DE2554163A1

DE2554163A1 - Waermebehandlung fuer stabmaterial

Info

Publication number: DE2554163A1
Application number: DE19752554163
Authority: DE
Inventors: Raymond Andrew Grange
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1976-06-24
Also published as: FR2295126A1; CS199613B2; SE7514148L; JPS5178735A; PL101959B1; ATA929175A; JPS6010094B2; BE836554A; CA1038733A; YU322375A; AR210704A1; AU497878B2; IT1051338B; RO71627A; BR7508229A; US3939015A; SE431349B; LU74029A1; SU657757A3; AT352161B

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Wärmebehandlungsverfahren für warmgewalztes Stabmaterial, wobei die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren zum direkten Abkühlen warmgewalzten Stabmaterials mit dem Ziel gerichtet ist, einen Gefügezustand hervorzurufen, der anschließend maximal kaltverformbar sein soll.

Stahldraht wird in einer breiten Vielfalt von Dimensionen, Querschnittsformen udcL mechanischer. Eigenschaften für zahllose Gebrauchszwecke hergestellt. Unabhängig vom Verwendungszweck wird jedoch aller Draht im wesentlichen auf die gleiche

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TELEFON (OSQ) 20 28 C2 TELEX O6 - 20 OSO TELC-3FJAa/.ME£ MONAPAT

Weise hergestellt, und zwar durch Ziehen von Stabmaterial durch ein sich verjüngendes Loch oder eine Vielzahl von derartigen Ziehlöchern. Vor einem derartigen Ziehvorgang wird jedoch, das Stabmaterial in erster Linie in Abhängigkeit von seinem Kohlenstoffgehalt einer -Wärmebehandlung unterzogen, um deutlich unterschiedliche Gefügezustände herbeizuführen. Eine Wärmebehandlung wird auch vorgenommen, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stabmaterials oder Drahtes mehr als etwa 0,4-% beträgt. Üblicherweise wr& ein Gefüge angestrebt, welches in optimaler Weise eine hohe Zugfestigkeit mit guter Zähigkeit kombiniert. Ein derartiges Gefüge kann mit Hilfe eines Wiedererhitzungsverfahrens erzielt werden, welches als Patentieren (Perlitisieren) bekannt geworden ist. Ein derartiges Gefüge läßt sich auch durch ein direktes Abkühlen aus dem Temperaturgebiet oberhalb der A^-Umwandlungstemperatur erzielen, wie der DT-PS 888 39^- oder der US-PS 3 231 4-32 zu entnehmen. Die resultierenden Gefügezustände erteilen dem Stabmaterial oder Draht die Fähigkeit, starken. Ziehvorgängen zu widerstehen, um auf diese Weise einen Fertigdraht mit optimalen Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften zu erzeugen. Werden die Fertigerzeugnisse andererseits aus niedriggekohlten Stählen oder Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, d.h. Stabmaterialien mit weniger als 0,4% Kohlenstoff, hergestellt, so müssen gänzlich andere Gesichtspunkte Berücksichtigung finden. So sind beispielsweise die Kaltstaucheigenschaften vordringlich zu berücksichtigen, falls niedriggekohltes Stabmaterial für die Herstellung von Nägeln verwendet werden soll. In ähnlicher Weise ist bei der Herstellung von Bolzen oder Schrauben die Bearbeitbarkeit von vorrangigem Interesse. Bei der Erzeugung von niedriggekohltem Stabmaterial wird deshalb oft angestrebt, daß der Stab ziemlich weich ist und einen Gefügezustand besitzt, der näherungsweise als "Glüh"-Gefüge oder Wärmebehandlungsgefüge angesehen werden kann. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften wird

