DE10056847A1 - Warmwalzverfahren und Steckel-Walzwerksystem - Google Patents

Abstract

Abscheidungen werden durch Erwärmen eines Bands (1) und Halten desselben im erwärmten Zustand über eine vorgegebene Zeitspanne durch eine zwischen einer Ofenwickelmaschine (16) und einem Walzwerk (2) vorgesehene Heizvorrichtung (5) erneut in den Festlösungszustand gebracht. Zur Minimierung der erforderlichen Heizkapazität der Heizvorrichtung (5) wird ein Festlösungsheizdurchgang mit einer niedrigen Geschwindigkeit ohne ein Walzen oder mit einer sehr geringen Reduktion ausgeführt und erforderlichenfalls mehrmals wiederholt. Ein übermäßiges Wachstum von Kristallkörnern in dem metallurgischen Gefüge des Bands (1) wird durch Ausführen eines Festlösungsheizdurchgangs unmittelbar vor dem letzten Walzdurchgang und/oder durch Betätigen der Heizvorrichtung (5) und der Kühlvorrichtung (6) zur Steuerung der Bandtemperatur vor dem Beginn des Walzens zur Herstellung des nicht erneut kristallisierten Austenitbereichs oder des Ferritbereichs und/oder Aufbringen von Warmwalzöl auf das Band (1) zumindest im letzten Walzdurchgang und/oder Einstellen der summierten Reduktionsrate im nicht erneut kristallisierten Austenitbereich auf nicht weniger als 50%, vorzugsweise nicht weniger als 60%, verhindert. Dadurch können ein Warmwalzen von unlegiertem Stahl erreicht und ein Qualitätsprodukt mit verbessertem metallurgischen Gefüge hergestellt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Warmwalzverfahren und ein Steckel- Walzwerksystem mit einer Ofenwickelmaschine und einer Heizvorrichtung. Das Warmwalzverfahren ist zum Ausführen eines Reversierwalzens von unlegiertem Qualitätsstahl mit dem Steckel-Walzwerksystem gedacht.

2. Beschreibung der verwandten Technik

In jüngster Zeit wurden zum Zwecke der Herstellung von Produkten mit überlegenen Eigenschaften, wie hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit, verschiedene Materialzusammensetzungen und verschiedene Herstellungsverfahren für unlegier­ ten Qualitätsstahl vorgeschlagen. In der JP,A 10-147843 sind beispielsweise eine Materialzusammensetzung und ein Herstellungsverfahren offenbart, die durch ein Walzen bei niedrigen Temperaturen im Ferritbereich zur Schaffung einer überlege­ nen Tiefziehformbarkeit geeignet sind. Ebenso sind in der JP,A 7-18381 eine Mate­ rialzusammensetzung und ein Produktionsverfahren offenbart, die durch ein Fertig­ walzen bei einer Temperatur nicht unter dem A3-Übergangspunkt im Austenitbe­ reich zur Schaffung einer überlegenen Tiefziehformbarkeit geeignet sind. Zum Er­ halt dieser Materialzusammensetzungen und einer Sollqualität sind jedoch verschie­ dene, eine Temperatursteuerung einschließende Produktionsprozesse erforderlich.

Als ein Beispiel für Anlagetechniken, die diese Produktionsprozesse be­ rücksichtigen, ist in der JP,A 10-277601 ein Tandem-Warmbandwalzwerk mit einer Heiz- oder Kühlvorrichtung offenbart. Gemäß dieser Druckschrift ist die Heiz- oder Kühlvorrichtung in der Mitte einer Straße von Fertigwarmwalzgerüsten des Warm­ bandwalzwerks installiert.

Andererseits ist ein als Steckel-Walzwerk bezeichnetes Reversierwalzsy­ stem bekannt, bei dem jeweils auf der Eingangs- und Ausgangsseite eines Walz­ werks sogenannte Ofenwickelmaschinen installiert sind, wobei jede Ofenwickelma­ schine einen Ofen und eine in dem Ofen installierte Wickelmaschine umfaßt. Das Steckel-Walzwerksystem wurde in der Vergangenheit hauptsächlich zum Walzen von rostfreiem Stahl, etc. verwendet.

Ebenso ist in der JP,A 11-000702 und der WO 97/36700 beispielsweise ein Steckel-Walzwerksystem offenbart, bei dem ein Zwillingswalzwerk verwendet wird, bei dem zwei Sätze von Reduzierwalzen in ein Gehäuse eingebaut sind.

Ferner ist in der JP,B 5-45327 ein System offenbart, bei dem zum Verhin­ dern eines Temperaturabfalls am vorderen und hinteren Ende eines gewalzten Bands zwischen einem Walzwerk und einer Ofenwickelmaschine eine erste Heizvorrich­ tung und zum Einstellen des gesamten Bands auf eine gleichmäßige Temperatur auf einem Heizkanaltisch zwischen dem Walzgerüst und einer Abwickelmaschine, die das fertiggewalzte Band aufwickelt, eine zweite Heizvorrichtung vorgesehen ist. In dem US-Patent Nr. 5,755,128 ist eine Konstruktion offenbart, die eine Heizvorrich­ tung und eine Kühlvorrichtung umfaßt, die derart angeordnet sind, daß das Walzen mit einer gleichmäßigen Temperatur ausgeführt wird. Diese verwandten Erfindun­ gen sind hauptsächlich dazu gedacht, die Banddicke gleichmäßig zu halten, um da­ durch eine gleichmäßige Qualität des gewalzten Bands zu erreichen und den Ertrag an Produkten zu verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Wie vorstehend erwähnt, sind zum Erhalt von Produkten von hoher Qualität beim Walzen von unlegiertem Stahl verschiedene Produktionsprozesse erforderlich, die eine Temperatursteuerung einschließen. Bisher wurde das in der vorstehend er­ wähnten JP,A 10-277601 offenbarte Tandem-Warmbandwalzwerk als ein Beispiel für Anlagetechniken vorgeschlagen, bei denen diese Produktionsprozesse berück­ sichtigt werden. Bei einem Tandem-Warmbandwalzwerk sind jedoch im allgemei­ nen sieben oder mehr bzw. weniger Fertigwalzgerüste installiert, und es sind große Investitionen für die Anlage und die Ausstattung erforderlich. Unter dem Gesichts­ punkt der Effektivität der Investitionen muß daher der Produktionsdurchsatz auf eine möglichst große Menge eingestellt werden. Es ist daher üblich, die Walzgeschwindigkeit insbesondere von dünnem Blech auf einen hohen Wert von nicht we­ niger als 1000 min^-1 einzustellen. Wenn in der Mitte einer Straße von Fertigwalzge­ rüsten des mit einer derart hohen Walzgeschwindigkeit betriebenen Warmband­ walzwerks eine Heiz-/Kühlvorrichtung vorgesehen ist, tritt dadurch ein Problem auf, daß die Heiz-/Kühlvorrichtung zum Erreichen der beabsichtigten Erwärmung oder Kühlung über eine sehr lange Strecke angeordnet sein muß.

Ein vorstellbares Verfahren zur Überwindung des vorstehend genannten Problems ist das Anordnen einer Heiz-/Kühlvorrichtung auf der Eingangsseite des Straße von Fertigwalzgerüsten zur Temperatursteuerung. Dieses Verfahren ermög­ licht das Ausführen der Temperatursteuerung an einem sich mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit bewegenden Band, das Band wird jedoch an einer Positi­ on vor dem Fertigwalzen, d. h. an einer Position, an der das Band eine verhältnismä­ ßig große Dicke aufweist, erwärmt oder gekühlt, was zu einer geringen Heiz-/Kühl­ effizienz führt. Wird versucht, die Bandtemperatur so zu steuern, daß sie bis ins In­ nere des Bands gleichmäßig ist, ist es letztendlich unvermeidlich, die Gesamtlänge der Heiz- oder Kühlvorrichtung zu erhöhen.

Kurz ausgedrückt können mit einem herkömmlichen Walzsystem, bei dem ein Tandem-Warmbandwalzwerk verwendet wird, durch Walzen von unlegiertem Stahl Produkte von hoher Qualität erzeugt werden, es sind jedoch eine Anlage grö­ ßeren Maßstabs und gewaltige Ausstattungskosten erforderlich.

