Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum thermomechanischen Walzen von Langstahlhalbzeugen, ein Verfahren zur Herstellung von stabförmigen Stählen, vorzugsweise von Baustählen, aus den Langstahlhalbzeugen, insbesondere mit einer Streckgrenze von zumindest 300 MPa, vorzugsweise mit einer Streckgrenze von zumindest 400 MPa, sowie ein stabförmiges Stahlprodukt, das vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.

Bei der konventionellen Herstellung von stabförmigen Stahlprodukten ist vorgesehen, dass die entsprechenden Stähle zunächst über eine Mehrzahl von Walzgerüsten warmgewalzt und im Anschluss an die Walzstraße abgeschreckt werden. Durch den großen Temperatursturz bildet sich ein Martensitring über den Umfang aus, wodurch das Material die erforderliche Festigkeit erhält. Die sodann erhaltenen Stahlprodukte werden auf eine Länge von bis zu 12 m vereinzelt, auf einem Kühlbett von 650 °C auf 100 °C möglichst gleichmäßig abgekühlt und anschließend zu Bunden zusammengefasst werden, die transportfähig sind und einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können.

Alternativ zu der Abkühlung auf einem Kühlbett können derartige Stahlprodukte auch zu kompaktem Coil aufgewickelt werden. Im Gegensatz zu der konventionellen Verfahrensweise liegen bei dem gewickelten Coil allerdings stark inhomogene Abkühlbedingungen vor, die eine erhöhte Streuung der mechanischen Eigenschaften verursachen, und die sich bei einer Weiterverarbeitung, wie beispielsweise beim Ziehen über eine Matrize, sodann negativ auswirken. Aus der WO 2004/104237 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Wickeln von metallischen Stäben bekannt. Gemäß dem offenbarten Verfahren werden die fertiggewalzten Stäbe in einer, in Transportrichtung abwärts der Walzeinrichtung angeordneten, Kühl- und Ausgleichsstrecke, die mehrere Wasserkästen umfasst, langsam auf eine Temperatur im Bereich von 600 bis 700 °C abgekühlt und sodann einer Coilwickeleinrichtung zugeführt. Hierdurch wird lediglich eine Mikrostruktur mit einem Kern aus Ferrit und Perlit erzielt, der von einer ringförmigen Struktur aus Martensit und größeren Anteilen Bainit umgeben ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Anlage zum thermomechanischen Walzen von Langstahlhalbzeugen sowie ein Verfahren zur Herstellung von stabförmigen Stahlprodukten, insbesondere von Baustählen, bereitzustellen, mit der bzw. mit dem stabförmige Stahlprodukte, insbesondere Baustähle, mit einer geringen Streuung der mechanischen Werkstoffeigenschaften und/oder in gleichbleibender Qualität hinsichtlich ihrer Gefügestruktur herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anlage zum thermomechanischen Walzen von Langstahlhalbzeugen umfasst eine erste Walzeinrichtung; einen in

Transportrichtung abwärts der ersten Walzeinrichtung angeordneten ersten thermomechanischen Maßwalzblock; eine zwischen der ersten Walzeinrichtung und dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock angeordnete erste Kühleinrichtung; eine in Transportrichtung abwärts des ersten thermomechanischen Maßwalzblocks angeordnete Trenneinrichtung; eine zwischen dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock und der Trenneinrichtung angeordnete zweite Kühleinrichtung; sowie eine in Transportrichtung abwärts der Trenneinrichtung angeordnete Coilwickeleinrichtung.

