[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Warmwalzen von feinem und mittlerem Stabstahl
sowie Draht in Feinstahlwalzwerken, insbesondere in kontinuierlichen Feinstahlwalzvierken
und betrifft ein Verfahren zur Behandlung des Stahls in Verbindung mit der Warmumformung,
wodurch die Gefüge- und Werkstoffeigenschaften des Stahls in verschiedenen Richtungen
entsprechend den Erfordernissen der Weiterverarbeitung beeinflußt werden.
[0002] Die Entwicklung der Walzwerkstechnik hat zu hohen Walzgeschwindigkeiten geführt,
die noch laufend gesteigert werden. Im Zusammenhang damit werden bevorzugt hohe Umformtemperaturen
angewandt, die zwar bezüglich des Verformungswiderstandes günstig sind, jedoch häufig
negative Auswirkungen auf das Gefüge und die Werkstoffeigenschaften haben. Eine Senkung
der Formgebungstemperaturen bringt zwar verbesserte Werkstoffeigenschaften, jedoch
sind Nachteile durch erhöhten Kraftbedarf für die Umformung, erhöhten Verschleiß der
Walzen oder Leistungsrückgang der Straßen in Kauf zu nehmen.
[0003] In mehreren entwickelten Industrieländern werden bereits verschiedene Verfahren der
thermomechanischen Behandlung produktionsmäßig genutzt oder für eine Nutzung vorbereitet.
Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, daß durch Umformtemperaturen, Umformgrade,
Umformgeschwindigkeiten, Umformzeitpunkte sowie die Verweilzeit nach der Umformung
und die anschließende Abkühlung, Gefüge und Eigenschaften nutzbar beeinflußt werden
können. So werden z. B. beim kontrollierten Walzen perlitarmer mikrolegierter Stähle
erhöhte Festigkeitseigenschaften bei guten plastischen Werten und guter Schweißeignung
erzielt. Das kontrollierte Walzen, d. h. die Umformung des Stahles bei herabgesetzten
Temperaturen, jedoch noch im Bereich des stabilen Austenits erfordert entsprechende
Walzwerksausrüstungen mit ausreichender Antriebsleistung und mechanischer Stabilität.
Noch höher sind die Anforderungen an die Walzwerksausrüstungen, wenn das Austenitformhurten,
d. h. die Umformung des metastabilen Austenits zur Eigenschaftsverbesserung des Merkstoffes
genutzt werden soll. In diesem Fall sind die Walzwerke bereits bei der Konstruktion
auf die hohen Beanspruchungen auszulegen bzw. das Verfahren ist in den üblichen Walzstraßen
nicht anwendbar.
[0004] Beim bekannten Verfahren der thermischen Verfestigung aus der Walzhitze, bei welchem
das Walzgut nach beendeter Umformung einer intensiven Abkühlung unterworfen wird,
ist ein bestimmter Wärmeentzug notwendig, um den benötigten Flächenanteil Vergütungsgefüge
in den Randzonen der Walzader zu erreichen. Je höher die Walzendtemperatur liegt,
umso schwieriger ist diese Aufgabe zu lösen, und im Ergebnis ist das Verfahren nur
bis zu bestimmten Abmessungen anwendbar.
[0005] Sowohl bei der üblichen Warmumformung auf Walzenstraßen als auch bei der Anwendung
der moedernen thermomechanischen Verfahren wird davon ausgegangen, daß das Walzgut
eine mehr oder weniger gleichmäßige Temperatur über den Querschnitt aufweist, um entsprechend
homogene Werkstoffeigenschaften zu erreichen. Eine gleichmäßige Temperatur über den
Walzgutquerschnitt wird eingestellt, indem vor der für das Verfahren maßgeblichen
Umformung entweder Abfühlunöen mit langsamen Temperaturänderungen, wie Luftabkühlung
oder intensive Abschreckungen z. B. mit Druckwasser verbunden mit einem Temperaturausgleich,
angewandt werden. In beiden Fällen wird die Kontinuität des Walsvorganges unterbrochen
und die Umformung kann erst nach einer bestimmten Zeitspanne fortgesetzt werden. Minderungen
der Leistung des Walzwerkes sind oft nicht zu vermeiden.