Ferner wurde das Steckel-Walzwerksystem, wie vorstehend beschrieben, in der Vergangenheit hauptsächlich zum Walzen von rostfreiem Stahl, etc. verwendet. Wenn das Steckel-Walzwerksystem zum Warmwalzen von unlegiertem Stahl ver­ wendet wird, ist es schwierig, Produkte von hoher Qualität zu erzeugen, da sich auf­ grund der Wiederholung des Schritts des Aufwickelns und des Haltens eines Bands in einem Ofen auf den Oberflächen des Bands Oxidzunder bildet. Einem derartigen Nachteil wurde normalerweise durch Entzundern, d. h. durch Spritzen eines unter hohem Druck stehenden Fluids auf die Bandoberflächen unmittelbar vor dem Wal­ zen zum Entfernen des Oberflächenzunders, begegnet. Insbesondere beim Walzen eines dünnen Blechs mit einer Dicke von nicht mehr als 2-3 mm führte das Wie­ derholen des Entzunderns für jeden Durchgang zu dem Problem, daß die erforderli­ che Fertigstellungstemperatur des Bands nicht gewährleistet werden kann. Die in der vorstehend genannten JP,A 11-000702 und der WO 97/36700 offenbarten Stec­ kel-Walzwerksysteme, bei denen Zwillingswalzwerke verwendet werden, wurden zur Überwindung dieses Problems vorgeschlagen. Es kann behauptet werden, daß diese offenbarten Techniken zur Vorbeugung gegen das Problem eines in dem Steckel-Walzwerksystem aufgrund des Entzunderns auftretenden Temperaturabfalls er­ folgreich waren.

Es existieren jedoch nach wie vor mehrere metallographische Probleme beim Walzen von unlegiertem Qualitätsstahl unter Verwendung des Steckel- Walzwerksystems. Ein Problem ist, daß am vorderen und hinteren Ende eines ge­ walzten Bands ein großer Temperaturabfall auftritt. Der große Temperaturabfall verursachte ein nicht gleichmäßiges metallurgisches Gefüge in der Längsrichtung des Bands und eine Verringerung des Ertrags. Die in der vorstehend genannten JP, B 5-45327 und dem vorstehend genannten US-Patent Nr. 5,755,128 offenbarten Sy­ steme sind in gewissem Maße effektiv zur Lösung des vorstehend genannten Pro­ blems. Anders ausgedrückt kann die Qualität des gewalzten Bands gleichmäßig ge­ halten werden, und der Ertrag an Produkten kann durch eine Steuerung der Band­ temperatur, durch die sie gleichmäßig wird, verbessert werden. Diese offenbarten Systeme sind jedoch nicht zur Realisierung einer derart drastischen Verbesserung der Qualität des gewalzten Bands wie der Erzeugung eines Produkts von hoher Fe­ stigkeit gedacht.

Ein weiteres Problem tritt auf, wenn das Steckel-Walzwerksystem zum Walzen von unlegiertem Stahl von hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit verwendet wird, der Spurenmengen von Additiven, wie Ti und Nb enthält, wie in der vorste­ hend genannten JP,A 10-147843 offenbart. Genauer wird in dem Steckel- Walzwerksystem ein Band durch wiederholte Durchgänge gewalzt und für jeden Durchgang dem Schritt des Aufwickelns und Haltens des Bands in einer Atmosphä­ re mit hoher Temperatur in einem Ofen unterzogen. Diese wiederholten Schritte führen unvermeidlich zu dem Problem, daß Spurenmengen von Additiven enthal­ tende abgesetzte Carbide zu Aggregaten und Kristallkörner des metallurgischen Ge­ füges zu Übergrößen anwachsen.

Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß Abscheidungen feiner und gleichmäßiger in dem metallurgischen Gefüge verteilt werden. Dies liegt daran, daß eine feine und gleichmäßige Verteilung der Abscheidungen erheblich zur Verbesse­ rung der Wirkung des Verhinderns eines übermäßigen Wachstums von Kristallkör­ nern in dem metallurgischen Gefüge beiträgt. Andererseits ist, wie in "Development of NbC Precipitation Model During Austenite-range Hot Rolling of Low-carbon Nb Steel", Tetsu an Hagane (Iron and Steel), 75. Jahr (1989), Nr. 6 beschrieben, be­ kannt, daß die Menge an Abscheidungen beim Walzen im allgemeinen gesteigert wird. Bei der Verwendung des Steckel-Walzwerksystems konzentrieren sich die Abscheidungen daher hauptsächlich an den Kristallkorngrenzen und wachsen als unvermeidliches Ergebnis auf die Übergröße an, da die Schritte des Walzens eines Bands und des anschließenden Kühlens und Haltens des Bands in einem Ofen wie­ derholt werden.

Ferner ist bekannt, daß feinere Kristallkörner in dem metallurgischen Gefü­ ge eine bessere Qualität und eine höhere Festigkeit erzeugen. In "Controlled Rolling & Controlled Cooling", Kapitel 2.2, veröffentlicht von "The Iron and Steel Institute of Japan" ist beispielsweise die Hall-Petch-Beziehungsformel beschrieben, gemäß der die Streckspannung einer Matrix umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Kristallkorngröße ist. Unter diesem Gesichtspunkt ist der Aufbau des Steckel- Walzwerks ebenfalls nachteilig, da der Schritt des Aufwickelns und des Haltens eines Bands auf einer hohen Temperatur über einen langen Zeitraum wiederholt wird. Anders ausgedrückt wachsen im allgemeinen, wenn die Zeitspanne, während derer ein Band einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, gesteigert wird, Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge auf größere Größen an.

Daher treten bei dem herkömmlichen Walzverfahren unter Verwendung des Steckel-Walzwerks insbesondere bei der Anwendung auf die Herstellung von unle­ giertem Qualitätsstahl Probleme hinsichtlich der metallographischen Qualität auf. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Tandem-Warmbandwalzwerk hat das Steckel- Walzwerksystem jedoch viele Vorteile, wie wesentlich geringere Ausstattungsko­ sten und eine erheblich geringere Länge der Anlage. Wenn die Probleme hinsicht­ lich der metallographischen Qualität überwunden werden, kann das Steckel- Walzwerksystem als optimal zum Walzen von Bändern zu einer Vielzahl von Er­ zeugnissen mit kleinen und mittleren Produktionsdurchsätzen bezeichnet werden.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Warmwalzverfahren und ein Steckel-Walzwerksystem zu schaffen, wobei das Warmwalzverfahren zur Realisierung eines Warmwalzens von unlegiertem Stahl und zur Erzeugung eines Produkts von hoher Qualität mit einem verbesserten me­ tallurgischen Gefüge unter Verwendung des Steckel-Walzwerksystems geeignet ist.

