Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung dünner Drähte, Stäbe, Rohre und Profile aus Stählen und Legierungen mit geringem Formänderungsvermögen, insbes. aus härtbaren Stählen

Abstract

 Verfahren und Vorrichtung zur Umformung von Stöhlen, Metallen und Legierung mit geringem Formänderungsvermögen und/oder hoher Formänderungsfestigkeit bei Raumtemperatur aus Vormaterial mit geringer Dicke, wobei das Vormaterial vorzugsweise durch kontinuierliche Schnellerwärmung auf eine Temperatur von mindestens 400° C und höchstens bis zur AC 1-Temperatur der Legierung erwärmt und eine zwei-oder mehrstufige Verformung mit insbesamt großer Querschnittsverminderung durchgeführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verformung von Stählen, Metallen und Legierungen mit geringem Formände­rungsvermögen und/oder hoher Formänderungsfestigkeit bei Raumtemperatur, insbesondere von härtbaren Stählen, bei­spielsweise Schnellstählen, mit geringen Vormaterial­dicken, vorzugsweise unter 10 mm und mit insgesamt großer Querschnittsverminderung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Erwärmungseinrich­tung, gegebenenfalls einer Temperaturausgleichs- und Füh­rungseinrichtung und einer Verformungseinrichtung.

[0002] Drähte, Stäbe, Rohre und Profile mit geringem Durchmesser bzw. mit geringer Wandstärke werden hergestellt, indem nach dem Warmverformen des Vormaterials und gegebenen­falls nach einem Weichglühen ein Kaltwalzen oder Kalt­ziehen erfolgt. Das Vormaterial weist dabei meist eine Dicke von unter 10 mm auf.
Bei der Kaltumformung verfestigt sich das Material, wobei mit sinkender Duktilität bzw. steigender Formänderungs­festigkeit prozentuell höhere Verfestigungsgrade gegeben sind und das Verformungsvermögen des Werkstoffes bei ge­ringen Umformgraden erschöpft ist. Werkstoffe mit hoher Duktilität bei Raumtemperatur und somit hohem Kaltverfor­mungsvermögen können durch Kaltwalzen und Kaltziehen hoch verformt werden und es sind Querschnittsabnahmen von bei­spielsweise 10 : 1 bzw. 90 % und höher möglich. Verfe­stigt sich das Material im Zuge der Formänderung auf Grund des geringen Kaltumformvermögens so stark, daß die Weiterverarbeitung auf das gewünschte Endmaß nicht mög­lich ist und Risse und Brüche durch erschöpftes Verfor­mungsvermögen auftreten, so muß eine Entfestigung durch Erwärmen auf höhere Temperaturen oder ein Zwischenglühen eingeschaltet werden. Bei dieser Zwischenwärmebehandlung werden die Verfestigungen im Werkstoff abgebaut. Für härtbare Stähle, insbesondere Lufthärter, wie Werkzeug­stähle und Schnellstähle kann diese Zwischenwärmebehand­lung eine Weichglühbehandlung sein. Aus wirtschaftlichen Gründen wird meist jedoch zur Entfestigung ein Langzeit­glühen, gegebenenfalls unter der Austenitisierungstem­peratur bzw. unter dem AC 1-Punkt der Legierung, durch­geführt.

[0003] Vormaterial mit geringem Kaltumformvermögen und mit ge­ringer Dicke kann meist nich im schmiedeheißen duktilen Zustand bis auf das Endmaß verformt werden, weil der Energieverlust durch Abstrahlung von der Oberfläche, der mit der 4. Potenz der Temperatur steigt, zu niedrigen Temperaturen in der oberflächennahen Zone führt und bei härtbaren Stählen und Legierungen auch Gefügeumwandlungen bzw. Härtung des Materials erfolgen. Die rasche Abkühlung entsteht deshalb, weil auf Grund des geringen Querschnit­tes der Wärmeinhalt des Materials niedrig ist.
Weiters ist nach einer Verformung von z.B. härtbaren Le­gierungen im schmiedeheißen Zustand eine Weighglühbe­handlung durchzuführen.