In gleicher Weise betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von stabförmigen Stählen aus Langstahlhalbzeugen, insbesondere mit einer Streckgrenze von zumindest 300 MPa, vorzugsweise mit einer Streckgrenze von zumindest 400 MPa, noch mehr bevorzugt mit einer Streckgrenze von zumindest 500 MPa, und am meisten bevorzugt mit einer Streckgrenze von zumindest 600 MPa, wobei zunächst das, ggf. auf eine Temperatur von zumindest 900 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von zumindest 950 °C, erwärmte

Langstahlhalbzeug in einer ersten Walzeinrichtung vorgewalzt und in einer sich daran anschließenden ersten Kühleinrichtung auf eine Temperatur von mindestens 850 °C gekühlt wird; anschließend in einem in Transportrichtung abwärts der ersten Kühleinrichtung angeordneten ersten thermomechanischen Maßwalzblock zu dem stabförmigen Stahl fertiggewalzt wird, welcher in einer sich dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock anschließenden zweiten Kühleinrichtung auf eine Temperatur im Bereich von 400 °C bis 600 °C abgekühlt wird; anschließend in einer in Transportrichtung abwärts der zweiten Kühleinrichtung angeordneten Trenneinrichtung vorkonfektioniert; und sodann einer in Transportrichtung abwärts der Trenneinrichtung angeordneten Coilwickeleinrichtung zugeführt und zu vertikal und/oder horizontal gewickelten Coils gewickelt wird. Im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass durch eine abgestimmte Prozessführung vertikal und/oder horizontal gewickelte Coils eines stabförmigen Stahlproduktes erhalten werden, die zum einen ein spezifisches perlitisch-bainitisches Mikrostrukturgefüge, und zum anderen eine verringerte Streuung der mechanischen Werkstoffwerte aufweisen. Vorzugsweise weisen die stabförmigen Stahlprodukte eine Streuung der mechanischen Werkstoffwerte, insbesondere der Streckgrenze Re von < 25 MPa, mehr bevorzugt eine Streuung der Streckgrenze Re von < 20 MPa, noch mehr bevorzugt eine Streuung der Streckgrenze Re von < 15 MPa, und am meisten bevorzugt eine Streuung der Streckgrenze Re von < 10 MPa, auf, wobei die in den jeweiligen Normen vorgegebenen Festigkeitsniveaus in Anlehnung an die DIN 488, sowie weitere Werkstoffwerte teils verbessert werden.

Ein weiterer Vorteil des thermomechanischen Walzens und der hierdurch erzielten Kornfeinungseffekte in den stabförmigen Stahlprodukten besteht darin, dass der Einsatz von Mangan, oder anderen festigkeitssteigernden Mikrolegierungselementen, reduziert oder eingespart werden kann, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt.

Ferner weist das Aufwickeln der stabförmigen Stahlprodukte zu vertikal und/oder horizontal gewickelten Coils in Bezug auf den Transport und den Platzbedarf weitere Vorteil auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegend genannten Temperaturen die Durchschnittstemperaturen über den Querschnitt des Walzgutes darstellen und somit nicht mit Oberflächentemperaturen gleichgesetzt werden können.

Unter dem Begriff „Langstahlhalbzeuge“ werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Stahlhalbzeuge verstanden, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen stabförmigen Stähle bzw. Stahlprodukte, insbesondere von Baustählen, geeignet sind. Solche Langstahlhalbzeuge werden auch als Knüppel bezeichnet und haben in der Regel einen quadratischen oder einen rechteckigen Querschnitt.

Unter dem Begriff „stabförmige Stahlprodukte“ werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Stahlprodukte bzw. Stabstähle, insbesondere Baustähle, verstanden, die einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser im Bereich von 6.0 bis 50 mm, vorzugsweise 6.0 bis 32 mm, aufweisen und deren Oberfläche gerippt und/oder glatt ausgeführt ist. Solche stabförmigen Stahlprodukte sind auch unter der englischen Bezeichnung „rebars“ bekannt. Die erste Walzeinrichtung, in der das, im Vorfeld auf eine Temperatur von zumindest 900 °C, bevorzugt auf eine Temperatur von zumindest 950 °C erwärmte, Langstahlhalbzeug vorgewalzt wird, kann aus einer Vielzahl von ständerlosen Walzgerüsten gebildet werden. Vorteilhafterweise umfasst die erste Walzeinrichtung mindestens zehn, mehr bevorzugt mindestens zwölf, noch mehr bevorzugt mindestens vierzehn, und am meisten bevorzugt sechzehn dieser ständerlosen Walzgerüste.

