DE2353034B2 - Process for improving the mechanical strength values of rolled steel products - Google Patents
Process for improving the mechanical strength values of rolled steel productsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Gattung. The invention relates to a method of the type identified in the preamble of claim 1.
Ein Verfahren dieser Art ist nach der DE-OS 21 08 314 bekannt. Danach sollen im unmittelbaren Anschluß an das letzte Gerüst eines Walzwerkes eine Wasserabschreckung bis auf eine oberflächliche Temperatur von ca. 1500C und eine sich daran anschließende Abkühlung an ruhender Luft vorgenommen werden, wobei die Abkühlung von einer Temperatur von einer über dem A3-Punkt liegenden Temperatur, beispielsweise von 10000C, ausgeht und sich die Kerntemperatur auf 8000C vermindert. Bei der Wasserabschreckung entsteht zunächst ein ungleichmäßiges Gefüge, welches durch die sich anschließende langsame Abkühlung und damit verbundene Homogenisierung der Temperatur auf etwa 6500C eine über dem Querschnitt relativ gleichmäßige Ausbildung erfährt. Von der ausgeglichenen Temperatur ausgehend wird die Abkühlung an ruhender Luft so lange fortgesetzt, bis das Walzgut etwa 5000C angenommen hat, woran sich eine verstärkte Abkühlung in einem Wasserbad anschließt, bis eine Temperatur von etwa 100°C erreicht ist. Insgesamt kommt es zur Bildung eines homogenen perlitischen, feinstreifigen Gefüges.A method of this type is known from DE-OS 21 08 314. After that, immediately following the last stand of a rolling mill, a water quenching down to a superficial temperature of approx. 150 ° C. and a subsequent cooling in still air should be carried out, the cooling from a temperature above the A3 point Temperature, for example from 1000 0 C, and the core temperature is reduced to 800 0 C. In the case of water quenching, a non-uniform structure initially arises which, due to the subsequent slow cooling and the associated homogenization of the temperature to about 650 ° C., undergoes a relatively uniform design over the cross-section. Starting from the balanced temperature cooling continues in still air until the rolled about 500 0 C adopted, followed by intensified cooling followed in a water bath until a temperature of about 100 ° C is reached. Overall, a homogeneous pearlitic, fine-striped structure is formed.
Weiterhin ist nach »Stahl und Eisen« 1965, Seiten 1452/53, bekannt, Stabstahl aus der Walzhitze heraus zum Zwecke der Steigerung der Festigkeit zu härten, wobei Wasser für die Abschreckung verwendet wird. Beim Fertigwalzen beträgt die Temperatur des Stabstahls 950° C, während man für die Abschreckung von 88O0C ausgeht. Die Kernzone erreicht bei einem 70 mm dicken Rundprofil bei der Abschreckhärtung mit Sicherheit eine Temperatur unter derjenigen der Martensit-Umwandlung, also unter 50O0C, weil es in der Kernzone zur Martensitbildung kommt Letztere beträgt 15% des Gesamtgefüges, während 10% des Gefüges Ferrit und der Rest Zwischenstufengefüge sind. Aus entsprechenden Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildern läßt sich folgern, daß somit eine durchgreifende Härtung erfolgt istFurthermore, according to "Stahl und Eisen" 1965, pages 1452/53, it is known to harden bar steel from the rolling heat for the purpose of increasing the strength, with water being used for the quenching. The finish rolling temperature is 950 ° C of the steel bar, while one starts for the deterrence of 88O 0 C. With a 70 mm thick round profile, the core zone during quench hardening definitely reaches a temperature below that of the martensite transformation, i.e. below 50O 0 C, because martensite formation occurs in the core zone.The latter amounts to 15% of the total structure, while 10% of the structure is ferrite and the remainder are intermediate structures. From the corresponding time-temperature conversion graphs it can be concluded that a thorough hardening has thus taken place
Die Steigerung der Abschreckwirkung von Wasser durch Zusätze von Natronlauge oder Kochsalz ist nach den Mitt aus dem Kaiser-Wilhelm-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, Band XXI, 1939, Seite 187, bekannt Auch werden Salze, zum Beispiel Natriumtetraborat oder Natrium-Wasserglas, nach der DE-OS 22 05 395 als Zusätze für die: Kühlflüssigkeit beim Abschrecken von Stahl vorgeschlagen; die Abkühlung soll dabei in zwei Stufen erfolgen, wobei innerhalb der ersten Stufe eine Temperatur von 7500C nicht unterschritten wird, um die Austenitkorngröße zu beeinflussen, woraufhin dann die zweite Abkühlung erfolgtAccording to Mitt from the Kaiser Wilhelm Institute for Iron Research in Düsseldorf, Volume XXI, 1939, page 187, the increase in the quenching effect of water by adding sodium hydroxide solution or table salt is also known. Salts, for example sodium tetraborate or sodium water glass, are also known DE-OS 22 05 395 proposed as additives for: cooling liquid when quenching steel; the cooling should take place in two stages, the temperature not falling below 750 ° C. within the first stage in order to influence the austenite grain size, whereupon the second cooling takes place
