DE3339594A1

DE3339594A1 - Process for producing rolling material from a stainless austenitic or martensitic steel

Info

Publication number: DE3339594A1
Application number: DE19833339594
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Birmenstorf Rydstad
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1985-05-15

Abstract

A semifinished product from stainless austenitic Cr/Ni(Mo) or martensitic Cr(Mo) steels is produced from rolled raw material by first quenching the workpiece (1) from the rolling end temperature, holding it for any desired time interval at room temperature, heating it by means of inductive heating (6) to the solution-annealing temperature and quenching it again. The quenching from the required quenching temperature takes place each time by means of quench showers (5) fed from water tanks (4). The process sequence is here controlled by monitoring the temperature, detected by a pyrometer (3), of the workpiece (1) via a control instrument (8) feeding in the set parameters and a regulator (7), the speed of the rolls (2) also being taken into account. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Herstellung von Walzmaterial aus einem rost-Process for the production of rolling material from a rust

freien austenitischen oder martensitischen Stahl Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Halbzeug aus einem rostfreien austenitischen oder martensitischen Stahl nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.free austenitic or martensitic steel The invention goes from a process for the production of semi-finished products from a rustproof austenitic or martensitic steel according to the preamble of claim 1.

Rostfreie austenitische Stähle einerseits und vor allem martensitische Stähle andererseits werden zwecks Verbesserung ihres Korrosionsverhaltens bzw. ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit bevorzugt einer Wärmebehandlung unterzogen. Dies gilt vor allem für Halbzeug und insbesondere für Walzmaterial. Die Wärmebehandlung besteht im allgemeinen in einem Lösungsglühen des Werkstücks und in einem anschliessenden Abschrecken in Wasser. Dabei wird das Walzmaterial nach dem letzten Warmwalzstich in herkömmlicher Weise zunächst in Luft abgekühlt, gelagert und später durch eine separate Wärmebehandlung weiter verarbeitet.Stainless austenitic steels on the one hand and, above all, martensitic steels Steels, on the other hand, are used to improve their corrosion behavior or their mechanical properties, in particular the strength, preferably a heat treatment subjected. This applies above all to semi-finished products and especially to rolled material. The heat treatment generally consists of a solution treatment of the workpiece and in a subsequent quenching in water. The rolling material is thereby after the last hot rolling pass, initially cooled in air in the conventional manner, stored and later processed by a separate heat treatment.

Unter gewissen Umständen kommt für die wirtschaftliche Herstellung von Walzmaterial, insbesondere bei grösseren Mengen, die Fliessfertigung in Frage. Zu diesem Zweck sind entsprechende Durchlaufverfahren und die zugehörigen Anlagen entwickelt worden (siehe z.B. Georg Mesbert, "Die Abschreckung von Rohren und Stäben im Durchlauf bei der Wärmebehandlung von Stahl", Stahl und Eisen 101, 16. November 1981, S. 1419-1425).In certain circumstances comes for economical manufacture of rolled material, especially in the case of larger quantities, the flow production into question. To this end are corresponding continuous processes and the associated Systems have been developed (see e.g. Georg Mesbert, "The deterrence of pipes and bars in the flow in the heat treatment of steel ", steel and iron 101, November 16, 1981, pp. 1419-1425).

Die bekannten herkömmlichen Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von austenitischen und martensitischen Stählen sind vergleichsweise zeitraubend und umständlich und erfordern umfangreiche Anlagen. Das Walzmaterial muss in der Regel längere Zeit im Kühlbett gelagert, gegebenenfalls gerichtet (Verwerfungen) und in zum Teil komplexer Weise gehandhabt werden. Es besteht daher ein Bedürfnis zur Weiterentwicklung und Verbesserung dieser Verfahren.The known conventional methods of improving properties of austenitic and martensitic steels are comparatively time consuming and cumbersome and require extensive systems. The rolling stock must be in the Usually stored in the cooling bed for a long time, if necessary straightened (distortions) and can be handled in a sometimes complex manner. There is therefore a need to further develop and improve these procedures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung von Walzmaterial aus einem austenitischen oder martensitischen Stahl in kontinuierlicher, einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a method that is, the manufacture of rolled material from an austenitic or martensitic one Allows steel in a continuous, simple and inexpensive manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is explained with the aid of the following figures Embodiments described.