• 1. Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe umfaßt bei einem Warm­ walzverfahren zur Verwendung mit einem Steckel-Walzwerksystem mit ei­ ner zumindest entweder auf der Eingangs- oder der Ausgangsseite zumin­ dest eines Walzwerks und einer zwischen dem Walzwerk und der Ofenwic­ kelmaschine auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehenen Heizeinheit installierten Ofenwickelmaschine das Warm­ walzverfahren erfindungsgemäß den Schritt der mindestens einmaligen Ausführung eines Festlösungsheizdurchgangs, bei dem ein gewalztes Band durch die Ofenwickelmaschine aufgewickelt wird, während das Band durch die Heizeinheit auf ein Niveau nicht unter einer Temperatur erwärmt wird, bei der Abscheidungen in dem Band erneut in einen Festlösungszustand ge­ bracht werden.
  Da durch diese Merkmale Abscheidungen in einem gewalzten Band aus unlegiertem Stahl erneut in den Festlösungszustand in einer Metallmatrix gebracht werden, kann verhindert werden, daß sich die Abscheidungen zu­ sammenballen und auf eine Übergröße anwachsen. Es ist daher unter Ver­ wendung des Steckel-Walzwerksystems möglich, das Warmwalzen von unlegiertem Stahl zu realisieren und ein Qualitätsprodukt mit dem verbes­ serten metallurgischen Gefüge zu erhalten.
• 2. Bei dem Warmwalzverfahren gemäß Punkt (1) wird der Festlösungs­ heizdurchgang vorzugsweise in einem Zustand ausgeführt, in dem kein Walzen oder eine sehr geringe Reduktion mit einer niedrigen Geschwindig­ keit erfolgen, wodurch mit der Heizkapazität der Heizeinheit eine ausrei­ chende Erwärmung des Bands auf ein Niveau ermöglicht wird, daß nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der Abscheidungen in dem Band er­ neut in einen Festlösungszustand gebracht werden.
  Da durch diese Merkmale die Wärmedissipation von dem Band aufgrund des Kontakts des Bands mit den Reduzierwalzen verringert wird, kann die Heizeffizienz bei dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszu­ stands verbessert werden. Ebenso wird der Festlösungsheizdurchgang derart realisiert, daß die Abscheidungen unter Verwendung einer Heizvorrichtung kleineren Maßstabs mit einer geringeren Heizkapazität zufriedenstellend in den Festlösungszustand gebracht werden können.
• 3. Das Warmwalzverfahren gemäß (1) oder (2) umfaßt ferner vorzugsweise den Schritt des Haltens des im Festlösungsheizdurchgang durch die Ofen­ wickelmaschine aufgewickelten Bands in der Ofenwickelmaschine über ei­ ne vorgegebene Zeitspanne.
  Durch dieses Merkmal können die Abscheidungen in dem Band sicherer in den Festlösungszustand gebracht werden.
• 4. Bei dem Warmwalzverfahren gemäß einem der Punkte (1) bis (3) wird der Festlösungsheizdurchgang vorzugsweise genau einen oder mehrere Durch­ gänge vor einem letzten Durchgang ausgeführt.
  Da durch dieses Merkmal der Festlösungsheizdurchgang an einem Band mit einer hinreichend verringerten Dicke ausgeführt wird, wird die Heizeffizi­ enz in dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands verbes­ sert, und eine gleichmäßige Temperaturverteilung über das gesamte Band wird erreicht.
• 5. Bei dem Warmwalzverfahren gemäß einem der Punkte (1) bis (4) wird der Festlösungsheizdurchgang vorzugsweise mehrmals nacheinander ausge­ führt, und ein letzter der mehreren Festlösungsheizdurchgänge wird mit ei­ ner geringen Geschwindigkeit ausgeführt, wodurch eine Erwärmung des Bands auf ein Niveau ermöglicht wird, das nicht unter einer Temperatur liegt, bei der Abscheidungen in dem Band erneut in einen Festlösungszu­ stand gebracht werden.
  Durch diese Merkmale wird der Festlösungsheizdurchgang derart realisiert, daß die Abscheidungen unter Verwendung einer Heizvorrichtung kleineren Maßstabs mit einer geringeren Heizkapazität zufriedenstellend in den Fest­ lösungszustand gebracht werden können.
• 6. Bei dem Warmwalzverfahren gemäß einem der Punkte (1) bis (5) wird der Festlösungsheizdurchgang vorzugsweise vor einem letzten Durchgang aus­ geführt, wobei die Temperatur des Bands vor dem Beginn des Walzens im letzten Durchgang derart gesteuert wird, daß sie in den nicht erneut kristalli­ sierten Austenittemperaturbereich fällt, und eine summierte Reduktionsrate im letzten Durchgang im nicht wieder kristallisierten Austenittemperaturbe­ reich auf nicht weniger als 50% eingestellt ist.
  Durch diese Merkmale kann die Größe der Ferritkristallkörner in der Me­ tallmatrix des Bands feiner eingestellt werden.
• 7. Bei dem Warmwalzverfahren gemäß einem der Punkte (1) bis (6) wird der Festlösungsheizdurchgang vorzugsweise vor einem letzten Durchgang aus­ geführt, und Warmwalzöl wird bei mindestens einem Durchgang ein­ schließlich des letzten Durchgangs beim Walzen auf das Band aufgebracht.
  Durch diese Merkmale werden insbesondere beim Walzen nach dem Festlö­ sungsheizdurchgang, der eine hohe Reduktionsrate erfordert, zwischen den Walzen und dem Band entstehende Reibungskräfte beim Aufbringen des Walzöls verringert, wodurch die Walzlast, das Drehmoment, etc. ebenfalls entsprechend verringert werden. Dadurch können feinere Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge erhalten werden, und die Qualität des gewalz­ ten Bands kann verbessert werden.
• 8. Ebenso umfaßt bei einem Warmwalzverfahren zur Verwendung mit einem Steckel-Walzwerksystem mit einer auf mindestens entweder auf der Ein­ gangs- oder der Ausgangsseite mindestens eines Walzwerks installierten Ofenwickelmaschine und einer Heizeinheit und einer Kühleinheit, die zwi­ schen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehen sind, das Warmwalzver­ fahren zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfindungsgemäß den Schritt des Ausführens von zumindest zwei aufeinanderfolgenden Durch­ gängen ohne ein Walzen, so daß das Band in mindestens einem Durchgang von zwei Durchgängen ohne ein Walzen durch die Heizeinrichtung erwärmt und in mindestens einem Durchgang durch die Kühleinrichtung gekühlt wird.
  Da durch diese Merkmale die erneute Kristallisierung von Ferrit und die erneute Kristallisierung von Austenit wiederholt werden, können feinere Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge erreicht werden. Ferner kann durch das Steckel-Walzwerksystem das Warmwalzen von unlegiertem Qualitätsstahl zufriedenstellend erreicht werden.
• 9. Ferner umfaßt zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Eingangs oder auf der Ausgangsseite eines Walzwerks installierten Ofenwickelma­ schine das System erfindungsgemäß ferner (a) eine zwischen dem Walz­ werk und der Ofenwickelmaschine auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehene Heizeinheit zum Erwärmen eines ge­ walzten Bands und (b) eine Steuereinheit zur Steuerung der Heizeinheit zum Erwärmen des Bands bei mindestens einem Durchgang auf ein Niveau nicht unter einer Temperatur, bei der Abscheidungen in dem Band erneut in einen Festlösungszustand gebracht werden.
  Da durch diese Merkmale Abscheidungen in einem gewalzten unlegierten Stahlband erneut in einen Festlösungszustand in der Matrix gebracht wer­ den, können eine Zusammenballung und ein Anwachsen der Abscheidun­ gen auf die Übergröße verhindert werden. Es ist daher durch die Verwen­ dung des Steckel-Walzwerksystems möglich, ein Warmwalzen von unlegiertem Stahl zu realisieren und ein Qualitätsprodukt mit einem verbesser­ ten metallurgischen Gefüge zu erhalten.
• 10. Darüber hinaus umfaßt zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Ein­ gangs- oder der Ausgangsseite eines Walzwerks installierten Ofenwickel­ maschine das System erfindungsgemäß ferner (a) eine zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine auf zumindest entweder der Ein­ gangs- oder der Ausgangsseite vorgesehene Heizeinheit zum Erwärmen ei­ nes gewalzten Bands, (b) eine zwischen dem Walzwerk und der Ofenwic­ kelmaschine vorgesehene Entzunderungseinheit und (c) eine getrennt von der Entzunderungseinheit zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelma­ schine vorgesehene Kühleinheit zum Kühlen des Bands.
  Durch diese Merkmale kann das Band, das nach dem Festlösungsheizdurch­ gang nach wie vor eine hohe Temperatur aufweist, durch eine von einer Einrichtung zur Entfernung von Zunder auf der Bandoberfläche getrennte, besondere Kühleinheit sicher und effizient auf den nicht erneut kristalli­ sierten Austenitbereich (von dem A3-Übergangspunkt auf ca. 950°C) ge­ kühlt werden. Dadurch kann nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands ein ideales Austenitwalzen realisiert werden.
• 11. Bei dem Steckel-Walzwerksystem gemäß Punkt (9) oder (10) ist vorzugs­ weise eine Vorrichtung zum Aufbringen von Warmwalzöl in dem Walz­ werk vorgesehen.
  Durch diese Merkmale werden insbesondere beim Walzen nach dem Festlö­ sungsheizdurchgang, das eine hohe Reduktionsrate erfordert, zwischen den Walzen und dem Band entstehende Reibungskräfte beim Aufbringen des Walzöls verringert, wodurch die Walzlast, das Drehmoment, etc. ebenfalls entsprechend verringert werden. Dadurch kann ein Walzen mit einer hohen Reduktionsrate erreicht werden, und aufgrund feinerer Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge kann eine verbesserte Qualität des gewalzten Bands erhalten werden.
• 12. Bei dem Steckel-Walzwerksystem gemäß einem der Punkte (9) bis (11) ist das Walzwerk vorzugsweise ein Zwillingswalzwerk mit zwei in ein Gehäu­ se eingebauten Sätzen von Walzen.
  Durch dieses Merkmal kann ein Abfallen der Temperatur des Bands verhin­ dert werden, und ein Walzen mit einer hohen Gesamtreduktionsrate zum Erhalten feinerer Kristallkörner im metallurgischen Gefüge kann mit ver­ besserter Effizienz ausgeführt werden. Ebenso kann die Stabilität der Füh­ rung des Bands zwischen der Ofenwickelmaschine und dem Walzwerk ge­ steigert werden.
• 13. Überdies umfaßt zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Eingangs- oder auf der Ausgangsseite eines Walzwerks installierten Ofenwickelma­ schine das System erfindungsgemäß ferner (a) eine zwischen dem Walz­ werk und der Ofenwickelmaschine auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehene Heizeinheit zum Erwärmen eines ge­ walzten Bands auf eine Temperatur, die höher als der A3-Übergangspunkt ist, und (b) eine Kühleinheit zum Kühlen des Bands auf eine Temperatur, die niedriger als der A3-Übergangspunkt ist, wobei die Kühleinheit zwi­ schen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehen ist.
  Da durch diese Merkmale die erneute Kristallisierung von Ferrit und die erneute Kristallisierung von Austenit wiederholt werden, können feinere Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge erhalten werden. Ferner kann durch das Steckel-Walzwerksystem ein zufriedenstellendes Warmwalzen von unlegiertem Qualitätsstahl erhielt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Steckel-Walzwerksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt ein Steckel-Walzwerksystem gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung. Das Steckel-Walzwerksystem gemäß dieser Ausführungs­ form umfaßt als Walzwerk ein sogenanntes Zwillingswalzwerk 2, das durch den Einbau von zwei Sätzen von Walzen in ein Gehäuse 2h konstruiert ist. Das Zwil­ lingswalzwerk 2 ist als Quartowalzwerk mit zwei Sätzen von Walzen, d. h. Arbeits­ walzen 2a, 2a und Stützwalzen 2b, 2b, aufgebaut. Sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Ausgangsseite des Zwillingswalzwerk 2 ist eine sogenannte Ofenwic­ kelmaschine 16 vorgesehen, die durch Vorsehen einer Wickelmaschine 4 in einem Heizofen 3 konstruiert ist. Zwischen dem Zwillingswalzwerk 2 und der Ofenwic­ kelmaschine 16 sind auf jeder Seite des Zwillingswalzwerks 2 eine Heizvorrichtung 5 und eine Kühlvorrichtung 6 für ein Band 1 vorgesehen, so daß das Band wie ge­ wünscht erwärmt oder gekühlt werden kann. Zum Ermöglichen der Ausführung ei­ nes Walzens von unlegiertem Stahl umfaßt das Zwillingswalzwerk 2 Entzunde­ rungsdüsen 7 zum Spritzen eines unter hohem Druck stehenden Fluids auf beide Oberflächen des Bands, und es umfaßt auch Düsen 8 zum Ausstoßen von Warm­ walzöl. Das Band 1 wird von einem (nicht dargestellten) Brammenheizofen oder dergleichen herantransportiert und dann wiederholt durch das Zwillingswalzwerk 2 gewalzt. Wenn die Banddicke auf ca. 25 mm verringert ist, bei denen ein Aufwic­ keln des Bands begonnen werden kann, wird das Band auf die Wickelmaschine 4 aufgewickelt, wobei es von Klemmwalzen 9, einer Ablenkwalze 10, Bandführungen 11, etc. geführt wird. Danach werden die Schritte des Walzens des Bands und seines anschließenden Aufwickelns durch die Ofenwickelmaschine 16 auf der linken bzw. rechten Seite wiederholt, bis die Banddicke einen endgültigen Sollwert erreicht. Ei­ ne Steuerung der Temperatur des Bands 1 wird durch Messen der Temperatur des Bands 1 mittels eines Temperatursensors 12, Eingeben eines Signals von dem Tem­ peratursensor 12 in eine Temperatursteuereinheit 13 und derartiges Regeln der Heizvorrichtung 5 bzw. der Kühlvorrichtung 6 durch die Temperatursteuereinheit 13 so ausgeführt, daß das Band auf einer Solltemperatur gehalten wird.

