EP0845310A1 - Drahtkühlung - Google Patents

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EP0845310A1
EP0845310A1 EP97119944A EP97119944A EP0845310A1 EP 0845310 A1 EP0845310 A1 EP 0845310A1 EP 97119944 A EP97119944 A EP 97119944A EP 97119944 A EP97119944 A EP 97119944A EP 0845310 A1 EP0845310 A1 EP 0845310A1
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EP
European Patent Office
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rolling
reduction
distances
stand
wire
Prior art date
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EP97119944A
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English (en)
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EP0845310B1 (de
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Georg Kleinefeldt
Klaus Dipl.-Ing. Hoffmann
Uwe Dipl.-Ing. Plociennik
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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Publication date
Application filed by SMS Schloemann Siemag AG, Schloemann Siemag AG filed Critical SMS Schloemann Siemag AG
Publication of EP0845310A1 publication Critical patent/EP0845310A1/de
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    • 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
    • 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
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • 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
    • 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for Finishing rolling of wire in at least one finishing block two-stage reduction stages in which the Wire cross section through a horizontal and Vertical stitch reduced with a specified degree of reduction and the final rolling speed as well as the degree of reduction of each Level according to the depending on material quality and the rolling speed of the rolling temperature is determined.
  • the invention further relates to a Use of the process or the system.
  • Rolling wire for example from billet stock, is usually carried out in a rolling mill from a Vorstrasse, an Eisenstrasse and one Finishing train.
  • the rolling stock When entering the finishing train the rolling stock is already so largely pre-reduced that it has an approximately circular cross section.
  • the rolling stock is then finished with a sequence two-stage reduction stages, each with a horizontal and Vertical stitch up to the specified final caliber finish rolled. This is a comparatively high one Final rolling speed reached, especially for the Rolling speeds of the rolled stock in the pre and Intermediate mill and thus overall for the rolling capacity of the entire rolling mill is decisive.
  • US 4,182,148 discloses a finishing train for Fine steel profiles with one finished block, comprising four Units in two parallel rolling lines, each unit a double frame with one for each of the lines vertical / horizontal rolling stage.
  • each unit In front and behind the Blocks are provided in the direction of rolling, which Rolled material from a feed roller table into one or the other Turn in the line and at the outlet into a common one Steer the outlet roller table back.
  • Each block has one Central drive with downstream branching gear for the two units.
  • the rolling lines are for layered Operation designed, intermediate cooling is not provided.
  • DE 44 26 930 A1 discloses a fine steel rolling mill, especially wire rolling mill, for the optimization of Product quality and performance of the finishing train. With this can contribute with economic use of investment funds economical space requirement and without any noteworthy Production interruptions an increase in performance as well Modernization can be achieved by using the finishing train at least one two-stand standard bloom block is subordinate. Also with this system Intercooling not provided.
  • the invention lies Task based on a procedure and one for this suitable plant for finish rolling wire in at least to indicate a finished block of funds in order to Final rolling speed and thus the capacity of the whole Comparatively rolling mill without impermissible temperature increase significantly increase and at the same time the flexibility of the Rolling process when adapting a rolling program z.
  • the invention lies Task based on a procedure and one for this suitable plant for finish rolling wire in at least to indicate a finished block of funds in order to Final rolling speed and thus the capacity of the whole Comparatively rolling mill without impermissible temperature increase significantly increase and at the same time the flexibility of the Rolling process when adapting a rolling program z.
  • B. on different material qualities or rolling stock dimensions increase and, if necessary, the maximum engine power to reduce the previously determined dimensions.
  • the problem is solved with a method of Preamble of claim 1 type with the invention in that to achieve comparatively higher Final rolling speeds with a preferably increased degree of reduction and approximately constant rolling temperature increased between individual reduction stages of the finished block and at least in the area of part of these distances Intercooling of the rolling stock is carried out.
  • the method according to the invention is surprising in achieved that simply and economically by dissolving a finished block in several two-stage reduction stages or units the sum of the heating in the stitches is significantly reduced. This is extremely important on the one hand for achieving higher final rolling speeds, but also on the other hand, to certain rolling stock qualities to be able to roll faster than before in the prior art.