Dabei zeigt: Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit dem entsprechenden Temperaturschaubild der Wärmebehandlung, Fig. 2 ein Diagramm des Temperaturverlaufs des Verfahrens in Funktion der Zeit für einen austenitischen Stahl, Fig. 3 ein Diagramm des Temperaturverlaufs des Verfahrens in Funktion der Zeit für einen martensitischen Stahl.1 shows the schematic structure of a device for Implementation of the process with the corresponding temperature diagram of the heat treatment, 2 shows a diagram of the temperature profile of the method in function the time for an austenitic steel, FIG. 3 shows a diagram of the temperature profile the process as a function of time for a martensitic steel.

In Fig. 1 ist der Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung eines Durchlaufverfahrens für Walzgut mit entsprechendem Temperaturschaubild der Warmbehandlung dargestellt.In Fig. 1 the structure of an apparatus for carrying out a Continuous process for rolling stock with a corresponding temperature diagram of the heat treatment shown.

1 ist das Werkstück- (Walzgut), das sich den Pfeilen gemäss von links nach rechts bewegt. 2 sind jeweils paarweise angeordnete Walzen des Walzgerüstes. Die Umdrehungsrichtung der Walzen 2 ist durch Pfeile angedeutet. 3 ist ein Zweifarben-Pyrometer zur Erfassung der Walzendtemperatur des Werkstücks 1. 6 ist eine aus mehreren Einzelspulen aufgebaute induktive Heizung für das Werkstück 1. 4 stellt je einen Wasserbehälter und 5 je die dazugehörigen, in geeigneter Weise angeordneten Abschreckbrausen für das Werkstück 1 dar. Je nach Querschnittsform und Profil des Werkstücks 1 können die Abschreckbrausen 5 im Querschnitt gesehen in Form eines Ringes (z.B. für ein rundes oder quadratisches Werkstück 1) oder paarweise mit zur Vorschubrichtung geneigten Wasserstrahlen (z.B. für ein flaches, band- oder plattenförmiges Werkstück 1) angeordnet sein.1 is the workpiece (rolling stock) that can be seen from the left according to the arrows moved to the right. 2 are each pair of rolls of the roll stand. The direction of rotation of the rollers 2 is indicated by arrows. 3 is a two-color pyrometer for recording the final roller temperature of workpiece 1. 6 is one of several individual coils built-up inductive heating for the workpiece 1. 4 each provides a water tank and 5 each the associated, appropriately arranged quenching showers for the workpiece 1. Depending on the cross-sectional shape and profile of the workpiece 1 can the quenching showers 5 seen in cross section in the form of a ring (e.g. for a round or square workpiece 1) or in pairs with inclined to the feed direction Water jets (e.g. for a flat, strip-shaped or plate-shaped workpiece 1) are arranged be.

7 ist ein Regler zur Regulierung der Heizleistung (für jede Induktionsspule individuell) von 6 und des Wasserzu-bzw. Abflusses von 4 und 5. In diesem Regler 7 werden als Kenngrössen ausser der über 3 gemessenen Temperatur T die Dimensionen des Werkstücks 1 und die Entwalzgeschwindigkeit sowie ein zuvor ausgewähltes, vom zu behandelnden Werkstoff abhängiges zuvor aufgrund von Tabellen errechnetes Programm mittels Steuergerät 8 eingegeben.7 is a regulator for regulating the heating power (for each induction coil individually) of 6 and the water supply or. Outflow of 4 and 5. In this regulator 7, in addition to the temperature T measured over 3, the dimensions are used as parameters of the workpiece 1 and the de-rolling speed as well as a previously selected, from The material to be treated is dependent on the program previously calculated on the basis of tables entered by means of control unit 8.

Der Temperaturverlauf T des Werkstücks 1 in Funktion seines Ortes (Weges) s ist im unteren Teil der Figur 1 dargestellt. a ist die untere Grenze der erforderlichen Lösungsglühtemperatur für das jeweilige Werkstück 1, die sich nach Form, Dimension und Werkstoff richtet. b zeigt den Temperaturverlauf des Werkstücks 1.The temperature profile T of the workpiece 1 as a function of its location (Path) s is shown in the lower part of FIG. a is the lower limit of the required solution annealing temperature for the respective workpiece 1, which is according to Shape, dimension and material. b shows the temperature curve of the workpiece 1.