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ein Gefüge angestrebt, welches leicht kalt zu bearbeitn bzw. kalt zu verformen ist, was sich durch eine niedrige Streckgrenze .bemerkbar macht. Außerdem soll das Gefüge jedoch sehr gut und dauerhaft verformbar sein, was sich durch ein niedriges Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit manifestiert. Bei den hier betrachteten niedriggekohlten Stählen werden diese Eigenschaften in einem gewissen Ausmaß durch die Eigenschaften der ferritischen Matrix und insbesondere durch die Ferrit-Korngröße beeinflußt. Zum Erzielen einer maximalen Ferrit-Korngröße kann eine ziemlich langdauernde (mehr äs 12 Stunden) isotherme Wärmebehandlung bei einer Temperatur in der Nahe der A^,-Temperatur durchgeführt werden. Mit Hilfe eines derartigen Verfahrens kann ein Maximum an Ferrit gebildet werden und ausreichend Zeit für das Kornwachstum bereitgestellt werden. Wenngleich sich das erwähnte Verfahren relativ leicht im Labor realisieren läßt, »sind derartig langdauernde Wärmebehandlungen in der großtechnischen Produktion praktisch unmöglich, was insbesondere für die kontinuierliche Verarbdtung warmgewalzten Stabmaterials gilt. Wird beispielsweise eine großtechnische Verarbeitungsstraße betrachtet, die im wesentlichen der in der US-Patentschrift 3 64-5 805 entspricht, so zeigt sich, daß das warmgewalzte Stabmaterial zunächst auf eine Temperatur oberhalb der A,-Temperatur abgekühlt wird, worauf es in nicht-konzentrischen, gegeneinander versetzten Eingen auf einen beweglichen Förderer abgesetzt wird, auf welchem das Stabmaterial auf vielfältig verschiedene Weisen abgekühlt werden kann, um zu einem Endprodukt mit akzeptablem gleichmäßigen Gefüge über die Gesamtlänge des Stabmaterials zu gelangen. Derartige Förderer nehmen das aus Ho chgeschwindigkeits-Walzwerken austretende gewalzte Material auf. Um Fehlaufwicklungen, wie Schlangenbildung und Verwicklungen dabei zu verhindern, müssen diese sich bewegenden Förderer im allgemeinen mit einer Mindestgeschwindigkeit in der Größen-

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Ordnung von 3 m/min fahren. Selbst bei einer Fördererlänge von 30 m zeigt sich, daß die maximale zulässige Behandlungsdauer demzufolge lediglich 10 Minuten betragen kann. Es ist selbstverständlich möglich, die Länge des Förderers etwas zu vergrößern und/oder eine etwas langsamere Taktgeschwindigkeit in der Verarbeitungsstraße einzuhalten. In der Praxis ist jedoch davon ausgegangen, daß die Wärmebehandlungsdauern auf eine Länge von höchstens etwa 15 Min. limitiert sind, wobei sehr häufig Höchstdauern von etwa 10 Minuten eingehalten werden müssen.

Der Erfindung .liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Wärmebehandlung zur Herstellung von Stabmaterial zu schaffen, wobei sich das Stahlmaterial· eigenschaftsmäßig durch eine Kombination aus niedriger Streckgrenze und niedrigem Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit auszeichnen soll und das Verfahren innerhalb einer limitierten Zeitdauer durchführbar sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale gelöst. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Stabmaterial erzeugbar, welches die oben genannte Eigenschaftskombination aufweist, wobei über die gesamte Länge gleichmäßige Eigenschaften erzielt werden und Ausgangsknüppel mit einem Gewicht von wenigstens 226 kg, die jedoch in der Hegel mehr als 4-53 kg wiegen, verarbeitet werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß binnen einer limitierten Zeitdauer ein Gefügezustand erzielbar ist, der fast einem "Glüh"-Gefüge gleicht. .

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

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Figuren 1 bis 5 graphische Schaubilder, welche den Einfluß bei unterschiedlichen Temperaturen unterbrochener Abkühlungen auf die mechanischen Eigenschaften von 5 repräsentativen Stahlstäben veranschaulichen,

Fig. 6 ein Schaubild, welches den Einfluß von Haltezeiten unterschiedlicher Länge auf die mechanischen Eigenschaften eines legierten Stahlstabes gemäß AISI-8637 zeigt,

Fig. 7a bis 7e photographische Schliffaufnahmen der Gefüge, welche bei den unterschiedlichen, in Figur 6 dargestellten Verweildauern erzielt wurden.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß bei der kontinuierlichen Verarbeitung von warmgewalztem, niedriglegjLertem und rLedriggekohltem Stabmaterial auf der Taktstraße (in-line processing), wobei es darauf ankommt, daß das Stabmaterial binnen einer limitierten Zeitdauer wärmebehandelt wird, der angestrebte Erfolg dadurch erzielt werden kann, daß eine unterbrochene oder abgebrochene Abkühlungsweise verwendet wird. Hinsichtlich der erwähnten limitierten Zeitdauer sei noch erwähnt, daß -darunter eine HöchstZeitdauer zu verstehen ist, binnen welcher aus technisch-wirtschaftlichen Gründen die Wärmebehandlung erfolgen muß. Erfindungsgemäß wird somit der Stab während seiner Abkühlung von derA^-Temperatur auf eine Temperatur von weniger als 64-9°C bevorzugt für einen Zeitraum von wenigstens 2,0 Minuten innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches gehalten. Dieser vorbestimmte Temperaturbereich schwankt in erster Linie in- Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt des Stranges beträchtlich und kann durch die im folgenden wiedergegebenen und empirisch ermittelten Beziehungen umrissen werden: Beträgt der Kohlenstoffgehalt des Strangmaterials weniger als 0,28%, so wird die vorbestimmte Temperatur (T ) gegeben durch:

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Tp = 1585 - 500 · %G

In der vorstehenden Beziehung hat T die Dimension ⁰F, während mit °/oG der tatsächliche Kohlenstoffgehalt des Stahles bezeichnet ist.

Liegt der Kohlenstoffgehalt des Stranges zwischen 0,2 und 0,4-%, so ist die vorbestimmte Temperatur gegeben durch:

- 70

(Bezogen auf ⁰C lautet die erstgenannte Beziehung

t- —ι
⁰C = 863 - 278 · %C (für weniger als 0,28 - —'

und die zweitgenannte Beziehung *

T_ pcT] = A₁ - 39 (für Kohlenstoffgehalte von 0,2 bis

0Λ %)

Für die meisten Strangmaterialien liegen die Temperaturen T in letztgenannten Fall bei etwa 677°C (1250 ⁰F) . Bei den wenigen Fällen jedoch, in welchen ein^ Strangmaterial verwendet wird, welches beträchtliche Mengen an Legierungselementen, wie beispielsweise Mangan oder Nickel enthält, ist zu beobachten, daß die vorbestimmten Haltetemperatur mit der A.-Temperatur des Stahls schwankt. Außer auf einfache Kohlenstoffstähle können die vorstehenden Gleichungen in entsprechender Weise auch au|f niedriglegierte Stähle, also auf solche Stähle angewendet werden, die weniger als etwa 3% insgesamt an Legierungs-' elementen enthalten.

In beiden Fällen wird der Strang für eine Zeitdauer von wenigstens 2 Minuten und vorzugsweise von wenigstens 3 Minuten innerhalb eines Temperaturbereiches T + 35°F (19,5 °C) und

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vorzugsweise von + 25⁰E (14°C) gehalten. Innerhalb eines derartigen Temperaturbereiches schwankt die bevorzugte Halteoder Verweildauer jedoch in einem gewissen Ausmaß, was, wie im folgenden noch näher gezeigt wird, von der Konzentration an Legierungselementen abhängt. Es sei jedoch hinsichtlich der vorstehenden Gleichungen unterstrichen, daß bei Strangmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,20 bis 0,28 % eine Alternative im Hinblick auf die zu verwendende vorgegebene Temperatur existiert. Die Gründe für dieses Überlappen als auch für das Schwanken der Halte- oder Verweildauer werden wie folgt gesehen:

