EP0845310B1 - Drahtkühlung - Google Patents

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EP0845310B1
EP0845310B1 EP97119944A EP97119944A EP0845310B1 EP 0845310 B1 EP0845310 B1 EP 0845310B1 EP 97119944 A EP97119944 A EP 97119944A EP 97119944 A EP97119944 A EP 97119944A EP 0845310 B1 EP0845310 B1 EP 0845310B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
reduction
stand
distances
stages
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97119944A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0845310A1 (de
Inventor
Georg Kleinefeldt
Klaus Dipl.-Ing. Hoffmann
Uwe Dipl.-Ing. Plociennik
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 Demag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP0845310A1 publication Critical patent/EP0845310A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0845310B1 publication Critical patent/EP0845310B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • 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 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
    • 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 plant for finish rolling wire in at least one finished block with two-stage reduction stages, in which the wire cross-section by a horizontal and vertical stitch with a given Degree of reduction is reduced and the final rolling speed as well Degree of reduction of each reduction step in accordance with the Material quality and rolling speed is determined by the rolling temperature is, to achieve comparatively higher final rolling speeds with a possibly increased degree of reduction and approximately the same Rolling temperature the distances between the individual reduction stages of a finishing block increased and at least in the area of a part of these distances an intermediate cooling of the rolling stock is made.
  • the invention further relates to a use of the method or the system.
  • the rolling of wire for example from billet material, is usually done in one Rolling mill made up of a roughing street, an intermediate street and a finishing train. That is when entering the finishing train Rolled stock is already largely reduced so that it is almost circular Has cross-section.
  • the rolling stock is then in the finished block with a sequence two-stage reduction stages, each with a horizontal and vertical stitch Rolled to the specified final caliber. This will be a comparative one high final rolling speed achieved, especially for the rolling speeds of the rolling stock in the fore and intermediate line and thus for the rolling capacity of the entire rolling mill is decisive.
  • Cooling device It is known in principle, intercooling within a rolling mill to make the rolling stock, but require those known in the prior art Cooling device each have a significant increase in space requirements System associated with considerable additional costs for investment and operation.
  • DE-A-30 39 101 is a fine beam wire rolling mill for rolling made known by wire, consisting of arranged one behind the other in a rolling line Pre-, intermediate and finished series.
  • the pre-season is in two or more Similar relay sections (each consisting of double frames known per se 90 ° offset from each other).
  • Every double scaffold is a cooling section (water cooling pipe) with controllable cooling intensity arranged downstream; immediately behind it closes one equipped with a loop thrower Heat compensation section.
  • Finished scale from four such double frames, whereby after the last one Cooling section as heat compensation section the route to the reel station Heat compensation is used.
  • EP-A-0 140 592 describes a method for rolling warm wire rod known in which before and after or alternatively also during finish rolling cooling by application in a multi-stand prefabricated group of liquid coolant is carried out on the wire. On his way from the finished group to a downstream laying head, the wire rod liquid cooling devices arranged there passes through, is on the wire rod by inserting through the caliber at least one set of driver rollers Traction applied to ensure a desired increase in wire kink resistance.
  • US 4,182,148 discloses a finishing train for fine steel profiles with a finishing block, comprising four units in two parallel rolling lines, each unit for each of the lines a double stand with one vertical / horizontal rolling step having. Turnouts are provided in front of and behind the blocks in the rolling direction, which turn the rolling stock from one feed roller table into one or the other line and steer back into a common outlet roller table at the outlet.
  • everyone Block has a central drive with a downstream branching gear for the two units.
  • the rolling lines are designed for multi-shift operation, Intercooling is not provided.
  • DE 44 25 930 A1 discloses a fine steel rolling mill, in particular a wire rolling mill, to optimize product quality and performance of the finishing train. at This can be achieved with economical use of investment funds at economical Space requirement and an increase in performance without significant production interruptions as well as modernization can be achieved by using the finishing train at least one two-column standard bloom is upstream or downstream. Intermediate cooling is not provided for in this system either.
  • EP-A-0 560 115 is finally a rolling mill for precision rolling of Wire or rolling stock with a round cross section has become known in which one Finishing mill block with several two-stand reduction stages at least two-stand roughing mill is arranged downstream. Between the finishing block and the finishing block is a tempering cooling section and / or compensation device interposed for the rolling stock.