[0004] Um gegebenenfalls eine Härtung oder eine an die Verfor­mung anschließende Wärmebehandlung zu vermeiden und trotzdem eine Erhöhung des Verformungsvermögens und damit eine Vergrößerung der Querschnittsabnahme zu erreichen, wurde vorgeschlagen, das Verformen bei erhöhter Tem­ peratur, gegebenenfalls jedoch unterhalb der Austeniti­sierungstemperatur bzw. unterhalb des AC 1-Punktes der Legierung durchzuführen. Dabei darf jedoch die einge­brachte Verformungsenergie in keinem Querschnittsbereich zu einer Temperaturerhöhung über den AC 1-Punkt führen.

[0005] Das Ziehen hat sich für den Verformungsprozeß bei erhöh­ter Temperatur als vorteilhaft erwiesen, weil die Ener­gieeinbringung durch die Reibung im Ziehhohl und durch die Hauptverformung in der oberflächennahen Zone erfolgt und dadurch die Abstrahlverluste weitgehend kompensiert werden. Die verbesserte Temperaturverteilung über den Querschnitt ermöglicht, dabei auch größere Querschnitts­abnahmen je Verformungsschritt anzuwenden und bei insge­samt hoher Abnahme des Ausgangsquerschnittes durch mehr­maliges Ziehen eine Verringerung der Anzahl der Züge und der dazwischenliegenden Entfestigungsbehandlungen zu er­reichen. Die Ziehgeschwindigkeit bei erhöhter Temperatur des Materials muß jedoch niedrig, beispielsweise bei 0,2 bis 2 m/sec gehalten werden, weil bei höheren Werten der Ziehsteinverschleiß durch das Abreißen des Schmierfilmes zu groß wird und die Zeit für die vorherige Durchwärmung und Entfestigung des Materiales lange und deshalb unwirt­schaftliche Aufwärmstrecken erfordert.

[0006] Beispielsweise kann ein weichgeglühter Schnellstahldraht (Werkstoff DIN Nr. 1.3343) mit einem Durchmesser von 5,5 mm kontinuierlich von einer Haspel abgezogen in einem Bleibad mit einer Länge von 10 m und einer Bleibadtem­peratur von 700°C während einer Durchlaufzeit von 20 sec erwärmt und entspannt werden, worauf eine Verformung im Ziehstein auf einen Durchmesser von 4,7 mm mit einer Ge­schwindigkeit von 0,5 m/sec erfolgt, wonach der Draht wieder aufgehaspelt wird. Die Verformung beträgt in diesem Falle ca. 27 %. In sieben weiteren gleich durchge­führten Schritten mit gegebenenfalls vier dazwischenlie­genden Entfestigungsglühungen bei Oxidationsschutz mit einer Temperatur von ca. 800°C und einer Glühdauer von ca. 1. Stunde wird der Draht auf einen Durchmesser von 1,6 mm gebracht, wobei das Aufwärmen auf Temperatur und der weitere Abbau der Verfestigung in den Bleibädern vor der jeweiligen Verformung erfolgen.
Als Nachteile der Verformung durch Ziehen bei erhöhter Temperatur von Stählen und Legierungen, insbesondere von härtbaren Stählen, mit geringen Vormaterialdicken sind die erforderliche aufwendige Verarbeitung in mehreren Schritten mit dazwischenliegenden Entfestigungsglühungen, die geringe Ziehgeschwindigkeit und die Probleme mit den Hochtemperaturziehmitteln sowie der Ziehsteinverschleiß zu sehen.

