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Verfahren und Vorrichtung zur verfeinernden Weiterverarbeitung von warmgewalztem Stahl
Das Warmwalzen von in Form von z. B. Knüppeln oder Platinen vorliegendem Halbzeug auf kleinere Querschnitte, nämlich auf Walzstahl in Ringen oder Stäben, ist im Laufe der letzten Jahre zur gütegemässen Verbesserung dieses Erzeugnisses durch die Ausnutzung des in der Fliessscheide des Walzkalibers bestehenden sehr hohen spezifischen Druckes (Druckhärtung) sowie der beim Walzen vorhandenen Stahltemperatur ergänzt worden.
Es hat sich hiebei 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 Abschrecken 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 Endverformungtemperatur herzustellen, wobei die Endverformungstemperatur möglichst niedrig, d. h. bei Temperaturen beim oder kurz oberhalb des oberen Umwandlungspunktes Ars 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 unmittelbar zugeführten elektrischen Strom während des Walzens oder während eines Teiles des Walzvorganges Wärme zugeführt, u. zw. soll die Anwendung abgestufter Stromstösse, die möglichst kontinuierlich geändert werden, ein unerwünschtes Absinken der Endwalztemperatur unter den Ars-Punkt verhindern und dem Walzgut über seine ganze Länge eine gleichmässige, für die Härtung günstige Temperatur erteilen.
Für die Wirksamkeit dieser bekannten Härteverfahren gilt also die unbedingte Voraussetzung, dass der Stahl vor dem Abschrecken aus der Walzhitze eine ständige Temperaturerniedrigung erfährt und dabei eine Temperatur unterhalb Arg nicht erreicht wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verfeinernden Weiterverarbeitung von warmgewalztem, danach ohne Härtung abgekühlten, gegebenenfalls bereits kaltverformten Stahl, wie er nach der Warmverformung von Knüppeln oder Platinen in Form von Ringen oder Stäben vorliegt. Solcher Stahl wird erfindungsgemäss einer weiteren Verformung durch Walzen oder Rollen unterworfen, während der er durch unmittelbare elektrische Widerstandserhitzung im Bruchteil einer Sekunde auf Temperaturen bis kurz unterhalb Ac, erhitzt wird. Bei austenitischen Stählen wird entsprechend verfahren und der Stahl auf Temperaturen bis unterhalb der beginnenden Verzunderung erwärmt.
Es kann angenommen werden, dass die gütesteigernde Wirkung auf der Vereinigung der Wirksamkeit des hohen spezifischen Druckes im Walzspalt mit der spontanen, in Bruchteilen einer Sekunde erfolgenden durchgehenden Erhitzung des zu verformenden Stahles gleichzeitig über seinen ganzen Querschnitt beruht. Dass diese Wirkung des hohen spezifischen Druckes bei Stahl, der sich auf der aufsteigenden Temperaturkurve noch unterhalb Acs befindet, wirksam ist, erscheint neu und überraschend.
Das Verfahren hat unter anderem folgende Vorteile :
Der Stahl kann unter wesentlich grösserer Querschnittsverminderung als bei der sonst üblichen Kaltverarbeitung verformt werden. Diese seine Verarbeitung erfolgt ohne schädliche Verzunderung (seiner z. B. entzunderten Oberfläche). Es kann je nach Stahlzusammensetzung eine verhältnismässig hohe Walz-
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temperatur von z. B. 500 bis 600u C gewählt werden, ohne dass ein aus einer vorherigen Vergüte- behandlung, z. B. aus der Halbzeugverwalzungshitze stammendes und für eine Kaltweiterverarbeitung vorteilhaftes, z. B. sorbitisches Gefüge beeinträchtigt wird.
Dieses bereits vorhandene vorteilhafte Gefüge kann vielmehr durch eine an die Weiter Verarbeitung sich anschliessende Warmbehandlung, wie Ab- schrecken an Luft oder in einer Härteflüssigkeit oder durch eine sogleich mittels Abfangen erzielte oder später mittels besonderer Anlass- oder Gli1hbehandlung, noch weiter verbessert, insbesondere vergleichmässigt werden.
