen Oxydationszustandes des Produkts.
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Von diesen die Endqualität eines Walzdraht bestimmenden Bedingungen
hängen die Zunderbeschaffenheit, das Feingefüge des Drahtes, sowie die Gleichförmigkeit
dieses Feingefüges für eine gegebene Zusammensetzung fast ausschließlich von der
Behandlung ab, welches das Drahtmaterial in den letzten Walzgerüsten erfährt, sowie
vom Verlauf der Drahtabkühlung nach dem Austritt aus dem Walzwerk. Zahlreiche bekannte
Vorschläge befassen sich mit dem Problem der Ausführung der Abkühlung.
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Bekanntlich wird Walzdraht, der für Ziehereien bestimmt ist, allgemein
einer Patentierungsbehandlung unterzogen, durch welche dem Walzdraht ein für das
Ziehen gut geeignetes Gefüge gegeben werden soll, wobei die Patentierungsbehandlung
in den Ziehereien erfolgt. Diese Behandlung ist aufwendig, vor allem dann, wenn
es sich um geringe Drahtgewichte handelt, und wenn es sich um Drähte handelt, die
für bestimmte Verarbeitungen zwei Patentierungen erfahren müssen, und zwar das erste
Mal für den Lieferdurchmesser und das zweite Mal vor der Weiterverarbeitung in die
Fertigquerschnitte.
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Um diese Patentiervorgänge zu vermeiden, die aufwendig sind und darüberhinaus
eine Reihe von Nachteilen aufweisen, deren wesentlichste die auszuübenden Manipulationen
und die hierfür erforderlichen Einrichtungen sind, wurden zahlreiche Verfahren zur
Herstellung von Stahldraht vorgeschlagen.
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Bei einigen von ihnen läßt sich die erste Patentierung, die der Draht
beim Warmwalzen erhält, vermeiden, indem eine entsprechende Abkühlung am Ausgang
des Walzwerkes vorgesehen wird.
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Die bekannten Verfahren zur Durchführung einer geeigneten Abkühlung
unterscheiden sich durch die Anwendung besonderer
Techniken, wie
zum Beispiel von Wirbelschichten. Die meisten Verfahren sehen eine Phase starker
Abkühlung vor, an die sich eine Phase der schwächeren Temperaturabsenkung anschließt,
mitunter auch eine nahezu isotherme Behandlung.
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Bei den meisten der bekannten, vorgeschlagenen Verfahren, von denen
mehrere industrielle Anwendung finden, werden keine geschlossenen Ringe mehr hergestellt,
sondern man geht von in ebener oder senkrechter Richtung ausgefächertem Draht aus.
Die aufeinander folgenden Windungen werden beispielsweise über einen Förderer verschoben,
wo es zur Aufspritzung eines flüssigen Kühlmittels oder zum Aufblasen eines gasförmigen
Mittels kommt. Die wichtigsten der gegenwärtig bekannten Verfahren dieser Art, die
im allgemeinen bei Walzdraht aus hartem Stahl, also aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt
zwischen 0,4 % und 0,85 % Anwendung finden, gestatten nur die Vermeidung der vorbeschriebenen
Vorpatentierung; sie verringern die Dicke der auf dem Draht gebildeten Zunderschicht;
schließlich gewährleisten sie eine annehmbare Gleichmäßigkeit in Längsrichtung des
Drahtes, doch ist diese immer noch geringer als die durch eine Patentierbehandlung,
insbesondere durch das Bleipatentieren, erreichbare.
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Allgemein richten sich die Verfahren der kontrollierten Abkühlung
nach den isothermischen oder kontinuierlichen Zeit- Temperatur- Umwandlungs- Schaubildern
des jeweiligen Stahls, bei welchen in Abhängigkeit von der Zeit und Temperatur die
bekannten Verläufe der allotropen Umwandlung des Austenits in Ferrit und Perlit
dargestellt sind.
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Dieser Verlauf wird üblicherweise so gewählt, daß die allotrope Umwandlung
bei einer Temperatur beginnt, die leicht oberhalb der Nase liegt, die den Anfang
der Umwandlung kennzeichnet, und bei einer Temperatur vollendet ist,
die
im wesentlichen gleich derjenigen entspricht, wie sie die Nase für das Ende der
Umwandlung kennzeichnet. Hierdurch wird weitestgehend die Bildung voreutektischen
Ferrits sowie diejenige des Bainits und des Martensits vermieden.