Stähle mit weniger als 0,28 % Kohlenstoff besitzen einen extensiven A,--A,-Bereich, innerhalb dessen eine beträchtliche Menge an Austenit in Ferrit umgewandelt werden kann. Wie bereits erwähnt, nimmt mit steigender Umwandlungstemperatur (von oC bis Y ) die Neigung zur Kornvergrößerung (Kornwachstum) · zu. Die Streckgrenzen 24 verschiedener Chargen eines Stahls gemäß AISI 1008 wurden gegenüber der zugehörigen Korngröße graphisch aufgetragen. Wenngleich ein allgemeiner Trend der Streckgrenze in Richtung auf abnehmende Werte bei zunehmender Korngröße festzustellen war, waren die Heßergebnisse trotzdem nicht weit verstreut voneinander, woraus gefolgert werden kann, daß andere beachtliche Verfestigungseinflüsse aufgetreten sind. Es wird angenommen, daß diese Verfestigungseinflüsse, wenigstens soweit die niedriglegierten, niedriggekohlten Stähle betrachtet werden, auf ein Altern (aging) bei der Abkühlung auf Kaumtemperatur zurückzuführen sind. Dieses Altern (Ausscheidungshärtung) kann entweder durch die Ausscheidung von Carbiden oder durch die Ausscheidung von Nitriden verursacht werden. Da der Stickstoffgehalt der untersuchten Stähle sehr niedrig lag und da sich der empirisch bestimmte vorgegebene Temperaturbereich als Funktion des Kohlenstoffgehaltes darstellt, ist es jedoch logischer, der erstgenannten Ausscheidung

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eine größere Wichtigkeit zuzuerkennen. Ausgehend von dieser Annahme folgt dann, daß mit steigender Umwandlungstemperatur (im A.-A^-Bereich) immer weniger Kohlenstoff in Lösung im gebildeten Ferrit vorliegt, weshalb eine immer geringere auf Alterung beruhende Verfestigung zu beobachten ist. Damit eine solche abnehmende Alterungsneigung jedoch als wahrhaft signifikant bemerkt werden kann, muß eine beträditliche Menge an Austenit in Ferrit, und zwar im ersten Augenblick, umgewandelt werden. Demzufolge muß die vorgegebene Haltetemperatur mit steigenden Kohlenstoffgehalten abnehmend, damit diese wesentliche Ferritmenge erreichbar wird. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt jedoch die Alterungsverteilung ab, da die Gesamtfestigkeit immer mehr von der Menge und Art des Perlits abhängt, der bei der Austenitumwandlung gebildet wurde. Anhand des Vorstehenden ist es nicht überraschend·, daß· "bsi einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis 0,28 % ein Überlappen der beiden verschiedenen Mechanismen auftritt, welche die Gesamtfestigkeit des Strangmaterials beeinflussen.

Die vorteilhaften Ergebnisse des erfindungsgemäß abgebrochenen Abkühlens sind aus dem lügenden Beispiel ersichtlich, bei welchem 5 herkömmliche Stahlsorten rasch von einer Temperatur von 927⁰C auf unterschiedliche Temperaturen abgekühlt und auf jeder dieser Temperaturen 10 Minuten lang gehalten wurden, worauf ein Abkühlen in Vermiculit erfolgte, um die Abkühlungsgeschwindigkeiten von Strangbündeln zu simulieren, die aus nichtkonzentrischen Eingen aufgebaut sind. Hinsichtlich der vorstehend genannten Haltedauer von 10 Minuten sei unterstrichen, daß diese Zeit langer als erforderlich ist, wie im folgenden noch näher dargelegt. Dieses letztgenannte Abkühlverfahren war geeignet, um den AbkühlungsgeschwindigkeitsSchwankungen zu begegnen, welche normalerweise auftreten, wenn das Strangmaterial in derartigen nicht-konzentrischen Bündeln gesammelt und an Luft abgekühlt wird. Die Durchmesser und die chemischen

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Zusammensetzungen der untersuchten Stränge sind in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.

