DE2733977A1

DE2733977A1 - Verfahren zur formgebenden herstellung von fertigprodukten aus eisenknueppeln

Info

Publication number: DE2733977A1
Application number: DE19772733977
Authority: DE
Inventors: Johann Grotepass; Norman A Wilson
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1978-03-02
Also published as: GB1571036A; JPS5317553A; US4060428A; DE2733977C2

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD Mö^LEfl · D. GROSSE · F. HOL'.WiEIER 22

- bh -

11.7.1977 -El-

Morgan Construction Company, Worcester, Mass./USA

Verfahren zur formgebenden Herstellung von Fertigprodukten aus Eisenknüppeln

Diese Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit Walzger Us ten/Walzwerken, sie befaßt sich insbesondere aber mit einem neuartigen und verbesserten Verfahren zum Auswalzen von Eisenknüppeln zu Fertigprodukten, die eine verbesserte Streckgrenze haben.

Ziel dieser Erfindung ist in der Hauptsache die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Walzprodukten aus Eisen, die eine verbesserte Streckgrenze oder Streckfestigkeit haben, welche typisch im Bereich von 75 i° der Endfestigkeit des Walzproduktes liegt. Was dies betrifft, so weist das Verfahren in seiner bevorzugten Ausführungsform die nachstehend angeführten Einzelschritte auf:- Erwärmen des Knüppels auf eine Massentemperatur von vorzugsweise rund 2000°F; Warmwalzen des Knüppels zur Herstellung eines Halbzeugproduktes mit einer Massen-Zwischentemperatur, die gegenüber der hohen Massen-Anfangstemperatür niedriger ist und vorzugsweise im Bereich zwischen 1700^oF bis 1900⁰F liegt; Abkühlen des Halbzeugproduktes, damit dessen Oberflächentemperatur auf einen Wert gebracht wird, der unter der maximalen Fertigwalz-Massentemperatur von rund l600°F liegt; Herbeiführen eines im wesentlichen auf die Fertigwalz-Massentemperatür bezogenen Temperatureusgleiches zwischen der Oberflächentemperatur und der Temperatur der mittleren Teile des Halbzeugproduktes; Auswalzen des Halbzeugproduktes zur Herstellung des Fertigproduktes; schließlich auch noch das Abkühlen des Fertig-

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MCLLCR D. 3R0CSE · F. POLLMEIER 22

- bh -11.7.1977

"⁵ " 27339?/ "

Produktes auf eine Massen-Umgebungstemperatur.

Während des Abkühlungsvorganges wird der Oberfläche des Halbzeugproduktes ein flüssiges Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zugeführt. Das Halbzeugprodukt sollte vorzugsweise einen runden Querschnitt haben, der eine im wesentlichen gleichmäßige Zuführung des Kühlmittels auf die Oberfläche des Halbzeugproduktes ermöglicht und erleichtert. Ein Temperaturausgleich zwischen der Oberfläche und den Mittelteilen des abgekühlten Halbzeugproduktes findet dann statt, wenn das Halbzeugprodukt durch Führungsrohre zur Fertigwalzstation weitergeleitet wird. Diese Fertigwalzstation besteht vorzugsweise aus mindestens zwei Arbeitswalzen-Sätzen , wobei ein Walzensatz vorzugsweise gegenüber dem anderen Arbeitswalzensatz um 90° versetzt angeordnet ist. In typischer Weise wird mit dem ersten Arbeitswalzensatz ein Produkt hergestellt, das einen ovalen Querschnitt hat, während mit dem zweiten Arbeitswalzensatz das Produkt den endgültigen runden Querschnitt erhält· Auf Wunsch kann der letzte Arbeitswalzensatz so ausgelegt sein, daß von ihm zur Herstellung von Betonbewehrungs-Rundstahl, bei dem eine maximale Streckfestigkeit oder Streckgrenze von höchster Wichtigkeit ist, die Oberfläche des Fertigproduktes verformt und deformiert werden kann· Nach dem Fertigwalzen wird das Fertigprodukt auf die Umgebungs-Massentemperatür abgekühlt, wobei diese Endabkühlung vorzugsweise zumindest zum Teil dadurch bewerkstelligt wird, daß das Fertigprodukt in Form von einander überlappenden und nichtkon-

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F POLLMEIER 22

- bh 11_β7α1977

zentrischen Ringen auf einem sich bewegenden Transportrol'lgang abgelegt wird, und die Ringe dabei mit einem gasförmigen Kühlmedium, beispielsweise mit Luft, gekühlt werden»