  • An advantageous embodiment of the method provides that it is carried out with at least two finished blocks, between which comparatively large distances are set and the rolling stock is intense in the area of these distances is cooled.
  • the dissolution of a known finished block according to the Invention into several two-stand units can be one Specially selectable engine or transmission design for the individual units - like tearing apart Rolling families - make them unnecessary.
  • Another advantage of the invention is that individual of the two-stand units only in use when they are needed and until then (e.g. when rolling thick dimensions) for "maintenance" To be available.
  • the Conversion time of a prefabricated block with additionally available standing mill stands or units significantly reduced be what is essential to the availability and Overall performance of the rolling mill contributes.
  • the guides are calmer and more precise to be assembled.
  • the setting work can be carried out by using individual blocks this at least partially using electromotive Adjustment means are carried out.
  • Blocks not used can, for example, next to the rolling line for a next one Dimensions can be prepared without wasting time. And still can by appropriate coordination of the purchase conditions among themselves the engine performance of the individual blocks be optimized.
  • the overall system is more flexible because the Decrease between the individual levels or units in one relatively wide range, for example in the reduction of cross sections in the rough and intermediate street, changed or can be adapted to each other. This can be an advantage can also be used to maximize engine performance to reduce the determining dimensions.
  • a system for finish rolling wire in at least one Multi-stand prefabricated block with two-stand units as Reduction levels, each with a horizontal and Vertical scaffolding, especially for performing the method according to the invention, provides that the units between them have comparatively increased distances, and that in Range of at least some of these distances Local cooling of the rolling stock is available.
  • the invention provides a use of the Procedure and the system provided for its implementation especially for finish rolling wires Stainless steel quality.
  • the inventive method and the system enable Increasing the productivity of a wire rolling mill.
  • Figures 1 to 4 is the temperature profile for rolls of tire wire in a roughing area of the plant area between 0 and 50 m, then in an intermediate street between 50 and 150 m in length, as well as in an eight-stand Prefabricated block with two-stand units between 150 and 200 m length shown.
  • the final diameter is 5.5 each mm.
  • the core temperature reaches according to Figure 1 when the Rolled goods at 1000 ° C in the first roughing stand at the beginning of the Intermediate rolling at approx. 66 m a temperature peak of 1050 ° C, after which the wire emerges from the last
  • the core temperature drops to approx. 825 ° C and in the eight-stand prefabricated block at approx. 169 m at 1035 ° C increases and by means of cooling when exiting the last Scaffolding is lowered to approx. 855 ° C.
  • the strongest Temperature fluctuations naturally occur with Surface temperatures with difference amounts of approximately 300 ° C of individual cooling levels.
  • FIGS. 1 and 2 are boundary conditions and total length of the road with Fig. 1 up to 150 m length of the rough and intermediate road identical.
  • the finished block broken down into five two-stand blocks with intermediate cooling.
  • the core temperature in the rolling stock is thus around on average about 70 ° C, namely from 1035 ° C of FIG. 1 to 965 ° C 2.
  • the final temperatures at 225 m length are 855. 835, 825 ° C (core temperature, average temperature, Surface temperature).
  • the temperature curves of FIGS. 1 and 2 correspond to a final rolling speed under otherwise the same Material quality and rolling program parameters of 105 m / s.
  • Figures 3 and 4 show temperature curves same rolling program, starting material and end product, however with 150 m / s rolling speed. It is in the Intermediate road reaches a maximum temperature of 1070 °, when the rolling stock enters the finished block to 870 ° C (Core), 845 ° C (average temperature) and 830 ° C (Surface temperature) is reduced in several cooling stages. By dissolving the finished block in two-stand units with Intercooling is achieved at the same Production parameters the maximum core temperature in Finished block with a system length of approx. 180 m not above 1060 ° C increases. Surrendered after leaving the last finishing stand for the core temperature 960 ° C, for the Average temperature 940 ° C and for that Surface temperature 925 ° C.