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, obige Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit wel­chen in einem Arbeitsgang insgesamt hohe Querschnittsab­nahmen vorgenommen und der gewünschte Endquerschnitt mit weitgehend beliebigen Abmessungen erreicht werden können.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vormaterial auf eine Temperatur von mindestens 400°C und höchstens 1100°C, vorzugsweise höchstens 950°C, gegebe­nenfalls höchstens bis zur AC 1-Temperatur bzw. Umwand­lungstemperatur in das Gammagefüge der Legierung erwärmt wird und daß eine zwei- oder mehrstufige Verformung mit insgesamt großer Querschnittsverminderung durchgeführt wird. Bevorzugt ist es, wenn die Erwärmung des Vormate­rials mittels kontinuierlicher Schnellerwärmung erfolgt, wobei die Erwärmung mit direktem Stromdurchgang bei ver­änderbarer Erwärmungsstrecke zusätzliche Verfahrensvor­teile bringt, wenn die elektrische Leistung, die von der Querschnittsfläche der mittleren spezifischen Wärme und der Dichte des Materials beeinflußt wird, proportional dem Quotienten, gebildet aus Wärmgutgeschwindigkeit und Erwärmungsstrecke, geregelt wird. Besonders vorteilhaft und von wirtschaftlicher Bedeutung ist es, wenn die Ver­formung des Vormaterials durch Walzen erfolgt, und eine Querschnittsabnahme von insgesamt mindestens 40 %, vor­zugsweise mindestens 60 %, vorgenommen wird. Die Walzver­formung in den einzelnen Stichen soll dabei derart erfol­gen, daß eine Querschnittsabnahme von mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 15 %, oder eine Höhenabnahme von mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 %, am Walzgut vorgenommen wird. Die gegebenenfalls vorteilhaft anzuwen­dende Kühlung des Walzgutes soll größenordnungsmäßig ent­sprechend der in Wärme umgesetzten Verformungsleistung des vorangegangenen Stiches bzw. der vorangegangenen Stiche geregelt werden. Weiters ist das Verfahren be­sonders gut und wirtschaftlich einsetzbar, wenn die Ein­laufgeschwindigkeit des Vormaterials in das erste Walzen­kaliber mindestens 0,2 m/sec, vorzugsweise mindestens 0,5 m/sec, beträgt. Gegebenenfalls kann die Verformung des Vormaterials vorteilhaft auch in einem Mehrrollenwalzwerk erfolgen. Weiters besteht die Erfindung in einer Vorrich­tung zur Durchführung des Verfahrens, wobei nach einer vorzugsweise elektrischen Erwärmungseinrichtung durch Induktion oder mit direktem Stromdurchgang durch das Wärmgut bei variierbarer Erwärmungsstrecke und gegebenen­falls einer Temperaturausgleichseinrichtung mit Schutz­ gasatmosphäre zur Verhinderung der Oxidation eine Verfor­mungseinheit, insbesondere ein zwei- oder mehrgerüstiges kontinuierliches Walzwerk, vorzugsweise als Kassetten­walzwerk ausgebildet, angeordnet ist und gegebenenfalls regelbare Kühleinrichtungen zwischen den Walzgerüsten angeordnet sind. Als vorteilhaft einsetzbar hat sich die Vorrichtung dann erwiesen, wenn die Einrichtung zum Tem­peraturausgleich und zur Vormaterialführung beheizbar ist und in welcher eine Schutzgasatmosphäre einstellbar ist. Um besonders gute Walzergebnisse zu erreichen, ist es für Flachprodukte und Profile vorteilhaft, eine abwechselnd offene und geschlossene Kaliberfolge anzuwenden, wobei das letzte Kaliber ein geschlossenes Kaliber zur Maßkali­brierung ist. Bei der Herstellung von Erzeugnissen mit rundem Querschnitt, beispielsweise Drähten, ist vorteil­hafterweise in allen Walzgerüsten eine geschlossene Kaliberform einzusetzen. Besonders gute Ergebnisse ver­bunden mit hoher Wirtschaftlichkeit sind dann erreichbar, wenn zwischen den Walzgerüsten jeweils Kühleinrichtungen angeordnet sind, durch welche regelbar die Walzenober­flächen und/oder das Walzgut mit Kühlmedium beaufschlag­bar sind. Besonders hohe Wirtschaftlichkeit ist auch dann gegeben, wenn die Walzen aus Hartmetall oder aus vergüte­tem Schnellstahl bestehen und gegebenenfalls eine Hart­stoffschicht besitzen, die aus Oxid und/oder Nitrid und/oder Karbid und/oder deren Verbindung, beispielsweise Oxikarbonitrid, gebildet ist. Für bestimmte Querschnitts­formen der Produkte weist die Vorrichtung vorteilhafter­weise ein Mehrrollenwalzwerk als Verformungseinheit auf.