Die bisher gesammelte Erfahrung hat gezeigt und nachgewiesen, daß eine thermomechanische Behandlung des Halbzeugproduktes durch ein aufeinanderfolgendes Abkühlen, einen aufeinanderfolgenden Teraperaturausgleichsvorgang und durch das Fertigwalzen bei einer maximalen Massentemperatur von I6OO F das zwischen der Streckfestigkeit und der Zugfestigkeit gegebene Verhältnis verbessern kann, wobei Werte im Bereich von 75 $ möglich sind» Diese Resultate können erreicht werden, ohne daß dafür der größere Teil des Walzvorganges geändert zu werden braucht, der Fertigwalzvorgang muß nur bei niedrigeren Walztemperaturen durchgeführt werden. Aue die gesamte Leistungsaufnahme des Walzwerkes wird nich beträchtlich erhöht«

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 22

- bh -11.7.1977

Diese Erfindung soll nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert werden« Die Zeichnung zeigt in:-

Fig„ 1 Eine schematisch wiedergegebene Draufsicht auf eine Walzwerksanlage, auf der das Verfahren dieser Erfindung durchgeführt werden kann.

Fig. 2 Ein Kennliniendiagramm für die Temperatur des die Walzwerksanlage nach Fig. 1 durchlaufenden Produktes. In diesem Diagramm zeigt die dicke VoIlinie die Massentemperatüren, während die gestrichelt wiedergegebene Linie für die Oberflächentemperatur steht und die Strichpunkt-Linie für die Temperatur des Mittelteiles des Produktes.

Fig. 3 Eine vergrößerte Seitenansicht des mit Fig.l wiedergegebenen Teiles der Walzwerksanlage·

Wie aus der Zeichnung - in dieser Zeichnung sind in allen Ansichten ähnliche und gleiche Teile mit gleichen Hinweiszahlen gekennzeichnet - zu erkennen ist, handelt es sich bei dem mit der allgemeinen Hinweiszahl 10 gekennzeichneten Ofen, um einen in Walzwerken konventionellen Ofen, der die Knüppel vor Durchführung des Walzvorganges zu erwärmen hat, Eine Walzenstraße 12, deren Walzgerüste in die Walzgerüstgruppen 12a, 12b und 12c unterteilt sind, dü*t der Übergabeseite des Ofens 10 nachgeschaltet· Der Walzgerüstabschnitt oder die Walzgerüstgruppe 12c kann vorzugsweise aus einem Block von dicht nebeneinander angeordneten Walzgerüsten mit abwechselnd geneigten und fliegend angeordne-

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MDLLER ■ D. GHOSSE · F. PÜLLMElER Ü2

- bh 11.7.1977

ten Arbeitswalzen bestehen. Diese sind mit der U.S.Patentschrift Nr. RE 28.IO7 dargestellt und beschrieben worden. Dem Walzgerüstabschnitt oder der Walzgerüstgruppe 12b sind jeweils die konventionellen Führungsvorrichtungen Ik und 16 vorgeschaltet und nachgeschaltet .

Bei dem mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahren werden die Eisenknüppel in einem Knüppelofen 10, so wie er üblicherweise in Walzwerken verwendet wird, auf eine Massentemperatur von vorzugsweise mehr als 2000°P erwärmt· Die Massentemperatur steht für die durchschnittliche Querschnittstemperatur des Produktes. Die derart erwärmten Knüppel werden mit einer (nicht wiedergegebenen und dargestellten) konventionellen Übergabevorrichtung aus dem Ofen 10 herausgezogen und dann der Walzenstraße 12 übergeben, in der sie kontinuierlich von den Walzgerüstgruppen 12a, 12b und 12c zu einem Halbzeugprodukt ausgewalzt werden, das den Walzgerüstabschnitt oder die Walzgerüstgruppe 12c mit einer als Zwischentemperatur geltenden Massentemperatur oder durchschnittlichen Querschnittstemperatur von rund 1700°F bis 1900°F verläßt. Das aus dem Walzgerüstabschnitt oder aus der Walzgerüstgruppe 12c austretende Halbzeugprodukt hat vorzugsweise einen runden Querschnitt.

