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B e s c h r e i b u n g zu der Patentanmeldung Verfahren zum Richten
von Stahlhalbzeug Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von Stahlhalbzeug,
wie1)rähte, Stangen, Bleche oder BänderSdurch einen metallurgischen Biegeprozeß
auf die gewünschte Borm, ohne daß es, wie üblicherweise befürchtet, zu einer Verschlechterung
der Festigkeitseigenschaften kommt.
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Stahistangen oder -stäbe, die zur Querschnittsverminderung gezogen,
stranggepreßt, gewalzt, geschmiedet, gehobelt, zerspant oder dergleichen wurden,
müssen im allgemeinen erst gerichtet werden, um ein handelsfähiges Halbzeug zu ergeben.
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Stangen und Stäbe müssen üblicherweise erst eine rotierende Richtmaschine
passieren, damit sie von unerwünschten Krümmungen frei sind und den handelsüblichen
toleranzen entsprechen.
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Um die Stäbe oder Stangen nun zu richten, wenn sie aus der
Umformung
kommen, müssen sie plastisch verformt werden durch Biegen, z.B. indem sie zwischen
Richtrollen durchlaufen. Dabei wird im allgemeinen die Restspannung in den Stäben
oder Stangen verändert. Die Folge davon ist eine Veränderung der Festigkeit und
Duktilität gegenüber dem aus dem Umformen gewonnenen Material.
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Diese Veränderungen führen im allgemeinen zu einer Verschlechterung
von Streckgrenze und Bruchfestigkeit mit nur geringfügiger Veränderung der Dehnung
und der Einschnürung. Diese Änderungen sind schwer unter Kontrolle zu halten, so
daß fertige Stahlstäbe oder -stangen üblicherweise große Variationsbreite hinsichtlich
der Festigkeitseigenschaften aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet nun das Richten von Stahlhalbzeug
in der gewünschten Weise, ohne daß dies auf Kosten der Festigkeitseigenschaften
geht.
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Es wurde festgestellt, daß man Festigkeitsverluste im rohen Halbzeug
vermeiden kann, wenn dieses zum Richten einem Biegevorgang unterworfen wird, während
der Werkstoff auf einer Temperatur zwischen 149 und 4800C (300 bis 9000F)7 vorzugsweise
zwischen 205 und 3700C (400 bis 7000F), gehalten wird.
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Hier wird unter "Richten" nicht nur der übliche Richtvorgang verstanden,
wo Stahlstangen oder -stäbe zwischen Biegerollen durchlaufen, um entsprechende Gerade
zu erhalten, sondern auch andere metallurgische Maßnahmen für das Biegen vorgenommen
werden, so daß man die gewünschte Form oder Krümmung des Fertigproduktes erhält.
Eine solche Bearbeitung von Stahlstäben oder -stangen auf Endform umfaßt im allgemeinen
ein Biegen über die Elastizitätsgrenze des Stahls, um das gewünschte Richten zu
erreichen. Das Richten selbst kann auf verschiedenste Weise vorgenommen werden,
z.B. indem die Stäbe oder Stangen zwischen Rollen, Stempeln, einem Amboß oder Spindeln
laufen oder indem Biegewerkzeuge zur Anwendung gelangen.
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Das erwähnte Phänomen der Beibehaltung der Festigkeitseigenschaften
anstelle deren Abnahme während des Richtens wurde nicht bei allen Stahls orten festgestellt.
Nur Stähle zeigen diese Eigenschaften, die Spannungshärten, Umformungshärten oder
Ausscheidungshärten bei einer. solchen Bearbeitung wie durch Ausfällung von Kohlenstoff
und Stickstoff entlang Gefügefehlern, wie sie allgemein als "dynamische Spannungshärten"
bezeichnet werden. Diese Eigenschaften liegen vor in nieder- und mittelgekohlten
Stählen, insbesondere nicht-austenitischen Stählen mit perlitischem Gefüge in einer
Grundmasse von entweder freiem Ferrit oder Bainit. Offensichtlich sind Stähle mit
geringen oder verschwindendem Anteil an Ferrit im Gefüge nicht geeignet, ihre Festigkeitseigenschaften
aufgrund eines Richtvorgangs bei erhöhter Temperatur beizubehalten. Andererseits
sind nicht-austenitische Stähle, enthaltend beträchtliche Anteile von freiem Ferrit,
in der Lage, ihre Festigkeitseigenscliaften beizubehalten, wenn sie in einem Temperaturintervall
zwischen 149 und 480S vorzugsweise 205 bis 370 0C gerichtet werden.
