DE1913758A1

DE1913758A1 - Kaltgezogene Draehte aus warmgewalzten Stahlstangen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1913758A1
Application number: DE19691913758
Authority: DE
Inventors: Lucht Wilbert Alvin
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1968-03-18
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1969-10-09
Also published as: FR2004184A1; BE730036A

Description

Kaltgezogene Drähte aus warmgewalzten Stahlstangen und Verfahren, zu ihrer Herstellung

Die Erfindung befaßt sich mit warmgewalzten Stahlstangen, kaltgezogenen Drähten und einem Verfahren zur Herstellung der Drähte. Bei der Erzeugung von kaltgezogenen Drähten und insbesondere solchen Drähten, die in verdrillten Drahtprodukten, beispielsweise in Drahtseilen, Verwendung finden, müssen die Stangen vor dem Kaltziehen patentiert werden, und bevor sie auf den endgültigen Drahtdurchmesser reduziert werden, müssen sie dann wenigstens noch einmal patentiert werden. Der zusätzliche Patentierungsschritt erhöht die Produktionskosten, so daß es wünschenswert ist, einen dieser Patentierungsschritte auszuschalten. Außerdem wurde festgestellt, daß die physikalischen Eigenschaften der aus derselben Stahlcharge hergestellten Stangen und Drähte sogar an verschiedenen Stellen einer einzelnen Stange oder eines einz
abweichen.

Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

ahtes erheblich voneinander

/1070 „ 2 -

8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 - Telefoiu281202 · Telegramm-Adressat tipafii/Mönchen Bayer. Veremsbanfc München, Zweigst. Oskar-von-Miirer-RihB, Kto.-Nr. 882495 - Postscheck-Konfa: München Nr. 163397

ORIGINAL INSPECTED

Es hat sich herausgestellt, daß durch Zusetzen von Vanadium, und zwar entweder allein oder zusammen mit Molybdän, zu den Stählen, die normalerweise für die obigen Zwecke verwendet werden, ein gleichförmigeres Produkt selbst dann erhalten werden kann, wenn ein oder mehrere Patentierungs— schritte beseitigt werden. Die erfindungsgemäß gegebene Lehre eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Drähten großer Abmessungen, nämlich annähernd von 2,5k mm Durchmesser und größer, die starken Reduzierungen von annähernd 60 % oder mehr bei der Produktion unterworfen werden.

Erfindungsgemäß wird nun eine warmgewalzte Stahlstange hoher Zähigkeit geschaffen, die sich dadurch kennzeichnet, daß sie aus einem Stahl besteht, der im wesentlichen 0,25 bis 1,00 # Kohlenstoff, 0,25 bis 1,20 # Mangan, maximal 0,55 # Silizium, maximal 0,20 fi Molybdän, 0,03 bis 0,15 % Vanadium, maximal 0,20 % Aluminium, maximal 0,05 % Schwefel, maximal 0,012 % Stickstoff, maximal 0,05 % Phosphor und dem Rest Eisen und andere Elemente in Spurenbeträgen enthält, wobei die warmgewalzte Stange eine minimale Plächenreduzierung, gemessen in einem Zugversuch, von 0,25 % aufweist.

Des weiteren befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung eines kaltgezogenen Drahtes, das sich dadurch kennzeichnet, daß eine warmgewalzte Stahlstange aus einem Stahl erzeugt wird, der im wesentlichen aus 0,25 bis i,00 i» Kohlenstoff, 0,25 bis i,20 % Mangan, maximal 0,35 % Silizium, maximal 0,20 % Molybdän, 0,03 bis 0,15 % Vanadium, maximal 0,20 # Aluminium, maximal 0,05 % Schwefel, maximal 0,012 % Stickstoff, maximal 0,05 % Phosphor besteht, wobei dann als weiterer Verfahrensschritt die Stange auf ihre End— größe kaltgezogen wird und nur ein Patentierungsschritt benutzt wird, wobei die Querschnittsflächenreduzierung mindestens etwa 60 % beträgt.

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Erfindungsgemäß werden nun den Stählen, die im allgemeinen zur Herstellung kaltgezogenen Drahtes verwendet werden, 0,03 bis 0,15 % Vanadium und bis zu 0,20 $ Molybdän zugesetzt, wobei die Vanadiummenge mit steigender Molybdänmenge abnimmt. Die hier betrachteten Stähle enthalten 0,65 bis 1,0 fo Kohlenstoff, 0,25 bis 1,2 % Mangan, maximal 0,35 % Silizium, maximal 0,20 i» Aluminium, maximal 0,05 % Schwefel, maximal 0,012 % Stickstoff, maximal 0,05 % Phosphor, maximal 0,20 $ Molybdän, 0,03 bis 0,15 $» Vanadium und als Rest Eisen und andere Elemente, beispielsweise Kupfer, Stickstoff und Chrom in Spurenmengen.

