EP0264868A2 - Fein- oder Mittelstahlstrasse - Google Patents

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EP0264868A2
EP0264868A2 EP87115220A EP87115220A EP0264868A2 EP 0264868 A2 EP0264868 A2 EP 0264868A2 EP 87115220 A EP87115220 A EP 87115220A EP 87115220 A EP87115220 A EP 87115220A EP 0264868 A2 EP0264868 A2 EP 0264868A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel mill
sections
finishing
cooling
last
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP87115220A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0264868B1 (de
EP0264868A3 (en
Inventor
Hubert Müller
Claus Schlanzke
Ulrich Svejkovsky
Hugo Dr. Feldmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by SMS Schloemann Siemag AG, Schloemann Siemag AG filed Critical SMS Schloemann Siemag AG
Priority to AT87115220T priority Critical patent/ATE101065T1/de
Publication of EP0264868A2 publication Critical patent/EP0264868A2/de
Publication of EP0264868A3 publication Critical patent/EP0264868A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0264868B1 publication Critical patent/EP0264868B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • 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 by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Definitions

  • the invention relates to a fine or medium steel mill with a preliminary series, at least one intermediate series and at least one finished series, an upstream furnace and a downstream water cooling section.
  • Such fine or Medium steel mills are widely used to roll down stronger starting material, for example square square billets with 200 mm profile lengths, by means of caliber rolls to changing, desired dimensions.
  • Such a fine or medium steel mill is usually followed by a water cooling section, which on the one hand is intended to prevent excessive scale formation after leaving the street and by means of which the mechanical properties of the rolling stock which are also favorable are to be achieved.
  • the invention is therefore based on the object of designing a fine or medium steel mill in such a way that a rolling stock of advantageous structure and thus improved mechanical properties is achieved.
  • FIG. 1 A typical fine steel mill for the invention is shown schematically in FIG. 1.
  • the street itself is formed by scaffolding 1 to 21; here change horizontal with vertical stands, and only the finishing stand 21 is designed as a universal stand.
  • the stands 1 and 2 still rolling rectangular cross-sections, while the following stands 3 to 20 Alternate oval and round cross sections effect and the finishing stand 21 also rolled round cross sections.
  • the billets to be rolled are preheated to the rolling temperature in the furnace 22.
  • a water cooling section 24 is provided between the stands 12 and 13, a water cooling section 25 with a subsequent recovery section 26 is arranged behind the stand 16, and a further water cooling section with a subsequent long recovery section 28 is incorporated behind the stand 18.
  • the water cooling section 24 is only effective in special cases, for example when a material is rolled in which higher core temperatures are to be avoided. But the water cooling sections 25 and 27 are already in operation during normal rolling.
  • the water cooling section 25 causes pre-cooling, and the actual cooling to the optimum rolling temperature for the finishing batch takes place only in the water cooling section 27; the downstream long recovery section 28 causes a large temperature adjustment of the surface of the rolling stock to the temperature of the core, so that there is a largely homogeneous temperature field within the rolling cross section for the final deformation.
  • curves then result, as exemplarily shown diagrammatically in FIG. 2.
  • Curve a indicates the core temperature as a function of the distance covered within the fine steel mill
  • curve b represents the temperature of the surface of the rolling stock
  • curve c represents the mean temperature
  • the surface of the rolling stock is already cooled as it passes through a stand by direct contact with the cool jackets of the rolls within the forming area. In the center, however, the temperature rises due to the conversion of the deformation energy into heat. After passing through a scaffold, the surface temperature also recovers to a certain extent. In the area of the serrations reaching down to 400 ° C, the surface is cooled by four successive exposures to water, and the surface temperature recovers between the individual cooling units. The mean temperature is also reduced; however, an impact on the core temperature only occurs after a remarkable recovery route, which is almost too high in the diagram. 80 m length was chosen.
  • the average rolling temperature of about 1000 ° before reaching the finishing scale is significantly reduced by about 200 °, so that the grain growth is delayed accordingly and after leaving the last stand under the influence of one downstream of the road , further cooling section not taken into account in the figures is further slowed down, so that a fine steel mill equipped in this way and working in accordance with the invention works in the finishing line at a reduced temperature, which provides a fine-grained and excellent mechanical properties starting material.
  • the temperature diagram of FIG. 2 illustrates in detail the conditions prevailing when rolling round steel 62 mm ⁇ .
  • the stands 1 to 10 of FIG. 1 are in their position shown in FIG. 1, the stands 11 to 20 are extended from the rolling line, and the stands 11 and 12 corresponding to the stands are instead of the stands 19 and 20 Finishing stand 21 arranged upstream.
  • Four water cooling sections corresponding to the water cooling sections 25 and 27 are used in the space which has been freed by the extension of the scaffolding 11 to 16; there is also the possibility to use the permanently installed water cooling sections 24 and 25 and between to install two more water cooling lines.
  • the length measurement starts here in the center plane of the scaffold 1.