Die Gründe für die Verwendung des Zwillingswalzwerks 2 als Walzwerk bei dieser Ausführungsform sind die Minimierung eines Abfallens der Temperatur des Bands 1 und eine erhebliche Verbesserung der Funktionsfähigkeit beim Walzen. Die Einzelheiten sind in der JP,A 11-207403 beschrieben.

Die Funktionsweise des derart aufgebauten Steckel-Walzwerksystems ge­ mäß dieser Ausführungsform wird nachstehend anhand eines Beispiels beschrieben.

Zunächst befinden sich vor dem Beginn des Walzens sowohl die Heizvor­ richtung 5 als auch die Kühlvorrichtung 6 als Reaktion auf einen Steuerbefehl von der Temperatursteuereinheit 13 in einem inaktiven Zustand. In diesem Zustand wird das Band 1 von dem stromaufseitig des Walzsystems installierten (nicht dargestell­ ten) Brammenheizofen oder dergleichen zu dem Zwillingswalzwerk 2 transportiert.

Normalerweise ist die Dicke des Bands 1 unmittelbar nach dem Transport zu dem Zwillingswalzwerk 2 so groß, daß ein Aufwickeln des Bands durch die Ofenwickelmaschine 16 schwierig ist. Das Band 1 wird daher durch vorwärts und rückwärts verlaufende Durchgänge längs einer horizontalen Transportebene mittels der Bandführungen 11 in Form von in abgesenkten Positionen gehaltenen Tischwal­ zen wiederholt einem Walzen unterzogen. Beim Walzen des Bands 1 durch das Zwillingswalzwerk 2 wird das Hochdruckfluid aus den auf der Eingangs- und Aus­ gangsseite vorgesehenen Entzunderungsdüsen 7 auf beide Oberflächen des Bands gesprüht, und gleichzeitig wird von den Warmwalzöldüsen 8 Warmwalzöl auf die Kontaktbereiche zwischen dem Band 1 und den Arbeitswalzen 2a aufgebracht.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Banddicke mit dem Fortschreiten des Wal­ zens auf ca. 25 mm verringert wurde, wird dies dann als Indikation dafür festge­ stellt, daß die Ofenwickelmaschine 16 mit dem Aufwickeln des Bands beginnen kann. Auf eine derartige Bestimmung hin werden die Walzführungen 11 auf vorge­ gebene Positionen angehoben, um einen Transportweg zu bilden, und das Band wird unter der durch die Klemmwalzen 9, etc. gebildeten gemeinsamen Führung zum Aufwickeln zu der Wickelmaschine 4 gesendet.

Gleichzeitig beginnt die zwischen der Ofenwickelmaschine 16 und dem Tandemwalzwerk 2 angeordnete Heizvorrichtung 5 als Reaktion auf einen Steuerbe­ fehl von der Temperatursteuereinheit 13 das durch die Ofenwickelmaschine 16 nicht aufgewickelte und weiterhin der offenen Luft ausgesetzte vordere und hintere Ende des Bands zu erwärmen, so daß am vorderen und hinteren Ende des Bands 1 kein Temperaturabfall auftritt, d. h. so daß die Temperaturverteilung über das gesamte Band 1 gleichmäßig gehalten wird. Die Heiztemperatur ist zu diesem Zeitpunkt normalerweise auf ein Niveau eingestellt, das höher als der A3-Übergangspunkt (von ca. 910°C bei reinem Eisen) liegt. Die beiden Ofenwickelmaschinen 16 wie­ derholen abwechselnd die Schritte des Aufwickelns, des Haltens und des Abwic­ kelns des Bands, wodurch eine Hin- und Herbewegung des Bands zwischen den beiden Ofenwickelmaschinen 16 veranlaßt wird. Das Band wird dadurch wiederholt durch das zwischen den beiden Ofenwickelmaschinen 16 angeordnete Zwillings­ walzwerk 2 gewalzt.

Bei einem Durchgang eine vorgegebene Zahl vor dem letzten wird die Heizvorrichtung 5 als Reaktion auf einen Steuerbefehl von der Temperatursteuer­ einheit 13 derart betätigt, daß sie das Band 1 auf ein Niveau nicht unter der Tempe­ ratur erwärmt, bei der Abscheidungen in dem Band 1 erneut in den Festlösungszu­ stand gebracht werden, und das Band wird mit einer geringen Geschwindigkeit ohne ein Walzen oder mit einer sehr geringen Reduktion durch das Tandemwalzwerk 2 geleitet, wodurch für den Prozeß zur erneuten Erzeugung des Festlösungszustands einmal oder mehrfach ein Festlösungsheizdurchgang an dem Band 1 ausgeführt wird. Im allgemeinen wird davon ausgegangen, daß die Temperatur, bei der die Abscheidungen erneut in den Festlösungszustand gebracht werden, etwas höher als der A3-Übergangspunkt ist. Wird als praktisches Beispiel davon ausgegangen, daß das Band 1 unlegierter Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von nicht mehr als 0,1% ist, liegt die Temperatur zur Wiederherstellung des Festlösungszustands im Bereich von ca. 1000°C bis ca. 1200°C (der oberen Grenze der Systemkapazität). Zudem wird das in einem Festlösungsheizdurchgang erwärmte Band 1 derart gehalten, daß es über eine vorgegebene Zeitspanne stillsteht, nachdem es durch die Ofenwickelma­ schine 16 aufgewickelt wurde.