Ergänzend oder alternativ kann die erste Walzeinrichtung anstatt der ständerlosen Walzgerüste hydraulisch anstellbare Walzgerüste umfassen.

In Transportrichtung hinter der ersten Walzeinrichtung ist die erste Kühleinrichtung in einem ersten Streckenabschnitt angeordnet, der sich zwischen der ersten Walzeinrichtung und dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock erstreckt. Die erste Kühleinrichtung kann einen, oder mehr bevorzugt zwei Wasserkästen umfassen, die in dem ersten Streckenabschnitt sodann zueinander beabstandet angeordnet sind. Mittels der Kühleinrichtung wird eine Temperaturverringerung in dem Walzgut vor dem Schritt des thermomechanischen Walzens erzielt.

Die Kühlleistung der Wasserkästen einer jeden Kühleinrichtung kann anhand des Volumenstroms des Kühlwassers, der Anzahl der aktiven Kühlrohre pro Wasserkasten, des Kühlrohrdurchmessers und/oder des Kühlwasserdruckes sowie ggfs der Kühlwassertemperatur gezielt eingestellt werden. Die Vorgaben können typischerweise mittels spezifischen Prozessmodellen vorbestimmt und durch eine Online-Regelung angepasst werden.

Ein beispielhafter Wasserkasten kann eine Wasserkastenlänge von 6500 mm aufweisen und sechs Kühlrohre mit einer Länge von jeweils 750 mm umfassen. Ein derartiger Wasserkasten weist sodann typischerweise eine maximale Kühlwassermenge von 230 m ³ /h und einen regelbaren Kühlwasserdruckbereich von 1.5 bis 6.0 bar auf.

Der erste Streckenabschnitt ist zudem vorzugsweise derart gewählt, dass das Walzgut auch genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich über den Querschnitt erhält. Der Ausgleich der Temperatur in dem Walzgut erfolgt durch Konduktion vom Kern zur Oberfläche. Um eine möglichst gleichmäßige Temperatur über den gesamten Querschnitt des Walzgutes zu erzielen, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein Temperaturgradient von maximal 100 °C, mehr bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 80 °C, noch mehr bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 60 °C, und am meisten bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 50 °C eingestellt wird. Die Steuerung der Homogenisierung der Querschnittstemperaturen kann zwischen den jeweiligen Stationen indirekt über die Messung der Oberflächentemperaturen des gewalzten Langstahlhalbzeuges erfolgen. Ergänzend können auch entsprechende Prozessmodelle herangezogen werden.

Der erste Streckenabschnitt kann eine Länge von 80 bis 120 m, mehr bevorzugt eine Länge von 90 bis 100 m aufweisen.

Das in der ersten Kühleinrichtung auf eine Temperatur von mindestens 850 °C gekühlte gewalzte Langstahlhalbzeug wird sodann dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock zugeführt, in dem dieses auf den gewünschten bzw. vorgegebenen Enddurchmesser fertiggewalzt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das gewalzte Langstahlhalbzeug dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock mit einer Temperatur von mindestens 700 °C, bevorzugt mit einer Temperatur von mindestens 730 °C, mehr bevorzugt mit einer Temperatur von mindestens 750 °C noch mehr bevorzugt mit einer Temperatur von mindestens 760 °C, und am meisten bevorzugt mit einer Temperatur von mindestens 770 °C zugeführt wird. Die Temperatur der gewalzten Langstahlhalbzeuge darf aber nicht zu hoch sein, da ansonsten der für die metallurgischen Rekristallisationsvorgänge, und damit einhergehende Kornfeinungseffekte, erforderliche und möglichst geringe Temperaturgradient zwischen Oberflächen- und Kerntemperatur nicht eingestellt werden kann. Daher ist die Temperatur, mit der das gewalzte Langstahlhalbzeug dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock zugeführt wird, auf 850 °C, bevorzugt auf 840 °C, mehr bevorzugt auf 820 °C, und am meisten bevorzugt auf 800 °C limitiert. Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass gewalzte Langstahlhalbzeug dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock mit einer Temperatur von 780 °C zugeführt wird.

In dem thermomechanischen Maßwalzblock erfolgt die höchste Umformung bzw. die höchste Abnahme, die vorzugsweise 30 bis 80 % betragen kann. Der thermomechanische Maßwalzblock kann ein-, bevorzugt zwei-, mehr bevorzugt vier-, noch mehr bevorzugt sechs-, und am meisten bevorzugt acht-gerüstig ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Anlage zwischen dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock und der zweiten Kühleinrichtung einen zweiten thermomechanischen Maßwalzblock umfassen, der ebenfalls ein-, bevorzugt zwei-, mehr bevorzugt vier-, noch mehr bevorzugt sechs-, und am meisten bevorzugt acht-gerüstig ausgebildet sein kann. In diesem Zusammenhang ist ganz besonders bevorzugt vorgesehen, dass zwischen beiden thermomechanischen Maßwalzblöcken eine Zwischenkühleinrichtung vorgesehen ist, die einen oder zwei zueinander beabstandete Wasserkästen umfasst. So kann beispielsweise in einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der erste thermomechanische Maßwalzblock vier-gerüstig und der zweite thermomechanische Maßwalzblock zwei-gerüstig ausgebildet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann der erste thermomechanische Maßwalzblock beispielsweise vier-gerüstig und der zweite thermomechanische Maßwalzblock ebenfalls vier-gerüstig ausgebildet sein. Jedwede weitere Kombination sind hinsichtlich der Aufteilung der Gerüste auf die beiden thermomechanischen Maßwalzblöcke möglich und denkbar.

So könnte weiterhin auch ein in einer Grundausführung ausgebildeter thermomechanischer Maßwalzblock, beispielsweise ein sechs-gerüstig ausgebildeter thermomechanischer Maßwalzblock, in sechs ein-gerüstige thermomechanischer Maßwalzblöcke aufgeteilt werden, wobei innerhalb der gesamten Kaskade aus den beispielsweise sechs ein-gerüstigen thermomechanischen Maßwalzblöcken zwischen jeweils zwei dieser sechs ein- gerüstigen thermomechanischen Maßwalzblöcken jeweils eine Zwischenkühleinrichtung mit mindestens einem Wasserkasten vorzusehen ist. Die thermomechanischen Maßwalzblöcke sind grundsätzlich bekannt und werden von der Anmelderin unter dem Markennamen MEERdrive® vertrieben. In Transportrichtung hinter dem ersten, ggf. zweiten, thermomechanischen Maßwalzblock ist sodann die zweite Kühleinrichtung in einem zweiten Streckenabschnitt angeordnet, in der die zu stabförmigen Stählen fertiggewalzten Langstahlhalbzeuge gekühlt werden, um ein weiteres Kornwachstum zu stoppen. Die zweite Kühleinrichtung kann vier bis neun Wasserkästen, mehr bevorzugt fünf bis acht Wasserkästen umfassen. In einer weiteren Ausführungsvariante kann die zweite Kühleinrichtung mindestens zwei, mehr bevorzugt drei, noch mehr bevorzugt vier, und am meisten bevorzugt fünf Wasserkästen umfassen, über die die stabförmigen Stähle gekühlt werden, um zum einen einen Temperaturausgleich, und zum anderen die Bildung von gehärteten Gefügestrukturen in Form von Martensit oder Bainit zu verhindern.