  • the last two spikes of curve b pointing downward now represent the cooling in the stands 11 and 12 in places 19 and 20, and the cooling within the finishing stand 21 is no longer shown in the diagram.
  • FIG. 3 Another version of a fine steel mill is shown in FIG. 3.
  • horizontal and vertical stands 1 to 20 are alternately provided to achieve the same performance in order to achieve the smallest dimensions to be rolled on the fine steel mill, and the stands 19 that are effective in the finishing line and 20 is a universal scaffold 21 downstream.
  • a cropping shear and a descaling device 34 are arranged upstream of the road, and rotating shears 35 and 36 are provided in the road.
  • a transverse transport 29 is provided, offset against the rolling direction, which is capable of picking up billets and feeding the further stands, which are arranged offset, to the fine steel mill.
  • This transverse transport is designed in such a way that it can pick up several, for example up to six or up to ten, billets and can hold them for cooling over appropriate times, only moved laterally. In the case of difficult materials, a longer pre-cooling time can lower undesirably high core temperatures.
  • water cooling sections 25 and 27 are provided, each with recreational sections 26 and 28 arranged after them, which operate when the billets are fully rolled out to the smallest cross-sections.
  • the finishing stand 21 remains in its place, but is operated with positions or calibres corresponding to the dimensions of the desired finished product.
  • the increased drive torque requirement due to the rolling of larger dimensions in the finished group can also be taken into account here by using correspondingly stronger drive motors, comb-rolling stands, spindles or spindle heads.
  • comb stands with different transmission ratios
  • FIG. 4 Another possibility is explained with reference to FIG. 4.
  • the furnace 22, cropping shears and descaling device 34 as well as rotating shears 35 and 36 are shown between a number of stands, which in turn was chosen for a total of 21.
  • the stands 17 and 18, however, have also been incorporated into the finished series, so that when cooling by means of the cooling device 32, the cooling process relates to rolling stock that runs more slowly and can thus be designed more effectively.
  • the temperature compensation serving section 33 is suitably adapted to the stronger cooling and heat compensation of stronger material.
  • the stands 19 and 20 are first removed, and the stands 17 and 18 can move up in their place.
  • further stands are removed from the rolling line, the last still effective stands moving to the positions of stands 19 and 20 or, when changing over four stands, to places 17 to 20.
  • the total number of stands to be used for the fine steel mill depends on the smallest cross section to be rolled on this fine steel mill or the highest reduction to be carried out from the incoming semi-finished product to the finished product, whereby an optimal caliber distribution on the rollers must be taken into account as well as an optimization of the Roll diameter on the cross section to be rolled.
  • the last of the stands, combined into a finished scale, are used for the final rolling of the finished product, and in order to achieve favorable stress values for the finished product, the rolling in the finished season is effected at such a reduced temperature that the required drive moments in as a result of the temperature-related increase in the forming work of the material, with a corresponding reduction in the finishing scaffold, preferably in the finishing stand, the resulting trimmer structure of the grain growth that decreases with the reduced rolling temperature is only offered because of this slight grain growth when the austenite is converted into Perlite to get fine-grained, fine-streaked pearlite.
  • the cross-section of the finished product increases, fewer scaffolds are required.
  • the scaffolds not required are removed or pushed out, but the finishing scaffold 21 or scaffolds corresponding to this remain and are only adapted to the enlarged caliber.
  • the last of the stands still in use are moved and placed in front of the dertig stand;
  • prepared scaffolds are expediently inserted, for example into places 19 and 20 of the exemplary embodiments. The insertion is simplified if appropriate midsole plates are prepared for this.
  • the cooling of the rolling stock entering the last or the last stands which is essential for achieving an optimal structure, is effected by means of water cooling sections, one of which is arranged upstream of the finishing relay while maintaining a sufficient recovery section.
  • the scaffold locations that have become free can be made effective instead of or in addition to the originally intended water cooling sections by equipping the vacant places with the spray devices of the water cooling sections.
  • the available recovery section can also be extended, thus achieving better temperature compensation between the core and the outer skin of the rolling stock.
  • the water cooling sections are preferably arranged such that they run on round or square cross sections.
  • the water cooling sections are preferably provided in the area of the last stands, so that a maximum cooling effect is achieved and, due to the small number of subsequent stands, the smallest reheating of the rolling stock is achieved due to the deformations that occur. Late cooling has also proven its worth, since the deformation work increases with the onset of cooling and, on the one hand, the drive is subjected to greater stress, but, on the other hand, the scaffold wear also increases due to the greater forces and moments to be applied.
  • each of the water cooling sections 25 and 27 is followed by a relaxation section 26 and 28; however, the initially continuous recovery section 26 is only intended to allow the core temperature to approximate to the outside temperature in order to enable sufficient cooling in the subsequent water cooling section without the surface being undercooled.
  • the last of the recreational routes is dimensioned such that the temperature compensation is advanced as desired during the finishing rolling in the finishing season. If the recreational zones required here become undesirably long, the water cooling sections upstream from them can be preceded against the rolling direction be placed.
