EP0413163A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von thermomechanisch behandeltem Walzgut aus Stahl - Google Patents

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EP0413163A1 EP90113828A EP90113828A EP0413163A1 EP 0413163 A1 EP0413163 A1 EP 0413163A1 EP 90113828 A EP90113828 A EP 90113828A EP 90113828 A EP90113828 A EP 90113828A EP 0413163 A1 EP0413163 A1 EP 0413163A1
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rolling stock
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rolled steel
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Hugo Dr. Feldmann
Manfred Albedyhl
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • 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 method and a plant for the production of thermomechanically treated rolling stock from steel, the forming of the rolling stock taking place in a certain temperature range.
  • the austenite structure can therefore be set directly from the casting heat as in direct rolling, or in a preheating furnace from room temperature as in cold use or in an oven from an intermediate temperature as in hot use. In any case, however, prior to the actual thermomechanical treatment of the rolling stock, there is an austenite structure which either contains no or only a small proportion of germs or structural components of the phase which is stable at a lower temperature.
  • the object of the invention is to provide a method for the thermomechanical treatment of rolled steel, which enables the production of rolled products with a particularly favorable combination of strength and toughness properties.
  • This object is achieved in that the forming of the steel rolling stock begins in a temperature range which is below that of the stable austenite and continues until just above the Ac3 temperature.
  • the austenite that forms under these conditions is rich in germs from the phase that is resistant to low temperatures and has a particularly fine-grained structure.
  • German published patent application 3810261 a method for producing pipes, rods and strips is known, in which an ingot is processed in such a way that the temperature of the material to be processed rises to the recrystallization range due to the influence of the resistance to deformation.
  • this known method does not relate to the thermomechanical treatment of rolled steel, but to the production of tubes, rods and strips made of non-ferrous metal.
  • scaling can be suppressed to such an extent by tapping cold or from not higher than to the Ac 1 temperature (Fe-C diagram) that the inner surface of the pipe can be suppressed, for example, when rolling steel pipes is free of errors otherwise caused by scale.
  • this also results in improvements with regard to the surface roughness of the rolled product.
  • the lower preheating temperature and the shorter dwell time at elevated temperatures significantly reduce decarburization compared to conventionally rolled steel material.
  • the heating of the primary material which may have to be carried out can in this case remain limited to the head of the rolling stock and can take place in gas-heated preheating furnaces or also inductively.
  • the piercing temperature of the rolling stock must be determined as a function of the desired degree of forming.
  • a system shown schematically in the drawing is provided for carrying out the method according to the invention.
  • This system consists of a preheating unit (I) for the rolling stock, a high-forming unit (II) with a downstream cooling device (III) and a post-rolling mill or sizing mill (IV).
  • the high-forming unit (II) the rolling stock is shaped in accordance with the invention.
  • the yield strengths and the notched impact strength of the rolled product are significantly increased.
  • a planetary diagonal rolling mill is preferably used as the high-forming unit to use.
  • accelerated cooling of the rolling stock can be carried out in the cooling device (III) downstream of the high-forming unit (II) with the aid of cooling media such as water, air or water / air mixture.

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Abstract

Bei der Herstellung von thermomechanisch behandeltem Walzgut aus Stahl ist bezüglich der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften des Walzproduktes die feinkörnige Ausbildung des Gefüges von großer Bedeutung. Gemäß der Erfindung wird eine erhebliche Verbesserung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften sowie der damit verbundenen, wesentlichen Erhöhung der Streckgrenzwerte und Kerbschlagzähigkeit eines Walzproduktes aus Stahl dadurch erreicht, daß die Umformung des Walzgutes in einem Temperaturbereich beginnt, der unterhalb dem des stabilen Austenits liegt und bis dicht oberhalb der Ac3- Temperatur fortgesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von thermomechanisch behandeltem Walzgut aus Stahl, wobei die Umformung des Walzgutes in einem bestimmten Temperaturbereich erfolgt.
  • Es sind auf dem Gebiet der Herstellung von Walzprodukten aus Stahl verschiedene Verfahrenstechniken bekannt, und zwar das normalisierende Umformen des Walzgutes und das thermomechanische Umformen des Walzgutes. Bei normalisierendem Umformen des Walzgutes findet die Endumformung im Bereich der Normalglühtemperatur mit vollständiger Rekristallisation des Austenits statt, während beim thermomechanischen Umformen des Walzgutes Temperaturbereiche für eine gezielte Umformrate eingehalten werden, bei denen der Austenit nicht oder nicht wesentlich rekristallisiert. Bei den bisherigen Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzgut aus Stahl wird als Gefügezustand der Zustand des Austenitgefüges vorausgesetzt, der vor der thermomechanischen Behandlung des Walzgutes vorgelegen hat. Die Einstellung des Austenitgefüges kann daher unmittelbar aus der Gießwärme erfolgen wie beim Direktwalzen, oder in einem Vorwärmofen von Raumtemperatur aus wie beim Kalteinsatz oder aber in einem Ofen von einer Zwischentemperatur aus wie beim Heißeinsatz. In jedem Fall liegt aber vor der eigentlichen thermomechanischen Behandlung des Walzgutes ein Austenitgefüge vor, das entweder keine oder nur geringe Anteile von Keimen oder Gefügeanteilen der bei niedrigerer Temperatur beständigen Phase enthält.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzgut aus Stahl anzugeben, das die Herstellung von Walzprodukten mit einer besonders günstigen Kombination von Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umformung des Walzgutes aus Stahl in einem Temperaturbereich beginnt, der unterhalb dem des stabilen Austenits liegt und bis dicht oberhalb der Ac₃- Temperatur fortgesetzt wird.
  • Die Umwandlung des ferritischen oder ferritisch-­perlitischen Ausgangsgefüges in ein austenitisches oder ferritisch-austenitisches Gefüge, das der thermomechanischen Behandlung unterworfen wird, geschieht unter dem Einfluß einer Umformung und der damit verbundenen Aufwärmung des Walzgutes. Gegenüber einer Fremderwärmung von außen stellt sich bei der Umformung des Walzgutes gemäß der Erfindung eine besonders gleichmäßige Durchwärmung über den gesamten Querschnitt des Walzgutes ein. Der sich unter diesen Bedingungen ausbildende Austenit ist reich an Keimen der bei niedrigerer Temperatur beständigen Phase und weist eine besonders feinkÖrnige Struktur auf. Die nachfolgende Rückumwandlung des verformten Austenits führt, wie die Praxis gezeigt hat, zu einer extrem feinkörnigen Ausbildung des Gefüges mit vorteilhafter, erheblicher Verbesserung der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften sowie der damit verbundenen, wesentlichen Erhöhung der Streckgrenzwerte und Kerbschlagzähigkeit des Walzproduktes.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift 3810261 ist ein Verfahren zum Herstellen von Rohren, Stangen und Bändern bekannt, bei dem ein Barren in solcher Weise bearbeitet wird, daß die Temperatur des zu verarbeitenden Werkstoffes aufgrund des Einflusses des Widerstandes gegen die Verformung bis zum Rekristallisationsbereich ansteigt. Dieses bekannte Verfahren bezieht sich jedoch nicht auf die thermomechanische Behandlung von Walzgut aus Stahl, sondern auf die Herstellung von Rohren, Stangen und Bändern aus Nichteisenmetall.
  • Ferner kann durch den Anstich von kaltem oder von nicht höher als bis zur Ac₁- Temperatur (Fe-C-­Diagramm) erwärmten Vormaterial eine Verzunderung in so starkem Maße unterdrückt werden, daß beispielsweise bei der Walzung von Stahlrohren die Rohrinnenfläche frei von ansonsten durch Zunder hervorgerufenen Fehlern ist. Insbesondere ergeben sich dadurch auch Verbesserungen in bezug auf die Oberflächenrauhigkeit des Walzproduktes. Im übrigen wird auch durch die geringere Vorwärmtemperatur und die kürzere Verweilzeit bei erhöhten Temperaturen die Entkohlung gegenüber herkömmlich gewalztem Material aus Stahl wesentlich reduziert. Die gegebenenfalls vorzunehmende Erwärmung des Vormaterials kann hierbei fallweise auf das Kopfstück des Walzgutes beschränkt bleiben und in gasbeheizten Vorwärmöfen oder auch induktiv erfolgen. Um bei der Endumformung des Walzgutes in den für die thermomechanische Walzung günstigsten Temperaturbereich zu kommen, muß jedoch die Anstich-­Temperatur des Walzgutes in Abhängigkeit vom gewünschten Umformgrad festgelegt werden.
  • Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Anlage vorgesehen.
  • Diese Anlage besteht aus einer Vorwärmeinheit (I) für das Walzgut, einer Hochumformeinheit (II) mit nachgeschalteter Kühleinrichtung (III) und einem Nachwalzwerk bzw. Maßwalzwerk (IV). In der Hochumformeinheit (II) erfolgt die Umformung des Walzgutes gemäß der Erfindung. Hierdurch wird eine wesentliche Erhöhung der Streckgrenzwerte und der Kerbschlagzähigkeit des Walzproduktes erreicht. Bei der Herstellung von Produkten mit kreis- oder kreisringförmigem Querschnitt aus Stahl kommt als Hochumformeinheit bevorzugt ein Planetenschrägwalzwerk zur Anwendung. Zur weiteren Verbesserung der Werkstoffeigenschaften kann in der der Hochumformeinheit (II) nachgeschalteten Kühleinrichtung (III) eine beschleunigte Kühlung des Walzgutes mit Hilfe von Kühlmedien wie Wasser, Luft oder Wasser-/Luftgemisch vorgenommen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von thermomechanisch behandeltem Walzgut aus Stahl, wobei die Umformung des Walzgutes in einem bestimmten Temperaturbereich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des Walzgutes in einem Temperaturbereich beginnt, der unterhalb dem des stabilen Austenits liegt und bis dicht oberhalb der Ac₃- Temperatur fortgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des Walzgutes bei einer Temperatur erfolgt, die zwischen Raumtemperatur und 930 Grad C liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endumformung des Walzgutes im Bereich der an sich bekannten Ac₃-­Temperatur oder dicht oberhalb dieser Temperatur erfolgt.
4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Walzgut-Vorwärmeeinheit (I), Hochumformeinheit (II) mit nachgeschalteter Kühleinrichtung (III) und Nachwalzwerk (IV).
EP90113828A 1989-08-10 1990-07-19 Verfahren und Anlage zur Herstellung von thermomechanisch behandeltem Walzgut aus Stahl Expired - Lifetime EP0413163B2 (de)

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EP0413163B1 EP0413163B1 (de) 1995-02-15
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