  • Figure 5 shows a typical course of the core average and Surface temperatures with positive effects of Method and the system according to the invention.
  • a total of five two-stand 10 in an extension of 150 to 350 m arranged at intervals of 40 m on average and with Intercooling equipped. This ensures that the Core temperature at the top, for example at 280 m 865 ° C does not exceed and the average temperature itself settles at approximately 800 ° C.
  • the other system parameters correspond to the course of the curves from FIGS. 1 to 4, however, the rolling speed is 150 m / s.
  • Figure 6 shows the temperature simulation of a stainless steel mill when rolling a Ni-based alloy with a Rolling speed of 20 m / s.
  • the Temperature peak in the finished block at approx. 275 m in the range from 1270 ° C.
  • Figure 7 shows the same rolling process as Fig. 6, but with a final rolling speed of 30 m / s.
  • the Temperature peak in the finished block at approx. 275 m in the range from 1340 ° C.
  • FIG. 9 shows the same rolling parameters and one with three two-stand units with cooling more powerful exploded finished block a reduction in Peak temperature at 240 m at 1275 ° C. That is the proof provided that a realization is comparatively higher Final rolling speeds with possibly increased Degree of reduction and almost constant rolling temperature or reduced rolling temperature succeeds if after the Invention the distances between individual reduction stages or units of a finished block increased and at least in Area of part of these distances an intermediate cooling of the Rolled good is made. It becomes essential Production increase with the use of effective economic Medium reached, with the Vor No and insectsse slightly be adapted and substantially preserved.
  • Figure 10 shows a in the form of a block diagram Prefabricated block (1) with five two-stand units (2a) vertical, (2b) horizontal to (6a) vertical, (6b) horizontal. Each of these units (2 to 6) is a cooling or Downstream cooling section (20, 30, 40, 50, 60).
  • the after the Invention thus achievable temperature curve for core, Average and surface is favorably lowered and corresponds approximately to the curve diagram of FIG. 5.
  • This Designing a prefabricated block will be an optimal solution achieved the task set at the beginning.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem Fertigblock mit zweigerüstigen Reduktionsstufen, in welchen der Drahtquerschnitt durch jeweils einen Horizontal- und Vertikalstich mit vorgegebenem Reduktionsgrad reduziert und die Endwalzgeschwindigkeit sowie der Reduktionsgrad jeder Stufe nach Maßgabe der in Abhängigkeit von Materialqualität und Walzgeschwindigkeit sich einstellenden Walztemperatur bestimmt wird, können mit Vorteil zur Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei gegebenenfalls erhöhtem Reduktionsgrad bei annähernd gleichbleibender Walztemperatur die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen oder Blöcken erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen werden. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß der Fertigblock (1) in mehrere zweigerüstige Einheiten (2a, 2b - 6a, 6b) unterteilt ist, die zwischen sich vergleichsweise erhöhte Abstände aufweisen, und daß im Bereich zumindest einiger dieser Abstände Vorrichtungen (20, 30, 40, 50) zum Zwischenkühlen des durchlaufenden Walzgutes vorhanden sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem Fertigblock mit zweigerüstigen Reduktionsstufen, in welchen der Drahtquerschnitt durch jeweils einen Horizontal- und Vertikalstich mit vorgegebenem Reduktionsgrad reduziert und die Endwalzgeschwindigkeit sowie der Reduktionsgrad jeder Stufe nach Maßgabe der in Abhängigkeit von Materialqualität und Walzgeschwindigkeit sich einstellenden Walztemperatur bestimmt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Anlage.
Das Walzen von Draht, beispielsweise aus Knüppel-Vormaterial, wird üblicherweise in einer Walzstraße vorgenommen, die sich aus einer Vorstraße, einer Zwischenstraße und einer Fertigstraße zusammensetzt. Bei Eintritt in die Fertigstraße ist das Walzgut bereits so weitgehend vorreduziert daß es einen annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweist. Im Fertigblock wird sodann das Walzgut mit einer Folge zweigerüstiger Reduktionsstufen mit jeweils einem Horizontal- und Vertikalstich bis zum vorgegebenen Endkaliber fertiggewalzt. Dabei wird eine vergleichsweise hohe Endwalzgeschwindigkeit erreicht, die insbesondere für die Walzgeschwindigkeiten des Walzgutes in der Vor- und Zwischenstraße und damit insgesamt für die Walzkapazität der gesamten Walzstraße maßgebend ist.