[0009] Durchaus überraschend hat sich gezeigt, daß die beim Walzprozeß auftretende tiefreichende Verformung nur eine geringe Temperaturerhöhung im Kern des Materials hervor­ ruft, sodaß z.B. bei härtbaren Stählen ein Überschreiten der AC 1-Temperatur, insbesondere im Zentrum, nicht ein­tritt. Dieser Effekt ist auch bei Walztemperaturen knapp unterhalb der AC 1-Temperatur der Legierung gegeben, wo­bei die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch die Walzen wesentlich größer sein kann als jene durch den Ziehstein. Es konnte auch nicht angenommen werden, daß durch mehrgerüstiges Walzen in einem Arbeitsgang und/oder bei größerer Verformungsgeschwindigkeit, gegebenenfalls bei Oberflächenkühlung, zwischen den Walzschritten die Temperaturverteilung im Walzgut derart einstellbar ist, daß in keinem Bereich ein Überschreiten der gewünschten Temperatur, z.B. der AC 1-Temperatur, eintritt. Auch wei­tere Vorurteile der Fachwelt und zwar, daß bei mehrmali­gem Walzen hintereinander in einem Arbeitsgang eine Ma­terialverfestigung eintritt sowie das Verformungsvermögen erschöpft wird und daß die Zeit zwischen den Einzelwalz­verformungen auf Grund der mit abnehmendem Querschnitt sich erhöhenden Walzgeschwindigkeit nich ausreicht, um Entfestigungsvorgänge im Werkstoff ablaufen zu lassen, konnten keine Bestätigung finden.

[0010] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind der nach­folgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Flachprofiles aus Rundmaterial, wobei in der

Fig. 1 schematisch ein zweigerüstiges Walzwerk mit vorgeschalteter Erwärmungs- und Temperaturausgleichseinrichtung dargestellt ist und in

Fig. 2 der erste Stich mit freier Breitung, in

Fig. 3 der zweite Stich im geschlossenen Kaliber, in

Fig. 4 eine Walzstraße für Rundprofile mit Kassettenwalzwerk, in

Fig. 5 ein Dreiwalzen-Dreikantkaliber, in

Fig. 6 ein Dreiwalzen-Rundkaliber, in

Fig. 7 Querschnittsformen des Walzgutes in einer zwölfgerüstigen Walzenstraße und in

Fig. 8 eine Kühlvorrichtung für Walzen und Walzgut schematisch dargestellt sind.

