EP0067374A2 - Verfahren zur thermomechanischen Behandlung beim kontinuierlichen Warmwalzen von Walzstahl - Google Patents

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EP0067374A2 EP82104877A EP82104877A EP0067374A2 EP 0067374 A2 EP0067374 A2 EP 0067374A2 EP 82104877 A EP82104877 A EP 82104877A EP 82104877 A EP82104877 A EP 82104877A EP 0067374 A2 EP0067374 A2 EP 0067374A2
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Bernhard Höricke
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    • C21D8/0221—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0231—Warm rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
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Definitions

  • the invention relates to the hot rolling of fine and medium steel bars and wire in fine steel mills, in particular in continuous fine steel mills and relates to a method for treating the steel in connection with the hot forming, whereby the structural and material properties of the steel in different directions according to the requirements of Further processing can be influenced.
  • thermomechanical treatment processes are already being used in production or are being prepared for use.
  • forming temperatures, degrees of forming, forming speeds, forming times as well as the dwell time after forming and the subsequent cooling can be used to influence the structure and properties.
  • So z. B. in controlled rolling low-pearlite micro-alloyed steels achieved increased strength properties with good plastic values and good weldability.
  • Controlled rolling ie the forming of the steel at reduced temperatures, but still in the stable austenite range, requires corresponding rolling mill equipment with sufficient drive power and mechanical stability.
  • the rolling stock has a more or less uniform temperature across the cross section in order to achieve correspondingly homogeneous material properties.
  • a uniform temperature over the cross section of the rolling stock is set by either sensing, with slow temperature changes, such as air cooling or intensive quenching, for example, before the forming, which is decisive for the process.
  • the invention aims at a method for the thermomechanical treatment of rolled steel, in which the continuity of the whale process is not interrupted, in which the operation of the whale mill with high performance is guaranteed, which leads to improved material properties for the further processing of the steel and which the application of an additional one thermomechanical treatment of the rolled steel facilitated.
  • the object of the invention is to set, in continuous hot rolling, the forming temperature necessary to achieve certain material properties, which is reduced compared to the previous rolling process, immediately before the finish stitch or the finish stitches.
  • This object is achieved in that the rolling stock during the rolling process by the Endwalztem perature is preferably cooled at its surface to a temperature above Mg and subjected to during the temperature equalization between peripheral zone and core of a deformation with a reduction ratio of at least 10% dissolved.
  • a thermomechanical treatment is optionally carried out after the completion of the hot forming.
  • FIG. 1 shows a ZTU diagram for the method according to the invention.
  • the rolling stock is intensively cooled on its surface to a temperature above M S by means of pressurized water in the area a.
  • the further hot forming takes place, which is indicated in the drawing by area b.
  • the core temperature drops rapidly, which results in a refinement of the structure.
  • the marginal zone and core show only slight differences in structure.
  • the example shown in Fig. 1 shows a further heat setting c following the treatment according to the invention, which contributes to the setting of certain strength properties in a known manner, by the previous cooling step, characterized by the area a in the drawing, but carried out with significantly reduced cooling effort becomes.
  • the cooling stage indicated by area a in the drawing thus has a positive effect on the result of any subsequent thermomechanical treatment.

