DD207162B5

DD207162B5 - Thermomechanical treatment process on continuous wire rod mills

Info

Publication number: DD207162B5
Application number: DD24353382A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Prof Dr-Ing Lehnert; Manfred Dipl-Ing Dr Finger; Peter Dr-Ing Zengler
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1994-10-20
Also published as: DD207162A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine technologische Variante der sogenannten thermomechanischen Behandlung zum Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen, die sich besonders fur die Herstellung von Walzdraht aus Stahlen mit speziellen Gebrauchseigenschaften auf Hochleistungskonti-Drahtstraßen eignetThe invention relates to a technological variant of the so-called thermomechanical treatment for rolling wire on continuous wire lines, which is particularly suitable for the production of wire rod made of steels with special performance characteristics on high-performance Konti wire lines

Characteristic of the known technical solutions

Aus Gründen der Materialökonomie einerseits und andererseits aus Gründen der Einsparung von Prozeßstufen und damit verbunden von Energie-, Transport- und Arbeitsaufwand ist man bestrebt, die thermomechanische Behandlung bei der Herstellung von Walzerzeugnissen zur Anwendung zu bringen Die thermomechanische Behandlung nutzt die Vorgange der Werkstoffverfestigung durch Umformung, Phasenumwandlung, Ausscheidungshartung sowie Kornfemung gleichzeitig aus und ermöglicht über die Beeinflussung der Gefugebildung die Produktion von Erzeugnissen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften und hohem Gleichmaßigkeitsgrad Besondere Effekte werden immer dann erzielt, wenn sich stabile Gefugestrukturen herausbilden, die durch Mikrolegierungstechnik verstärkt werden können Es ist bekannt, daß die thermomechanische Behandlung bei hohen Temperaturen vor allem bei der Herstellung von Grobblechen aus hochfesten schweißbaren Baustahlen und zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit angewandt wird Bei minimalem Legierungsaufwand können Grobbleche mit extrem feinkornigem martensitischem, bainitischem oder ferntisch-perlitischem Gefuge und Streckgrenzen von 400 bis 800 MPa mit hoher Zähigkeit und hohem Kaltumformungsvermogen produziert werden Es ist bekannt, Stabstahl und Draht nach dem Walzen gesteuert nach vorheriger intermittierender Wasserabschreckung von Endwalztemperatur auf 780 bis 850⁰C und im Temperaturbereich zwischen 850 und 550⁰C mit 0,3 bis 20Ks"¹ gesteuert abzukühlen oder partiell aus der Walzhitze zu verguten, so daß die Randzonen bis unter die Martensittemperatur abgeschreckt und durch die im Kern verbliebene Warme bei der Unterbrechung der Intensivkuhlung angelassen werden, oder direkt zu harten Nachteilig ist dabei, daß wegen der hohen Endwalztemperaturen die Umformverfestigung des Austenitgefuges auch nicht teilweise auf das Sekundargefuge vererbt und SubStrukturen nicht erhalten werden Es ist weiterhin bekannt, daß bei Hochleistungswalzwerken fur Feinstahl und Draht, insbesondere in den Fertigungsgeruststaffeln und Walzblocken eine Aufheizung des Walzgutes stattfindet, so daß sich Endwalztemperaturen zwischen 980 und 1100⁰C unabhängig von der Anfangstemperatur ergeben Beim Walzen mikrolegierter Stahlwerkstoffe zu Feinstahl und Draht kann nur der Effekt der Kornfemung ausgenutzt werden, weswegen aus materialokonomischen Erwägungen dieses Verfahren nur wenig praktiziert wirdFor reasons of material economy on the one hand and on the other hand for the sake of saving process stages and associated energy, transport and labor, it is endeavored to bring the thermomechanical treatment in the production of rolled products for the application The thermomechanical treatment uses the process of material consolidation by forming , Phase transformation, precipitation hardening as well as Kornfemung simultaneously and allows on the influence of the Gefugebildung the production of products with improved performance characteristics and high degree of uniformity Special effects are always achieved when stable Gefugestrukturen emerge, which can be amplified by microalloying technology It is known that the thermomechanical treatment at high temperatures, especially in the production of heavy plates from high strength weldable structural steel and to improve the wear resistance is applied Be In a minimum amount of alloying, heavy plates of extremely fine-grained martensitic, bainitic or dicot-perlitic structure and yield strengths of 400 to 800 MPa can be produced with high toughness and high cold workability. It is known to control bar steel and wire after rolling after previous intermittent water quenching from final rolling temperature to 780 cooled to 850 ⁰ C and in the temperature range between 850 and 550 ⁰ C with 0.3 to 20Ks " ¹ or partially fermented from the rolling heat, so that the edge zones quenched to below the martensite and by the heat remaining in the core at the interruption Intensive Kuhlung be tempered or directly to hard disadvantage is that because of the high Endwalztemperaturen the Umformverfestigung the Austenitgefuges not inherited partly to the Sekundargefuge and substructures are not obtained It is also known that in high-performance mills for fine Tahl and wire, especially in the Fertigungsgeruststaffeln and rolling blocks heating of the rolling takes place, so that Endwalztemperaturen between 980 and 1100 ⁰ C regardless of the initial temperature result When rolling micro-alloyed steel materials to fine steel and wire, only the effect of Kornfemung be exploited, therefore materialokonomischen considerations this method is little practiced