Es besteht ein dringendes wirtschaftliches Bedürfnis, die Endwalzgeschwindigkeit des Walzgutes im Fertigblock möglichst weitgehend zu erhöhen. Die sich hieraus ergebende Problematik besteht jedoch darin, dass nach Maßgabe der Walzgeschwindigkeit von Reduktionsstufe zu Reduktionsstufe infolge erhöhter Walzarbeit entsprechende Aufheizvorgänge im Walzgut stattfinden, die schließlich zu einem metallurgisch nicht mehr tolerierbaren Temperaturanstieg führen.
Es ist zwar grundsätzlich bekannt, innerhalb einer Walzstraße Zwischenkühlungen des Walzgutes vorzunehmen, jedoch erfordern die beim Stand der Technik bekannten Kühleinrichtungen jeweils einen erheblichen Zuwachs an Platzbedarf der Anlage verbunden mit erheblichen Mehrkosten für Investition und Betrieb.
Andererseits führt die gedrängte Bauweise bekannter Walzblöcke vielfach zu schwierigen Arbeitsverhältnissen bei Umbauarbeiten, beispielsweise bei Änderung der Stahlqualität oder des Produkts. Das gleiche gilt auch für Umbauarbeiten infolge Abmessungsänderungen, die einen relativ hohen Aufwand von Montagearbeit verursachen.
Die US 4,182,148 offenbart eine Fertigstraße für Feinstahlprofile mit einem Fertigblock, umfassend vier Einheiten in zwei parallelen Walzlinien, wobei jede Einheit für jede der Linien ein Doppelgerüst mit je einer vertikal/horizontalen Walzstufe aufweist. Vor und hinter den Blöcken sind in Walzrichtung Weichen vorgesehen, welche Walzgut aus einem Zufuhr-Rollgang in die eine oder andere Linie einlenken und beim Auslauf in einen gemeinsamen Auslauf-Rollgang zurücklenken. Jeder Block besitzt einen Zentral-Antrieb mit nachgeordnetem Verzweigungsgetriebe für die beiden Einheiten. Die Walzlinien sind für umschichtigen Betrieb ausgelegt, Zwischenkühlungen sind nicht vorgesehen.
Die DE 44 26 930 A1 offenbart ein Feinstahlwalzwerk, insbesondere Drahtwalzwerk, zur Optimierung von Produktqualität sowie Leistung der fertigstraße. Bei diesem kann mit ökonomischem Einsatz von Investitionsmitteln bei sparsamem Platzbedarf und ohne nennenswerte Produktionsunterbrechungen eine Leistungssteigerung sowie Modernisierung dadurch erreicht werden, daß der Fertigstraße wenigstens ein zweigerüstiger Standard-Vorblock vor- oder nachgeordnet ist. Auch bei dieser Anlage sind Zwischenkühlungen nicht vorgesehen.