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Tafel

AISI	Chargen-	Durchmesser	C	Mn	P	S	Si	Cu	Ni
Nr.	Nr.	mm
1008¹^	N91596	5,613	0,07	0,38	0,009	0,008	0,022
1O21^2;	L82441	7,975	0,21	0,50	0,009	0,020	0,008	0,011	0,006
1038²⁾	L811979	7,975	0,39	0,76	0,011	0,025	0,21	-	-
4037⁵^	L82362	7,721	0,38	0,82	0,012	0,023	0,23	-	-
Q C2ΓΊJ J	A81376	7,7724	0,35	0,80	0,015	0,018	0,20	_	0,47

Cr

1) unberuhigter Stahl

2) "beruhigt mit Si

3) "beruhigt mit Si - Al

0,006 0,004

0,49

es O

Ο*

cn cn

-P--CT)

Die ermittelten mechanisehen Eigenschaften sind graphisch in den Figuren 1 bis 5 aufgetragen. Bei allen untersuchten Stählen ist der vorteilhafte Einfluß des Haltens innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches klar ersichtlich. Der Stahl gemäß AISI 1020 mit einem Kohl en-st off gehalt im bereits erwähnten Zwischenbereich zeigte zwei Minima seiner Streckgrenze, wobei das eine Minimum innerhalb des Zweiphasenbereiches bei etwa 802°C und das andere Minimum unterhalb von A. bei 677°C lag. Vegen des beträchtlich niedrigeren Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit bei dem innerhalb des Zweiphasenbereiches gehaltenen Strangmaterials ist es klar, daß ein Halten auf der letztgenannten Temperatur vorteilhafter ist.

Um den Einfluß verlängerter Verweildauern (innerhalb' der Grenzen der limitierten Zeitdauer) auf der vorbestimmten Temperatur zu untersuchen, wurden Proben der oben genannten Stränge 2 bis 10 Minuten lang auf der Temperatur gehalten. Lag die zu haltende vorbestimmte Temperatur innerhalb des Zweiphasenbereiches, so war eine zweiminütige Haltezeit ausreichend, um ein merkliches Erweichen hervorzurufen. Nach etwa 3 Minuten Haltedauer war kein signifikantes Fortschreiten der Erweichung zu beobachten. In' gleicher Weise erwies sich eine Haltedauer von lediglich 2 Minuten auf einer Temperatur von 677°C bei dem einfachen Kohlenstoffstahl gemäß AISI 1038 als ausreichend. Andererseits wurde eine Haltedauer von mehr als 5 Minuten für die legierten Stähle benötigt. Figur 6 zeigt den Einfluß der Verweildauer auf einer Temperatur von 677°C auf die mechanischen Eigenschaften des Stahlstranges gemäß.AISI 8637· Die Figuren 7a bis 7e sind photographische Schliffaufnahmen des Gefügezustandes, wobei die Schliffaufnahmen an Probestücken gewonnen wurden, die in der in Fig. 6 dargestellten Weise behandelt worden waren. Da der Gehalt an Legierungselcmenten bei dem letzt-

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genannten Stahl erniedrigend auf die Umwandlungsgeschwindigkeit wirkt, ist zu erwarten, daß dieser Stahl etwas längere Verweildauern benötigt, um die angestrebte Herabsetzung der Streckgrenze zu erzielen. Hinsichtlich der erwähnten Verringerung der Umwandlungsgeschwindigkeit sei bemerkt, daß sich eine solche durch ein "Verschieben der Anfangs- und Endlinien im isothermen Umwandlungsdiagramm nach rechts bemerkbar macht. Es ist jedoch klar, daß die Ermittlung der erforderlichen Mindesthaltedauer für jeden gegebenen Stahl ziemlich einfach mit Hilfe der einfachen isothermen Halte bei verlängerten Haltedauern, wie in Fig. 6 dargestellt, vorgenommen werden kann. Liegt die Temperatur T unterhalb des A.-Umwandlungspunktes so ist es im allgemeinen angebracht, die Verweildauer ausreichend zu wählen, um eine ausreichende Austenitumwandlung zu erzielen, damit eine spürbare Verringerung der Streckgrenze erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren der unterbrochenen Abkühlung ist auf alle zur Herstellung von Stahl-Strangmaterial bekannten Verfahren anwendbar. Bei praktisch allen diesen Verfahren tritt der warmgewalzte Stab mit einer Temperatur von etwa bis 1038⁰C aus dem Walzgerüst aus und wird dieser Strang anschließend zur Weiterverarbeitung auf eine tiefere Temperatur abgekühlt. Dabei ist es in der größtechnishen Produktionsweise allgemein üblich, den Strang anschließend zu Haspelrädern zu führen, welche den Strang zu Bunden aufwickeln. Sodann wird das Material- in Form überlappender Ringe auf einer Plattform abgelegt, wobei sich ein Strangbündel bildet. Die so erzeugten Bündel werden dann auf einen Bandförderer gestoßen, auf welchem sie langsam, in der Regel an Luft,, abgekühlt werden. Diese herkömmliche Arbeitsweise läßt sich ohne kostspielige Maßnahmen so abwandeln, daß ein Arbeiten nach der Lehre der Erfindung ermöglicht wird. So kann der Bandförderer ·

