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

Qualitätsstählen entwickelt worden sind, werden zunehmend auch zur Herstellung von Betonstahl eingesetzt, da mit diesen, neben einer deutlichen Verbesserung der wesentlichen Eigenschaften von Baustahl, insbesondere der Duktilitätseigenschaften, gleichzeitig eine Reduzierung von Legierungs- und Betriebskosten erzielbar ist. Die Duktilitätseigenschaften sind hierbei, insbesondere in erdbebengefährdeten Regionen, von entscheidender Bedeutung, um das Risiko des Versagens von Bauwerken zu minimieren.

Um als Konstruktionsbauwerkstoff zugelassen zu werden, muss Baustahl einige besondere technologische Anforderungen erfüllen. Hierzu zählen vor allem Vorgaben zur Dehngrenze und Zugfestigkeit, der Duktilität, der Bruchdehnung A, der Brucheinschnürung Z, der Kerbschlagarbeit K, der Schweißfähigkeit, die hauptsächlich als Kohlenstoffäquivalent (Ceq) angegeben wird, sowie die

Ermüdungsbeständigkeit.

Mit den aus dem Stand der Technik bekannten thermomechanischen Verfahren zur Herstellung von draht- und/oder stabförmigen Baustählen sind grundsätzlich rein ferritisch-perlitische Gefügestrukturen über den gesamten Querschnitt erzielbar, so dass derart hergestellte Baustahlprodukte neben hohen Festigkeitswerten auch die geforderten Duktilitätseigenschaften aufweisen. Da der gesamte Kühlprozess in Bezug auf die jeweiligen Zieltemperaturen instabil ist, kommt es im Rahmen der Prozessführung häufig zur schlagartigen Bildung von unerkannten, martensitischen Gefügestrukturen in den Randbereichen der draht- und/oder stabförmigen Baustähle, die sich in Bezug auf die geforderten Duktilitätseigenschaften negativ auswirken.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Die erfindungsgemäße Anlage zum thermomechanischen Walzen von Langstahlhalbzeugen zu einem draht- und/oder stabförmigen Stahl umfasst eine erste Walzeinrichtung; eine in Transportrichtung abwärts der ersten

Walzeinrichtung angeordnete zweite Walzeinrichtung; ggf. eine zwischen der ersten und der zweiten Walzeinrichtung angeordnete erste Kühleinrichtung; einen in Transportrichtung abwärts der zweiten Walzeinrichtung angeordneten ersten thermomechanischen Maßwalzblock; eine zwischen der zweiten Walzeinrichtung und dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock angeordnete zweite Kühleinrichtung; eine in Transportrichtung abwärts des ersten thermomechanischen Maßwalzblocks angeordnete Kühlbett-, Ringlege- und/oder Coilwickeleinrichtung; eine zwischen dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock und der Kühlbett-, Ringlege- und/oder Coilwickeleinrichtung angeordnete dritte Kühleinrichtung; sowie eine zwischen dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock und der Kühlbett-, Ringlege- und/oder Coilwickeleinrichtung angeordnete Gefügesensoreinrichtung, über die ein martensitisches Gefüge, insbesondere ein Martensitanteil in Flächenprozent (A.- %), in dem thermomechanisch gewalzten Langstahlhalbzeug bzw. in dem draht- und/oder stabförmigen Stahl im laufenden Prozess direkt ermittelbar ist.

In gleicher Weise betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von draht- und/oder 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, bevorzugt auf eine Temperatur von zumindest 950 °C, erwärmte