  • the diameters of the rolls can advantageously be minimized since only a narrowly limited cross-sectional area is rolled in each of the stands, except that of the finished group. These possible small roll diameters result in a reduced width with a correspondingly increased lengthening of the rolling stock, and as a result, only a smaller decrease in height is required in the following stands or an increased reduction is made possible, so that lower rolling forces, lower drive torques and a reduced motor output with a correspondingly reduced Energy consumption can be achieved. Since essentially the same cross-sections are reduced in every scaffolding, except for those of the prefabricated structure, any changes to the dimensions of the finished product which are required are also reduced to a minimum. Except for the finished scale, when changing the program it is necessary to extend or retract certain stands, but not to change the rollers.
  • cooling within the fine steel mill is provided to obtain a finished material of increased quality or resilience, which, however, is essentially effected before the finishing relay, and which is arranged after a correspondingly long recovery route in order to achieve a large temperature balance between the inside and the outside to secure outer districts of the rolling stock.
  • an additional cooling section with a shorter recovery section can be arranged in front, and for materials that are sensitive to an increase in core temperature, a corresponding upstream cooling device can also be used, which is designed as a water cooling section or as a storage and cooling transport that allows cooling can be.
  • it has proven effective not to lower the temperature in the front of the scaffolding in order to be able to drive with the previous drive powers, and to carry out the desired temperature reduction only before the last of the scaffolding.

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Abstract

Um in einer Fein- bzw. Mittelstahlstraße ein Walzgut vorteilhaften Gefüges und damit verbesserter mechanischer Eigenschaften zu erreichen werden der Fertigstaffel der Fein- oder Mittelstahlstraße und/oder einer durch die letzten Gerüste der Fertigstaffel gebildeten Fertiggruppe mindestens eine Wasserkühlstrecke vorgeordnet. Zweckmäßig ist dieser Wasserkühlstrecke eine Ausgleichsstrecke nachgeordnet, welche eine Angleichung der Kern- und Außentemperaturen des Walzgutes vor Eintritt in die Fertigstaffel bzw. deren letzte Gerüste ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fein- oder Mittelstahlstraße mit einer Vorstaffel, mindestens einer Zwischenstaffel sowie min­destens einer Fertigstaffel, einem diesen vorgeordneten Ofen sowie eine nachgeordnete Wasserkühlstrecke. Derartige Fein- ­bzw. Mittelstahlstraßen werden verbreitet benutzt, um stärkeres Ausgangsmaterial, bspw. quadratische Vierkantknüppel mit 200 mm Profillängen, vermittels von Kaliberwalzen auf wechselnde, jeweils gewünschte Abmessungen herabzuwalzen. Üblicherweise ist derartigen Fein- bzw. Mittelstahlstraßen eine Wasserkühlstrecke nachgeordnet, die einerseits eine übermäßige Zunderbildung nach Verlassen der Straße unterbinden soll, und mittels deren auch günstige mecha­nische Eigenschaften des Walzgutes erreicht werden sollen.
  • Beim Walzen von Draht ist es durch die DE-OS 14 33 760 sowie die DE-OS 16 08 387 bekannt, ein günstige Eigenschaften sichern­des feinkörniges Perlit-Gefüge zu erreichen, indem nach Verlassen des letzten Gerüstes der Draht intensiv durch eine mehrstufige Wasserkühlung und anschließend durch eine intensive Luftkühlstrecke schnell, jedoch unter Vermeidung der Martensit-Bereiche des ZTU-­Diagrammes, abgekühlt wird. Das dortige Kühlverfahren läßt sich auf Feinstahlstraßen infolge der höheren Wärmekapazität der dort gewalzten größeren Querschnitt nicht übertragen. Es sind aber be­reits Überlegungen angestellt worden, ob und wie die dort ge­machten Erfahrungen auch auf größere Querschnitte erstreckbar sind.
  • Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Fein- oder Mit­telstahlstraße so auszubilden, daß ein Walzgut vorteilhaften Ge­füges und damit verbesserter mechanischer Eigenschaften erreicht wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Insbesondere durch eine intensive Kühlung des Walzgutes vor der Fertigstaffel und einen weitgehenden Ausgleich zwischen Kern- ­und Oberflächentemperatur vor den letzten Stichen wird für diese eine erstrebenswert geringe Einlauftemperatur erreicht, die zwar die Verformungsarbeit in diesen Stichen erhöht, nachfolgende Kühlvorgänge aber derart vorbereitet, daß das aus dem letzten Stich resultierende Trümmergefüge in seinem Kornwachstum ver­langsamt ist und damit nicht mehr die Zeit zu einem ausgedehnten Kornwachstum erhält.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der fol­genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese erläuternden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen hierbei:
    • Figur 1 schematisch eine mit Wasserkühl- und Erholungsstrek­ken ausgestattete Feinstahlstraße,
    • Figur 2 diagrammatisch den Temperaturgang eines beispiel­haft herausgegriffenen Walzgutes, und
    • Figuren 3 und 4 weitere schematische Darstellungen von Fein­stahlstraßen.