Statt dessen kann erfindungsgemäss die Anwendung des Verfahrens auf Stahl mit der Massgabe er- folgen, dass er auf eine Temperatur unter Acs, jedoch über Ac, gebracht wird und dann einer wirkungsgemäss der bekannten üblichen Warmbehandlung durch z. B. Härten, Vergüten, Normalisieren entsprechenden Warmbehandlung, gegebenenfalls einmal oder mehrmals wiederholt, unterworfen wird, u. zw. unmittelbar aus dem gegebenen Druckzustand (spez. Druck in der Fliessscheide) der Verformung heraus.
Ein auf diese Weise erhaltener Stahl mit verbessertem bzw. vergleichmässigtem sorbitischen Gefüge kann durch KaItverarbeitung auf einen Zustand sehr hoher bzw. höchster Festigkeit gebracht werden, wie sie z. B. für Federn benötigt wird. Er weist bessere Eigenschaften auf als ein lediglich in üblicher Weise kaltverformte Stahl vergleichbarer Zusammensetzung.
Die Zu- und Abfuhr des elektrischen Stromes niedriger Spannung, z. B. 10 V, erfolgt z. B. über Ober- zur Unterwalze (-rolle) bzw. umgekehrt, oder über die Walzen bzw. Rollen des Arbeitsgerüstes und die zugehörige Haspel, oder über die Walzen bzw. Rollen eines ersten und eines zweiten Arbeitsgerüstes oder über die Walzen bzw. Rollen eines Arbeitsgerüstes und eine Ziehzange usw., wobei jedoch auch das einlaufende Walzgutende vorher auf Verformungstemperatur gebracht und eine gegebenenfalls streckenweise nötige Unnachgiebigkeit des Walzstahles sowie unter Umständen eine Verzunderungsbeschränkung durch sinngemäss (nicht zwecks Warmbehandlung) angewandtes Abschrecken erzielt wird.
Die vorherige Erhitzung des einlaufenden Walzgutendes kann z. B. so erfolgen, dass es zuerst durch den lediglich von Ober- zur Unterwalze (-rolle) oder umgekehrt fliessenden Strom im Verformungsraum des Walzspaltes, gegebenenfalls bei verlangsamter Walzgeschwindigkeit, auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, während nach Umschalten erst anschliessend-sobald das Walzgutende eine vorgesehene zweite Kontaktstelle erreicht hat-der Strom von Ober-und/oder Unterwalze zu dieser zweiten Kontaktstelle fliesst.
Eine besonders wirtschaftliche Gestaltung erfährt dieses Verfahren darüber hinaus dadurch, dass das Walzgut entweder mehrmals unmittelbar hintereinander an mehreren z. B. Walzgerüsten (Tandemstrasse) oder unter. ununterbrochenem Hin- und Herwalzen auf einem oder z. B. auch zwei Einzelgerüsten (Reversiergerüsten) elektrisch erhitzt und verformt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den nötigen Gesamt- stromaufwand auf ein geringstes Ausmass zu beschränken und somit eine weitgehende Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erreichen.
Das Problem der bei Verwendung von elektrischem Strom niedriger Spannung und hoher Stärke schwierigen Kontaktgebung an rotierenden Körpern wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sie durch mit diesen sich drehenden Teilen wie Walzen oder Rollen fest verbundene, sich ebenfalls drehende Scheiben oder ähnliche Körper erfolgt, welche in einem Metallbad, z. B. in einem ständig auf übliche Weise auf Temperatur gehaltenen Bleibad, laufen bzw. eingetaucht sind. Über dieses Bleibad erfolgt dann die Zu- bzw. Ableitung des zum Erhitzen des Stahles nötigen Stromes. Der gesamte Vorgang einer solchen mit Erhitzung verbundenen Verformung und Warmbehandlung erfolgt sehr rasch und ist genau und rasch zu regeln bezüglich Temperatur, Querschnittsverminderung und Verformungsgeschwindigkeit.
Diese hohe Arbeitsgeschwindigkeit ist jedoch gerade ein Kennzeichen des auf diese Weise erzielbaren technischen Fortschrittes.
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Method and device for the refining further processing of hot-rolled steel
The hot rolling of in the form of e.g. B. billets or blanks present semi-finished product on smaller cross-sections, namely on rolled steel in rings or rods, has been used in the course of the last few years to improve this product in terms of quality by utilizing the very high specific pressure (pressure hardening) existing in the flow sheet of the rolling caliber and the Rolling existing steel temperature has been supplemented.
