DD265530A3 - Verfahren zur herstellung eines umformbaren automatenstahles mit definiertem gefuege - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines umformbaren Automatenstahles mit definiertem Gefuege, der eine gute Umformbarkeit mit guten Zerspanungseigenschaften kombiniert. Es ist das Ziel der Erfindung, einen umformbaren Automatenstahl mit definiertem Gefuege herzustellen, der in der Lage ist, sowohl die materialoekonomisch unguenstigen Al- bzw. Si-beruhigten Einsatzautomatenstaehle abzuloesen, als auch die Arbeitsproduktivitaet bei der spangebenden Bearbeitung von Umformteilen im Vergleich zu konventionellen Konstruktionsstaehlen zu erhoehen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass eine Stahlschmelze nach dem Frischen einen aktiven Sauerstoffgehalt von 600 bis 850 ppm bei einer Temperatur von 1 943 bis 1 973 K aufweist, der nach Zugabe von hoechstens 25 kg Ferromangan, 2,5 kg Schwefel, 0,4 kg Ferrobor und 1,0 kg einer siliziumarmen Kalziumlegierung je Tonne Stahl und Inertgasspuelung auf hoechstens 100 ppm eingestellt wird. Nach Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 600 K/h, Halten bei 1 613 bis 1 653 K wird der Rohstahl mit einer Temperatur von 1 373 bis 1 443 K gewalzt.
Description
und definierten Gefügeparametern für Volumenanteil der Oxide und Sulfide sowie Index, Formfaktor, Anzahl und Durchmesser der Sulfide, gekennzeichnet dadurch, daß zur Sicherung einer guten Umformbarkeit bei gleichzeitig guter Zerspanbarkeit eine Stahlschmelze nach dem Frischen einen aktiven Sauerstoffgehalt von 600 bis 850 ppm bei eine: Temperatur von 1943 bis 1973 K aufweist, der durch anschließendes Desoxydieren, Legieren und Inertgasspülen abgesenkt wir' und der gegossene Rohstahl aufgeheizt und ausgewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zu'n Legieren und Desoxydieren
höchstens 25,0kg Ferromangan je Tonne Stahl
höchstens 2,5 kg Schwefel je Tonne Stahl
höchstens 0,4kg Ferrobor je Tonne Stahl und
höchstens 1,0 kg einer siliziumarmen Kalziumlegierung je Tonne Stahl
in die Pfanne oder das pfannenmetallurgische Aggregat zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß durch Spülen des Stahlbades in der Pfanne oder dem pfannenmetallurgischen Aggregat mit Inertgas für die Dauer von mindestens zwei Minuten ein aktiver Sauerstoffgehalt von höchstens 100 ppm bei einer Temperatur von 1813 bis 1843K eingestellt und eine die Znrspanung fördernde Kalzium-Aluminatabscheidung herbeigeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Rohstahl nach der Erstarrung mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 600K/h aufgeheizt und bei einer Temperatur von 1613 bis 1653 K für die Dauer von 120 bis 240 Minuten gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Rohatahl mit einer Endwaiztemperatur von 1373 bis 1443 K ausgewalzt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfa!;:er zur Herst* <ung eines umformbaren Automatenstahles mit definiertem Gefüge, der eine gute Warm- und Kaltumformbarkeit, z.B. beim V. alien, Pressen und Schmieden mit guten Zerspanungseigenschaften kombiniert. Dieser Werkstoff eignet sich besondere zur Herstellung von Preß· und Schmiedeerzeugnissen, die einer nachfolgenden spangebenden Bearbeitung und Oberflachenbehandlung unterzogen werden.
spanbrechenden Phasen, wobei Art und iKonzentratlonsberelche der Legierungselemente sehr vielfältig sind.
vorzugsweise Blornut, Bor, Kalzium und Barium als Legierungselemente verwendet werden.
zeichnet. ich in den letzten Jahren ein deutlicher Trend zur Entwicklung von umformbaren Automatenstählen ab, die sowohlgute Zeik >anungs- als auch gute 'Jmformeigenschaften besitzen. Der Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, daß zwarzahlreich, legierungskombineilonen und -konzentration™ tür umformbare Automatenstahl, aber kaum Verfahrens;,ohritte zur
Beispielsweise beschreibt die DD-EB-213453 einen bleitreien Automatenstahl mit verbesserter Umformbarkeit, welcher ein erhöhtes Mn/S-Verhältnis sowie Mikrolegierungsgehalte an Bor, Kalzium ι nd/oder Barium enthält. Das Herstellungsverfahren zur Einetellunp definierter Gefügeparameter und Gebrauchseigenschaften vvird nicht erwähnt.