  • Eine für die Erfindung typische Feinstahlstraße ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt.
  • Die Straße selbt wird durch die Gerüste 1 bis 21 gebildet; hier­bei wechseln Horizontal- mit Vertikalgerüsten, und nur das Fer­tiggerüst 21 ist als Universalgerüst ausgebildet. Bei der dargestellten Straße besteht bspw. die Möglichkeit, in den aufeinanderfolgenden Gerüsten einlaufende Querschnitte bis zu Knüppeln von 200 × 200 mm² bis zu einem Rundmaterial von 16 mm Durchmesser herabzuwalzen, wobei die Gerüste 1 und 2 noch rechteckige Querschnitte walzen, während die folgenden Ge­rüste 3 bis 20 alternierend ovale und runde Querschnitte be­wirken und das Fertiggerüst 21 ebenfalls runde Querschnitte erwalzt.
  • Im Betriebe werden die zu walzenden Knüppel im Ofen 22 auf die Walztemperatur vorgeheizt. Zur Steuerung der Tempera­tur ist zwischen den Gerüsten 12 und 13 eine Wasserkühlstrecke 24 vorgesehen, hinter dem Gerüst 16 sind eine Wasserkühlstrecke 25 mit einer anschließenden Erholungsstrecke 26 angeordnet, und hinter dem Gerüst 18 ist eine weitere Wasserkühlstrecke mit einer anschließenden langen Erholungsstrecke 28 einge­gliedert. Die Wasserkühlstrecke 24 wird nur in besonderen Fällen wirksam, bspw. wenn ein Werkstoff gewalzt wird, bei dem höhere Kerntemperaturen vermieden werden sollen. Aber schon beim üblichen Walzen sind die Wasserkühlstrecken 25 und 27 in Betrieb. Die Wasserkühlstrecke 25 bewirkt eine Vor­kühlung, und die eigentliche Abkühlung auf die für die Fertig­staffel optimale Walztemperatur erfolgt erst in der Wasser­kühlstrecke 27; die ihr nachgeordnete lange Erholungsstrecke 28 bewirkt einen weitgehenden Temperaturangleich der Ober­fläche des Walzgutes an die Temperatur des Kernes, so daß für die abschließende Verformung ein weitgehendes homogenes Temperaturfeld innerhalb des Walzquerschnittes besteht.
  • Es hat sich gezeigt, daß zwar vor der Fertiggruppe eine in­tensive Kühlung auf erwünscht niedrige Temperaturen die ge­wünschte Feinkörnigkeit und die gewünschten Eigenschaftes des Ausgangsproduktes sichern. Gleichzeitig jedoch wird die Ver­formungsarbeit erhöht. Es ist im Interesse eines geringen Energieverbrauches der Fein- bzw. Mittelstahlstraße daher zweck­mäßig, zwischen den vorgeordneten Gerüsten 12, 13 und 16, 17 nur dann eine Kühlung wirksam werden zu lassen, wenn eine Kühlung schon in diesem Stadium tatsächlich erforderlich ist. Anderer­seits ist es, der mit sinkender Temperatur steigenden Verfor­mungsarbeit wegen, erforderlich, die Antriebsleistung der Fertig­staffel, wenn auch nur relativ geringfügig, zu steigern.
  • Im Betriebe ergeben sich dann Kurven, wie sie diagrammatisch in der Fig. 2 beispielhaft dargestellt sind. Aufgezeichnet sind hier drei Kurven a bis c. Die Kurve a gibt hierbei die Kerntemperatur in Abhängigkeit des innerhalb der Feinstahl­straße zurückgelegten Weges an, die Kurve b steht für die Temperatur der Oberfläche des Walzgutes, während dessen mitt­lere Temperatur durch die Kurve c veranschaulicht wird.