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Das Stahlhalbzeug sollte man umnittelbar vor dem Richtvorgang auf
die erforderliche Temperatur erwärmen. Dies geschieht z.B. indem man das Halbzeug
durch eine Induktionsbeheizung führt, die unmittelbar vor der Richtmaschine an deren
Einlaufende angeordnet ist. Man kann jedoch auch ein Salzbad oder Metallbad, wie
geschmolzenes Blei unmittelbar vor der Richtmaschine anwenden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich anwenden auf Stähle, die
vorher behandelt worden sind bei höheren Temperaturen als die Richttemperatur und
geregelt abgekühlt wurden auf die für die Richtmaschine vorgesehene Temperatur.
Das Aufwärmen des Stahlhalbzeugs kann auf die gewünschte Temperatur nach irgendeiner
Weise erfolgen, jedoch sollte man langes Erwärmen oder langsames Auiheizen vermeiden,
da es sonst zu einer Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften oder auch einer
Modifizierung der Ghysikalischen und mechanischen Eigenschaften kommen kann.
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Nach dem Warmrichten kann das Halbzeug von selbst auskühlen oder
es wird mit Hilfe von einer Flüssigkeit- oder.luft abgeschreckt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich an verschiedenen Stählen
amerikanischer Spezifikation erläutern.
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C Mn P S Si Cr Ni Mo Cu N2 Stahl 1041 0,39 1,5 0,013 0,025 0,28 w0,1
<0,1<0,03C0,1<0,01 Stahl 1011 0,08 0,75 0,12 0,27 0,01 - - - - 0,015 Stahl
1052 0,48 1,5 0,03 0,27 0,3 - - - - 0,005 Stahl 1018 0,17 0,75 0,03 0,04 0,08 -
- - - 0,005 Der Stahl 1041 lag vor in Form von gezogenem Draht -9,6 mm (0,377 inch)-,
die eine Temperatur von 3700C hatten. Der Drahtbund wurde unterteilt in eine Anzahl
von Strängen. Jeder Strang lief durch ein übliches 5-Walzen-Richtwerk bei unterschiedlichen
Temperaturen zwischen Raumtemperatur und maximal 48000. Für die Richttemperatur
14900 wurde eine Bleischmelze angewandt und bei der Übertragung aus dem Bleibad
in dieses Richtwerk Wärmeverluste möglichst vermieden. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur
wurden 4 Proben gezogen, und zwar verteilt über diè Zange jedes Strangs und daraus
ein Prüfstab für den Zugversuch verfertigt.
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Die Ergebnisse als Mittel aus diesen 4 Proben sind in dem Diagramm
der Fig. 1 dargestellt, und zwar die Abhängigkeit der Streckgrenze und Zugfestigkeit
von der Richttemperatur. Daraus ergibt sich, daß mit steigender Richttemperatur
man ein schnelles Ansteigen von Streckgrenze und Zugfestigkeit innerhalb des Bereichs
zwischen 205 und 31500 beobachtet, im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Raumtemperatur.
Trotzdem bei höheren Temperaturen als 31500 ein geringer Abfall der mechanischen
Eigenschaften beobachtet wird, liegen diese noch immer höher als die nicht gerichteter
Drähte bzw. kalt gerichtettslDrahte (einschließlich Temperaturen unter 149°C).
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Ähnliche Ergebnisse beobachtet man bei mittelgekohlten aufgeschwefelten
Stählen, wie sie die Us-Spezifikation 1144, 1052,
1011 und 1018
darstellen.
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Wie bei der Stahl-Spezifikation 1041 wurde auch hier die Abhängigkeit
von Streckgrenze und Zugfestigkeit von der Richttemperatur ermittelt (Siehe Diagramm
der Fig. 2, ~ 6,35 mm).
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Wie der mittelgekohlte Manganstahl, so ergibt auch der mittelgekohlte
aufgeschwefelte Stahl höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit mit erhöhten Richttemperaturen
zwischen 205 und 315 0C. Die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften geht nicht
auf Kosten der Dehnung und Einschnürung. Demzufolge gelingt das erfindungsgemäße
Richten unter Biegen ohne Festigkeitsverluste.
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Patentansprüche