Langstahlhalbzeug in einer ersten Walzeinrichtung vorgewalzt und ggf. in einer sich daran anschließenden ersten Kühleinrichtung gekühlt wird; sodann in einer in Transportrichtung abwärts der ersten Walzeinrichtung angeordneten zweiten Walzeinrichtung nachgewalzt sowie in einer sich daran anschließenden zweiten Kühleinrichtung auf eine Temperatur von mindestens 850 °C gekühlt wird; anschließend in einem in Transportrichtung abwärts der zweiten Kühleinrichtung angeordneten ersten thermomechanischen Maßwalzblock zu dem draht- und/oder stabförmigen Stahl fertiggewalzt wird, welcher in einer sich an den ersten thermomechanischen Maßwalzblock anschließenden dritten Kühleinrichtung auf eine Temperatur im Bereich von 400 °C bis 850 °C abgekühlt wird; sodann einer in Transportrichtung abwärts der dritten Kühleinrichtung angeordneten Kühlbett-, Ringlege- und/oder Coilwickeleinrichtung zugeführt wird, wobei mittels einer, in einem Abschnitt zwischen dem ersten thermomechanischen Maßwalzblock und der Kühlbett-, Ringlege- und/oder Coilwickeleinrichtung angeordneten, Gefügesensoreinrichtung ein ggfs vorhandenes martensitisches Gefüge in dem thermomechanisch gewalzten Langstahlhalbzeug bzw. in dem draht- und/oder stabförmigen Stahl im laufenden Prozess direkt ermittelt wird.

Durch Einführung der Gefügesensoreinrichtung, über die ein ggfs vorhandenes martensitisches Gefüge, insbesondere der Martensitanteil in A.-%, in dem thermomechanisch fertiggewalzten draht- und/oder stabförmigen Stahl kontinuierlich ermittelbar ist, kann der Herstellungsprozess deutlich effektiver gestaltet werden, da durch die Onlineidentifizierung des Martensitgefüges direkt auf die jeweiligen Prozessparameter Einfluss genommen werden kann, beispielsweise dahingehend, dass die Temperatur in den jeweiligen Kühleinrichtungen, die Walztemperatur und/oder die Abnahmen in den jeweiligen Walzeinheiten angepasst werden können. Hierdurch werden draht- und/oder stabförmige Stähle, insbesondere Baustähle, erhalten, die eine nahezu gleichbleibende, martensitfreie Qualität hinsichtlich ihrer Gefügestruktur aufweisen. Zusätzlich kann über die Onlinesensorik, im Falle einer fehlerhaften und/oder ungünstigen Kühltemperatur in den jeweiligen Kühleinrichtungen, die Schrottrate zeitnah erkannt und direkt korrigiert werden. 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 draht- und/oder stabförmigen Stähle bzw. Stahlprodukte, insbesondere Baustählen, geeignet sind. Solche Langstahlhalbzeuge werden auch als Knüppel bezeichnet und haben in der Regel einen quadratischen oder einen rechteckigen Querschnitt.

Unter dem Begriff „draht- und/oder stabförmige Stähle bzw. Stahlprodukte“ werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Stahlprodukte, insbesondere Baustähle, verstanden. Diese weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt mit einer gerippten und/oder glatten Oberfläche auf. In einer alternativen

Ausführungsvariante können diese aber auch einen quadratischen, einen rechteckigen oder einen sechskantförmigen Querschnitt aufweisen.

Drahtförmige Stahlprodukte im Sinne der vorliegenden Erfindung können einen Durchmesser im Bereich von 4.5 bis 29 mm, vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 5.5 bis 16 mm, aufweisen und werden am Ende der

Produktionsstraße einer Ringlegeeinrichtung, insbesondere einem Windungsleger, zugeführt. Über die Ringlegeeinrichtung bzw. den Windungsleger wird das drahtförmige Stahlprodukt zu Drahtwindungen einer gewünschten Größe geformt, sodann auf einem Rollengang zur homogenen Abkühlung aufgefächert abgelegt und anschließend in einer Bundbildekammer als Coil gesammelt.

Stabförmige Stahlprodukte hingegen können einen Durchmesser im Bereich von 8.0 bis 60.0 mm oder 6.0 bis 50.0 mm aufweisen. Sofern die Langstahlhalbzeuge zu Stabstahl mit Fertiglängen von bis zu 12 m verarbeitet werden sollen, so weisen die stabförmigen Stahlprodukte einen Durchmesser im Bereich von 8.0 bis 60.0 mm auf und werden am Ende der Produktionsstraße einem Kühlbett zugeführt. Sofern die Langstahlhalbzeuge zu Stabstahl verarbeitet werden sollen, der zu einem Coil gewickelt wird, so weisen die stabförmigen Stahlprodukte einen Durchmesser im Bereich von 6.0 bis 50 mm, bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 6.0 bis 32.0 mm auf und werden am Ende der Produktionsstraße sodann einer Coilwickeleinrichtung zugeführt.