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"beispielsweise, wie in der US-PS 3 54-7 4-21 dargestellt ,mit einer isolierten tunnelartigen Vorrichtung abgedeckt werden, um einen Wärmeverlust entgegenzuwirken. Unter Verwendung von Elektro- oder Gasbrennern kann auch Zusatzwärme aufgebracht werden. Die Erfindung entfaltet ihren Nutzen jedoch um so reicher, sofern modernere Verfahren angewendet werden, bei welchen der abgekühlte Strang in Form von gegeneinander versetzten, und im Abstand von einander gehaltenen Ringen oder Spiralen auf ei^en .Förderer abgelegt wird (vgl. US-PSen 3 231 4-32 und 3 54-7 4-21). Diese letztgenannten Arbeitsweisen bieten den Vortel, daß ein gleichmäßiges wärmebehandeltes Erzeugnis erhalten werden kann.

Die Erfindung kann demzufolge auf die nachstehende bevorzugte Weise ausgeführt werden. Das warmgewalzte Stabmaterial (der Strang) wird beim Austritt aus dem Schluß-Walzgerüst mit einer Temperatur innerhalb von 954- bis 1038°C rasch, beispielsweise mit Hilfe eines herkömmlichen Wasserbades, auf eine Temperatur abgekühlt, die oberhalb der Temperatur T liegt. Der abgekühlte Stahl wird sodann in eine Vorrichtung eingebracht, welche die Form zu einer Vielzahl vorgegeneinander versetzten Ringen ausbildet, welche auf einem fahrbaren Fördersystem abgesetzt werden. Mit Hilfe dieses Fördersystems werden die Ringe in Form · von Spiralen durch eine Vielzahl von durch Strahlungswärme erhitzten öfen hindurchbewegt, wobei das nachfolgende Abkühlen des Stranges gemäß der Erfindung unterbrochen oder ausreichend verzögert wird. Bei der Abkühlung von der A,-Temperatür auf den vorbestimmten Temperaturbereich wird der Stab oder Strang vorzugsweise mit der bei den vorliegenden Bedingungen größtmöglichen Geschwindigkeit abgekühlt. Ein langsames Abkühlen auf den vorbestimmten Temperaturbereich hat einen geringen Vorteil, da dadurch ein geringes Kornwachstum hervorgerufen wird. Wird jedoch innerhalb einer limitierten Zeitdauer von nicht mehr als 15 Minuten gearbeitet, so ist die für ein derartiges langsames