In Fig. 2 ist ein Diagramm des Temperaturverlaufs des Verfahrens in Funktion der Zeit für ein Werkstück 1 aus einem austenitischen Stahl dargestellt. Kurve c stellt die Temperatur T (OC) des Werkstückes 1 in Funktion der Zeit .t (sec) für höhere Walzendtemperatur dar. Die Walzendtemperatur nach dem letzten Walzstich beträgt hier 9000C, die Abschrecktemperatur 10700C. Kurve d gilt analog für eine Walzendtemperatur von knapp 80OOC. e ist ein beliebiger Zeitintervall, welcher durch betriebliche Faktoren bedingt ist. Es kann theoretisch auch Null sein.FIG. 2 shows a diagram of the temperature profile of the method in FIG The function of time for a workpiece 1 made of an austenitic steel is shown. Curve c represents the temperature T (OC) of workpiece 1 as a function of time .t (sec) for higher rolling end temperature. The rolling end temperature after the last rolling pass here is 9000C, the quenching temperature is 10700C. Curve d applies analogously to a End rolling temperature of just under 80OOC. e is an arbitrary time interval which passes through operational factors. In theory, it can also be zero.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm des Temperaturverlaufs des Verfahrens in Funktion der Zeit für ein Werkstück 1 aus einem 0 martensitischen Stahl. Kurve f stellt die Temperatur T ( C) des Werkstückes 1 in Funktion der Zeit t (sec) dar. Die Walzendtemperatur nach dem letzten Walzstich beträgt hier 9000C, die Abschrecktemperatur 100OOC.FIG. 3 shows a diagram of the temperature profile of the method in FIG Function of time for a workpiece 1 made of a 0 martensitic steel. Curve f represents the temperature T (C) of the workpiece 1 as a function of the time t (sec). The final rolling temperature after the last rolling pass is 9000C, the quenching temperature 100OOC.

AusführungsbeisEiel I: Siehe Fig. 1 und Fig. 2! Aus einem rostfreien austenitischen Stahl wurde in mehreren Stichen nach dem Durchlaufverfahren ein Werkstück 1 mit einem rechteckigen Endquerschnitt von 14 mm x 40 mm warmgewalzt. Der Werkstoff hatte die nachfolgende Zusammensetzung: C = 0,05 Gew.-% Cr = 17,2 Gew.-% Ni = 11,1 Gew.-% Mo = 2,7 Gew.-% Fe = Rest Das Warmwalzen sowie die Weiterbehandlung erfolgte in einer gemäss Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung entsprechend Kurve b. Die Walztemperatur fiel sukzessive von anfangs 12000C auf 9000C nach dem letzten Stich ab (ungefähr Eintrittstemperatur für die Abschreckbrausen 5 der ersten Abschreckvorrichtung. Das Werkstück 1 wurde aus Walzendtemperatur sofort mittels einer ersten Vorrichtung 4/5 mit Wasser abgeschreckt und während einer Zeit e von ca. 80 sec auf Raumtemperatur gehalten. Dieses Zeitintervall e kann im Prinzip beliebig lang sein. Das Werkstück 1 wurde nun mittels induktiver Heizung 6 innert 90 sec auf eine Temperatur von 107OOC aufgeheizt und anschliessend sofort mittels einer zweiten Vorrichtung 4/5 mit Wasser abgeschreckt (Vergl. Kurve c in Fig. 2). Die mittlere Korngrösse des fertig behandelten Walzgutes betrug 8 bis 15,im und seine durchschnittliche Vickershärte 180 Einheiten (entsprechend einer errechneten Zugfestigkeit von ca. 575 MPa).Embodiment I: See Fig. 1 and Fig. 2! From a stainless Austenitic steel became a workpiece in several passes using the continuous process 1 hot-rolled with a rectangular end cross-section of 14 mm x 40 mm. The material had the following composition: C = 0.05 wt% Cr = 17.2 % By weight Ni = 11.1% by weight Mo = 2.7% by weight Fe = remainder Hot rolling and further treatment took place accordingly in a device shown schematically in accordance with FIG. 1 Curve b. The rolling temperature gradually fell from initially 12000C to 9000C after last pass (approximately the inlet temperature for the quenching showers 5 of the first Quenching device. The workpiece 1 was immediately from the final rolling temperature by means of a first device 4/5 quenched with water and for a time e of held at room temperature for about 80 sec. This time interval e can in principle be arbitrary To be long. The workpiece 1 was now by means of inductive heating 6 within 90 seconds heated to a temperature of 107OOC and then immediately using a second device 4/5 quenched with water (see curve c in Fig. 2). the mean grain size of the finished rolled stock was 8 to 15, im and his average Vickers hardness 180 units (corresponding to a calculated tensile strength of approx. 575 MPa).