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Abstract

Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl. Bei diesem Verfahren, welches insbesondere beim kontinuierlichen Walzen von Draht und Feinstahl anwendbar ist, wobei das Walzgut während des Walzprozesses von der Endwalztemperatur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb M. abgekühlt wird, wird zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften für die Weiterverarbeitung erfindungsgemäß das Walzgut während des Temperaturausgleiches zwischen Randzone und Kern einer Umformung mit einem Umformgrad von mindestens 10 % unterworfen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Warmwalzen von feinem und mittlerem Stabstahl sowie Draht in Feinstahlwalzwerken, insbesondere in kontinuierlichen Feinstahlwalzvierken und betrifft ein Verfahren zur Behandlung des Stahls in Verbindung mit der Warmumformung, wodurch die Gefüge- und Werkstoffeigenschaften des Stahls in verschiedenen Richtungen entsprechend den Erfordernissen der Weiterverarbeitung beeinflußt werden.
  • Die Entwicklung der Walzwerkstechnik hat zu hohen Walzgeschwindigkeiten geführt, die noch laufend gesteigert werden. Im Zusammenhang damit werden bevorzugt hohe Umformtemperaturen angewandt, die zwar bezüglich des Verformungswiderstandes günstig sind, jedoch häufig negative Auswirkungen auf das Gefüge und die Werkstoffeigenschaften haben. Eine Senkung der Formgebungstemperaturen bringt zwar verbesserte Werkstoffeigenschaften, jedoch sind Nachteile durch erhöhten Kraftbedarf für die Umformung, erhöhten Verschleiß der Walzen oder Leistungsrückgang der Straßen in Kauf zu nehmen.
  • In mehreren entwickelten Industrieländern werden bereits verschiedene Verfahren der thermomechanischen Behandlung produktionsmäßig genutzt oder für eine Nutzung vorbereitet. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, daß durch Umformtemperaturen, Umformgrade, Umformgeschwindigkeiten, Umformzeitpunkte sowie die Verweilzeit nach der Umformung und die anschließende Abkühlung, Gefüge und Eigenschaften nutzbar beeinflußt werden können. So werden z. B. beim kontrollierten Walzen perlitarmer mikrolegierter Stähle erhöhte Festigkeitseigenschaften bei guten plastischen Werten und guter Schweißeignung erzielt. Das kontrollierte Walzen, d. h. die Umformung des Stahles bei herabgesetzten Temperaturen, jedoch noch im Bereich des stabilen Austenits erfordert entsprechende Walzwerksausrüstungen mit ausreichender Antriebsleistung und mechanischer Stabilität. Noch höher sind die Anforderungen an die Walzwerksausrüstungen, wenn das Austenitformhurten, d. h. die Umformung des metastabilen Austenits zur Eigenschaftsverbesserung des Merkstoffes genutzt werden soll. In diesem Fall sind die Walzwerke bereits bei der Konstruktion auf die hohen Beanspruchungen auszulegen bzw. das Verfahren ist in den üblichen Walzstraßen nicht anwendbar.
  • Beim bekannten Verfahren der thermischen Verfestigung aus der Walzhitze, bei welchem das Walzgut nach beendeter Umformung einer intensiven Abkühlung unterworfen wird, ist ein bestimmter Wärmeentzug notwendig, um den benötigten Flächenanteil Vergütungsgefüge in den Randzonen der Walzader zu erreichen. Je höher die Walzendtemperatur liegt, umso schwieriger ist diese Aufgabe zu lösen, und im Ergebnis ist das Verfahren nur bis zu bestimmten Abmessungen anwendbar.
  • Sowohl bei der üblichen Warmumformung auf Walzenstraßen als auch bei der Anwendung der moedernen thermomechanischen Verfahren wird davon ausgegangen, daß das Walzgut eine mehr oder weniger gleichmäßige Temperatur über den Querschnitt aufweist, um entsprechend homogene Werkstoffeigenschaften zu erreichen. Eine gleichmäßige Temperatur über den Walzgutquerschnitt wird eingestellt, indem vor der für das Verfahren maßgeblichen Umformung entweder Abfühlunöen mit langsamen Temperaturänderungen, wie Luftabkühlung oder intensive Abschreckungen z. B. mit Druckwasser verbunden mit einem Temperaturausgleich, angewandt werden. In beiden Fällen wird die Kontinuität des Walsvorganges unterbrochen und die Umformung kann erst nach einer bestimmten Zeitspanne fortgesetzt werden. Minderungen der Leistung des Walzwerkes sind oft nicht zu vermeiden.
  • Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl, bei dem die Kontinuität des Walsprozesses nicht unterbrochen wird, bei dem das Betreiben des Walswerkes mit hoher Leistung gewährleistet ist, das zu verbesserten Werkstoffeigenschaften für die Weiterverarbeitung des Stahls führt und das die Anwendung einer zusätzlichen thermomechanischen Behandlung des Walzstahls erleichtert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim kontinuierlichen Warmwalzen die zur Erzielung bestimmter Werkstoff - eigenschaften notwendige, gegenüber dem vorangegangenen Walzprozeß verringerte Umformtemperatur unmittelbar vor dem Fertigstich oder den Fertigstichen einzustellen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Walzgut während des Walzprozesses von der Endwalztemperatur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb Mg abgekühlt und während des Temperaturausgleichs zwischen Randzone und Kern einer Umformung mit einem Umformgrad von mindestens 10 % unterworfen wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß nach dem Abschluß der Warmumformung wahlweise zusätzlich eine thermomechanische Behandlung durchgeführt wird.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Fig. 1 zeigt ein ZTU-Schaubild für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • In dem ZTU-Schaubild nach Fig. 1 sind die Kerntemperatur des Walzgutes 1, die Temperatur der Randzone des Walzgutes 2 sowie die Ac3-Temperaturumwandlungslinie 3 des behandelten Stahles und die Ac1-Temperaturumwandlungslinie 4 des behandelten Stahltes dargestellt.
  • Ausgehend von der Umformtemperatur von beispielsweise 1100°C der vorangegangenen Walzstiche erfolgt eine intensive Abkühlung des Walzgutes an seiner Oberfläche auf eine Temperatur oberhalb MS mittels Druckwasser im Bereich a. Anschliessend erfolgt in der Phase des Temperaturausgleichs zwischen Oberfläche und Kern die weitere Warmumformung, welche in der Zeichnung durch den Bereich b gekennzeichnet ist. In der kälteren Randzone ist die Rekristallisation gebremst und im Ergebnis der Behandlung liegt in dieser Randzone ein feinhörnigeres Gefüge vor als es sich ohne Kühlung einstellt. Infolge des Temperaturausgleichs während der Formgebung fällt die Kerntemperatur schnell ab, was eine Verfeinerung des Gefüges zur Folge hat. Im Endergebnis weisen Randzone und Kern nur noch geringe Gefügeunterschiede auf. Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel zeigt eine weitere hühlstufe c im Anschluß an die erfindungsgemäße Behandlung, die zur Einstellung bestimmter Festigkeitseigenschaften in bekannter Weise beiträgt, durch die vorangegange Kühlstufe, gekennzeichnet durch den Bereich a in der Zeichnung, jedoch mit erheblich verringertem kühltechnischen Aufwand durchgeführt wird.
  • Die durch den Bereich a in der Zeichnung angegebene Kühlstufe wirkt sich somit auf das Ergebnis jeder beliebigen nachfolgenden thermomechanischen Behandlung positiv aus.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, trotz hoher Walzgeschwindigkeiten und -temperaturen die optimalen Werlistoffeigenschaften, die bei einer gegebenen Stahlzusammensetzung möglich sind, zu erreichen.
  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
    Figure imgb0001

Claims (3)

1. Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl insbesondere beim kontinuierlichen Walzen von Draht und Feinstahl, wobei das Walzgut während des Walzprozesses von der Endwalztemperatur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb MS abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut während des Temperaturausgleichs zwischen Randzone und Kern einer Umformung mit einem Umformgrad von mindestens 10 % unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschluß der Warmumformung wahlweise zusätzlich eine weitere thermomechanische Behandlung durchgeführt wird.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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