Fur Hochleistungswalzwerke fur Stabstahl und Draht (Neue Hütte 1975, H 11, Stahl und Eisen 1981, H 2) ist charakteristisch, daß die Walzgeruste ortsfest hintereinander aufgestellt und zu Vor-, Zwischen- sowie zwei bis vier parallel angeordneten Fertigstaffeln zusammengefaßt sind, an die sich Kuhlstrecken zur gesteuerten Abkühlung des Walzgutes anschließen, damit eine mehradrige Walzung von Walzerzeugnissen mit gleichmaßigen Werkstoffeigenschaften und hoher Maßhaltigkeit bei Endwalzgeschwmdigkeiten bis 100ms~' vorgenommen werden kannFor high-performance rolling mills for steel bars and wire (Neue Hütte 1975, H 11, steel and iron 1981, H 2) is characteristic that the rolling mills are placed stationary in a row and combined to pre-, intermediate and two to four parallel arranged graduated scales, to the Cooling lines for the controlled cooling of the rolling stock join, so that a multi-core rolling of rolled products with gleichmaßigen material properties and high dimensional stability at final rolling speeds up to 100ms ~ 'can be made

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht dann, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung fur das Walzen von Draht auf Konti-Drahtstraßen zu finden, das eine Niedertemperaturwalzung ohne Leistungsminderung und bei hoher Produktionsstabilitat zulaßt Dabei sollen die Vorgange im Festkörper zielgerichtet zur Einstellung solcher Gefugestrukturen ausgenutzt werden können, die gunstige Gebrauchseigenschaften zur Folge haben, einen hohen Gleichmaßigkeitsgrad der Qualität sichern und besonders materialokonomisch sindThe object of the invention is then to find a method for thermomechanical treatment for the rolling of wire on Konti-Drahtstraßen, which allows a low temperature rolling without derating and high production stability Here, the processes in the solid body targeted for setting such Gefugestrukturen can be exploited have favorable performance properties, ensure a high degree of uniformity of quality and are particularly materialokonomisch