Vom einleitend bezeichneten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Festigkeit des warmgewalzten Stabstahls zu erhöhen und seine Verformbarkeit zu steigern. Er soll dadurch vor allem den an Rund- oder Bewehrungsprofile gestellten Haupteigenschaftsanforderungen nach hoher Streckgrenze bei hinreichender, verwendungsbe-Starting from the state of the art referred to in the introduction, the invention is based on the object to increase the strength of the hot-rolled steel bars and to increase its ductility. He should thus, above all, according to the main property requirements placed on round or reinforcement profiles high yield strength with sufficient, application-oriented
jo dingter Schweißbarkeit und Dauerfestigkeit entsprechen jo related weldability and fatigue strength
Die Bildsamkeit und Schweißbarkeit eines Stahles lassen sich durch Herabsetzung seiner Gehalte an Kohlenstoff und Mangan verringern, doch gehen dabeiThe malleability and weldability of a steel can be determined by reducing its content Decrease carbon and manganese, but go with it
r> die Zugfestigkeit und die nach dem Walzen durch Abschreckbehandlung erreichbare Streckgrenze zurück. Die Streckgrenze läßt sich zwar durch Zugabe von Mikrolegierungselementen, wie Nb und V, steigern, jedoch ist dies mit erheblichen Kosten verbunden.r> the tensile strength and that after rolling through Quenching treatment back achievable yield strength. The yield point can be increased by adding Micro-alloy elements such as Nb and V increase, but there is a significant cost involved.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung dient der im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs
1 gemachte Vorschlag, der durch die Vorschläge der Unteransprüche 2 bis 4 weiterentwickelt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht überThe proposal made in the characterizing part of claim 1, which is further developed by the proposals of subclaims 2 to 4, serves to solve the problem according to the invention.
In the method according to the invention, over
4r> dem gesamten Querschnitt im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik kein einheitliches Gefüge mehr, sondern es werden bezüglich Kernzonen und Randzonen differenziert gestaltete Gefügebereiche erzeugt.4 r> the whole cross section as opposed to the generic state of the art does not produce a uniform structure anymore, but it will respect core zones and edge zones differentiated designed grain areas.
51) Nach dem Abschrecken besteht das Gefüge der Randzone aus Martensit oder Bainit, wohingegen die Kernzone noch eine Temperatur von etwa 8500C aufweist. Unter der Einwirkung des durch diese genannte Temperatur gegebenen Wärmeinhaltes der Kernzone erfährt sodann die Randzone ein Selbstanlassen, wobei deren Gefüge in angelassenen Martensit bzw. angelassenen Bainit übergeht. Während die Randzone in dieser Form angelassen wird, kommt es für die Kernzone zu einer solchen Abkühlung, daß ihr51) After quenching, the microstructure of the surface zone of martensite or bainite, the core zone still whereas a temperature of about 850 0 C. Under the action of the heat content of the core zone given by said temperature, the edge zone then experiences a self-tempering process, its structure changing into tempered martensite or tempered bainite. While the edge zone is tempered in this form, it comes to such a cooling for the core zone that you
w) ursprüngliches, austenitisches Gefüge, in Ferrite und Carbide umgewandelt wird. Die Temperatur im Werkstückkern ist für das Selbstanlassen so begrenzt, daß in der Randzone Martensit oder äußerstenfalls Bainit besteht; damit ist mit Sicherheit ausgeschlossen, daß die Randzone perlitisch wird.w) original, austenitic structure, in ferrites and Carbide is converted. The temperature in the workpiece core is limited for self-tempering so that that there is martensite or, in the extreme, bainite in the edge zone; thus it is definitely excluded that the edge zone becomes pearlitic.
