DE3027927C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stäben und Drähten aus Stahl durch Warmwalzen von Blöcken oder Barren in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Walzschritten und eine anschließende Wärmebehandlung, wobei der erste Walzschritt zu einem Zwischenerzeugnis führt, das aufgewickelt wird.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Walzstäben und Drähten aus Stahl wird die Stahlschmelze zu Walzblöcken stranggegossen, die danach zu Barren (Knüppel) vorgewalzt werden. Die Barren werden in ein Stab- oder Draht-Walzwerk geführt, wo sie kontinuierlich in 10 bis 30 Warmwalzgerüsten zu Stäben oder Drähten mit bestimmtem Durchmesser (Abmessung) gewalzt werden.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Walzstäben und -drähten aus Stahl werden die Walzblöcke direkt in das Stab- oder Drahtwalzwerk geführt, wo sie kontinuierlich in 10 bis 30 Warmwalzgerüsten auf die bestimmte Abmessung gewalzt werden.

Nachstehend werden diese bekannten Verfahren mit Bezug auf Fig. 1 genauer erläutert, in der schematisch ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Walzstäben und -drähten mit Hilfe eines Vierstrangwalzwerks dargestellt ist. Danach wird der aus dem Heizofen 1 kommende Stahlwerkstoff zunächst in die Vorstraße 2 geführt.

In der Vorstraße wird 2 bis 4 aderig in mehreren hintereinanderliegend angeordneten horizontalen Walzgerüsten gewalzt, wobei das Walzgut zwischen den Gerüsten um 90° gedreht wird.

Ein ähnliches Walzen mit Drehen erfolgt auch in der Mittelstraße 3. Nur in der Fertigstraße 4 erfolgt ein Einstrangwalzen (ohne Drehung) mit Hilfe eines sogenannten Blockwalzwerks. In diesem sind die aufeinanderfolgenden Gerüste versetzt zueinander angeordnet. Danach wird der Werkstoff in den Kühlbereichen 5 und 6 kontrolliert abgekühlt und schließlich auf den Aufwickler 7 aufgewickelt.

Bei der vorstehend beschriebenen Mehrstrang-Walzanlage ist es von entscheidender Bedeutung, die Werkstoff-Zuführgeschwindigkeiten zwischen den vorangehenden und den folgenden Gerüsten sowohl in der Vorstraße als auch in der Mittelstraße und in der Fertigstraße vollständig aufeinander abzustimmen. Außerdem ist es wesentlich, daß die Werkstoffmenge, die von einer Strecke des Gerüstes Nr. 1 des Vorwalzwerks abgegeben wird, in Übereinstimmung mit der Werkstoffmenge ist, die von einer Strecke des letzten Gerüstes der Fertigstraße ausgestoßen wird. Andernfalls erleidet der Werkstoff nämlich Störungen wie Schneidgrate oder Brüche zwischen den Walzgerüsten, was zu einem völligen Versagen des Walzverfahrens führen würde.

Der Ausgangsquerschnitt des Werkstoffs ist deshalb durch den Querschnitt des Endproduktes und dessen Austrittsgeschwindigkeit aus dem letzten Fertiggerüst festgelegt. Wenn beispielsweise ein Stahldraht mit einem Durchmesser von 5,5 mm mit einem gewöhnlichen Blockwalzwerk mit einer maximalen Endgeschwindigkeit von 60 m/Sekunde hergestellt werden soll, kann der Ausgangswerkstoff höchstens eine Querschnittsfläche von 120 × 120 mm haben. Dies im Hinblick auf die Lebensdauer der Walzen und die niedrigste einzuhaltende Temperatur des Werkstoffes während des Walzens (Ar₃-Punkt).

Nach dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren, bei dem die Querschnittsverminderung des Stahls durch eine mit mindestens 10 bis 30 Walzgerüsten ausgerüstete Walzstraße durchgeführt wird, ergibt sich normalerweise eine 500- bis 600-fache Streckung des Werkstoffes vom Ausgangsmaterial bis zum Endprodukt. Das Verhältnis der Walzgeschwindigkeit am ersten Walzgerüst zu der am letzten Walzgerüst beträgt demnach 1 : 500 bis 600.

Bei gewöhnlichen Draht-Walzwerken kann die Walzgeschwindigkeit des letzten Walzgerüstes nicht über etwa 60 m/Sekunde erhöht werden. Die Walzgeschwindigkeit am ersten Walzgerüst muß daher im Vergleich zu der genannten Walzgeschwindigkeit den überraschend niedrigen Wert von 0,1 m/Sekunde annehmen.

Die Temperatur des Werkstoffes im Anfangsbereich der Walzstrecke sinkt aufgrund der geringen Geschwindigkeit des Walzgutes sehr rasch auf eine so niedrige Temperatur ab, daß eine plastische Verformung nicht mehr möglich ist. Zum Ausgleich dieses Absinkens der Temperatur muß der Stahl deshalb auf eine Temperatur erhitzt werden, die hoch genug für den Temperaturausgleich ist.

Der Stahl kann jedoch nicht auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt erhitzt werden. Ein Ausgleich der Erniedrigung der Temperatur, der ein Erhitzen des Werkstoffes auf eine Temperatur über seinem Schmelzpunkt erfordern würde, ist deshalb praktisch unmöglich.

Aus den genannten Gründen muß bei derartigen kontinuierlichen Walzanlagen von Blöcken mit verhältnismäßig kleinem Ausgangsquerschnitt ausgegangen werden.

Zur Beseitigung dieser Mängel ist es auch schon bekannt, vgl. die DE-PS 918 022 und die DE-OS 18 08 822 in Drahtwalzwerken nach der Blockstraße einen Speicher für das Walzgut vorzusehen. Aus diesem Speicher wird das Walzgut dann der Zwischen- und/oder Fertigstraße zugeführt.

Der Speicher kann im Falle von Knüppeln als Zwischenmaterial aus einem der Knüppellänge entsprechenden Ofen oder im Falle von wickelfähigem Material als Zwischenmaterial aus einem Haspelofen bestehen. Das Zwischenmaterial wird im Ofen auf Temperatur gehalten oder auf eine für den nachfolgenden Walzvorgang geeignete Temperatur gebracht. Die DE-OS 18 08 822 lehrt neben der Speichereinrichtung zwischen Vorstraße und Zwischenstraße auch eine anschließende Wärmebehandlung der Stäbe oder Drähte.

Bei diesen Walzanlagen kann von Barren oder Blöcken mit großen Ausgangsquerschnitten ausgegangen werden, weil die Walzgeschwindigkeit in der Vorstraße nicht von der maximal zulässigen Austrittsgeschwindigkeit des fertigen Drahtes aus dem letzten Fertiggerüst diktiert wird.

Um jedoch in der Vorstraße Blöcke mit großen Ausgangsquerschnitten und großer Geschwindigkeit walzen zu können, ist ein großer Einsatz von Energie erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Walzanlage gemäß der DE-PS 918 022 den durch die Verwendung von Blöcken mit größerem Ausgangsquerschnitt höheren Energiebedarf in der Vorstraße in Grenzen zu halten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im ersten Walzschritt in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Formänderungsgeschwindigkeit des Materials in einem Temperatur- und Geschwindigkeitsbereich gewalzt wird, bei dem der über die Temperatur aufgetragene Kurvenverlauf des Formänderungswiderstandes (Fig. 3) ein Minimum aufweist.

Der Gesamtenergiebedarf für den ersten Walzschritt (Vorstraße) setzt sich aus dem Energiebedarf für die Blockerwärmung und die Antriebsenergie für die Walzen der Vorstraße zusammen. Dabei wird nicht nur von der aus der Warmverformung allgemein bekannten Abnahme des Arbeitsbedarfes für die Walzen bei ansteigenden Blocktemperaturen Gebrauch gemacht sondern auch von der bei Kohlenstoffstählen bekannten Abhängigkeit des Formänderungswiderstandes von der Walztemperatur. Diese Abhängigkeit des Formänderungswiderstandes von der Walztemperatur zeigt nämlich sowohl bei den verschiedenen gebräuchlichen Kohlenstoffgehalten, als auch bei üblichen mittleren Formänderungsgeschwindigkeiten ein ausgeprägtes Minimum, welches vorteilhaft für die Energiebilanz des vorgeschlagenen Verfahrens ausgenutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Stäben und Drähten aus Stahl durch Warmwalzen von Blöcken oder Barren in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Walzschritten und eine anschließende Wärmebehandlung zu schaffen, das die Verwendung von Blöcken oder Barren mit großer Querschnittsfläche als Ausgangswerkstoff ermöglicht und bei vermindertem Energieverbrauch zu Stäben oder Drähten mit den gewünschten Eigenschaften führt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im ersten Walzschritt in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Formänderungsgeschwindigkeit des Materials in einem Temperatur- und Geschwindigkeitsbereich gewalzt wird, bei dem der über die Temperatur aufgetragene Kurvenverlauf des Formänderungswiderstandes (Fig. 3) ein Minimum aufweist.

Die Erfindung betrifft somit den im Patentanspruch gekennzeichneten Gegenstand.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt einen ersten Walzschritt, einen zweiten Walzschritt und eine Wärmebehandlung.

Die Temperatur des Stahls (Werkstoff) vor dem zweiten Walzschritt wird gesteuert durch Berechnung der infolge der Bearbeitung des Werkstoffs erzeugten Wärmeenergie, welche ihrerseits durch das gesamte Dehnungsverhältnis des Werkstoffs, die Anzahl der Stiche und die Walzgeschwindigkeit bestimmt wird, sowie durch Berechnung der Wärmeenergie, die vom Werkstoff im Verlauf des zweiten Walzschrittes abgegeben werden muß. Das Ziel der Steuerung besteht darin, daß die Werkstofftemperatur nach dem zweiten Walzschritt mit der gewünschten Ausgangstemperatur der anschließenden Wärmebehandlung übereinstimmt.

In Bezug auf die Parameterbereiche für die verschiedenen Walzbedingungen ist folgendes festzustellen: Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht darin, daß im ersten Walzschritt ein derartiger Temperaturbereich gewählt wird, bei dem die Summe der für die Erwärmung des Werkstoffes benötigten Energie und der Walzenergie ein Minimum erreicht, und daß das Walzen innerhalb dieses Temperaturbereichs erfolgt. Dieser Temperaturbereich wird durch den ersten Walzschritt konstant gehalten, indem der Volumenstrom (die Massenflußgeschwindigkeit) des Werkstoffes auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Die Temperatur, bei der die Summe der zum Erwärmen des Werkstoffes benötigten Energie und der Walzenenergie ein Minimum erreicht, ändert sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Stahls, insbesondere dem Kohlenstoffgehalt, und der Formänderungsgeschwindigkeit (Belastungsgeschwindigkeit).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch in einem Bereich durchgeführt, in dem die Formänderungsgeschwindigkeit keinen wesentlichen Einfluß hat. Deshalb braucht nur der Kohlenstoffgehalt berücksichtigt zu werden. Der Temperaturbereich wird desshalb im erfindungsgemäßen Verfahren erst festgelegt, wenn die Zusammensetzung des Stahls auf einen konstanten Wert eingestellt ist. Der Volumenstrom wird im erfindungsgemäßen Verfahren in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des Stahls, insbesondere seinem Kohlenstoffgehalt bestimmt. Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte niedrig gekohlte Stahl enthält höchstens 0,12% Kohlenstoff. Bei diesem Bereich des Kohlenstoffgehalts tritt ein Minimum des Formänderungswiderstandes im Temperaturbereich von 800 bis 900°C auf; vgl. Fig. 3. Innerhalb dieses Temperaturbereichs kann der erste Walzschritt deshalb mit einem Minimum der Gesamtsumme von Heizenergie und Walzenergie durchgeführt werden.

Das Auftreten des Minimums des Formänderungswiderstandes ändert sich in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt. Bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,5% tritt ein solches Minimum überhaupt nicht mehr auf. Bei der Verwendung von Stählen mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt, d. h. Stählen mit mehr als 0,12% Kohlenstoff, wird deshalb die Temperatur, bei der die Summe aus Heizenergie und Walzenergie den niedrigsten Wert erreicht, aus Fig. 3 berechnet, um die Werkstofftemperatur für den ersten Walzschritt festzulegen. Der Bereich für den Volumenstrom im ersten Walzschritt beginnt im erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig vom Kohlenstoffgehalt bei mindestens 2000 cm³/Sekunde. Der geeignete Volumenstrom wird auf der Grundlage der Werkstofftemperatur im ersten Walzschritt ausgewählt.

Die Werkstofftemperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Walzschritt wird durch die Zwischenkühlung und das Warmhalten gesteuert, so daß der Verlust durch Zunderbildung während des Warmhaltens möglichst gering gehalten und eine gute Oberflächenbeschaffenheit erhalten wird. Zu diesem Zweck wird der Werkstoff zwischen dem ersten und dem zweiten Walzschritt im Temperaturbereich von 600 bis 900°C gehalten.

Im ersten Walzschritt wird der Stahlwerkstoff mit einem derartigen Volumenstrom zu einem Zwischenerzeugnis gewalzt, daß das Walzen des Stahlwerkstoffes, der in einem Temperaturbereich gehalten wird, welcher einem bestimmten Formänderungswiderstand des Stahlwerkstoffs entspricht, ermöglicht wird. Diese Maßnahme hat den Zweck, den Stahlwerkstoff bei einem vorher festgelegten Formänderungswiderstands- Niveau zu walzen, das unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung vorteilhaft ist. Das erhaltene Zwischenerzeugnis wird aufgewickelt. Sodann wird die Temperatur des Zwischenerzeugnisses zwischen der ersten Walzstufe und der zweiten Walzstufe derart kontrolliert, daß das Zwischenerzeugnis am Ausgangspunkt des zweiten Walzschrittes auf einer Temperatur gehalten wird, die auf eine vorher festgelegte Ausgangstemperatur der der zweiten Walzstufe nachfolgenden Wärmebehandlung abgestellt ist. Diese Wärmebehandlung wird in der Produktionsstrecke durchgeführt.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine herkömmliche Walzstrecken-Anordnung.

Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Volumenstrom (V) des zu walzenden Werkstoffes und dem Verhältnis der Temperaturerniedrigung des Werkstoffes zur Ausgangstemperatur des Werkstoffes.

Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen der Temperatur des Werkstoffes und dem Formänderungswiderstand des Werkstoffes bei verschiedenen Kohlenstoffgehalten.

Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Wirkung der Formänderungsgeschwindigkeit auf den Formänderungswiderstand des Werkstoffes in der Nähe seines Umwandlungspunktes.

Fig. 5(A) und (B) zeigen jeweils den Aufbau eines Walzwerks nach zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 6 zeigt in graphischer Darstellung die Temperaturänderung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewalzten Werkstoffes im Vergleich zu derjenigen im herkömmlichen Verfahren.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterteilt sich die Walzstrecke zur Herstellung von Walzstäben oder -drähten aus einem Block oder Barren in eine erste Walzstrecke und eine zweite Walzstrecke. Der Ausgangswerkstoff wird in der ersten Walzstrecke zu einem Zwischenerzeugnis mittlerer Abmessung gewalzt, das danach am Ende der ersten Walzstrecke aufgewickelt wird.

Das in der ersten Walzstrecke erhaltene Zwischenerzeugnis mittlerer Abmessungen wird vom Abwickler zu der zweiten Walzstrecke geführt, wo es auf die endgültige Abmessung gewalzt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die erste und die zweite Walzstufe getrennt in verschiedenen Walzstrecken durchgeführt. Dadurch wird eine Verminderung des Unterschiedes in der Walzgeschwindigkeit zwischen dem ersten Walzgerüst und dem letzten Walzgerüst in jeder der Walzstrecken ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt deshalb den Vorteil, daß das Walzen vom Ausgangswerkstoff zum Zwischenerzeugnis mit viel höherer Walzgeschwindigkeit durchgeführt werden kann als in den bekannten Verfahren.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der erste Walzschritt unter viel geringerem Energieverbrauch im Hinblick auf die Summe von Heizenergie und Antriebsenergie durchgeführt werden kann, da das Walzverfahren in einen ersten und einen zweiten Walzschritt unterteilt ist, so daß jeder Walzschritt getrennt bei einer ausgewählten Walzgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.

Fig. 2 zeigt, daß die Temperaturerniedrigung (Tmin/To₁; Tmin bedeutet die niedrigste Temperatur des Werkstoffes im ersten Walzschritt und To₁ bedeutet die Ausgangstemperatur des ersten Walzschrittes) des zu walzenden Werkstoffes in der ersten Walzstrecke sehr stark von dem Ausmaß des Volumenstroms des Werkstoffes beeinflußt wird. Beispielsweise erniedrigt sich die Temperatur des Werkstoffes beim üblichen Volumenstrom Niveau 1 von etwa 1100°C auf etwa 850°C (Tmin/To₁ = 0,75), wenn die Ausgangstemperatur des ersten Walzschrittes 1100°C beträgt.

Ebenfalls geht aus Fig. 2 hervor, daß die Temperaturerniedrigung sogar in einem Hochgeschwindigkeits-Drahtwalzwerk mit einer Kapazität von 100 m/Sekunde für einen Draht mit einem Durchmesser von 5,5 mm (siehe Punkt 2 in Fig. 2) noch merklich ist. Wird jedoch der Volumenstrom auf ein entsprechendes Niveau erhöht (beispielsweise Punkt 3 in Fig. 2 oder höher), dann geht die Temperaturerniedrigung des Werkstoffs allmählich zurück. Der erste Walzschritt kann dann unter Aufrechterhaltung der Temperatur des Werkstoffes in einem weitgehend konstanten Temperaturbereich durchgeführt werden.

Da die Temperatur (Heiztemperatur) des Ausgangswerkstoffes erniedrigt werden kann, ist deshalb eine merkliche Einsparung der zum Erhitzen erforderlichen Energie möglich.

Das geeignete Maß des Volumenstroms wird durch die Beziehung zwischen der Heizenergie und dem Formänderungswiderstandsbereich des Werkstoffes bestimmt, welche die gesamte für das Aufheizen und die plastische Verformung erforderliche Energie auf den geringstmöglichen Wert bringt. Vorzugsweise wird der Volumenstrom auf mindestens etwa 0,90 bis 0,95 (Tmin/To₁) des Temperaturerniedrigungsverhältnisses des Werkstoffes gehalten.

Andererseits besteht, wie aus Fig. 3 hervorgeht, ein einer bestimmten Stahlsorte eigener Zusammenhang zwischen der Temperatur des Werkstoffs und seinem Formänderungswiderstand in einem Walzverfahren, beispielsweise beim Walzen von Stahlstäben und -drähten.

Beispielsweise zeigt ein Stahl mit einem Gehalt von etwa 0,04% Kohlenstoff einen geringeren Formänderungswiderstand bei etwa 830°C als bei 900°C. Diese Erscheinung wird, wie aus Fig. 4 hervorgeht, auch von der Formänderungsgeschwindigkeit beeinflußt. Sie verschwindet jedoch bei einer besonders hohen Formänderungsgeschwindigkeit. Andererseits tritt diese Erscheinung im Fall eines Stahls, der eine allotrope Umwandlung bei geringer Formänderungsgeschwindigkeit zeigt, bis zu einer Formänderungsgeschwindigkeit von etwa 100 Sekunden^-1 deutlich auf.

Durch Kombination des Merkmals, daß der erste Walzschritt in einem gewissen konstanten Temperaturbereich durchgeführt werden kann, mit dem bestimmten Temperaturbereich, in welchem der Formänderungswiderstand des Werkstoffes erniedrigt ist, kann der erste Walzschritt mit geringerer Walzkraft durchgeführt werden.

Da der erste Walzschritt außerdem in einem niedrigeren Bereich des Formänderungswiderstandes durchgeführt wird, kann das Walzwerk kompakter gestaltet werden.

Wie häufig beim Walzen von nicht-rostendem Stahl beobachtet wird, ändert sich auch der Grad der Ausfüllung des Kalibers (Breitenausdehnung) des zu walzenden Werkstoffes in Abhängigkeit von seiner Art. Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Walzen in einem gewissen konstanten Temperaturbereich durchgeführt werden kann, ist es möglich, einen geeigneten Grad der Ausfüllung des Kalibers durch das gesamte Walzen beizubehalten. Dadurch kann eine Beschädigung des Walzwerks durch den zu walzenden Werkstoff vermieden werden.

Da der erste Walzschritt, wie vorstehend beschrieben, bei einer niedrigen Heiztemperatur und mit geringer Walzkraft durchgeführt werden kann, wird der gesamte Energieverbrauch stark vermindert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Fig. 5(A), 5(B) und 6 weiter erläutert.

Fig. 5(A) zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Danach wird ein heißer oder kalter Werkstoff 1 in einem Heizofen 2 auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann in einem Vorwalzwerk 3 und einem Mittelwalzwerk 4 gewalzt.

In diesem Fall ist es vom Gesichtspunkt der Produktqualität her bevorzugt, daß das Vorwalzwerk 3 und das Mittelwalzwerk 4 jeweils mit horizontalen und vertikalen Walzen in abwechselnder Anordnung ausgerüstet sind und daß der Werkstoff durch diese Walzen ohne Drehung gewalzt wird. Natürlich kann das Walzen auch in einem Walzwerk vom H-H-Typ (mit Drehung) durchgeführt werden.

Das Werkstück besitzt vorzugsweise genug Masse, so daß mindestens eine Spule des Zwischenerzeugnisses bestimmter Masse erhalten wird. In diesem Fall wird der Werkstoff mit einer Schere 5 in bestimmte Längen geschnitten und abwechselnd auf die Aufwickler 11 und 12 verteilt. Die Verteilung erfolgt durch den Verteiler 7.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Aufwickler mit dem zweiten Walzschritt in der Weise verbunden, daß auf den Aufwickler 11 das erste mit der Schere abgeschnittene Stück des Werkstoffes vollständig aufgewickelt wird, wobei diese Spule voll wird. Auf den Aufwickler 12 wird das zweite Stück des Werkstoffs aufgewickelt. Das dritte mit der Schere abgeschnittene Werkstoffstück wird wieder auf den Aufwickler 11 und das vierte Stück auf den Aufwickler 12 verteilt. Diese Art der Verteilung wird fortgesetzt. Das Ende des letzten Werkstoffstückes wird nötigenfalls abgeschnitten.

Der auf diese Weise erhaltene aufgewickelte Werkstoff, der nachstehend als "Spule" bezeichnet wird, wird mit einem Förderband zu dem Ofen 8 verbracht und auf die Abwickler 21 bis 24 gesetzt.

In dieser Ausführungsform sind die Spulen so aufgewickelt, daß das vordere Ende für das Walzen an der Unterseite und das hintere Ende an der Oberseite der Spule liegt. Vorzugsweise beginnt jedoch der zweite Walzschritt mit dem hinteren Ende an der Oberseite. Das Aufwickeln wird deshalb in der Seite durchgeführt, daß das hintere Ende des Werkstoffes beim Aufwickeln etwa 100 mm gerade heraussteht, und die Aufwickelgeschwindigkeit wird kurz vor der Beendigung des Aufwickelns gesteuert. Auf diese Weise wird das hintere Ende automatisch in die Treibwalzen 31 bis 34 gebracht, die als Vorbehandlungseinrichtung wirken. Die Handhabung des Werkstoffes im Bereich vom ersten Walzschritt bis zum zweiten Walzschritt kann somit in einfacher und sehr billiger Weise durchgeführt werden.

Die Walzen 31 bis 34 wirken sowohl als Treibwalzen und Richtwalzen als auch als mechanische Entzunderungseinrichtung. Das vordere Ende des Werkstoffes wird durch die Treibwalzen ausgerichtet und entzundert und sodann in die Fertigwalzgerüste 51 bis 54 eingeführt. Nach dem Fertigwalzen wird das Walzprodukt einer vorgeschriebenen Wärmebehandlung 61 bis 64 und 71 bis 74 in der Produktionsstrecke unterworfen, um die gewünschte Qualität und Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.

Schließlich wird das Produkt auf die Aufwickler 81 bis 84 aufgewickelt.

Fig. 5(B) zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind die Mittelwalzwerke 41 und 42 auf der Seite des zweiten Walzschrittes angeordnet. In dieser Ausführungsform werden mindestens zwei Mittelwalzwerksstrecken benötigt. Dies ist ein Nachteil gegenüber der in Fig. 5(A) gezeigten Ausführung im Hinblick auf den Investitionsbedarf. Dagegen eignet sich diese Ausführungsform besser zur Herstellung von Endprodukten, die hohen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf Oberflächenzunder, genügen müssen. Dies beruht darauf, daß die Querschnittsfläche des Werkstoffes beim Zwischenaufwickeln größer gehalten werden kann als in der in Fig. 5(A) gezeigten Ausführungsform.