Eine spezielle Analyse ergibt 0,75 % Kohlenstoff, 0,74 $ Mangan, 0,23 % Silizium, 0,015 % Schwefel, 0,048 % Aluminium, 0,09 % Molybdän, 0,05 % Vanadium und als Rest Eisen und andere Elemente, beispielsweise Kupfer, Stickstoff und Chrom in Spurenanteilen. Stangen verschiedener Größe wurden aus diesem Stahl warmgewalzt. Die gewalzten Stangen wiesen folgende Durchmesser auf: 15/64", 11/32" und 5/i6^w. Die 5/l6^M-Stange wurde in mittlerer Hitze patentiert und dann in sechs Durchmesser— verainderungsstufen auf 0,15" gezogen. Diese Art der Patentierung entspricht einer üblichen Wärmebehandlung, bei der eine Stange oder.ein Draht auf annähernd 87i°C erwärmt und sofort in geschmolzenem Blei auf 524°C abgeschreckt wird. Die Verweilzeit in dem geschmolzenen Blei kann variieren und hängt von der Wanderungsgeschwindigkeit und der Länge der Eintauchstrecke in dem Bad ab, wobei jedoch für Stangen und Drähte mit großem Durchmesser die Zeit im allgemeinen etwa eine Minute beträgt. Dieser kaltgezogene Draht besaß eine Zugfestigkeit von 178,5 kp/mm , wobei die Standardabweichung 2,88 kp/mm betrug im Vergleich zu der Standardabweichung von annähernd 5,60 kp/mm für ähnliche Drähte ohne Vanadium- oder Molybdänzusatz. Die Torsionsversuche zeigten mit siebzehn 36O —Verdrillungen innerhalb 8" Länge überraschend einheitliche Ergebnisse.

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Eine zweite spezielle Analyse ergab 0,70 % Kohlenstoff, 0,6i % Mangan, 0,22 # Silizium, 0,021 # Schwefel, 0,013 % Phosphor, 0,11 # Vanadium, und der Rest bestand aus Eisen und üblichen Spurenelementen.

Obgleich gefunden wurde, daß die warmgewalzte Stange mit nur einem Patentierungsschritt auf Pertiggröße kaltgezogen werden kann, wurden die warmgewalzten Stangen der folgenden Beispiels mittelwarm patentiert und durch Kaltziehen verhältnismäßig gering reduziert, so daß ein einheitlicher, kreisförmiger Querschnitt entstand. Dies geschah, um die Querschnittsfläche genau zu bestimmen, so daß eine genaue Bestimmung der Eigenschaften der Stange und des Drahtes vorgenommen werden konnte. Der auf diese Weise geformte Prozeßdraht wurde dann mittelwarm patentiert und durch eine starke Reduzierung auf Endgröße gebracht.

TABELLE I

MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN UND CHEMISCHE ANALYSEN DES MITTELWARM PATENTIERTEN PROZESSDRAHTES

Durchschnitt stierte

	Draht	C	Mn	P	S	Si	Mo	O	Va
Stahl	größe "	0,75	0,74	0,008	0,015	0,23	0,09	O	,05
1	0,310	0,75	0,74	0,008	0,015	0,23	0,09	O	,05
2	0,195	0,70	0,61	0,013	0,020	0,22			,11
3	0,290	0,77	0,70	0,009	0,022	0,20
4	0,290	0,79	0,62	0,009	0,020	0,25
5	0,290	0,79	0,62	0,009	0,018	0,27
6	0,290	0,79	0,62	0,009	0,018	0,27
7	0,290	0,79	0,73	0,020	0,034	0,25
8	0,290

Zugfestigkeit (kp/rnm )

Stahl	Mittelwert	Standard—	Mittelwert
		abweichung
1	121,95	1,09	47,8
2	121,80	1,14	56,7
3	122,40	0,91	47
4	122,16	2,81	36,7
5	124,20	2,46	36
6	123,80	3,02	36,4
7	121,50	3,09
8	124,20	1*90	43,5

Flächenreduzierung

Standard- . aρweichung

2,50 1,96 1,6

1,5 1,2

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Tabelle I zeigt die Eigenschaften der verschiedenen Stahldrähte nach dem anfänglichen Kaltziehen und dem darauffolgenden Patentieren. Die Proben 1, 2 und 3 sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, während die übrigen Proben in ähnlicher Weise behandelt wurden, jedoch kein Vanadium und Molybdän enthalten. Die Versuche zeigen keinen wesentlichen Unterschied in der Zugfestigkeit, jedoch sind die Proben 1, 2 und 3 sehr viel gleichmäßiger, wobei ihre Standard— abweichung erheblich geringer ist als die der anderen Proben. Die prozentuale Flächenverringerung zeigt die besseren Zähig— keits— bzw. Verformungseigenschaften der erfindungsgemäßen Stähle. Während die Standardabweichung für die Flächenredu— zierung der Proben *t und 5 kleiner ist als die der Proben 1, 2 und 3, ist die prozentuale Flächenreduzierung soviel geringer, daß der Draht eine erheblich schlechtere Qualität besitzt.