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Die bislang bekannt gewordenen Verfahren der auf diese Weise gesteuerten
Abkühlung zeigen jedoch einen Nachteil, der in der Schwierigkeit besteht, in der
Praxis genügend zuverlässig die Stellen für den Anfang und für das Ende der allotropen
Umwandlung gemäß dem isothermen oder kontinuierlichen Zeittemperaturumwandlungsschaubid
zu erreichen. Es wurde erkannt, daß diese Schwierigkeit verschiedene Ursachen hat
und insbesondere daran liegt, daß die allotrope Umwandlung des Stahls exotherm verläuft,
wobei sich der Draht während der Umwandlung infolge der Wärmetönung aufheizt.
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Hiervon ausgehend bildet ein Vorschlag zur Behebung des genannten
Nachteils den Gegenstand der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren findet bei Walzdraht nach dem Ausgang
aus dem letzten Walzgerüst Anwendung, bei welchem eine schnelle Abkühlung des Drahtes
auf zwischen 8500C und eine Temperatur vorgenommen wird, Gie im wesentlichen der
Nase der Kurve für den Beginn der allotropen Umwandlung des Austenits in Ferrit
und Perlit entspricht, und bei welchem der Draht weiterhin in sich nicht schließenden
Windungen eine zweite Abkühlung zur Vervollständigung der genannten allotropen Umwandlung
unterworfen wird; dabei kennzeichnet sicWaSe/rfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen
dadurch, daß eine Überwachung des Abkühlungsverlaufes bei der allotropen Umwandlung
des Stahls erfolgt, die die
Bestimmung der Temperaturerhöhung umfasst,
die sich aus der bei der Umwandlung während der kontinuierlichen Abkühlung auf Grund
des exothermen Vorganges frei werdenden Wärmemenge ergibt, und daß in dem Bereich
des Drahtes, wo es zu der genannten Temperaturerhöhung kommt, eine ergänzende Abkühlung
vorgenommen wird-, deren Intensität in Abhängigkeit der kennzeichnenden Eigenschaften
des Drahtes und der Zusammensetzung des Stahls vorgenommen wird.
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Erfindungsgemäß wird der Verlauf der allotropen Umwandlung des Stahls
mittels eines Abtastpyrometers überwacht, bei welchem sich die Beobachtungszone
sich über wenigstens die Hälfte oberhalb des Förderers erstreckt, auf welchem sich
der Draht befindet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung findet eine
kontinuierliche Ermittlung der aus der Überwachung des Abkühlungsverlaufs des Drahtes
erhaltenen Ergebnisse statt; mit der Einrichtung für die kontinuierliche Ermittlung
ist dabei eine Vorrichtung zur Steuerung der ergänzenden Abkühlung verbunden.
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Durch die Feststellung der Temperaturerhöhung während der infolge
der Umwandlung frei werdenden Wärmemenge wird erfindungsgemäß die Stelle des den
Draht tragenden Förderers bestimmt, an welcher das genannte Erzeugnis die Temperaturerhöhung
erfährt, sowie die Bedeutung dieser Umwandlungsstelle.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei jeder Anordnung der sich nicht
erschließenden Windungen anwendbar: Bei konzentrischen Windungen mit horizontaler
Achse oder nicht, bei nicht konzentrischen Windungen auf einem Förderer oder
dergleichen;
gleichfalls erstreckt sich die Anwendung der Erfindung auf alle Arten der Abkühlungssteuerung,
welche durch das Aufblasen der Luft gegeben sind, beispielsweise von unten nach
oben durch die Windungen hindurch, oder einfach durch ruhende Luft.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kühlung
für die allotrope Umwandlung des Stahls mittels Gebläsen unterhalb des die Windungen
transportierenden Förderers erfolgt, wird im Windkasten für die Zuteilung der Luft
durch eine entsprechende Einrichtung ein Nebel erzeugt, der vor allem durch ein
Netz parallel angeordneter Düsen mit Öffnungen für die normale Zerstäubung von Wasser
in Luft gebildet wird.
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Die Mittel für die zusätzliche Abkühlung durch Wassernebel können
naturgemäß gleichfalls benutzt werden, wenn sich die Drahtwindungen kontinuierlich
mit ihrer horizontalen Achse verschieben.
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Die spezielle Verwirklichung der zusätzlichen Abkühlung des Drahtes
durch Bildung eines örtlich begrenzten Nebels ist durch eine sehr interessante Anpassungsfähigkeit
gekennzeichnet. Die leichte Steuerung des Entstehens und der Beendigung eines derartigen
Nebels mittels Düsen der beschriebenen Art erlaubt darüberhinaus eine selbsttätige
Steuerung und eine sehr einfache, durchgreifende Regelung.