Verfahren zur verfeinernden Weiterverarbeitung von warmgewalztem Stahl Das Warmwalzen von in Form von zum Beispiel Knüppeln oder Platinen vorliegendem Halbzeug auf kleinere Querschnitte, nämlich auf Walzstahl in Ringen oder Stäben, ist im Laufe der letzten Jahre zur gütemässigen Verbesserung dieses Erzeugnisses durch die Ausnutzung des in der Fliessscheide des Walzkalibers bestehenden sehr hohen spezifischen Druckes (Druckhärtung) sowie der beim Walzen vor handenen Stahltemperatur ergänzt worden.
Es hat sich hierbei gezeigt, dass das wesentliche neuartige Element dieser Gütesteigerung im Abfangen des unter dem Einfluss des hohen spezifischen Druckes in der Kaliberfliessscheide auf eine Korngrösse kleinsten Ausmasses gebrachten Gefügezustandes durch Ab schrecken besteht, während dem Bestehen oder der Änderung bestimmter Temperaturzustände an sich mehr die Bedeutung einer günstigen Voraussetzung für diesen Vorgang zukommt.
Es ist ferner bekannt, Stahl hoher Gütewerte durch unmittelbares Härten aus der Endverformungs- temperatur herzustellen, wobei die Endverformungs- temperatur möglichst niedrig, d. h. bei Temperaturen beim oder kurz oberhalb des obern Umwandlungs- punktes A r3 der Abkühlungskurve gehalten und der Stahl unmittelbar von dieser Temperatur aus gehärtet wird.
Dieses Verfahren wurde noch durch eine weitere Massnahme ergänzt: Dem Walzgut wird durch un mittelbar zugeführten elektrischen Strom während des Walzens oder während eines Teils des Walzvorganges Wärme zugeführt, und zwar soll die Anwendung ab gestufter Stromstösse, die möglichst kontinuierlich geändert werden, ein unerwünschtes Absinken der Endwalztemperatur unter den A" -Punkt verhindern und dem Walzgut über seine ganze Länge eine gleich mässige, für die Härtung günstige Temperatur erteilen.
Für die Wirksamkeit dieser bekannten Härtever fahren gilt also die unbedingte Voraussetzung, dass der Stahl vor dem Abschrecken aus der Walzhitze eine ständige Temperaturerniedrigung erfährt und dabei eine Temperatur unterhalb Ara nicht erreicht wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ver feinernden Weiterverarbeitung von warmgewalztem, darauf ohne Härtung abgekühltem, gegebenenfalls bereits kaltverformtem Stahl, wie er beispielsweise nach der Warmverformung von Knüppeln oder Pla- tinen in Form von Ringen oder Stäben vorliegt. Solcher Stahl wird gemäss dem Verfahren nach der Erfindung bei einer Temperatur wenig unterhalb A " verformt, wobei mindestens ein Teil der Erwärmung mittels elektrischen Stromes erzielt wird, welcher dem Werkstück über eine Verformungswalze bzw. -rolle zugeführt wird.
Die Erwärmung mittels des elek trischen Stromes erfolgt vorteilhafterweise durch un mittelbare elektrische Widerstandserhitzung und während eines Bruchteils einer Sekunde, vorzugs weise während lho Sekunde und kürzerer Zeit, an der Verformungsstelle, wieder auf Temperaturen von etwa 250 C bis kurz unterhalb A,3 der Aufheiz- kurve und wird bei diesen Temperaturen verformt.
Bei austentischen Stählen liegt diese Temperatur un terhalb der beginnenden Verzunderung. Es kann an genommen werden, dass die gütesteigende Wirkung auf der Vereinigung der Wirksamkeit des hohen spe zifischen Druckes im Walzspalt mit der durchgehenden Erhitzung des zu verformenden Stahls gleichzeitig über seinen ganzen Querschnitt beruht. Dass diese Wirkung des hohen spezifischen Druckes bei Stahl, der sich auf der aufsteigenden Temperaturkurve noch unterhalb A"3 befindet, wirksam ist, erscheint neu und überraschend.