Nach Abschluß eines oder mehrerer Festlösungsheizdurchgänge stellt die Heizvorrichtung 5 das Heizen als Reaktion auf einen Steuerbefehl von der Tempe­ ratursteuereinheit 13 ein, und vor dem Beginn des Walzens in dem letzten Durch­ gang wird erforderlichenfalls die Kühlvorrichtung 6 betätigt, so daß das Band 1 auf eine dem nicht erneut kristallisierten Austenitbereich entsprechende Temperatur gekühlt wird. Das Band 1 wird dann im letzten Durchgang durch das Zwillings­ walzwerk 2 einem Walzen mit einer starken Reduktion unterzogen. Nach dem Ende des letzten Walzdurchgangs werden die Walzführungen 11 zum Ermöglichen eines Transports des Bands 1 auf einen Heizkanaltisch gesenkt. Das Band 1 wird zur er­ neuten Abscheidung der Festlösung durch eine Laminarstromkühlvorrichtung 14 gekühlt und dann als Produkt auf eine Abwickelmaschine 15 aufgewickelt.

Die Arbeitswirkung jedes der vorstehend beispielhaft dargestellten Arbeits­ schritte wird nachstehend beschrieben.

Das Walzen eines Bands unter Verwendung des Steckel-Walzwerks führt zu den vorstehend beschriebenen metallographischen Problemen. Insbesondere das Verhindern eines übermäßigen Wachstums von Abscheidungen ist ein wesentliches Problem. Wenn in dem System keine Heizvorrichtung 5 vorgesehen wäre, wäre es sehr schwierig, die Größe einmal erzeugter und zusammengeballter übergroßer Ab­ scheidungen durch einen gewöhnlichen Walzvorgang feiner zu bekommen und sie gleichmäßig in der Matrix zu verteilen. Dagegen können die Abscheidungen bei dem System, bei dem die Heizvorrichtung 5 verwendet wird, durch Erwärmen des Bands 1 auf ein Niveau nicht unter der Temperatur zur Wiederherstellung des Fest­ lösungszustand der Abscheidungen, Aufwickeln des erwärmten Bands durch die Ofenwickelmaschine 16 und Halten des aufgewickelten Bands im Stillstand über eine erforderliche Zeitspanne im gewünschten (als Festlösungsheizdurchgang be­ zeichneten) Durchgang erneut in den Festlösungszustand gebracht werden. Eine derartige Verwendung der Heizvorrichtung 5 wird bei der vorstehend erwähnten bekannten Technik einschließlich der JP,B 5-45327 und des US-Patents Nr. 5,755,128 weder beschrieben noch vorgeschlagen. Die Aufgabe der Verwendung der Heizvorrichtung unterscheidet sich bei der vorliegenden Erfindung wesentlich von der beim bekannten Stand der Technik. Anders ausgedrückt ist die Aufgabe der Verwendung der Heizvorrichtung bei der bekannten Technik das Ausführen einer Steuerung der Temperatur des vorderen und hinteren Endes eines gewalzten Bands bzw. die gleichmäßige Steuerung der Temperatur über die gesamte Länge des Bands und dient nicht explizit der Modifikation des Metallgefüges des Bands, wie von der vorliegenden Erfindung beabsichtigt. Um die Abscheidungen sicher erneut in den Festlösungszustand zu bringen, wird das auf ein Niveau nicht unter der Temperatur zur Wiederherstellung des Festlösungszustands der Abscheidungen erwärmte Band 1 in dem Ofen 3 aufgewickelt und über eine erforderliche Zeitspanne darin gehalten.

Bei der vorstehend beschriebenen Art und Weise der Nutzung der Heizvor­ richtung 5 tritt jedoch ein Problem auf. Normalerweise wird die Bandtemperatur beim Walzen mehrere Durchgänge vor dem letzten Durchgang auf ca. 900°C oder darunter abgesenkt, obwohl dies von der Blechdicke des fertigen Produkts abhängt. Beim Walzen eines dünnen Blechs oder dergleichen ist eine Verringerung der Bandtemperatur auf den im allgemeinen als zulässige untere Grenztemperatur beim Austenitwalzen bezeichneten A3-Übergangspunkt oder darunter gelegentlich un­ vermeidlich. Andererseits beträgt die für den Prozeß des erneuten Bringens der Ab­ scheidungen in den Festlösungszustand erforderliche Temperatur im allgemeinen 1000°C oder mehr, und daher erfordert der Prozeß zur Wiederherstellung des Fest­ lösungszustands in einigen Fällen eine beträchtliche Heizkapazität. Dies bedeutet die Notwendigkeit einer Vergrößerung des Maßstabs der Heizvorrichtung 5 und einer Steigerung der Länge des Heizofens 3. Bei dem Steckel-Walzwerk ist es je­ doch zur Einfachheit des Betriebs wünschenswert, daß der Abstand zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine 16 so kurz wie möglich ist. Die erforderli­ che Länge des Heizofens kann bei dieser Ausführungsform durch die Verwendung der Methode des Durchführens des Bands durch das Walzwerk mit einer geringen Geschwindigkeit ohne ein Walzen des Bands oder bei einem Walzen des Bands mit einer sehr geringen Reduktion (von beispielsweise nicht mehr als 5%) im Festlö­ sungsheizdurchgang auf ein Minimum eingestellt werden. Unter dem Gesichtspunkt der Minimierung der erforderlichen Heizkapazität ist es ideal, das Band ohne einen Kontakt zwischen dem Band und den Arbeitswalzen 2a durch das Walzwerk zu füh­ ren; bei diesem Verfahren tritt jedoch ein weiteres Problem auf. Wenn die Arbeits­ walzen 2a und das Band 1 über einen langen Zeitraum in einem kontaktfreien Zu­ stand gehalten werden, kühlen die Arbeitswalzen 2a ab, was zu einer Veränderung des durch eine Ausdehnung jeder Walze durch die beim Walzen bislang erzeugte Wärme definierten Oberflächenprofils der Walzen (der thermischen Balligkeit) führt. Die Form der Arbeitswalze 2a verändert sich daher, wann immer das Walzen nach dem Festlösungsheizdurchgang wieder aufgenommen wird. Dieses Problem führt zu der Möglichkeit, daß die Steuerung der Form des Bands 1 beim nächsten Walzdurchgang auf eine andere Weise als die bei den Durchgängen vor dem Festlö­ sungsheizdurchgang ausgeführte Steuerung der Form des Bands ausgeführt werden muß. Eine derartige Möglichkeit ist unter dem Gesichtspunkt der Leichtigkeit und Genauigkeit der Formsteuerung nicht günstig. Zur Überwindung des vorstehend genannten Problems ist es effizient, eine Veränderung der thermischen Balligkeit beim Festlösungsheizdurchgang durch Ausführen einer Steuerung zur Verringerung oder Unterbrechung der Menge an Kühlflüssigkeit (Walzkühlmittel) zu minimieren, das, obwohl dies nicht dargestellt ist, normalerweise zur Kühlung der Reduzierwal­ zen auf die Arbeitswalzen 2a gespritzt wird.

Das Heizen für den Prozeß der Wiederherstellung des Festlösungszustands kann in mehreren aufeinanderfolgenden Durchgängen erfolgen. Selbstverständlich ermöglicht dieses Verfahren eine weitere Verringerung der Größe der Heizvorrich­ tung 5. Beim Ausführen des Prozesses zur Wiederherstellung des Festlösungszu­ stands in mehreren aufeinanderfolgenden Durchgängen können insbesondere das vordere und das hintere Ende des Bands 1 auf eine Spindel der Wickelmaschine 4 aufgewickelt gehalten werden. Der Grund ist, daß das auf die Spindel der Wickel­ maschine 4 aufgewickelt gehaltene vordere und hintere Ende des Bands stets in dem Ofen gehalten werden und daher weniger anfällig für einen Temperaturabfall sind und daß der verbleibende Hauptteil des Bands wiederholt dem Festlösungs­ heizdurchgang unterzogen wird und daher ohne eine lokale Unterkühlung oder Überhitzung stets im wesentlichen gleichmäßig erwärmt wird. Daher kann die vor­ stehend beschriebene Modifikation ohne Probleme beim Betrieb zu verursachen bei dem Steckel-Walzwerk implementiert werden, um den Prozeß zur Wiederherstel­ lung des Festlösungszustands auszuführen.

