Method for the thermo-mechanical treatment of hot rolled steel

Abstract: 1. A method for the thermomechanical treatment of continuously hot rolled steel, especially wire rods and small sections, in which the rolled stock subsequent to preceding passes is cooled on the surface thereof and during the subsequent establishment of thermal equilibrium between its surface zone and the core is subjected to a further hot forming operation, wherein the surface of the rolled stock, starting from the temperature of the last-preceding pass, is cooled at a cooling rate of 1 800 degrees C/s by at least 600 degrees C, and wherein during the subsequent forming operation a reduction of at least 10% is observed.

Description: Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl Die Erfindung bezieht sich auf das Warmwalzen von feinem und mittlerem Stabstahl sowie Draht in Feinstahlwalzwerken, insbesondere in kontinuierlichen Feinstahlwalzwerken und betrifft ein Verfahren zur Behandlung des Stahls in Verbindung mit der Warmmformung, durch die Gefüge- und Werkstoffeigenschaften des Stahls in verschiedenen Richtungen entsprechend den Erfor- dernissen der Weiterverarbeitung beeinflusst werden. Die Entwicklung der Walzwerkstechnik hat zu hohen Walzge schwindigkeiten gelührt, 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 nerm..en. In mehreren entwickelten Industrieländern werten bereits verschiedene Verfahren der thermomechanischen Behandlung produktionsmässig genutzt oder für eine Nutzung vorbereitet. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, dass durch Umvormtem- peraturen, Umformgrade, Umformgeschwindigkeiten, Umformzeitpunlcte 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 Walz- werksausrüstungen mit ausreichender Antriebsleistung und mechanischer Stabilität. Noch höher sind die Anforderungen an die Valzwerksausrüstungen, wenn das Austenitformhärten, d. h. die Umformung des metastabilen Austenits zur Eigenschaftsver- besserung des Werkstoffes genutzt werden soll. In diesem Fall sind die Walzweke bereits bei der Konstruktion auf die hohen Beanspruchungen auszulegen bzw. das Verfahren ist in den üblichen Walzstrassen nicht anwendbar. Beim bekannten Verfahren der thermischen Verfestigung aus der Walzhitze, bei welchem das tlalzgut nach beendeter Umformung einer intensiven Abkühlung unterworfen wird, ist ein bestimmter Wärmeentzung notwendig, um den benötigten Flachen- anteil Vergütungsgefüge in den Randzonen der Walzader zu er reichen. Je höher die walzendtemperatur liegt, umso schwieriger ist diese Aufgabe zu lösen, und im Ergebnis ist das Verfahren nur bis zu bestimmten Abmessungen anwendbar. 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 gleicnnässige Temperatur über den Querschnitt aufweist, um entsprechend homogene Werkstoffeigenschaften zu erreichen. eine gleichmässtige Temperatur über den Walzgutquerschnitt wird eingestellt, indem vor der für das Verfahren massgeblichen Um formung entweder Abkühlungen mit langsamen Temperaturänderungen, wie Luftabkühlung oder intensive Abschreclangen z. 3. mit Druckwasser verbunden mit einem temperaturausgleich, angewandt werden. In beiden Fällen wird die Kontinuität des Walzvorganges unterbrochen und die Umformung kann erst nach einer bestimmten Zeitspanne fortgesetzt werden. Miederungen der Leistung des Walzwerkes sind oft nicht zu vermeiden. Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von Walzstahl, bei dem die Kontinuität des Walzprozesses nicht unterbrochen wird, bei dem das Betreiben des Walzwerkes 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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim kontinuierlichen Warmwalzen die zur Erzielung bestimmter Werkstoffeigenschaften notwendige, gegenüber dem vorengegangenen Walzprozess verringerte Umformtemperatur unmittelbar vor dem Fertigstich oder den Fertigstichen einzustellen. Gelöst wird diese kufbe dadurch, dass das Walzgut während des Walzpro- zesses von de Endwalztemperatur an seiner Oberfläche auf eine Temperatur vorzugsweise oberhalb MB abgekühlt und ..;hrend des Temperaturausgleichs zv:ischen 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. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Fig. 1 zeigt ein ZTU-Schaubild für das erfindungsgemässe Verfahren. In dem ZTU-Schaubild nach Fig. 1 sind die Kerntemperatur des Walzgutes 1, die Temperatur der Randzone des Walzgutes 2 sowie die AC3-Temperaturumwandlungslinie 3 des behandelter Stahlens und die AC1-Temperaturumwandlungslinie 4 des behandelten Stahltes dargestellt. Ausgehend von der Umformtemperatur von beispielsweise 11000C der vorangegangenen Walzstiche erfolgt eine intensive Abkühlung des Walzgutes an seiner Oberfläche auf eine Tempera- tur oberhalb I.lS mittels Druckwasser im Bereich a. Anschliessend erfolgt in der Phase des Temperaturausgleichs zwischen Oberflache und ern 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 feinkörnigeres Gefüge vor als es sich ohne Kühlung einstellt. Infolge des Temperaturausglichs während der Fromgebung fällt die Kerntemperatur schnell ab, was eine Verfeinerung des Gefüges zur Polge hat. Im Endergebnis weisen Randzone und Kern nur noch geringe Gefügeunterschiede auf. Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel zeigt eine weitere Kühlstufe c im Anschluss an die erfindungsgemässe Behandlung, die zur Einstellung bestimmter Festigkeitseigenschaften in bekannter eise beiträgt, durch die vorangegange Kühlstufe, gekennzeichnet durch den Bereich a in der Zeichnung, jedoch mit erheblich verringertem Kühlstechnischen Aufwand durchgeführt wird. Die durch den Bereich a in der Zeichnung angegebene Kühlstufe wirkt sich somit auf das Ergebnis jeder beliebigen nachfolgenden thermomechanischen Behandlung positiv aus. Durch das erfindungsgemässe Verfahren ist es möglich, trotz hoher Walzgeschwindigkeiten und -temperaturen die optimalen 'erkstoffeiènschaftens die bei einer gegebenen Stahlzu- sanmensetzunz möglich sind, zu erreichen. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Kerntemperatur des Walzgutes 2 Temperatur der Randzone des Walzgutes 3 AC3-Umwandlungstemperaturlinie des behandelten Stahles 4 AC1-Umwandlungstemperaturlinie des behandelten Stahls a 3ereich b Bereich c nachfolgende Kühlstufe

Claims: A method for the thermomechanical treatment in the continous hot of rolled steel, in particular of wire rod and small sections, in which the rolling stock, starting from a temperature of 1100°C of the last preceding reduction pass, is cooled at a cooling rate of 1800°C/s, chracterized by cooling the surface of the rolling stock by 600°C without falling below the Ms-line and subjecting the rolling stock to a further hot forming operation during the subsequent temperature equalization between its edge zone and the core, wherein a forming degree of at least 10 % is observerd during such subsequent hot forming operation. A method according to claim 1, wherein the rolling stock formed in the last preceding reduction pass at approx. 1100°C is cooled on its surface with pressure water.

Inventors: HOERICKE BERNHARD, TAMM FRANZ, WELFLE KURT, HOERICKE, BERNHARD, TAMM, FRANZ, WELFLE, KURT, Höricke, Bernhard
Applicants: HENNIGSDORFER STAHL ENGINEERIN, HENNIGSDORFER STAHL ENGINEERING GMBH
Application year: 1982
Main classification: B21B9
IPC codes: C21D8, B21B1