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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stabstahl Wie auf anderen
Gebieten der Technik, so ist auch in der Metallurgie seit Jahren versucht worden,
durch Normung und Typisierung zu einer Vereinfachung und Vereinheitlichung in der
Herstellung und im Verbrauch von Werkstoffen zu gelangen. Dabei ist bisher im allgemeinen
so vorgegangen worden, daß beispielsweise für die Herstellung und den Verbrauch
von Stählen Normengruppen aufgestellt wurden, wobei man sich damit begnügen mußte,
für den jeweiligen Anwendungszweck einige Grundstähle in Vorschlag zu bringen, die
durch ihre analytische Zusammensetzung naturgemäß nicht jeden Einzelfall befriedigen
konnten, was wiederum zur Angleichung der konstruktiven Absichten an die Leistung
des Werkstoffs führen mußte: Es bleiben also trotz Vereinheitlichung und Typisierung
Verbrauchslücken, die durch andere Maßnahmen und Mittel, so gut es geht, geschlossen
werden müssen.
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Hier setzt die Erfindung ein, indem sie auf dem Gebiet der Stabstahlherstellung
dadurch zu einer weiteren Vervollkommnung gelangen will, daß sie sich die Aufgabe
stellt, Stabstähle bekannter und üblicher Zusammensetzung :dadurch praktisch für
sämtliche Anwendungsgebiete -brauchbar zu machen, daß sie die Stähle einer kombinierten
Verformungs
- und Wärmebehandlung ganz bestimmter Art unterzieht.
Auf diese Weise gelingt es, einen Edelbaustahl mit geringster Streuung in seinen
mechanischen Güteeigenschaften zu schaffen, um dann die wesentliche Forderung des
Konstrukteurs zu erfüllen, ihm zur restlosen Anwendung aller Gesetze der Mechanik
einen homogenen, generell brauchbaren Werkstoff an die Hand zu geben.
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Gelöst wird dieses Problem dadurch, daß der Stabstahl von an sich
bekannter Zusammensetzung nach dem Walzen in irgendeiner Form gehärtet und zunächst
einer Wärmebehandlung unterworfen wird, die nur geeignet ist, die Vornahme eines
Kaltzuges mit der damit verbundenen Steigerung von Festigkeit, Streckgrenze und
Streckgrenzenverhältnis zu gestatten, worauf dann erst jene Wärmebehandlung angeschlossen
wird, die bei dem so hergestellten Stabstahl für das endgültige Maß seiner Güteeigenschaften
entscheidend ist. Bei letzterer Wärmebehandlung muß, gleiche Aufheizgeschwindigkeit
und Haltezeit vorausgesetzt, die Endanlaßtemperatur höher gehalten werden als die
Temperatur der für die Vornahme des Kaltzuges nötigen Wärmebehandlung. Im einzelnen
wird das Verfahren nach der Erfindung, einen für ein großes Anwendungsgebiet allgemein
gültigen Stabstahl herzustellen, wie folgt durchgeführt: Es wird möglichst in kurzen
Walzadern bis zu etwa 30 m Länge gewalzt, die Walzaderenden werden vorteilhafterweise
vor dem letzten Stich im warmen Zustand zum Ziehen agespitzt; nach dem Walzen erfolgt
das Härten, an welches eine lediglich den Kaltzug ermöglichende Wärmebehandlung
anschließt. Der Stabstahl wird hierauf sogleich fertiggezogen und erfährt erst nach
diesem Kaltzug, also nach Steigerung seiner Festigkeit, Streckgrenze und vor allem
des Streckgrenzenverhältnisses, ein Anlassen (Endanlassen), welches ihm die gewünschten
mechanischen Güteeigenschaften endgültig verleiht. Die Einhaltung dieses zu einem
einzigen in kontinuierlichem Ablauf gestalteten Herstellungsverfahrens unter Ausschaltung
aller die Stetigkeit der Fertigung gefährdenden Einflüsse gestattet die Herstellung
eines blanken Stabstähles mit üblichen engen Toleranzen und einer Gleichmäßigkeit
in den mechanischen Güteeigenschaften, also mit so geringen Streuungen, wie dies
bisher auch bei vergütetem, schwarzem oder blankem Stabstahl nicht möglich war.
Dieser ganze Vorgang wird nachfolgend beschrieben: Der Stabstahl wird, wie bereits
vorgeschlagen worden ist, mit unmittelbar aus der' Warmformgebung erfolgender Härtung
warm gewalzt, und zwar in Walzaderlängen von z. B. bis zu 30m. Vor dem letzten Gerüst
ist zum Anspitzen des Anstichendes der Wälzader (und damit zur Herstellung der Ziehangel
b-zw. des Ziehendes) eine unfierflur aufgestellte, übliche Anspitz- und Reduziermaschine
vorgesehen.
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Als Härtemittel findet möglichst destilliertes Wasser in überwiegend
geschlossenem Kreislauf Verwendung, welches nicht nur die günstigste Abschreckwirkung,
sondern auch größte Gleichmäßigkeit der Härtung selbst gewährleistet. Die Einrichtungen
der Anlage gestatten selbstverständlich auch den Auslauf eines etwa nicht zur Walzhärtung
oder z. B. zum Voranlassen vorgesehenen Walzgutes. Hinter dem Härterohr ist eine
Rollenrichtmaschine mit stark gefederten Richtrollen aufgestellt, welche die gehärtete
Walzader richtet und gleichzeitig entweder in einen Ofen gemäß der Erfindung zum
Entspannen, Voranlassen oder Glühen oder in ein Auslaufrohr für lediglich zu härtende
Walzadern drückt.
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Der Ofen zur Durchführung des Voranlassens gemäß der Erfindung besteht
aus einem rohrartigen, die Walzader in ihrer ganzen Länge aufnehmenden Einlaufraum
und dem seitlich an diesen angeschlossenen eigentlichen Anlaßteil, in dem sich die
Wärmebehandlung vollzieht und durch den die nebeneinanderliegenden Walzadern in
der Richtung quer zu ihrer Achse gefördert werden. Der Einlaufraum weist an seinem
Eintrittsende eine als Führung ausgebildete Einlauföffnung auf, die durch eine Klappe
od. dgl. selbsttätig verschließbar ist. Ferner ist in seiner Länge eine zangenartige
Vorrichtung vorgesehen, die das einlaufende Walzaderende aufnimmt und zu einem festen
Anschlag am Ende des Einlaufraumes führt; gegebenenfalls können auch mehrere derartige
Vorrichtungen im Einlaufraum zusammen arbeiten. Der rohrartige Einlaufraum besteht
vorteilhafterweise aus sich dachziegelartig überdeckenden Gußteilen, die zwar die
Einführung der Walzader ohne deren Beschädigung gestatten, ihre Bewegung in Gegenrichtung
aber ausschließen.
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In der Zeichnung ist ein Voranlaßofen gemäß der Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar in Abb. r im Querschnitt, Abb. a im Längsschnitt,
Abb. 3 im Grundriß.