  • Wie insbesondere Kurve b zu entnehmen ist, erfolgt bereits jeweils beim Durchlauf eines Gerüstes eine Abkühlung der Oberfläche des Walzgutes durch den direkten Kontakt mit den kühlen Män­teln der Walzen innerhalb des Umformungsbereiches. Im Zen­trum dagegen steigt die Temperatur jeweils durch Umsetzung der Verformungsenergie in Wärme an. Nach Durchlauf eines Gerüstes erholt sich auch die Oberflächentemperatur jeweils wieder in einem gewissen Ausmaße. Im Bereich der bis herunter zu 400°C reichenden Zacken wird jeweils die Oberfläche durch vier nachein­ander erfolgende Wasserbeaufschlagungen abgekühlt, und zwischen den einzelnen Kühleinheiten erholt sich die Oberflächentemperatur. Auch die mittlere Temperatur wird hierbei abgesenkt; eine Aus­wirkung auf die Kerntemperatur erfolgt aber erst nach Durchlaufen einer beachtlichen Erholungsstrecke, die im Diagramm zu fast. 80 m Länge gewählt wurde. Zu beachten ist hierbei, daß beim Walzen starker Querschnitte, bspw. dem Querschnitt 60 φ, nur noch die Gerüste 1 bis 10 in der Walzlinie verbleiben und die Gerüs.e 19 und 20 ausgetauscht werden gegen den Gerüsten 11 und 12 entspre­chende Gerüste,
    während das Fertiggerüst 21 mit dem gewünschten Endkaliber gefahren wird. Hierbei sind durch die ausgeschobenen Gerüste Plätze frei geworden, die durch einsetzbare Wasserkühlstrecken ersetzt werden können. Bei der hierbei erzielten Kühlwirkung ist in Betracht zu ziehen, daß die jetzt zu kühlenden stärke­ren Querschnitte ein geringeres Verhältnis Oberfläche zur Masse aufweisen und damit an sich schlechter kühlbar sind; die Wasserkühlstrecken werden jedoch auch langsamer durchlau­fen, so daß insoweit auch eine gegenteilige Tendenz auftritt. Der Ausgleich zwischen Kern- und Oberflächentemperatur jedoch wird verzögert, so daß lange Ausgleichsstrecken hier ange­bracht sind. In jedem Falle aber wird erreicht, daß die durch­schnittliche Walztemperatur von ca. 1000° vor dem Erreichen der Fertigstaffel deutlich um etwa 200° abgesenkt wird, so daß auch das Kornwachstum entsprechend verzögert wird und nach dem Verlassen des letzten Gerüstes unter Einwirkung einer der Straße nachgeordneten, in den Figuren nicht berücksichtigten weiteren Kühlstrecke weiterhin verlangsamt wird, so daß eine derart ausgestattete und gemäß der Erfindung arbeitende Fein­stahlstraße in der Fertigstaffel mit einer abgesenkten Tempe­ratur arbeitet, welche ein feinkörniges und hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisendes Ausgangsmaterial lie­fert.
  • Im einzelnen veranschaulicht das Temperaturdiagramm der Fig. 2 die beim Walzen von Rundstahl 62 mm φ vorliegenden Verhältnisse. Die Gerüste 1 bis 10 der Fig. 1 befinden sich hierbei in ihrer in der Fig. 1 dargelegten Position, die Gerüste 11 bis 20 sind hierbei aus der Walzlinie ausgefahren, und den Gerüsten 11 und 12 entsprechende Gerüste sind anstelle der Gerüste 19 und 20 dem Fertiggerüst 21 vorgeordnet. In den durch das Ausfahren der Gerüste 11 bis 16 freigewordenen Raum sind vier Wasser­kühlstrecken entsprechend den Wasserkühlstrecken 25 und 27 eingesetzt; es besteht auch die Möglichkeit, die fest einge­bauten Wasserkühlstrecken 24 und 25 zu benutzen und zwischen ihnen zwei weitere Wasserkühlstrecken einzubauen. Die Längen­messung beginnt hier in der Mittelebene des Gerüstes 1. Dem­nach ergeben sich zunächst in den Gerüsten 1 bis 10 zehn nach unten weisende Zacken, die den jeweiligen Abkühlungen in den Gerüsten in die Positionen 0 bis 49 entsprechen. Die folgen­den, bis in den Bereich von 400° reichenden Zacken der Kurve b stellen die Abkühlung in den vier Wasserkühlstrecken dar. Die folgenden, fest eingebauten Wasserkühlstrecken, bspw. die Wasserkühlstrecke 27, werden nicht betätigt, so daß die gesamte, zwischen der letzten der tätigen Kühlstrecken und dem Gerüst 11 auf dem Platze des Gerüstes 19 vom Walzgut durchlaufene Strecke zum Temperaturausgleich zwischen Oberfläche und Kern als Erholungs strecke zur Verfügung steht. Die beiden letzten nach unten weisen­den Zacken der Kurve b stellen die Abkühlungen in den Gerüsten 11 und 12 nunmehr auf Plätzen 19 und 20 dar, und die Abkühlung inner­halb des Fertiggerüstes 21 ist im Diagramm nicht mehr darge­stellt. Es bewährt sich hierbei besonders, daß an die durch den Ausbau von Gerüsten freigewordenen Stellen zusätzliche Wasserkühlstrecken eingebaut sind, so daß eine ausreichende Kühlung schon in Verhältnismäßig großem Abstand vor der Fer­tigstaffel erreicht wird und eine ausreichend lange Strecke und damit Zeit für den Temperaturausgleich zur Verfügung steht, so daß beim Eintritt in das erste Gerüst der Fertiggruppe nicht nur die durch die Kurve c dargestellte Temperatur ge­genüber der Einlauftemperatur in das erste Gerüst vorteil­haft um über 200° abgesenkt ist, auch die Differenzen zwischen der im Kern verbliebenen und in den Außenbereichen vorliegen­den Temperaturen ist vorteilhaft abgesenkt.
  • Eine andere Ausführung einer Feinstahlstraße ist in Fig. 3 dar­gestellt. Auch hier werden wieder zur Erzielung gleicher Leistungen zum Erreichen der geringsten, auf der Feinstahl­straße zu walzenden Abmessungen hinter einem Ofen 22 al­ternierend Horizontal- und Vertikalgerüste 1 bis 20 vorge­sehen, und den in der Fertigstaffel wirksamen Gerüsten 19 und 20 ist ein Universalgerüst 21 nachgeordnet. Auch hier sind der Straße eine Schopfschere sowie eine Entzunderungs­vorrichtung 34 vorgeordnet, und in der Straße sind rotie­rende Scheren 35 und 36 vorgesehen. Statt einer ersten Kühl­vorrichtung 24 der Fig. 1 jedoch ist, entgegen der Walzrich­tung versetzt, ein Quertransport 29 vorgesehen, welcher Knüppel aufzunehmen und den versetzt angeordneten weiteren Gerüsten der Feinstahlstraße zuzuführen vermag. Dieser Quer­transport ist so ausgestaltet, daß er wahlweise mehrere, bspw. bis zu sechs oder bis zu zehn, Knüppel aufzunehmen vermag und diese zum Auskühlen über entsprechende Zeiten, nur quer­verschoben, festzuhalten vermag. Damit lassen sich bei schwie­rigem Material durch eine längere Vorkühlzeit insbesondere unerwünscht hohe Kerntemperaturen absenken.
  • Auch hier sind Wasserkühlstrecken 25 und 27 mit jeweils ihnen nachgeordneten Erholungsstrecken 26 und 28 vorgesehen, die beim vollen Auswalzen der Knüppel auf die geringsten Quer­schnitte tätig werden. Auch hier wird jedoch von der Möglich­keit Gebrauch gemacht, beim Umstellen auf ein stärkeres Fer­tigerzeugnis nicht mehr benötigte Gerüste aus der Walzlinie zu bringen und die in Walzrichtung gesehenen beiden letzten noch benötigten Gerüste der Zwischenstaffel an den Plätzen der Gerüste 19 und 20 der Fertigstaffel einzusetzen. Auch hier verbleibt das Fertiggerüst 21 auf seinem Platz, wird aber mit den Abmessungen des gewünschten Fertigerzeugnisses entsprechenden Anstellungen bzw. Kalibern betrieben. Wie auch bei der Anordnung nach Fig. 1 kann auch hier der durch das Walzen größerer Abmessungen in der Fertiggruppe erhöhte Be­darf des Antriebsmomentes berücksichtigt werden, indem ent­sprechend stärker ausgelegte Antriebsmotore, Kammwalzgerüste, Spindeln bzw. Spindelköpfe benutzt werden. Es ist aber auch möglich, Kammgerüste unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse, Kammgerüste mit wahlweise wirksam zu machendem Übersetzungs­verhältnis oder aber zusätzliche, dem Kammwalzgerüst vorgeord­nete Übersetzungsstufen vorzusehen, so daß bei vorgegebener Leistung eine Anpassung des vom Kammwalzgerüst abgegebenen Momentes an den erhöhten Momentenbedarf möglich ist.
  • Eine weitere Möglichkeit wird anhand der Fig. 4 erläutert. Hier sind wieder der Ofen 22, Schopfschere und Entzunderungs­vorrichtung 34 sowie rotierende Scheren 35 und 36 zwischen einer Anzahl von Gerüsten dargestellt, die wiederum zu insge­samt 21 gewählt wurde. Die Gerüste 17 und 18 jedoch sind mit in die Fertigstaffel übernommen worden, so daß beim Kühlen vermittels der Kühlvorrichtung 32 sich der Kühlprozeß auf langsamer laufendes Walzgut bezieht und sich damit effektiver gestalten läßt. Die dem Temperaturausgleich dienende Erho­lungsstrecke 33 ist zweckmäßig der stärkeren Kühlung und dem Wärmeausgleich stärkeren Materiales angepaßt. Beim Umstellen auf stärkeres Material werden zunächst die Gerüste 19 und 20 ausgebaut, und die Gerüste 17 und 18 können an deren Stelle aufrücken. Beim Übergang auf ein weiterhin verstärktes Fer­tigerzeugnis werden entsprechend weitere Gerüste aus der Walz­linie genommen, wobei jeweils die letzten noch wirksamen Ge­rüste an die Stellen der Gerüste 19 und 20 oder, beim Um­stellen von vier Gerüsten, an die Stellen 17 bis 20 vorrücken.
  • Die Gesamtzahl der für die Feinstahlstraße einzusetzenden Ge­rüste richtet sich nach dem kleinsten, auf dieser Feinstahl­straße zu walzenden Querschnitt bzw. der höchsten, vom ein­laufenden Halbzeug bis zum auslaufenden Fertigerzeugnis durch­zuführenden Reduktion, wobei eine optimale Kaliberverteilung auf die Walzen ebenso zu berücksichtigen ist wie eine Optimie­rung der Walzendurchmesser auf den jeweils zu walzenden Quer­schnitt. Nach der Erfindung werden hierbei die letzten der Ge­rüste, zu einer Fertigstaffel zusammengefaßt, zum Fertigwal­zen des Fertigerzeugnisses genutzt, und zur Erzielung günsti­ger Beanspruchungswerte des Fertigerzeugnisses wird das Wal­zen in der Fertigstaffel mit einer derart verminderten Tempe­ratur bewirkt, daß zwar die benötigten Anstriebsmomente in­ folge der temperaturbedingten Steigerung der Umformarbeit des Materiales erhöht werden, bei entsprechender Reduktion in der Fertigstaffel, vorzugsweise im Fertiggerüst, dem hierbei entstehenden Trimmergefüge des mit abgesenkter Walz­temperatur sinkenden Kornwachstumes wegen nur die Gelegenheit geboten wird, durch eben dieses geringe Kornwachstum bei der Umwandlung des Austenits in Perlit zu feinkörnigem, fein­streifigen Perlit zu gelangen.
  • Mit steigendem Querschnitt des Fertigerzeugnisses werden auch weniger Gerüste benötigt. Die nicht benötigten Gerüste werden ausgebaut bzw. ausgeschoben, wobei jedoch das Fertiggerüst 21 bzw. diesem entsprechende Gerüste verbleiben und nur dem vergrößerten Kaliber angepaßt werden. Um weiterhin ein Walzen in einer geschlossenen Fertigstaffel zu ermöglichen, werden die letzten der noch benutzten Gerüste umgesetzt und dem der­tiggerüst vorgeordnet; zweckmäßig werden jedoch entsprechende, vorbereitete Gerüste, bspw. in die Plätze 19 und 20 der Aus­führungsbeispiele, eingeschoben. Das Einsetzen wird verein­facht, wenn hierfür entsprechende Zwischensohlplatten vorbe­reitet sind.
  • Die für die Erreichung eines optimalen Gefüges wesentliche Kühlung des in das letzte bzw. die letzten Gerüste einlau­fende Walzgut wird vermittels von Wasserkühlstrecken bewirkt, von denen eine unter Einhaltung einer ausreichenden Erholungs­strecke der Fertigstaffel vorgeordnet ist. Beim Ausbau von Gerüsten zur Umstellung auf ein stärkeres Fertigerzeugnis können die freigewordenen Gerüstplätze anstelle der ursprüng­lich vorgesehenen Wasserkühlstrecken oder zusätzlich zu die­sen wirksam gemacht werden, indem die freigewordenen Plätze mit den Spritzvorrichtungen der Wasserkühlstrecken bestückt werden. Hierdurch ist es nicht nur möglich, gegebenenfalls eine intensivere Kühlung zu erreichen, durch Abschalten der letzten, ursprünglich vorgesehenen Kühlstrecken läßt sich auch die zur Verfügung stehende Erholungsstrecke verlängern und damit ein besserer Temperaturausgleich zwischen Kern und Außenhaut des Walzgutes erreichen. Um ein Verziehen des Walzgutes zu vermeiden, werden die Wasserkühlstrecken vor­zugsweise so angeordnet, daß sie auf Rund- bzw. Quadratquer­schnitte laufen. In jedem Falle werden die Wasserkühlstrecken vorzugsweise im Bereiche der letzten Gerüste vorgesehen, so daß eine maximale Kühlwirkung erreicht wird und infolge der nur geringen Anzahl noch folgender Gerüste auch die kleinste Wiedererwärmung des Walzgutes durch die auftretenden Verfor­mungen erreicht wird. Bewährt hat sich die späte Kühlung auch weiterhin, da mit einsetzender Kühlung die Verformungsarbeit ansteigt und einerseits der Antrieb stärker beansprucht, an­dererseits aber auch der Verschleiß der Gerüste durch stärkere aufzuwendende Kräfte und Momente ansteigt. Bei stärkerer er­forderlich werdender Kühlung wird diese in an sich bekannter Weise stufenweise durchgeführt, um eine unzulässig niedrige Oberflächentemperatur ebenso zu vermeiden wie überhohe Tem­peraturdifferenzen zwischen Kern und Walzgut-Oberfläche. Hier­bei sind die gegebenenfalls erforderlichen Scheren nach Mög­lichkeit in Ausgleichsstrecken anzuordnen. Es ist auch mög­lich, eine mehrstufige Kühlung an mehreren Plätzen vorzuse­hen. Wie aus den Ausführungsbeispielen hervorgeht, ist jeder der Wasserkühlstrecken 25 bzw. 27 eine Erholungsstrecke 26 bzw. 28 nachgeordnet; die zunächst durchlaufende Erholungs­strecke 26 jedoch soll nur einen annähernden Angleich der Kern- an die Außentemperatur ermöglichen, um in der folgenden Wasserkühlstrecke eine ausreichende Kühlung zu ermöglichen, ohne daß die Oberfläche unterkühlt wird. Die letzte der Er­holungsstrecken jedoch ist so bemessen, daß beim Fertigwal­zen in der Fertigstaffel der Temperaturausgleich erwünscht weit vorgetrieben ist. Werden die hierbei erforderlichen Er­holungszonen unerwünscht lang, so können die diesen vorge­ordneten Wasserkühlstrecken entgegen der Walzrichtung vorver­ legt werden.