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 sechs, mehr bevorzugt mindestens acht, noch mehr bevorzugt mindestens zehn, und am meisten bevorzugt zwölf dieser ständerlosen Walzgerüste.

In Transportrichtung hinter der ersten Walzeinrichtung kann eine erste Kühleinrichtung angeordnet sein, sofern die Temperatur des vorgewalzten Langstahlhalbzeugs reguliert werden muss. Die erste Kühleinrichtung umfasst einen oder zwei Wasserkästen, die zueinander in einem ersten Streckenabschnitt zwischen der ersten und der zweiten Walzeinrichtung beabstandet angeordnet sind.

In der zweiten Walzeinrichtung werden die vorgewalzten Langstahlhalbzeuge sodann nachgewalzt. Die zweite Walzeinrichtung umfasst vorteilhafterweise mindestens zwei, mehr bevorzugt mindestens vier, und am meisten bevorzugt sechs ständerlose Walzgerüste. Ergänzend oder alternativ kann die erste und/oder die zweite Walzeinrichtung anstatt der ständerlosen Walzgerüste hydraulisch anstellbare Walzgerüste umfassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann das in der zweiten Walzeinrichtung fertiggewalzte Langstahlhalbzeug in dem in Transportrichtung letzten Walzgerüst durch Umformung in zwei einzelne Adern aufgetrennt werden, die im weiteren Prozess in parallel zueinander angeordneten thermomechanischen Maßwalzblöcken zu den draht- und/oder stabförmigen Stahlprodukten fertiggewalzt werden können. In Transportrichtung hinter der zweiten Walzeinrichtung ist die zweite Kühleinrichtung in einem zweiten Streckenabschnitt angeordnet. Die zweite Kühleinrichtung umfasst vorteilhafterweise mindestens zwei, mehr bevorzugt mindestens drei oder vier Wasserkästen, die in dem zweiten Streckenabschnitt zueinander beabstandet angeordnet sind, um eine Temperaturverringerung in dem Walzgut vor dem Schritt des thermomechanischen Walzens zu erzielen.

Der erste und der zweite Streckenabschnitt sind vorzugsweise derart gewählt, dass das Walzgut 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 zwischen der ersten und der zweiten Walzeinrichtung weist daher vorteilhafterweise eine Länge von 40 bis 80 m, mehr bevorzugt eine Länge von 45 bis 60 m auf. Der zweite Streckenabschnitt zwischen der zweiten Walzeinrichtung und dem ersten thermomechanischen Walzblock weist vorteilhafterweise eine Länge von 100 bis 140 m, mehr bevorzugt eine Länge von 115 bis 130 m auf.

Das in der zweiten Kühleinrichtung auf eine Temperatur von mindestens 850 °C heruntergekühlte 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 im Bereich von 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 das 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 dritten 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 ist hinsichtlich der Aufteilung der zuvor genannten 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 thermomechanische 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 dritte Kühleinrichtung in einem dritten Streckenabschnitt angeordnet, in der die zu draht- und/oder stabförmigen Stählen fertiggewalzten Langstahlhalbzeuge gekühlt werden, um ein weiteres Kornwachstum zu stoppen. Die dritte Kühleinrichtung umfasst mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei, mehr bevorzugt mindestens drei, noch mehr bevorzugt mindestens vier, und am meisten bevorzugt mindestens fünf Wasserkästen, über die die draht- und/oder stabförmigen Stähle gekühlt werden, um zum einen den Temperaturausgleich zu gewährleisten, und zum anderen die Bildung von gehärteten Gefügestrukturen in Form von Martensit oder Bainit zu verhindern.

Besonders vorteilhaft umfasst die dritte Kühleinrichtung zwei bis zwölf Wasserkästen, mehr bevorzugt vier bis zehn Wasserkästen.

Die Kühlleistung der jeweiligen 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 spezifischer Prozessmodelle 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. Auch der dritte Streckenabschnitt, der sich zwischen dem ersten oder zweiten thermomechanischen Maßwalzblock und der Kühlbett-, Ringlege- oder 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 draht- und/oder 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 Vorteilhafterweise weist der dritte Streckenabschnitt daher eine Transportlänge von 110 bis 150 m, mehr bevorzugt eine Transportlänge von 110 bis 130 m auf. 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, für die Kontrolle der Rekristallisationsvorgänge und eine hohe Feinkörnigkeit, vorzugsweise mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von kleiner 12.0 pm, noch mehr bevorzugt mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von kleiner 10.0 pm ausschlaggebend ist.