[0012] In Fig. 1 ist schematisch ein auf einem Fundament A mon­tiertes Walzwerk zur Erzeugung eines Breitflachprofiles mit den Abmessungen von 8 mm x 1 mm aus Runddraht-Vorma­terial mit einem Durchmesser von 3, 8 mm dargestellt. Da­bei wird aus einer Vorratshaspel 2 von einer Trommel 21, welche drehbar mittels Bolzen 23 in einer Trageinrichtung 22 befestigt ist, Vormaterial 1 abgezogen, in einer Schnellerwärmungseinrichtung 3 erwärmt, durch eine Tem­peraturausgleichs- und Führungseinrichtung 4 einer zwei­gerüstigen Verformungseinrichtung 5 zugeführt und damit gewalzt, worauf in einer Endhaspel 7 das maßgerechte Flachprofilband auf einer Trommel 71, welche mittels ei­ner Welle 73 angetrieben und drehbar in einer Abstützung 72 gelagert ist, aufgewickelt wird.
Beim Beginn der Walzung wird das Kontaktrollengerüst 31, welches verschiebbar mit einer Auflage 33 verbunden ist, in eine Position 31′ und nahe einem Kontaktrollengerüst 32 gebracht, wodurch die Erwärmungsstrecke verkürzt ist. Das drahtförmige Vormaterial 1 mit einem Durchmesser von 3,8 mm ist beispielsweise ein Schnellarbeitsstahl, Werk­stoff Nr. 1.3343, in weichgeglühtem Zustand und wird durch den Spalt von Kontaktrollen 311 bzw. 311′ in der Position 31′ durchgeführt bis dieses eine elektrisch leitende Verbindung mit einem Kontaktrollenpaar 322 bzw. 322′ herstellt, worauf die Stromversorgung von Klemmen 34 erfolgt. Der Stromdurchgang durch das Vormaterial erwärmt dieses und bei Erreichen einer Temperatur von 800°C wird bei gleichzeitiger Verschiebung des Kontaktrollengerüstes 31 und damit der Verlängerung der Erwärmungsstrecke der Draht in einen Führungs- und Temperaturausgleichstunnel 41, der über ein Anschlußrohr 42 vorgeheizt und mit Inertgas versorgt werden kann, eingeschoben. Der Draht­vorschub kann durch ein eigenes nicht dargestelltes Wal­zenpaar oder durch die Kontaktrollen des/der Kontakt­rollengerüstes/e erfolgen. Nach dem Austreten aus dem Tunnel bzw. aus der Tunnelführung wird das eine Tempera­tur von 500°C aufweisende Vormaterial mit einem Durch­messer von 3,8 mm in einem ersten Walzgerüst 51 auf eine Dicke von 2 mm und eine mittlere Breite von 5,3 mm ver­formt. Die Verformung erfolgt, wie in Fig. 2 dargestellt, bei freier Breitung zwischen Walzen 511 und 512, wobei eine Höhenabnahme von ca. 47 %, eine Breitung von ca. 40 % bei einem Verformungsgrad bzw. einer Verminderung der Querschnittsfläche von ca. 6 % gegeben sind. Dabei stel­len in Fig. 2 die Ziffer 1 den Ausgangsquerschnitt des Vormaterials und 1′ den gewalzten Querschnitt dar. Unmittelbar nach diesem ersten Stich wird das im Kaliber des ersten Gerüstes 51 verformte Material in einem zwei­ten geschlossenen Kaliber eines Walzgerüstes 52, welches in Fig. 3 dargestellt ist, auf das gewünschte Quer­ schnittsmaß von 1 x 8 mm verformt. Eine Oberwalze 521 und eine Unterwalze 522 lassen dabei den Walzspalt von 1 mm frei, wobei Seitenwalzen 523 und 524 auf die Seiten der Ober- und Unterwalzen angestellt sind und dadurch die Breitung des Walzgutes über das gewünschte Maß von 8 mm verhindern. Bei diesem Fertigstich bzw. Kalibrierungs­stich beträgt die Höhenabnahme ca. 50 %, die Breitung ca. 51 % und die Flächenabnahme ca. 25 %. Die Einlaufge­schwindigkeit des Vormaterials, welches eine Temperatur von 800°C aufweist, beträgt 0,8 m/sec, die Auslaufge­schwindigkeit aus dem Walzgerüst 52, mit der in weiterer Folge das Schnellstahlband aufgehaspelt wird, ist ca. 1,13 m/sec, wobei unmittelbar nach den letzten Walzen eine Walzguttemperatur von 810°C vorliegt.
Der in einem Arbeitsgang bei zweistufiger Walzung er­reichte Verformungsgrad beträgt insgesamt ca. 30 %. Die an dem Produkt, welches nach obigem Verfahren konti­nuierlich bzw. ohne Unterbrechung hergestellt wurde, durchgeführten Untersuchungen ergaben, daß über die ge­samte Länge des Breitflachbandes die geforderten Ab­messungen mit den entsprechenden Toleranzen vorlagen und Scharfkantigkeit ohne jegliche Kantenbrüche gegeben war.

[0013] Versuche mit Vormaterialtemperaturen von unter 400°C bzw. bei Raumtemperatur haben ergeben, daß bei der Walzung von z.B. härtbaren Stählen, insbesondere bon Schnellstählen, in diesem Temperaturbereich die Legierung so stark ver­festigt, daß das Umformvermögen zumindest stellenweise erschöpft ist, wodurch zusätzlich zu erhöhtem Walzenver­schleiß Brüche bzw. Materialtrennungen, insbesondere im Bereich der Kanten des Bandes, entstehen.Weitere Versuche haben auch gezeigt, daß bei Temperaturen des Vormaterials von knapp unterhalb der AC-1 Temperatur der Legierung die Temperaturausgleichseinrichtung verkürzt, gegebenenfalls auch weggelassen werden kann, wobei nur eine Führung den gewünschten Drahteinlauf in das erste Walzgerüst sicher­stellt.