-2- 207 162 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 207 162 Outline of the Essence of the Invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, auf einer Kontiwalzanlage Draht im Abmessungsbereich 5,5 bis 13 mm Durchmesser bei hohen Geschwindigkeiten mit hoher Produktivität und großer Produktionsstabilität im Niedertemperaturbereich thermomechanisch zu walzen.The invention is based on the technical object to thermomechanically roll on a Kontiwalzanlage wire in the size range 5.5 to 13 mm in diameter at high speeds with high productivity and high production stability in the low temperature range.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hochleistungs-Kontistraßen im Fertigwalzbereich so ausgelegt werden, daß wichtige Umformparameter entsprechend den werkstoffspezifischen Erfordernissen einstellbar sind. Durch Trennung der Fertigstraße in einen ortsfesten mehrgerüstigen Walzblock mit Gruppenantrieb und in einen Niedertemperaturteil, bestehend aus 2 bis 4 verschiebbaren Walzeinheiten und einer dazwischenliegenden Wasserkühlstrecke, kann die Walztemperatur abgesenkt werden, und in Verbindung mit der Variation der Pausenzeit zwischen den letzten Stichen können werkstoffgerechte Umformbedingungen zur thermomechanischen Behandlung der Walzdrähte erzielt werden. Die Kontidrahtstraße wird in einen Hoch- und Niedertemperaturwalzteil untergliedert, wobei der Hochtemperaturwalzteil in üblicher Bauform aus mehreren ortsfesten Walzgerüsten errichtet wird, die zu Vor-, Zwischen- und Fertiggruppen zusammengefaßt sind. An jede Fertigwalzeinheit des Hochtemperaturwalzteiles schließen sich Kühlstrecken an, die aus mehreren, vorzugsweise bis 5 Kühlsegmenten bestehen, und in denen das Walzgut im Gleichstrom direkt mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch oder mit Wasser und Dampf intermittierend gekühlt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Walzgut der betreffenden Zwischenabmessung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 250 Ks"¹ bis in das untere Austenitgebiet, vorzugsweise bis auf eine Temperatur von 800 bis 850°C stufenweise bei Walzgeschwindigkeit abgekühlt. Der sich anschließende Niedertemperaturwalzteil besteht in jeder Strecke aus mindestens 2, in der Regel aus 4 kompakten Walzgerüsten, die Einzelabtrieb besitzen. Die Walzgerüste sind mit dem dazugehörigen Getriebe und Antriebsmotor auf Grundplatten verspannt und können axial einzeln verschoben werden, so daß der Abstand untereinander variiert werden kann. Dabei können durch Veränderung des Abstandes der Einzelwalzgerüste die Zwischenzeiten im Verhältnis 1:20 variiert und den Werkstoffbelangen angepaßt werden. Die Umformung des Drahtes im Niedertemperaturwalzbereich erfolgt drallfrei, vorzugsweise in um 90° versetzt angeordneten Walzgerüsten. Die Endumformung im Niedertemperaturwalzbereich wird mit einem Gesamtumformungsgrad von 0,3 bis 1,5 bzw. mit bis zu vierfacher Querschnittsverringerung vorgenommen. Zur weiteren Abkühlung nach dem letzten Stich durchläuft der Walzdraht wiederum eine aus mehreren Segmenten aufgebaute Kühlstrecke, in der mit Druckwasser bis zur Temperatur des Windungslegers in ein oder mehreren Stufen gekühlt wird. Die weitere Abkühlung von der Temperatur des Windungslegers, die zwischen 640 und 850°C eingestellt wird, kann in Wasser, mit einem Wasser-Luft-Gemisch, mit Gebläseluft oder an ruhender Luft bzw. verzögert mit Abkühlgeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 20 Ks"¹ bis zu unteren Temperaturen um 500°C vorgenommen werden. Der fertiggewalzte Draht wird nach weniger als 1 s, vorzugsweise weniger als 0,1 s, gesteuert abgekühlt.According to the invention the technical object is achieved in that the high-performance Kontistraßen be designed in the finish rolling so that important Umformparameter can be adjusted according to the material-specific requirements. By separating the finishing train in a stationary multi-stand rolling block with group drive and in a low-temperature part, consisting of 2 to 4 sliding roller units and an intermediate water cooling section, the rolling temperature can be lowered, and in conjunction with the variation of the pause time between the last stitches suitable material forming conditions for thermomechanical treatment of the rolled wires can be achieved. The Kontidrahtstraße is divided into a high and low temperature rolling part, the high-temperature rolling part is built in the usual design of several stationary rolling stands, which are combined to pre-, intermediate and finished groups. Cooling sections, which consist of several, preferably up to 5 cooling segments, adjoin each finishing roller unit of the high-temperature rolling section and in which the rolling stock is cooled intermittently directly in direct current with water or a water-air mixture or with water and steam. According to the method of the invention, the rolling stock of the relevant intermediate dimension is cooled stepwise at rolling speed at a speed of more than 250 Ks ^-1 into the lower austenite area, preferably down to a temperature of 800 to 850 ° C. The subsequent low-temperature rolling section exists in each section from at least 2, usually from 4 compact rolling stands, which have individual output.The rolling stands are clamped with the associated gear and drive motor on base plates and can be moved axially individually, so that the distance can be varied with each other The intermediate stages are varied in a ratio of 1:20 and adapted to the material requirements of the single rolling stands The forming of the wire in the low-temperature rolling zone is twist-free, preferably in roll stands offset by 90.degree .. The final deformation in the low-temperature rolling zone is completed with ei Nem Gesamtumformungsgrad made from 0.3 to 1.5 or with up to four times reduction in cross-section. For further cooling after the last stitch of the wire rod in turn runs through a built-up of several segments cooling section in which is cooled with pressurized water to the temperature of the Windungslegers in one or more stages. The further cooling from the temperature of the layer, which is set between 640 and 850 ° C, can be in water, with a water-air mixture, with forced air or in still air or delayed with cooling rates between 0.1 to 20 Ks. ¹ to lower temperatures around 500 ° C. The finish-rolled wire is cooled in a controlled manner after less than 1 s, preferably less than 0.1 s.