Um auf anderem Wege vergleichbare Werte der Zugfestigkeit, Bildsamkeit und nicht zuletzt Schweißbarkeit zu erreichen, müßte man die Gehalte anTo obtain comparable values for tensile strength, ductility and, last but not least, weldability in other ways to achieve one would have to use the levels
Kohlenstoff oder Mangan erhöhen, was an der Forderung einer guten Schweißbarkeit scheitern würde, so daß zusätzliche Nb und V eingebracht werden müßten. Auch müßte man sonst bei Verwendung der Stähle in kaltverformtem Zustand eiren Kaltverformungsvorgang vorsehen. Demgegenüber lassen sich die erfindungsgemäß behandelten Stähle unmittelbar verwenden. Increase carbon or manganese, which would fail because of the requirement for good weldability, so that additional Nb and V would have to be introduced. Otherwise you would have to use the Cold-worked steels undergo a cold-working process provide. In contrast, the steels treated according to the invention can be used directly.
Als Kühlflüssigkeit kommen neben Wasser die wäßrigen Suspensionen oder Lösungen von Stoffen, wie mineralischen Salzen oder spannungsaktiven Elementen, in Betracht Bevorzugt finden für die Abschreckung Kühlflüssigkeiten mit einer sehr hohen Wärmeübergangszahl gegenüber Stahl Verwendung, weil deren Einfluß auf die Streckgrenze beträchtlich ist. So weist ein Stahl, bei welchem die Behandlung in 0,55 see durchgeführt wird, bei einer niedrigen Wärmeübergangszahl eine Streckgrenze von 55 Kg/mm2, während sie bei hoher Wärmeübergangszah! 65 Kg/mm2 beträgt, wobei die Kühlstrecke von nur geringer Länge zu sein braucht.In addition to water, aqueous suspensions or solutions of substances such as mineral salts or tension-active elements can be used as the cooling liquid. For example, a steel in which the treatment is carried out in 0.55 seconds has a yield strength of 55 kg / mm 2 with a low heat transfer coefficient, while it has a high heat transfer coefficient! 65 kg / mm 2 , the cooling section only needing to be short in length.
Anhand des nachstehenden Beispiels ist die Verbesserung der erzielten Qualität von Rundprofilen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar. Die untersuchten Walzprodukte sind Bewehrungsstähle von 12 mm Durchmesser der folgenden Zusammensetzung:Using the example below, the improvement in the quality achieved by round profiles is included Application of the method according to the invention can be seen. The rolled products examined are reinforcing steels of 12 mm diameter of the following composition:
Im Walzzustand besitzen die in Frage stehenden Rundprofile die nachstehend aufgeführten Eigenschaften: In the as-rolled condition, those in question have Round profiles have the following properties:
Nach der erfindungsgemäßen Behandlung durch Hindurchleiten durch eine Wasserkühlstrecke mit hoher Wärmeübergangszahl dagegen weisen die Rundstähle folgende Eigenschaften auf:After the treatment according to the invention by passing through a water cooling section with high In contrast, the heat transfer coefficient has the following properties:
Verweilzeit auf der
KühlstreckeDwell time on the
Cooling section
KG/mm?KG / mm?
50
7550
75
27
1927
19th
0,75
0,850.75
0.85
Das Gefüge hat die beschriebene differenzierte Ausbildung.The structure has the differentiated training described.
Die F i g. 1 zeigt den Härteverlauf des Stahles über den Radius eines Querschnittes eines erfindungsgemäß behandelten Rundprofils hinweg. Der Härtewert ist auf der Ordinate wiedergegeben, während die Abszisse die Entfernungen (d) von der Oberfläche des Rundprofils zeigt.The F i g. 1 shows the hardness profile of the steel over the radius of a cross section of a round profile treated according to the invention. The hardness value is shown on the ordinate, while the abscissa shows the distances (d) from the surface of the round profile.
Das Schliffbild gemäß F i g. 2a stellt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß behandeltes Rundprofil dar; die F i g. 2b und 2c zeigen die martensitische Zone sowie die Zone der Ferrite und Karbide innerhalb der Oberflächenschicht bzw. des Kerns dieses Rundprofils (Vergrößerung: 500fach).The micrograph according to FIG. 2a shows a cross section through a round profile treated according to the invention; the F i g. 2b and 2c show the martensitic zone and the zone of ferrites and carbides within the Surface layer or the core of this round profile (magnification: 500 times).
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
BE6043891 | 1972-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2353034A1 DE2353034A1 (en) | 1974-05-09 |
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Family
ID=3874400
Family Applications (1)
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |