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Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von mit hohen spezifischen
Walzdrücken gewalzten Stählen Es ist ein Verfahren zum Warmwalzen von Metallen,
insbesondere von Edelstählen bekannt, das im wesentlichen darin besteht, daß hohe
spezifische Walzdrücke, insbesondere bei den ersten Walzstichen eines. Blockes,
bei kleiner Querschnittsvermi.nderung durch Verwendung großer gedrücloter Längen,
d. h. großer arbeitender Walzendurchmesser, angewandt werden. Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zu-r Behandlung von Stählen durch Warmwalzen und anschließendes
Warmbehandeln, das sich dadurch kennzeichnet, daß die Stähle, insbesondere Edelstähle,
mit hohen spezifischen Walzdrücken, d. h. großen arbeitenden Walzendurchmessern
gewalzt, aus der Walzhitze abgeschreckt und gegebenen@falIs angelassen werden. Das
»Ins-Wasser-Walzen« von Stahl ist an sich bekannt. Man hat dieses Verfahren in früherer
Zeit benutzt, um Stähle einfacher Zusamrnensetz-ung, an die hinsichtlich ihrer Güteeigenschaften
keine besonderen Ansprüche gestellt werden, zu
härten. Weil beim
Härten aus der Verfozmungshitze der anwendbare Härtebereich wesentlich größer ist
als sonst und auch niedrigere Temperaturgebiete umfaßt, lassen sich hier erhebliche
Verbes!serungen der Gütewerte erzielen, insbesondere kann man solche Gütewerte mit
größerer Sicherheit erreichen als. beim üblichen Härten und Anlassen aus dem kaalten
Zustand.
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Nach der Erfindung wird nun die Wirkung einer solchen Walzhärtung
dadurch noch erheblich gesteigert, daß die Gefügefeinheit im Augenblick der Härtung
durch die Anwendung hoher spezifischer Verformungsdrücke auf einen Höchstwert gebracht
wird. Durch die Anwendung der hohen spezifischen Walzdrücke findet darüber hinaus
eine weitere Ausdehnung des. Temperaturbereiches, in dem eine einwandfreie Härtung
möglich: ist, statt: Für den praktischen Betrieb ist das von großer Bedeutung, weil
der Einflugß der Walz-EndtemperatuZ gemindert wird, insbesondere beim Walzen stärkerer
Querschnitte, bei denen Temperaturuntereohiede zwischen Rand und Kern des Werkstoffs
nicht zu vermeiden sind.
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Damit bei der Durchführung des. Verfahrens nach der Erfindung die
angestrebte Verbesserung der Gütewerte möglichst in vollem Umfang erreicht «-irl,
soll' folgendes beachtet werden: Die benötigten Waalzd..rü,cke (speziell Walzdrücke)
lassen sich in erster Linie durch Vergrößerung des arbeitenden Walzenhalbmessers
gegenüber der Walzguthöhe erreichen. Es. wirken :sich dabei infolge der bei Stahstahl
verhältnismäßig geringen Wa:lzgubhöhe :bereits relativ kleine Vergrößerungen des
arbeitenden Walzenhalbmessers günstig aus, um so mehr, als in diesem Falle bei geschlossenen
Kalibern. mit einer s.närkeren Erhöhung des spezifischen Druckes. in. Abhängigkeit
von der Ballendurohmesser-Vergrößerung zu rechnen ist als bei offenen Kalibern (z.
B. beim Walzen vom Rohblöcken).
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Während bisher beim Warmwalzen mit unmittelbar anschließender Härtung,
z. B. bei Walzgut, mit einer Endquerschnittshöhe unter 25 mm ein BallenduTchmesser
der Arbeitsiwaszen von z. B. 300 mm und kleiner als ausreichend angesehen:
wurde, werden erfindungsgemäß für das Walzen- von Stabstahl gleicher und kleinerer
Endquersohnittshöhe Walzen mit einem Mindest-Ballendurchmessez von 330 mm und darüber
verwendet. Die Begrenzung nach oben hin ist jeweils nur durch die Betriebsverhältnisse
bedingt. Bei größeren Endquerschnittshöhen haben sich folgende, gegenüber den üblichen
vergrößerte Ballendurchmesser bewährt: a) 430 mm Ballendurohmesser-und darüber für
Walzendquersohnitte mit einer Höhe vom a5 bis 45 mm,.