Auch der zweite Streckenabschnitt, der sich zwischen dem ersten oder zweiten thermomechanischen Maßwalzblock, bzw. des letzten Gerüstes des Maßwalzblocks, und der Coilwickeleinrichtung erstreckt, ist vorzugsweise derart gewählt, dass das Walzgut genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich über den Querschnitt erhält. Vorzugsweise wird daher in dem zum stabförmigen Stahl fertiggewalzten Langstahlhalbzeug ein Temperaturgradient von maximal 100 °C, mehr bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 80 °C, noch mehr bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 60 °C, und am meisten bevorzugt ein Temperaturgradient von maximal 50 °C eingestellt.

Der zweite Streckenabschnitt kann vorteilhafterweise eine Transportlänge von 200 bis 350 m, mehr bevorzugt eine Transportlänge von 250 bis 300 m aufweisen. In diesem Zusammenhang hat sich besonders bevorzugt gezeigt, dass eine möglichst kurzfristig einsetzende Kühlung unmittelbar nach dem letzten Stich, also nach dem ersten oder zweiten thermomechanischen Maßwalzblock bzw. des letzten Gerüstes des Maßwalzblocks, für die Kontrolle der Rekristallisationsvorgänge und eine hohe Feinkörnigkeit, vorzugsweise mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von kleiner 12.0 pm, mehr bevorzugt mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von kleiner 10.0 pm, noch mehr bevorzugt mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von kleiner 8.0 pm, und am meisten bevorzugt mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser im Bereich von 5.0 bis 6.5 pm ausschlaggebend ist.

Vorteilhafterweise ist daher vorgesehen, dass die stabförmigen Stähle, die nach dem letzten Stich eine Temperatur im Bereich von 800 °C bis 950 °C, bevorzugt eine Temperatur im Bereich von 800 °C bis 900 °C aufweisen, nach maximal 100 ms, bevorzugt nach maximal 90 ms, noch mehr bevorzugt nach maximal 80 ms, weiter bevorzugt nach maximal 70 ms, und am meisten bevorzugt nach maximal 60 ms der zweiten Kühleinrichtung, insbesondere dem ersten Wasserkasten der zweiten Kühleinrichtung zugeführt werden. Um das weitere Kornwachstum zu unterbinden, werden die stabförmigen Stähle soweit gekühlt, dass eine Einlauftemperatur in die Coilwickeltemperatur im Bereich von 400 °C bis 600 °C, vorzugsweise eine Einlauftemperatur in die Coilwickeleinrichtung von 450 °C bis 550 °C erzielt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Anlage eine zwischen der zweiten Kühleinrichtung und der Trenneinrichtung angeordnete Gefügesensoreinrichtung aufweisen, über die ein ggf. vorhandenes martensitisches Gefüge, insbesondere ein Martensitanteil in Flächenprozent (A.- %), in dem thermomechanisch gewalzten stabförmigen Stahlprodukt im laufenden

Prozess direkt ermittelbar ist. Die erfindungsgemäße Gefügesensoreinrichtung, die in dem zweiten Streckenabschnitt angeordnet ist, kann vorteilhafterweise in Transportrichtung unmittelbar vor der Coilwickeleinrichtung, unmittelbar vor der Trenneinrichtung, und/oder in Transportrichtung, ggf. unmittelbar, hinter der zweiten Kühleinrichtung, insbesondere hinter dem letzten Wasserkasten dieser angeordnet sein. Auch eine Anordnung zwischen zwei Wasserkästen der Mehrzahl von Wasserkästen in der zweiten Kühleinrichtung ist möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die Anlage hinter jedem der Mehrzahl von Wasserkästen, die innerhalb der zweiten Kühleinrichtung in dem zweiten Streckenabschnitt angeordnet sind, jeweils eine erfindungsgemäße

Gefügesensoreinrichtung. Hierdurch ist jeder der Mehrzahl von Wasserkästen individuell einstellbar und die Bildung von martensitischen Gefügen in den spezifischen Wasserkästen zuordenbar.

Über die Gefügesensoreinrichtung kann das martensitische Gefüge, insbesondere ein Martensitanteil in A.-%, in den stabförmigen Stählen online im laufenden Prozess identifiziert werden. Als Messverfahren können grundsätzlich sämtliche dem Fachmann zum Anmeldezeitpunkt bekannten Techniken eingesetzt werden. Vorteilhafterweis ist jedoch vorgesehen, dass die Gefügesensoreinrichtung zur Identifizierung des unerwünschten Martensits eine Ultraschallmesseinrichtung, eine Röntgenstrahlenmesseinrichtung, eine Radarstrahlenmesseinrichtung und/oder eine elektro-magnetische Messeinrichtung aufweist. Die Gefügesensoreinrichtung kann vorteilhafterweise mit einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung gekoppelt sein, über die, ggf. mit Hilfe entsprechender Algorithmen, aktive Eingriffe in den jeweiligen Prozessschritten vorgenommen werden können, um das gewünschte Gefüge einzustellen. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem ein stabförmiges Stahlprodukt, vorzugsweise hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere mit einer Streckgrenze von zumindest 300 MPa, mehr bevorzugt mit einer Streckgrenze von zumindest 400 MPa, noch mehr bevorzugt mit einer Streckgrenze von zumindest 500 MPa, und am meisten bevorzugt mit einer Streckgrenze von zumindest 600 MPa, aufweisend einen Martensitanteil von maximal 15.0 A.-%, bevorzugt einen Martensitanteil von maximal 10.0 A.-%, mehr bevorzugt einen Martensitanteil von maximal 8.0 A.-%, noch mehr bevorzugt einen Martensitanteil von maximal 6.0 A.- %, und am meisten bevorzugt einen Martensitanteil von maximal 5.0 A.-%. Vorzugsweise weist der stabförmige Stahl, insbesondere Baustahl die folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf:

Kohlenstoff: 0.04 bis 0.35,

Silizium: 0.10 bis 0.80,

Mangan: 0.40 bis 1.60 Phosphor: maximal 0.06

Schwefel: maximal 0.06,

Stickstoff: maximal 0.012; sowie Rest Eisen, ggf. weitere Begleitelemente, und unvermeidbare Verunreinigungen. Als weitere Begleitelemente kann der stabförmige Stahl die nachfolgenden Elemente einzeln und/oder in Kombination umfassen (in Gew.-%):

Chrom: maximal 0.40,

Molybdän: maximal 0.20, Nickel: maximal 0.90,

Kupfer: maximal 1.0,

Blei: maximal 0.25,

Zinn: maximal 0.07,

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der stabförmige Stahl, insbesondere Baustahl, ein Kohlenstoffäquivalent (Ceq) von < 0.60, mehr bevorzugt ein Kohlenstoffäquivalent (Ceq) von < 0.50 aufweist.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren und Beispielen näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 2 ein Temperaturprofil eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 ein Temperaturprofil eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie

Fig. 4 ein Temperaturprofil eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figur 1 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage 1 zum thermomechanischen Walzen von Langstahlhalbzeugen 2 in einer schematischen Blockdarstellung gezeigt. Solche Langstahlhalbzeuge oder Ausgangsknüppel 2, die in der Anlage 1 zu den stabförmigen Stählen 3 thermomechanisch gewalzt werden, können einen viereckigen (quadratischen) Querschnitt mit den Ausmaßen von 160 x 160 mm aufweisen. Die entsprechend fertiggewalzten stabförmigen Stähle 3 können einen Durchmesser im Bereich von 6.0 bis 32 mm aufweisen.

Zu Herstellung der entsprechenden stabförmigen Stähle 3 werden die Langstahlhalbzeuge 2 zunächst einem Wiedererwärmungsofen 4 zugeführt, in dem die zu walzenden Langstahlhalbzeuge 2 auf eine Temperatur von 900 °C bis 1000 °C erwärmt werden.

Die sodann erwärmten Langstahlhalbzeuge 2 werden einer ersten Walzeinrichtung 5 zugeführt, in der sie in einer Kaskade von sechzehn ständerlosen Walzgerüsten (nicht dargestellt) warm vorgewalzt werden. Hierbei wird eine Abnahme im Bereich von 20 bis 40 % pro Stich in dem jeweiligen Walzgerüst erzielt. Die durchschnittliche Temperatur des Walzgutes in der ersten Walzeinrichtung 5 beträgt 850 °C bis 1000 °C.

In Transportrichtung hinter der ersten Walzeinrichtung 5 ist eine erste Kühleinrichtung 6 in einem ersten Streckenabschnitt 7 angeordnet, die vorliegend zwei Wasserkästen (nicht dargestellt) umfasst, um eine Temperaturverringerung des 850 °C bis 1000 °C heißen Walzgutes vor dem nachfolgenden Schritt des thermomechanischen Walzens zu erzielen. Der erste Streckenabschnitt 7, der sich zwischen dem letzten ständerlosen Walzgerüst der ersten Walzeinrichtung 5 und einem ersten thermomechanischen Maßwalzblock 8 erstreckt, ist zudem derart gewählt, dass das Walzgut neben der Temperaturverringerung genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich erhält. Der erste Streckenabschnitt kann eine Länge von 90 m bis 100 m aufweisen.

Das vorgewalzte und abgekühlte Langstahlhalbzeug 2, das inzwischen einen runden und/oder ovalen Querschnitt aufweist, wird sodann dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock 8 mit einer Temperatur im Bereich von 760°C bis 820 °C zugeführt und auf den gewünschten bzw. vorgegebenen Enddurchmesser fertiggewalzt, der beispielsweise 8 mm, 12 mm oder 25 mm betragen kann. Hierzu kann der erste thermomechanische Maßwalzblock 8 in einer Ausführungsvariante sechs-gerüstig ausgebildet sein, wobei pro Stich in den einzelnen Gerüsten eine Abnahme von 22 bis 27 % erzielbar ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der erste thermomechanische Maßwalzblock 8/8.1 durch einen zweiten thermomechanischen Maßwalzblock 8.2 ergänzt werden, der ebenfalls mehr-gerüstig ausgebildet sein kann. In dieser Ausführungsvariante ist in einem, zwischen den beiden thermomechanischen Maßwalzblöcken 8.1, 8.2 gebildeten, Zwischenstreckenabschnitt 9 eine

Zwischenkühleinrichtung 10 mit zwei Wasserkästen (nicht dargestellt) vorgesehen. Auch dieser Zwischenstreckenabschnitt 9 weist eine spezifische Strecke von beispielsweise 72 m auf, um dem Walzgut genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich zwischen den beiden thermomechanischen Walzschritten zu ermöglichen.