Vorteilhafterweise ist daher vorgesehen, dass die draht- und/oder stabförmigen Stähle, die nach dem letzten Stich eine Temperatur im Bereich von 700 °C bis 1100 °C aufweisen, nach maximal 300 ms, bevorzugt nach maximal 200 ms, noch mehr bevorzugt nach maximal 100 ms, weiter bevorzugt nach maximal 90 ms, und am meisten bevorzugt nach maximal 80 ms der dritten Kühleinrichtung, insbesondere dem ersten Wasserkasten der dritten Kühleinrichtung zugeführt werden. Um das weitere Kornwachstum zu unterbinden, werden die draht- und/oder stabförmigen Stähle soweit gekühlt, dass eine Kühlbetteinlauftemperatur, eine Einlauftemperatur in die Ringlegeeinrichtung und/oder eine Einlauftemperatur in die Coilwickeleinrichtung im Bereich von 400 °C bis 850 °C erzielt wird. Eine besonders vorteilhafte Kühlbetteinlauftemperatur beträgt 550 °C bis 750 °C, mehr bevorzugt 600 °C bis 650 °C. Eine besonders vorteilhafte Einlauftemperatur in die Coilwickeleinrichtung beträgt hingegen 450 °C bis 550 °C. Eine besonders vorteilhafte Einlauftemperatur in die Ringlegeeinrichtung beträgt 600 °C bis 750 °C. Die erfindungsgemäße Gefügesensoreinrichtung, die in dem dritten Abschnitt zwischen dem ersten oder zweiten thermomechanischen Maßwalzblock und der Kühlbett-, Ringlege- oder der Coilwickeleinrichtung angeordnet ist, kann vorteilhafterweise in Transportrichtung unmittelbar vor der Kühlbett-, Ringlege- oder Coilwickeleinrichtung, unmittelbar vor einer, in Transportrichtung vor der Kühlbett-, Ringlege- oder Coilwickeleinrichtung angeordneten, Trenneinrichtung, und/oder in Transportrichtung, ggf. unmittelbar, hinter der dritten Kühleinrichtung, insbesondere hinter dem letzten Wasserkasten angeordnet sein. Auch eine Anordnung zwischen zwei Wasserkästen der Mehrzahl von Wasserkästen in der dritten Kühleinrichtung ist möglich. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die Anlage hinter jedem der Mehrzahl von Wasserkästen, die innerhalb der dritten Kühleinrichtung in dem dritten 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 draht- und/oder stabförmigen Stählen online im laufenden Prozess identifiziert werden. Als Messverfahren können grundsätzlich sämtliche dem Fachmann zum Anmeldezeitpunkt bekannten Techniken eingesetzt werden. Vorteilhafterweise 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 draht- und/oder 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 draht- und/oder stabförmige Stahl, insbesondere Baustahl die folgende chemische 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 draht- und/oder stabförmige Stahl vorzugsweise die nachfolgenden Elemente einzeln und/oder in Kombination umfassen (in Gew.-%):

Chrom: maximal 0.40, Molybdän: maximal 0.20, Nickel: maximal 0.90, Kupfer: 0.65 bis 1.0, Blei: maximal 0.25,

Zinn: maximal 0.07. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der draht- und/oder 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 und/oder Beispielen 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 2, die in der Anlage 1 zu den draht- und/oder stabförmigen Stählen 3 thermomechanisch gewalzt werden, können einen viereckigen (quadratischen) Querschnitt mit den Ausmaßen von 165 x 165 mm aufweisen. Die entsprechend fertiggewalzten draht- und/oder stabförmigen Stähle 3 können einen Durchmesser im Bereich von 4.5 bis 29 mm (drahtförmiger Stahl) oder einen Durchmesser im Bereich von 8.0 bis 60.0 mm bzw. 6.0 bis 50.0 (stabförmiger Stahl) aufweisen. Zu Herstellung der entsprechenden draht- und/oder 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 diese in einer Kaskade von zwölf ständerlosen Walzgerüsten (nicht dargestellt) vorgewalzt werden. Hierbei wird eine Abnahme von 20 bis 40 % pro Stich in dem jeweiligen Walzgerüst erzielt. Die durchschnittliche Temperatur des Walzgutes in der ersten Walzeinrichtung 5 beträgt 900 °C bis 1100 °C.