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Der Ofen, je Walzstrecke sind zwei derartige wechselweise benutzbare
Öfen von einer der Wulzader entsprechenden lichten Länge vorgesehen, besteht zunächst
aus einem rohrartig ausgebildeten und die Walzader in ihrer ganzen Länge aufnehmenden
Einlaufraum r, welcher auf der Eintrittsseite z mit einer kleinen, sich mittels
einfacher Klappe 3 selbsttätig schließenden sowie als Führung ausgebildeten Öffnung
und auf der anderen Seite mit einer zangenartigen Vorrichtung q. versehen ist, in
welche das einlaufende Walzaderende fällt und mittels welcher die Walzader zur Gänze
in den Einlaufraum bis zu einem festen Anschlag 5 gezogen wird. Dieser rohrartige
Einlaufraum t besteht aus sich dachziegelartig überdeckenden, einzelnen Gußteilen
6, welche einerseits das Hereindrücken der gehärteten Walzader ohne gegenseitige
Beschädigung und andererseits die seitliche Ab-bzw. Übergabe der gerichteten Walzader
in den eigentlichen Ofenraum 7 gestatten. Durch die mit Luftumwälzung (Luftstrom
quer zur Walzgutachse) arbeitenden Öfen werden die nebeneinanderliegenden Walzadern
senkrecht zu ihrer Achse durch bekannte Mittel,, wie z. B: auf Ketten
sitzende
Daumen, befördert, nachdem ihre Übergabe aus dem höherliegenden Einlaufraum i, und
zwar ebenfalls durch bekannte Mittel, wie z. B. von außen betätigte Verschiebestempel
8, verläßlich erfolgt ist. In diesen Ofen erfolgt nun je nach der beabsichtigten
Wirkung ein Entspannen, Voranlassen oder Glühen in möglichst kurzer Zeit, wobei
die lichte Breite des Ofens auf die größte Streckenleistung abgestimmt sein muß.
Desgleichen muß je nach Abmessung die sogenannte Walzmindestmenge so bemessen sein,
daß sie größer als ein Ofeninhalt ist. Auf diese Weise ist es möglich, in ununterbrochener
Aufeinanderfolge Walzposten mit der verschieden benötigten ersten Wärmebehandlung
in diese Ofen zu walzen. Außerdem lassen sich diese Luftumwälzöfen so ausbilden,
daß sie im geleerten Zustand mittels selbsttätiger Temperaturregelung rasch auf
niedrigere, z. B. unter Verwendung von kalter Zusatzluft, oder auch auf höhere Raumtemperatur
gebracht werden können.
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Aus diesem Wärmebehandlungsofen wird eine größere Anzahl nebeneirnanderliegender,
also eine ganze Schicht bildender Walzadern, welche für das Ziehen bestimmt sind
und der entsprechenden Warmvorbehandlung unterzogen worden waren, mittels einer
Sondervorrichtung, ähnlich der Einspannvorrichtung bei einer Ziehbank für Mehrstangenzug,
unmittelbar über bzw. in einen Beizbottich (Wasserbottich) gezogen, so daß -diese
noch heißen, auf etwa Voranlaßtemperatur befindlichen Walzadern wieder schichtenweise
in dieses Beizbad (Wasserbad) gelangen und der Beizvorgang unter wesentlicher Beschleunigung
abläuft.
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Zu diesem Zweck tritt die Ofenwand an der Austrittsstelle für die
senkrecht zur Walzaderachse durch den Ofen beförderten Walzadern in einer Breite
b (s. Abb. i und 3) um einen Betrag t hinreichend werft zurück, um
die an dieser Stelle nebeneinanderliegenden Walzadern an ihren Anspitzenden über
die Breite b mittels einer zangenartigen Faßvorrichtung fassen und über ein Beiz.-
oder Wasserbad ziehen zu können. Das Maß t wird dabei durch -die Länge der Anspitzenden
und die Breite b durch die Ausmaße der Beizbottiche bestimmt.
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Durch die Erfindung ist es nicht allein möglich, gezogenen Stabstahl
mit seinen üblichen engen Toleranzen unter Ausschaltung fast aller dieses Erzeugnis
in den Selbstkosten wesentlich bestimmenden Vorbehandlungs- und Transportkosten
herzustellen, sondern es gelingt auch, den unlegierten Einheitsbaustahl oder den
für höhere Abmessungsbereiche bestimmten niedrigstlegierten Einheitsbaustahl mit
Güteeigenschaften und insbesondere mit mechanischen Gütewerten geringster Streuung
herzustellen, wie es bisher selbst bei hochlegierten Stählen noch nicht möglich
war.