In Transportrichtung hinter dem ersten oder dem zweiten thermomechanischen Maßwalzblock 8, 8.1, 8.2 ist sodann die zweite Kühleinrichtung 11 in einem zweiten Streckenabschnitt 12 angeordnet, der sich zwischen dem ersten oder dem zweiten thermomechanischen Maßwalzblock 8, 8.1, 8.2 und einer Coilwickeleinrichtung 13 erstreckt. In der zweiten Kühleinrichtung 11 werden die zu stabförmigen Stählen 3 fertiggewalzten Langstahlhalbzeuge 2, die eine Temperatur von 800 °C bis 900 °C aufweisen, durch eine Kaskade von vorliegend vier hintereinander beabstandeten Wasserkästen gekühlt, um ein weiteres Kornwachstum zu unterbinden und die Bildung von gehärteten Gefügestrukturen in Form von Martensit oder Bainit zu verhindern. Hierzu ist eine möglichst kurzfristig einsetzende Kühlung unmittelbar nach dem letzten Stich erforderlich, um die Rekristallisationsvorgänge kontrollieren zu können und eine hohe Feinkörnigkeit mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser im Bereich von 6.0 bis 10.0 pm zu erzielen. Um dem Walzgut auf dem Weg zu der letzten Station genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich zu ermöglichen, ist auch der zweite Streckenabschnitt 12 entsprechend lang gewählt. Dieser kann beispielsweise eine Länge von 250 bis 300 m aufweisen. Die stabförmigen Stähle 3 werden, nach einer Vorkonfektionierung in einer Trenneinrichtung 14, sodann mit einer Coilwickeltemperatur von 450 °C bis 500 °C der Coilwickeleinrichtung 13 zugeführt, die als vertikale Coilwickeleinrichtung ausgebildet ist. Da der gesamte Kühlprozess in Bezug auf die jeweiligen Zieltemperaturen instabil ist, und es somit im Rahmen der Prozessführung zu einer schlagartigen Bildung von martensitischen Gefügestrukturen kommen kann, kann die Anlage 1 zudem eine Gefügesensoreinrichtung 15 umfassen, die in dem zweiten Streckenabschnitt 12 angeordnet ist. Über die Gefügesensoreinrichtung 15 kann die Bildung des martensitischen Gefüges, insbesondere ein Martensitanteil in A.-%, in den produzierten stabförmigen Stählen 3 online im laufenden Prozess identifiziert werden. Zur Identifizierung des unerwünschten Martensits kann die Gefügesensoreinrichtung 15 beispielsweise eine Ultraschallmesseinrichtung, eine Röntgenstrahlenmesseinrichtung, eine Radarstrahlenmesseinrichtung und/oder eine elektro-magnetische Messeinrichtung umfassen.

Über die gestrichelten Pfeile sind die möglichen Positionierungen der Gefügesensoreinrichtung 15 in dem zweiten Streckenabschnitt 12 gezeigt. So kann diese beispielsweise in Transportrichtung vor der zweiten Kühleinrichtung 11, unmittelbar vor der Trenneinrichtung 14 oder unmittelbar vor der

Coilwickeleinrichtung 13 angeordnet werden. Auch eine Anordnung zwischen den Wasserkästen der Mehrzahl von Wasserkästen in der zweiten Kühleinrichtung 11 oder in dem Zwischenstreckenabschnitt 9 ist möglich.

In den Figuren 2 bis 4 sind drei unterschiedliche Temperaturprofile (Durchschnittstemperaturen) 16, 17, 18 von drei im Durchmesser unterschiedlichen Stabstählen 3 gezeigt, die gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden sind. Hierzu wurden Knüppel der Güte C20D mit einem viereckigen (quadratischen) Querschnitt mit den Ausmaßen von 160 x 160 mm in einer Anlage 1, die einen Wiedererwärmungsofen 4, eine erste Walzeinrichtung 5 mit sechszehn ständerlosen Walzgerüsten (nicht dargestellt), eine erste Kühleinrichtung 6 mit zwei Wasserkästen, einen sechs-gerüstigen Maßwalzblock 8, eine zweite Kühleinrichtung 11 mit vier Wasserkästen sowie eine Coilwickeleinrichtung 13 umfasst, thermomechanisch zu Stabstahl 3 mit den Durchmessern 8 mm (Fig. 2), 12 mm (Fig. 3) sowie 25 mm (Fig. 4) gewalzt.

Bezugszeichenliste

1 Anlage

2 Langstahlhalbzeug 3 stabförmiger Stahl / Stabstahl

4 Ofen

5 erste Walzeinrichtung

6 erste Kühleinrichtung

7 erster Streckenabschnitt 8 erster Maßwalzblock

8.1 erster Maßwalzblock

8.2 zweiter Maßwalzblock

9 Zwischenstreckenabschnitt

10 Zwischenkühleinrichtung 11 zweite Kühleinrichtung

12 zweiter Streckenabschnitt

13 Coilwickeleinrichtung

14 Trenneinrichtung

15 Gefügesensoreinrichtung 16 Temperaturprofil

17 Temperaturprofil

18 Temperaturprofil