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Abkühlen "benutzte Zeit weit sinnvoller eingesetzt, wenn sie dafür benutzt wird, den Stab oder Strangauf einer Temperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches zu halten. Selbstverständlich muß die Abkühlgeschwindigkeit hinreichend rasch sein, um die Mindestverweildauer von 2 Minuten innerhalb der vorbeschriebenen Zeitdauer zu gewährleisten und um außerdem eine hinreichende Zeitdauer bereitzustellen, damit das Material anschließend aus dem vorbestimmten Temperaturbereich auf die TJmformtemperatur abzukühlen. Es wird somit deutlich, daß die anzustrebende Mindestabkühlgeschwindigkeit (von A₇ auf T ) in einem wesentlichen Ausmaß durch (a) das Ausroaß der Temperaturverminderung und (b) durch die limitierte Zeitdauer bestimmt wird, unter v/elcher gearbeitet werden muß. Hinsichtlich der vorstehend erwähnten Temperaturverminderung sei erwähnt, daß wenn T unterhalb von A. liegt, die Mindestabkühlgeschwindigkeit beträchtlich rascher sein wird als in einem Fall, wenn T im Zweiphasengebiet liegt. Hinsichtlich dem vorstehenden Item (b) sei noch nachgetragen, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit notwendigerweise bei einer limitierten Zeitdauer von 2,5 Minuten weit .rascher sein wird, als bei eißsr limitierten Zeitdaiier von 15 Minuten. Als allgemeine Faustregel kann davon ausgegangen werden, daß für ein Abkühlen von •der A^-T^mperatur auf die Temperatur T eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 28°C/min angestrebt ist, wenn T

im Zweiphasenbereich liegt, während eine mittlere Abkühlgoschwindigkeit von mehr als 111 C/min angestrebt ist, wenn die Temperatur T unterhalb des A^-Punktes liegt. Das Halten des Stabes oder Stranges innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches kam entweder mit Hilfe von aufgebrachter Strahlungswärme, beispielsweise mit Hilfe einer elektrischen Heizung oder eines Gasbrenners oder mit Hilfe eines Mittles erfolgen, welches für einen verstärken Wärmeübergang sorgt. In der US-PS 3 547 wird eine Gasheizung empfohlen, da es mit ihrer Hilfe möglich ist, eine nichtoxidierende Atmosphäre zu schaffen. Wenngleich

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eine Schutzatmosphäre wegen ihrer bekannten Vorteile verwendet werden kann, so ist ihre Verwendung bei der vorliegenden Erfindung jedoch nicht erforderlich. Der- Stab oder Strang ist noch spiralenförmig aufgewickelt,wenn er aus dem Abkühlungsverzögerungsofen austritt. Wird sodann in eine Abkühlzone überführt, wo er erneut rasch auf die Uniformungs temperatur von beispielsweise 316 bis 482⁰C abgekühlt wird, worauf ein Umformen zu Drahtbunden erfolgt. Die umgeformten Bunde werden dann gesammelt und der Weiterverarbeitung zugeführt. Im Anschluß an das Umformen ist ein möglichst langsames Abkühlen des Materials anzustreben. Medriggekohlte Materialien profitieren von einem solchen langsamen Abkühlen dahingehend, daß ein Überaltern (over-aging) die Folge sein kann. Dadurch werden die Materialeigenschaften so beeinflußt, daß der Alterungsprozess in solchen Stählen noch weiter gehen kann.

Was die Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt angeht, so liefert das langsame Abkühlen noch zusätzliche Zeit, damit sich der Eestaustenit noch weiter in weichere Gefügebestandteile umwandeln kann. Hinsichtlich der Stähle mit dem Kohlenstoffgehalt im Zwischenbereich sei bemerkt, daß sich das langsame Abkühlen positiv gemäß der beiden vorstehenden Gesichtspunkte auswirkt. In allen Fällen ist jedoch darauf zu achten,daß das Abkühlen ausreichend langsam vorgenommen wird, um die Bildung alles anderen als einer unbeachtlichen Menge an Martensit zu verhindern. Das'heißt, daß die Ausbildung einer Martensitmenge verhindert werden muß, welche imstande wäre, die anschließenden Ziehvorgänge zu behindern, oder die Gebrauchseigenschaften des gezogenen Drahtes beeinträchtigen könnte. So können die Ziehvorgänge beispielsweise dadurch beeinti&htigt werden, daß die Häufigkeit der Rißbildung während des Ziehvorganges ansteigt und können die Gebrauchseigenschaften des gzogenen Drahtes beispielsweise durch eine verschlechterte Bearbeitbarkeit herabgesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur technischen Herstellung von Draht aus einem niedriglegierten Stahistrang mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als etwa 0,4-%, "bei welchem der Strang von seiner Α,-Temperatur innerhalb einer beschränkten Zeitdauer von 2,5 "bis 15 Minuten Dauer auf eine unter 649°C liegende Temperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang zur Steigerung seiner Kaltverformbarkeit einem unterbrochenen Abkühlungsvorgang unterzogen wird, wobei der Stahl