  • a significantly lower stitch decrease which is between 5 to 15%.
  • the roughing block is thus used as a precision rolling block to To improve the surface quality of the rolling stock and the rolling stock tolerances further constrict.
  • the invention is based on the object in a process and a suitable plant for finish rolling of wire in at least one finishing block to indicate the final feed speed and thus the capacity of the entire rolling mill without impermissible Increase in temperature comparatively significantly and at the same time also the flexibility of the rolling process when adapting a rolling program z.
  • this object is achieved in a method in that finish rolling is carried out in at least two finish blocks, between which set relatively large distances and the rolling stock in the area of these distances is cooled intensely that individual of the two-stand reduction stages are only in use when they are needed and until then, e.g. B. when rolling thick dimensions, are available for "maintenance” and that to achieve greater flexibility in the reduction vote of individual reduction stages among themselves individual of the two-stage reduction stages and preferably the last one is operated as a "sizing level".
  • finish rolling is carried out with at least two finish blocks, between which comparatively large distances can be set, that Rolled material can be cooled intensively in the area of these distances.
  • the dissolution of a known finished block according to the invention in several two-stand units can be a specially selected engine or Gear unit design for the individual units - like tearing apart Rolling families - make them unnecessary.
  • Another advantage results from the fact that individual of the two-stand units are only in use when they are needed and until then (e.g. when rolling thick dimensions) for "maintenance" stand.
  • the conversion time of a prefabricated block can also help additionally available roll stands or units significantly reduced be what is overall essential to availability and overall performance contributes to the rolling mill.
  • the guides can also can be installed more quietly and more precisely.
  • Blocks that are not used can be placed next to the rolling line for one next dimension can be prepared without wasting time. And can continue by appropriate coordination of the purchase conditions among themselves Engine performance of the individual blocks can be optimized.
  • the overall system is more flexible because the decreases between the individual stages or units in a relatively wide range, for example when reducing cross sections in the rough and intermediate street, changed or can be adapted to each other. This can also be used to advantage to the maximum engine power at the determining dimensions to reduce.
  • the invention envisages a use of the method and the method for it Implementation provided 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 stock 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 result in 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 Parameters of material quality and the rolling program 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 °, that at 870 ° C when the rolling stock enters the finished block (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 at 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.
  • FIG. 5 shows a typical course of the core average and surface temperatures with positive effects of Method and plant 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 approximates at 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 of 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 of 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 intercooling of the Rolled good is made. It becomes essential Production increase with the use of effective economic Medium reached, with the Vor pieces 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.

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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 Reduktionsstufe nach Maßgabe der in Abhängigkeit von Materialqualität und Walzgeschwindigkeit sich einstellenden Walztemperatur bestimmt wird, wobei zur Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei ggf. erhöhtem Reduktionsgrad und annähernd gleichbleibender Walztemperatur die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen eines Fertigblocks erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Anlage.
Das Walzen von Draht, bspw. 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 Kühleinrichtung jeweils einen erheblichen Zuwachs an Platzbedarf der Anlage verbunden mit erheblichen Mehrkosten für Investition und Betrieb.
Durch die DE-A-30 39 101 ist eine Feinstrahl-Drahtwalzstraße zum Auswalzen von Draht bekannt geworden, bestehend aus in einer Walzlinie hintereinander angeordneter Vor-, Zwischen- und Fertigstaffel. Die Fertigstaffel ist in zwei oder mehrere gleichartige Staffelabschnitte (jeweils an sich bekannte Doppelgerüste aus um 90° gegeneinander versetzte Walzensätze) aufgeteilt. Jedem Doppelgerüst ist eine Kühlstrecke (Wasserkühlrohr) mit steuerbarer Kühlintensität nachgeordnet; unmittelbar dahinter schließt sich eine mit einem Schlingenwerfer ausgerüstete Wärmeausgleichsstrecke an. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Fertigstaffel aus vier derartigen Doppelgerüsten, wobei nach der letzten Kühlstrecke als Wärmeausgleichsstrecke der Führungsweg zur Haspelstation zum Wärmeausgleich genutzt wird.
Aus der EP-A-0 140 592 ist ein Verfahren zum Walzen von warmen Walzdraht bekannt, bei dem vor und nach oder alternativ zusätzlich auch während des Fertigwalzens in einer mehrgerüstigen Fertiggruppe eine Kühlung durch Aufbringen von flüssigem Kühlmittel auf den Draht durchgeführt wird. Auf seinem Weg von der Fertiggruppe zu einem nachgeordneten Legekopf, wobei der Walzdraht die dort angeordneten Flüssigkühleinrichtungen durchläuft, wird auf den Walzdraht durch Einführen durch das Kaliber mindestens eines Treiberrollensatzes eine Zugkraft aufgebracht, um einen gewollten Anstieg der Drahtknickfestigkeit sicherzustellen.
Die US 4,182,148 offenbart eine Fertigstraße für Feinstahiprofile 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 25 930 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 06 296 A1 beschreibt eine Hochleitungs/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.
Nach der Lehre der GB-A-2 055 650 durchläuft zur Herstellung von Draht das Walzgut eine Vorwalzstufe, dann eine Zwischenwalzstufe und schließlich eine Fertigwalzstufe. Dieses Durchlaufen verläuft aber nicht kontinuierlich sondern das Walzgut wird entweder nach dem Vorwalzen und nach dem Zwischenwalzen mit Scheren zerteilt oder aber es wird nur nach dem Zwischenwalzen oder nur nach dem Vorwalzen zerteilt, die Schnittlängen zum Coil aufgewickelt und dann zum weiteren Walzen wieder abgewickelt oder alternativ vor ihrer Weiterverarbeitung in einem Ofen wieder aufgeheizt. Ausschließlich nach dem Fertigwalzen findet dann vor dem abschließenden Aufwickeln eine Kühlung des Walzgutes in zwei unterschiedlichen Kühlvorrichtungen statt.
Durch die EP-A-0 560 115 ist schließlich ein Walzwerk zum Präzisionswalzen von Draht bzw. von Walzgut mit Rundquerschnitt bekannt geworden, bei dem einem Fertigwalzblock mit mehreren zweigerüstigen Reduktionsstufen ein mindestens zweigerüstiger Nachwalzblock nachgeordnet ist. Zwischen dem Fertigwalzblock und dem Nachwalzblock ist eine temperierende Kühlstrecke und/oder Ausgleichsvorrichtung für das Walzgut zwischengeschaltet. Im Nachwalzblock wird das Walzgut gegenüber den im Fertigwalzblock durchgeführten Abnahmestichen mit einer deutlich geringeren Stichabnahme ausgewalzt, die zwischen 5 bis 15 % beträgt. Der Nachwalzblock wird somit als Präzisionswalzblock benutzt, um die Oberflächengüte des Walzgutes zu verbessern und die Walzguttoleranzen weiter einzuengen.
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 Endwaizgeschwindigkeit 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 ggf. die maximalen Motorleistungen bei den bisher bestimmenden Abmessungen zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren dadurch gelöst, dass das Fertigwalzen in wenigstens zwei Fertigblöcken durchgeführt wird, zwischen welchen vergleichsweise große Abstände eingestellt und das Walzgut im Bereich dieser Abstände intensiv gekühlt wird, dass einzelne der zweigerüstigen Reduktionsstufen nur dann im Einsatz sind, wenn sie gebraucht werden und bis dahin, z. B. beim Walzen von dicken Abmessungen, zur "Maintenance" zur Verfügung stehen und dass zum Erreichen einer höheren Flexibilität in der Reduktionsabstimmung einzelner Reduktionsstufen untereinander einzelne der zweigerostigen Reduktionsstufen und bevorzugt die letzte als "Sizing-Stufe" betrieben 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.
Da das Fertigwalzen mit wenigstens zwei Fertigblöcken durchgeführt wird, zwischen welchen vergleichsweise große Abstände eingestellt werden, kann das Walzgut im Bereich dieser Abstände intensiv gekühlt werden.