[0014] Die Fig. 4 zeigt schematisch eine auf einem Fundament A montierte Vorrichtung zur Herstellung eines Runddrahtes mit einem Durchmesser von 1,8 mm aus einem runden, einen Durchmesser von 5,5 mm aufweisenden Vormaterial, wobei eine zwölfgerüstige Walzenstraße bzw. ein Kassettenwalz­werk eingesetzt wird.
Von der Haspel 2 mit der in einer Abstützung 22 drehbar mittels eines Bolzens 23 gelagerten Trommel 21 wird das Vormaterial 1 abgezogen, in einer Schnellerwärmungsanlage 3 auf eine Temperatur von 780°C gebracht, durch die Tem­peraturausgleichs- und -führungseinrichtung 4 gefördert und in einem Kassetenwalzwerk 5 verformt, worauf in der Endhaspel 7 das Aufwickeln des auf Endabmessung verform­ten Drahtes auf die trommel 71, welche auf der Abstützung 72 ruht und von der Welle 73 angetrieben ist, erfolgt. Das Walzgerüst 51 der Verformungseinrichtung 5 kann bei­speilsweise ein Dreiwalzen-Dreikantkaliber aufweisen, wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Dabei ergeben die Arbeitsflächen der Walzen 511, 512, 513 einen Walz­querschnitt 11, der eine konvex bombierte Dreiecksform aufweist. In einem zugehörigen Folgewalzgerüst 51′ können ebenfalls drei Walzen eingesetzt werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wobei die Form der Arbeitsflächen der Walzen 511′, 512′, 513′ einen kreisrunden Walzquerschnitt 12 erbringt. Die Walzgerüste 52 und 52′, 53 und 53′, 54 und 54′, 55 und 55′, 56 und 56′ können Walzen mit den gleichen Kaliberfolgen und abnehmenden Kaliberquerschnitt aufweisen. Bei der Walzung muß das Dreiecks-Kaliber nicht vollkommen gefüllt sein, hingegen ist beim Rundkaliber wegen der Geforderten Produktabmessungen bzw.
Abmessungstoleranzen eine vollkommene Kaliberfüllung erforderlich.

[0015] Vormaterial, beispielsweise aus Werkstoff Nr. 1.3247, im weichgeglühten Zustand mit einem Durchmesser von 5,5 mm, wird in einer oben prinzipiell beschriebenen Vorrichtung auf einen Durchmesser von 1,8 mm gewalzt. Dabei erfolgt bei einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min in der Schnell­erwärmungseinrichtung 3 mit direktem Stromdurchgang eine Erwärmung auf eine Temperatur von 780°C, wobei dafür eine Leistung von ca. 45 kW dem Stromnetz 34 entnommen wird. Die für das Erreichen unterschiedlicher Vormaterialtem­perauturen erforderliche elektrische Leistung ist dabei proportional dem Quotienten, gebildet aus Wärmgutge­schwindigkeit und Erwärmungsstrecke, so daß ein Nachre­geln bei geänderten Parametern problemlos vorgenommen werden kann.

[0016] Beim Durchlaufen des Temperaturausgleichs- und -führungs­tunnels 41, der mit inertem Verbrennungsgas beaufschlagt ist und eine Länge von 2 mm aufweist, wird keine merk­liche Änderung der Temperatur festgestellt.
In der Verformungseinrichtung 5 bzw. im zwölfgerüstigen Kassettenwalzwerk wird z.B. die Verformung mit einer Kalibrierung und einem jeweiligen Verformungsgrad gemäß der Tabelle 1 vorgenommen.

Walzgerüst	Ausgangsdurchmesser ⌀ 5,5 mm	Verformungsgrad (rund-rund)
51	1. Kaliber = 3 kt 5,3
51′	2. Kaliber = ⌀ 4,9	21 %
52	3. Kaliber = 3 kt 4,5
52′	4. Kaliber = ⌀ 4	34 %
53	5. Kaliber = 3 kt 3,7
53′	6. Kaliber = ⌀ 3,25	34 %
54	7. Kaliber = 3 kt 3,0
54′	8. Kaliber = ⌀ 2,7	31 %
55	9. Kaliber = 3kt 2,6
55′	10. Kaliber = ⌀ 2,2	33 %
56	11. Kaliber = 3 kt 2,0
56′	12. Kaliber = ⌀ 1,8	33 %
Enddurchmesser ⌀ 1,8		89 %