Verfahrensschritte zur Herstellung von Automatenstählen mit verbesserter Umformbarkeit enthalten lediglich die UScB-4 279646 und 4326886, die sich beide auf tellurlegierte SiShIs mit zahlreichen weiteren Legierungselementen wie z. 8. Pb, Ni, Cr, Al, Mo, V, Nb, Zr, Bi, Se beziehen. Dabei beschränken sich die unzureichenden Zugaben auf die Erwärmung des Blockstehle? bei 1200 bis 1400°C und die Endwalztemperatur von 10000C bzw. auf den Zugabezeitpunkt des Aluminiums sowie den Zugabeort für C. SI, Mn und S.
Die Nachteile der bek inten technischen Lösungen bestehen demzufolge darin, daß die in den vorliegenden Erfindungsboschreil ringen angegebenen Verfahrensschritte für eine Herstellung von umformbaren Automatenstählen völlig unzureichend sind und Angaben solcher eigenschaftsbildenden Gefügeparameter wie Volumenanteil der Sulfide und Oxide sowie Anzahl der zerspanungswirksamen Mangansulfide mit einem Durchmesser größer/gleich 10prn fehlen. Für die Eigenschaftsverbesserung werden häufig toxische oder teure Legierungselemente verwendet.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der ökonomischen und umweltfreundlichen Herstellung eines umformbaren Automatenstahles mit definiertem Gefü(;e, der In der Lage ist, einerseits die materialökonomisch ungünstigen Al- bzw. Si-beruhigten Einsatzauiomatenstähla abzulösen und andererseits die Arbeitsproduktivität in der spangebenden Fertigung im Vergleich zu konventionellen KonstruktionsstKhlen beträchtlich zu erhöhen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Angabe konkreter metallurgischer Verfahrensschritte und -parameter zu einem Verfahren für die Herstellung pines umformbaren Automatenstahles mit definiertem Gefüge zu gelangen, der sowohl gute Zerspnnungseigenschaften aU auch ein verbessertes Umforrnverhalten besitzt. Dabei werden die Nachteile des Stnndes der Technik w'e Verwendung toxischer und kostenaufwendiger Legierungeelemente sowie unvollständige bzw. fahlende Angaben zu den zerepanungswirksamen Gefügeparametern und aur Herstellung umformbarer Automatenstähle durch die Erfindung beseitigt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Stahlschmelze auf einen definierten aktiven Sauerstoffgehalt gefrischt und dann in geeigneter Weise durch Zugabe bestimmter Mengen von Ferromangan, Schwefel, Ferrobor und/oder einer siliziumarmen Kalziumlogierung desoxvdiert und legiert wird. Nach Einstellung eines definierten Sauerstoffgehaltes durch Inertgasspülung der s.ahlschmebe erfolgt bei einer bestimmten Badte-operatur das Vergießen. Danach wird dir vergossene Rohstahl aufgeheizt und ausgewalzt
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Stahl mit der Zusammensetzung
0.10 bis 0,25Ma.-% Kohlenstoff, höchstens 0,30Ma.-% Silizium, höchstens 2,00Ma.·% Mangan, höchstens 0,070 Ma.-% Phosphor, 0,100 bis 0,240Ma.-% Schwefel, höchstens 0,0040 Ma.-% Bor, höchstens 0,0010Ma.-% Kalzium, höchstens 0,0020 Ma.-% Barium
und definierten Gefügeparametern für oxidische und sulfidische Einschiebe wie Volumenan'.eil der Oxide und Sulfid« sowie Index, Formfaktor, Anzahl und Durchmesse:' der Sulfide zur Sicherung e> er guten Umformbarkeit bei gleichzeitig guter Zerspanbarkeit so hergestellt wird, daß eine Stahlschmelze nach dem Frischen einen aktiven Sauerstoffgehalt von 600 bis 8B0ppm bfti einer Temperatur von 1043 bis 1973 K aufweist, der durch anschließendes Desoxydieren, Legieren und Inertgasspülen abgesenkt wird.