Die Walzstrecke im zweiten Walzschritt ist nicht auf die Ausführungsformen der Fig. 5(A) und 5(B) beschränkt. Es können auch andere Arten von Walzwerken, beispielsweise ein Mehrstrang-Walzwerk, verwendet werden.

Die Aufwickeltemperatur zwischen den Walzschritten wird derart festgelegt, daß eine Verminderung der Ausbeute infolge von Zunderbildung oder eine Verschlechterung der Qualität infolge von Entkohlung vermieden wird. Faktoren, wie der Widerstand des Werkstoffes gegen das Aufwickeln werden in Rechnung gestellt. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte wird die Temperatur in einem Bereich von etwa 600 bis 900°C gehalten, und zwar für die beiden in Fig. 5(A) und (B) gezeigten Ausführungsformen. Dies geschieht erforderlichenfalls durch einen Zwangskühlschritt im ersten Walzschritt. Der Temperaturbereich wird beibehalten, bis der Werkstoff in den zweiten Walzschritt geführt wird.

In Fig. 6 ist der charakteristische Verlauf der Temperaturkurve des Werkstoffs von der Entnahme des Barrens aus dem Heizofen in der Ausführungsform gemäß Fig. 5(A) graphisch dargestellt. Dabei bezeichnet 1 den Temperaturverlauf von der Entnahme aus dem Heizofen bis zum Abschluß des ersten Walzschritts, 2 bedeutet den Temperaturverlauf bei dem erzwungenen Abkühlen nach Beendigung des ersten Walzschritts und die Temperaturerniedrigung während des Aufwickelns und der Überführung, 3 zeigt den Temperaturverlauf während des Warmhaltens und Abwickelns vor dem zweiten Walzschritt und 4 zeigt den Temperaturverlauf im zweiten Walzschritt, in welchem die Temperatur ansteigt, da die Wärmeerzeugung durch die Bearbeitung größer ist als die Wärmeabgabe des Werkstoffes.

Die Kurve 5 stellt einen typischen Temperaturverlauf bei einer herkömmlichen Walzanlage dar. Es ist klar zu sehen, daß die Erniedrigung der Werkstofftemperatur im erfindungsgemäßen Verfahren von der Entnahme des Barrens aus dem Ofen durch den Vorwalz- und Mittelwalzschritt beträchtlich ist.

Im Hinblick auf die Wärmebehandlung des Werkstoffs kann im erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls die Entnahmetemperatur aus dem Ofen deutlich niedriger gehalten werden als in den bekannten Verfahren, wobei die gleiche Endtemperatur erhalten wird und somit eine bedeutende Menge Energie eingespart wird.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel

In Tabelle I sind Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren aufgeführt, bei denen Walzdraht mit einem Durchmesser von 5,5 mm aus einem Ausgangswerkstoff mit einer Querschnittsfläche von 240 × 240 mm über ein zwischengeschaltetes Aufwickeln eines Zwischenerzeugnisses mit einem Durchmesser von 20 mm unter Verwendung des in Fig. 5(A) dargestellten Walzwerks hergestellt wird, das für die Herstellung von Walzdraht der geringen Stärke von 5,5 bis 12 mm geeignet ist.

Der Ausgangswerkstoff ist ein niedrig gekohlter Stahl mit einem Gehalt von 0,06% Kohlenstoff. Er wird bei einer Temperatur von etwa 900°C aus dem Heizofen entnommen und durch eine Entzunderungseinrichtung geführt. Das Walzen beginnt bei einer Temperatur von etwa 885°C im Durchschnitt. Es erfolgt eine Dickenverminderung auf 41 × 41 mm, ausgehend von 240 × 240 mm wobei nur eine indirekte Kühlung durch das Walzenkühlwasser erfolgt. Der Werkstoff wird durch das Verfahren vorangetrieben. Das Walzen wird innerhalb eines sehr stabilen Temperaturbereichs von 865 ± 15°C im Durchschnitt durchgeführt.

Der Volumenstrom beträgt etwa 5700 cm³/Sekunde, wobei in Fig. 2, Punkt 5 zu sehen ist, daß die Temperaturerniedrigung des Werkstoffes dabei sehr gering ist.