In Transportrichtung hinter der ersten Walzeinrichtung 5 kann eine erste Kühleinrichtung 6 mit einem oder zwei Wasserkästen angeordnet sein, um die Temperatur des vorgewalzten Langstahlhalbzeugs 2 nachregulieren zu können, bevor dieses einer zweiten Walzeinrichtung 7 zugeführt wird. Die erste Kühleinrichtung 6 ist hierbei in einem ersten Streckenabschnitt 8 zwischen der ersten und der zweiten Walzeinrichtung 5, 7 angeordnet, der derart gewählt ist, dass das Walzgut genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich zwischen den beiden Walzvorgängen erhält. Der erste Streckenabschnitt 8 kann eine Länge von 45 bis 60 m aufweisen. In der zweiten Walzeinrichtung 7 werden die vorgewalzten Langstahlhalbzeuge 2 sodann in einer Kaskade aus sechs ständerlosen Walzgerüsten (nicht dargestellt) nachgewalzt, wobei hierbei eine Abnahme von 20 bis 30 % pro Stich in dem jeweiligen Walzgerüst erzielt wird. Die durchschnittliche Temperatur des Walzgutes in der zweiten Walzeinrichtung 7 beträgt 800 °C bis 1000 °C. In Transportrichtung hinter der zweiten Walzeinrichtung 7 ist eine zweite Kühleinrichtung 9 in einem zweiten Streckenabschnitt 10 angeordnet, die vorliegend drei zueinander beabstandete Wasserkästen (nicht dargestellt) umfasst, um eine Temperaturverringerung des 800 °C bis 1000 °C heißen Walzgutes vor dem nachfolgenden Schritt des thermomechanischen Walzens zu erzielen. Der zweite Streckenabschnitt 10 ist zudem derart gewählt, dass das Walzgut neben der Temperaturverringerung genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich über seinen Querschnitt erhält. Der zweite Streckenabschnitt kann daher vorliegend eine Länge von 115 m bis 130 m aufweisen.

Das nachgewalzte und abgekühlte Langstahlhalbzeug 2, das inzwischen einen runden und/oder ovalen Querschnitt aufweist, wird sodann einem ersten thermomechanischen Maßwalzblock 11 mit einer Temperatur im Bereich von 740 °C bis 800 °C zugeführt und auf den gewünschten bzw. vorgegebenen Enddurchmesser fertiggewalzt, der beispielsweise 8 mm, 18mm oder 25 mm betragen kann. Hierzu kann der erste thermomechanische Maßwalzblock 11 in einer Ausführungsvariante sechs-gerüstig ausgebildet sein, wobei pro Stich in den einzelnen Gerüsten eine Abnahme von ca. 22 bis 27 % erzielbar ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der erste thermomechanische Maßwalzblock 11/11.1 durch einen zweiten thermomechanischen Maßwalzblock 11.2 ergänzt werden, der ebenfalls mehr-gerüstig ausgebildet sein kann. In dieser Ausführungsvariante ist in einem, zwischen den beiden thermomechanischen Maßwalzblöcken 11.1, 11.2 gebildeten, Zwischenstreckenabschnitt 12 eine Zwischenkühleinrichtung 13 mit mindestens einem Wasserkasten (nicht dargestellt) vorgesehen. Auch dieser Zwischenstreckenabschnitt 12 weist eine spezifische Strecke von beispielsweise 30 m auf, um dem Walzgut genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich über dessen Querschnitt zu ermöglichen. In Transportrichtung hinter dem ersten oder dem zweiten thermomechanischen Maßwalzblock 11.1, 11.2 ist sodann die dritte Kühleinrichtung 14 in einem dritten Streckenabschnitt 15 angeordnet. In dieser werden die zu draht- und/oder stabförmigen Stählen 3 fertiggewalzten Langstahlhalbzeuge 2, die eine Temperatur von 700 °C bis 1050 °C aufweisen, durch eine Kaskade von vier oder fünf 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 über dessen Querschnitt zu ermöglichen, ist auch der dritte Streckenabschnitt 15 entsprechend lang gewählt. Dieser kann beispielsweise eine Länge von 110 bis 130 m aufweisen.