a) von der A^-Temperatur auf eine in Temperaturbereich von T + 19 C liegende Temperatur abgekühlt und in diesem Temperaturbereich für eine Dauer von wenigstens 2 Minuten gehalten wird, wobei T gemäß den folgenden Beziehungen vom Kohlenstoffgehalt des Stahls abhängt,

(C -=£ 0,28%) T ffCJ. = 863 - 278 .

(c ^ 0,20%) τ_ρ £>cj = A₁ - 39 und der Stahl
b) danach auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß bei Verarbeitung eines Stahlstranges mit weniger als 0,28 % Kohlenstoff die beschränkte Zeitdauer eine max« ,Dauer von 10 Minuten besitzt.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e. η η ζ e i c hn e t, daß der Temperaturbereich T + 14-⁰C ist und daß T_p [°c] durch die Beziehung 863 - 278 · %C gegeben ist.

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4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer wenigstens 3 Minuten beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Verfahrensschrittes (b) erfolgende Abkühlung hinreichend langsam durchgeführt wird, um eine Überalterung und ein weiteres Erwichen des Stahlstranges hervorzurufen.
6. Verfahren nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verfahrensstufe (a) erfolgende Abkühlung mit einer mittleren Geschwindigkeit von mehr als 28°C/min durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kohlenstoffgehalt des Stahlstranges von mehr als 0,20 % die beschränkte Zeitdauer nicht mehr als 10 Minuten beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbereich T + 14⁰C ist, und daß

⁰CJ gegeben ist durch A. - 39.
9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer wenigstens 5 Minuten beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß die während des Verfahrensschrittes (b) folgende Abkühlung ausreichend langsam durchgeführt wird, um allenfalls die Ausbildung einer unbeachtlichen Menge an Martensit zu gestatten.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Verfahrensstufe (a) erfolgende Abkühlung mit einer mittleren Geschwindigkeit von mehr ala 111°C/min durchgeführt wird.

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12. Anwendung des Verfahrens nach, einem der Ansprüche 1 "bis 11, für die Drahtherstellung in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Warmwalzen eines Stahlknüppels mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,4- % erzeugte Strang mit einer Temperatur von mehr als 954-⁰C aus dem letzten Walzgerüst austritt und dann abgekühlt wird, worauf der abgekühlte Strang in Form von gegeneinander versetzten Eingen auf einen Förderer abgelegt wird, so daß der Strang auf dem Förderer spiralenförmig transportiert wird, daß die Abkühlung dieser Strangspiralen sodann dadurch verzögert wird, daß der Strang für eine Dauer von 2 bis 10 Minuten innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches von T + 19 C gehalten wird, wobei T gemäß den folgenden Beziehungen vom Kohlenstoffgehalt des Stahls abhängt

(C <0,28 %) T Pci = 863 - 278 · %G

(C ^ 0,20 %) T_p [^Cj = A₁ - 39

und daß der Strang auf die Umformungstemperatur abgekühlt wird und die Spiralen zu einem Strangbund umgeformt werden, bevor die hergestellten Bunde bis auf etwa Raumtemperatur abgekühlt worden sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch g ekennzeichnet, daß der warmgewalzte Stahlstrang beim Austreten aus dem letzten Walzgerüst vor dem Ablegen auf dem Förderer auf eine Temperatur von wenigstens 55,5 °C

unterhalb der A-,-Tempera tür abgekühlt wird.

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