Zu diesem Zweck werden bis zu 26kg Ferromangcn mit etwa 76 bis 80Ma.-% Mangen und 7Ma.-% Kohlenstoff je Tonne Stahl, bis zu 2,5 kg Schwefel > Tonne Stahl, bis zu 0,4kg Ferrobor mit 15 bis 20Ma.-% Bor und höchstens 8Ma.-% Aluminium jeTonne Stahl und/oder bis zu 1 kg einer siliziumarmen Kalziumlegierung Je Tonne Stahl in die Pfanne oder das pfannenmetallurgisrhe Aggregat legiert.
Dabei besteht die Kalziumlegierung aus
mindestens 18Ma.-% Kalzium,
höchstens 1 Ma.-% Silizium,
höchstens 72 Ma.-% Aluminium,
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen.
Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß durch Verwendung Si-armer Legierungsmittel die Bildung abrasiver SiO1-EInSChIuSSe vermieden wird, um die Zerspanbarkeit nicht zu verschlechtern. Der Einsatz Al-haltiger Legierungsmittel ist aufgrund der besseren Abscheidbarkelt der Ca-Aluminate und der Bor-Aluminate statthaft. Außerdem werden die Schmelztemperaturen und damit die Härte der Aluminate durch Anlagerung von Kalzium- und Boroxiden herabgesetzt, wodurch eine Reduzierung des Verschleißes der Schneidwerkzeuge erzielt wird. Eine günstige Lösung stallt auch die Zugabe von Si- unc' Al-armen Ca-Fe-Legierungen der.
Zwecks Homogenisierung und Abscheidung oxidischer Einschlüsse erfolgt eine Spülgasbehandlung des Stehlbades in der Pfanne mittels Inertgas für eine Dauer von mindestens zwei Minuten. Nach Desoxydation, Legierungsmittelzugabe und Inertgasspülung muß ein aktiver Sauerstoffgehalt von höchstens 100ppm im Stahlbad eingestellt werden. Die Temperatur des Stahlbades soll vor Gießbeginn zwischen 1813 und 1843K liegen.
Der in Kokillen im Strang vergossene Rohstahl wird nach der Erstarrung mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 600 K/h aufgeheizt und bei 1613 bis 16S3K für die Dauer von 170 bis 240 Minuten gehalten. Danach wird der Rohstahl mit einer Endwalztemperatur von 1373 bis 1443K auf Vorblock· oder Knüppelabmessungen für die Weiterverarbeitung zu Stabstahl ausgewalzt.
0,022 Ma.-% Kohlenstoff, 0,180Ma.-% Mangan, 0,046Ma.-% Phosphor, 0,020 Ma.-% Schwefel, 0,0850 Ma.-% aktiver Sauerstoff.
mit 15 bis 20Ma.-% B je Tonne Stahl, 0,80kg Kalzium-Aluminium mit 20Ma.-% Ca und 70Ma.-% Al jo Tonne Stahl und 1,6kg
die Dauer von zwei Minuten.
0,14 Wla.-% Kohlenstoff, 0,023 Ma.-% Silizium. 1,46 Ma.-% Mangan, 0,054 Ma.-% Phosphor, 0,187 Ma.-% Schwefel, 0,0022 Ma.-% Bor, 0,0008 Ma.-% Kalzium, 0,0075Ma.-% aktiver Sauerstoff.
1403K zu Vcrblocken ausgewalzt, aus denen Vierkantknüppel erzeugt werden.
mechanischen Eigenschaften und Zerspanbarkeit im Vergleich zum siliziumberuhigten Automatenstahl 15S20 mit derchemischen Zusammensetzung 0,12 bis 0,18Ma.-% Kohlenstoff, 0,10 bis 0,40Ma.-% Silizium, 0,50 bis 0,90Ma.-% Mangan,höchstens 0,070 Ma.-% Phosphor, 0,: 5 bis 0,25 Ma.-% Schwefel nach TGL12 529 nochgewiesen.
f, Formfaktor der Sulfide, entsprechend Verhältnis LSnge zu Durchmesser—dimensionslos
Ν» Anzahl derzerspa»iungewlrksamen Sulfide mit einem Durchmesser größer/gleich lOpminrnm''
m Anstieg der Sulfid-Kennlinie (entsprechend der Größenverteilung der Sulfids) in pm*'
Tabelle 1 enthält die mechanischen Eigenschafen, d. ii. die Festigkeitseigenschaften des Zugversuches und die Schlagarbeit des Kerbschlagversuche· sowie die Zerspanbarkeit, auegedrückt durch das Drehmoment beim Bohren.