Überdies kann ein dünneres Band effektiver erwärmt und selbst mit einer kleiner dimensionierten Heizvorrichtung 5 ausreichend geheizt werden. Dies be­ deutet, daß die für den Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands ge­ dachte Erwärmung in dem Durchgang vor dem letzten Walzdurchgang effizient ausgeführt wird. Ein weiterer Grund für das Ausführen des Prozesses zur Wieder­ herstellung des Festlösungszustands einen oder mehrere Durchgänge vor dem letz­ ten Walzdurchgang ist, daß die Temperaturverteilung in der Richte der Banddicke nach dem Erwärmen umso gleichmäßiger ist, je geringer die Banddicke ist, wodurch der Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands leichter, gleichmäßiger und rascher ausgeführt werden kann. Im Besonderen ist gemäß den allgemeinen Kriterien für den Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands für eine Banddicke von 25 mm eine Haltezeit von ca. 0,5 Stunden erforderlich. Wenn der Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands an einem Band mit einer Dicke von beispielsweise 2,5 mm ausgeführt wird, ist daher lediglich eine Zeitspan­ ne von ca. drei Minuten für das Halten des Bands im Ofen erforderlich. Daher ist eine geringere Banddicke zur Verbesserung des Produktionsdurchsatzes vorteilhaft.

Obwohl durch den vorstehend beschriebenen Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands ein übermäßiges Wachstum der Abscheidungen verhindert werden kann, tritt bei dem Halten des Bands 1 in der Ofenwickelmaschine 16 auf einer hohen Temperatur das Problem der Förderung eines Anwachsens von Kristall­ körnern in dem metallurgischen Gefüge auf Übergrößen auf. Wenn die übergroßen Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge unverändert gelassen werden, kann daher das vorstehend erwähnte Problem einer Verringerung der Festigkeit der Me­ tallmatrix nicht überwunden werden. Im Hinblick auf diesen Punkt wird jedoch in der vorstehend genannten Druckschrift "Controlled Rolling & Controlled Cooling", Kapitel 2.2 erwähnt, daß ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der Kristallkorngröße von Ferrit eine summierte Reduktionsrate im nicht erneut kristallisierten Austenitbe­ reich ist. Als Druckschrift, die den vorstehend genannten Punkt deutlich zeigt, ist beispielsweise "Rolling Technique Under Atmospheric Pressure in Paired Cross Mill for Thick Plates", Shinnittetsu Giho, Nr. 365 (1997), veröffentlicht von der Nippon Steel Corporation bekannt. Wie aus den vorstehend genannten und weiteren Druckschriften hervorgeht, nimmt bei einer summierten Reduktionsrate von nicht mehr als 50% die Korngröße von Ferrit im wesentlichen entgegengesetzt propor­ tional zur Reduktionsrate (d. h. bei einer Steigerung der Reduktionsrate) ab. Dann ist, bei einer summierten Reduktionsrate von mehr als 50%, insbesondere von mehr als 60%, die Korngröße von Ferrit annähernd gesättigt. Daher können die Kristall­ körner aus Ferrit mit einer aufgrund des bei dieser Ausführungsform ausgeführten Prozesses zur Wiederherstellung des Festlösungszustands gesteigerten Größe durch Walzen des Bands im nicht erneut kristallisierten Austenitbereich mit einer hohen Reduktionsrate im Anschluß an den Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungs­ zustands in feine Kristallkörner aus Ferrit umgewandelt werden. Es ist normalerwei­ se sehr schwierig, das Walzen eines Bands unter Verwendung eines Walzgerüsts mit einer Reduktionsrate von mehr als 50% auszuführen, da die Walzlast gesteigert wird und die Formsteuerung kompliziert ist. Die Installation mehrerer Walzgerüste ist daher vorzuziehen. Insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Stabilität des Be­ triebs ist es am günstigsten, das Zwillingswalzwerk 2 zu verwenden.

Nach dem Walzen, wie vorstehend beschrieben, wird das Band 1 durch die auf dem ausgangsseitigen Auslaufrollgang installierte Kühlvorrichtung 14 gekühlt und dann als Produkt auf die Abwickelmaschine 15 aufgewickelt. Wie bei der her­ kömmlichen steuerbaren Walztechnik ist das Kühlen des Bands auf dem Auslauf­ rollgang ein wesentlicher Faktor zur Bestimmung der Qualität des Endprodukts. Anders ausgedrückt werden die durch das erfindungsgemäße Walzverfahren in den Festlösungszustand gebrachten Abscheidungen durch die von der Kühlvorrichtung 14 veranlaßte Kühlung erneut ausgefällt. Eine Kühlung des dem Prozeß zur Wie­ derherstellung des Festlösungszustands unterzogenen Bands auf dem Auslaufroll­ gang impliziert, daß die meisten der in dem Endprodukt verbleibenden ausgefällten Carbide bei der Kühlung des Bands auf dem Auslaufrollgang erzeugt werden. Durch Steuern der Kühlung des Bands auf dem Auslaufrollgang in Abhängigkeit von dem Typ von gewalztem Stahl kann daher unabhängig vom Verlauf des Walzens vor dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands eine optimale Ausfäl­ lungssteuerung der Abscheidungen erzielt werden. In der Praxis wird die Kühlung so gesteuert, daß möglichst feine Abscheidungen gleichmäßig in der Matrix verteilt werden. Als Ergebnis einer derartigen Kühlsteuerung kann ein Wachstum von Fer­ ritkristallkörnern durch den Übergang von Austenit zu Ferrit auf dem Auslaufroll­ gang unterdrückt werden, und die Festigkeit des Produkts kann gesteigert werden. Zudem kann die Menge des im Festlösungszustand in der Matrix vorhandenen Kohlenstoffs verringert werden, und ein Produkt mit einer hohen Zähigkeit kann erzeugt werden.

Vorstehendes ist ein Grundkonzept des neuartigen Walzfertigungsprozes­ ses, der sowohl bei dem durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Walzver­ fahren als auch bei dem durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Walzsy­ stem verwendet wird. Um ihn genauer zu beschreiben, erfolgt beim Austenitwalzen das nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands ausgeführte Walzen vorzugsweise im nicht erneut kristallisierten Austenitbereich. Dies bedeutet, daß hinsichtlich der Bandtemperatur das vorstehend beschriebene Walzen im Be­ reich vom A3-Übergangspunkt bis ca. 950°C ausgeführt wird. Dementsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung bei einer Steigerung der Bandtemperatur durch den Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands über den vorstehend ge­ nannten Bereich hinaus das Band zum effizienten Ausführen des Walzens im vorstehend genannten Temperaturbereich vorzugsweise nach dem Prozeß zur Wieder­ herstellung des Festlösungszustands gekühlt. Die Entzunderungsdüsen 7 können als Kühleinrichtung für den vorstehend genannten Zweck verwendet werden, es ist je­ doch nicht günstig, die Bandtemperatur unter Verwendung einer Vorrichtung zu steuern, die für einen anderen besonderen Zweck installiert ist. Der besondere Zweck der Entzunderungsdüsen 7 ist die Entfernung von Zunder auf den Bandober­ flächen, und zu diesem Zweck sind sie im allgemeinen so konstruiert, daß sie eine große Menge eines Fluids unter hohem Druck von nicht weniger als 100 kg/cm² auf die Bandoberflächen spritzen. Eine Temperatursteuerung unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung erfordert eine von der Steuerung für die Entzunderungsauf­ gabe getrennte Steuerung des Drucks, der Strömungsgeschwindigkeit, etc. des unter hohem Druck stehenden Fluids. In der Praxis ist ein derartiges Steuerverfahren sehr schwierig zu realisieren und weist bei der Verwendung eine mangelhafte Effizienz auf. Zum Zwecke der Kühlung des Bands ist das für das Entzundern geeignete, un­ ter hohem Druck stehende Fluid nicht erforderlich, und die Verwendung einer be­ sonderen Kühlvorrichtung 6 mit Wasserkühlung, beispielsweise einer Laminar­ stromkühlvorrichtung, die herkömmlicher Weise zum Zwecke des Kühlens verwen­ det wird, ist vorzuziehen. In diesem Zusammenhang kann selbstverständlich der Walzplan auch so eingestellt werden, daß der Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands einen oder mehrere Durchgänge vor dem letzten Walzdurch­ gang ausgeführt wird und das Walzen in dem nicht erneut kristallisierten Austenit­ bereich schließlich bei mindestens einem der anschließenden Walzdurchgänge aus­ geführt wird.