Das Verfahren hat unter anderem folgende Vor teile: Der Stahl kann unter wesentlich grösserer Quer schnittsverminderung als bei der sonst üblichen Kalt- verarbeitung verformt werden. Diese seine Verarbei tung erfolgt ohne schädliche Verzunderung (seiner zum Beispiel entzunderten Oberfläche). Es kann eine verhältnismässig hohe Walztemperatur gewählt werden, ohne dass ein aus einer vorherigen Vergüte behandlung zum Beispiel aus der Halbzeugverwal- zungshitze stammendes und für eine Kaltweiterver arbeitung vorteilhaftes, zum Beispiel sorbitisches, Gefüge beeinträchtigt wird.
Dieses bereits vorhandene vorteilhafte Gefüge kann vielmehr durch eine an die Weiterverarbeitung sich anschliessende Warmbehandlung, wie Ab schrecken an Luft oder mittels einer Härteflüssig keit bzw. eine entweder sogleich durch Abfangen erzielte oder später erfolgende besondere Anlass- oder Glühbehandlung noch weiter verbessert, insbesondere vergleichmässigt werden.
Der auf praktisch gleiche Innen- und Aussen temperatur gebrachte Stahl kann nach dem Walzen einer Warmbehandlung unterworfen werden, die auch in der Wirkung den üblichen Warmbehandlungen durch Härten, Vergüten oder Normalisieren von Temperaturen über Ara ähnlich ist; dies offenbar des halb, weil die Verarbeitung der Stähle unmittelbar aus dem gegebenen Zustand eines hohen spezifischen Druckes in der Kaliberfliessscheide erfolgt und weil ausserdem durch die Erhitzung der jeweilige A"-Punkt bei verhältnismässig hoher Temperatur liegt.
Ein auf diese Weise erhaltener Stahl mit ver bessertem bzw. vergleichmässigtem sorbitischem Ge füge kann durch Kaltverarbeitung auf einen Zustand besonders hoher Festigkeit gebracht werden, wie sie zum Beispiel für Federn benötigt wird. Er weist bessere Eigenschaften auf als ein lediglich in üblicher Weise kaltverformter Stahl vergleichbarer Zusammen- setzung.
Die Zu- und Abfuhr des elektrischen Stromes niedriger Spannung, zum Beispiel 10 Volt, erfolgt zum Beispiel über Ober- zur Unterwalze (-rolle) bzw. um gekehrt, oder über die Walzen bzw. Rollen des Arbeitsgerüstes und die zugehörige Haspel oder über die Walzen bzw. Rollen eines ersten und zweiten Arbeitsgerüstes oder über die Walzen bzw. Rollen eines .Arbeitsgerüstes und eine Ziehzange usw.
Das einlaufende Walzgutende kann vorher auf Verfor- mungstemperatur gebracht und eine gegebenenfalls streckenweise nötige Unnachgiebigkeit des Walz stahls, sowie unter Umständen eine Verzunderungs- beschränkung kann durch sinngemäss angewandtes Abschrecken erzielt werden.
Die vorherige Erhitzung des einlaufenden Walzgutendes kann zum Beispiel so erfolgen, dass es zuerst durch den lediglich von Ober- zur Unterwalze (-rolle) oder umgekehrt fliessen den Strom im Verformungsraum des Walzspaltes, ge gebenenfalls bei verlangsamter Walzengeschwindig keit, auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, während nach Umschalten erst anschliessend - so bald das Walzgutende eine vorgesehene zweite Kon taktstelle erreicht hat - der Strom von Ober- und/oder Unterwalze zu dieser zweiten Kontaktstelle fliesst.
Eine besonders wirtschaftliche Gestaltung kann dieses Verfahren darüber hinaus dadurch erhalten, dass dieses vorerwärmte Walzgut entweder mehrmals unmittelbar hintereinander an mehreren zum Beispiel Walzgerüsten (Tandemstrasse) oder unter ununter brochenem Hin- und Herwalzen auf einem oder zum Beispiel auch zwei Einzelgerüsten (Reversier- gerüsten) wieder derart elektrisch aufgeheizt und verformt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den nötigen Gesamtstromaufwand auf ein geringstes Aus mass zu beschränken und somit eine weitgehende Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
Das Problem der bei Verwendung von elek trischem Strom niedriger Spannung und hoher Stärke schwierigen Kontaktgebung an rotierenden Körpern ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens dadurch gelöst, dass mit den sich drehenden Teilen wie Walzen oder Rollen fest verbundene, sich ebenfalls drehende Scheiben vor gesehen sind, welche in einem Metallbad - zum Beispiel in einem ständig auf übliche Weise auf Tem peratur gehaltenen Bleibad - laufen bzw. einge taucht sind. über dieses Bleibad erfolgt dann die Zu- bzw. Ableitung des zum Erhitzen des Stahls nötigen Stromes.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispiels weise Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung schematisch dargestellt.
Nach'" der Zeichnung sind bei einem Walzwerk üblichen Aufbaues mit Oberwalze W1 und Unter walze W2 und den Zapfen Z1 und Z2 bzw. den Klee blatteilen K1 und K2, an den letzteren Kontaktschei ben S1 bzw. S2 aus Metall befestigt. Diese Scheiben laufen teilweise in einem Bad aus flüssig gehaltenem Blei, die in einem Behälter Bi bzw. B, enthalten sind.
Der elektrische Kreis einer nicht dargestellten Stromquelle ist über einen Leiter Al zum Badbehäl- ter Bi, von dort über die Scheibe S1, den Teil K1, den Zapfen Z1, die Walze W1, das Werkstück G, die Walze W" den Zapfen Z., den Teil K., die Scheibe S2, den Badbehälter Bz und den Leiter A.V geschlossen.
Process for the refining further processing of hot-rolled steel The hot rolling of semi-finished products in the form of billets or blanks, for example, to smaller cross-sections, namely on rolled steel in rings or bars, has been used in recent years to improve the quality of this product by utilizing the in the flow sheet the very high specific pressure (pressure hardening) and the steel temperature present during rolling have been supplemented.
It has been shown here that the essential new element of this increase in quality consists in the interception of the microstructure, which is brought to a grain size of the smallest size under the influence of the high specific pressure in the caliber flow sheath, by quenching, while certain temperature conditions in themselves exist or change Importance of a favorable condition for this process.
It is also known to produce steel of high quality values by direct hardening from the final deformation temperature, the final deformation temperature as low as possible, ie. H. at temperatures at or just above the upper transformation point A r3 of the cooling curve and the steel is hardened directly from this temperature.
This process was supplemented by a further measure: The rolling stock is supplied with heat by directly supplied electrical current during rolling or during part of the rolling process, namely the use of graduated current surges, which are changed as continuously as possible, an undesirable drop in the Prevent the final rolling temperature below the A "point and give the rolling stock a uniform temperature favorable for hardening over its entire length.
For the effectiveness of this known hardening process, the absolute prerequisite is that the steel experiences a constant temperature decrease before quenching from the rolling heat and a temperature below Ara is not reached.
The invention relates to a method for the further processing of hot-rolled steel, which has been cooled down without hardening and optionally already cold-worked, as is present, for example, in the form of rings or bars after the hot-working of billets or blanks. Such steel is deformed according to the method according to the invention at a temperature slightly below A ″, with at least part of the heating being achieved by means of an electric current which is supplied to the workpiece via a deformation roller.
The heating by means of the electric current is advantageously carried out by direct electrical resistance heating and for a fraction of a second, preferably for 1 second and less time, at the deformation point, back to temperatures of about 250 C to just below A, 3 of the heating curve and is deformed at these temperatures.
With austenitic steels, this temperature is below the incipient scaling. It can be assumed that the quality-increasing effect is based on the combination of the effectiveness of the high specific pressure in the roll gap with the continuous heating of the steel to be deformed over its entire cross-section. The fact that this effect of the high specific pressure is effective in steel, which is still below A "3 on the ascending temperature curve, appears new and surprising.
Among other things, the process has the following advantages: The steel can be formed with a significantly greater reduction in cross-section than with the usual cold processing. This its processing takes place without damaging scaling (for example its descaled surface). A relatively high rolling temperature can be selected without impairing a structure that originates from a previous quenching and tempering treatment, for example from the heat from the semi-finished product and is advantageous for cold further processing, for example sorbitic.
Rather, this already existing advantageous structure can be further improved, in particular evened out, by a subsequent heat treatment, such as quenching in air or by means of a hardening liquid or a special tempering or annealing treatment either immediately achieved by interception or later.
The steel, which has been brought to practically the same internal and external temperature, can be subjected to a heat treatment after rolling, the effect of which is also similar to the usual heat treatments by hardening, tempering or normalizing temperatures above Ara; This is apparently because the processing of the steels takes place directly from the given condition of a high specific pressure in the caliber flow chamber and also because the respective A "point is at a relatively high temperature due to the heating.
A steel obtained in this way with an improved or evened-out sorbitic structure can be brought to a state of particularly high strength by cold processing, as is required for springs, for example. It has better properties than a steel of comparable composition that has only been cold-worked in the usual way.
The supply and discharge of the electrical current of low voltage, for example 10 volts, takes place, for example, via the upper to the lower roller (roller) or vice versa, or via the rollers or rollers of the work frame and the associated reel or the rollers or rolls of a first and second work frame or over the rollers or rolls of a work frame and a puller, etc.
The incoming end of the rolled stock can be brought to the deformation temperature beforehand, and if necessary the intransigence of the rolled steel, which may be necessary in some sections, as well as, under certain circumstances, a limitation of scaling, can be achieved by quenching applied accordingly.
The previous heating of the incoming rolling stock can be done, for example, in such a way that it is first brought to the desired temperature by only flowing from the top to the bottom roll or vice versa, in the deformation space of the roll gap, if necessary at a slower roll speed , while after switching only then - as soon as the end of the rolling stock has reached a designated second contact point - the current flows from the upper and / or lower roller to this second contact point.
This process can also be made particularly economical if this preheated rolling stock is repeated either several times in direct succession on several, for example, rolling stands (tandem mill) or with uninterrupted rolling back and forth on one or, for example, two individual stands (reversing stands) is electrically heated and deformed in this way. In this way, it is possible to limit the total power consumption required to the lowest possible extent and thus to achieve a high degree of economy.
The problem of contacting rotating bodies, which is difficult when using electrical current of low voltage and high strength, is solved in the device according to the invention for carrying out the method in that the rotating parts such as rollers or rollers are also connected to rotating disks are seen, which run or are immersed in a metal bath - for example in a lead bath constantly kept at temperature in the usual way. This lead bath is then used to supply or discharge the current required to heat the steel.
In the accompanying drawing, an example embodiment of a device according to the invention is shown schematically.
According to the drawing, in a rolling mill conventional structure with upper roller W1 and lower roller W2 and the pins Z1 and Z2 or the clover leaf parts K1 and K2, attached to the latter contact discs S1 and S2 made of metal. These discs run partially in a bath of lead held in liquid form, which are contained in a container Bi or B.
The electrical circuit of a power source, not shown, is via a conductor A1 to the bath container Bi, from there via the disk S1, the part K1, the pin Z1, the roller W1, the workpiece G, the roller W ", the pin Z., the part K., the disk S2, the bath tank Bz and the conductor AV closed.