  • Die Durchmesser der Walzen können vorteilhaft minimiert werden, da in jedem der Gerüste, ausgenommen die der Fer­tiggruppe, nur ein eng begrenzter Querschnittsbereich ge­walzt wird. Diese möglichen geringen Walzendurchmesser ergeben eine verringerte Breitung bei entsprechend gesteigerter Ver­längerung des Walzgutes, und infolgedessen wird in den fol­genden Gerüsten nur eine kleinere Höhenabnahme erforderlich oder aber eine erhöhte Reduktion ermöglicht, so daß auch gerin­gere Walzkräfte, geringere Antriebsmomente und eine verringer­te Motorleistung mit einem entsprechend verringerten Energie­verbrauch erreicht werden. Da in jedem Gerüst, ausgenommen je­nen der Fertigstaffel, im wesentlichen gleiche Querschnitte reduziert werden, werden beim Wechsel der Abmessungen des Fer­tigerzeugnisses erforderlich werdende Umbauarbeiten ebenfalls auf ein Minimum zurückgeführt. Ausgenommen die Fertigstaffel ist bei einem Programmwechsel zwar ein Aus- bzw. Einfahren be­stimmter Gerüste, nicht aber ein Walzenwechsel erforderlich.
  • Als wesentlich hat sich gezeigt, daß zur Gewinnung eines Fertig­materials gesteigerter Güte bzw. Belastbarkeit eine Kühlung in­nerhalb der Feinstahlstraße vorgesehen wird, die allerdings im wesentlichen vor der Fertigstaffel bewirkt wird, und der eine entsprechend lange Erholungsstrecke nachgeordnet ist, um einen weitgehenden Temperaturausgleich zwischen inneren und äußeren Bezirken des Walzgutes zu sichern. Im Falle stärkerer erforder­lich werdender Kühlungen kann eine zusätzliche Kühlstrecke mit einer kürzeren Erholungsstrecke vorgeordnet sein, und für Material, das gegen Erhöhen der Kerntemperatur empfindlich ist, kann zusätzlich eine entsprechend vorgelagerte Kühlvorrich­tung benutzt werden, die als Wasserkühlstrecke oder als speichern­der und ein Auskühlen erlaubender Quertransport ausgeführt sein kann. In jedem Falle hat es sich bewährt, in dem vorderen der Gerü­ste noch keine Temperaturabsenkung vorzunehmen, um mit den bisheri­gen Antriebsleistungen fahren zu können, und die erwünschte Tempe­raturabsenkung erst vor den letzten der Gerüste vorzunehmen.

Claims (9)

1. Fein- oder Mittelstahlstraße mit einer Vorstaffel, mindestens einer Zwischenstaffel sowie mindestens einer Fertigstaffel, einem diesen vorgeordneten Ofen sowie einer nachgeordneten Wasserkühlstrecke,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fertigstaffel und/oder einer durch die letzten Ge­rüste der Fertigstaffel gebildeten Fertiggruppe eine Wasser­kühlstrecke (27) sowie eine dieser nachgeordnete Ausgleichs­strecke (28) vorgeordnet sind.
2. Feinstahlstraße nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß vor bzw. innerhalb der Zwischenstaffel weitere Kühl­strecken (24, 25) vorgesehen sind.
3. Feinstahlstraße nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine vor bzw. innerhalb der Zwischenstaffel vorgesehene Kühlstrecke als Quertransport (29) ausgebildet ist.
4. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mindestabnahme der Fertiggruppe, vorzugsweise des letzten Gerüstes (21), 19% überschreitet.
5. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei ihrem Umbau auf größere Ausgangsquerschnitte außer den nicht beteiligten Gerüsten die letzten zwei Gerüste ausgeschoben sind und diesen zwei letzten entsprechende in die Endgruppe eingeschoben sind.
6. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fertigstraße ein doppeltes, umschaltbares Kamm­walzgerüst oder ein Kammwalzgerüst mit zusätzlicher vor­geschalteten, wahlweise wirksam zu machen Übersetzungs­stufe aufweist.
7. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in durch ausgeschobene Gerüste freigewordenen Berei­chen zusätzliche Wasserkühlstrecken eingesetzt sind.
8. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
den Kühlstrecken (24, 25, 27, 30, 32)zugeordnete Steuer- ­und/oder Regelvorrichtungen, welche gegebenenfalls in vorgeordneten Kühlstrecken die Überschreitung vorgegebe­ner Kern-Maximaltemperaturen unterbinden und vermittels nachgeordneter Kühlstrecken (24, 25) optimale mechanische Eigenschaften bzw. Korngrößen sichernde Verformungstem­peraturen für die Fertigstaffel bewirken.
9. Feinstahlstraße nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die letzte der Ausgleichsstrecken (28) eine Länge aufweist, welche einen weitgehenden Temperaturaus­gleich zwischen Kern- und Oberflächentemperatur gewähr­leistet.
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