Ferner muß beim Ausführen des Ferritwalzens die Bandtemperatur selbst­ verständlich unter Verwendung der Kühlvorrichtung 6 und/oder die Entzunderungs­ düsen 7 so gesteuert werden, daß sie unter den A3-Übergangspunkt gesenkt wird. Wenn die Banddicke groß ist und die Banddicke mit der Kapazität der installierten Kühlvorrichtung nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands durch einen Kühlzyklus nicht auf einen vorgegebenen Wert verringert werden kann, ist es möglich, das Band durch mehrmaliges Wiederholen des Durchgangs ohne ein Walzen oder des normalen Walzdurchgangs bis zum Erreichen der vorgegebenen Temperatur zu kühlen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Walzsystem ist das Aufbringen von Warmwalzöl bei zumindest einem der Walzdurchgänge zumindest nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands merkbar vorteilhaft. Durch Aufbrin­ gen des Warmwalzöls werden zwischen den Arbeitswalzen 2a und dem Band 1 erzeugte Reibungskräfte verringert, wodurch auch die Walzlast, das Drehmoment, etc. reduziert werden. Dieses Ergebnis ist besonders beim Walzen mit niedrigen Tempe­ raturen, wie beim Ferritwalzen, vorteilhaft. Zur Minimierung der Korngröße des schließlich erhaltenen Ferrits zum Erreichen des besonderen Vorteils der vorliegen­ den Erfindung ist es, wie vorstehend beschrieben, effizient, die summierte Redukti­ onsrate zu steigern. Anders ausgedrückt ist es wünschenswert, daß das Walzen des Bands zumindest nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands mit einer so hohen Reduktionsrate wie praktisch möglich ausgeführt wird. Das Wal­ zen mit einer hohen Reduktionsrate kann durch die Verwendung von Arbeitswalzen 2a mit dem erforderlichen kleinsten Durchmesser realisiert werden. Ebenso ist unter dem Gesichtspunkt der Stabilität des Walzvorgangs ein direkter Antrieb der Ar­ beitswalzen 2a wünschenswert. Ein Antrieb der Arbeitswalzen 2a mit einem kleine­ ren Durchmesser bedeutet jedoch, daß ein zulässiges Drehmoment eines Antriebssy­ stems, insbesondere einer Spindel, auf einen kleinen Wert begrenzt ist und kein gro­ ßes Drehmoment übertragen werden kann. Eine derartige Begrenzung der Drehmo­ mentübertragung kann durch Aufbringen des Warmwalzöls insbesondere bei dem Walzdurchgang nach dem Prozeß zur Wiederherstellung des Festlösungszustands, bei dem eine hohe Reduktionsrate wünschenswert ist, erleichtert werden. Daher er­ möglicht das Aufbringen des Warmwalzöls ein Ausführen des Walzens mit einer hohen Reduktionsrate und ist daher zum Erzielen feinerer Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge und zur Verbesserung der Produktqualität effizient. Als weitere, direkt in dem metallurgischen Gefüge entstehende Wirkung reduziert eine Verringerung der zwischen den Arbeitswalzen 2a und dem Band 1 erzeugten Rei­ bungskräfte die zwischen den Arbeitswalzen 2a und dem Band 1 wirkenden Scher­ kräfte. Dies bedeutet eine Verringerung der in der Nähe der Oberflächenschichten des Bands auftretenden lokalen Scherverformung und ist effizient, um das metallur­ gische Gefüge des gewalzten Bands in der Richtung der Dicke des Bands gleichmä­ ßig zu halten. Dadurch kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich die Herstellung eines gleichmäßigen Produkts von höherer Qualität, auf einem weiter gesteigerten Niveau gelöst werden.

Obwohl bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform das Zwillingswalz­ werk 2 als Walzwerk verwendet wird, können ähnliche Vorteile selbstverständlich auch durch die Verwendung eines gewöhnlichen Walzwerks mit einem Walzgerüst oder mit mehreren Walzgerüsten erzielt werden. Die Verwendung des Zwillings­ walzwerks 2 als Walzwerk ist jedoch besonders effizient, wenn die Heizvorrichtung 5 und die Kühlvorrichtung 6 zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine 16 installiert sind. Genauer steigert das Vorsehen der Heizvorrichtung 5 und der Kühlvorrichtung 6 notwendigerweise den Abstand zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine 16 um mindestens 1 m, wodurch wiederum die Schwierigkeit des Aufwickelvorgangs entsprechend gesteigert wird. Der Grund dafür ist, daß die Gefahr eines Meanderns des Bands gesteigert und die Stabilität der Führung verrin­ gert werden, da das Band 1 gewalzt und ohne Zug durch das Walzwerk geleitet wird, bis das vordere Ende des Bands die Wickelmaschine erreicht. Dagegen ist bei der Verwendung des Zwillingswalzwerks 2 der Abstand zwischen den beiden Sät­ zen von Reduzierwalzen kurz, und das Band wird beim Durchführen durch die bei­ den Sätze von Reduzierwalzen formschlüssig begrenzt, wodurch die Stabilität der Führung des Bands erheblich gesteigert wird und Schwierigkeiten beim Walzvor­ gang überwunden werden können. Daher ist die Verwendung des Zwillingswalz­ werks 2 besonders effizient, wenn der Abstand zwischen dem Walzwerk und der Ofenwickelmaschine 16 notwendiger Weise gesteigert wird, wie bei dem erfin­ dungsgemäßen Steckel-Walzwerksystem.

Ebenso ist die Heizvorrichtung 5 zum Zwecke einer effizienten Erwärmung vorzugsweise eine elektromagnetische Induktionsheizvorrichtung. Stromaufseitig des vorstehend beschriebenen Steckel-Walzwerksystems kann ein Vorwalzwerk installiert sein, oder es können mehrere Fertigwalzgerüste stromabseitig desselben installiert sein. Insbesondere kann durch die Installation mehrerer Fertigwalzgerüste stromabseitig des Steckel-Walzwerksystems die summierte Reduktionsrate im letz­ ten Walzdurchgang auf einen größeren Wert eingestellt werden.

Obwohl Fig. 1 einen Fall zeigt, in dem sowohl die Heizvorrichtung 5 als auch die Kühlvorrichtung 6 auf der gleichen Durchgangslinie installiert sind, kann ferner abhängig von dem Typ des zu walzenden Stahls beispielsweise nur die Heiz­ vorrichtung 5 installiert sein. Obwohl in Fig. 1 dargestellt ist, daß die Heizvorrich­ tung 5 und die Kühlvorrichtung 6 paarweise an Positionen jeweils über und unter der Durchgangslinie installiert sind, können sie ebenso beide jeweils auf der Ober- und Unterseite der Durchgangslinie installiert sein, oder sie können in umgekehrten Positionen auf der Eingangs- und Ausgangsseite installiert sein. Ferner kann die Kühlvorrichtung 6 nur auf entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite installiert sein, und die Heizvorrichtung 5 kann auf der anderen Seite installiert sein. Jede die­ ser Anordnungen kann ebenfalls ähnliche Vorteile bieten.

Als weiteres Beispiel für die Funktionsweise des in Fig. 1 gezeigten Stec­ kel-Walzwerksystems kann das Walzverfahren so modifiziert werden, daß die Heiz­ vorrichtung 5 und die Kühlvorrichtung 6 zur Wiederholung einer aufeinanderfolgenden Erwärmung und Kühlung des Bands in zumindest einem Durchgang ohne ein Walzen des Bands oder bei seinem Hindurchführen mit einer niedrigen Ge­ schwindigkeit bei einer sehr geringen Reduktion selektiv betätigt werden. Es ist bei­ spielsweise möglich, in einem Durchgang die über dem A3-Übergangspunkt liegen­ de Temperatur des Bands mit dem Austenitgefüge auf das Niveau des Ferritbil­ dungsbereichs unter dem A3-Übergangspunkt zu verringern und das Band 1 mit dem Ferritgefüge im nächsten Durchgang für einen Wechsel zum Austenitgefüge auf ein Niveau über dem A3-Übergangspunkt zu erwärmen. Im allgemeinen wird durch derartiges Kühlen oder Erwärmen von unlegiertem Stahl, daß der A3-Über­ gangspunkt überschritten wird, eine erneute Kristallisierung des metallurgischen Gefüges, beispielsweise von Austenit zu Ferrit oder von Ferrit zu Austenit, veran­ laßt. Die Größe der Kristallkörner in dem metallurgischen Gefüge kann durch die Nutzung dieses Phänomens feiner gehalten werden. Anders ausgedrückt ist es zur Verbesserung der Qualität des Endprodukts selbstverständlich günstiger, vor dem letzten Walzdurchgang den vorstehend beschriebenen Wärmebehandlungsprozeß auf das Band anzuwenden und die Kristallkörner in der Matrix so fein wie möglich zu halten. Überdies kann durch eine geeignete Steuerung der Erwärmung und/oder Kühlung auch ein zweiphasiges Walzen eines Bands (zu einem gemischten Gefüge aus Austenit und Fett) erreicht werden.