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	TABELLE II	Mittlere	Standard—	(kp/mm )	mittlere	durch	durch
		Zugfestig- abweichung		Torsion	schnitt	schnitt
Stahl		*kp/mm²)	2,53	Verdril- lungszahl	liche prozen	liche Dehnung
	MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN . RUNDER GEZOGENER DRAHT		2,81		tuale Flächen- reduz.	in 25,4c
	Größe "	218,6	1,76	17	40	1,7
		328,2	6,12	27	40	1,7
1		206,4	16	44	2,1
2		213,4
3	0,112
4 6	0,063
	0,112
	0,112

0,112

214,0

4,71

Die Tabelle II zeigt die mechanischen Eigenschaften einiger in der Tabelle I aufgeführter Drähte, wenn diese Drähte ohne dazwischen stattfindende Patentierung auf die angegebenen Größen gezogen werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Standard— abweiehung in der Zugfestigkeit für die Proben 1, 2 und 3 sehr viel kleiner ist als für die Proben der gewöhnlichen Drähte 4, 5, 6 und 8. Dies deutet auf ein einheitliches Produkt hin. Mittlere Torsionsversuche wurden nur mit Drähten der erfindungsgemäßen Art und mit de» Draht der Probe 8 vorgenommen. Daraus ist nur ein geringer Unterschied ersichtlich. Die durchschnittliche Flächenverringerung und die durchschnittliche Dehnung ist nur für die erfindungsgemäßen Drähte angeführt, weil die anderen Stähle früher zu einer Zeit untersucht wurden, in der derartige Versuche nicht üblich waren. Es wird darauf hingewiesen, daß die

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— 8 —

mittlere Flächenreduzierung, obgleich sie im Vergleich zu den Drähten vor der abschließenden Reduzierung abgenommen hat, noch größer ist als die der Drähte ohne Vanadium und Molybdän vor den abschließenden Ziehvorgängen.

Der O,195ⁿ-ige, bei mittlerer Hitze patentierte Prozeß— draht (Probe 2) der eriindungsgemäßen Art wurde noch stärker bis auf 0,063" rundgezogen. Aufgrund dieser größeren Reduzierung ist die Zugfestigkeit höher, jedoch ist die Standardabweichung noch geringer als die der Proben 4, 5 6 und 8. Dies deutet auf die größere Gleichförmigkeit des neuartigen Produkts hin, die selbst dann vorhanden ist, wenn der Draht auf höhere Festigkeitswerte gezogen wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Warmgewalzte Stahlstange hoher Zähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange aus Stahl besteht, der im wesentlichen 0,65 bis 1,00 % Kohlenstoff, 0,25 bis 1,20 % Mangan, maximal 0,35 % Silizium, maximal 0,20 # Molybdän, 0,03 bis 0,15 % Vanadium, maximal 0,20 % Aluminium, maximal 0,05 % Schwefel, maximal 0,012 % Stickstoff, maximal 0,05 % Phosphor und dta Rest Eisen und andere Elemente in Spurenanteilen enthält, und daß die warmgewalzte Stange eine minimale Flächenreduzierung, gemessen in einem Zugversuch, von 0,25 °h aufweist.

2. Warmgewalzte Stahlstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl im wesentlichen aus 0,70 % Kohlenstoff, 0,61 % Mangan, 0,22 % Silizium, 0,11 % Vanadium, 0,02 $ Schwefel, 0,013 % Phosphor und dem Rest Eisen und andere Elemente in Spurenanteilen besteht.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

3. Stark kaltgezogener Draht, hergestellt aus der Stahlstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht eine minimale, im Zugversuch gemessene Flächenreduzierung von 25 fo aufweist.

*t. Verfahren zur Herstellung eines kaltgezogenen Drahtes, gekennzeichnet durch Erzeugung einer warmgewalzten Stahlstange aus einem Stahl, der im wesentlichen 0,65 his 1,00 % Kohlenstoff, 0,25 bis 1,20 % Mangan, maximal 0,35 % Silizium, maximal 0,20 # Molybdän, 0,03 bis 0,15 1» Vanadium, maximal 0,20 # Aluminium, maximal 0,05 % Schwefel, maximal 0,012 % Stickstoff, maximal 0,05 % Phosphor enthält und durch danach erfolgendes Kaltziehen der Stange auf Endmaß, wobei nur ein Patentierungsschritt zur Anwendung gelangt und die Querschnittsflächenreduzierung wenigstens etwa 60 % beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet,

daß der Stahl im wesentlichen aus 0,70 # Kohlenstoff, 0,6l % Mangan, 0,22 % Silizium, 0,11 % Vanacium, 0,02 % Schwefel, 0,013 % Phosphor und dem Rest Eisen und anderen Elementen in Spurenanteilen besteht.

6. Verfahren nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Patentierungsschritt vorgenommen wird, nachdem die warmgewalzte Stahlstange auf eine mittlere Größe kaltgezogen worden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Patentierungsschritt vor jeglichem Kaltziehen stattfindet.

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