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b) 530 mm Bullendurchmesser und darüber für Walzendquerschnmtte mit
einer Höhe von 45 bis 6o mm usw.
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Die zum Härten verwendete Einrichtung soll unmittelbar hinter der
letzten Walze bzw. hinter dem letzten. Walzkaliber so angeordnet sein, daß das austretende
Walzgut mit dem geringsten Zeitverlust in das Härtemittel gelangt und bis zum vollständigen,
gleichmäßigen Erkalten bzw. bis zum Erreichen der gewünschten Endtemperatur im Härtemittel
verbleiben kann.. Außerdem muß dafür gesorgt werden, da.ß das Härten so gleichmäßig
wie möglich erfolgen kann. Ist eine solche Gleich-, mäßigkeit nicht gewährleistet,
dann, wird nicht a1.lein die Härteannahme ungleichmäßig, sondern es treten auch
Spannungsrisse auf. Gleichmäßigkeit beim Härten kann aber nur dann erzielt werden,
wenn der auslaufende Walzstab - stets im Härtemittel bleibt, das Härten durch auftretende
Gasblasen oder Dampfblasen nicht gestört und- die Temperatur des Härtemittels hinreichend
gleichmäßig gehalten wird. Da ferner manche Stähle ein zu schroffes Abschrecken
nicht vertragen, muß auch ein Härten in Wasser oder Öl möglich sein. Aber selbst
empfindliche Stähle, z. B. die ausgesprochenen »Ölhärter«, können.auf diese Weise
in Wasser gehärtet werden, wenn die gehärtete Walzader unmittelbar nach erfolgterWalzung
bzw. Härtung auf Stangenlänge geteilt und die Stangen möglichst sofort (z. B. innerhalb
von längstens 24 Stunden) in einem -geeigneten Ofen entweder entspannt oder aber
gleich angelassen werden.
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Die zurr Erfindung gehörige Härtevorrichtung ist in der Zeichnung
beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. r die Gesamtseitenansicht der Vorrichtung,
Fig. a eine Ansieht des vorderen, dem Walzgerüst zugekehrten Teiles der Vorrichtung,
Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung, Fig.4 eine Ansicht des hinteren, dem Walzgerüst
abgekehrten Teiles der Vorrichtung, Fig. 5 den Schnitt nach den Linien III-III,
Fig. 6 den Schnitt nach den. Linien I-I, F.ig. 7 den Schnitt nach den Linien II-II.
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Die Härtevorrichtung besteht aus einem mit dem Härtemittel (z. B.
Wasser oder Öl) gefüllten Rohr i, dessen Länge um einen bestimmten Betrag größer
ist als die Walzaderlänge nach ihrem Austritt aus dem Fertigkaliber z.
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Die Härteeinrichtung ist mit dem Härtemittel bis zur Spiegelhöhe s
gefüllt. Sie besitzt einen über ihre Länge derart verteilten und so, großen Zu:fluß
3 und Abfluß 4 für das Härtemittel, daß der unmi.tüelbar aus dem Kaliber im. das
Rohr gewalzte Walzstahl in kürzester Zeit und gleichmäßig abgeschreckt wird und
durchhärtet.
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Um die unbedingt erforderliche, und zwar rascheste Entfernung der
beim Härten entstehenden Gas- oder Dampfblasen sicherzustellen, ist das Härterohr
i an seiner oberen Seite mit einer über seine ganze Länge wirksamen Entlüftung versehen,
die aus einer Reihe von Entlüftungsstutzen 5 besteht, die einen Überlauf 6 haben.
Den Abfluß des Härtemittels regelt ein: Schiebex 7.