Insgesamt erbringt das Verfahren eine wirksame Behandlung von Walzdraht, um spezielle Gebrauchseigenschaften, wie hohe Festigkeit und Zähigkeit, zu erzielen. Dabei arbeitet das Verfahren ohne nachträgliche Wärmebehandlung und bei sparsamster Verwendung von Legierungselementen.Overall, the method provides an effective treatment of wire rod to achieve special performance properties, such as high strength and toughness. The process works without subsequent heat treatment and the most economical use of alloying elements.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. Aus gegossenen und vorgewalzten Knüppeln wird Walzdraht mit 5,5 mm Durchmesser bei einer Geschwindigkeit von 50 ms"¹ hergestellt. Bei Knüppeln mit 125 mm vkt sind im Hochtemperaturwalzteil 23 Walzstiche für jede Walzader und dementsprechend Walzgerüste und Walzeinheiten vorgesehen. Der Niedertemperaturwalzteil besteht aus 4 Gerüsten, von denen 2 mindestens eingesetzt werden.The invention will be explained below by way of example. From cast and pre-rolled billets, 5,5 mm diameter wire rod is produced at a speed of 50 ms " ¹ For billets with 125 mm vkt, 23 high speed rolling passes are provided for each rolling load and corresponding rolling mills and units The low temperature roll section consists of 4 stands of which 2 are used at least.

Variante 1:Version 1:

4 Gerüste im Niedertemperaturteil. Es wird im Hochtemperaturwalzbereich in mehr als 21 Stichen gewalzt, und im 21. Gerüst wird die Abmessung 11,0mm Durchmesser erhalten, die mit einer Geschwindigkeit von 20,65m/s aus der letzten Walzeinheit austritt. Die Temperatur der Walzader beträgt je nach Anstichtemperatur und Werkstoff 980 bis 1020°C. In der Zwischenkühlstreckewird intermittierend auf 850⁰C abgekühlt. Die Kühlstrecke ist 20m lang. Im Niedertemperaturwalzteil wird das Walzgut um das 3,9fache gestreckt. Die Temperatur steigt dabei 50 bis 7OK an. Die Pausenzeit zwischen den Stichen kann durch gegenseitiges Verschieben der Gerüste zwischen 0,015 s und 0,3s beliebig variiert und den Werkstofferfordernissen angepaßt werden.4 scaffolds in the low temperature part. It is rolled in more than 21 passes in the high-temperature rolling zone, and in the 21st mill, the dimension 11.0 mm diameter is obtained, which emerges from the last rolling unit at a speed of 20.65 m / s. The temperature of the rolling stock is 980 to 1020 ° C, depending on the tapping temperature and material. The intercooler is cooled intermittently to 850 ^° C. The cooling section is 20m long. In the low-temperature rolling section, the rolling stock is stretched 3.9 times. The temperature increases thereby 50 to 7OK. The pause time between the stitches can be arbitrarily varied by shifting the frameworks between 0.015 s and 0.3 s and adapted to the material requirements.