Dadurch, 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, werden bessere Toleranzen beim Endprodukt erreicht. Mit der höheren Flexibilität kann darüber hinaus 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 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 kann 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 mit den im Oberbegriff von Anspruch 3 angegebenen Merkmalen sieht vor,
  • dass die Fertigstraße aus wenigstens zwei mehrgerüstigen Fertigblöcken besteht, die einen vergrößerten Abstand von einander aufweisen mit der Möglichkeit zur Intensivkühlung des Walzgutes im Bereich dieser Abstände;
  • die zweigerüstigen Reduktionsstufen einzeln bei Nichtgebrauch aus der Walzlinie herausgenommen und neben der Walzlinie für einen weiteren Einsatz vorbereitet werden können und
  • einzelne Reduktionsstufen und bevorzugt die jeweils letzte Reduktionsstufe als "Sizing-Stufe" ausgebildet sind.
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 (4)

  1. Verfahren zum Fertigwalzen von Draht in wenigstens einem Fertigblock (1) mit zweigerüstigen Reduktionsstufen, in welchen der Drahtquerschnitt durch jeweils einen Horizontal- und Vertikalstich mit vorgegebenem Reduktionsgrad reduziert und die Endwalzgeschwindigkeit sowie der Reduktionsgrad jeder Reduktionsstufe (2a, 2b, bis 6a, 6b) nach Maßgabe der in Abhängigkeit von Materialqualität und Walzgeschwindigkeit sich einstellenden Walztemperatur bestimmt wird, wobei zur Verwirklichung vergleichsweise höherer Endwalzgeschwindigkeiten bei gegebenenfalls erhöhtem Reduktionsgrad und annähernd gleichbleibender Walztemperatur die Abstände zwischen einzelnen Reduktionsstufen (2a, 2b, bis 6a, 6b) eines Fertigblocks (1) erhöht und zumindest im Bereich eines Teils dieser Abstände eine Zwischenkühlung des Walzgutes vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fertigwalzen in wenigstens zwei Fertigblöcken (1) durchgeführt wird, zwischen welchen vergleichsweise große Abstände eingestellt und das Walzgut im Bereich dieser Abstände intensiv gekühlt wird,
    dass einzelne der zweigerüstigen Reduktionsstufen (2a, 2b, bis 6a, 6b) nur dann im Einsatz sind, wenn sie gebraucht werden und bis dahin, z.B. beim Walzen von dicken Abmessungen, zur "Maintenance" zur Verfügung stehen, und
    dass zum Erreichen einer höheren Flexibilität in der Reduktionsabstimmung einzelner Reduktionsstufen (2a, 2b, bis 6a, 6b) untereinander einzelne der zweigerüstigen Reduktionsstufen (2a, 2b, bis 6a, 6b) und bevorzugt die letzte als "Sizing-Stufe" betrieben 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 zweigerüstige Reduktionsstufen (2a, 2b, bis 6a, 6b) reduziert wird.
  3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Fertigwalzen von Draht in einer mehrgerüstigen Fertigstraße mit in mindestens einem Fertigblock (1) zusammengefassten zweigerüstigen Reduktionsstufen (2a, 2b bis 6a, 6b), die jeweils ein Horizontal- (2a - 6a) und Vertikalgerüst (2b - 6b) umfassen, wobei die Reduktionsstufen (2a, 2b bis 6a, 6b) zwischen sich vergleichsweise erhöhte Abstände aufweisen und im Bereich zumindest einiger dieser Abstände Vorrichtungen (20, 30, 40, 50) zum Zwischenkühlen des durchlaufenden Walzgutes vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fertigstraße aus wenigstens zwei mehrgerüstigen Pertigblöcken (1) besteht, die einen vergrößerten Abstand von einander aufweisen mit der Möglichkeit zur Intensivkühlung des Walzgutes im Bereich dieser Abstände;
    die zweigerüstigen Reduktionsstufen (2a, 2b bis 6a, 6b) einzeln bei Nichtgebrauch aus der Walzlinie herausgenommen und neben der Walzlinie für einen weiteren Einsatz vorbereitet werden können und
    einzelne Reduktionsstufen (2a, 2b bis 6a, 6b) und bevorzugt die jeweils letzte Reduktionsstufe (6a, 6b) als "Sizing-Stufe" ausgebildet sind .
  4. Verwendung des Verfahrens und der Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Fertigwalzen von Drähten mit Edelstahlqualität.
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