Bei der Durchführung des Verfahrens wurden die Werkstoffwerte des Stahles sowie die Dimensionen des Werkstückes 1 in das Steuergerät 8 eingegeben und die Temperatur mit Hilfe des Pyrometers 3 überwacht. Aufgrund von berechneten Tabellen und Funktionen wurde dann die erforderliche Leistung der Heizung 6 automatisch bestimmt und mittels Regler 7 eingestellt. Desgleichen die Betriebsparameter für das Abschrecken (Wasserbehälter 4 und Abschreckbrausen 5 der ersten wie der zweiten Abschreckvorrichtung). Ausführungsbeispiel II: Siehe Fig. 1 und Fig. 3' Aus einem rostfreien martensitischen Stahl wurde in mehreren Stichen nach dem Durchlaufverfahren ein Werkstück 1 mit einem rechteckigen Endquerschnitt von 15 mm x 40 mm warmgewalzt. Der Werkstoff hatte die nachfolgende Zusammensetzung: C = 0,20 Gew.-% Cr = 13 Gew.-% Ni = 0,5 Gew.-% Fe = Rest Die Verarbeitung dieser Legierung erfolgte gemäss Vorrichtung nach Fig. 1 und entsprechend Kurve b dieser Figur. Dabei betrug die Walzendtemperatur am Schluss des letzten Stiches 9000C. Die Weiterverarbeitung wurde gemäss Kurve f, Fig. 3 vorgenommen. Danach wurde das Werkstück 1 aus Walzendtemperatur mittels einer ersten Vorrichtung 4/5 mit Wasser abgeschreckt und während ca. 25 sec auf Raumtemperatur gehalten. Diese Haltezeit kann einen beliebigen Wert haben. Hierauf wurde das Werkstück 1 mittels induktiver Heizung 6 innert 80 sec auf eine Temperatur von 100OOC erwärmt und dann sofort in einer zweiten Vorrichtung 4/5 mittels Wasser abgeschreckt. Daraufhin wurde das Werkstück 1 zwecks Anlassen in konventioneller Weise nochmals innert 50 sec auf 5700C erwärmt und dann an Luft abgekühlt. Der fertig behandelte Stahl wies eine Zugfestigkeit von ca.When carrying out the process, the material values of the Steel and the dimensions of the workpiece 1 are entered into the control unit 8 and the temperature is monitored with the aid of the pyrometer 3. Due to calculated Tables and functions was then the required power of the heater 6 automatically determined and set by means of controller 7. Likewise the operating parameters for the quenching (water tank 4 and quenching showers 5 of the first as well as the second Quenching device). Embodiment II: See FIGS. 1 and Fig. 3 'A stainless martensitic steel was made in several stitches the continuous process a workpiece 1 with a rectangular end cross-section of 15mm x 40mm hot rolled. The material had the following composition: C = 0.20% by weight Cr = 13% by weight Ni = 0.5% by weight Fe = remainder The processing of these Alloying took place according to the device according to FIG. 1 and according to curve b of this Figure. The final rolling temperature at the end of the last pass was 9000C. Further processing was carried out according to curve f, FIG. 3. After that it became Workpiece 1 from the final rolling temperature by means of a first device 4/5 with water quenched and kept at room temperature for about 25 seconds. This hold time can have any value. The workpiece 1 was then inductive Heater 6 heated to a temperature of 100OOC within 80 seconds and then immediately in a second device 4/5 quenched with water. Thereupon the workpiece 1 heated again in a conventional manner within 50 seconds to 5700C for the purpose of tempering and then cooled in air. The finished treated steel had a tensile strength from approx.