It has been shown that the essential new element of this increase in quality is the interception of the microstructure 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 the existence or the change of certain temperature conditions is more important a favorable prerequisite 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, i.e. H. kept at temperatures at or just above the upper transformation point Ars of the cooling curve and the steel is hardened immediately 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, and the like. between the use of graduated current surges, which are changed as continuously as possible, should prevent an undesired drop in the final rolling temperature below the Ars point and give the rolling stock a uniform temperature favorable for hardening over its entire length.
For the effectiveness of these known hardening processes, the absolute prerequisite is that the steel experiences a constant temperature decrease before quenching from the rolling heat and that a temperature below Arg is not reached.
The invention relates to a method for the refining further processing of hot-rolled steel, then cooled down without hardening, optionally already cold-worked, as it is in the form of rings or rods after the hot-working of billets or blanks. According to the invention, such steel is subjected to further deformation by rolling or rolling, during which it is heated to temperatures just below Ac in a fraction of a second by direct electrical resistance heating. In the case of austenitic steels, the same procedure is followed and the steel is heated to temperatures below the onset of 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 spontaneous continuous heating of the steel to be deformed over its entire cross-section in a fraction of a second. That this effect of the high specific pressure is effective in steel, which is still below Acs on the ascending temperature curve, appears new and surprising.
The process has the following advantages, among others:
The steel can be deformed with a much larger cross-section reduction than with the otherwise usual cold processing. This processing takes place without damaging scaling (e.g. its descaled surface). Depending on the steel composition, a relatively high rolling
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temperature of z. B. 500 to 600u C can be selected without a previous tempering treatment, z. B. originating from the semi-finished product and advantageous for cold processing, z. B. sorbitic structure is affected.
Rather, this already existing advantageous structure can be further improved, in particular evened out, by a heat treatment following the further processing, such as quenching in air or in a hardening liquid or by an immediately achieved by means of interception or later by means of a special tempering or annealing treatment .
Instead, according to the invention, the method can be used on steel with the proviso that it is brought to a temperature below Acs, but above Ac, and then subjected to the known customary heat treatment by z. B. hardening, tempering, normalizing appropriate heat treatment, optionally repeated once or several times, is subjected, u. between directly from the given pressure state (specific pressure in the flow divider) of the deformation.
A steel obtained in this way with an improved or evened-out sorbitic structure can be brought to a state of very high or very high strength by means of cold processing, as it is e.g. B. is required for springs. 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 low voltage electrical current, e.g. B. 10 V, z. B. over the upper to the lower roll (roll) or vice versa, or over the rollers or rollers of the work frame and the associated reel, or over the rollers or rollers of a first and a second work frame or over the rollers or rollers of a Work frame and a pulling tongs, etc., but the incoming rolling stock is also brought to the deformation temperature beforehand and the rolled steel is possibly rigid in some areas and, under certain circumstances, a limitation of scaling is achieved by quenching applied analogously (not for the purpose of heat treatment).
The previous heating of the incoming rolling stock can, for. B. be done in such a way that it is first brought to the desired temperature by the current flowing only from the top to the bottom roll or vice versa in the deformation space of the roll gap, possibly at a slower rolling speed, while after switching only then - as soon as the end of the rolling stock has reached an intended second contact point - the current flows from the upper and / or lower roller to this second contact point.
This method is also made particularly economical in that the rolling stock is either several times in direct succession at several z. B. rolling stands (tandem mill) or under. uninterrupted rolling back and forth on one or z. B. two single stands (reversing stands) is electrically heated and deformed. In this way, it is possible to limit the total amount of electricity required to the lowest possible level and thus to achieve a high degree of economy of the process.
The problem of contacting rotating bodies, which is difficult when using electrical current of low voltage and high strength, is solved according to the invention in that it is carried out by rotating disks or similar bodies firmly connected to these rotating parts such as rollers or rollers, which are in a Metal bath, e.g. B. in a lead bath constantly kept at temperature in the usual way, run or are immersed. This lead bath is then used to supply or discharge the current required to heat the steel. The entire process of such deformation and heat treatment associated with heating takes place very quickly and can be regulated precisely and quickly with regard to temperature, cross-section reduction and deformation speed.
However, this high operating speed is precisely a characteristic of the technical progress that can be achieved in this way.
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