Zur Kühlgruppe 18 gehören mehrere individuell gesteuerte und geregelte Kühlabschnitte 18a, 18b und 18c, die der Austrittsseite des Walzgerüstabschnittes oder der WaIzgerüstgruppe 12c nachgeordnet sind. Diese individuell gesteuerten und geregelten Kühlabschnitte

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSF. · F. PO-.LMFIER 22

- bh _Λ 11.7.1977

-3-

bestehen vorzugsweise aus Wasserkühlungskästen, die eine Kühlmittelflüssigkeit, beispielsweise Wasser, der Oberfläche des Halbzeugproduktes zuführen. Der runde Querschnitt des Halbzeugproduktes ermöglicht eine gleichmäßige Zuführung der Kühlmittelflüssigkeit auf die Oberfläche des Halbzeugproduktes. Der Kühlvorgang verursacht ein drastisches Absenken der Oberflächentemperatur des Halbzeugproduktes, und zwar bis auf einen Wert, der beträchtlich unter der für das Fertigwalzen erforderlichen Temperatur von rund 16ΟΟ F liegt. Nach erfolgter Abkühlung wird das Halbzeugprodukt von der Kühlgruppe 18 aus durch eine Temperaturausgleichszone 2O geführt, die als Führungsrohre 21, welche zur Fertigwalzstation 22 führen, ausgebildet ist. Wenn das Halbzeugprodukt durch die Ausgleichszone 20 geführt wird, dann gleichen sich die Temperaturen der Innenteile und der Oberflächenteile dieses Halbzeugproduktes im wesentlichen derart an, daß eine maximale Fertigwalz-Querschnittstemperatur erreicht wird.

Wie nun am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, besteht die Fertigwalzstation aus mindestens zwei Walzgerüsten 22a und 22b, wobei jedes Walzgerüst im wesentlichen und vorzugsweise fliegend angeordnete Walzen 22a¹ und 22b¹ hat. Nach dem Durchlaufen des Walzgerüstes 22 hat das Produkt einen ovalen Querschnitt. Das Produkt wird im Fertigwalzgerüst 22b fertiggewalzt. Falls gewünscht, können die Walzen 22b des Walzgerüstes 22 so ausgeführt sein, daß sie beim Walzen von Betonbewehrungsstahl die Oberfläche des Fertigproduktes deformieren.

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GR3SSE I=. POLLK'.CIER 22

- bh 11,7-197

- G

Nach Beendigung des Fertigwalzvorganges in der Station 22 wird das nunmehr fertige Produkt auf Querschnitts -Umgebungstemperatur abgekühlt. Der größte Teil dieses abschließenden KühlVorganges wird vorzugsweise dadurch durchgeführt, daß das fertige Produkt durch einen weiteren Kühlwasserkasten 2k zu einen schräg angeordneten konventionellen Legekopf 26 geführt wird, der dann das fertige Produkt in Ringen 28 ablegt, und zwar in einander überlappenden Spenzerschen Ringen auf einem Rollgang 30. Auf diesem Rollgang 30 werden die Ringe dadurch abgekühlt, daß ihnen ein strömendes Kühlmittel, beispielsweise ,Umgebungsluft, zugeführt wird.

Fig. 2 ist ein typisches Kennliniendiagramm für die Produktions-Temperaturprofile eines Eisenknüppels von 120 nun χ 120 mm, der in Übereinstimmung mit dieser Erfindung mit einer Fertigwalzgeschwindigkeit von 50 Metern/Sekunde zu Stabstahl mit einem Durchmesser von 6.0 mm ausgewalzt wird. Vor dem Walzen wird der Knüppel in dem Ofen 10 auf eine Querschnittstemperatur von mehr als 2000 F erwärmt. Wird der Knüppel dann in der Walzenstraße 12 gewalzt, dann fällt seine Querschnittstemperatur, wie dies mit der voll ausgezogenen Linie 32 dargestellt ist, im WaI-zenstraßenabsschnitt 12b zunächst einmal auf eine Temperatur von ungefähr l600°F ab, um von dort aus wegen der beim Walzen übertragenen Energie wieder allmählich anzusteigen und den Walzenstraßenabschnitt 12c als Halbzeugprodukt mit einer Temperatur von ungefähr 18OO°F zu verlassen.

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · r. POi-Ltofci£R 22

- bh -

ΑΛ- 11.7.1977

- sr\ - G 5 -

An dieser Stelle läuft das Halbzeugprodukt in die Kühlvorrichtung 18 ein, in der die Oberfläche des Halbzeugproduktes einer Kühlwasserzuführung ausgesetzt wird. Hier wird die Oberflächentemperatur des Halbzeugproduktes - (dies ist mit der gestrichelten Linie 3k wiedergegeben) - auf eine Temperatur von ungefähr 1000⁰P abgekühlt, während -(wie dies durch die Strichpunktlinie 36 dargestellt ist)- die Temperatur des Halbzeugprodukt-Mittelteiles allmählich abfällt. Durchläuft sodann das derart abgekühlte Halbzeugprodukt die Temperaturausgleichszone 20, dann wird ein allmählicher Temperaturausgleich zwischen den Oberflächenteilen und den Mittelteilen auf eine gewünschte maximale Fertigwalz-Querschnittstemperatur von rund l600°F erzielt, (wie dies mit der Linie 38 wiedergegeben ist). Das Halbzeugprodukt wird nun in der Fertigwalzstation 22 fertiggewalzt und dann auf die Querschnitts-Umgebungstemperatur abgekühlt. Es ist bereits erwähnt worden, daß die thermomechanische Behandlung des Halbzeugproduktes durch (a) eine Oberflächenabkühlung in der Zone 18, durch (b) einen Temperaturausgleich in der Zone 20 und durch (c) ein Fertigwalzen bei geringer Temperatur in der Station 22 das Verhältnis zwischen der Streckfestigkeit und der Zugfestigkeit erhöht, wobei für diese Verhältnisse Werte im Bereich von 75 % möglich sind.