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Der Walzstab stößt sogleich nach seinem Austritt aus dem Fertigkaliber
a auf die vordere, schräg liegende Verschlußklappe 8 des Rohres i, die dann gegen
den Druck des Härtemittels geöffnet wird. Die Klappe kann noch durch ein Gewicht
g od.-dgl. belastet sein. Das Härterohr i, durch das
die Walzader
hindurchgedrückt wird, ist gegen sein Eintrittsende zu geneigt, in seinem Inneren
durch eine Führungswand io in. zwei Räume ii und 12 unterteilt und an seinem Austrittsende
13 oben offen. Durch die VeTschlußklappe 8 gelangt die eintretende Walzader in den
oberen Teil i i des Rohres i, der von dem unteren Teil i2 durch die Führungswand
io getrennt ist. Die Führungswand io hat eine über die Rohrlänge veränderliche Neigung,
die so, eingestellt ist, daß die durch das Rohr laufende Walzader so lange im oberen
Rohrteil verbleibt, bis ihr Ende in den offenen Rohrteil am Rohraust@rittsende 13
gelangt. Dort wird das ankommende Walz.aderende von außen erfaßt und bis zum .äußersten
Rohrau.strittsendegezogen. Auf diese Weise liegt dann die Walzader in ihrer ganzen
Länge im Rohr, wo sie nun längs der Führungswand io in den unteren Raum 12 des,
Rohres gleitet und dort bis zum völligen Abkühlen liegenbleiben kann. Durch die
Führungswand io wird ferner erreicht, da.ß die Wärmeabgabe des einlaufend-en und
härtenden Walzstabes an das Härtemittel vorwiegend an der Oberseite des Härterohres
erfolgt. Das Härtemittel kann dann über die Entlüftungsstutzen 5 raschest abgeführt
werden, während der zu härtende Walzsitab, in die tiefer unten liegende, für .die
Wärmeabfuhr noch nicht in. Anspruch genommene Zone des Härtemittels gleitet und
dabei den Rest seiner Wärme und etwa noch anhaftende Gas- oder Dampfbläschen abgibt.
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Bei Walzadern von sehr kleinem Querschnitt, bei denen die Wärmeabfuhr
durch das Härtemittel so rasch erfolgt, da,ß es genügt, die Walzader so lange im
Rohr liegenzulassen, bis die nächste Walzader folgt, kann natürlich auf dicUnterteilung
des Rohres in einen oberen Teil i i und einen unteren Teil 12 sowie .auf die diese
beiden Räume trennende Führungswand io verzichtet werden. Wesentlich bleibt auch
dann, daß die zu härtende Walzader im Härtemittel so lange liebenbleiben kann, bis
.sie völlig, und zwar innen und außen gleichmäßig, abgekühlt ist.
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Nach einer bestimmten Zeit - z. B. nach dem Einlaufen von vier bis
fünf Walzadern - wird die zuerst eingelaufene Walzader über die schräg ausgebildete
Stirnwand am RohraustTittsende 13 aus dem Härterohr i gezogen, auf einer Trennschleifs:cheibe
sogleich aufStangen-entsprechendeTLängen geteilt, die dann später - erforderlich
erweise entspannt - in einem üblichen Anlu,ßofen angelassen werden.
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Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist anwendbar auf sämtliche
härtbaren Metalle, insbesondere ,auf Stähle jeder Art, wie z. B. Baustähle, korrosionsbeständige
Stähle, warmfeste Stähle, Werkzeugstähle usw., und außerdem auf Stähle in Sonderausführung,
wie z. B. auf Hohlbohrstahl.
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Bei letzterem Stahl wird die Härtung vor dem Entfernen des Metallkernes
vorgenommen. Dadurch erreicht man, daß dieWand der Bohrung nicht verzundert und
der Kern trotz der Härtung ohne Schwierigkeit entfernt werden kann. Abgesehen davon
ermöglicht diese Art der Härtung erstmals die Lieferung der handelsüblichen großen
Stablängen bei Hohlbohrstahl zu einem tragbarem Preis in vergüteter Ausführung.