[0017] Aus dem letzten Kaliber tritt der Runddraht mit einer Ge­schwindigkeit von ca. 4,7 m/sec aus, wobei die Gesamt­querschnittsverformung ca. 89 % beträgt.
Die jeweiligen Querschnitte, die aufgrund der Kalibrie­rung nach den einzelnen Stichen vorliegen, sind anhand von Querschliffen des Walzgutes aus Fig. 7 ersichtlich, wobei im Bild rechts oben der Ausgangsquerschnitt von 5,5 mm Durchmesser und links unten der Endquerschnitt von 1,8 mm Durchmesser dargestellt sind.
Untersuchungen des Walzmaterials zeigten eine vollkom­mene Maßhaltigkeit und gute Oberflächenqualität der Rund­drähte über die gesamte Walzlänge, was auf den Erhalt des Umformvermögens des Materials bei Temperaturen von min­ destens 400°C und höchstens 1100°C, vorzugsweise höch­stens 950°C, gegebenenfalls höchstens bis zur AC 1-­Temperatur, bei der Walzverformung auch mit hohen Quer­schnittsabnahmen hinweist.
Zwischen den Walzgerüsten können Kühleinrichtungen 5 an­geordnet sein. In Fig. 8 sind derartige Kühleinrichtungen prinzipiell dargestellt, wobei zwischen den Walzen 511 bzw. 512 und 521 ein Kühlelement 61 positioniert ist. Die Kühlelemente bestehen, wie am oberen Kühlelement darge­stellt ist, beispielsweise aus einem Anchluß 611, einer Kühlmediumszuleitung 612 und einem Düsenkopf 613. Mittels der Düsen 615 und 614 können die Walzen 511 und 512 mit Kühlmedium beaufschlaft werden, wobei die Strahlen der Düse 614 auf das Walzgut gerichtet sind. Die einzelnen Ströme der Kühlmedien können getrennt regelbar ausge­führt sein, wobei die Regelungen in der Skizze nicht dar­gestellt sind.

[0018] Eine Verwendung von Hartmetall oder vergütetem Schnell­stahl als Walzenwerkstoff hat sich aus wirtschaftlichen und technischen Gründen als vorteilhaft erwiesen. Die Aufbringung von Hartstoffschichten auf Walzenarbeits­flächen zur Verminderung von Walzenverschleiß wurde von der Fachwelt als nich zielführend bzw. als den Walzpro­zeß behindernd angesehen, weil Hartstoffschichten die Reibung zwischen Walzenarbeitsfläche und Walzgutober­fläche verringert und deshalb kein Einzug des Walzgutes in das Kaliber erfolgen kann. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer Vorrichtung mit min­destens zwei Walzgerüsten hintereinander in Walzrichtung angeordnet und mit jeweils zwei oder mehreren Arbeitswal­zen, eine Hartstoffbeschichtung der Walzenarbeitsflächen zu keiner Beeinträchtigung des Walzprozesses führt, daß jedoch eine wesentliche Verlängerung der Walzenstandzeit bei verbesserter Walzgutqualität gegeben ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verformung von Stählen, Metalen und Legierungen mit geringem Formänderungsvermögen und/oder hoher Formänderungsfestigkeit bei Raumtempera­tur, insbesondere von härtbaren Stählen und Schnellstäh­len aus Vormaterial geringer Dicke, vorzugsweise unter 10 mm, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormaterial auf eine Temperatur von mindestens 400°C und höchstens 1100°C, vorzugsweise höchstens 950°C, gegebenenfalls höchstens bis zur AC 1-Temperatur bzw. der Umwandlungstemperatur in das Gammagefüge der Legierung, erwärmt wird und daß eine zwei- oder mehrstufige Verformung mit insgesamt großer Querschnittsverminderung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Vormaterials als kontinuier­liche Schnellerwärmung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Erwärmung des Vormaterials wie an sich bekannt, mittels direkten Stromdurchgangs durch das Wärmgut erfolgt und die Erwärmungsstrecke bzw. der Ab­stand der elektrischen Kontaktelemente variiert wird, wo­bei die für die Erhöhung der Temperatur auf mindestens 400°C, höchstens jedoch 1100°C, vorzugsweise höchstens 950°C, gegebenenfalls höchstens der AC 1-Temperatur er­forderliche elektrische Leistung, die von der Quer­schnittsfläche, der mittleren spezifischen Wärme und der Dichte des Materials beeinflußt wird, proportional dem Quotienten, gebildet aus Wärmgutgeschwindigkeit und Er­wärmungsstrecke geregelt wird und die Endenvorwärmung des Vormaterials für den Beginn des Verformungsverfahrens bei kurzer Erwärmungsstrecke durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß nach der kontinuierlichen Schneller­wärmung des Vormaterials und vor dem ersten Verformungs­schritt eine Zeitspanne von mindestens 0,5 sec, vorzugs­weise mindestens 1,5 sec vorgesehen ist, in welcher ein Temperaturausgleich erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dab die Verformung des Vormaterials durch Walzen erfolgt und eine Querschnittsabnahme von insgesamt mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 60 %, vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzverformung in mehreren Schritten bzw. mehreren Stichen mit jeweils einer Querschnittsabnahme von mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 15 %, und/­oder einer Höhenabnahme von mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 %, vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, dab nach jeder oder nach mehreren Walzver­formungen eine Kühlung der Walzenoberfläche und/oder des Walzgutes vorgenommen wird, wobei die Kühlleistung des Walzgutes größenordnungsmäßig entsprechend der in Wärme umgesetzten Verformungsleistung des/der vorangegangenen Stiches/e geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzung des Vormaterials im ersten Stich bei einer Einlaufgeschwindigkeit von minde­stens 0,2 m/sec, vorzugsweise mindestens 0,5 m/sec, erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei- oder mehr­stufige Verformung mit großer Querschnittsverminderung in einem Mehrrollenwalzwerk durchgeführt wird.