Variante 2:Variant 2:

2 Walzgerüste im Niedertemperaturwalzteil. Es werden im Hochtemperaturwalzbereich mindestens 23 Stiche ausgeführt, und es wird die Abmessung 6,8 mm Durchmesser ν = 32,3 m/s gewalzt. Die Walztemperatur von 1 000 bis 1040°C ist für eine thermomechanische Behandlung zu hoch, weswegen die Zwischenabkühlung auf beispielsweise 850°C vorgenommen wird. In den folgenden zwei Stichen wird die Endabmessung 5,5mm Durchmesser gewalzt, und es erhöht sich die Walztemperatur um 30 bis 50 K, so daß die Walzendtemperatur mit 880 bis 900⁰C eingestellt werden kann. Infolge der hohen Umformgeschwindigkeiten und kurzen Stichzeiten bleibt die Umformverfestigung zum größten Teil erhalten. Sie kann zur Gefügebildung zielgerichtet ausgenutzt werden.2 rolling mills in the low-temperature rolling section. At least 23 stitches are carried out in the high-temperature rolling zone and the dimension 6.8 mm diameter ν = 32.3 m / s is rolled. The rolling temperature of 1 000 to 1040 ° C is too high for a thermomechanical treatment, which is why the intermediate cooling to 850 ° C, for example. In the following two passes, the final dimension of 5.5 mm diameter is rolled, and the rolling temperature is increased by 30 to 50 K, so that the rolling end temperature can be set at 880 to 900 ⁰ C. Due to the high forming speeds and short stitch times, the forming consolidation remains largely intact. It can be used purposefully for the structure formation.

Beispielsweise wurden bei einem Stahl der Zusammensetzung 0,23% C, 0,48% Si, 0,68% Mn durch diese Walztechnologie und durch Abkühlung mit etwa 8 Ks"¹ im Temperaturbereich von 800 bis 500°C eine Streckgrenze von 410 MPa, eine Zugfestigkeit von 600MPa und eine Bruchdehnung A₁₀ Ss 20% erzielt.For example, with a steel of composition 0.23% C, 0.48% Si, 0.68% Mn by this rolling technology and by cooling with about 8 Ks " ¹ in the temperature range of 800 to 500 ° C, a yield strength of 410 MPa, a tensile strength of 600MPa and an elongation at break A ₁₀ Ss achieved 20%.

Claims

A thermomechanical treatment method on controlled controlled continuous wire rod mills for achieving a fine grain microstructure in which the wire is first precooled after high temperature rolling and then cooled to final temperature after finish rolling, characterized in that the precooling stepwise at rolling speeds with a cooling rate of at least 250 Ks " ^{1 is} preferably carried out to a temperature of 800 to 85O ⁰ C, then the final forming with up to four times reduction in cross section in two to four stages on individually driven, in the rolling direction against each other displaceable compact rolling mill units is made and then up to Windungsiegen a controlled cooling with 0, 1 to 20 Ks " ¹ up to temperatures around 500 ° C takes place.

2. The method according to item 1, characterized in that the intermediate break times in the low-temperature rolling part in the ratio 1:20 varies and the material requirements can be adjusted.

3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the finished-rolled wire after less than 1 s, preferably less than 0.1 s, is cooled controlled.