Die DE 42 07 296 A1 beschreibt eine Hochleistungs/Feinstahl/Drahtstraße mit einer jeweils mehrere Walzgerüste/Walzeinheiten aufweisenden Vorstraße, mindestens einer Zwischenstraße und anschließender Fertigstraße, insbesondere als Fertigwalzblock für das ein- oder mehradrige Auswalzen von Draht oder Walzgut mit Rundquerschnitt aus Edelstahl oder Legierungsstahl. Im Hinblick auf einen höheren Durchsatz und zum Zwecke einer besseren Walzgutqualität wird die Straße mit mindestens einem zweigerüstigen Nachwalzblock versehen, der dem Fertigwalzblock nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Fertigwalzblock und dem Nachwalzblock eine temperierende Kühl- und Ausgleichsvorrichtung für das Walzgut zwischengeschaltet ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer hierfür geeigneten Anlage zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem Fertigblock Mittel anzugeben, um die Endwalzgeschwindigkeit und damit die Kapazität der gesamten Walzanlage ohne unzulässige Temperaturerhöhung vergleichsweise wesentlich zu erhöhen und zugleich auch die Flexibilität des Walzprozesses bei Anpassung eines Walzprogrammes z. B. an unterschiedliche Materialqualitäten oder Walzgutabmessungen zu erhöhen sowie gegebenenfalls die maximalen Motorleistungen bei den bisher bestimmenden Abmessungen zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch, daß zur Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei bevorzugt erhöhtem Reduktionsgrad und annähernd gleichbleibender Walztemperatur die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen des Fertigblocks erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen wird.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird in überraschend einfacher und ökonomischer Weise erreicht, dass durch Auflösen eines Fertigblocks in mehrere zweigerüstige Reduktionsstufen bzw. Einheiten die Summe der Aufheizung in den Stichen deutlich reduziert wird. Dies ist von enormer Wichtigkeit einerseits für das Erreichen höherer Endwalzgeschwindigkeiten, aber auch andererseits, um bestimmte Walzgutqualitäten schneller als bisher beim Stand der Technik walzen zu können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass es mit wenigstens zwei Fertigblöcken durchgeführt wird, zwischen welchen vergleichsweise große Abstände eingestellt werden und das Walzgut im Bereich dieser Abstände intensiv gekühlt wird.
Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass zum Erreichen einer vergleichsweise höheren Flexibilität in der Reduktionsabstimmung der einzelnen Stufen oder Einheiten untereinander wenigstens eine zweigerüstige Einheit, und bevorzugt die letzte, als "Sizing-Stufe" betrieben wird. Durch diese Maßnahmen werden bessere Toleranzen beim Endprodukt erreicht. Mit der höheren flexibilität kann darüberhinaus die Kalibrierung vereinfacht und dabei die Anzahl der Kaliber gegenüber einem Fertigblock konventioneller Bauweise reduziert werden, z. B. dann, wenn Walzfamilien auseinandergerissen werden.
Das Auflösen eines bekannten Fertigblocks entsprechend der Erfindung in mehrere zweigerüstige Einheiten kann dabei eine speziell auszuwählende Motor- bzw. Getriebeausführung für die einzelnen Einheiten - wie beim Auseinanderreissen von Walzfamilien - unnötig machen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich mit der Erfindung dadurch, daß einzelne der zweigerüstigen Einheiten nur dann im Einsatz sind, wenn sie gebraucht werden, und bis dahin solange (z. B. beim Walzen von dicken Abmessungen) zur "Maintenance" zur Verfügung stehen. In einem solchen Falle kann auch die Umbauzeit eines Fertigblocks bei zusätzlich zur Verfügung stehenden Walzgerüsten bzw. Einheiten erheblich reduziert werden, was insgesamt wesentlich zur Verfügbarkeit und zur Gesamtleistung der Walzanlage beiträgt. Weiterhin können in einem solchen Falle die Führungen ruhiger und auch exakter montiert werden.
Durch Einsatz von Einzelblöcken können die Einstellarbeiten an diesen wenigstens teilweise unter Einsatz elektromotorischer Einstellmittel durchgeführt werden. Nicht eingesetzte Blöcke können beispielsweise neben der Walzlinie für eine nächste Abmessung ohne Zeitverlust vorbereitet werden. Und weiterhin können durch entsprechende Abstimmung der Abnahmeverhältnisse untereinander die Motorleistungen der einzelnen Blöcke optimiert werden.
Darüber hinaus ist das Gesamtsystem flexibler, weil die Abnahmen zwischen den einzelnen Stufen bzw. Einheiten in einem relativ breiten Spektrum, beispielsweise bei der Reduzierung von Querschnitten in der Vor- und Zwischenstraße, geändert bzw. einander angepaßt werden können. Dies kann mit Vorteil auch dazu genutzt werden, um die maximalen Motorleistungen bei den bestimmenden Abmessungen zu reduzieren.
Eine Anlage zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem mehrgerüstigen Fertigblock mit zweigerüstigen Einheiten als Reduktionsstufen mit jeweils einem Horizontal- und Vertikalgerüst, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, sieht vor, daß die Einheiten zwischen sich vergleichsweise erhöhte Abstände aufweisen, und dass im Bereich zumindest einiger dieser Abstände Vorrichtungen zum Zrtischenkühlen des durchlaufenden Walzgutes vorhanden sind.
Dabei kann mit Vorteil vorgesehen sein, daß einzelne Stufen bzw. Einheiten, und bevorzugt die letzte Einheit, als Sizing-Stufe ausgebildet bzw. eingesetzt ist.
Und schließlich sieht die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens und der zu dessen Durchführung vorgesehenen Anlage insbesondere zum Fertigwalzen von Drähten mit Edelstahlqualität vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage ermöglichen eine Erhöhung der Produktivität einer Walzenstraße für Draht.
In den Zeichnungen sind Temperaturdiagramme für das Walzen von Draht in jeweils einer aus Vorstraße, Zwischenstraße und Fertigblock bestehenden Walzstraße in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ausgestaltungen insbesondere des Fertigblocks sowie unterschiedlicher Walzgeschwindigkeiten dargestellt. Auf der Abszisse ist jeweils die Länge in Meter angegeben, auf der Ordinate die Temperatur in Grad Celsius. Jedes Diagramm zeigt in drei untereinander aufgezeichneten Kurven den Temperaturverlauf im Kern, den Verlauf der Durchschnittstemperatur über dem Gesamtquerschnitt und den Temperaturverlauf an der Oberfläche des Walzgutes.
Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1
Temperaturkurven für Walzgut im Durchlauf durch Vor- und Zwischenstraße sowie einen mehrgerüstigen Fertigblock, Eintrittsgeschwindigkeit (EG) = 0,53 m/s, Endwalzgeschwindigkeit (EWG) = 105 m/s;
Fig. 2
Temperaturkurven bei gleicher Anlage und gleichem Walzprogramm, jedoch mit teilweise auseinandergezogenem Fertigblock und Zwischenkühlung, EG = 0,53 m/s, EWG = 105 m/s;
Fig. 3
Temperaturkurven bei Anlage und Walzprogramm gemäß Fig. 1, jedoch mit EWG = 150 m/s;
Fig. 4
Temperaturkurven bei gleicher Anlage und gleichem Walzprogramm gemäß Fig. 2, jedoch mit EWG = 150 m/s;
Fig. 5
Temperaturkurven, Anlage und Walzprogramm gemäß Fig. 4, jedoch mit erheblich weiter auseinandergezogenem Fertigblock, EWG = 150 m/s;
Fig. 6
Temperaturkurven einer Edelstahlstraße, EG = 2,4 m/s, EWG = 20 m/s;
Fig. 7
Temperaturkurven gemäß Fig. 6, jedoch EWG = 30 m/s;
Fig. 8
Temperaturkurven gemäß Fig. 6, jedoch EWG = 40 m/s;
Fig. 9
Temperaturkurven gemäß Fig. 8, jedoch mit auseinandergezogenem Fertigblock und verstärkter Zwischenkühlung;
Fig. 10
einen Fertigblock gemäß Fig. 5 in Form eines Stammbaums.
In den Figuren 1 bis 4 ist der Temperaturverlauf für Walzen von Reifendraht in einer Vorstraße des Anlagenbereichs zwischen 0 und 50 m, anschließend in einer Zwischenstraße zwischen 50 und 150 m Länge, sowie in einem achtgerüstigen Fertigblock mit zweigerüstigen Einheiten zwischen 150 und 200 m Länge dargestellt. Der Enddurchmesser beträgt jeweils 5,5 mm.
Die Kerntemperatur erreicht gemäß Figur 1 bei Eintritt des Walzgutes mit 1000 °C in das erste Vorgerüst zu Beginn der Zwischenwalzung bei ca. 66 m eine Temperaturspitze von 1050 °C, wonach beim Austritt des Drahtes aus dem letzten Zwischengerüst die Kerntemperatur auf ca. 825 °C abfällt und im achtgerüstigen Fertigblock bei ca. 169 m auf 1035 °C ansteigt und mittels Kühlung bei Austritt aus dem letzten Gerüst auf ca. 855 °C abgesenkt wird. Die stärksten Temperaturschwankungen ergeben sich naturgemäß bei Oberflächentemperaturen mit Differenzbeträgen von annähernd 300 °C einzelner Kühlstufen.
Nach Figur 2 sind Randbedingungen und Gesamtlänge der Straße mit Fig. 1 bis zu 150 m Länge der Vor- und Zwischenstraße identisch. Jedoch im Unterschied zu Fig. 1 ist der Fertigblock in fünf zweigerüstige Blöcke mit Zwischen-Kühlung aufgelöst. Die Kerntemperatur im Walzgut wird damit durchschnittlich um ca. 70 °C gesenkt, nämlich von 1035 °C der Fig. 1 auf 965 °C der Fig. 2. Die Endtemperaturen bei 225 m Länge betragen 855, 835, 825 °C (Kerntemperatur, Durchschnittstemperatur, Oberflächentemperatur). Die Temperaturkurven von Fig. 1 und 2 entsprechen einer Endwalzgeschwindigkeit unter sonst gleichen Parametern der Materialqualität und des Walzprogrammes von 105 m/s.
Dagegen zeigen die Figuren 3 und 4 Temperaturkurven bei gleichem Walzprogramm, Ausgangsmaterial und Endprodukt, jedoch mit 150 m/s Walzgeschwindigkeit. Dabei wird in der Zwischenstraße eine maximale Temperatur von 1070 ° erreicht, die bei Eintritt des Walzgutes in den Fertigblock auf 870 °C (Kern), 845 °C (Durchschnittstemperatur) und 830 °C (Oberflächentemperatur) in mehreren Kühlstufen reduziert wird. Durch Auflösen des Fertigblocks in zweigerüstige Einheiten mit Zwischenkühlung wird erreicht, daß bei gleichen Produktionsparametern die maximale Kerntemperatur im Fertigblock bei ca. 180 m Anlagenlänge nicht über 1060 °C ansteigt. Nach Austritt aus dem letzten Fertiggerüst ergeben sich für die Kerntemperatur 960 °C, für die Durchschnittstemperatur 940 °C und für die Oberflächentemperatur 925 °C.
Figur 5 zeigt einen typischen Verlauf der Kern- Durchschnitts- und Oberflächentemperaturen mit positiven Auswirkungen des Verfahrens und der Anlage nach der Erfindung. Dabei sind im Bereich des Fertigblockes insgesamt fünf zweigerüstige Einheiten gemäß Fig. 10 in einer Erstreckung von 150 bis 350 m mit Abständen von durchschnittlich 40 m angeordnet und mit Zwischenkühlung ausgestattet. Dadurch wird erreicht, daß die Kerntemperatur in der Spitze beispielsweise bei 280 m 865 °C nicht übersteigt und die Durchschnittstemperatur sich annähernd bei 800 °C einpendelt. Die übrigen Anlagen-Parameter entsprechen dem Verlauf der Kurven von Fig. 1 bis Fig. 4, wobei jedoch die Walzgeschwindigkeit 150 m/s beträgt.
Figur 6 zeigt die Temperatursimulation einer Edelstahlstraße bei Walzung einer Ni-Basis-Legierung mit einer Walzgeschwindigkeit von 20 m/s. Hier liegt die Temperaturspitze im Fertigblock bei ca. 275 m im Bereich von 1270 °C.
Figur 7 zeigt den gleichen Walzprozeß wie Fig. 6, jedoch mit einer Endwalzgeschwindigkeit von 30 m/s. Hier liegt die Temperaturspitze im Fertigblock bei ca. 275 m im Bereich von 1340 °C.
Bei einer weiteren Steigerung der Endwalzgeschwindigkeit auf 40 m/s gemäß Figur 8 ergeben sich in der Zwischenstraße bei ca. 125 m Kerntemperaturen von 1305 und bei ca. 170 m von 1310 °C. Im Fertigblock wird eine Temperaturspitze bei ca. 270 m mit 1360 erreicht.
Dagegen zeigt Figur 9 unter sonst gleichen Walzparametern und einem mit drei zweigerüstigen Einheiten mit Kühlung stärker auseinandergezogenen Fertigblock eine Reduzierung der Spitzentemperatur bei 240 m auf 1275 °C. Damit ist der Beweis erbracht, dass eine Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei gegebenenfalls erhöhtem Reduktionsgrad und annähernd gleichbleibender Walztemperatur bzw. reduzierter Walztemperatur gelingt, wenn nach der Erfindung die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen oder Einheiten eines Fertigblocks erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen wird. Es wird hierdurch eine wesentliche Produktionssteigerung mit Einsatz wirkungsvoller ökonomischer Mittel erreicht, wobei die Vor- und Zwischenstraße geringfügig angepaßt werden und substantiell erhalten bleiben.
Figur 10 zeigt in Form eines Blockschaltbildes einen Fertigblock (1) mit fünf je zweigerüstigen Einheiten (2a) vertikal, (2b) horizontal bis (6a) vertikal, (6b) horizontal. Jeder dieser Einheiten (2 bis 6) ist eine Kühlung bzw. Kühlstrecke (20, 30, 40, 50, 60) nachgeordnet. Der nach der Erfindung damit erzielbare Verlauf der Temperaturen für Kern, Durchschnitt und Oberfläche ist vorteilhaft erniedrigt und entspricht etwa dem Kurvendiagramm der Fig. 5. Mit dieser Ausgestaltung eines Fertigblockes wird eine optimale Lösung der eingangs gestellten Aufgabe erreicht.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem Fertigblock mit zweigerüstigen Reduktionsstufen, in welchen der Drahtquerschnitt durch jeweils einen Horizontal- und Vertikalstich mit vorgegebenem Reduktionsgrad reduziert und die Endwalzgeschwindigkeit sowie der Reduktionsgrad jeder Stufe nach Maßgabe der in Abhängigkeit von Materialqualität und Walzgeschwindigkeit sich einstellenden Walztemperatur bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei gegebenenfalls erhöhtem Reduktionsgrad und annähernd gleichbleibender Walztemperatur die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen des Fertigblocks erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Aufheizungsvorgänge in den Stichen durch Auflösen eines mehrstufigen Fertigblocks in einzelne voneinander beabstandete Reduktionsstufen reduziert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mit wenigstens zwei Fertigblöcken durchgeführt wird, zwischen welchen vergleichsweise große Abstände eingestellt werden und das Walzgut im Bereich dieser Abstände intensiv gekühlt wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer höheren Flexibilität in der Reduktionabstimmung einzelner Stufen untereinander eine zweigerüstige Stufe bzw. Einheit und bevorzugt die letzte, als Sizing-Stufe betrieben wird.
  5. Anlage zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem mehrgerüstigem Fertigblock (1) mit zweigerüstigen Einheiten (2a, 2b bis 6a, 6b), die jeweils ein Horizontal- (2a - 6a) und Vertikalgerüst (2b - 6b) umfassen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (2a, 2b - 6a, 6b) zwischen sich vergleichsweise erhöhte Abstände aufweisen, und daß im Bereich zumindest einiger dieser Abstände Vorrichtungen (20, 30, 40, 50) zum Zwischenkühlen des durchlaufenden Walzgutes vorhanden sind.
  6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Einheiten und bevorzugt die jeweils letzte Einheit als Sizing-Stufe ausgebildet sind bzw. eingesetzt ist.
  7. Verwendung des Verfahrens und der Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 6 zum Fertigwalzen von Drähten insbesondere mit Edelstahlqualität.
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