10. Vorrichtung mit einer Erwärmungseinrichtung, gege­benenfalls einer Temperatur - und Führungseinrichtung und einer Verformungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß nach der Erwärmungseinrichtung (3) zur Einstellung der Temperatur von mindestens 400°C und höch­stens 1100°C, vorzugsweise höchstens 950°C, gegebenen­falls höchstens bis zur AC 1-Temperatur bzw. der Umwand­lungstemperatur in das Gammagefüge der Legierung des Walzgutes (1) zumindest eine Verformungseinrichtung (5) für eine mindestens zweistufige Verformung angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach anspruch 10, dadurch gekennzeich­net, daß die Erwärmungseinrichtung (3) als elek­trische Schnellerwärmungseinrichtung mit einer Energie­einbringung in das Wärmgut (1) durch Induktion oder durch direkten Stromdurchgang ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­net, daß die Schnellerwärmungseinrichtung (3) mit direktem Stromdurchgang eine variierbare Erwärmungs­strecke aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­durch gekennzeichnet, daß nach der Erwärmungsein­richtung (3) eine dem Temperaturausgleich im Wärmgut und der Führung des Vormaterials dienende Einrichtung (4), z.B. ein Ausgleichstunnel (41), angeordnet ist, welche gegebenenfalls beheizbar ist und in welcher vorzugsweise eine Schutzgasatmosphäre einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­durch gekennzeichnet, daß zur Verformung mindestens zwei Walzgerüste (51) bzw. (51′) bis (56) bzw. (56′) mit jeweils zwei-oder mehreren Arbeitswalzen hintereinander in Walzrichtung angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­net, daß die Walzen abwechselnd eine offene und eine geschlossene Kaliberform aufweisen, wobei das letzte Kaliber ein geschlossenes Kaliber, gegebenenfalls ein Maßkaliber, ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­net, dab die Arbeitswalzen in vorzugsweise allen Walzgerüsten, insbesondere im letzten Walzgerüst, eine geschlossene Kaliberform aufweisen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­durch gekennzeichnet, daß die Walzen in den Walz­gerüsten einzeln mit entsprechender Drehzahlsteuerung oder gemeinsam mit entsprechenden Drehzahlübersetzun­gen und Kaliberformfolgen angetrieben sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­durch gekennzeichnet, daß die Walzengerüste unabhän­ gig voneinander fixiert und mit der Antriebseinrichtung verbunden sind, wobei vorzugsweise das mehrgerüstige Walzwerk als Kassettenwalzwerk ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Walzge­rüsten eine regelbare Kühleinrichtung (61, 62) angeordnet ist, mit welcher Kühlmedium auf die Walzenoberflächen und/oder auf das Walzgut aufbringbar ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen aus Hartme­tall oder vergütetem Schnellstahl gebildet sind und ge­gebenenfalls eine Hartstoffbeschichtung aufweisen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, da­durch gekennzeichnet, daß nach der Erwärmungsein­richtung (3) zur Einstellung der Temperatur des Walzgutes ein Mehrrollenwalzwerk angeordnet ist.

22. Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 10 bis 21, zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 9.

Zeichnung