Daher war eine freie Modifikation des metallurgischen Gefüges vor dem Walzen mit einer herkömmlichen Warmbandwalzanlage großen Maßstabs in der Praxis sehr schwer zu erreichen, sie kann durch diese Ausführungsform jedoch leicht erzielt werden. Anders ausgedrückt wird durch die vorliegende Erfindung, obwohl ein herkömmliches Steckel-Walzwerk insbesondere auf besonderen Stahl, wie rostfreien Stahl, angewendet wurde, eine drastische Technik geschaffen, die eine Anwendung eines Steckel-Walzwerks auch auf das Walzen von unlegiertem Qualitätsstahl ermöglicht.

Da Abscheidungen in einem gewalzten unlegierten Stahlband erfindungs­ gemäß erneut in den Festlösungszustand in einer Metallmatrix gebracht werden, wie vorstehend beschrieben, kann verhindert werden, daß sich die Abscheidungen an­ sammeln und auf Übergrößen anwachsen. Es ist daher unter der Verwendung des Steckel-Walzwerksystems möglich, ein Warmwalzen von unlegiertem Stahl zu rea­ lisieren und ein Qualitätsprodukt mit einem verbesserten metallurgischen Gefüge zu erhalten.

Ebenso können durch ein Walzen eines Bands im letzten Durchgang im nicht erneut kristallisierten Austenittemperaturbereich mit einer auf nicht weniger als 50% eingestellten Reduktionsrate Ferritkristallkörner in der Metallmatrix des Bands auf eine feinere Größe eingestellt werden.

Da die erneute Kristallisierung von Ferrit und die erneute Kristallisierung von Austenit wiederholt werden, können zudem feinere Kristallkörner in dem me­ tallurgischen Gefüge erhalten werden. Ferner kann durch das Steckel-Walzwerk­ system ein zufriedenstellendes Warmwalzen von unlegiertem Qualitätsstahl reali­ siert werden.

Claims (13)

1. Warmwalzverfahren zur Verwendung mit einem Steckel-Walzwerksystem mit einer auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite mindestens eines Walzwerks (2) installierten Ofenwickelmaschine (16) und einer zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf mindestens entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehenen Heizeinrichtung (5), wobei das Warmwalzverfahren den Schritt des mindestens einmaligen Ausführens eines Festlösungsheizdurchgangs umfaßt, bei dem ein gewalztes Band (1) von der Ofenwickelmaschine (16) aufgewickelt wird, während es von der Heizvorrichtung (5) auf ein Niveau nicht unter einer Temperatur erwärmt wird, bei der Abscheidungen in dem Band (1) erneut in einen Festlösungszustand gebracht werden.

2. Warmwalzverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Festlösungsheizdurch­ gang ohne ein Walzen oder bei einer sehr geringen Reduktion mit einer niedrigen Geschwindigkeit ausgeführt wird, wodurch mit der Heizkapazität der Heizeinrichtung (5) eine ausreichende Erwärmung des Bands (1) auf ein Niveau ermöglicht wird, das nicht unter der Temperatur liegt, bei der Ab­ scheidungen in dem Band (1) erneut in einen Festlösungszustand gebracht werden.

3. Warmwalzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner den Schrift des Haltens des in dem Festlösungsheizdurchgang von der Ofenwickelmaschine (16) aufgewickelten Bands (1) über eine vorgegebene Zeitspanne in der Ofenwickelmaschine (16) umfaßt.

4. Warmwalzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Festlö­ sungsheizdurchgang genau einen oder mehrere Durchgänge vor einem letz­ ten Durchgang ausgeführt wird.

5. Warmwalzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Festlö­ sungsheizdurchgang mehrmals nacheinander ausgeführt wird und ein letzter der mehreren Festlösungsheizdurchgänge mit einer niedrigen Geschwindig­ keit ausgeführt wird, wodurch eine Erwärmung des Bands (1) auf ein Ni­ veau ermöglicht wird, das nicht unter einer Temperatur liegt, bei der Ab­ scheidungen in den Band (1) erneut in einen Festlösungszustand gebracht werden.

6. Warmwalzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Festlö­ sungsheizdurchgang vor einem letzten Durchgang ausgeführt wird, die Temperatur des Bands (1) vor dem Beginn des Walzens in dem letzten Durchgang derart gesteuert wird, daß sie in den nicht erneut kristallisierten Austenittemperaturbereich fällt, und eine summierte Reduktionsrate im letzten Durchgang im nicht erneut kristallisierten Austenittemperaturbereich auf nicht weniger als 50% eingestellt ist.

7. Warmwalzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Festlö­ sungsheizdurchgang vor einem letzten Durchgang ausgeführt wird und beim Walzen in zumindest einem Durchgang einschließlich des letzten Durch­ gangs Warmwalzöl auf das Band (1) aufgebracht wird.

8. Warmwalzverfahren zur Verwendung mit einem Steckel-Walzwerksystem mit einer auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite mindestens eines Walzwerks (2) installierten Ofenwickelmaschine (16) und einer Heizeinrichtung (5) und einer Kühleinrichtung (6), die zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorgesehen sind, wobei das Warm­ walzverfahren den Schritt des mindestens zweimaligen aufeinanderfolgenden Ausführens eines Durchgangs ohne ein Walzen umfaßt, so daß das Band (1) in zumindest ei­ nem der mindestens zwei Durchgänge ohne ein Walzen durch die Heizvor­ richtung (5) erwärmt und in mindestens einem Durchgang der mindestens zwei Durchgänge ohne ein Walzen durch die Kühleinrichtung (6) gekühlt wird.

9. Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Eingangs- oder auf der Ausgangsseite eines Walzwerks installierten Ofenwickelma­ schine (16), wobei das System ferner

• a) eine zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorge­ sehene Heizeinrichtung (5) zum Erwärmen eines gewalzten Bands (1) und
• b) eine Steuereinrichtung (13) zur Steuerung der Heizeinrichtung (5) zum Erwärmen des Bands (1) bei mindestens einem Durchgang auf ein Ni­ veau nicht unter einer Temperatur umfaßt, bei der Abscheidungen in dem Band (1) erneut in einen Festlösungszustand gebracht werden.

10. Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Eingangs- oder auf der Ausgangsseite eines Walzwerks installierten Ofenwickelma­ schine (16), wobei das System ferner

• a) eine zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorge­ sehene Heizeinrichtung (5) zum Erwärmen eines gewalzten Bands (1),
• b) eine zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) vorgesehene Entzunderungseinrichtung (7) und
• c) eine getrennt von der Entzunderungseinrichtung (7) zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) vorgesehene Küh­ leinrichtung (6) zum Kühlen des Bands (1) umfaßt.

11. Steckel-Walzwerksystem nach Anspruch 9 oder 10, bei dem in dem Walz­ werk (2) eine Vorrichtung (8) zum Aufbringen von Warmwalzöl vorgese­ hen ist.

12. Steckel-Walzwerksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Walzwerk (2) ein Zwillingswalzwerk mit zwei in ein Gehäuse (2h) einge­ bauten Sätzen von Walzen (2a, 2b) ist.

13. Steckel-Walzwerksystem mit einer zumindest entweder auf der Eingangs- oder auf der Ausgangsseite eines Walzwerks (2) installierten Ofenwickel­ maschine (16), wobei das System ferner

• a) eine zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorge­ sehene Heizeinrichtung (5) zum Erwärmen eines gewalzten Bands (1) auf eine Temperatur über dem A3-Übergangspunkt und
• b) eine zwischen dem Walzwerk (2) und der Ofenwickelmaschine (16) auf zumindest entweder der Eingangs- oder der Ausgangsseite vorge­ sehene Kühleinrichtung (6) zum Herunterkühlen des Bands (1) auf ei­ ne Temperatur unter dem A3-Übergangspunkt umfaßt.