[0006] Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl,
bei dem die Kontinuität des Walsprozesses nicht unterbrochen wird, bei dem das Betreiben
des Walswerkes mit hoher Leistung gewährleistet ist, das zu verbesserten Werkstoffeigenschaften
für die Weiterverarbeitung des Stahls führt und das die Anwendung einer zusätzlichen
thermomechanischen Behandlung des Walzstahls erleichtert.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim kontinuierlichen Warmwalzen die zur
Erzielung bestimmter Werkstoff - eigenschaften notwendige, gegenüber dem vorangegangenen
Walzprozeß verringerte Umformtemperatur unmittelbar vor dem Fertigstich oder den Fertigstichen
einzustellen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Walzgut während des Walzprozesses
von der Endwalztem
peratur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb Mg abgekühlt
und während des Temperaturausgleichs zwischen Randzone und Kern einer Umformung mit
einem Umformgrad von mindestens 10 % unterworfen wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung
besteht darin, daß nach dem Abschluß der Warmumformung wahlweise zusätzlich eine thermomechanische
Behandlung durchgeführt wird.
[0008] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. Die zugehörige Fig. 1 zeigt ein ZTU-Schaubild für das erfindungsgemäße Verfahren.
[0009] In dem ZTU-Schaubild nach Fig. 1 sind die Kerntemperatur des Walzgutes 1, die Temperatur
der Randzone des Walzgutes 2 sowie die Ac
3-Temperaturumwandlungslinie 3 des behandelten Stahles und die Ac
1-Temperaturumwandlungslinie 4 des behandelten Stahltes dargestellt.
[0010] Ausgehend von der Umformtemperatur von beispielsweise 1100°C der vorangegangenen
Walzstiche erfolgt eine intensive Abkühlung des Walzgutes an seiner Oberfläche auf
eine Temperatur oberhalb M
S mittels Druckwasser im Bereich a. Anschliessend erfolgt in der Phase des Temperaturausgleichs
zwischen Oberfläche und Kern die weitere Warmumformung, welche in der Zeichnung durch
den Bereich b gekennzeichnet ist. In der kälteren Randzone ist die Rekristallisation
gebremst und im Ergebnis der Behandlung liegt in dieser Randzone ein feinhörnigeres
Gefüge vor als es sich ohne Kühlung einstellt. Infolge des Temperaturausgleichs während
der Formgebung fällt die Kerntemperatur schnell ab, was eine Verfeinerung des Gefüges
zur Folge hat. Im Endergebnis weisen Randzone und Kern nur noch geringe Gefügeunterschiede
auf. Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel zeigt eine weitere hühlstufe c im Anschluß
an die erfindungsgemäße Behandlung, die zur Einstellung bestimmter Festigkeitseigenschaften
in bekannter Weise beiträgt, durch die vorangegange Kühlstufe, gekennzeichnet durch
den Bereich a in der Zeichnung, jedoch mit erheblich verringertem kühltechnischen
Aufwand durchgeführt wird.
[0011] Die durch den Bereich a in der Zeichnung angegebene Kühlstufe wirkt sich somit auf
das Ergebnis jeder beliebigen nachfolgenden thermomechanischen Behandlung positiv
aus.
[0012] Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, trotz hoher Walzgeschwindigkeiten
und -temperaturen die optimalen Werlistoffeigenschaften, die bei einer gegebenen Stahlzusammensetzung
möglich sind, zu erreichen.
[0013] Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1. Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl insbesondere beim kontinuierlichen
Walzen von Draht und Feinstahl, wobei das Walzgut während des Walzprozesses von der
Endwalztemperatur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb MS abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut während des Temperaturausgleichs
zwischen Randzone und Kern einer Umformung mit einem Umformgrad von mindestens 10
% unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschluß der Warmumformung
wahlweise zusätzlich eine weitere thermomechanische Behandlung durchgeführt wird.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