1020 MPa auf.1020 MPa.

Alle detaillierten Verfahrensschritte wurden nach dem gleichen, unter Beispiel I geschilderten Prinzip durchgeführt.All detailed procedural steps were following the same, below Example I carried out the principle outlined.

Die Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt. Nach dem vorgenannten Verfahren lassen sich die meisten korrosionsbeständigen austenitischen, martensitischen und ferritischen Stähle behandeln. Darunter fallen insbesondere folgende austenitische Klassen: C >i 0,1 Gew.-% Cr = 16 bis 25 Gew.-% Ni = 8 bis 26 Gew.-% Mo = 0 bis 6 Gew.-% Fe = Rest Ferner fallen u.a. folgende ferritischen bzw. martensitischen Stähle unter die genannten Klassen: C = 0 bis 1 Gew.-% Cr = 13 bis 17 Gew.-% Mo = 0 bis 1 Gew.-% Ni = 0 bis 5 Gew.-% Fe = Rest Die induktive Heizung 6 kann grundsätzlich in einem Durchlauf- oder Halteofen untergebracht sein.The invention is not limited to the examples. According to the aforementioned Process can be most corrosion-resistant austenitic, martensitic and treat ferritic steels. This includes in particular the following austenitic ones Classes: C> i 0.1% by weight Cr = 16 to 25% by weight Ni = 8 to 26% by weight Mo = 0 to 6% by weight Fe = remainder The following ferritic and martensitic ones are also included Steels under the classes mentioned: C = 0 to 1% by weight Cr = 13 to 17% by weight Mo = 0 to 1% by weight Ni = 0 to 5% by weight Fe = remainder The inductive heater 6 can in principle be housed in a continuous furnace or holding furnace.

Die gemäss Fig. 3 nach dem Anlassen durchgeführte Luftabkühlung des Werkstückes 1 kann gegebenenfalls in herkömmlicher Weise auch durch eine Wasserabkühlung ersetzt werden.The air cooling of the carried out according to FIG. 3 after starting The workpiece 1 can optionally also be cooled in a conventional manner by water cooling be replaced.

Es ist darauf zu achten, dass die Verformung während des Walzprozesses genügend hoch ist, damit eine vollständige Rekristallisation des Walzgutes gewährleistet wird. Im allgemeinen soll der Verfomrungsgrad g mindestens 0,8 betragen. Dabei ist £ wie folgt definiert: A . = Querschnittsfläche des Werkstücks 0 vor der Umformung Af = Querschnittsfläche des Werkstücks nach der Umformung.It must be ensured that the deformation during the rolling process is sufficiently high to ensure complete recrystallization of the rolling stock. In general, the degree of deformation g should be at least 0.8. £ is defined as follows: A. = Cross-sectional area of the workpiece 0 before reshaping Af = cross-sectional area of the workpiece after reshaping.

Das neue Verfahren zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: - Einfrieren des günstigen Gefüges und Unterdrückung schädlicher Ausscheidungen.The new process is characterized by the following features: - Freezing the favorable structure and suppression of harmful excretions.

- Vereinfachung der Handhabung der Werkstücke. - Simplification of the handling of the workpieces.

- Geringerer Verzug des Walzgutes. - Less warpage of the rolling stock.

- Kürzere Durchlaufzeit in der Produktion. - Shorter lead times in production.

- Vereinfachter, automatischer Ablauf des Verfahrens. - Simplified, automatic sequence of the procedure.

Claims

Claims 1. A method for producing semi-finished products from a stainless austenitic or martensitic steel, based on rolled raw material, wherein the workpiece (1) undergoes a further rolling process and a solution heat treatment and then subjected to heat treatment including water quenching is characterized in that the last roll passes carried out in a heat have a degree of deformation £ of at least 0.8 that the workpiece (1) according to the last rolling pass quenched from the respective final rolling temperature in water, kept at room temperature for any time interval, then in a continuous furnace or holding furnace with inductive heating (6) on one over the cross-section Brought constant solution annealing temperature and then quenched again in water is, the temperature T of the workpiece (1) after leaving the last rollers (2) monitored with a pyrometer (3) and all relevant operating parameters of a control unit (8) can be influenced via a controller (7).

2. The method according to claim 1, characterized in that the speed the rollers (2) and the effect of the quenching showers fed by a water tank (4) each (5) and the inductive heating (6) are coordinated with one another.