Tabelle 1: Ergebnisse des Zugversuches, des Kerbschlagversuches und der Zerapanbarkeitsprüfung mittels Drehmomentmessung nach Werkstandard: MHU-S149
Eigenschaft/Kenngröße | 15 S 20 | umformbarer Automatenstahl |
(Dimension) | (Mittelwerte) | (Beispialcharge) |
R. (MPa) | 242 | 297 |
Rm(MF1B? | 436 | 487 |
A6(1X.) | 28 | 31 |
Z{%) | 52 | 54 |
KU 3 (J) | ||
bei 293 K | 52 | 74 |
bei 273 K | 48 | 54 |
bei 253 K | 31 | 38 |
M0(Nm) | 2,14 | 1,99 |
bessoro Zerspanbarkeit als der Stahl 15S20 auf.
Gefügepnrameter | 15S20 | umformbarer Automatenstahl |
(Dimension) | (Mittelwerte) | (Beispielcharge) |
D, (pm) | 1,89 | 3,38 |
f.(-) | 2,25 | 1,84 |
Nio(mm'!) | 1,8 | 6,2 |
ηι(μπΓ') | 0,29 | 0,20 |
!.(-) | 265 | 209 |
Die bessere Zerspanbarkeit kann deutlich aus dem Vergleich der Gefügeparameter abgeleitet werden. Der kleinere Formfaktor wirkt sich auch günstig auf die Zähigkeit aus.
Für den nach dem erfindungsgemSßen Verfahren hergestellten umformbaren Automatenstahl mit definiertem Gefüge ergeben sich für die Gefügeparameter folgende Bereiche:
mittlerer Durchmesser der Sulfide D, 1,5 bis 5,0 \xm
Formfaktor der Sulfide f, höchstens 3,0 Anzahl der Sulfide mit einem Durchmesser
größer/gleich 10pm Νιο 1bl&15mm~?
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines umformbaren Automatenstahl«^ mit definiertem Gefüge mi' der chemischen Zusammensetzung
0,10 bis 0,25Ma.-% Kohlenstoff,
höchstens 0,30Ma.-% Silizium,
höchstens 2,00 Ma.·% Mangan,
höchstens 0,070 Ma.-% Phosphor,
0,100 bis 0,240 Ma.-% Schwefel,
höchstens 0,0040 M a.-% Bor,
höchstens 0,0010Ma.-% Kalzium,
höchstens 0,0020 Ma.-% Barium
höchstens 0,30Ma.-% Silizium,
höchstens 2,00 Ma.·% Mangan,
höchstens 0,070 Ma.-% Phosphor,
0,100 bis 0,240 Ma.-% Schwefel,
höchstens 0,0040 M a.-% Bor,
höchstens 0,0010Ma.-% Kalzium,
höchstens 0,0020 Ma.-% Barium
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD29967485A DD265530A3 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Verfahren zur herstellung eines umformbaren automatenstahles mit definiertem gefuege |
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DD29967485A DD265530A3 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Verfahren zur herstellung eines umformbaren automatenstahles mit definiertem gefuege |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD265530A3 true DD265530A3 (de) | 1989-03-08 |
Family
ID=5586664
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DD29967485A DD265530A3 (de) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Verfahren zur herstellung eines umformbaren automatenstahles mit definiertem gefuege |
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Country | Link |
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DD (1) | DD265530A3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0538158A1 (de) * | 1991-10-17 | 1993-04-21 | Vallourec Industries | Niedrig legierter, aufgeschwefelter Automatenstahl |
-
1985
- 1985-06-13 DD DD29967485A patent/DD265530A3/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0538158A1 (de) * | 1991-10-17 | 1993-04-21 | Vallourec Industries | Niedrig legierter, aufgeschwefelter Automatenstahl |
FR2682686A1 (fr) * | 1991-10-17 | 1993-04-23 | Vallourec Ind | Acier au carbonne-manganese destine notamment au decolletage. |
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