Die Dickenverminderung von 41 × 41 mm auf 20 mm Durchmesser wird mit dem gleichen Volumenstrom durchgeführt. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstoffs nimmt jedoch nach und nach zu, so daß die Wärmeentwicklung infolge der plastischen Verformung größer ist als die Wärmeabgabe. Die Durchschnittstemperatur des Werkstoffs steigt deshalb nach und nach an. Die Temperatur kann jedoch leicht auf 865 ± 15°C genau wie am Beginn des Walzschrittes durch Anwendung einer geeigneten Wasserkühlung gehalten werden.

Auf diese Weise wird der erste Walzschritt abgeschlossen. Um die richtige Ausgangstemperatur für den zweiten Walzschritt sicherzustellen und den Verlust durch Zunderbildung während der Zwischenlagerung zu unterdrücken, wird der Werkstoff nach dem ersten Walzschritt in geeigneter Weise in der Produktionsstrecke gekühlt (in den Beispielen auf 800°C), beispielsweise in einem Kühltrog (nicht gezeigt) und danach aufgewickelt.

Die Spulen werden sodann auf die Abwickler gebracht, die sich in dem Warmhalteofen befinden und auf etwa 800°C gehalten. Hierauf wird der zweite Walzschritt durchgeführt.

Im Fall von niedrig gekohlten Stählen, wie sie in den Beispielen verwendet werden, ist eine Temperaturkontrolle während des zweiten Walzschrittes vom Gesichtspunkt der Qualitätskontrolle her nicht erforderlich. Das Kühlen vor und während des Walzens kann deshalb unter üblichen Bedingungen durchgeführt werden.

Da jedoch als zweites Walzwerk ein Blockwalzwerk ohne Drehung mit einer normalen Kapazität von 60 m/Sekunde (Endgeschwindigkeit für einen Durchmesser von 5,5 mm) verwendet wird, ist der Abstand zwischen den einzelnen Walzgerüsten kurz. Die Wärmeerzeugung infolge der Bearbeitung übersteigt deshalb die Wärmeabgabe, so daß sich die Werkstofftemperatur merklich erhöht und die Endtemperatur 1050°C oder höhere Werte erreicht.

Nach dem zweiten Walzschritt wird der gewalzte Werkstoff in der Produktionsstrecke gekühlt. Dies erfolgt durch einen Kühltrog und gesteuertes Abkühlen in locker aufgewickeltem Zustand.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vereinfachung des Aufbaues des ersten Walzschrittes möglich. Dazu wird ein besonderes Walzwerk verwendet, das ein sehr hohes Dickenverminderungsverhältnis der Querschnittsdimension pro Stich im Vergleich zu herkömmlichen Dickenverminderungsverhältnissen ermöglicht. Ein Beispiel dafür ist ein Walzwerk mit hoher Dickenverminderung, in dem eine Schubkraft ausgeübt wird, die bei dem Werkstoff eine spezifische Druckbeanspruchung verursacht, die nicht kleiner als das 0,01-fache, jedoch kleiner als das 1,0-fache der Fließspannung des Werkstoffes ist, wenn es von den Walzen ergriffen wird. Der Werkstoff wird von den Walzen bei einem hohen Kontaktwinkel ergriffen, so daß das Walzen mit einem hohen Dickenverminderungsverhältnis durchgeführt wird. Der damit erzielte relative Anstieg der Walzgeschwindigkeit ist auch für die Lebensdauer der Walzen sehr vorteilhaft.

Ferner kann auch ein herkömmliches Dreiwalzen-Planetenwalzgerüst, ein schwenkbares Verformungswalzwerk oder eine ähnliche derartige Vorrichtung verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Walzstäben und -drähten ist in vorteilhafter Weise sowohl auf Stahl mit hohem als auch mit niedrigem Kohlenstoffgehalt anwendbar.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Stäben und Drähten aus Stahl durch Warmwalzen von Blöcken oder Barren in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Walzschritten und eine anschließende Wärmebehandlung, wobei der erste Walzschritt zu einem Zwischenerzeugnis führt, das aufgewickelt wird dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Walzschritt in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Formänderungsgeschwindigkeit des Materials in einem Temperatur- und Geschwindigkeitsbereich gewalzt wird, bei dem der über die Temperatur aufgetragene Kurvenverlauf des Formänderungswiderstandes (Fig. 3) ein Minimum aufweist.