Je nach Ausführungsvariante werden die stabförmigen Stähle 3 sodann mit einer Kühlbetteinlauftemperatur von 550 °C bis 750 °C einer Kühlbetteinrichtung 16, mit einer Einlauftemperatur von 600 °C bis 750 °C einem Windungsleger 16, oder mit einer Coilwickeltemperatur von 450 °C bis 550 °C einer Coilwickeleinrichtung 16 zugeführt.

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, umfasst die Anlage 1 zudem eine Gefügesensoreinrichtung 17, die in dem dritten Streckenabschnitt 15 angeordnet ist.

Über die Gefügesensoreinrichtung 17 kann die Bildung eines martensitischen Gefüges, insbesondere ein Martensitanteil in A.-%, in den draht- und/oder stabförmigen Stählen 3 online im laufenden Prozess identifiziert werden. Zur Identifizierung des unerwünschten Martensits kann die Gefügesensoreinrichtung 17 beispielsweise eine Ultraschallmesseinrichtung, eine Röntgenstrahlenmesseinrichtung, eine Radarstrahlenmesseinrichtung und/oder eine elektro-magnetische Messeinrichtung umfassen. Über die gestrichelten Pfeile sind mögliche Positionierungen der

Gefügesensoreinrichtung 17 in dem dritten Streckenabschnitt 15 gezeigt. So kann diese beispielsweise in Transportrichtung vor der dritten Kühleinrichtung 14 oder unmittelbar vor der Kühlbett-, Ringlege- oder Coilwickeleinrichtung 16 angeordnet werden. Auch eine Anordnung zwischen den Wasserkästen der Mehrzahl von Wasserkästen in der dritten Kühleinrichtung 14 oder in dem

Zwischenstreckenabschnitt 12 ist möglich.

In den Figuren 2 bis 4 sind drei unterschiedliche Temperaturprofile (Durchschnittstemperaturen) 18, 19, 20 von drei im Durchmesser unterschiedlichen Stabstählen 3 gezeigt, die gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden sind. Hierzu wurden Knüppel der Güte HRB 400 mit einem viereckigen (quadratischen) Querschnitt mit den Ausmaßen von 165 x 165 mm in einer Anlage 1, die einen Wiedererwärmungsofen 4, eine erste Walzeinrichtung 5 mit zwölf ständerlosen Walzgerüsten (nicht dargestellt), eine erste Kühleinrichtung 6 mit zwei Wasserkästen, eine zweite Walzeinrichtung 7 mit sechs ständerlosen

Walzgerüsten (nicht dargestellt), eine zweite Kühleinrichtung 9 mit drei Wasserkästen, einen sechs-gerüstigen Maßwalzblock 11, eine dritte

Kühleinrichtung 14 mit fünf Wasserkästen sowie eine Kühlbetteinrichtung 16 umfasst, thermomechanisch zu Stabstahl 3 mit den Durchmessern 8 mm (Fig. 2), 18 mm (Fig. 3) sowie 25 mm (Fig. 4) gewalzt. Bezugszeichenliste

1 Anlage

2 Langstahlhalbzeug 3 drahtförmiger / stabförmiger Stahl / Stabstahl

4 Ofen

5 erste Walzeinrichtung

6 erste Kühleinrichtung

7 zweite Walzeinrichtung 8 erster Streckenabschnitt

9 zweite Kühleinrichtung

10 zweiter Streckenabschnitt

11 erster Maßwalzblock

11.1 erster Maßwalzblock 11.2 zweiter Maßwalzblock

12 Zwischenstreckenabschnitt

13 Zwischenkühleinrichtung

14 dritte Kühleinrichtung

15 dritter Streckenabschnitt 16 Kühlbetteinrichtung / Coilwickeleinrichtung / Ringlegeeinrichtung

17 Gefügesensoreinrichtung

18 Temperaturprofil

19 Temperaturprofil

20 Temperaturprofil