Anhand der vorerwähnten Beschreibung könnten Fachleute zahlreiche Änderungen und Modifikationen an dem Verfahren und an der Anlage vornehmen, ohne dabei

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GhüSSfc · F. PÜLLMfclcR 22 667

- bh -

yia 11.7.1977

2 7 3 3~9 f 7⁶

von Geist und Umfang der Erfindung abweichen zu müssen. So können beispielsweise in Anpassung auf besondere Walzanforderungen Typ und Anordnung der Anlage, die die Walzenstraße 12 ausmacht, geändert werden. In ähnlicher Weise können auch Typ und Anzahl der Kuhlabschnitt der Kühlzone 18 variiert werden, desgleichen auch die zur Fertigwalzstation 22 gehörende Anzahl von Walzgerüsten· Ebenfalls geändert und varriert werden kann die Oberflächentemperatur, auf die das Halbzeugprodukt abgekühlt wird, desgleichen geändert werden kann auch die Abkühlungsgeschwindigkeit in Anpassung auf den jeweiligen Walzvorgang.

809809/0702

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSF. · F. POLLMEIER 22

- bh -11.7.1977

273

Morgan Construction Company, Worcester. Mass,/USA Patentansprüche;-

Verfahren zum Auswalzen und Formen eines Eisenknüppels zu einem Fertigprodukt. Das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- Erwärmen des Knüppels auf eine hohe Querschnittstemperatur; Warmwalzen des erwärmten Knüppels in einer Walzenstrafle und Herstellung eines Halbzeugproduktes mit einer Querschnitts-Zwischentemperatur, die unter der vorerwähnten hohen QuerSchnittstemperatur und über der gewünschten Fertigwalz-Querschnittstemperatur liegt; Abkühlen des Halbzeugproduktes, wobei die Oberflächentemperatur auf einen Wert abgekühlt wird, der unter der Fertigwalz-Querschnittstemperatur liegt; Herbeführen eines Temperaturausgleiches zwischen der Oberfläche und den Mittelteilen des Halbzeugproduktes, um im wesentlichen die vorerwähnte und gewünschte Fertigwalz-Querschnittstemperatur zu erzielen; Fertigwalzen des Halbzeugproduktes zum Fertigprodukt; Abkühlen des Fertigproduktes auf die Umgebungs-Querschnittstemperatur.

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GEPD MÜLLER · C. GROSSE · I . POLLMEIER 22

- bh -

λ 11.7.1977

- Ji - - A 2 -

2_U Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der AbkühlungsVorgang darin· besteht, daß der Oberfläche des Halbzeugproduktes ein flüssiges Kühlmittel zugeführt wird_u

β Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei diesem flüssigen Kühlmittel um Wasser handelt.

k. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeugprodukt einen runden Querschnitt hat.

5. Verfahren nach Anspruch k,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigwalzen dadurch durchgeführt wird, daß das Halbzeugprodukt durch mindestens zwei Arbeitswalzensätze geführt wird; daß der erste Arbeitswalzensatz einen ovalen Querschnitt formt, der dann im zweiten Arbeitswalzensatz zum Fertigprodukt ausgewalzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fertigprodukt um Betonstahl handelt, wobei der zweite Arbeitswalzensatz so ausgelegt ist, daß er die Oberfläche des Fertigproduktes verformt.

7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Walzen der Knüppel auf eine hohe

809809/0702

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MCLLbR D. GROSSE · F. POLLMEIER 22

- bh -11.7.1977

27339^7

Querschnittstemperatur von mehr als 2000° F erwärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7t

dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitts-Zwischentemperatur des Halbzeugproduktes unmittelbar vor dem Abkühlvorgai
liegt,

Vorgang im Bereich von rund 1700°F bis 1900°F

9· Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Fertigwalztemperatur l600°F beträgt.

- Ende -

809809/0702